毕明

摘 要：本文基于对新能源电场集中管控需求的介绍，分析了依托网络通讯与大数据分析、云计算等先进技术，构建新能源电场远程集中管控系统的可行性，并且具体探究了系统基本架构和各个系统层级的数据采集、分析与处理模式，对新能源电场在运维与管理过程中产生的各类数据信息的挖掘与应用目标进行了深入分析，以期通过远程集中管控系统对生产管理、设备运行状态参数以及电力调配与设备运维检修数据信息的大数据分析和挖掘，实现新能源发电设备、设施的检修、生产管理以及电力调配等的智能化集中管控，让设备运行效率以及生产运营的经济效益得到实时优化。

关键词：集中管控;大数据;新能源风电场;解决方案

虽然新能源技术理论上对保护环境和维护经济与社会发展有诸多益处，但是在新能源电场的建设和运维过程中，由于其发电机组与设施的地理位置相对分散、各种设备运行监测数据信息的标准不一致以及在线监控管理系统之间缺乏实时的协调能力，导致新能源电场的运维与管理成本较高，制约了其发展和应用。

一、新能源的远程集中管控需求分析

虽然新能源的开发与应用技术近年来有了显著进步，相关电场的设计和建设规模正在极速增加，但是在风电场和光伏发电设施的运行维护、生产管理以及系统接入区域输配电网络等方面，还存在不少技术性难题有待破解。而这些也是导致新能源系统运维成本居高不下和难以短时间内大范围推广的首要原因，据统计在目前我国的发电量当中，火电所占比例依然高于70%，而光伏发电仅占约1%，风电则大约有4.3%，可见在新能源的利用方面依然有很大进步空间。而提高其运维效率、降低成本和解决并网问题，是其中最亟需攻克的技术难点，业内人士在这几个领域都进行了大量研究，探寻解决问题的新思路和新途径，其中通过优化管控系统来解决运维管理问题是比较常见的课题。

（一）实现远程集中管控可以有效提高新能源企业效益

目前新能源系统的信息化管控系统存在数据标准不一致、数据和相关信息没有进行有效利用的问题。这是由于新能源系统的发电机组设备、变电设施以及相应的监测控制系统由不同供应商生产，因此其信息化管理数据使用的标准和设备的数据接口存在差异。而这使得各个监控模块和子系统之间无法建立顺畅的通讯联系，导致现有监控系统所采集的数据以及分析结果得不到进一步处理，无从利用这些信息之间的关联性实现对系统运行状态的精确实时调整。因此一方面由于新能源系统设备和设施的分散导致系统运行管理占用过多资源，拉高了运营成本^[1]。另一方面又因为现有系统监控数据信息价值没有被充分挖掘，使得新能源系统的运营效率不够理想。所以亟需找到对其进行集中管控的解决方案，实现对数据信息的集中处理和深度挖掘，简化系统的运行维护和生产管理工作，以便有效降低新能源系统的运营成本。

（二）实现新能源系统的运行状态实时调控和远程智能化运维

由于电力生产和营销方式的特殊性，需要根据用电需求调节设备的运行状态。因此对系统进行实时调控以保证其在最优模式下运行非常重要，决定了设备的使用效率和电力企业的经济效益能否最大化。而基于大数据分析的远程集中管控系统，可以基于对系统所有运行参数、生产管理数据以及设备运维历史数据等的实时分析，精确预测和实时调整系统运行状态，使其持续保持效率最优化的状态，这对降低系统运行管理成本而言无疑会起到明显作用。此外在大数据分析技术的应用下，通过系统智能化硬件设备和管理软件的运行，可以实现系统故障的预警和自诊自愈，让系统运行更加可靠和安全，这对处于高度分散状态的新能源系统设备和设施的运维管理工作而言，具有及其重要的意义。

二、基于大数据分析实现新能源远程集中管控的可行性

（一）新能源基础数据信息的采集环节已经具备良好的基础

在新能源系统目前的管控模式下，信息化管理系统已经覆盖了从设备状态监控、日常生产运营以及设备和设施运行维护等环节，因此在数据信息的采集环节已经具备良好的基础。目前主要的问题存在于在数据信息的处理和应用方面，首先由于既有监控体系以多个相对独立的系统存在，不利于实现新能源系统运行状态的宏观远程智能化管控。其次数据信息的标准不一致，价值加之信息量级超出了现有管控系统的运行处理能力，因此导致信息的应用价值被浪费^[2]。而目前云计算等技术的成熟，给实现新能源系统的远程集中管控提供了新的途径。

（二）云计算与物联网技术已经日臻成熟

新能源系统的数据信息处理需要解决信息异构化、海量信息过滤处理以及分布式存储等问题，而云计算技术和云平台的广泛应用恰好能够满足这一要求。云计算技术让企业无需进行大规模硬件升级，就可以使用基于云平台的分布式服务器和网络设备实现远程信息管控^[3]。这对于拥有良好信息化和自动化管理基础的新能源企业而言，是实现系统远程集中管控的契机。此外此前由于新能源电场地理位置相对偏僻且设备和设施分散，利用物联网技术实现系统设备之间的实时通讯并建立远程集中管控系统成本很高，而目前因为无线通讯和光纤通讯网络基本实现了全覆盖，加之即将实现商用的5G移动无线网络网络技术，这一问题已经迎刃而解。

（三）大数据分析技术能够完成对新能源所有数据信息的集中处理

大数据分析技术的根本优势就在于其可以集中处理所有类型的数据，依靠云计算平台提供的资源高效的过滤和加工数据信息，提炼出对于企业管理决策、设备状态调控以及生产管理具有直接参考价值的信息^[4]。新能源远程集中管控系统需要处理的大数据构成见图1所示。因此基于大数据分析可以更好的应用人工智能技术，全面提升新能源管控系统的智能化水平，实现所有设备的在线状态检测和故障自诊自愈。

三、新能源远程集中管控系統的解决方案与具体目标

（一）新能源远程集中管控系统的基本架构

針对新能源系统的设备运行与管理维护工作的特点，基于大数据分析的远程集中管控系统架构分为三个层级。首先在发电机组、升压站、逆变器以及变压器等设备和设施处布置大数据采集和分布式控制装置，组建物联网并通过无线网络通讯实现设备之间、设备和设施与区域集控中心之间的双向实时通讯联络。通过各类传感和智能化监控装置采集设备运行参数和状态参数，由集控中心进行集中处理，实现信息标准的统一并根据需要发布监控指令，实现对设备运行状态的远程实时监控^[5]。其次根据电力企业的运营要求设置区域集控中心，负责对所在区域内所有新能源设备和设施进行远程集中管控。最后基于电力企业对宏观生产运营的管理需要，设置企业层面的远程集控中心，对各区域集控中心所采集和挖掘的大数据信息进行统一管理和应用，实现整个新能源系统的远程集中运维管理，分析系统的运行状态并进行实时调控。

（二）新能源远程集中管控系统的运行目标

在基于大数据分析的新能源远程集中管控系统中，设备和设施运行状态监控模块的管控目标是通过对所有设备状态参数的大数据分析，一方面即时掌握各关键设备的状态，基于实现设备运行效率最大化对其运行参数进行自动调节。另一方面通过智能化管控系统软件的运行，对所有参数的实时与历史数据进行比对分析，实现对设备故障的预测和预防。当通过分析判定某一设备存在故障风险时，给系统管理和运维人员发布预警信息。以便提前采取必要的在线或实地检测，以防其影响新能源系统的正常运行^[6]。其次区域集控中心的主要管控目标是接收相关信息并结合企业的运营数据信息，实现对生产管理和系统运行状态数据的大数据分析，用于进行相关决策和系统监控。而企业层面的新能源系统集控中心则重在基于企业战略发展目标，通过大数据分析优化生产运营，并且利用相关分析结果与设备供应商和业务合作伙伴探索技术革新途径，以期解决新能源利用方面依然存在的诸多技术难题。

四、结束语

工业大数据技术应用以及网络通信技术的发展，给远程集中管控新能源电场提供了技术方面的基础，让解决风电场以及光伏发电场高度分散的机组和设施的运维与管理难题有了新的途径。集中管控系统在实践应用中已经初见成效，实现了新能源电场的少人值守、无人值守，通过远程集中管控，能有效升了新能源企业的经济效益，降低运营成本。

参考文献：

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[2]丛智慧.基于云平台大数据技术的风电集控系统的设计与应用[J].内蒙古科技与经济，2016（19）：61-63.

[3]郝波，丁聪聪，成培.基于大数据平台的光伏远程数据传输及应用[J].控制与信息技术，2018（2）：47-51.

[4]王海江.基于大数据的新能源远程集中管控解决方案[J].科技展望，2017（5）.

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