Решение для удаленного мониторинга, эксплуатации и технического обслуживания распределенных фотоэлектрических систем хранения энергии.

В условиях все более активного внедрения целей по сокращению выбросов углерода, распределенные фотоэлектрические (ФЭ) и накопительные системы беспрецедентными темпами внедряются в промышленные и коммерческие парки, общественные здания и даже домохозяйства. Однако масштабная, распределенная и гетерогенная компоновка системы также создает значительные проблемы для традиционной модели эксплуатации и технического обслуживания, основанной на «ручном осмотре и пассивном реагировании». Все более актуальными становятся такие проблемы, как непредсказуемое состояние оборудования, задержка реагирования на неисправности, высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, а также низкая энергоэффективность. В этих условиях эффективное и интеллектуальное решение для дистанционного мониторинга и эксплуатации стало неизбежным выбором для обеспечения безопасной, стабильной и эффективной работы распределенных ФЭ-систем и накопителей энергии и максимизации их экономической выгоды.

1. Трудности традиционных методов эксплуатации и технического обслуживания: от «невидимого» к «неконтролируемому»

Традиционная модель эксплуатации и технического обслуживания в значительной степени опирается на человеческий труд и сталкивается со следующими проблемами:

Задержка в обнаружении неисправностей: Когда в системе возникает аномалия или неисправность, её невозможно обнаружить в режиме реального времени. Зачастую она обнаруживается только после жалобы пользователя или значительного снижения выработки электроэнергии, что приводит к потерям электроэнергии и длительным циклам технического обслуживания.

Высокие эксплуатационные и технические расходы: объекты расположены на обширной территории, а ручные проверки чрезвычайно дорогостоящи с точки зрения транспортировки и времени, и неэффективны, что затрудняет полное выявление даже незначительных скрытых опасностей.

Риски для безопасности трудно контролировать: такие угрозы, как искрение постоянного тока в фотоэлектрических системах и тепловой разгон аккумуляторных батарей, могут привести к серьезным авариям, если о них не предупредить заранее и не принять оперативные меры.

Отсутствие анализа производительности: доступны только базовые данные, такие как выработка электроэнергии. Отсутствует углубленный анализ деградации характеристик компонентов, эффективности инвертора, стратегий зарядки и разрядки системы хранения энергии и т. д., что делает невозможным оптимизацию системы.

Оперативные решения необоснованны: без подтверждения данными владельцам сложно оценить окупаемость инвестиций, а команде по эксплуатации и техническому обслуживанию трудно разработать научно обоснованные планы инспекции и технического обслуживания.

2. Основная архитектура решения: облачные вычисления, каналы связи, периферийные устройства и взаимодействие с конечными узлами.

Современные решения для удаленного мониторинга, эксплуатации и технического обслуживания позволили создать всепогодную интеллектуальную систему управления на протяжении всего жизненного цикла, основанную на совместной архитектуре «облако, трубопровод, периферия и конечный узел».

Конец: Слой интеллектуального восприятия

Датчики и коммуникационные модули интегрируются в ключевое оборудование, такое как фотоэлектрические инверторы, преобразователи энергии, аккумуляторные батареи, интеллектуальные счетчики и системы мониторинга окружающей среды, для сбора всесторонних данных, таких как ток, напряжение, мощность, температура и освещенность, в режиме реального времени.

Edge: уровень граничных вычислений

Разверните на месте шлюз граничных вычислений, оснащенный функциями агрегации данных, преобразования протоколов, анализа на периферии сети и интеллектуального принятия решений. Он выполняет предварительную очистку и кэширование данных, а также обеспечивает локальное управление и критически важные оповещения в случае сбоев в сети, гарантируя бесперебойную работу основных систем.

Трубка: надежный транспортный слой

Используйте беспроводные/проводные технологии связи, такие как 4G/5G, Ethernet, оптоволокно или LoRa, для безопасной, стабильной и эффективной передачи данных, обрабатываемых на периферийном уровне, на облачную платформу.

Облачные технологии: интеллектуальный мозговой слой

Это и есть суть решения. Облачная платформа объединяет технологии больших данных, искусственного интеллекта и цифровых двойников. Ее основные функции включают в себя:

Панорамный мониторинг: на основе ГИС-карт одна карта предоставляет обзор распределения, состояния работы в режиме реального времени и ключевых показателей всех объектов.

Интеллектуальная система оповещения: благодаря алгоритмам искусственного интеллекта достигается точное прогнозирование и раннее предупреждение о неисправностях оборудования и снижении его производительности, что превращает «пассивное техническое обслуживание» в «активное предупреждение».

Диагностика производительности: сравнение и анализ эффективности системы по нескольким параметрам, точное определение неэффективных компонентов и неисправных инверторов, а также создание диагностических отчетов и рекомендаций.

Управление эксплуатацией и техническим обслуживанием: Реализация онлайн-системы отправки заявок на выполнение работ, отслеживания технологических процессов, управления запасными частями и оценки эффективности работы персонала для формирования замкнутого цикла эксплуатации и технического обслуживания.

Анализ доходов: Точный расчет доходов от производства электроэнергии, экономии на затратах на электроэнергию и прибыли от арбитража пиковых и минимальных нагрузок для предоставления владельцам четкого финансового представления.

Экспертная система: объединяет опыт экспертов, предоставляет рекомендации по устранению сложных неисправностей и помогает персоналу по эксплуатации и техническому обслуживанию в принятии решений.

3. Основная ценность решения

Внедрение этого решения может принести инвесторам, операторам и пользователям множество преимуществ:

Повышение безопасности и надежности: круглосуточный непрерывный мониторинг, оповещения о неисправностях с точностью до миллисекунды и дистанционное управление аварийной остановкой значительно снижают риски для безопасности, такие как пожар, и обеспечивают стабильную работу системы.

Повышение операционной эффективности и прибыльности:

Снижение затрат: сокращение частоты выездных проверок более чем на 80%, что позволит сократить трудозатраты и командировочные расходы.

Повышенная эффективность: быстрое обнаружение и устранение неисправностей, сокращение среднего времени ремонта более чем на 50% и максимизация выработки электроэнергии.

Увеличение доходов: с помощью интеллектуального анализа оптимизируйте стратегии зарядки и разрядки системы хранения энергии, чтобы максимизировать прибыль за счет разницы между пиковыми и минимальными ценами на электроэнергию.

Обеспечение точной и профилактической эксплуатации и технического обслуживания: на основе оценки состояния оборудования разрабатываются научно обоснованные планы технического обслуживания, позволяющие заблаговременно заменять потенциально неисправные детали, избегать незапланированных простоев и продлевать срок службы оборудования.

Принятие решений на основе данных: огромные массивы оперативных данных обеспечивают надежную основу для оценки активов электростанций, проектирования будущего расширения системы и участия в передовых приложениях, таких как виртуальные электростанции и управление спросом.

IV. Перспективы на будущее: от «эксплуатации и технического обслуживания» к «эффективной эксплуатации»
В будущем решения для удаленного мониторинга, эксплуатации и технического обслуживания будут ограничиваться не только «эксплуатацией и техническим обслуживанием», но и распространятся на более широкую область «эффективной эксплуатации».

Глубокая интеграция с виртуальными электростанциями: данное решение будет служить базовой платформой поддержки, объединяя огромные распределенные фотоэлектрические и накопительные ресурсы, участвуя в регулировании пиковых нагрузок и частоты сети и становясь важным элементом виртуальной электростанции.

Полностью автоматическая оптимизация на основе ИИ: ИИ будет все глубже вовлекаться в стратегии управления системой, обеспечивая полностью автоматическое и адаптивное управление энергопотреблением на основе прогнозов погоды, сигналов цен на электроэнергию и прогнозов нагрузки.

Технология блокчейн обеспечивает надежные транзакции: в сочетании с блокчейном достигаются прямые транзакции по продаже экологически чистой электроэнергии и отслеживаемость углеродных активов, что гарантирует невозможность фальсификации данных и прозрачность транзакций.

Цифровые двойники обеспечивают управление полным жизненным циклом: создавайте цифровые двойники, которые являются точным зеркальным отражением физической системы, для моделирования, прогнозирования технического обслуживания и анализа эксплуатационных расходов, что позволяет осуществлять точное управление всем жизненным циклом от строительства до вывода из эксплуатации.

Заключение

Масштабное развитие распределенных фотоэлектрических систем хранения энергии требует современных методов управления. Решения для удаленного мониторинга, эксплуатации и технического обслуживания, использующие цифровые, сетевые и интеллектуальные технологии, успешно преобразуют распределенные энергетические активы в видимые, управляемые, оптимизированные и контролируемые интеллектуальные энергетические узлы. Они не только обеспечивают безопасность и эффективность системы, но и служат новым двигателем для раскрытия ее потенциала и продвижения энергетической системы к чистому, низкоуглеродному и интеллектуальному будущему. Внедрение этого решения означает внедрение интеллектуальных энергетических технологий будущего.