數(shù)據(jù)化是整個(gè)人類社會的大趨勢，作為未來能源主力的光伏電站更是如此。將電流轉(zhuǎn)化成信息流，隨時(shí)隨地掌控電站運(yùn)行情況，動動手指就可獲悉組件的出力情況，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問題;長遠(yuǎn)來看，電站運(yùn)行的數(shù)據(jù)是另外一筆財(cái)富，可以用來給電站做性能評估，可以為電力的交易與調(diào)峰提供數(shù)據(jù)支持，還可以為電站的資產(chǎn)估值、抵押、交易提供堅(jiān)硬的支撐，這些都是數(shù)據(jù)化為我們帶來的便利。

　　一、什么是電站的數(shù)據(jù)化?

　　電站的數(shù)據(jù)化是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，中間涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)。目前大型電站的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)一般包括氣象站、匯流箱、直流柜(如有)、逆變器、箱變(如有)、電度表(計(jì)量表、關(guān)口表)等。其中匯流箱聯(lián)接組件和逆變器，是電站數(shù)據(jù)化進(jìn)程中的重要環(huán)節(jié)。而近年來的智能匯流箱可以記錄每個(gè)組串的電流、電壓等數(shù)據(jù)，這為數(shù)據(jù)化電站打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。下圖是某光伏電站的匯流箱實(shí)圖。

　　每個(gè)組串的面板數(shù)量確定后，根據(jù)匯流箱的接入串?dāng)?shù)我們就可以確定該匯流箱下究竟有多少塊光伏板，而單塊面板的容量已知，從而可以計(jì)算出該匯流箱的掛載容量：匯流箱掛載容量(PCCB)=接入組串?dāng)?shù)(N)*每串面板數(shù)*面板標(biāo)稱功率對同一逆變器下不同的匯流箱進(jìn)行加和，即可得到該逆變器的掛載容量：

　　對場站的逆變器進(jìn)行加和，進(jìn)而得到整個(gè)場站的實(shí)際容量：

　　這樣我們得到了一個(gè)清晰而準(zhǔn)確的電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。這樣的一個(gè)清晰、準(zhǔn)確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖是電站數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ)，也是所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析、發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)的基石。沒有這樣一個(gè)清晰的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與容量關(guān)系，所有的數(shù)據(jù)分析與結(jié)論都是空中樓閣，經(jīng)不起推敲。在電站數(shù)據(jù)化的過程中，不準(zhǔn)確、甚至沒有拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖會導(dǎo)致很多應(yīng)用無法繼續(xù)進(jìn)行，例如：無法準(zhǔn)確確定電站的實(shí)際容量，無法確定匯流箱的準(zhǔn)確離散率，數(shù)據(jù)分析時(shí)結(jié)論與實(shí)際相差較大等。而擁有一個(gè)準(zhǔn)確的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，不僅僅可以在數(shù)據(jù)化電站時(shí)得到有力的支撐，甚至還能夠提前發(fā)現(xiàn)安全隱患。有這樣一個(gè)實(shí)際發(fā)生的案例：某電站一匯流箱實(shí)際有13路組串接入，但在系統(tǒng)中顯示只有12路數(shù)據(jù)，直到后來該匯流箱被燒毀后才發(fā)現(xiàn)，原來是虛接惹的禍。如果之前就知道準(zhǔn)確的電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，實(shí)際生產(chǎn)中采到的數(shù)據(jù)與應(yīng)有的支路不同就可以設(shè)置報(bào)警，燒壞匯流箱這樣的火災(zāi)隱患是完全可以避免的。

　　二、如何繪制電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖?

　　在繪制電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的過程中，匯流箱環(huán)節(jié)因其數(shù)量多、顆粒小而成為最為困難的環(huán)節(jié)。目前主流的匯流箱有16路接口，由于地形、設(shè)計(jì)等實(shí)際情況的限制，匯流箱16路不一定每路都會接組串。一般情況下，在電站的設(shè)計(jì)過程中，每個(gè)匯流箱下掛載多少組串，每個(gè)組串有多少塊面板都會有一個(gè)清晰的設(shè)計(jì)與規(guī)劃。但現(xiàn)狀往往是，有些電站的設(shè)計(jì)草草了事，甚至沒有設(shè)計(jì)，有些電站在實(shí)際施工過程中不按圖紙施工，而監(jiān)理監(jiān)造也未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、糾正。那么，要如何確定哪個(gè)匯流箱接入了幾個(gè)組串，進(jìn)而得到一個(gè)清晰而準(zhǔn)確的電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖?常見的解決方案是這樣的：辦法1：施工時(shí)做記錄;每接入一個(gè)匯流箱就記下來一個(gè)。方法2：如果在施工時(shí)沒能做記錄，就需要去現(xiàn)場一個(gè)個(gè)地?cái)?shù)!數(shù)完后把接入的串?dāng)?shù)記錄下來。打開匯流箱，確定哪個(gè)有接入，總計(jì)接入多少串組件。每個(gè)匯流箱都要重復(fù)一次。

　　然而，這樣的解決方案不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，最終的效果還得不到保障。例如：山東某地面電站的容量為40MW，整個(gè)電站呈狹長狀分布，超過10公里。匯流箱總數(shù)為553個(gè)，每個(gè)匯流箱接入的組串?dāng)?shù)為7-10串不等。面對這么多個(gè)匯流箱，一個(gè)個(gè)地去檢查哪個(gè)匯流箱接入了幾個(gè)組串，又分別接入了幾號支路，在這驕陽似火的10公里縱深面前，人工的準(zhǔn)確性很難獲得保證。

　　▲板海茫茫，何時(shí)才是盡頭?這樣繁瑣、重復(fù)、沒人性的事情，有沒有一種方法，可以一勞永逸地把匯流箱的接入組串?dāng)?shù)標(biāo)出來?

　　三、電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的數(shù)據(jù)化解決方案

　　數(shù)據(jù)被認(rèn)為是人類目前為止發(fā)現(xiàn)的第五維空間，在這里，許多低緯度問題都將迎刃而解。我們堅(jiān)定地相信，一切現(xiàn)實(shí)中的問題在數(shù)據(jù)世界都有解(第五維解)。于是我們大量觀察匯流箱數(shù)據(jù)，尤其是那些我們已經(jīng)確切知道有多少組串接入的匯流箱。如下是南通某項(xiàng)目的匯流箱數(shù)據(jù)，我們知道第1，2，13，14，15，16路是空接，從數(shù)據(jù)上看，這6路電流都顯示為0，于是我們得到初步結(jié)論：沒有接入電流的支路顯示的都是0!并由此推及：一直顯示為0的支路沒有接入組串。

　　按照這個(gè)方案去確定匯流箱的接入容量，我們又遇到了新的問題。有一類匯流箱，不按理出牌，晚上居然還有值，如下圖所示。這大概是由于數(shù)據(jù)傳輸中的噪音所致。不能從源頭上解決，只能通過數(shù)據(jù)科學(xué)來進(jìn)行后處理。原有的方案不能通用，我們繼續(xù)尋找新的通用方案。把匯流箱的數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)可視化后，一眼就可以瞄出來哪個(gè)有接入哪個(gè)沒接入。比看數(shù)據(jù)要舒服多了。如下圖，一眼就可以看出來，16路匯流箱中有1路沒有接組串。

　　操千曲而后曉聲，觀千劍而后識器?？催^大量的電流圖像之后，我們發(fā)現(xiàn)，所有的接入的支路的電流形態(tài)是一個(gè)拋物線，在晴天的時(shí)候，連續(xù)而飽滿。這是由于太陽在一天的時(shí)間內(nèi)，日出，正午，日落，是一個(gè)自然而連續(xù)的過程，作用在面板上之后，產(chǎn)生的電流同樣是自然而連續(xù)的。如下圖可以看到。

　　而沒有接入面板的支路則仍然處于小幅波動狀態(tài)，如下所示。

　　從圖片看來，最明顯的差別在于一個(gè)是有規(guī)律的、飽滿的，一個(gè)是沒有規(guī)律的、隨機(jī)波動的。人眼可以很輕易的辨別其中的差別。如果可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法把每個(gè)圖片進(jìn)行識別，就能夠鑒別出是否接入。從數(shù)據(jù)看來，最明顯的差別就在于不同電流值的個(gè)數(shù)。可以看到晴天已接入的支路的電流值從0A-4.5A均勻分布，而晴天未接入的電流值則分布散亂而無規(guī)律。發(fā)現(xiàn)這樣的差別，我們就可以通過每路支路電流不重復(fù)的點(diǎn)的個(gè)數(shù)，即可判斷是否接入。

　　四、數(shù)據(jù)解決方案的實(shí)現(xiàn)與驗(yàn)證

　　基于上述觀察與發(fā)現(xiàn)，我們運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)的深度算法，判斷出分界點(diǎn)的閾值、計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間區(qū)間，以及計(jì)算時(shí)采用的數(shù)據(jù)來源，終于得到一個(gè)通用的解決方案，并對方案的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證。首先，我們對得到授權(quán)的匯流箱數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得到接入的信息，并與站主提供的備案信息進(jìn)行比較，得到結(jié)果如下：

　　從圖中可以看到，計(jì)算結(jié)果與備案結(jié)果相比，有超過90%的相同，在與線下確認(rèn)之后，發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況與計(jì)算結(jié)果相同。也就是說，通過對數(shù)據(jù)的分析與挖掘，我們發(fā)現(xiàn)了備案信息與實(shí)際情況存在不符。

　　五、總結(jié)

　　一個(gè)清晰準(zhǔn)確的電站拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖是電站數(shù)據(jù)化的基礎(chǔ)，是電站數(shù)據(jù)應(yīng)用的基石。我們通過對匯流箱的接入數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與挖掘，找到了一個(gè)線上判斷匯流箱接入情況的解決方案，并且對大量的匯流箱進(jìn)行了可行性驗(yàn)證，可以相信，在經(jīng)過不懈的努力之后，我們從數(shù)據(jù)空間里找到了一個(gè)解。即通過對匯流箱的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析與挖掘，可以準(zhǔn)確判定該匯流箱的接入路數(shù)，進(jìn)而可以描繪出該電站的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，為后面的數(shù)據(jù)分析提供堅(jiān)固的支撐。