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 編者按：人工智能技術(shù)的強(qiáng)大賦能，正前所未有地促進(jìn)各行各業(yè)價(jià)值創(chuàng)造方式。人工智能會(huì)像水像電一樣無(wú)所不及，它是引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù)，是光伏產(chǎn)業(yè)變革走向智能化的核心新引擎。2020年將會(huì)是云、AI、5G三大技術(shù)真正發(fā)生聚變反應(yīng)的元年。人工智能有望重塑光伏業(yè)態(tài)；數(shù)字技術(shù)與新能源正在重塑世界。


AI使能千行百業(yè)

人類正進(jìn)入一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代。

近年來(lái)，“AI”成為高頻詞匯。人類新的挑戰(zhàn)，對(duì)美好生活的追求，對(duì)科學(xué)無(wú)止境的探索，以及學(xué)習(xí)如何與自然和諧共存，AI都在發(fā)揮著巨大作用。在2020年特殊時(shí)期防控中，人工智能就在病毒分析、藥物研發(fā)、智能測(cè)溫、輔助診斷等方面起到重要作用。

在為新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)而生的5G、大數(shù)據(jù)、人工智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（簡(jiǎn)稱“新基建”）中，作為重要領(lǐng)域之一，人工智能將有望重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費(fèi)等，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式。

這是最好的時(shí)代，也是最具挑戰(zhàn)的時(shí)代。人工智能技術(shù)的強(qiáng)大賦能，正前所未有地促進(jìn)各行各業(yè)價(jià)值創(chuàng)造方式，如何用創(chuàng)新改變世界，這是今天我們的共同使命。

自2018年10月發(fā)布AI戰(zhàn)略以來(lái)，華為穩(wěn)步而有序地推進(jìn)戰(zhàn)略執(zhí)行、產(chǎn)品研發(fā)及商用進(jìn)程。 2019年，隨著昇騰系列AI處理器、全場(chǎng)景AI計(jì)算框架MindSpore、Atlas全系列產(chǎn)品、基于昇騰的云服務(wù)的推出，華為已完成全棧全場(chǎng)景AI解決方案的構(gòu)建。目前，這些解決方案已在各行業(yè)日益廣泛應(yīng)用，讓AI無(wú)所不及。

一．AI，對(duì)光伏的激活與重塑

全球資源供應(yīng)緊張,環(huán)境惡化等問(wèn)題正在加劇。在人類生存與文明發(fā)展的岔路口上,從根本上改變能源供應(yīng)模式,發(fā)展新能源已經(jīng)成為應(yīng)對(duì)全球資源危機(jī)與氣候變化問(wèn)題的必由之路。以光伏為主力軍的可再生能源一定是未來(lái)能源的主流趨勢(shì)。但是如何提高光伏的滲透率，讓光伏從平價(jià)能源走向優(yōu)質(zhì)的主流能源？我們還面臨著很大的挑戰(zhàn)。

伴隨著數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，華為智能光伏引領(lǐng)了光伏發(fā)展的三個(gè)時(shí)代。從最初的數(shù)字化+光伏，互聯(lián)網(wǎng)+光伏，到AI+光伏的時(shí)代。數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)。數(shù)字化程度越高，智能越容易實(shí)現(xiàn)。2014年，華為率先扛起智能化大旗，在行業(yè)推出基于組串逆變器為核心的智能光伏解決方案，將電站進(jìn)行數(shù)字化的全面改造，逆變器開始變成子陣的傳感器，信息采集精確到每個(gè)組串，基本實(shí)現(xiàn)了感知智能。2015-2018年，華為進(jìn)一步融合了數(shù)字技術(shù)，這里典型的應(yīng)用包括無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)、MBUS技術(shù)、智能IV診斷、智能營(yíng)維云中心、農(nóng)漁光智能融合等。緊接著，2019年，華為率先發(fā)布了融合AI技術(shù)的智能光伏解決方案。2020年，華為將加深智能光伏與全棧全場(chǎng)景AI解決方案的深度融合，打造端邊云協(xié)同的核心架構(gòu)，真正激發(fā)每個(gè)電站價(jià)值，加速行業(yè)智能化升級(jí)。

端：進(jìn)一步升級(jí)光伏逆變器為智能光伏控制器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高精度實(shí)時(shí)采集、組串級(jí)發(fā)電優(yōu)化實(shí)時(shí)控制、直流拉弧實(shí)時(shí)檢測(cè)、并網(wǎng)控制實(shí)時(shí)響應(yīng)，具備端側(cè)實(shí)時(shí)推理執(zhí)行和自閉環(huán)控制能力；

邊：子陣控制器實(shí)現(xiàn)智能化升級(jí)，嵌入AI推理模組，通過(guò)對(duì)端側(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和最優(yōu)發(fā)電控制AI模型的實(shí)時(shí)推理，實(shí)現(xiàn)子陣的最優(yōu)發(fā)電優(yōu)化和最優(yōu)并網(wǎng)控制；

云：在管理系統(tǒng)上部署AI訓(xùn)練和推理平臺(tái)，在無(wú)需對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改變的情況下，實(shí)現(xiàn)持續(xù)訓(xùn)練，不斷優(yōu)化AI算法模型，持續(xù)提升系統(tǒng)發(fā)電量和潛在故障診斷準(zhǔn)確率。實(shí)現(xiàn)對(duì)端邊設(shè)備的推理模型及時(shí)批量更新、高效協(xié)同。

華為全棧全場(chǎng)景AI解決方案已經(jīng)在電力、制造、醫(yī)療等行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，極大提升了相關(guān)行業(yè)智能化程度。比如在南方電網(wǎng)，通過(guò)基于Atlas200打造的智能運(yùn)檢系統(tǒng)，安裝在輸電塔上的AI智能攝像機(jī)可以實(shí)時(shí)進(jìn)行輸電線路檢查，發(fā)現(xiàn)異物入侵、線路損壞等，實(shí)現(xiàn)輸電線路無(wú)人化巡檢，使運(yùn)檢工作人員免于危險(xiǎn)度很高的“爬塔走線”，大幅提升運(yùn)檢效率和電網(wǎng)的運(yùn)行安全性。

2.1重構(gòu)MPPT，釋放組串最大潛力

如何讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)、協(xié)同、融合？SDS應(yīng)需而生。其全稱叫Smart DC System。主要的設(shè)計(jì)理念改變了原來(lái)組件、支架、逆變器各自為政的情況，實(shí)現(xiàn)了雙面組件+跟蹤支架+多路MPPT智能光伏控制器的閉環(huán)協(xié)同融合，使整個(gè)直流系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)。其優(yōu)化了傳統(tǒng)的天文算法，智能光伏控制器就像一個(gè)聰明的大腦，自學(xué)習(xí)跟蹤優(yōu)化算法，并且不斷進(jìn)化，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI訓(xùn)練與建模，讓跟蹤支架調(diào)整到最優(yōu)角度，發(fā)揮電站每串組件的最大潛力。比如根據(jù)遮擋、散射比、云層移動(dòng)等情況，通過(guò)算法給出前后排最佳聯(lián)動(dòng)策略，實(shí)現(xiàn)在線動(dòng)態(tài)最佳跟蹤支架角度尋優(yōu)。過(guò)去1年，華為在現(xiàn)場(chǎng)電站做了大量的測(cè)試。以安徽省濉溪縣實(shí)測(cè)驗(yàn)證結(jié)果為例，測(cè)試周期183天，實(shí)際提升發(fā)電量1.31%以上。在中廣核、黃河水電等項(xiàng)目中發(fā)電量也提升0.5%-1%。

2.2重構(gòu)直流安全，快準(zhǔn)全面防護(hù)

無(wú)論是生產(chǎn)企業(yè)、還是個(gè)人生活，安全都是重中之重。尤其是一旦發(fā)生屋頂光伏電站起火，造成的損失和影響都無(wú)法挽回。從全球各個(gè)案例分析的結(jié)果來(lái)看，大量的起火事故直接原因來(lái)自于接觸不良帶來(lái)的直流拉弧、光伏連接器虛接、線纜老化破皮等。以前只能通過(guò)提升工程質(zhì)量和人工巡檢和維修，來(lái)避免端子虛接和線纜老化等問(wèn)題，但是這樣無(wú)法找到所有的問(wèn)題點(diǎn)，還是偶爾會(huì)有事故發(fā)生?，F(xiàn)在通過(guò)AI算法可以做到幾乎100%識(shí)別電弧，然后系統(tǒng)快速切斷，保證系統(tǒng)安全。“AI智能電弧防護(hù)”，是華為在行業(yè)率先將AI算法融入AFCI，通過(guò)更精準(zhǔn)的電弧檢測(cè)，更迅速的故障保護(hù)，全面保障分布式光伏的安全。AI BOOST的AFCI，有三個(gè)獨(dú)特的性能。第一，通過(guò)AI模型持續(xù)高效學(xué)習(xí)更多電弧特征，達(dá)到超百萬(wàn)量級(jí)電弧特征庫(kù)；第二，依托強(qiáng)勁本地芯片算力，主動(dòng)識(shí)別并分析超92個(gè)電弧特征對(duì)比點(diǎn)，精準(zhǔn)檢測(cè)，不誤報(bào)，不漏報(bào)，帶來(lái)全面升級(jí)防護(hù)；第三，400ms內(nèi)快速關(guān)機(jī)切斷電源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于2.5s行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，幫助用戶打造極致安全的屋頂光伏電站。

2.3重構(gòu)運(yùn)維，走向無(wú)人化

由于特殊時(shí)期影響，人員缺乏，光伏電站的運(yùn)維又成為業(yè)內(nèi)關(guān)心的熱門。華為與眾多光伏客戶一直演練的“無(wú)人值守”在面對(duì)真正“無(wú)人值守”的考驗(yàn)時(shí)，交出了完美的答卷。如今，運(yùn)維人員不再需要對(duì)整個(gè)電站進(jìn)行實(shí)地巡檢。AI BOOST的智能IV診斷技術(shù)，可以遠(yuǎn)程一鍵對(duì)所有組串進(jìn)行掃描，100MW電站10分鐘內(nèi)自動(dòng)輸出診斷報(bào)告。并主動(dòng)向運(yùn)維人員發(fā)出維修需求、問(wèn)題診斷、確切位置，這就是光伏電站的“零巡檢”體驗(yàn)。在此幫助下，運(yùn)維效率提升50%以上。同時(shí)AI融合技術(shù)進(jìn)一步復(fù)制專家經(jīng)驗(yàn)，對(duì)更多的故障進(jìn)行檢索、篩選、排查、甄別等，讓電站長(zhǎng)期保持在健康狀態(tài)，并處于主動(dòng)式保養(yǎng)。這里說(shuō)的電站保養(yǎng)方法不再是查找具體的故障，而是利用（基于傳感器提供的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過(guò)算法監(jiān)測(cè)）性能指標(biāo)檢查電站設(shè)備的運(yùn)行是否在正常指標(biāo)范圍內(nèi)，一旦發(fā)電異常，就會(huì)發(fā)出預(yù)防性警報(bào)。這種故障預(yù)處理系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于航空領(lǐng)域：如某架飛機(jī)的引擎將要出現(xiàn)故障，航空公司的控制中心就可以先于飛行員知曉這個(gè)情況，向飛行員發(fā)出指令，并在目的地提前安排好維修保養(yǎng)人員，將事故隱患消滅在發(fā)生之前。

隨著人力成本越來(lái)越貴，傳統(tǒng)專家上站的維護(hù)模式，一定也會(huì)逐漸淘汰。AI技術(shù)集成海量專家經(jīng)驗(yàn)，代替運(yùn)維專家進(jìn)行診斷決策；無(wú)人機(jī)巡檢，機(jī)器人自動(dòng)操作維護(hù)，代替運(yùn)維海量重復(fù)性工作。它將人從枯燥的勞動(dòng)中解放出來(lái)，越來(lái)越多的簡(jiǎn)單性、重復(fù)性、危險(xiǎn)性任務(wù)由人工智能系統(tǒng)完成，在減少人力投入，提高工作效率的同時(shí)，還能夠比人類做得更快、更準(zhǔn)確。比如搭載高清攝像頭或者紅外攝像頭無(wú)人機(jī)可以替代人工的巡檢，完成實(shí)時(shí)的分析和判斷，其效率和準(zhǔn)確度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工巡檢。所以，未來(lái)電站一定是無(wú)人化的。

2.4重構(gòu)并網(wǎng)算法，更強(qiáng)支撐

傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性及電能質(zhì)量主要由火電、水電發(fā)電機(jī)組維持，隨著新能源滲透率不斷提升、傳統(tǒng)機(jī)組逐步退役，電網(wǎng)SCR(短路容量比)將逐步降低，電網(wǎng)穩(wěn)定性正經(jīng)受挑戰(zhàn)。十四五規(guī)劃中，被稱為“新基建”重頭戲的特高壓將加快推進(jìn)，而新能源高電壓穿越能力成為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的必要條件。2020年發(fā)布的新國(guó)標(biāo)提高了準(zhǔn)入門檻，強(qiáng)化了高穿有功穩(wěn)定性、高低電壓穿越能力、頻率適應(yīng)性等電網(wǎng)適應(yīng)性要求。因此，為了保障新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，逆變器需具備更寬SCR適應(yīng)能力、連續(xù)快速高低穿能力、快速調(diào)頻等電網(wǎng)支撐能力，這些都將是并網(wǎng)的必要條件。

華為智能逆變器集成全球領(lǐng)先的算法架構(gòu)，具備更強(qiáng)的控制能力，在業(yè)內(nèi)引入阻抗重塑的AI技術(shù)，融合動(dòng)態(tài)阻尼適配等多種領(lǐng)先并網(wǎng)算法，AI自學(xué)習(xí)能主動(dòng)識(shí)別電站的電氣特性，自動(dòng)調(diào)整并網(wǎng)算法匹配電網(wǎng)，比如支持HVDC場(chǎng)景送端，支持電網(wǎng)短路容量比SCR下限1.5，高穿功率不降額，更好的弱電網(wǎng)接入能力和故障超越能力，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。未來(lái)逆變器并網(wǎng)控制能力需要持續(xù)提高，支持更弱電網(wǎng)接入，低SCR情況下，保障穩(wěn)定運(yùn)行不脫網(wǎng)。從跟隨電網(wǎng)，到支撐電網(wǎng)，并最終走向電網(wǎng)重構(gòu)，獨(dú)立成網(wǎng)。讓光伏從平價(jià)能源走向優(yōu)質(zhì)的主流能源。

2.5三級(jí)協(xié)同，打造更優(yōu)電站

協(xié)同一詞來(lái)自古希臘語(yǔ),指協(xié)調(diào)兩個(gè)或者兩個(gè)以上的不同資源或者個(gè)體，協(xié)同一致地完成某一目標(biāo)的過(guò)程或能力。如何利用數(shù)字化使一個(gè)個(gè)設(shè)備孤島有效協(xié)同，從而實(shí)現(xiàn)效益最大化呢？

華為的方法是讓“逆變器、子陣、電站” 實(shí)現(xiàn)三級(jí)協(xié)同。從部件高效，到系統(tǒng)高效，最終走向電站協(xié)同高效，從而打造最優(yōu)的發(fā)電。首先在設(shè)備層面，主要提升逆變器的效率和功率密度,以及免維護(hù)的可靠性設(shè)計(jì)，同時(shí)在邊緣端的逆變器也開始具備AI感知和推理能力;子陣層面，設(shè)備間互聯(lián)互感，協(xié)同優(yōu)化。比如雙面組件、跟蹤支架控制、逆變器組成智能直流閉環(huán)系統(tǒng)，采用AI自學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)特征挖掘的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在線動(dòng)態(tài)調(diào)整跟蹤支架角度，找到最優(yōu)，充分釋放每個(gè)組串的潛力;電站層面，在智能子陣及邊緣計(jì)算的推動(dòng)下，光伏電站能主動(dòng)感應(yīng)到電網(wǎng)需求，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)作狀態(tài)，實(shí)時(shí)在線協(xié)同。比如在滿足電網(wǎng)功率因素要求下，實(shí)現(xiàn)子陣內(nèi)有功無(wú)功的最優(yōu)調(diào)節(jié)，讓整體電站發(fā)電量最優(yōu)。

二．AI+光伏=綠色的智能世界

人工智能會(huì)像水像電一樣無(wú)所不及，它是引領(lǐng)未來(lái)的戰(zhàn)略性技術(shù)，是光伏產(chǎn)業(yè)變革走向智能化的核心新引擎。2020年將會(huì)是云、AI、5G三大技術(shù)真正發(fā)生聚變反應(yīng)的元年。我們堅(jiān)信，未來(lái)三十年人類社會(huì)必然會(huì)走進(jìn)智能社會(huì)。數(shù)字技術(shù)與新能源正在重塑世界。當(dāng)光伏遇上AI，產(chǎn)業(yè)突破極限，被重構(gòu)，重新定義；而當(dāng)AI遇上光伏，一個(gè)萬(wàn)物感知、萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的新世界，變得更加綠色而生機(jī)盎然。


原標(biāo)題：光伏，邁入AI時(shí)代