截至2019年三季度，我國(guó)光伏電站累計(jì)裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到190GW。在這全球第一的裝機(jī)體量背后，是中國(guó)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(chǎng)。但與此同時(shí)，這190GW光伏電站背后還對(duì)應(yīng)著超百萬(wàn)個(gè)各式各樣影響發(fā)電量的故障點(diǎn)。
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(cè)出737個(gè)故障支路點(diǎn)，對(duì)應(yīng)每年損失電量547萬(wàn)千瓦時(shí)，即相當(dāng)于每年損失383萬(wàn)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(duì)應(yīng)著140萬(wàn)個(gè)故障點(diǎn)，每年損失的發(fā)電收益超70余億元。對(duì)于光伏電站業(yè)主來(lái)說(shuō)，這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不僅僅是冷冰冰的數(shù)字，更直接的是項(xiàng)目收益率的降低。
2017年之前，我國(guó)的光伏電站基本屬于“粗放型”發(fā)展，即便是此后，行業(yè)開(kāi)始重視度電成本這一概念，但從第四屆光伏發(fā)電運(yùn)營(yíng)與后服務(wù)研討會(huì)上各運(yùn)維企業(yè)的數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)論是在前期設(shè)計(jì)、設(shè)備質(zhì)量，還是施工水平等方面，我國(guó)光伏電站均存在這樣或那樣的不足，最直接的便是實(shí)際發(fā)電量與理論值不符，甚至偏差較大。
對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)，必須正視光伏電站可能存在先天不足這一現(xiàn)實(shí)，發(fā)電量的損失需要在后期運(yùn)維中去盡可能的彌補(bǔ)。
度電必爭(zhēng)：每一個(gè)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(gè)光伏電站在經(jīng)歷智能故障診斷之后，發(fā)電量都會(huì)有1-4%的提升，個(gè)別甚至有達(dá)到6%的增益程度，發(fā)電量提升的百分比對(duì)應(yīng)的正是影響光伏電站發(fā)電的故障率。這從側(cè)面說(shuō)明了，傳統(tǒng)的拿著測(cè)溫儀、擦著表面灰塵的簡(jiǎn)單工作已無(wú)法適應(yīng)智慧能源電站的運(yùn)維需求。
2018年，國(guó)家電投在內(nèi)蒙古達(dá)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(bào)通過(guò)了吉尼斯世界記錄。這座威武的光伏電站，實(shí)際上卻是一座巨無(wú)霸發(fā)電體，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到300MW，共計(jì)安裝了超過(guò)100萬(wàn)塊光伏組件，占地超過(guò)12,000畝。
金鴻泰對(duì)這座單體規(guī)模300MW的光伏電站運(yùn)營(yíng)情況進(jìn)行的初步調(diào)研之后發(fā)現(xiàn)，如果單純靠人力運(yùn)維，運(yùn)維人員需要經(jīng)常盯著綜自系統(tǒng)后臺(tái)軟件上176個(gè)數(shù)據(jù)頁(yè)面以及150,000個(gè)信息點(diǎn)（按照10MW對(duì)應(yīng)5,000個(gè)信息點(diǎn)測(cè)算）。
實(shí)際上，在真實(shí)的運(yùn)維中，工作人員不僅僅要盯著這數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要找到疑似有問(wèn)題的數(shù)據(jù)，并且在進(jìn)行數(shù)據(jù)觀察之后準(zhǔn)確的判斷出數(shù)據(jù)的問(wèn)題所在以及是否需要下達(dá)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(yàn)精細(xì)化運(yùn)維水平是光伏區(qū)的運(yùn)維，因?yàn)楣夥鼌^(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(yùn)營(yíng)，光伏電站每一塊組件、每個(gè)設(shè)備都是一個(gè)發(fā)電單元，每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況都與發(fā)電量息息相關(guān)。
單純依靠人力的問(wèn)題在于，一方面，這需要經(jīng)驗(yàn)豐富的運(yùn)維人員，能夠準(zhǔn)確的判斷異常數(shù)據(jù)的問(wèn)題所在。但是這在數(shù)十萬(wàn)的信息數(shù)據(jù)面前，幾乎是不能實(shí)現(xiàn)的；另一方面，在需要觀察如此多的信息點(diǎn)的情況下，即便是經(jīng)驗(yàn)非常豐富的技術(shù)人員，都無(wú)法保證準(zhǔn)確、及時(shí)、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(wú)法完全勝任的情況下，借助其力量達(dá)成目標(biāo)。金鴻泰通過(guò)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(cè)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(dú)立出來(lái)，目的在于為運(yùn)維人員提供方便使用的、能快速識(shí)別出所有可能影響發(fā)電量故障點(diǎn)的工具手段。
這套系統(tǒng)可以通過(guò)不間斷的數(shù)據(jù)掃描，將每一支路的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行算法分析之后，通過(guò)故障預(yù)判模型自動(dòng)生成巡檢任務(wù)派發(fā)給運(yùn)維人員。這樣，那些需要“超級(jí)大腦”去識(shí)別分析的數(shù)據(jù)，通過(guò)智能診斷模型即可完成。
進(jìn)入競(jìng)價(jià)/平價(jià)時(shí)代之后，光伏電站單體規(guī)模越來(lái)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(gè)值得深思的問(wèn)題。
光伏電站運(yùn)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(yùn)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(guò)智能診斷識(shí)別出來(lái)，一般來(lái)說(shuō)，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(yùn)維人員完成任務(wù)的情況也在線上有記錄，周雙全補(bǔ)充道，“這既能夠督促現(xiàn)場(chǎng)人員完成任務(wù)，也相當(dāng)于形成了一個(gè)閉環(huán)，自動(dòng)進(jìn)行再次的核查，提高了運(yùn)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(jìn)一步減少運(yùn)維工作量，無(wú)人機(jī)也被應(yīng)用在光伏電站的運(yùn)維中。金鴻泰推出的無(wú)人機(jī)智能巡檢診斷系統(tǒng)，搭載了可見(jiàn)光+熱紅外雙光任務(wù)設(shè)備，可以輔助運(yùn)維人員將光伏組件肉眼可見(jiàn)的遮擋、灰塵等以及不可見(jiàn)的隱裂等問(wèn)題通過(guò)熱斑精準(zhǔn)的識(shí)別出來(lái)。
實(shí)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(tuán)化電站的日常巡視檢查和消缺管理工作進(jìn)行集成，也是行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)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(kāi)發(fā)的無(wú)人機(jī)智能巡檢診斷系統(tǒng)，可以針對(duì)系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)高度智能化地進(jìn)行分類(lèi)、存儲(chǔ)、挖掘、計(jì)算、分析，并利用紅外深度學(xué)習(xí)、圖像識(shí)別、姿態(tài)定位等技術(shù)實(shí)現(xiàn)光伏設(shè)備的故障的智能化檢測(cè)，通過(guò)熱斑分析，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化程度較高的故障識(shí)別、定位，并方便導(dǎo)出巡檢報(bào)告。巡檢報(bào)告中包括故障類(lèi)型、故障分布、消缺輔助、故障點(diǎn)導(dǎo)航等詳細(xì)數(shù)據(jù)，為運(yùn)維人員的工作提供參考。
下圖為金鴻泰對(duì)河北某一20MW光伏電站進(jìn)行無(wú)人機(jī)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(guò)巡檢之后，發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)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(wú)人機(jī)巡檢成像圖
巡檢報(bào)告顯示，抽查部分故障在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行驗(yàn)證后，這些抽查出來(lái)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(jìn)一步檢測(cè)。
此外，為了更好的督促運(yùn)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(yuǎn)程可視、操作指導(dǎo)、巡檢防誤、數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)、專家指導(dǎo)等功能于一身，以規(guī)范光伏電站的運(yùn)維工作。
平價(jià)上網(wǎng)“倒逼”運(yùn)維服務(wù)智能化升級(jí)
我國(guó)光伏行業(yè)發(fā)展至今，光伏電站運(yùn)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(guó)光伏電站累計(jì)裝機(jī)裝機(jī)還不足5GW，光伏電站的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)也僅限于設(shè)備監(jiān)測(cè)的角度，主要是監(jiān)測(cè)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(xiàng)研究，光伏電站開(kāi)始有了采集發(fā)電數(shù)據(jù)的概念，并開(kāi)始分化為站級(jí)、區(qū)域級(jí)、總部級(jí)三級(jí)監(jiān)控；2015-2016年，故障診斷、無(wú)人機(jī)等專業(yè)工具開(kāi)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(duì)于運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析的需求開(kāi)始增長(zhǎng)，大數(shù)據(jù)、集約化管理平臺(tái)的產(chǎn)品也由此出現(xiàn)。
事實(shí)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(guó)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(jì)算、人工智能、5G正在加速應(yīng)用，這給智能化運(yùn)維帶來(lái)了可能性。
此外，隨著光伏發(fā)電度電成本的降低，我國(guó)光伏即將進(jìn)入全面平價(jià)時(shí)代，這將對(duì)光伏電站的度電成本帶來(lái)嚴(yán)峻的考驗(yàn)，很顯然，貫穿于光伏電站整個(gè)生命周期的運(yùn)維服務(wù)是影響發(fā)電量的關(guān)鍵因素。“在這樣的大背景下，傳統(tǒng)專業(yè)化運(yùn)維服務(wù)必然要升級(jí)到智能化運(yùn)維服務(wù)”，周雙全博士認(rèn)為，在專業(yè)運(yùn)維服務(wù)的基礎(chǔ)上，空地一體智能運(yùn)維是光伏電站實(shí)現(xiàn)平價(jià)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(yùn)維服務(wù)企業(yè)，借助于金鴻泰強(qiáng)大的研發(fā)能力，該公司以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)為依托，以無(wú)人機(jī)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(shí)產(chǎn)權(quán)的在線監(jiān)測(cè)智能診斷系統(tǒng)、遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)、智能運(yùn)維管理系統(tǒng)、備品備件聯(lián)儲(chǔ)調(diào)配系統(tǒng)等為技術(shù)支撐，持續(xù)打造智能化運(yùn)維服務(wù)升級(jí)。截至目前，咸林能源運(yùn)維服務(wù)承接了華能、國(guó)家電投等電力央企、地方國(guó)企等超過(guò)3GW電站的運(yùn)行維護(hù)服務(wù)。
智能化技術(shù)手段的出現(xiàn)，給光伏電站實(shí)現(xiàn)少人值守或者無(wú)人值守進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降本帶來(lái)了可能性?！肮收显\斷或者無(wú)人機(jī)巡檢，是可以真切的給光伏電站帶來(lái)增益的手段，運(yùn)行一段時(shí)間之后，光伏電站的問(wèn)題越來(lái)越少，這樣才有可能實(shí)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(shí)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(lái)越多，根據(jù)光伏們的統(tǒng)計(jì)，光伏電站持有規(guī)模在1GW以上的企業(yè)數(shù)量遠(yuǎn)超20家，包括國(guó)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(jī)規(guī)模均在3GW以上。如此龐大的數(shù)量級(jí)，需要關(guān)注的不僅僅是光伏電站的施工建設(shè)，長(zhǎng)達(dá)25年的運(yùn)營(yíng)時(shí)間與整個(gè)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(yùn)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(yùn)維服務(wù)方面具有最完整的解決方案，目前已經(jīng)為國(guó)家電投、華能、大唐、京能、深能等“五大四小”央企、重點(diǎn)省屬能源集團(tuán)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(yùn)維和運(yùn)營(yíng)服務(wù)，總部署規(guī)模超過(guò)18GW，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等智能化技術(shù)，降低客戶運(yùn)維成本，提高資產(chǎn)收益。
