分布式光伏电站视频监控系统技术应用

杨连凯 胡远辉 韩颖颖 吴塏淳 黄玲燕

摘要：为全面落实国家提出的“30·60”目标，贯彻“清洁低碳、安全高效”方针，践行“绿水青山就是金山银山”的理念，实现国家”十四五“新能源产业发展规划，推动光伏新能源项目发展。随着光伏行业的不断发展，按照华能公司“安全优质高效，打造区域屋顶光伏示范工程”的总要求，设置光伏控制系统和视频监控，提高光伏项目安全性，有限降低光伏电站运维成本。

关键词:视频监控、无人机、巡检、组件清洗

0 引言

随着光伏新能源行业不断发展，配套的视频监控系统技术要求不断深化，光伏站视频监控不仅作为常规的视频和环境监视，还增加了一些方便光伏站运维的实用新功能，例如：光伏组件热斑监测、组件干净程度监测等。该技术大大降低了运维成本，并能提升光伏电力系统稳定、高效运行。

1 分布式光伏电站视频监控系统技术概述

本文针对分布式光伏电站站区分布比较分散的特点，配套视频监控的前端设备为无人机，配置的可旋转摄像头具备热斑巡视功能，可全覆盖电站拍摄红外照片，准确识别热斑，协助运维人员进行消缺，提升发电量，消除安全隐患。

图1  光伏监控中心照片

光伏运维无人机操作灵活、简便、高效，相比于常规的人工巡检，光伏运维无人机巡检效率更高。光伏运维无人机不受地面障碍物的影响，飞行速度可达到8m/s,每次飞行30分钟可以检测3~5MW的太阳能面板；无人机搭配双目相机（红外热成像相机+4k高清相机）及后台处理系统，能够准确定位出电站的潜在隐患。

图1  无人机飞行示意图

无人机也可以进行全景图建模，方便业主进行电站初期的踏勘；在已建成电站绘制全景图，可提升运维效率，精准定位热斑。

光伏运维无人机操作灵活、简便、高效，、光伏运维无人机巡检技术关键如下：

一键起飞，无需飞手，操作简单易行。

光伏运维无人机是针对光伏电站专门开发的巡检设备，采用一键起飞无需飞手的设计，不需要光伏电站的运维人员去考取民用无人驾驶航空器系统驾驶员合格证，将人为因素减少到最小，保证电站的财产安全和人身安全。

2系统价值

1)电站热斑巡检功能

采用无人机的热斑巡视功能，可全覆盖电站拍摄红外照片，准确识别热斑，协助运维人员进行消缺，提升发电量，消除安全隐患。

2)快速的电站巡视功能

采用电站巡视功能，可迅速巡视完成电站的可视巡视，可及时发现组件缺失，杂草、灰尘以及明显的安全问题等情况，预计累计飞行约30分钟可以巡视完成20MW的电站，建议每周进行一次。

3)远程实时监控功能

巡视无人机可通过监控平台，进行实时监控；集团/总部的工作人员也可以远程实时监控，看到无人机的视频，方便电站的各项管理。

4)组件清洗计划更合理更及时

根据热斑情况和可视视频可判断灰尘情况，合理安排组件清洗计划，更有效，发电量更高。

5)电站人员劳动强度下降

无人机巡视可代替电站运维人员的大部分组件巡检工作，避免在夏季酷热天气下的户外活动，避免冬季严寒天气下的户外活动。

3系统组成与功能

视频监控系统采用常规视频监控系统，另外配置云平台、无人机及信号中继器。巡检无人机标配双相机，一个是高清红外相机，另一个是4K高清可视相机，在巡检过程中可以实时看到高清可视视频和红外视频，5km范围以内不需要架设AP中继设备，超过5KM可以通过AP中继设备实现远距离的实时监控。通过4K可视相机将现场场景完整、全方位细致地拍摄下来，可生成全景图，可以让用户全屏浏览，任意放大更多细节，把现场真实场景搬到眼前；同时还可以结合创动无人机智能诊断系统，提高故障定位精度。对电站前期的勘测与后期的电站运维都是巨大的帮助。 无人机智能诊断系统，将无人机全覆盖拍到的可视照片和红外照片导入智能诊断系统，可以迅速识别出热斑的数量和位置信息。可对光伏电站进行全面评估，还可对电站故障的出现进行有效预防。

通过无人机智能诊断系统识别出热斑位置信息列表，将列表导入平板电脑，可在平板电脑上显示热斑位置和运维人员的相对位置，运维人员可持平板电脑及时定位热斑并准确寻找到热斑。

  图3  热斑探测示意图

热斑巡检模式是无人机的红外相机和可视相机同时工作，完成组件的热斑巡检功能，诊断热斑情况和热斑位置；电站巡视模式是无人机主要采用可视相机快速巡检整个电站，相当于运维人员快速巡视整个电站，检查电站的组件是否缺失、杂草生长情况、组件积灰问题、护栏完整性以及人畜活动等情况。

   智能诊断系统的结果直接上传云端，电站飞行地图也可上传云端，资料永不丢失。客户可以随时访问数据，简单便捷。

无人机单块电池飞行可以检测约3~5MW的组件，大幅提升了组件巡检效率和精确性。光伏电站的巡检频率大幅提升，方便运维人员及时更换组件、制定清洁计划、制定除草计划等。

4系统经济效应

1)提升电站发电量

一块15cm2的热斑可以降低一块组件约1/3的功率。无人机巡检完成后，通过更换组件、剪草、清洁组件等方式消除热斑，可以大幅提升发电量。

2)减少巡检人员数量或减少工作量

在40MW电站中，执行热斑巡任务，1台无人机只需要1个人操作4小时即可完成热斑巡检任务； 采用人工方式，需要3个人巡检10天。相比而言，无人机可以减少2个运维人员并减少大量工作和时间。

执行40MW电站巡视任务，1台无人机只需要1个人操作1小时即可完成电站巡视任务；采用人工方式，需要2个人开车巡视2小时，相比而言，无人机可以节省巡检时间和人力，提升运维人员的效率，降低工作强度。

3)提升电站验收的质量和节省成本

在电站建成验收、收购新电站、验收外包清洁工作等情况下，可以代替传统的抽检、全场人工巡视等方式，提升工作效率和验收质量。

5结束语

综上所述，随着新能源行业的不断发展，分布式光伏电站视频监控系统将成为分布式光伏电站的重要配置，是促进光伏行业发展的先进技术条件。给电力系统安全性、稳定性、降本增利提供了技术支持。

参考文献

[1]太阳能供电系统在高速公路视频监控系统中的运用[J]. 庄保良.山东工业技术.2017

[2]基于无线信号的无人机监测技术研究[D]. 张永飞.哈尔滨工程大学.2021