光伏发电运营管理大数据私有云平台建设思路

2021-04-27 ryder

摘要：近年来大数据云平台建设引起了光伏发电行业的急切关注。本文首先梳理了光伏发电集团运营管理大数据私有云平台的建设思路；然后提出了运营管理大数据私有云平台建设方案，包括总体架构、大数据架构、聚集监控架构；最后提出了平台使用系统构成方案。

0、引言

在当前环境、能源危机背景下，我国出台了一系列扶植光伏发电政策。截至2015年9月底，全国光伏发电装机容量达到3795万kW，其中，光伏电站3170万kW，分布式光伏625万kW【1】。据GlobalData最新报告指出，预计2015年中国将是全球光伏年装机量最大的市场。我国已经涌现一批在光伏发电行业龙头企业，诸如5大发电集团及协鑫、正泰、京能、青发投等。

随着光伏发电集团投运的光伏电站规模快速增长，面对电站设备运行状态数据量巨大、数据类型复杂的光伏电站大数据环境，常规技术已经不能满足海量数据的采集、存储、解决、统计分解。光伏发电集团急切需要同步规划、开展大数据云平台【2】项目，需梳理大数据私有云平台建设思路，确保信息化所采用的建设思路、技术路线、业务规划等方面符合将来5年甚至更长时间的发展趋势。

1、建设思路

光伏发电运营管理大数据私有云平台的建设，需要整合云计算、大数据、物联网的现有技术积累【3】，以业务需求为基础，以企业使用集成EAI技术为手段，建设一套涵盖集团公司光伏电站运营管理全业务的云平台。其中的云管理平台基于专业、领先、成熟、稳定的负载均衡技术、虚拟化网络技术和云服务构架，软硬件资源灵活扩展，满足光伏电业务高速发展的要求。

云平台总体设计按照优先采用开源技术、层次化、模块化、组件化、可配置原则，有效整合加工集控及其他业务使用技术体系，在技术选型上完全满足将来5年IT发展的新要求，对于软硬件新技术有良好的支持。

云平台通过基础软件服务封装，形成统一的底层支撑平台，通过模块化和组件化使用配置以及少量的二次开发，实现全部功能需求，可依据实际情况灵活部署，可分步实行。通过动态的参数配置，能够适应组织架构的变化，能够进行组织结构的灵活调整，支持集团级的多组织多层级的管控模式和组织架构建模，支持多组织之间的流程、数据、业务功能互通。

云平台以资源整合为指挥，以大数据采集、存储、解决和分解为技术依托，融合实时数据库、主题分解库（OLAP）和商业智能（BI）等综合优点，建立集团公司全业务的辅助决策支持的使用体系，并以平台SOA/ESB数据总线为核心，对其他相关使用提供数据接口服务和使用集成服务。

2、运营管理大数据私有云平台建设方案

2.1、总体架构

光伏电站运营管理云平台是弹性计算、存储、网络、虚拟化、负载均衡、热备份冗余等组成的IT基础资源综合服务平台。云平台提供按需使用的计算、存储、网络能力，用于快速构建各种使用，降低公司的IT综合成本与管理难度，从而使集团公司能够更专属于自身业务的开展与创新。

图1集团运营管理大数据云平台总体架构

云平台采用模块化设计，将利用云操作系统及刀片式服务器建立云计算资源池，实现软硬件的统一聚集管理，分散服务，从而使得资源得到更高效利用，系统解决时延更短，硬件扩容更简单快捷。

在架构设计和建设方面，云管理平台将遵循业内颁布的标准规范，采用先进和成熟的技术，在体系架构、基础平台、通信协议等方面充足考虑开放性和可扩展性，以及安全性和可管理性及虚拟化技术使用【4】。

2.2、大数据架构

中心数据库使用实时数据库、历史数据库（Oracle）、业务数据库（Oracle）、开源Key-Value数据库（Redis）、主题数据库（Oracle）、大数据分布式存储（Hadoop）混合使用方式【5】，既可支持电站运行状态实时监控需要，又可满足各类面向使用、面向主题的分解需求。

数据库设计按照符合人类思维自然模式的面向对象的方式来组织数据库的管理，实现以设备为单位的监控模式，便于设备维护和故障诊断，提高数据检索查找的速度及效率。

图2集团运营管理大数据架构

2.3、聚集监控架构

集控系统的数据采集子系统是负责光伏电站设备运行数据采集的支撑系统，以C++作为开发语言，内嵌多种IEC60870-5的101、102、103、104、Modbus、CDT、DISA等多种数据通讯规约；建模符合IEC61970中接口参考模型、公共信息模型（CIM）和组件接口规范（CIS）要求，符合国际标准，可作为中间件与SCADA系统无缝集成；实现升压站、逆变器、汇流箱、箱变、功率预测、AGC\AVC系统、电度计量、保护故障信息等系统数据的接入。系统支持多种光伏电站设备的接入，满足不同品牌设备的接入要求，具备多种规约的介绍能力。

聚集监控系统采用3级架构，即站级聚集监控系统、区域级聚集监控系统和总部聚集监控系统。其中站级聚集监控系统用于从光伏电站综合监控系统及其他相关终端设备采集电站实时运行监测数据，实现本地数据监视、历史数据采样存储和关键实时数据向总部聚集监控系统上传。区域聚集监控系统/总部聚集监控系统从各站级聚集监控系统获取电站实时运行的关键设备监测数据，用于监视各电站总体运行状况。3级系统之间通讯规约采用电力标准IEC104规约，实时数据采集频率按规约要求支持秒级，支持变化量上送、循环上送和召唤3种模式。

图3聚集监控架构

3、平台使用系统构成

光伏发电运营管理大数据私有云平台使用系统包括总部级/区域级运营管理系统、站级智能运维管理系统、总部级/区域级远程聚集监控管理系统、站级/区域级/总部级在线监测智能诊断系统。

图4平台使用系统构成

图5平台监控大屏效果图

4、结论

利用云计算平台，实现一种管理手段（包括虚拟化、按需分配、动态管理、灵活配置），一种技术体系（Hadoop，分布式计算与存储），一致的研发技术路线（J2EE/C++），一种服务方式（包括云平台基础服务和模块使用）,能适应集团公司光伏电站业务的快速发展和ICT技术的日新月异。

备注：

耿淑强¹，李永龙¹，周双全²，王海峰²，刘宝林²，魏洪²

(1.青海绿色发电集团股份有限公司；2.北京金鸿泰科技有限公司）

参考文献

[1]彭博，笑阳.2015光伏行业最全数据介绍&2016展望[EB/OL].,2016-1.