随着光伏行业竞价上网、电价下调等相关政策的发布,光伏电站进入了高质 量发展阶段,降本增效成为行业关注的热点问题。在光伏电站建成后,其25年 的运维期成为效率提升、获取收益的主要来源。传统的光伏运电站运维系统多以 统计分析为主,且采用“烟筒式”的多地多级部署模式,不仅浪费软硬件资源而 且不易扩展、效率极低,无法满足用户迫切的降本增效的需求。而近些年,随着 云计算、大数据、物联网和移动互联网等新兴技术的飞速发展,以及其在医疗、 社交等领域的成熟应用所带来的便捷高效。因此,将云计算和大数据核心技术及 理念应用于光伏电站运维,建设一个集约管理、弹性存储、灵活高效、少人或无 人值班的光伏电站运维云平台已经成为行业发展的客观趋势和必然选择。 本文以大数据、云计算技术为理论依据,首先阐述了大数据、云计算的关键 技术及实际应用,探讨了光伏运维云平台带来的低成本、易扩展优势以及光伏大 数据与光伏运维管理有效融合带来运维效率的提升,提出了构建基于大数据的光 伏电站运维云平台的可行性。 其次,论述了光伏电站运维的当前现状,如电站运维大部分依靠人员值守和 设备巡检,电站运维的好坏受限于运维人员的专业能力和作业水平;存在电站出 现故障排查时间较长导致的设备空闲时间较长;一些隐性设备故障,运维人员无 法预先得知而导致事故进一步加大等现象。深入分析了用户对光伏运维降本增 效、智能运维的迫切需求,提出了建设基于大数据的光伏运维云平台的必要性。 再次,从整个光伏行业的角度论述了光伏大数据的来源、具体内容以及数据 种类,探讨了光伏大数据在光伏运维的故障告警、发电量预测、对标分析以及可 视化分析等方面的应用,深入分析了系统业务对象、业务范围、业务流程、数据 流程及性能指标,提出了系统建设的整体目标;然后,基于光伏电站运维云平台 的需求分析结果,设计了系统架构、业务架构、网络架构、数据采集传输架构及 安全架构,论述了基于大数据的光伏运维云平台的核心功能。 最后,构建了基于大数据的光伏电站运维云平台,并以一个实际案例从经济 角度对系统进行了评价,同时采用层次分析法从使用效果方面进行了概要评价。 经过本文的研究,实现了大数据在光伏行业的真正应用。通过系统在甘肃多 地的部署和应用,验证了光伏运维云在降低运维软硬件成本及资源方面的优势, 实证了基于大数据的智能告警等应用在光伏电站运维效率提升和运营管理能力 优化方面的效果。 关键词:光伏电站;运维;监控;云计算;大数据 1华北电力大学硕士学位论文 Abstract AlongWiththepromulgationofrelevantpoliciessuchasbiddingforgridaccess andpricereductioninphotovoltaicindustry,photovoltaicpowerplantisonthestage ofhigh-qualitydevelopment,andcostreductionandefficiencyenhancementbecome ahottopicofindustryconcern.Afterthecompletionofthephotovoltaicpowerplant, its25-yearoperationandmaintenanceperiodbecomesthemainsourceofefficiency improvementandincome.Thetraditionalphotovoltaicpowerstationoperationand maintenancesystemismainlybasedonstatisticalanalysis,andadoptsthe smoke,typemulti-landandmulti-leveldeploymentmode,whichnotonlywastes hardwareandsoftwareresources,butalsoisdifficulttoexpand,andtheefficiencyis extremelylow,whichcannotmeettheuser'surgentcostreductionandeffective demand.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofemergingtechnologiessuchas cloudcomputing,bigdata,InternetofThingsandmobileInternet,anditsmature applicationsinmedicalandsocialfields,itisconvenientandefficient.Therefore, cloudcomputingandbigdatacoretechnologiesandconceptsareusedinphotovoltaic powerstationoperationandmaintenance,buildinganPVpowerplantoperationand maintenancecloudplatformthatisintensivemanagement,flexiblestorage,efficient andfewornooneonduty5hasbecomeanobjectivetrendandinevitablechoicefor thedevelopmentoftheindustry. Basedonbigdataandcloudcomputingtechnology,first,thisthesisexpoundsthe keytechnologyandpracticalapplicationofbigdataandcloudcomputing,discusses thelowcostandeasyexpansionadvantagesofphotovoltaicoperationand maintenancecloudplatformandtheimprovementofoperationandmaintenance efficiencybroughtbytheeffectiveintegrationofphotovoltaiclargedataand photovoltaicoperationandmaintenancemanagement,thefeasibilityofconstructinga photovoltaicpowerplantoperationandmaintenancecloudplatformbasedonbigdata isproposed. Second,thispaperdiscussesthecurrentstatusofPVpowerplantoperationand maintenance.Forexample,mostofthepowerstationoperationandmaintenancerely onpersonneldutyandequipmentinspection＊Theoperationandmaintenanceofthe powerstationislimitedbytheprofessionalabilityandoperationleveloftheoperation andmaintenancepersonnel.Theidletimeofthedevicecausedbythelonginspection timeislong;somehiddendevicesarefaulty,andtheoperationandmaintenance personnelcannotknowinadvanceandcausetheaccidenttoincreasefurther.Itdeeply analysestheuser'surgentneedforcost-effective,intelligentoperationand maintenanceofphotovoltaicoperationandmaintenance,anddiscussesthenecessity ofbuildingacloudplatformforphotovoltaicoperationandmaintenancebasedon ii华北电力大学硕士学位论文 largedata. Third,itdiscussesthesource,specificcontentanddatatypesofPVbigdatafrom theperspectiveofthewholePVindustry,anddiscussestheapplicationofPVbigdata infaultalarm,powergenerationforecast,benchmarkanalysisandvisualanalysisof PVoperationandmaintenance.Andanalyzesthesystembusinessobject,business scope,businessprocess,dataflowandperformanceindicators,andproposesthe overallgoalofsystemconstruction.Then,basedonthedemandanalysisresultsofthe photovoltaicpowerplantoperationandmaintenancecloudplatform,thesystem architecture,businessarchitecture,Thenetworkarchitecture,dataacquisitionand transmissionarchitectureandsecurityarchitecture,itdiscussesthecorefunctionsof thePVoperationandmaintenancecloudplatformbasedonbigdata. Finally,itconstructsaphotovoltaicpowerplantoperationandmaintenancecloud platformbasedonbigdata,andevaluatesthesystemfromaneconomicpointofview inanactualcase.Atthesametime,theanalytichierarchyprocessisusedtoevaluate theeffect. Afterthestudyofthisthesis,ithasachievedtherealapplicationofbigdatain photovoltaicindustry.Throughthedeploymentandapplicationofthesysteminmany placesinGansuProvince,theadvantagesofphotovoltaicoperationandmaintenance cloudinreducingthecostandresourcesofoperationandmaintenancesoftwareand hardwarehasbeenverified,andtheeffectsofintelligentalarmbasedonlargedatain improvingoperationandmaintenanceefficiencyandoptimizingoperationand managementcapabilityofphotovoltaicpowerplantshasbeendemonstrated. Keywords:photovoltaicplant,operationandmaintenance,managementandcontrol, cloudcomputing,bigdata in华北电力大学硕士学位论文 目录 摘mI AbstractII 第1章绪论1 1.1研究背景及意义 1 1.1.1研究背景 1 1.1.2研究意义 2 1.2国内外发展动态及现状研究 3 1.2.1关于大数据技术及其应用的研究 3 1.2.2关于云计算技术及其应用的研究 4 1.2.3关于光伏运维的现状分析及研究 5 1.3论文主要研究内容 6 第2章相关基础理论 8 2.1大数据的基础理论 8 2.1.1大数据定义及特征 8 2.1.2大数据技术分类 9 2.1.3大数据处理平台 9 2.1.4大数据的应用 10 2.2云计算基础理论及应用 11 2.2.1云计算的定义及特征 11 2.2.2云计算服务模型 12 2.2.3云计算部署模式 13 2.2.4虚拟化技术 13 2.3大数据、云计算与光伏电站运维的有效融合 14 2.4本章小结 16 第3章基于大数据的光伏运维云平台系统分析 17 3.1光伏运维云分析 17 3.2光伏大数据分析 18 3.3光伏运维云平台业务分析 19 3.3.1现状分析 19 3.3.2需求分析 20 IV华北电力大学硕士学位论文 3.3_3业务对象分析 21 3.3.4业务流程分析 22 3.4光伏运维云平台数据流程分析 24 3.5光伏运维云平台性能指标分析 24 3.6光伏运维云平台建设标准及规范 25 3.7本章小结 26 第4章基于大数据的光伏运维云平台设计 27 4.1总体设计 27 4.1.1总体设计思路 27 4.1.2云架构设计 28 4.1.3业务架构设计 29 4.2网络架构设计 30 4.3大数据存储处理设计 32 4_4功能架构设计 34 4.5主要功能模块设计 35 4.5.1光伏大数据采集处理 35 4.5.2实时监控平台 36 4.5.3光伏智能运维云平台 38 4.5.4光伏大数据可视化分析 40 4.5.5基于大数据的对标分析 41 4.5.6基于大数据的发电量及收益预测分析 42 4.5.7移动平台 43 4.6系统主要数据库设计 43 4.6.1ERm 44 4.6.2主要数据库表结构设计 45 4.7系统安全架构设计 48 4.7.1安全区域管理 49 4.7.2网络安全设计 49 4.7.3应用安全设计 50 4_8本章小结 50 第5章基于大数据的光伏运维云平台实现与评价 51 5.1平台实现的关键技术 51 5.1.1基于MongoDB的大数据存储技术 51 5.1.2基于Hadoop的大数据处理分析技术 52 v华北电力大学硕士学位论文 5.2系统环境 53 5.2.1硬件环境 53 5.2.2软件环境 54 5.3系统实施 55 5.4系统主要界面 ...55 5.4.1实时监控界面 55 5.4.2运维云平台主界面 56 5.4.3实时监测 57 5.4.4智能运维 57 5A5对标管理 58 5A6移动端实现界面 58 5.5系统实现的基本目标 59 5.6系统所取得的应用效果 60 5.6.1经济效果评价 60 5.6.2使用效果评价 61 5.7本章小结 66 第6章研究成果与结论 67