前言
光伏即光生伏特,是通過半導體材料實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)化。以太陽能電池板為核心的光伏設(shè)施將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能,釋放光能這一清潔能源的應(yīng)用價值。在“雙碳”戰(zhàn)略提出后,光伏行業(yè)因其突出的低碳環(huán)保屬性迎來了發(fā)展的黃金時期。
建設(shè)背景
市場背景
在全球光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展背景下,我國光伏制造以及光伏發(fā)電規(guī)模均位于世界首位。據(jù)統(tǒng)計,2022年我國太陽能光伏發(fā)電量達到了96.6 GW,占全球總量(231 GW)的42%,光伏發(fā)電裝機容量累計達到462 GW,占全球總量(1233 GW)的37.5%。
由于集中式光伏電站投資大、建設(shè)周期長、占地面積大。出于土地成本考慮,電站通常地處偏遠地區(qū),給運維管理帶來了諸多不便。但隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)與光伏產(chǎn)業(yè)的深度融合,光伏電站將朝著數(shù)字化、智能化、信息化的方向高速發(fā)展,智慧光伏電站將成為主流。
政策背景
2021.05.《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》,意見指出“加快提升光伏產(chǎn)業(yè)智能制造水平,推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等與光伏產(chǎn)業(yè)深度融合,鼓勵特色行業(yè)智能光伏應(yīng)用,促進我國光伏產(chǎn)業(yè)邁向全球價值鏈中高端?!?/p>
2021.12.《“十四五”工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃指出“推動智能光伏創(chuàng)新升級和行業(yè)特色應(yīng)用。開展智能光伏等新型污染物治理技術(shù)裝備基礎(chǔ)研究?!?/p>
2021.12.《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2025年)》,計劃指出“到2025年,光伏行業(yè)智能化水平顯著提升,產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新取得突破。智能光伏產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系建設(shè)基本完成,與新一代信息技術(shù)融合水平逐步深化。”
建設(shè)目標
本設(shè)計遵循結(jié)構(gòu)化、標準化、模塊化、集成化,達到光伏電站運維平臺各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享、互通互動。建成一套統(tǒng)一管理、分級控制的智慧光伏電站綜合管理平臺,形成功能完善、反應(yīng)快速的數(shù)字化運維體系, 實現(xiàn)光伏電站安全及管理工作的現(xiàn)代化、智能化。
系統(tǒng)概述
“智慧光伏”采用典型的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu),由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三部分構(gòu)成,基于智能通訊技術(shù),依托云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù),提供實時的信息監(jiān)控、診斷分析和故障報警功能、運維管理、區(qū)域調(diào)度中心,實現(xiàn)安全、低碳、高效的智慧光伏管理。
需求分析
三維模型場景
針對光伏電站所覆蓋范圍,對期進行三維模型建設(shè),還原電站三維空間環(huán)境。三維建模一般通過人工建模方式實現(xiàn),人工建模以CAD圖紙、現(xiàn)場測量、現(xiàn)狀照片為基礎(chǔ),建立數(shù)字表面模型,通過實際照片映射描述真實紋理信息,實現(xiàn)電站的三維模型建設(shè)。
全局信息概覽
展示運維中心及光伏場站總體生產(chǎn)經(jīng)營信息,包括環(huán)境參數(shù)、發(fā)電量統(tǒng)計及計劃、今日報警/未讀報警、接入逆變器數(shù)量/逆變器總?cè)萘康刃畔⑦M行監(jiān)控展示。
智能設(shè)備管理
通過圖形化組態(tài)的方式,實現(xiàn)電站的圖形化管理,方便用戶通過電氣組態(tài)圖、設(shè)備組態(tài)圖實時監(jiān)測光伏組件、逆變器和其他關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài),包括電壓、電流、溫度等參數(shù)。通過監(jiān)控設(shè)備的運行狀態(tài),系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)并處理設(shè)備故障,確保光伏電站的正常運行。
安全巡檢管理
支持第三人稱視角巡檢,全方位無死角查看三維場景,對場景內(nèi)巡檢線路上的監(jiān)控設(shè)備進行輪詢查看。同時可以實時查看設(shè)備運行狀態(tài)以及實時數(shù)據(jù),工器具檢查、梳理巡視設(shè)備缺陷記錄和安全隱患記錄等,通過交互事件,彈出相應(yīng)信息方便運維人員進行巡查。
電子圍欄管理
針對光伏電站圍欄區(qū)域,一旦有非法入侵時,智能跟蹤球機立即自動跟蹤現(xiàn)場目標,并在現(xiàn)場和監(jiān)控中心發(fā)出聲光報警,以及采用視頻拼接技術(shù)實現(xiàn)周圍圍墻區(qū)域的大范圍監(jiān)控,避免查看多個畫面而導致遺漏現(xiàn)象的發(fā)生。
視頻監(jiān)控管理
在三維場景中設(shè)置視頻監(jiān)控點位,以攝像頭圖標展示其位置。出現(xiàn)報警信息的監(jiān)控點位會有聲光報警效果,支持管理者及時點擊查看實時監(jiān)控影像以及抓拍記錄。
智慧運維管理
依托物聯(lián)網(wǎng)傳感器,實時監(jiān)控光伏廠區(qū)組件、箱逆變、線路、升壓站等設(shè)備的運行情況,為運營中心人員、現(xiàn)場維檢人員提供精準的預警、告警信息。檢修人員通過智能穿戴設(shè)備與監(jiān)督人員進行實時交互,對W/H點進行確認。實現(xiàn)光伏廠區(qū)智慧維檢、安全管控,提高運維智能化水平。
智能預警管理
建立預警觸發(fā)機制,對光伏電站設(shè)備、環(huán)境進行實時監(jiān)控,在識別到后臺狀態(tài)數(shù)據(jù)時,將狀態(tài)以差異化的形式呈現(xiàn)在設(shè)備模型上,如:設(shè)備狀態(tài)為異常時,系統(tǒng)將持續(xù)發(fā)出聲光報警,并彈出異常警報。并聯(lián)動視頻監(jiān)控將鏡頭聚焦,展示報警設(shè)備詳情及位置,方便運維人員即時做出決策處理。
開發(fā)平臺
數(shù)維圖(SovitJs)應(yīng)用自主研發(fā)的 Sovit2D、Sovit3D 產(chǎn)品,無縫融合 2D、3D 技術(shù),搭建了一套3D 可視化智慧光伏電站運維系統(tǒng)。通過數(shù)維圖可視化開發(fā)平臺實現(xiàn)可交互式的 Web 二三維場景,基于多維感知、場景物聯(lián)、物信融合的技術(shù)理念,不斷豐富與完善光伏電站全面感知,實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施智能巡檢、環(huán)境風險監(jiān)測預警,助力集控中心生產(chǎn)調(diào)度,輔助決策和全局掌控。
建設(shè)價值
在新一代數(shù)字技術(shù)的支撐和引領(lǐng)下,智慧光伏電站運用最新的5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、數(shù)字孿生等技術(shù),與數(shù)字平臺深度融合,對光伏發(fā)電各要素進行智慧升級、改造和重構(gòu)。以數(shù)據(jù)為關(guān)鍵要素,以價值釋放為核心,以數(shù)據(jù)賦能為主線,打造全新的智慧光伏生產(chǎn)管理體系。
系統(tǒng)交付
數(shù)字孿生智慧光伏電站三維可視化運維管理系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)的Sovit3D三維可視化平臺開發(fā)設(shè)計,采用HTML5+JavaScript技術(shù)作為前端基礎(chǔ),產(chǎn)品開發(fā)的二次代碼及項目源文件全部提供客戶,按需要可部署在云端,也可本地化部署。
審核編輯 黃宇
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