赛迪管桐：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（十）光伏设备-技术圈

编辑按

工业设备上云是工业互联网平台建设和应用的重点、难点，也是切入点，意义十分重大。2018年7月工信部发布的《工业互联网平台建设及推广指南》，提出要“实施工业设备上云‘领跑者’计划”，并明确了四类十大重点工业设备，即以炼铁高炉、工业锅炉、石化设备为代表的高能耗设备，以柴油发动机、大中型电机、大型空压机为代表的高通用设备，以工程机械、数控机床为代表的高价值设备和以风电、光伏为表的新能源设备。

三年来，工业设备上云取得了重大进展，全国重点工业互联网平台连接的工业设备数量超过7300万台套，上云深度从状态监测、故障诊断向预测预警、精准运维演进。为帮助业界进一步明确不同工业设备上云面临的痛点问题、应用场景、实施路径和推广前景，赛迪智库信息化与软件产业研究所工业互联网研究室在调研40余家企业的基础上，编制形成了“工业互联网平台+工业设备上云”系列研究报告。

文 | 赛迪智库信软所工业互联网研究室管桐

光伏设备面临着设备运维效率低、能源利用率不充分、运行监控困难等痛点问题。以国网电商、协鑫光伏、中能融合等为代表的解决方案企业积极探索基于工业互联网平台推动光伏设备上云，并开展全景式监控、智能化分析、智能运维等新型应用服务，有效优化光伏设备运维方式，实现高效发电。

痛点问题

设备运维效率低

光伏组件产品内部出现隐裂、断焊等问题，难以依靠肉眼识别，不能准确定位设备故障。当前，目前光伏设备的运维方式，主要分为依赖个人经验的预防性维护和出现故障后的紧急维护，需要消耗大量的人力、物力等资源，并且运维质量难以保证，导致运维效率较低。

能源利用率不充分

受限于光照条件，光伏发电具有明显的波动性、区域性和间歇性的特点，在极端天气下，还存在零收益的风险。同时，与火电、水电、等传统发电方式相比，光伏发电的单位产出规模相对较低，需要密集的资本和土地空间作为支撑，便会受到来自屋顶、土地、环境、并网协调等方面的制约。

运行监控困难

光伏设备分布较为分散，设备数据具有海量、异构、高并发等特征，对设备上云解决方案提出了更高的要求，难以实现集中管控。同时，面向光伏设备的大数据管理体系仍有待完善，不能及时获取光伏电站的经济效益、质量状况、设备稳定度等数据，无法实时掌握光伏电站的运行情况。

应用场景

全景式监控

推动光伏设备上云，有利于实时监控光伏电站设备运行情况，打造线上线下协同的高效运维模式。一是状态全息感知。实时获取并显示设备的电压、电流、功率、发电量等分钟级运行数据信息，全方位监视光伏设备的运行情况。二是故障诊断。根据实时监测数据对设备进行远程故障诊断，定位故障发生的原因和位置，及时提醒运维人员，并为运维人员推送故障的解决方案。三是运维优化决策。基于电站运行状态、故障诊断信息、工单处理信息和智能巡检结果，通过运维决策优化模型，实现对电站运维方案的持续优化。

例如，国网电商公司基于大数据、区块链、云计算等新一代信息技术，打造全国光伏扶贫信息监测中心，实现8.2万座村级光伏扶贫电站实时数据采集接入工作，22万座光伏扶贫电站电网关口侧数据全贯通，形成数据融合、业务联动、运监一体的光伏扶贫长效管理模式，有效解决了光伏扶贫监测管控难、运维成本高、运维成效低等实际问题。全国各省运维企业在应用全国光伏扶贫信息监测中心系统对扶贫电站进行监控运维巡检之后，在线完成2万个运维工单，电站平均发电能力提高8.24%，设备故障率降低至2%以下。

智能化分析

通过对光伏发电站设备数据的采集与建模，实现对电站发电的精准化分析，提升光伏电站发电效率。一是功率预测。结合设备运行数据和气象信息，进行负荷预测，编制设备运转计划和储能系统的充放电计划。二是系统优化。实时掌握光伏发电系统运行情况，包括系统运行是否正常、运行状态是否安全稳定、能源调度分配是否合理等，必要时及时采取调度措施，保证系统运行处于最佳状态。三是供储协调。根据用电负荷和光伏发电的强度，实时调整储能系统的充放电功率，实现整个光伏发电系统的效率最大化。

例如，协鑫光伏通过设备上云，构建了包括关键参数监控模型、良品率预测、备件损耗分析、BI分析等在内的智能化分析体系，结合协鑫光伏的生产经验，打造企业级数据分析云平台，有效提升生产效率和产品品质。

智能运维

依托图像识别、机器学习、大数据、云计算等前沿技术，优化业务流程管控、能力交易和产品全生命周期管理，实现光伏发电站的全流程数字化管理。一是业务流程管控。对设备故障、负荷过载、运行异常等系统故障数据进行统一管理，准确掌握告警时间、信息来源、告警类型、告警级别等告警信息。二是能力交易。推动光伏设备上云，能提高光伏发电站及时响应市场需求的能力，同时为电力系统提供调峰、调频、备用等辅助服务。三是全生命周期管理。收集光伏设备全生命周期信息，确定更加科学的维护策略，使其可靠性及经济效益更加优化，形成贯穿设备全生命周期的管理闭环。

例如，中能融合智慧科技有限公司在新能源发电设备上云项目实施过程中，通过数据专线，在线采集集团新能源光伏主要设备的运行状态数据、升压站数据、场站气象数据、光功率预测数据等生产信息和新能源场站网络安全信息，统一汇集至能源工业互联网数据平台。将设备机理模型和数据模型进行结合，构建主要设备失效诊断体系、光功率预测体系、安全态势感知体系，提升整个集团的新能源的管控水平、经济效益和网络安全能力，每年能减少每个场站运行值班人员3-5人，降低新能源场站设备运维费用30%，提升新能源场站发电量1%-3%。

推广前景

2020年，我国光伏市场新增装机量为48.2GW，累计装机量为253GW，全年光伏发电量为2605kWh，同比增长16.2%，占总发电量比重的3.5%。

预计到2025年，乐观估计我国光伏年新增装机量达80GW，悲观估计达65GW。全球光伏装机容量持续增长，光伏大变革已经成为全球能源发展的总趋势。随着光伏发电走向平价时代，光伏行业发展的驱动力将加速转变，光伏企业为打造竞争优势，将持续提升光伏设备上云规模和速度。

编辑：王改静

延伸阅读：

赛迪张朝：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（一）炼铁高炉

赛迪徐靖：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（二）工业锅炉

赛迪徐靖：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（三）石油化工设备

赛迪孙刚：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（四）柴油发动机

赛迪张朝：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（五）大中型电机

赛迪宋颖昌：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（六）大型空压机

赛迪孙刚：工业互联网平台+工业设备上云系列研究（七）工程机械