大型光伏电站数据中心通用平台设计

江苏金智科技股份有限公司 周 民

大型光伏电站数据中心的通用平台，是数据中心监控系统的核心技术部分，包括后端数据采集服务和前端应用展示，涉及运行监视、发电水平分析、故障诊断、设备运行管理、功率预测管理等功能。光伏电站数据中心的应用，能够为光伏企业集约化管理提供有力支撑。

1.概述

大型光伏电站大多建设在偏僻地区，运行环境恶劣，具有接入的设备种类繁多、需要监控的参数多等特点。近年来，随着无人值守、少人值班运行模式的不断推进，电站大部分的设备控制功能均通过自动化系统执行。

考虑光伏电站分散、分布的特点，有必要建立远程数据中心，实时采集不同区域的光伏电站发电数据、气象数据等信息，进行综合统计、分析和比对，提高光伏电站发电效率，制定更精细的光伏发电策略，产生更大的经济效益。

2.数据中心整体结构设计

光伏电站数据中心系统的通用平台，主要包括后端数据采集服务和前端应用展示。数据采集服务，由多路采集服务器组成，均衡采集链路，汇总至数据服务器；前端应用展示包括数据库建模和应用界面开发，根据应用类型部署应用分析工作站，可以部署单台，也可部署多台。如图1所示。

（1）数据采集：基于CentOS操作系统，采用Linux C++开发，实现中心与各光伏电站之间的数据交互，通讯方式为TCP/IP，采用IEC104规约。采集服务可以运行在多台主机之上，均衡大数据、多链路的采集压力。

（2）数据库建模：采用MySQL数据库，将所有电站基础信息、设备信息等建立参数表及实时表，创建完整的模型数据库。通过对历史数据、参数信息的分析、加载，提取所需有效价值数据。

（3）应用界面开发：界面系统采用B/S架构，采用MVC3.0框架，此框架具有逻辑部分与前端展示分离的特性，后期的扩展及维护性更好。

图1 数据中心整体结构设计

3.数据中心应用模块

3.1 运行监视

电站运行数据传输到远程数据中心，在中心实现监测和控制各个光伏电站系统的运行，监控的数据源包括各光伏电站的逆变器、箱变、汇流箱、功率预测、功率控制、电度量等数据。

数据类型包括输入开关、模块运行状态、运行告警等遥信，U、I、P、Q、温度等遥测。监控模块对汇流箱、直流配电柜等设备，也可采集监视，如各支路电流、电压和功率。

支持与多个厂家多种型号的采集设备通讯，具有强兼容性以方便项目硬件设备选型和后续升级改造。

人机交互画面，包括各类监控图形，包括场站图、系统单线图、潮流图、地理图、配置工况图、目录画面等。

3.2 发电水平分析

发电量是反映光伏电站在统计周期内生产情况的有效指标,估算发电量有助于对电站的发电状态评估，损失评价以及原件性能评价等。对于投资上来说，直接影响到其对电站的投资收益，影响到相应的融资计划，电站交易决策和投资决策。

本系统模块可实现电站输入能量、产出能量对比及综合效率计算；可实现电量层次查询与汇总、占比、环比计算。主要包括理论发电量、上网电量、逆变器输入电量、逆变器输出电量、等效利用小时数、标准等价发电小时数等。

3.3 设备故障诊断

数据中心系统提供专家知识库系统，将光伏组件、升压站设备、故障现象、故障解决方法等信息关联，帮助用户快速定位和处理故障。

通过对故障数据的统计，可以产生各种报表，如故障统计、故障分析、部件消耗统计等，这些报表可以按不同的光伏站、光伏组件等进行环比。当发生故障时，工作人员根据故障名、故障部件、故障现象等条件在系统中进行专家咨询，故障专家系统可以根据故障经验模型，帮助工作人员快速准确的判断故障发生的原因和定位发生故障的部位，并参考其他工作人员的处理方式以快速消除故障，提高工作效率和降低维护成本。

3.4 设备运行管理

光伏电站设备众多，当设备出现故障时，电站操作人员要详细记录故障现象，并协同维修人员进行维修工作，缺陷登记应体现缺陷地点、内容、发现时间、发现人、消缺人、消缺时间、验收人等内容。

数据中心的设备运行管理模块，实现光伏电站，各种设备对象的退役工作流程、保护和安全自动装置定值单及其动作记录、电网二次系统运行缺陷、应急预案等管理，并实现管理流程的纵向贯通。

3.5 功率预测管理

数据中心系统接收光伏电站现有的功率预测子系统数据，如气象信息(辐射、环境温度、组件温度、风速、风向、大气压力、相对湿度)、电站运行工况(电站的实际开机容量和计划开机容量)和发电功率预测结果数据等，在人机界面上统一集成展示，并提供查询。

主要功能包括数值天气预报数据、历史气象监测数据、历史电气量数据、历史功率数据、短期与超短期功率预测数据的曲线展示，能够在短期和超短期功率预测曲线上显示预测精度。

4.结束语

大型光伏电站数据中心系统，提供运行监视、发电水平分析、故障诊断、设备运行管理、功率预测管理等功能应用，为光伏企业实现集团化监控、集约化管理、集中式预测方面提供有力支撑。

（1）降低发电企业投资成本

大幅降低光伏电站监控设备的投资建设成本，减少大量冗余服务器、工作站、路由器等设备的采购成本，将更多资金用于提升企业运营管理水平。

（2）降低发电企业运营成本

数据中心将光伏电站就地型监控，改为远程集中监控，实现“无人值班、少人值守”，降低企业运营费用，减少人力成本。

（3）提升行业制造水平

数据中心采集每个发电环节的电流、电压、功率等值，对数据进行积累、分析和挖掘。依靠平台积累的数据，对标找出差异，提高整个光伏行业的制造水平。