中國儲能網(wǎng)訊：電氣化、數(shù)字化、智能化是推進(jìn)碳中和的三大關(guān)鍵路徑。在許多國家，建設(shè)超過百兆瓦甚至吉瓦級的清潔能源大基地已成為明確趨勢。流域高原大基地是最復(fù)雜、最挑戰(zhàn)、最有代表性的場景之一。
雅礱江流域作為我國確定的首個特大型水風(fēng)光一體化示范基地,具備新能源項目規(guī)模大、海拔高、生態(tài)保護(hù)要求高、地形條件復(fù)雜等特點，建設(shè)運(yùn)維管理的難度和挑戰(zhàn)都面臨十分復(fù)雜的情況。《清潔能源大基地電站數(shù)字化技術(shù)白皮書》基于華為與雅礱江流域水電開發(fā)有限公司的聯(lián)合創(chuàng)新應(yīng)用實證，系統(tǒng)地介紹了大基地光伏電站數(shù)字化的最新技術(shù)與實踐成果，旨在助力光伏電站數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，加速光伏電站實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、無人化。
從光伏電站“規(guī)-建-維-營”全生命周期
加速能源產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、智能化
數(shù)字化在電站設(shè)計、電站建設(shè)、電站運(yùn)維和電站運(yùn)營四大階段起到關(guān)鍵作用。其中包含工程探勘、仿真設(shè)計、施工進(jìn)度管理、工程質(zhì)量管理、工地安全管理、設(shè)備運(yùn)維管理、電站運(yùn)行保障、電站智能控制、多能協(xié)同、輔助決策、場站運(yùn)營管理等多個方面，貫穿電站的全生命周期。
一、數(shù)字化電站設(shè)計
厘米級高精度3D實景建模，簡化電站選址過程，實現(xiàn)電站高質(zhì)量設(shè)計
在電站設(shè)計階段，通過利用3D建模和設(shè)計軟件等進(jìn)行選址、建模、繪圖和模擬等，可以提升選址精準(zhǔn)度，簡化選址流程。同時幫助運(yùn)維人員提升設(shè)計效率、減少設(shè)計錯誤，實現(xiàn)高質(zhì)量建站。
電站勘測：在電站規(guī)劃時，無人機(jī)可以作為GIS系統(tǒng)的補(bǔ)充，通過下掛測繪相機(jī)+激光雷達(dá)構(gòu)建高精度三維實景建模，為設(shè)計人員提供厘米級的地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)，且具有經(jīng)濟(jì)可行性，滿足電站早期設(shè)計要求。同時利用智能化算法對采集數(shù)據(jù)自動化精細(xì)分析，提前識別不適合施工區(qū)域。通過設(shè)計階段的提前考慮，減少現(xiàn)場實際施工過程中受到的土地使用條件和環(huán)境的限制。
設(shè)計與仿真：通過3D設(shè)計軟件創(chuàng)建電站的模型實現(xiàn)自動組件排布與自動接線，大幅提升設(shè)計院的設(shè)計及方案優(yōu)化效率。此外還可以通過仿真軟件結(jié)合天氣、溫度等因素模擬出光伏板在不同時間的輻射接收情況，獲得更為準(zhǔn)確的電站發(fā)電信息，幫助電站實現(xiàn)高效、高質(zhì)量設(shè)計。
二、數(shù)字化電站建設(shè)
樁基垂直度/組件傾角檢測，準(zhǔn)確率高達(dá)99%，減少質(zhì)量問題，使能高質(zhì)量建站
在工程建設(shè)階段，由于基礎(chǔ)的監(jiān)控與通訊設(shè)施建設(shè)不完善，采用部署更自由、更快捷的無人機(jī)來對進(jìn)度、質(zhì)量和安全進(jìn)行監(jiān)管便成為更有效、更經(jīng)濟(jì)的手段。
? 華為黎曼實驗室開發(fā)組件傾斜角和樁體垂直度算法，準(zhǔn)確率99%
有效的工程進(jìn)度的監(jiān)管手段不僅可以確保電站建設(shè)如期完成，還能避免因人為失誤造成的錯建、漏建。無人機(jī)可以搭載攝像頭和激光雷達(dá)對場站進(jìn)行高精度的三維信息采集，再將信息傳回到數(shù)據(jù)中臺進(jìn)行分析。通過無人機(jī)測繪建模、圖像處理、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)對電站正射影像及傾斜影像進(jìn)行采集和處理，再將結(jié)果與CAD設(shè)計圖紙解析結(jié)果中對應(yīng)目標(biāo)進(jìn)行對比，可以批量識別無人機(jī)圖像中不同位置的不同的基建結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步計算出當(dāng)前時刻樁體、支架、組件等安裝數(shù)量，精準(zhǔn)統(tǒng)計施工進(jìn)度。
三維模擬組件傾斜角
三維模擬樁體垂直度
此外，通過數(shù)字化手段，將零碎、分散的工程建設(shè)過程數(shù)據(jù)以看板和報表形式統(tǒng)計并可視化呈現(xiàn)，使管理人員快速知曉電站施工進(jìn)度，全面了解電站建設(shè)質(zhì)量，及時識別違規(guī)作業(yè)、危險作業(yè)行為，幫助業(yè)主高效率、高質(zhì)量、高安全建站。并且在電站建設(shè)完成后只需更換軟件系統(tǒng)，無人機(jī)及其機(jī)庫便可以可繼續(xù)用于場站的日常運(yùn)維，最大化利舊。
數(shù)字化技術(shù)，特別是無人機(jī)技術(shù)及相關(guān)算法在施工早期的介入，可以有效避免人力物力資源的浪費(fèi)，提升監(jiān)管效率，降低監(jiān)管成本。
三、數(shù)字化電站運(yùn)維
融巡檢、診斷、分析、定位、修復(fù)、回溯等于一體，端到端覆蓋整個運(yùn)維流程
光伏運(yùn)維是保證光伏電站正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它涵蓋了設(shè)備日常巡檢、定期維護(hù)、故障排查等多方面的工作，確保電站的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。通過數(shù)字化手段將運(yùn)維流程固化下來，站內(nèi)和集維相互配合，將巡檢、分析、診斷、定位、修復(fù)等融于一體，打造高效的一站式檢運(yùn)維綜合管理平臺，端到端全面覆蓋整個運(yùn)維流程，這將是近年來光伏運(yùn)維的趨勢所在。
? 數(shù)字孿生電站
數(shù)字孿生技術(shù)以物理世界為基座打造一個虛擬的管理空間，為光伏電站生命周期的運(yùn)維管理提供基礎(chǔ)。數(shù)字孿生電站可以支撐電站建立起業(yè)務(wù)、人員、設(shè)備之間的智能互聯(lián)平臺，將地形地貌、場站布局、設(shè)備型號、發(fā)電數(shù)據(jù)、安全數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)等信息融入3D場站中，還原場站運(yùn)行狀態(tài)與細(xì)節(jié)，為實時監(jiān)控、設(shè)備定位等功能提供虛擬環(huán)境容器，真正實現(xiàn)“比特感知瓦特”。
數(shù)字孿生電站大屏
? 全生命周期數(shù)字化
以柯拉電站為實踐基地，華為與伙伴一起，為雅礱江水電集團(tuán)打造了一個覆蓋端到端流程的“全生命周期數(shù)字化”。以華為智能光伏電站管理系統(tǒng)為站內(nèi)數(shù)據(jù)底座，負(fù)責(zé)場站內(nèi)的發(fā)電、告警數(shù)據(jù)收集，通過離散率分析、智能IV診斷、智能融合診斷技術(shù)對電站進(jìn)行全面診斷。將告警和診斷信息上送至解決方案生態(tài)伙伴的集維系統(tǒng)的故障池中，由系統(tǒng)對故障運(yùn)維的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析并根據(jù)優(yōu)先級和分布自動規(guī)劃運(yùn)維路線。通過路網(wǎng)建模繪制的站內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，可將運(yùn)維人員快速引導(dǎo)至故障設(shè)備。同時，該系統(tǒng)可以聯(lián)動集團(tuán)工單系統(tǒng)，實現(xiàn)故障閉環(huán)。
經(jīng)場站實測，站內(nèi)導(dǎo)航可縮短逆變器定位時間30%以上，大幅縮減運(yùn)維人員走動尋找的距離，降低人員在高海拔作業(yè)的危險性。全生命周期數(shù)字化覆蓋了端到端的運(yùn)維流程，可提升整體運(yùn)維效率50%以上，有效減輕了對高海拔光伏基地的運(yùn)維壓力，加速電站少人無人進(jìn)程。
四、數(shù)字化電站運(yùn)營
首次將氣象大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用在光功率預(yù)測領(lǐng)域，基于大數(shù)據(jù)分析的光功率預(yù)測技術(shù)，短期預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)90%+
在長達(dá)25年的電站生命周期內(nèi)，電站會面臨自身效率衰減、電網(wǎng)消納困難、設(shè)備安全等多方面的挑戰(zhàn)。除了做好運(yùn)維消缺工作，減少電站帶病運(yùn)行之外，通過吸收先進(jìn)的數(shù)字化、智能化的技術(shù)，促進(jìn)電網(wǎng)消納、提升全生命周期發(fā)電量、提高電站安全性也是至關(guān)重要的。
? 高精度光功率預(yù)測
精確的光功率預(yù)測可以提升新能源消納，有利于多能互補(bǔ)和電力交易，且可以輔助制定更合理的運(yùn)維檢修計劃。華為將氣象大數(shù)據(jù)分析與智能輻照轉(zhuǎn)功率算法相結(jié)合，實現(xiàn)高精度電站區(qū)域小時級滾動光功率預(yù)測，并結(jié)合數(shù)據(jù)治理和模型自更新技術(shù)，及時對預(yù)測模型進(jìn)行修正，保障短期、超短期光功率預(yù)測的準(zhǔn)確性。
? PR深度分析
光伏系統(tǒng)PR（Performance Ratio，系統(tǒng)效率）是光伏電站發(fā)電效率的一個關(guān)鍵評價指標(biāo)，也是評價一個電站質(zhì)量的關(guān)鍵因素。華為和伙伴共同研發(fā)的PR深度分析方案，可以幫助用戶深度分析各類型的發(fā)電損耗，找出影響PR的關(guān)鍵因素。通過對集電線故障、跟蹤支架故障、逆變器故障、箱變故障、陰影遮擋、冰雪遮擋以及設(shè)備低效等故障損失進(jìn)行分析。通過各段損耗在不同電站下的橫向?qū)Ρ群筒煌瑫r間段內(nèi)的縱向?qū)Ρ?，找出損失大的環(huán)節(jié)，為運(yùn)維專家提供運(yùn)維決策參考，指導(dǎo)及時高效和精準(zhǔn)的運(yùn)維，提升發(fā)電量，增加電站收益，也為未來新建設(shè)電站提供數(shù)據(jù)支撐。
可再生能源與數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)相融合已成為必然趨勢。科技進(jìn)步與能源轉(zhuǎn)型的相互促進(jìn)正在深刻改變能源發(fā)展的前景。未來的光伏電站將是全生命周期數(shù)字化的電站，數(shù)字化、智能化、無人化是其核心特征。它可以更好地與電網(wǎng)、其它能源及用戶需求協(xié)同，形成一個高效、靈活、可持續(xù)的能源生產(chǎn)和供應(yīng)系統(tǒng)，在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中扮演更加關(guān)鍵的角色。華為將與更多解決方案生態(tài)伙伴攜手同行，持續(xù)助力光伏電站技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，與行業(yè)共同迎接一個更加綠色、智能的未來。
