光伏,迈入AI时代
发布时间:2024-03-11 12:54:34

人类正进入一个万物互联的智能时代。

近年来,“AI”成为高频词汇。在人类应对新挑战,追求美好的生活,对科学无止境的探索,以及学习如何与自然和谐共存等诸多方面,AI均发挥着巨大作用。在最近的新冠肺炎疫情防控中,人工智能就在病毒分析、药物研发、智能测温、辅助诊断等方面起到重要作用。

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在为新技术、新产业、新经济而生的5G、大数据、人工智能和工业互联网等新型基础设施建设(简称“新基建”)发展过程中,作为重要领域之一,人工智能将有望重构生产、分配、交换、消费等环节,催生出新技术、新产品、新产业、新业态及新模式。

这是最好的时代,也是最具挑战的时代。人工智能技术的强大赋能,正前所未有地促进各行各业价值的创造方式,如何用创新改变世界,正是我们今天的共同使命。

自2018年10月发布AI战略以来,华为稳步而有序地推进着AI的战略执行、产品研发及商用进程。2019年,随着昇腾系列AI处理器、全场景AI计算框架MindSpore、Atlas全系列产品及基于昇腾云服务的推出,华为已完成全栈全场景AI解决方案的构建。目前,这些解决方案已在各行业广泛应用,让AI无所不及。

近年来,全球资源供应紧张,环境恶化等问题不断加剧。在人类生存与文明发展的岔路口上,如何发展新能源,从根本上改变能源的供应模式,已成为应对全球资源危机与气候变化问题的必由之路。以光伏为主力军的可再生能源将是未来能源发展的主流趋势,如何提高光伏的渗透率,使光伏从平价能源走向优质的主流能源?是目前我们面临的重大的挑战。

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数字化是实现智能化的基础,数字化程度越高,智能越容易实现。

伴随着数字信息技术的发展,华为智能光伏引领了光伏发展的三个时代:数字化+光伏,互联网+光伏、AI+光伏。

2014年,华为率先扛起智能化大旗,在行业推出了基于组串逆变器为核心的智能光伏解决方案,该方案通过对电站实施全面的数字化改造,将逆变器变成子阵的传感器,信息采集精确到每个组串,基本实现了电站的智能感知。

2015-2018年,华为进一步融合了数字技术,这里典型的应用包括无线专网技术、MBUS技术、智能IV诊断、智能营维云中心、农渔光智能融合等。

2019年,华为率先发布了融合AI技术的智能光伏解决方案。2020年,华为将加深智能光伏与全栈全场景AI解决方案的深度融合,通过打造端边云协同的核心架构,真正激发每个电站的价值,加速行业智能化的升级。

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在端侧,华为通过将光伏逆变器升级为智能光伏控制器,不仅实现了数据的高精度实时采集、组串级发电优化实时控制、直流拉弧实时检测、并网控制实时响应等功能,且使系统具备了端侧实时推理执行及自闭环控制能力。

在边侧,华为将AI推理模组嵌入子阵控制器,实现了智能化升级,通过对端侧数据的实时采集和最优发电控制AI模型的实时推理,实现了子阵的最优发电优化和最优并网控制。

在云侧,华为在管理系统上部署的AI训练和推理平台,无需对现有设备进行改变,即可实现持续训练。同时通过不断优化AI算法模型,可持续提升系统发电量和潜在故障诊断的准确率,保持对端边设备推理模型及时的批量更新及高效协同。

目前,华为全栈全场景AI解决方案已在电力、制造、医疗等行业获得广泛应用,极大地提升了相关行业智能化程度。以南方电网为例,通过基于Atlas 200打造的智能运检系统,安装在输电塔上的AI智能摄像机可实时进行输电线路检查,发现异物入侵、线路损坏等情况,实现输电线路的无人化巡检。该系统的应用使运检工作人员避免了危险度很高的“爬塔走线”操作,大幅提升了运检效率及电网运行的安全性。

未来5~10年,世界上主要国家和区域将逐步采用可再生能源作为电网主要电源。光伏将成为可再生能源中的主力军。如何在高比例可再生能源下,仍能保证发电资产的安全、可靠、经济,将是主要挑战。

随着AI、云、大数据、5G等新ICT技术及电力电子技术的蓬勃发展,华为与全球行业专家深度研讨后认为,智能光伏将在更低LCOE(平准化度电成本),电网友好、智能融合、安全可信四个价值维度持续进化。

人力成本控制成为光伏行业成本控制的重点。长期以来,电站中高危险、高重复性和高精度的海量运维工作都需要人力来完成,今年疫情影响造成人员缺乏,光伏电站的运维就成为业内关心的热点话题。

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华为与众多光伏客户一直演练的“无人值守”在面对真正“无人值守”的考验时,交出了一份完美的答卷。AI BOOST的智能IV诊断技术,可远程一键对所有组串进行扫描,100MW电站在15分钟内就会自动输出诊断报告,并主动向运维人员发出维修需求、问题诊断及故障的确切位置。通过“零巡检”的帮助,光伏电站的运维效率提升了50%以上。

随着人力成本越来越贵,传统专家上站的维护模式,正逐渐被淘汰。AI技术集成海量专家经验,可代替运维专家进行诊断决策;而无人机巡检,机器人自动操作维护,则可代替运维人工海量的重复性工作。AI将人类从枯燥的劳动中解放出来,越来越多的简单性、重复性、危险性任务由人工智能系统完成,不仅能减少人力投入,提高工作效率,还能够比人类做得更快、更准确。比如搭载高清摄像头或红外摄像头的无人机在替代人工巡检时,不仅可进行故障的实时分析及判断,且效率及准确度也远高于人工巡检,无人化一定是光伏电站未来的发展趋势。

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人工智能体现在电网的方方面面,SDS(Smart DC System)改变了原来组件、支架、逆变器各自为政的情况,实现了双面组件+跟踪支架+多路MPPT智能光伏控制器的闭环协同融合,使整个直流系统达到最佳状态。此外SDS优化了传统的天文算法,智能光伏控制器就像一个聪明的大脑,可自学习跟踪优化算法,还可以不断进化,基于神经网络的AI训练与建模,使跟踪支架调整到最优角度,以发挥出电站每串组件的最大潜力。

过去1年,华为在现场电站做了大量的测试。以安徽省濉溪县实测验证结果为例,测试周期183天,实际提升发电量1.31%以上。在中广核、黄河水电等项目中发电量也提升了0.5%~1%。

华为智能逆变器集成了全球领先的算法架构,具备更强的控制能力,在业内引入阻抗重塑的AI技术,融合动态阻尼适配等多种领先并网算法,AI自学习能主动识别电站的电气特性,自动调整并网算法以匹配电网,其诸多功能如支持HVDC场景送端,支持电网短路容量比SCR下限1.5,高穿功率不降额,更好的弱电网接入能力和故障超越能力等,在业内均处于绝对领先地位。未来,逆变器并网控制能力需持续提高,以支持更弱电网的接入,在低SCR情况下,保障其稳定运行不脱网。华为智能光伏从跟随电网,到支撑电网,最终走向电网重构,独立成网,推进光伏从平价能源开始走向优质的主流能源。

此外,在最重要的安全保障层面,华为在行业首次将AI算法融入AFCI,通过更精准的电弧检测,更迅速的故障保护,以全面保障分布式光伏的安全。

AI BOOST的AFCI,有三个独特的性能。第一,通过AI模型持续高效学习更多电弧特征,可达到超百万量级电弧特征库;第二,依托强劲本地芯片的算力,主动识别并分析超92个电弧特征对比点,精准检测,不误报,不漏报,带来全面升级防护;第三,400ms内快速关机切断电源,远远优于2.5s的行业标准,可帮助用户打造极致安全的屋顶光伏电站。我们认为不久的将来,AFCI新标准将成为国际、国内的行业规范。

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未来人工智能会像水像电一样无所不及,作为引领未来的战略性技术,人工智能将成为光伏产业变革走向智能化的核心新引擎。2020年将会是5G、云、AI三大技术真正发生聚变反应的元年。我们坚信,未来30年人类社会必然会走进智能社会,而数字技术与新能源正在重塑世界。当光伏遇上AI,其产业将突破极限,被重构而重新定义;当AI遇上光伏,一个万物感知、万物互联、万物智能的智能世界,将变得更加绿色而生机盎然。

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