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眾所周知，光伏產(chǎn)業(yè)是我國(guó)少有的取得國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)、實(shí)現(xiàn)端到端安全可控，并有望率先實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，將成為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的主力軍。但很多人并不了解，在光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展和為節(jié)能減排做出巨大貢獻(xiàn)的背后，是智能制造、AI運(yùn)維、大數(shù)據(jù)分析等新一代信息技術(shù)的堅(jiān)強(qiáng)支撐。

智能制造助力光伏供給端深度脫碳

“自動(dòng)打印標(biāo)簽設(shè)備、可視化工控設(shè)備、自動(dòng)掃描設(shè)備等智能化設(shè)施在晶澳公司車間的大規(guī)模應(yīng)用，不僅能降低成本、提高效率，而且能為生產(chǎn)決策提供重要的數(shù)據(jù)支撐。”在晶澳科技執(zhí)行總裁牛新偉看來(lái)，智能制造水平的不斷提升是光伏制造企業(yè)提升效率和降低能耗的有效手段。

為了推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)智能制造、智能應(yīng)用、智能運(yùn)維、智能調(diào)度，支持相關(guān)技術(shù)進(jìn)步，推廣智能產(chǎn)品及方案，2018年，工業(yè)和信息化部聯(lián)合住建部、交通運(yùn)輸部、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國(guó)家能源局、國(guó)務(wù)院扶貧辦共同發(fā)布了《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2018—2020年)》(以下簡(jiǎn)稱《行動(dòng)計(jì)劃》)，并組織各方力量推進(jìn)實(shí)施。“《行動(dòng)計(jì)劃》的發(fā)布實(shí)施切實(shí)有效促進(jìn)了光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，有力推動(dòng)了行業(yè)智能升級(jí)。”中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)王世江告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，“僅光伏組件產(chǎn)能就從原來(lái)的人均1兆瓦提升到了接近3兆瓦。”

目前，晶澳已經(jīng)規(guī)劃了從組件一直追溯到拉晶甚至硅料的信息化系統(tǒng)和數(shù)字化平臺(tái)，在成熟工段完成ERP(企業(yè)資源計(jì)劃)、MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))、WMS(倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng))等核心系統(tǒng)推廣，在同行業(yè)以自動(dòng)化為主導(dǎo)的電池段完成MES試點(diǎn)，在拉晶段完成MES和SCADA(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng))的組合，實(shí)現(xiàn)車間減員增效。

“在新技術(shù)應(yīng)用方向，我們已經(jīng)通過(guò)導(dǎo)入人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)組件段的內(nèi)部缺陷檢測(cè)。”牛新偉表示，“下一步，我們將繼續(xù)實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)的全覆蓋，適時(shí)考慮導(dǎo)入數(shù)字孿生技術(shù)，將物理世界映射到數(shù)字世界，用VR、AR、5G、大數(shù)據(jù)分析來(lái)驗(yàn)證新產(chǎn)品和新工藝。”

記者了解到，協(xié)鑫集成科技股份有限公司下屬組件制造基地的兩個(gè)車間、六條生產(chǎn)線已經(jīng)應(yīng)用了阿里云ET工業(yè)大腦，針對(duì)組件生產(chǎn)的特性實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)平臺(tái)+算法+應(yīng)用的閉環(huán)生產(chǎn)，由工業(yè)大腦推薦的訂單命中率比人工命中率高3.99%，個(gè)別訂單高出9.87%，每年能給企業(yè)帶來(lái)千萬(wàn)元收益。該公司信息中心副總經(jīng)理張舸告訴記者，下一步，將用好大數(shù)據(jù)和人工智能平臺(tái)，打造行業(yè)領(lǐng)先的智能制造工廠，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品個(gè)性化、制造柔性化、供應(yīng)敏捷化、決策智能化，全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

AI、大數(shù)據(jù)、寬禁帶半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)光伏電站智能運(yùn)維

在智能制造的加持下，2021年前三季度，全國(guó)多晶硅、硅片、電池、組件產(chǎn)量分別達(dá)到36萬(wàn)噸、165GW、147GW、130GW，同比分別增長(zhǎng)24.1%、54.2%、54.6%、58.5%，繼續(xù)保持全球光伏制造業(yè)第一大國(guó)地位。

高效率的光伏產(chǎn)品有了，如何讓它們?cè)诔^(guò)25年的時(shí)間里安全穩(wěn)定地源源不斷提供清潔能源，可不是一件簡(jiǎn)單的事情。

要想實(shí)現(xiàn)最大發(fā)電量和最大化節(jié)能減排，在光伏發(fā)電項(xiàng)目規(guī)劃初期就要考慮綜合運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)光伏系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、集成施工到運(yùn)維的全流程智能管控。如有必要，還要安排智能機(jī)器人定期清掃積累的灰塵，避免光伏電池板老化而影響發(fā)電量。

智能運(yùn)維系統(tǒng)不僅會(huì)第一時(shí)間提醒已經(jīng)發(fā)生的故障，把檢修信息推送到工作人員的手機(jī)上，還能通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，將發(fā)電效率低的發(fā)電單位告知運(yùn)維人員，進(jìn)而做到預(yù)測(cè)性的系統(tǒng)維護(hù)。天津中環(huán)新能源國(guó)家會(huì)展中心屋頂分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目負(fù)責(zé)人告訴記者，疊瓦組件、組串式智能逆變器等一系列智能光伏產(chǎn)品的應(yīng)用，再加上智能化電站管理，該屋頂光伏發(fā)電項(xiàng)目每年能直接為天津國(guó)家會(huì)展中心節(jié)省100萬(wàn)元用電成本。

說(shuō)到智能逆變器，就不能不提功率半導(dǎo)體器件。逆變器被稱為光伏電站的心臟，它將光伏系統(tǒng)發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)換為符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交流電，并接入公共電網(wǎng)，同時(shí)控制和監(jiān)視整個(gè)電站。

功率半導(dǎo)體器件IGBT是光伏逆變器的核心零部件。當(dāng)下，光伏逆變器對(duì)功率半導(dǎo)體器件性能指標(biāo)和可靠性要求日益提高，更高的工作電壓、更大的工作電流、更高的功率密度以及更高的工作溫度都將是未來(lái)的挑戰(zhàn)。為此，頭部企業(yè)已經(jīng)開始在高功率產(chǎn)品中使用寬禁帶半導(dǎo)體SiC以提升能效。陽(yáng)光電源公司負(fù)責(zé)人表示，使用碳化硅功率器件后有利于降低功耗，能提高開關(guān)頻率，得到更高的效率和功率密度，并有效降低系統(tǒng)成本和運(yùn)維成本。

期待電力系統(tǒng)數(shù)字化變革

2021年前三季度，我國(guó)新增光伏裝機(jī)25.56GW，繼續(xù)保持全球光伏裝機(jī)應(yīng)用第一大國(guó)地位。但要用好光伏發(fā)電，也面臨著極大的挑戰(zhàn)。

國(guó)家能源局提出，要促進(jìn)光伏發(fā)電實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、高比例、高質(zhì)量躍升發(fā)展。在新能源發(fā)電占比越來(lái)越高的當(dāng)下，光伏發(fā)電的波動(dòng)性、隨機(jī)性對(duì)電力系統(tǒng)安全的影響是顯而易見的，包括電力電量平衡難度極大、發(fā)電負(fù)荷不確定、電網(wǎng)脆弱性增強(qiáng)等。這也是過(guò)去一段時(shí)間出現(xiàn)一定比例“棄光”現(xiàn)象的主要原因。

中國(guó)工程院院士湯廣福表示，電力系統(tǒng)是目前規(guī)模最大、層次最復(fù)雜的強(qiáng)非線性人造系統(tǒng)，碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的提出，給電力系統(tǒng)帶來(lái)了特別巨大的挑戰(zhàn)。

為此，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議明確指出，要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。在湯廣?？磥?lái)，在構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)過(guò)程中，電力系統(tǒng)的數(shù)字化是升級(jí)電力系統(tǒng)的必要手段，電力系統(tǒng)的電子化是重塑電力系統(tǒng)運(yùn)行控制理論的必然要求。

數(shù)字技術(shù)和物理系統(tǒng)的深度融合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的“數(shù)字賦能”。湯廣福認(rèn)為，傳統(tǒng)的計(jì)劃調(diào)度已經(jīng)不適應(yīng)新能源發(fā)展，必須借助人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。電力系統(tǒng)需要提升數(shù)字分析水平，加強(qiáng)電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制能力；要促進(jìn)多元用戶供需互動(dòng)，提升需求側(cè)管理水平；要加強(qiáng)數(shù)字與設(shè)備融合，提升設(shè)備智能化水平。

“電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電和用電各個(gè)領(lǐng)域，都廣泛采用了電力電子裝置，未來(lái)電力電子裝置在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的占比仍將大幅度提升。”湯廣福表示。

原標(biāo)題：信息技術(shù)支撐光伏全流程智能管理