数字化转型让光伏行业更智慧

文｜郑根水

对光伏电站进行数字化升级是解决当下光伏行业发展困境的有效途径，也是实现光伏电站增效提质的重要手段

随着化石能源的日益枯竭，以太阳能为代表的清洁可再生能源渐渐成为各国能源发展战略的核心。全球能源结构转型的压力与持续增长的用能需求为光伏行业带来巨大的发展空间。然而伴随着新机遇而来的，也有新的挑战，借助云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术，光伏行业开启数字化转型，向着能源转型、智慧光伏的方向迈进。

“双碳”战略下光伏行业的发展现状

我国自2020 年提出“双碳”战略以来，持续推进产业结构与能源结构调整，积极发展可再生能源。在相关政策的鼓励与引导下，我国光伏行业迎来了黄金发展期。根据国家能源局的数据统计，截至2022 年10月底，全国光伏发电累计装机3.6亿千瓦，光伏发电量达3286 亿千瓦时，光伏发电利用率达98.2%。伴随着光伏应用技术的不断创新与突破，我国光伏产业的规模持续扩大，发电成本逐渐下降，出口总额屡创新高，在全球能源转型的浪潮中实现了跨越式发展。

尽管我国光伏产业发展势头强劲，但仍面临着诸多痛点与挑战。例如，光伏电站数量多、管理规模大、分布较散、类型多样、系统孤岛问题等。随着光伏行业的国际竞争日益加剧，我国光伏产业如果想要实现“十四五”提出的高质量发展目标，并在国际主流赛道上继续保持优势，还需要利用先进的信息、数字技术进行转型升级，进一步降低成本、提高效率。

以光伏电力变换与电力传输网络为基础，通过“智能+光伏”，打造智慧光伏电站，能够实现光伏电站数据采集、数据分析、运维管理的智能化与数字化，有效提高光伏电站的发电量，降低光伏电站的运维成本，保障光伏电站安全正常的运行。

据相关调查数据显示

将传统的光伏电站升级改造成智慧光伏电站

科技驱动，“智能+光伏”打造智慧光伏

将人工智能技术、互联网技术、云计算技术、大数据技术等先进信息技术与光伏技术有机融合，以光伏电力变换与电力传输网络为基础，通过“智能+光伏”，打造智慧光伏电站，能够实现光伏电站数据采集、数据分析、运维管理的智能化与数字化，有效提高光伏电站的发电量，降低光伏电站的运维成本，保障光伏电站安全正常的运行。据相关调查数据显示，将传统的光伏电站升级改造成智慧光伏电站，能够将发电量提升3%以上，运维效率提升50%以上。由此可见，对光伏电站进行数字化升级是解决当下光伏行业发展困境的有效途径，也是实现光伏电站增效提质的重要手段。

降低系统损耗，提高发电效率。在发电与储能方面，智慧光伏电站通过简化组网方案与采用MPPT 控制器来降低系统损耗，减少系统故障，提高系统发电效率。MPPT 控制器可以实时侦测太阳能板的发电电压，追踪最高电压电流值，不仅能够确保系统以最大功率输出将太阳能电池板发出的直流电贮存在蓄电池中，还能够降低遮挡、灰尘、组串失配等情况对太阳能板的影响。据相关数据统计，在地形平坦的地区，智慧光伏电站可以将发电量提升5%以上；在屋顶、山地等区域，智慧光伏电站可以将发电量提升更多。除了提高发电效率外，智慧光伏电站还充分利用人工智能技术优化系统的运行，使系统可以根据实际情况自动调节发电、储电、用电等模式，克服传统光伏电站存在的间歇性、波动性等缺陷，进一步降低发电与用电的成本。在储能方面，智慧光伏电站积极探索、推进光储一体化，通过配置合适的储能系统将光伏电站从电流源转变为电压源，实现可储可控与削峰填谷，在确保电网稳定性的同时，增强电网。

构建可视智能运维，实现光伏提质增效。在运维管理方面，智慧光伏电站依托云计算、大数据、智能算法等技术构建可视化、自动化、智能化的运维模式，实现光伏电站运维方面的提质增效。智慧光伏电站借助数字孪生技术可以按照真实比例构建三维可视化数字孪生光伏电站场景，为运维人员提供形式多样的数据信息，帮助运维人员及时了解电站当前的发电计划、发电量、机组运行容量、负荷率以及发电设备运行状态等情况，以便运维人员根据实际需求指标进行调整。同时，智慧光伏电站通过引入大数据技术、物联网技术，来实现电站数据的自动采集、自动分析。当相关数据分析结果提示电站需要进行健康体检时，智慧光伏电站会自动进行健康体检并生成健康报表，然后大数据分析会再次对健康报表进行分析，为运维人员提供精准的维护建议，提高运维人员的维护效率。除此之外，智慧光伏电站还会利用人工智能对各类传感器采集的数据进行分析，确定电站当前的运行状况以及周边的环境情况，然后根据分析结果驱动智能控制单元调整电站的运行状态，使电站在不同的环境下保持最佳运行状态。

全生命周期监控管理，科学诊断安全可靠。在安全保障方面，智慧光伏电站能够利用无人机和工业机器人对一些高重复性、高危险性的运维工作进行巡检和维护，并依靠数字技术实现对电站设备全生命周期的监控与管理，真正做到安全防护自动化、巡检监测无人化、诊断分析科学化。在电站的日常巡检中，无人机和工业机器人会将现场的巡检数据与维护数据自动上传到数据库中，并通过专家运维系统与历史数据进行比对，得出科学的诊断分析，指导运维人员及时对电站故障及潜在风险进行维修与排查，提升电站的生产力与安全性。在电站设备的日常监测中，智慧光伏电站的数据中心会实时更新设备传感器传回的数据信息，并将这些数据信息与设定的正常值区间进行比对，一旦发现数据异常，数据中心便会生成相应的可视化报表，自动传输到运维人员的操作端设备中，同时驱动警报器发出警报，帮助运维人员快速定位发生故障的电站设备，缩短检修时间，提升电站运行稳定性。

主动自适应电网变化，提供新能源并网经验。在增强电网方面，新能源电网适应性标准随着新能源的快速发展而不断演进，要求新能源在支撑电网稳定性的同时，进一步增强电网，最终并入电网。智慧光伏电站拥有主动电网自适应技术，通过对逆变器进行数字化、智能化改造来获得高速处理能力、高采样能力与高控制频率，能够主动适应电网的变化，满足电网的接入要求，为新能源并网提供经验。

作为我国战略性新兴产业，光伏发电未来将不断加强与数字技术、智能技术等信息技术的融合，借助信息技术实现故障预警与智能调度，提高电站发电机组的可靠性与安全性，进一步发挥光伏发电的优势。未来，光伏发电还将结合5G、特高压等新型基础设施建设拓展更多智能融合场景，并与其他产业融合，加速成为我国主力能源，助力实现“双碳”目标。