AI應(yīng)用于光伏電站 是未來新能源工作的新常態(tài)

不確定的世界中的確定性

1963年，美國氣象學(xué)家愛德華·羅倫茲（Edward N．Lorenz）提出：“一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶，偶爾扇動幾下翅膀，可以在兩周以后引起美國得克薩斯州的一場龍卷風(fēng)。”其原因就是蝴蝶扇動翅膀的運動，導(dǎo)致其身邊的空氣系統(tǒng)發(fā)生變化，并產(chǎn)生微弱的氣流，而微弱的氣流的產(chǎn)生又會引起四周空氣或其他系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，由此引起一個連鎖反應(yīng)，最終導(dǎo)致其他系統(tǒng)的極大變化。他將其稱之為混沌學(xué)。

在哲學(xué)領(lǐng)域，類似混沌學(xué)說有“不可知論”，斷言人的認(rèn)識能力不能超出感覺經(jīng)驗或現(xiàn)象的范圍，不能認(rèn)識事物的本質(zhì)及發(fā)展規(guī)律，甚至連著名的哲學(xué)大師康德都是該理論的擁躉。

中國人則將其歸納為：“人力有時而窮?！?/p>

這也是為什么，越是新興起的、缺少相關(guān)制度的的市場，如早期的光伏戶用市場，想擁有一座好的電站，要把希望寄托在運氣上。而隨著市場的規(guī)范和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這種不確定因素會越來越少。但隨著產(chǎn)品進一步發(fā)展，新的掌控之外的挑戰(zhàn)又會誕生，典型的例子就是隨著新能源的發(fā)展，電網(wǎng)友好型光伏電站已經(jīng)迫在眉睫，而多能互補和未來的能源微網(wǎng)以及全球能源互聯(lián)網(wǎng)又是光伏需要翻越的一座有一座高山。

許映童在中國光伏行業(yè)協(xié)會年會的報告中透露：得益于5G＋AI技術(shù)的發(fā)展，爆炸式創(chuàng)新即將到來，在未來二三十年，人類必然走近綠色智能世界。

拓展邊界

人腦在計算速度，數(shù)據(jù)處理等方面會遇到瓶頸甚至極限，但AI的出現(xiàn)改變了這一切。在AI眼中，所謂的邊界，是不存在的。

在智能光伏誕生之前，人工巡檢是件很頭疼的事情，對于大型地面電站而言，高頻次巡檢幾乎是不可能完成的任務(wù)。所以黃河水電攜手華為在全球光伏市場首例使用智能光伏解決方案，可以視作對光伏邊界的一次拓展。

采用大數(shù)據(jù)分析IV曲線和“逆變器＋組件＋支架”的綜合設(shè)計方案，改變了原來行業(yè)認(rèn)定的最優(yōu)設(shè)計方案，支架跟蹤方式與組件選型都發(fā)生了變化。

通過智能IV診斷系統(tǒng)，100MW的地面光伏電站可在15分鐘完成100％在線監(jiān)測，自動生成報告，而人工要完成即使1％的抽檢，也需要3天時間。

在華為推行智能IV曲線技術(shù)之后，查到了很多電站實際使用中的問題和隱患，打破逆變器邊界，給整個電站號脈診斷。技術(shù)向整個電站領(lǐng)域去延伸，給行業(yè)帶來新一輪的技術(shù)革命。

一個光伏行業(yè)太多人想知道的答案：到底哪家光伏組件性價比最優(yōu)？或許只有AI通過足夠多的樣本數(shù)據(jù)后才能告訴你。

這在當(dāng)前平價甚至低價光伏的時代極具指導(dǎo)意義：當(dāng)拼盡全力可能也暫時沒人能得到滿分的時候，只有那個最接近目標(biāo)的方案才能獲得勝利。

當(dāng)答案變成唯一解時，行業(yè)的變革與洗牌必然隨著而來。

很殘酷，但這種趨勢已經(jīng)越來越明顯，在國際市場上，華為今年超凡的表現(xiàn)已經(jīng)說明了逆變器市場蛋糕在加速向頭部企業(yè)狂奔。而除TEMIC之外的日本廠商，歐洲一些老牌企業(yè)，市場份額在逐步縮水。這種速度可能還會進一步加快。

AI的大行其道，會讓人產(chǎn)生無力感，正如柯潔大戰(zhàn)阿爾法狗敗北之后大哭，但對于一些原本枯燥的，無人愿意進行或者無法進行的工作，AI是人類軀體和腦力的延伸。

在預(yù)先設(shè)想了針對未來的解決方案后，我們回到現(xiàn)在，看AI在當(dāng)下對于光伏電站的意義。

如果將人力的極限比作光速，那么AI的發(fā)展速度可以視作正在膨脹的宇宙：以遠(yuǎn)超光速的速度在不斷刷新著邊界。隨著鯤鵬和昇騰芯片的進一步發(fā)展，華為智能光伏的AI算力也將進一步增強。

未來五年，全球半數(shù)區(qū)域電網(wǎng)面臨弱電網(wǎng)問題：美國電網(wǎng)短路、容量小，造成控制不穩(wěn)定、電壓波動；印度光資源與弱電網(wǎng)區(qū)域重合，低電壓穿越短路容量比下限等問題帶來電網(wǎng)不穩(wěn)定，同時管理手段不足，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)導(dǎo)致調(diào)度難度大，隨著新能源比例進一步增高，挑戰(zhàn)將持續(xù)加?。话拇罄麃嗠娋W(wǎng)與美國電網(wǎng)一樣短路容量小，同時諧波普遍超標(biāo)，調(diào)度難度大，電價波動也大；中國西北地區(qū)則存在頻率穩(wěn)定，交直流混連系統(tǒng)暫態(tài)電壓問題與功率預(yù)測等問題。

而光伏在高電壓穿越與耐受能力、低電壓穿越短路電流支撐能力、低電壓穿越短路容量比下限、電流諧波等方面仍然與火電、水電等傳統(tǒng)能源存在差距。

而當(dāng)光伏產(chǎn)業(yè)走向能源互聯(lián)，城市互聯(lián)（在深圳龍崗已經(jīng)開始試點），再到萬物互聯(lián)，挑戰(zhàn)則更加嚴(yán)峻。在其中還隱藏著一個事實：如果說早期的工作還能夠由人工取代，但越到后期，AI的所做的越是僅靠人工所沒辦法實現(xiàn)的。人機結(jié)合的“AI＋光伏”模式將是未來新能源工作的新常態(tài)。

多維世界

未來光伏與其它形式能源的融合已是必然趨勢。許映童提供了一張未來智能光伏生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈的示意圖，以AI與5G為核心，支撐起產(chǎn)業(yè)鏈、跨界融合和商業(yè)生態(tài)。通過智能，使這些設(shè)計龐雜學(xué)科的各個環(huán)節(jié)和技術(shù)邊緣“角落”中的不確定性變得可以掌控并不斷進化。

在許映童看來，華為推出的AI加持智能光伏6．0正在探索階段，未來還會有更多的創(chuàng)新技術(shù)融合進來。其中，頗具代表性的技術(shù)包括，數(shù)字化直流發(fā)電系統(tǒng)、智能IV診斷技術(shù)以及電能安全防護技術(shù)。

通過AI識圖，組件物理排布自動生成，節(jié)省99％的配置時間；增加智能電弧防護（AFCI），系統(tǒng)可在2秒內(nèi)快速關(guān)斷，很多國家正在立法規(guī)強制要求戶用系統(tǒng)具備此項功能；阻抗重塑算法，支撐光伏滲透率可達(dá)50％，在弱電網(wǎng)環(huán)境下具備超強不脫網(wǎng)的控制能力。

時至今日，在智能光伏發(fā)展五年之后，AI技術(shù)將原本效能已逼近極限的光伏電站又提升了一大步：在青海共和、安徽濉溪、內(nèi)蒙達(dá)拉特旗、廣西陸川等地測試結(jié)果顯示，通過AI Boost智能直流發(fā)電系統(tǒng)，提升發(fā)電量范圍在0．5％－1％。

許映童介紹到，在發(fā)電側(cè)，華為數(shù)字化直流發(fā)電系統(tǒng)（SDS）采用AI自學(xué)習(xí)跟蹤算法，智能逆變器可實時調(diào)整每一排組串在不同時刻的傾角，實現(xiàn)功率閉環(huán)控制，確保發(fā)電量最優(yōu)。以2018年年底并網(wǎng)的泗洪領(lǐng)跑者基地，72％采用了華為AI加持的智能光伏解決方案，其雙面＋跟蹤＋多路MPPT方案降低LCOE約7％，AI自學(xué)習(xí)優(yōu)化跟蹤算法，相比傳統(tǒng)雙面＋跟蹤方案發(fā)電量額外再提升0．5％－1％。

今后，想做一個好的光伏電站，沒有運氣，只有選擇。