摘要：发改能源〔2022〕206号文件指出：“在农村地区优先支持屋顶分布式光伏发电以及沼气发电等生物质能发电接入电网，电网企业等应当优先收购其发电量。”

《国家能源局综合司关于报送整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》中指出：“为加快推进屋顶分布式光伏发展，拟在全国组织开展整县（市、区）推进屋顶分布式光伏开发试点工作”

本文根据传统式光伏电站行业的发展背景及其监控系统的技术设备,给出了现代化光伏电站数据监控系统的现场数据采集过程及相应的数据监控系统方案。

关键词：光伏发电；数据采集；数据监控

1、引言

能源已经成为决定当今社会发展的关键因素。一个国家能否高效、合理的利用随处可见的新能源，直接决定着这个国家未来的发展方向。太阳能作为新能源中不可忽视的重要一员，逐渐走入大众视野。其具有显著特点主要包括清洁、无污染、易获得。正是这些显著的特点使得太阳能的使用逐步流行，并发展成为新能源领域中的一种趋势。应运而生的光伏发电站充分利用太阳能的优势，针对光伏电站行业进行数据采集、数据可视化及数据分析，着力于为光伏设备安装商、运营商及民用商、光伏用户提供线上工具支持；为光伏电站投资人提供数据参考，降低投资风险。同时光伏发电站的高度智能化也使得设备的检查变得简单，由最开始的安排人员现场检查逐步变成自动化检查，较大程度提高人力物力，提高检查效率。

2、光伏系统的数据操作

2.1光伏系统中数据采集模块的实现

数据采集模块的主要流程如图1所示，本模块主要由数据采集器、气象传感器、光伏阵列传感器、通信终端设备组成。光伏系统通过加入现代化的仪器，帮助用户实时采集光伏电站发电和当地环境参数情况。在传统光伏发电站的基础上，改用更加先进的硬件通讯协议——RS485/422协议，该协议能够更好在网络中运输采集的数据，这些数据主要包括逆变器数据和气象站数据。数据采集模块的功能实现主要是通过采集模块平台收发消息，进行数据传输等。该模块使用的主要是市场上现有的光伏设备生产厂商的产品，例如英臻、华为、阳光、品联、畅洋、淘科等。这些厂商的采集器模块主要是由传感器、控制器等单元构成，采用的是远程数据采集的方式。数据采集模块需要的材料是通信芯片、存储芯片,实现原理则是将各个芯片集成在一块电路板上。系统通过上述器件集成的电路芯片，来快速获取光伏电站的变器数据和气象站数据。

2.2光伏系统中数据处理模块的实现

数据处理模块的实现主要流程如图2所示。数据处理模块主要完成对接收到的数据帧进行校验、解析和转换和存入数据库等功能。

2数据处理模块的实现主要流程

数据通信模块是采集器与数据预处理平台之间的通信信道，主要是将设备数据使用无线网络终端发送到目标端口。采用的TCP/UDP协议，利用面向连接的TCP协议来实现IP环境下的数据可靠传输。同时又采用端到端发送数据包的方式，通过为采集器获取的数据开辟的连接通道进行传输，在数据预处理平台相应端口下进行数据接收。数据预处理模块主要流程如图3所示：

图3数据预处理模块主要流程

数据预处理模块功能实现：首先根据逆变器、电表、气象站等不同种数据帧格式协议，制定相应的多种解析器，获取帧中包含的电站数据信息；再获取传输到相应数据端口的帧，并将其放入正确的解析器中完成转义。数据预处理模块主要采用标志点匹配算法，对系统中使用到的各项帧格式进行分析，提取数据帧头，数据帧尾的数据格式与长度和整帧数据长度等，并将其作为标志点，然后对标志点进行自动识别与匹配，将原始帧区分后交由相应解析器实现解析。

2.3光伏系统中数据展示模块的实现

数据展示模块的主要实现流程如图4所示。数据展示是指对接收到的电站数据进行数据可视化，展示部分主要分为电站中心，运维中心，展示中心和报表中心。数据展示模块通过对光伏电站的四大中心的展示，给用户提供详尽的光伏电站信息，帮助用户及时了解光伏电站信息和处理光伏电站的突发事件。

图4数据展示模块的主要实现流程

4、安科瑞分布式光伏运维云平台介绍

4.1概述

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台通过监测光伏站点的逆变器设备，气象设备以及摄像头设备、帮助用户管理分散在各地的光伏站点。主要功能包括：站点监测，逆变器监测，发电统计，逆变器一次图，操作日志，告警信息，环境监测，设备档案，运维管理，角色管理。用户可通过WEB端以及APP端访问平台，及时掌握光伏发电效率和发电收益。

4.2应用场所

目前我国的两种分布式应用场景分别是：广大农村屋顶的户用光伏和工商业企业屋顶光伏，这两类分布式光伏电站今年都发展迅速。

4.3系统结构

在光伏变电站安装逆变器、以及多功能电力计量仪表，通过网关将采集的数据上传至服务器，并将数据进行集中存储管理。用户可以通过PC访问平台，及时获取分布式光伏电站的运行情况以及各逆变器运行状况。平台整体结构如图所示。

4.4系统功能

AcrelCloud-1200分布式光伏运维云平台软件采用B/S架构，任何具备权限的用户都可以通过WEB浏览器根据权限范围监视分布在区域内各建筑的光伏电站的运行状态（如电站地理分布、电站信息、逆变器状态、发电功率曲线、是否并网、当前发电量、总发电量等信息）。

4.4.1光伏发电

4.4.1.1综合看板

●显示所有光伏电站的数量，装机容量，实时发电功率。

●累计日、月、年发电量及发电收益。

●累计社会效益。

●柱状图展示月发电量

4.4.1.2电站状态

●电站状态展示当前光伏电站发电功率，补贴电价，峰值功率等基本参数。

●统计当前光伏电站的日、月、年发电量及发电收益。

●摄像头实时监测现场环境，并且接入辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●显示当前光伏电站逆变器接入数量及基本参数。

4.4.1.3逆变器状态

●逆变器基本参数显示。

●日、月、年发电量及发电收益显示。

●通过曲线图显示逆变器功率、环境辐照度曲线。

●直流侧电压电流查询。

●交流电压、电流、有功功率、频率、功率因数查询。

4.4.1.4电站发电统计

●展示所选电站的时、日、月、年发电量统计报表。

4.4.1.5逆变器发电统计

●展示所选逆变器的时、日、月、年发电量统计报表

4.4.1.6配电图

●实时展示逆变器交、直流侧的数据。

●展示当前逆变器接入组件数量。

●展示当前辐照度、温湿度、风速等环境参数。

●展示逆变器型号及厂商。

4.4.1.7逆变器曲线分析

●展示交、直流侧电压、功率、辐照度、温度曲线。

4.4.2事件记录

●操作日志：用户登录情况查询。

●短信日志：查询短信推送时间、内容、发送结果、回复等。

●平台运行日志：查看仪表、网关离线状况。

●报警信息：将报警分进行分级处理，记录报警内容，发生时间以及确认状态。

4.4.3运行环境

●视频监控：通过安装在现场的视频摄像头，可以实时监视光伏站运行情况。对于有硬件条件的摄像头，还支持录像回放以及云台控制功能。

4.5系统硬件配置

4.5.1 交流220V并网

交流220V并网的光伏发电系统多用于居民屋顶光伏发电，装机功率在8kW左右。

4.5.2 交流380V并网

根据国家电网Q/GDW1480-2015《分布式电源接入电网技术规定》，8kW~400kW可380V并网，超出400kW的光伏电站视情况也可以采用多点380V并网，以当地电力部门的审批意见为准。这类分布式光伏多为工商业企业屋顶光伏，自发自用，余电上网。分布式光伏接入配电网前，应明确计量点，计量点设置除应考虑产权分界点外，还应考虑分布式电源出口与用户自用电线路处。每个计量点均应装设双向电能计量装置，其设备配置和技术要求符合DL/T448的相关规定，以及相关标准、规程要求。电能表采用智能电能表，技术性能应满足国家电网公司关于智能电能表的相关标准。用于结算和考核的分布式电源计量装置，应安装采集设备，接入用电信息采集系统，实现用电信息的远程自动采集。

4.5.3 10kV或35kV并网

根据《国家能源局关于2019年风电、光伏发电项目建设有关事项通知》（国发新能〔2019〕49号），对于需要国家补贴的新建工商业分布式光伏发电项目，需要满足单点并网装机容量小于6兆瓦且为非户用的要求，支持在符合电网运行安全技术要求的前提下，通过内部多点接入配电系统。

此类分布式光伏装机容量一般比较大，需要通过升压变压器升压后接入电网。由于装机容量较大，可能对公共电网造成比较大的干扰，因此供电部门对于此规模的分布式光伏电站稳控系统、电能质量以及和调度的通信要求都比较高。

光伏电站并网点需要监测并网点电能质量，包括电源频率、电源电压的大小、电压不平衡、电压骤升/骤降/中断、快速电压变化、谐波/间谐波THD、闪变等，需要安装单独的电能质量监测装置。

5、行业案例

5.1企业分布式光伏案例

该项目通过四台逆变器，监测分布在四个楼顶的光伏组件，并配置视频摄像头，以及小型气象站。此外还配置电表监测并网点电参量。保证光伏发电稳定安全。该项目单独定制2.5D图形，更加清晰直观展示光伏发电的运行结构。

5.2学校分布式光伏案例

该项目30台逆变器，分布在14栋楼屋顶，设备监控难，运维巡检烦。Acrel-1200分布式光伏运维平台，帮助客户用一套系统监测逆变器和环境参数，一旦发生故障，提供分级报警和运维功能，大大提高了监管运维效率。

6、结论

随着太阳能等清洁能源的使用领域越来越广,光伏发电技术也在不断普及，数据采集和远程监控也变得越来越重要。数据采集对于后期的科研分析具有重要的实际意义。而远程监控不仅可以降低运营成本,而且也有利于光伏电站的日常运行管理、设备维护等。在光伏系统大力度发展下，越来越多的人从众受益。电力公司可以使用远程监控系统替代员工的值守，投资人员可借助光伏系统获取更将详尽的电站信息，为后期的投资提供决策依据，农民也可在光伏系统的帮助下脱贫。