截至2019年三季度，我國光伏電站累計裝機規(guī)模已經(jīng)達到190GW。在這全球第一的裝機體量背后，是中國光伏行業(yè)領(lǐng)先全球的制造業(yè)水平與最大的應(yīng)用市場。但與此同時，這190GW光伏電站背后還對應(yīng)著超百萬個各式各樣影響發(fā)電量的故障點。
北京金鴻泰科技有限公司的診斷系統(tǒng)部署案例的數(shù)據(jù)顯示，僅以診斷系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的不發(fā)電和少發(fā)電支路數(shù)量為例，西北某50MW光伏電站共檢測出737個故障支路點，對應(yīng)每年損失電量547萬千瓦時，即相當(dāng)于每年損失383萬的發(fā)電收益。即使按照上述電站一半的故障比例粗略估算，190GW光伏電站對應(yīng)著140萬個故障點，每年損失的發(fā)電收益超70余億元。對于光伏電站業(yè)主來說，這些統(tǒng)計數(shù)據(jù)不僅僅是冷冰冰的數(shù)字，更直接的是項目收益率的降低。
2017年之前，我國的光伏電站基本屬于“粗放型”發(fā)展，即便是此后，行業(yè)開始重視度電成本這一概念，但從第四屆光伏發(fā)電運營與后服務(wù)研討會上各運維企業(yè)的數(shù)據(jù)可以看出，無論是在前期設(shè)計、設(shè)備質(zhì)量，還是施工水平等方面，我國光伏電站均存在這樣或那樣的不足，最直接的便是實際發(fā)電量與理論值不符，甚至偏差較大。
對于業(yè)主來說，必須正視光伏電站可能存在先天不足這一現(xiàn)實，發(fā)電量的損失需要在后期運維中去盡可能的彌補。
度電必爭：每一個發(fā)電單元都不能“少”
根據(jù)金鴻泰的案例數(shù)據(jù)，每一個光伏電站在經(jīng)歷智能故障診斷之后，發(fā)電量都會有1-4%的提升，個別甚至有達到6%的增益程度，發(fā)電量提升的百分比對應(yīng)的正是影響光伏電站發(fā)電的故障率。這從側(cè)面說明了，傳統(tǒng)的拿著測溫儀、擦著表面灰塵的簡單工作已無法適應(yīng)智慧能源電站的運維需求。
2018年，國家電投在內(nèi)蒙古達拉特旗建設(shè)了一座光伏駿馬圖，作為集治沙+發(fā)電+改善生態(tài)環(huán)境等功能于一身的清潔能源典型案例，曾數(shù)次登上央視記錄頻道，并且申報通過了吉尼斯世界記錄。這座威武的光伏電站，實際上卻是一座巨無霸發(fā)電體，裝機規(guī)模達到300MW，共計安裝了超過100萬塊光伏組件，占地超過12,000畝。
金鴻泰對這座單體規(guī)模300MW的光伏電站運營情況進行的初步調(diào)研之后發(fā)現(xiàn)，如果單純靠人力運維，運維人員需要經(jīng)常盯著綜自系統(tǒng)后臺軟件上176個數(shù)據(jù)頁面以及150,000個信息點（按照10MW對應(yīng)5,000個信息點測算）。
實際上，在真實的運維中，工作人員不僅僅要盯著這數(shù)據(jù)，同時還需要找到疑似有問題的數(shù)據(jù)，并且在進行數(shù)據(jù)觀察之后準(zhǔn)確的判斷出數(shù)據(jù)的問題所在以及是否需要下達消缺指令。
金鴻泰常務(wù)副總裁周雙全博士告訴光伏們，光伏電站最考驗精細(xì)化運維水平是光伏區(qū)的運維，因為光伏區(qū)設(shè)備數(shù)量多、占地面積大、環(huán)境惡劣。不同于火電的集中運營，光伏電站每一塊組件、每個設(shè)備都是一個發(fā)電單元，每個設(shè)備的運行情況都與發(fā)電量息息相關(guān)。
單純依靠人力的問題在于，一方面，這需要經(jīng)驗豐富的運維人員，能夠準(zhǔn)確的判斷異常數(shù)據(jù)的問題所在。但是這在數(shù)十萬的信息數(shù)據(jù)面前，幾乎是不能實現(xiàn)的；另一方面，在需要觀察如此多的信息點的情況下，即便是經(jīng)驗非常豐富的技術(shù)人員，都無法保證準(zhǔn)確、及時、全面的排查所有的故障。
科技的迅速發(fā)展正是為了在人力無法完全勝任的情況下，借助其力量達成目標(biāo)。金鴻泰通過數(shù)年的光伏電站故障模式、大數(shù)據(jù)的積累，將故障在線監(jiān)測智能診斷系統(tǒng)從整套的光伏電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)中獨立出來，目的在于為運維人員提供方便使用的、能快速識別出所有可能影響發(fā)電量故障點的工具手段。
這套系統(tǒng)可以通過不間斷的數(shù)據(jù)掃描，將每一支路的異常數(shù)據(jù)進行算法分析之后，通過故障預(yù)判模型自動生成巡檢任務(wù)派發(fā)給運維人員。這樣，那些需要“超級大腦”去識別分析的數(shù)據(jù)，通過智能診斷模型即可完成。
進入競價/平價時代之后，光伏電站單體規(guī)模越來越大，百兆瓦以上規(guī)模的電站將成為常態(tài)。如何在25年的生命周期內(nèi)，發(fā)揮光伏電站的最大效能，是一個值得深思的問題。
光伏電站運維：使用智能工具僅僅是第一步
相比于人工，智能故障診斷顯然更為精準(zhǔn)，“運維人員很難精準(zhǔn)判斷的發(fā)電量偏低的情況，都可以通過智能診斷識別出來，一般來說，我們以20%發(fā)電偏差為標(biāo)準(zhǔn)”，周雙全博士介紹道。
不僅如此，這套系統(tǒng)在發(fā)出巡檢任務(wù)之后，運維人員完成任務(wù)的情況也在線上有記錄，周雙全補充道，“這既能夠督促現(xiàn)場人員完成任務(wù)，也相當(dāng)于形成了一個閉環(huán)，自動進行再次的核查，提高了運維效率，也提供了考核的數(shù)據(jù)”。
故障診斷系統(tǒng)可以敏銳捕捉監(jiān)控立桿陰影造成的組串發(fā)電量偏低
為了進一步減少運維工作量，無人機也被應(yīng)用在光伏電站的運維中。金鴻泰推出的無人機智能巡檢診斷系統(tǒng)，搭載了可見光+熱紅外雙光任務(wù)設(shè)備，可以輔助運維人員將光伏組件肉眼可見的遮擋、灰塵等以及不可見的隱裂等問題通過熱斑精準(zhǔn)的識別出來。
實際上，智能工具的應(yīng)用僅僅是第一步，如何有效的將數(shù)據(jù)、圖像處理后，與集團化電站的日常巡視檢查和消缺管理工作進行集成，也是行業(yè)關(guān)注的重點之一。
金鴻泰基于光伏電站巡檢數(shù)據(jù)+巡檢數(shù)據(jù)智能化處理軟件開發(fā)的無人機智能巡檢診斷系統(tǒng)，可以針對系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)高度智能化地進行分類、存儲、挖掘、計算、分析，并利用紅外深度學(xué)習(xí)、圖像識別、姿態(tài)定位等技術(shù)實現(xiàn)光伏設(shè)備的故障的智能化檢測，通過熱斑分析，實現(xiàn)自動化程度較高的故障識別、定位，并方便導(dǎo)出巡檢報告。巡檢報告中包括故障類型、故障分布、消缺輔助、故障點導(dǎo)航等詳細(xì)數(shù)據(jù)，為運維人員的工作提供參考。
下圖為金鴻泰對河北某一20MW光伏電站進行無人機巡檢的案例分享。這座光伏電站安裝了80000余塊光伏組件，占地近600畝地。經(jīng)過巡檢之后，發(fā)現(xiàn)存在問題組件共1166塊，占巡檢組件總數(shù)的1.47%。
案例：河北某20MW光伏電站無人機巡檢成像圖
巡檢報告顯示，抽查部分故障在現(xiàn)場進行驗證后，這些抽查出來的故障原因分別是3塊組件缺失，12塊組件破損，3塊組件二極管損壞，55塊組件表面污垢積累嚴(yán)重，4處雜草遮擋組件，7處組件間互相遮擋，1處站內(nèi)攝像頭遮擋組件，1處圍欄遮擋組件。其中3#~6#方陣中存在大面積熱斑效應(yīng)，建議進一步檢測。
此外，為了更好的督促運維人員完成工作，金鴻泰還推出了可視化巡檢管理系統(tǒng)，集人員定位、遠程可視、操作指導(dǎo)、巡檢防誤、數(shù)據(jù)聯(lián)動、專家指導(dǎo)等功能于一身，以規(guī)范光伏電站的運維工作。
平價上網(wǎng)“倒逼”運維服務(wù)智能化升級
我國光伏行業(yè)發(fā)展至今，光伏電站運維的數(shù)字化與智能化已經(jīng)不僅僅是存在于“概念”階段了，這與光伏行業(yè)的發(fā)展階段密切相關(guān)。
周雙全博士介紹道，2011年前后，我國光伏電站累計裝機裝機還不足5GW，光伏電站的運營系統(tǒng)也僅限于設(shè)備監(jiān)測的角度，主要是監(jiān)測二次設(shè)備等電氣設(shè)備的狀態(tài)；2013年金鴻泰承擔(dān)了工信部物聯(lián)網(wǎng)專項研究，光伏電站開始有了采集發(fā)電數(shù)據(jù)的概念，并開始分化為站級、區(qū)域級、總部級三級監(jiān)控；2015-2016年，故障診斷、無人機等專業(yè)工具開始應(yīng)用在光伏行業(yè)；2017年之后，隨著光伏電站規(guī)模的驟增，行業(yè)對于運營數(shù)據(jù)存儲、分析的需求開始增長，大數(shù)據(jù)、集約化管理平臺的產(chǎn)品也由此出現(xiàn)。
事實上，當(dāng)前，電力系統(tǒng)也正在從陳舊、僵化向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型。新一輪中國電力體制改革和遍及全球的能源轉(zhuǎn)型，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、5G正在加速應(yīng)用，這給智能化運維帶來了可能性。
此外，隨著光伏發(fā)電度電成本的降低，我國光伏即將進入全面平價時代，這將對光伏電站的度電成本帶來嚴(yán)峻的考驗，很顯然，貫穿于光伏電站整個生命周期的運維服務(wù)是影響發(fā)電量的關(guān)鍵因素?！霸谶@樣的大背景下，傳統(tǒng)專業(yè)化運維服務(wù)必然要升級到智能化運維服務(wù)”，周雙全博士認(rèn)為，在專業(yè)運維服務(wù)的基礎(chǔ)上，空地一體智能運維是光伏電站實現(xiàn)平價上網(wǎng)的必備手段之一。
咸林能源是金鴻泰下屬專業(yè)的第三方運維服務(wù)企業(yè)，借助于金鴻泰強大的研發(fā)能力，該公司以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新技術(shù)為依托，以無人機智能巡檢診斷系統(tǒng)、安全生產(chǎn)智能巡檢管理系統(tǒng)等為手段，以自主知識產(chǎn)權(quán)的在線監(jiān)測智能診斷系統(tǒng)、遠程集控系統(tǒng)、智能運維管理系統(tǒng)、備品備件聯(lián)儲調(diào)配系統(tǒng)等為技術(shù)支撐，持續(xù)打造智能化運維服務(wù)升級。截至目前，咸林能源運維服務(wù)承接了華能、國家電投等電力央企、地方國企等超過3GW電站的運行維護服務(wù)。
智能化技術(shù)手段的出現(xiàn)，給光伏電站實現(xiàn)少人值守或者無人值守進而實現(xiàn)降本帶來了可能性?！肮收显\斷或者無人機巡檢，是可以真切的給光伏電站帶來增益的手段，運行一段時間之后，光伏電站的問題越來越少，這樣才有可能實現(xiàn)少人值守，不然單純提‘少人值守’的理念相當(dāng)于讓電站‘裸奔’，這是完全不切實際的”，周雙全解釋道。
縱觀光伏電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)的發(fā)展歷程，當(dāng)前投資企業(yè)持有的光伏電站規(guī)模越來越多，根據(jù)光伏們的統(tǒng)計，光伏電站持有規(guī)模在1GW以上的企業(yè)數(shù)量遠超20家，包括國家電投、中廣核、華能、華電以及晶科電力、正泰新能源等的裝機規(guī)模均在3GW以上。如此龐大的數(shù)量級，需要關(guān)注的不僅僅是光伏電站的施工建設(shè)，長達25年的運營時間與整個電站的發(fā)電收益息息相關(guān)。
金鴻泰業(yè)務(wù)內(nèi)容板塊
北京金鴻泰科技有限公司成立于2008年，公司致力于打造新能源垂直領(lǐng)域“線上+線下智能運維服務(wù)”空地一體化服務(wù)，在新能源發(fā)電智能信息化系統(tǒng)與生產(chǎn)運維服務(wù)方面具有最完整的解決方案，目前已經(jīng)為國家電投、華能、大唐、京能、深能等“五大四小”央企、重點省屬能源集團和行業(yè)龍頭企業(yè)提供基于“合同能源管理”理念的第三方托管運維和運營服務(wù)，總部署規(guī)模超過18GW，運用大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)、人工智能等智能化技術(shù)，降低客戶運維成本，提高資產(chǎn)收益。
