光伏发电状态采集装置的设计
- 背景综述
1.发展趋势
当今社会，能源已成为经济发展和人类生活所必需的物质基础，随着人口的增长和工业化水平的提高，化石能源的储量急剧锐减。因为化石能源的日益枯竭及其带来的环境污染问题，可再生能源的开发利用得到了世界各国的高度重视。近年来，各国政府提供充分的开发资金和相关产业扶持政策，光伏技术和产业得到大力发展。分布式光伏电站成为光伏行业的发展重点，得到国家和地方政府的大力支持，而且屋顶分布式光伏电站成为发展的新热点。国家能源局、国家发改委公布的《能源发展“十三五”规划》指出2020年光伏发电规模将达到110GW以上，其中分布式光伏60GW。随着光伏产业的发展和光伏电站存量的急剧增加，分布式光伏电站运维智能化运维已经成为了必然趋势[1-5]。
2.发展现状
在各级政府陆续出台一系列光伏发电政策的大力扶持下，我国太阳能光伏发电应用市场实现爆发式地增长。截至2018年6月底，全国累计光伏发电装机容量达到了150GW[6],提前并超额完成了国家的“十三五”太阳能发展规划目标，即到2020年全国累计光伏发电装机容量达到105GW的目标我国光伏电站建设可以分成2个发展阶段：一是从2008年起至2015年的存量规模增长，其中这部分运维水平较低。另一阶段则是从2016年起至2018年新的光伏装机容量的增加，主要以分布式光伏电站为主。然而，我国仍有20%以上的光伏电站存在监测数据缺失的情况[7]。分布式光伏电站一般规模较小、分布广、数量多，而且光伏电站之间又相对独立，不利于相关部门对光伏电站的监管。越来越多的光伏电站面临运维难题，如设计缺陷、设备质量缺陷、施工不规范等问题都给光伏电站的运维带来严峻的挑战。因此，要做好光伏电站运行管理，特别要重视维护管理，以推进光伏发电站更好发展。
随着屋顶分布式光伏发电的快速发展，光伏电站的分布越来越广，数量越来越多，装机容量越来越大，对分布式光伏的运营维护成本也越来越高，需要投入的人力物力逐年增加。如果以2015年光伏发电平均成本7元/瓦，运维占1%的成本计算，分布式光伏运维市场规模就将突破40亿元。虽然光伏运维成本大幅度增加，但实际的运维效果并不能满足市场需求。分布式光伏设备出现故障问题时，往往不能被及时的发现，易造成发电量减小，低于预期。与此同时，即使采取电话方式联系运维人员，由于地理分布较广，维修人员不能及时到达现场进行检修维护，造成发电量大幅度减小[8]。
3.发展要求
作为居民分布式光伏发电系统的重要组成部分，光伏监控系统可对光伏电站中主要设备及系统进行实时监控和控制，更有利于进行数据汇总分析，确保光伏发电系统的安全可靠和稳定运行。目前，光伏电站的监控技术仍处于发展阶段，对于监测系统的设计主要致力于光伏发电数据的采集、相关数据的传输上报以及光伏监测系统上位机的设计。
二、相关技术
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