所謂“智能光伏”，簡單來講就是在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用更多的電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，將電站設(shè)備以及整個系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化、智能化升級。
光伏產(chǎn)業(yè)是我國為數(shù)不多的取得全球競爭優(yōu)勢、實現(xiàn)端到端安全可控、有望率先成為高質(zhì)量發(fā)展典范的新興產(chǎn)業(yè)。邁入“十四五”之后，在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的支撐下，新能源迎來的全速發(fā)展的新周期，國家政策、地方規(guī)劃密集出臺，國有企業(yè)強(qiáng)勢加入，直接推動光伏電站投資進(jìn)入白熱化。
不過，有專家曾指出，我國光伏產(chǎn)業(yè)雖然“量”上去了，但依然缺少“質(zhì)”，諸多核心技術(shù)依然嚴(yán)重受制于人。中國光伏產(chǎn)業(yè)要想再上臺階，必須向更高端、更高效的方向轉(zhuǎn)型，沿著價值鏈曲線向著頂端邁進(jìn)。
究其根本，仍然是圍繞著供求的因素博弈。同時，對于光伏產(chǎn)業(yè)而言，技術(shù)是主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)降本增效最主要的因素，因此圍繞著先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)能的投產(chǎn)以及落后技術(shù)產(chǎn)能的淘汰，新技術(shù)也將長期成為影響光伏長期走勢的最重要因素之一。
隨著5G通信、人工智能、先進(jìn)計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)快速興起，加快光伏產(chǎn)業(yè)與信息技術(shù)深度融合發(fā)展、推動智能光伏行業(yè)特色應(yīng)用成為大勢所趨，也是各方關(guān)注的焦點。
那么，究竟什么是“智能光伏”?目前有哪些實際應(yīng)用案例?未來又有哪些發(fā)展任務(wù)?今天，請跟隨《中國科技信息》一起了解與“智能光伏”相關(guān)的那些事。
光伏發(fā)電和信息技術(shù)跨界創(chuàng)新的產(chǎn)物
未來，光伏產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展?數(shù)字化、智能化技術(shù)，是光伏通往未來的金鑰匙。而所謂“智能光伏”，簡單來講就是在傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用更多的電力電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)，將電站設(shè)備以及整個系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化、智能化升級。
事實上，“智能光伏”是光伏發(fā)電、信息技術(shù)兩大領(lǐng)域的跨界和創(chuàng)新的產(chǎn)物，以智能化光伏電站的形式表現(xiàn)出來。即從電站建設(shè)到運(yùn)維全流程進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，將數(shù)字信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與光伏技術(shù)進(jìn)行跨界融合，實現(xiàn)合理優(yōu)化初始投資、降低運(yùn)維成本，提高系統(tǒng)發(fā)電量，增加投資回報率，且能夠適應(yīng)包括大型地面電站、山地丘陵、農(nóng)光互補(bǔ)和漁光互補(bǔ)等各種復(fù)雜場景。
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，光伏實現(xiàn)智能化必須經(jīng)歷三個階段：自動化、信息化、智能化。其中，自動化是指電站現(xiàn)場減少人工的工作，系統(tǒng)設(shè)計成無易損部件，免維護(hù)，無需專家現(xiàn)場進(jìn)行問題診斷，無需人工現(xiàn)場修復(fù);信息化是指組串的高精度智能檢測，信息的高速可靠安全低成本傳輸，后臺數(shù)據(jù)的高可靠性存儲及監(jiān)視。
而所謂智能化，就是可以提供全面的監(jiān)測、運(yùn)維、優(yōu)化和管理工具，使光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠更高效地發(fā)電并與智能電網(wǎng)緊密協(xié)同。即減少人的介入、實現(xiàn)全自動化無人運(yùn)行，實現(xiàn)故障的自動發(fā)現(xiàn)，自動診斷和自動修復(fù)，從而提升發(fā)電量，減少維護(hù)成本，提高系統(tǒng)收益。
總的來講，光伏的智能化包含了6個方面的內(nèi)容，即智能發(fā)電、智能安全、智能監(jiān)控、智能運(yùn)維、智能用電、智能電網(wǎng)。
光伏產(chǎn)業(yè)再上臺階的必然選擇
我國為什么需要“智能光伏”?前面提到的創(chuàng)新與融合只是一個契機(jī)，而深層原因則在于我國光伏產(chǎn)業(yè)面臨的深層次難題：技術(shù)創(chuàng)新能力不夠，目前主要集中在價值鏈低端，在國際高端市場競爭力不足，在國內(nèi)落后低端產(chǎn)能依然較多。與此同時，我國光伏企業(yè)很多關(guān)鍵設(shè)備和專用材料依然需要依靠進(jìn)口，比如，用于制作銀漿的銀粉約60%仍然依賴進(jìn)口，制造封裝膠膜的VA顆粒也基本依賴進(jìn)口……
此前，據(jù)不完全統(tǒng)計，2022年以來，已有69家公司跨界到光伏行業(yè)。從密度上來看，幾乎每月都有企業(yè)宣布進(jìn)軍光伏領(lǐng)域，其中2月達(dá)到高峰，共有14家企業(yè)先后宣布進(jìn)入光伏;4月、5月先后有10家企業(yè)向光伏領(lǐng)域聚集;除了9月僅有1家以外，其他月份宣布跨界光伏的企業(yè)均在3家及以上。此外，繼2022年交出新增裝機(jī)87.41GW創(chuàng)歷史新高的成績單后，2023年光伏裝機(jī)有望進(jìn)一步攀高，刷新世界紀(jì)錄。
也就是說，我國光伏產(chǎn)業(yè)雖然“量”上去了，但依然缺少“質(zhì)”，諸多核心技術(shù)依然嚴(yán)重受制于人。中國光伏產(chǎn)業(yè)要想再上臺階，必須向更高端、更高效的方向轉(zhuǎn)型，沿著價值鏈曲線向著頂端邁進(jìn)，“智能化”必然成為趨勢之一。
未來，以智能化運(yùn)維電站，將賦予電站“生命”，使其始終保持著流動運(yùn)作的狀態(tài)。例如，傳統(tǒng)的光伏電站設(shè)備數(shù)量眾多，缺乏信息收集與上報通道，基本都屬于“啞巴”式設(shè)備，設(shè)備之間形成孤島，不具備協(xié)同能力。而如今，引入5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、傳感技術(shù)和大數(shù)據(jù)等先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)后，設(shè)備之間就可以進(jìn)行協(xié)同運(yùn)作，并且能通過中央控制系統(tǒng)及時了解設(shè)備的運(yùn)行情況，實現(xiàn)光伏電站從發(fā)電到輸送再到儲備及使用的全鏈路的可視、可管、可控。
智能光伏的“黃金時代”正在來臨
智能光伏的發(fā)展離不開技術(shù)的推動，而政策的扶持，以及它為各行業(yè)帶來的降本增效、綠色低碳等功能也預(yù)示著智能光伏廣泛的發(fā)展前景。
去年，為推動光伏產(chǎn)業(yè)與新一代信息技術(shù)深度融合，加快實現(xiàn)智能制造、智能應(yīng)用、智能運(yùn)維、智能調(diào)度，全面提升我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效率，推動實現(xiàn)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和目標(biāo)，工業(yè)和信息化部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國家能源局印發(fā)《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2021-2025年)》。
在此之前，2018年4月由工信部、國家能源局等六部門印發(fā)的《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃(2018-2020年)》已經(jīng)結(jié)束一個計劃周期。經(jīng)過上一個智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期，我國在智能光伏工廠建設(shè)方面成效顯著，行業(yè)自動化、信息化、智能化取得明顯進(jìn)展。
《行動計劃》指出，到2025年，光伏行業(yè)智能化水平顯著提升，產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新取得突破。新型高效太陽能電池量產(chǎn)化轉(zhuǎn)換效率顯著提升，形成完善的硅料、硅片、裝備、材料、器件等配套能力。智能光伏產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系建設(shè)基本完成，與新一代信息技術(shù)融合水平逐步深化。智能制造、綠色制造取得明顯進(jìn)展，智能光伏產(chǎn)品供應(yīng)能力增強(qiáng)。支撐新型電力系統(tǒng)能力顯著增強(qiáng)，智能光伏特色應(yīng)用領(lǐng)域大幅拓展。智能光伏發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)卓有成效，適應(yīng)電網(wǎng)性能不斷增強(qiáng)。在綠色工業(yè)、綠色建筑、綠色交通、綠色農(nóng)業(yè)、鄉(xiāng)村振興及其它新型領(lǐng)域應(yīng)用規(guī)模逐步擴(kuò)大，形成穩(wěn)定的商業(yè)運(yùn)營模式，有效滿足多場景大規(guī)模應(yīng)用需求。
智能光伏時代的來臨，給了中國光伏企業(yè)站在新的更高歷史平臺的機(jī)會。專家指出，未來光伏的智能化建設(shè)應(yīng)圍繞三大塊展開，一是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，全方位地實現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)及其設(shè)備的自動監(jiān)測或感知;二是加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，特別是各類分析和診斷模型，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與應(yīng)用;三要注重應(yīng)用端基礎(chǔ)自動化建設(shè)及運(yùn)維需求為導(dǎo)向的工程設(shè)計。
來源：中國科技信息雜志社
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