华为卞长乐：自动化、减少易损件、免维护设计 助力光伏电站实现全智能化

在第三场高峰论坛“高效智能逆变器的解决方案”上，华为技术有限公司智能光伏事业部的中国区解决方案总经理卞长乐分享了“智能光伏电站解决方案助力光伏电站全场景应用和数字化转型”。

未来的电站发展方向是数字化。光伏行业发展趋势与挑战。预计2020年全球大部分地区会实现平价上网，现在在拉美、重东非、印度实现平价上网，中国和亚太预计会在2019年上线平价上网。2020年之前，全球各地都会实现最终的平价上网。

现在光伏场景越来越复杂，光伏电站找地最难。未来场景会细分到四大类，一，大型地面电站，这种场景下风沙和粉尘的影响比较大，这个场景的光伏电站容量会逐渐降低。二，山地沉陷区，主要的问题在于有一些遮挡和地形的复杂，以及土地承载和安全以及火灾风险。三，分布式场景，扶贫场景和户用的场景，由于电站非常零散，颗粒度比较小，一百千瓦到几百千瓦为主。很多在综合的场景，也会存在一些火灾安全隐患。四，农业、鱼塘和水面与生态结合在一起，这些场景如果和农业进行管理，应对复杂的情况下，如何确保底下工作人员的安全。

运维。传统的方式人员每天一个组串一个组串的测量，一个设备一个设备地看进行维护，没有智能的分析，通讯也不能保证可靠性。我们认为光伏电站的全智能化将成为产业趋势。现在社会进入智能化。万物感知，万物互联，万物智能。互联是通讯技术，更高速、更可靠和低成本的通信技术。原来2G技术经常打电话就断了，现在的电网和很多关键的信息资产都使用4G技术，4G技术有128位的动态密钥。按照技术的推算，如果破解密钥需要十年以上的时间，但密钥每十分钟更新一次。现在的通信技术越来越可靠，也越来越高速。不管是国网还是南网，在信息传输工具都会把手机的4G技术用在自己的电站上。

万物智能就是大数据分析，智能化的社会如何应用光伏电站，这是我们现在研究的问题。

光伏电站要实现全智能化有三点，自动化，减少易损件，免维护设计。

自动化的基本理念是不需要人参与，设备放在那里可以长时间的25年不管它，让它自动运行报警。

信息化，我们通过高精度的检测，监测到每一个组串甚至是每一个组件，通过高速、可靠、低成本的数据传输实现电站信息互联。

智能化，我们做大数据分析，进行预防性的运维。从原来的人员被动性的响应故障，到后面通过数据分析进行预判性的维护和报警。

如何建设全场景融合的智能光伏电站？数字信息技术与电子电离技术结合，将提升光伏电站的智能化。

智能化的特点，自动化、信息化和智能化，给带来电站的效果是简单、全数字化、全球自动运维。简化本身运维的工作量，电站里的元器件越多，尤其是易坏的器件越多，本身维护的工作量会增加电站运行的成本。我们把一些容易坏的部件去掉，简化系统。

全数字化，把设备尽可能地多检测，多采集数据，高速准确。开放高速无线通信网络，使得电站可以快速畅通地收集数据，结合大数据的计算通过软件平台进行测算和预判性的维护。

全球化自动运维，在一些省和县为单位建设自动运维中心，帮助电站实现自动化的运维。

我们从三个角度分析，端、管、云。端，大家之前认为逆变器是电力变化的功能。智能光伏电站逆变器不只是动力变化的功能，需要智能传感和高精度的检测芯片，还需要智能控制。我的组串控制，未来设备的控制，智能电站的体检和电网的适应控制。同时，还具备扩展性，可以把电站的数据情况和传感器、养鱼种田的传感器加进来，进行全方位的接入。基于自己的软件和芯片的平台，未来在逆变器方面除了转化效率不断提升之外，需要有更加高速和精准的检测以及更加宽泛的接入范围。同时，结合不同应用场景可以看到，我们在地面灰尘大，农光的湿度大，山地维护困难，分布式电站分散。

未来对我们最大的挑战就是运维，怎么把零散的电站和大面积的电站结合。我们要把冗余坏的去掉，包括风扇，这些量很大。一百兆瓦的电站可能会有成千上万的保险丝，它几块钱的东西带来的损失就是未来七八千瓦的组串发不了电。对运维和发电量来说，这是非常灾难的事情。端要考虑系统的安全，包括现在固定的场景。屋顶如何保障安全，现在应用的直流拉弧技术，可以保证屋顶的安全。端要尽可能融合更多的场景。跟踪支架会在未来的一两年在国内大面积使用，原因在于可靠性逐渐在提升，成本逐渐下降，而且平台上网的趋势也会督促大家不断地使用。

如何通过逆变器的核心系统，把系统的其它部件整合进来。我们现在提供通讯和供电接口，可以看到原来的跟踪支架都需要经过汇流箱单走通信和供电的通道，这样系统复杂度增加两倍，多了一条供电和通讯通道，这些会造成系统出现故障的原因。同时，现在的设备里集成通信接口，通过设备在近端接入跟踪支架，系统组网变的非常简单。未来会通过逆变器控制跟踪支架，这样整体的性能和可靠性进一步提升，系统会进一步简化。

未来的场景分农业和渔业，包括湿度和PH值和温湿度的传感，这些传感器跟刚才说的跟踪支架一样。它会因为实现了未来的渔农光互补，需要增加传感器。传感器的增加会大大地增加光伏系统的复杂度，通过逆变器本身的供电接口，通过可靠的传输，可以保障系统非常简化地实现现在的农光和渔光互补，实现智能化的养育和种田。

我们对土壤沉降进行优化，我们发现沉陷区不一样，25年会下降1-2米，按照当时的土壤情况，每年下降几公分。电缆本身的应力有限，可能会被拉断。逆变器的设计时做了防沉降的设计，里面做了柔性的连接。4G和无线通讯是我们提升电站系统的非常好的方式。电力载波PLC电力载波传输，把原来的线代替掉，线看起来可以，但实际在电站的应用和施工以及后续运维时，本身是比较脆弱的。485的线会发生断裂，随着施工的各种情况。未来的方向肯定是尽量地减少通讯线缆，通过无线或通过电力线的方式进行传输。PLC传输速率非常快，基本上是传统485线的10倍。我们通过自主研发的方式，在全球稳定运行20GW。无线是非常好的通讯方式，无线本身不需要光纤设备。大家维护光纤时是玻璃很脆的，一旦发生断电很难补充。不可能断了一个点以后都断电，我会熔接在一起，非常复杂。我们建议使用4G无线的方案，得到电网公司的充分认可。因为4G可以保证生命周期里不会被任何产品破解。无线带来另外的好处是扩容性比较好，未来五年会把智能安防或无人机，手持终端等先进的技术引入到光伏电站的运维。无线具备了可扩展性。

为了适应各种各样的应用场景，我们的云平台设计是开放性的。作为开源系统可以支撑用户的各种拓展。风电和水电的管理，渔业的管理，智能微电网的管理，以及售电交易平台，融资平台。我们相当于做了手机的安卓操作系统，里面App都可以装在管理系统里。我们做这样的平台，可以很好地支持多场景复杂场景的使用。基于不同的场景推出三个形式的管理系统，大型地面电站规模比较大，用户比较集中，使用的是整体的私有云方式加上无线的传输终端。分布式和扶贫电站比较分散的场景，我们使用托管的系统，分布式专用的托管系统。对家庭能源管理，家里装一台逆变器就是使用户用的设备。通过App在手机上可以看到现场逆变器和每天发电的情况。

采用智能光伏的方案发电量提高3%以上，100兆瓦电站25年多收益6500万。我们去掉很多容易坏的部件，熔丝的维护成本，风扇维护成本，机房清扫成本，为我们节省一千多万。我们可以把电站人员进一步精简，未来给客户设计的方案是做省级地市级的运维中心，中心里放三五个人。我可以把整个省地市所有的电站都覆盖掉，通过自动化的方式。把省和地区的电站全部覆盖掉，运维人员不需要去那，只需要在省会城市，每天看自己手上的短信。我们的终端会告诉我们，未来在哪一个地方出现故障，我们的运维人员开车几小时之内到现场进行设备的维护和更换就可以。

管理系统要做到集中管理，全球化自动运维。针对地面电站，集中管理可以以省为单位，针对分布式扶贫会设云的平台，所有的分布式业主和用户可以在系统里。未来的运维三步法可以搞定，实时检测，故障定位，故障消除。故障定位要实时报警，有问题就弹出来，可以在线诊断和数据分析。故障消除，像滴滴打车软件一样，可以快速地指导。

实时检测方面，大屏展示和手持终端的展示，一键菜单的展示，可以帮我们实时的告诉什么地方坏了。通过管理系统可以把现场的数据通过更精细化的数据采集，发现电站几乎所有的故障，每年可以挽回1%的发电量。故障的定位和分析，离散率技术分析，原来只是分析设备好坏，现在分析好多少，坏多少，比别人好多少，比别人坏多少，进行故障的预判和分析。我们很多电站已经有很多组件，发电量比别的组串低10%-20%。

我们与黄河上游合作有IV诊断，现在进行动态的扫描，组件本身的曲线情况。通过对比判断组件的问题，现在可以做到在各种应用场景复杂的山地，分布式等，我们现在是全场景的支持，可以把诊断时间进一步提升。很多隐患是没有在正常运维情况下发现的，并不是详细数据的关系。故障消除，通过清晰的地理位置和站上位置的检测，把单派给相应的人，可以结合工单描述的信息和建议的维护方式进行维护。

以上是我们的经验分享，认为未来的技术变革肯定像今天会议主题一样，未来是数字化时代的到来，也是智能光伏电站时代的到来。

谢谢大家。（发言为现场速记整理，未经嘉宾审核）