“1+X”光伏电站智能运维建设方案

“1+X”光伏电站智能运维建设方案1.建设需求1.1产业背景2002年，我国光伏行业开始起步。在“十五”期间，我国在光伏发电技术研发工作上先后通过“国家高技术研究发展计划”、“科技攻关”计划安排，开展了晶体硅高效电池、非晶硅薄膜电池、碲化镉和铜铟硒薄膜电池、晶硅薄膜电池以及应用系统的关键技术的研究，大幅度提高了光伏发电技术和产业的水平，缩短了光伏发电制造业与国际水平的差距。2010年后，在欧洲经历光伏产业需求放缓的背景下，我国光伏产业迅速崛起，成为全球光伏产业发展的主要动力。2017年度，我国光伏新增并网装机量达到53GW，同比增长超过50%，累计并网装机量高达130GW，位居全球首位。2018年我国光伏发电新增装机44GW，2019年我国光伏发电新增装机30.1GW，累计装机超过200GW。近几年我国光伏装机容量，如图1所示。图1我国光伏装机容量2019年光伏发电量2243亿千瓦时，同比增长26.4%，占总发电量3.1%，同比增长0.5个百分点，光伏发电利用率超过96%，弃光率低于5%；太阳能光伏发电设备平均利用小时约1210小时，同比略有增加。光伏发电成本也在进一步下降，到2020年价格相比，硅料比2018年末有望下降20%左右，电池片成本有望下降15%左右。随着光伏产业的成本进一步下降，光伏发电行业已经逐渐迈入了平价上网时代，未来国内光伏行业仍具有巨大的发展空间。1.2人才需求在整个光伏产业链中，产业也分成上中下游，光伏产业上游主要是指硅的提纯和制取、拉锭、切片等；光伏产业中游主要是指电池片和组件生产；光伏产业下游主要是光伏电站的设计、建造、运维等；光伏产业的中上游主要集中在生造制造企业，如图2所示。图2光伏产业链2015年，我国在光伏领域推行了领跑者计划，光伏产业“技术锁定”效应被打破。几番寒暑，中国光伏企业在短短数年完成了从产能领先到技术领先，凡是没有更新技术、更低成本、更高品质的电池企业都濒临倒闭或已经倒闭。在国家产业转型升级和中国制造2025战略背景下，和其它产业一样，光伏产业链的中上游企业也面临生产线的升级改造和自动化、智能化。随着光伏组件、电池生产从人工转向自动化，企业的人才也正在逐步升级，从以往“手工匠人”向操作设备、维护设备甚至改进设备的工程师转型。这种变化直接导致光伏生产制造领域企业的人才需求发生变化，原来所需要的生产线操作工（如焊接工等）向高级技术工人（自动化设备操作）转变，提高生产效率提高、提升质量稳定。单一技能工作需求减少，多技能多专业复合型人才需求提升，人才学历层次需求提高。生产制造领域为光伏产业链上中游，随着产业升级换代的变化，人才需求层次逐渐提升，前几年所需要的大量产业工人需求也在加速减少，高技术高学历人才逐渐成为生产制造领域的新需求。如图3所示，从2018年光伏行业人才从业分布结构中可以看到，目前设备类人才仅占整个行业人才的12.12%。图3光伏人才从业分布结构图基建类、运维类、营销类人才，是目前光伏行业人才需求比例较大，约占光伏行业人才需求的四分之三。通过进一步的分析，从光伏产业链的职业生涯发展阶段对于技术技能的要求，结合光伏发电相关技术与技能难度，中职光伏工程技术与应用专业的人才培养目标，应定位于为光伏电站建设和运行企业培养具有从事分布式光伏电站设计、建设、运行、维护，协助光伏电站的常规运行与维护，光伏产品销售与技术服务等工作。预计到2020年，国内光伏运维市场规模将达到76.62亿元/年，如图4所示。在后光伏时代，对于光伏运维人员的需求是提高光伏电站发电效率，提升投资效益的重要方法。图4光伏运维后市场规模二.建设规划2.1建设目标深入贯彻落实《国家职业教育改革实施方案》文件精神，从院校实际教学条件出发，充分考虑专业人才的职业发展路径与成长路径，以技能实训为中心，提高院校电子类、电气类、电力类、新能源类等专业学生的就业竞争能力和人才供给能力，增强职业院校的市场吸引力，为推动职业教育的深入改革提供持续动力。2.1.1建立完善教学实践基地，培养产业复合型人才面向职业院校新能源类、电气类、电力类、电子信息类相关专业建设高水平、专业化实训基地，实训基地集基础实训课、实验实训课、虚拟实训课的开设等多功能于一体，按照模块化、项目化的方式设计实训模块，以满足更多不同层次的教学需求。实训基地针对不同类型的光伏电站情况，整合、共享、配置教学实训资源，建立涵盖多种专业的知识与技能、具有较强综合性的实训体系，旨在培养多层次、跨专业能力的复合型人才。2.1.2以人才培养为中心，加强专业教学体系建设紧贴产业前沿应用技术优化人才培养体系与教学环境，面向市场经济，结合区域产业发展需求，打造区域特色鲜明的示范性光伏电站运维实训基地，力争成为全国范围内校企合作培养新能源领域应用型优质技能人才的典范。以人才培养为中心，以课程建设为落脚点，以工作场景综合实训为驱动，以虚拟现实为补充，逐步构建光伏运维领域全岗位教学体系。建立起以培养专业能力、职业能力、职业素养为核心的课程实训体系。2.1.3强化师资队伍建设，构建双师育人机制以企业的光伏电站工程项目作为光伏电站装调与运维实训基地的“双师型教师培养培训基地”，基地为院校教师提供实践锻炼、顶岗实习以及科技服务环境，同时支持企业技术与管理人员到学院任教，构建校内外优质教学资源共享、专业教师技能水平不断提高、学院教学水平不断提升的“双师型”教师培养机制，强化教学标准与岗位标准的交互，提升学生技能学习的实际应用能力，助力学业与就业的无缝衔接。2.1.4推动专业建设成果辐射，拓展社会服务能力打造一个区域性光伏电站装调与运维人才培养体系，以光伏电站装调与运维实训基地为中心，充分集聚各方资源，打造以实训基地为载体的辐射支撑体系，支持区域内光伏电站的技能人才培养等，服务于“光伏+”、扶贫电站等国家光伏产业政策，为我国清洁能源发电产业发展输送源源不断的优质人才，支撑区域经济发展和产业转型升级。2.1.5以民生服务为引领，创新教育服务供给实训基地在深度推进我国光伏发电应用专业人才培养产教融合的机制体制创新与发展的同时，充分发挥社会服务功能，精准服务区域发展需求，面向当地退役军人、下岗职工、返乡农民工等开展技能培训和职业技能等级证书培训，深化复合型技术技能人才培养培训模式，提升技术技能水平，拓展就业创业本领。2.2建设优势当实训基地成为教学的主要场所时，建设具有一定水平和规模的实训基地就显得尤为重要。它是实现培养高素质高技能人才培养目标的关键所在，是改革人才培养模式和提高办学质量的物质基础。2.2.1基于国家标准的体系框架标准是经济社会活动的技术依据。在产品设计时，充分参考国家光伏运维相关技术标准，从管理制度和作业规程等方面着手，多维度建立技能标准和人才培养之间的关联，建立层次清淅、重点突出的技能培养体系。2.2.2基于实践环境的技能训练实训基地的建设，能够充分体现岗位工作现场的特征，从而努力营造真实的职业环境，使学生按照未来岗位群对技能的要求，得到实际操作的训练，培养独立处理岗位工作的能力。以学生为中心，充分调动和激发学生学习兴趣，掌握岗位技能。缩短岗位适应期，提高学生就业竞争力。2.2.3基于工作过程的课程设计在光伏运维的课程体系设计时，打破传统的学科型课程体系，建立基于工作导向的课程体系模式。从教学环境和教学内容入手，同时转变教学方式，形成以任务为载体、学生主动构建、融教学做一体的实施方式。尊重学生的职业成长体验，培养学生专业能力的同时，提高学生的综合职业素质。2.2.4基于岗位能力的多元培养实训基地建设基于光伏运维职业岗位群定位，从岗位分析主要工作任务，进行专业的技能培养方向多元定位。以光伏电站的运维能力为核心，同时兼顾光伏电站建设和施工能力、电站并网验收能力、电气设备检修和维护能力、物联网系统建设和施工能力等，拓宽学生的就业能力和就业范围。2.2.5基于职业发展路径的整体规划训练项目涵盖光伏运维的初级岗位到高级岗位，基于职业发展路径的整体规划对学生进行全方位培养，引导并支持个体工作经历的积累和工作满足感获取，指导个体职业生涯的发展的选择和信心。三.实训室建设光伏电站装调与智能运维实训基地包含两个实训中心，分别是综合实训中心、虚拟现实中心，满足职业院校光伏类专业教学实训需求，同时也满足开展“双创”教育。两个实训中心的实训内容涵盖光伏运维全岗位综合实训体系，满足学生整个学习周期的实训需求，也可以作为光伏电站运维从业人员岗前实训以及师资培训使用。表1功能明细表序号应用需求情况说明1学生实训本校学生培训学习、理论验证、实操训练等需求2技能实训光伏电站运维相关从业人员的岗前实训3师资培训光伏发电技术及其应用、光伏电站运行与维护的师资培训需求4岗前实训光伏电站运维岗前实训需求3.1综合实训中心综合实训中心包含光伏电站智能运维实训室，以光伏电站运维实训为核心，采用工业级产品，以学生检测和操作实训为主，熟悉光伏发电系统运行原理的同时，掌握光伏电站并网发电整个过程。实训系统由光伏模拟电池板、汇流箱、光伏逆变器、并网箱等设备和器件组成。系统以岗位工作任务为基础，培养光伏电站装调和运维等工作技能。本实验实训教室适用于职业院校新能源类、电气类、电力类、光伏类专业低年级学生实验实训，学生通过一系列实验实训课程的学习，可掌握光伏电站运维操作技能，为后续光伏专业课程的学习奠定良好基础。图5光伏电站智能运维实训室（图片仅供参考）3.1.1配置清单★同时满足20位学生上课使用；★标准面积：120平米（8m*15m）；★配套光伏电站运维等专业课程的实验实训项目；光伏电站运维实训教室配置以学生实际操作为主，每一个环节都能够让学生实际操作，让学生能够进行运维工具仪器的使用，以及光伏电站设备及部件的实际安装调试，掌握光伏电站运维的原理、步骤、方法，对学生掌握实际工作中需要的专业技术技能非常重要。表2配置清单实训中心区域模块实训系统数量（台/套）备注综合实训中心光伏电站智能运维实训室光伏电站智能运维实训系统3一套设备配置3—4名学生实训实训配套设施投影仪1电脑21讲台桌凳1电脑桌凳213.1.2实训项目表3实训项目序号实训名称实训简介1光伏组件串并联实训光伏组件功率选择和串并联。2直流汇流箱装调实训1—4路汇流箱设备安装调试。3直流汇流箱故障排除实训直流汇流箱断路器故障（接触不良、短路等跳闸）、通信模块故障（无法通信）、防雷模块故障、接地故障（接地断开）等。4逆变器装调实训MC4接头制作、交流接线（交流接线端子制作）、通信连接调试、逆变器参数设置、逆变器设备安装固定等。5逆变器故障排除实训逆变器指示灯显示故障、交流过压（失压）故障及检查、直流侧检测、设备运行参数不符合等。6并网配电箱装调实训户用并网箱设备（电闸、智能电表、采集器、浪涌保护器、剩余电流保护器、光伏专用断路器等）安装、调试等。7并网配电箱故障排除实训触点故障、通信模块故障、箱体防水封堵异常、防雷模块、并网开关、漏电保护器失效等。8接地电阻检测实训保护接地电阻过大故障检测与排除。9运维系统故障排除实训通信故障、部分参数无法显示等10并网系统启动与停止实训并网前的检测与并网问题处理。11运维记录实训根据运维流程，规范填写各类巡检、故障记录表。12运营数据分析实训根据运维记录，进行光伏电站性能比PR计算等。13安全工器具使用实训光伏运维安全规范等。3.1.3产品外观图6光伏电站运维实训系统实物图3.2虚拟现实中心虚拟现实中心光伏电站运维虚拟现实实训系统。本实训中心适用于职业院校开展光伏类专业学生实验实训，通过虚拟现实的方式，能够让学生直观了解光伏电站的整体情况，同时通过虚拟现实实验完成光伏电站的运维和常见故障分析处理。为后续综合实训及毕业后所从事光伏电站的相关工作奠定良好技术技能基础。3.2.1光伏电站运维虚拟现实实训系统光伏电站运维虚拟现实实训室由“光伏电站运维虚拟现实实训系统”和计算机组成，主要提供大型地面光伏电站（固定支架式）的运维实训，能够实现光伏电站从组件、汇流箱、逆变器、并网箱等设备的运维操作，促进学生熟悉光伏电站设备及器件的常见运维故障，故障处理流程及处理方法，能够完成光伏电站的设备调试、日常维护、检修、故障排除等工作。图7光伏电站虚拟现实实训室（图片仅供参考）3.2.2配置清单★同时满足40位学生上课使用；★标准面积：60平米（6m*10m）；★配套课程：《光伏电站的运维与检修》等。表4配置清单实训中心区域模块设备明细预算数量备注虚拟现实中心光伏电站虚拟现实实训室光伏电站运维虚拟现实实训系统21实训配套设施实训配套设施投影仪1电脑21电脑桌凳20讲台桌凳13.2.3实训项目表5实训项目序号实训名称实训简介2光伏组件性能检测实训设置条件进行光伏组件输出性能检测3光伏组串电压异常和异常处理实训根据光伏组串的常规问题设置相关场景，实现光伏组串的运维处理4直流汇流箱日常巡检和异常处理实训根据直流汇流箱的常规问题设置相关场景，进行日常巡检和异常处理5汇流箱输入/输出电压、电流异常和异常处理实训根据汇流箱特殊问题的设置，进行异常处理6汇流箱拉弧和故障处理实训根据汇流箱拉弧问题设置场景，进行故障处理7汇流箱通讯异常和异常处理实训根据汇流箱采集器通讯设置故障场景，并进行异常处理8逆变器巡检和异常处理实训根据光伏逆变器常规问题设置场景，并进行异常处理9逆变器无市电和故障处理实训根据光伏逆变器欠压问题设置场景，并进行异常处理10逆变器电网电压超限和故障处理实训根据光伏逆变器过压问题设置场景，并进行异常处理11逆变器绝缘阻抗过低和故障处理实训根据光伏逆变器输入线路绝缘阻抗过低问题设置场景，并进行异常处理12逆变器漏电流过大和故障处理实训根据光伏逆变器输入线路漏电问题设置场景，并进行异常处理13逆变器电网频率超限和故障处理实训根据光伏逆变器电压频率超限问题设置场景，并进行异常处理14逆变器直流输入电压超限和故障处理实训根据光伏逆变器直流过压问题设置场景，并进行异常处理15并网配电箱/柜无电压和故障处理实训根据并网配电箱/柜无电压问题设置场景，并进行异常处理16并网配电箱/柜断路器跳闸和故障处理实训根据并网配电箱/柜断路器跳闸问题设置场景，并进行异常处理17运维平台通信异常和异常处理实根据运维通讯问题，综合处理运维通讯训故障18运维平台发电量异常和异常处理实训根据电站发电量异常问题，综合处理故障19系统发电量偏低和故障处理实训根据电站发电量过低问题，综合分析可能的问题，并实现处理故障四.内涵建设（资源建设）4.1SOL在线教学平台建设信息科技推动教学模式改革————SOL在线将信息技术和智能技术深度融入院校教学全过程，通过为院校师生提供课程内容上传、教学梯次归类、资源应用共享、在线互动交流等功能实现教育信息化由融合向创新发展的高阶演进，构建教学信息化2.0模式下战略新兴产业人才培养新模式。图8平台功能图4.1.1提供最全的新能源课程资源SOL学院课程资源库汇集了国内最新最全的新能源产业课程资源包含“院校公开课”、“资源共享课”、“专业体系课”、“企业定制课”四大类课程，并根据岗位胜任力建立技能学习及岗位晋升课程，以科学方式引导学生顺利就业，并提供终身学习服务。院校公开课：平台设置有主题鲜明、任务明确的公开课模块，除了学员参加听课外，还有院校方领导及其他老师参加，是老师展示教学水平，交流教学经验的最佳场所。资源共享课：教师可以通过线下多终端设备自主录制课程，并可以随时随地上传收入课程资源库，灵活多样化的形式与内容极大地解决了学员在学习中遇到的问题。专业体系课：平台立足战略新兴产业领域最前沿理论与技术成果，打造成系列、高品质、内容丰富的优质课程。企业定制课：充分调研各行业岗位通用人才能力标准，开设提升学员综合职业素质与岗位适应能力的专属课程。4.1.2构建开放性的共享教育模式平台致力于与多角色合作共同打造新能源教育生态圈：实现平台开放共享、师资共享、课程共享的具有创新特色的共享教育模式。平台共享：SOL学院为各院校机构及企业提供开放性平台，为其构建一个互通有无共同进步的交流学习平台。师资共享：平台实现跨院校跨机构师资共享，改变教育资源不均衡的现状，解决供需矛盾。课程共享：教师可以自主录制并上传课程资源或通过跨院校直播公开课形式实现课程共享，根据播放量和报名人数可获得平台提供的分成奖励。4.1.3培养新能源产业的职场精英平台根据在校学员各阶段学习情况，定期举办线下新能源赛事、实习实训、模拟招聘等一系列活动，努力培养学员职场竞争力，打造成为高素质新能源产业职场精英。专业就业课程→在线就业指导→线下实习实训4.1.4依托强大的智慧教学生态链平台拥有一支强大的技术研发和教学研究团队，以精准的数据分析、多元化教学模式以及灵活多变的教学管理系统形成智慧教学生态链，能满足教师和学员多元化的教学和学习需求。精准数据分析：平台通过大数据及AI人工智能的应用，为学员量身定制课程内容以及精准数据分析提高学习品质，告别教学模式的教条化、程式化，方便老师针对性的”教”和学生目的性的”学”，从而更注重能力、方法、技巧。多元教学模式：平台开放形式多样、内容丰富的教学资源，包括各类网络课程及在线直播，，全面支持PC和移动端在线，满足不同学习使用场景，同时不定期开展各类线上线下竞赛，满足学员多样化的学习需求。4.1.5创建知行合一的新能源社区平台为学员提供国内最专业的新能源在线问答及互动学习社区，保证学员学习效果的同时提供一个有效的线上学习与线下实践紧密结合的互动空间。在线问答：学员和教师之间、学员和学员之间可以做到实时沟通交流，确保