智能AI加持的SDS科學技術和IV診斷科學技術與應用

周嘉璽

（國家電投集團江蘇新能源有限公司，江蘇 鹽城 224000）

1 項目概況

本項目為“國家電投集團泗洪光伏發電有限公司”大型漁光互補項目，建設容量100 MW，應用175 kW組串式逆變器，由51個發電子陣單元組成，每12、13臺35 kV箱式變在高壓側并聯為1個聯合進線單元，共4個聯合進線單元分別接入220 kV升壓站35 kV母線側，后由1臺220/35 kV升壓變升至220 kV，由一路架空線送出。本次研究主要圍繞支架SDS功能和智能IV診斷功能。逆變器AI加持的SDS技術，能夠優化跟蹤支架的跟蹤算法，顯著提升電站發電量。智能IV診斷功能，通過后臺監控軟件一鍵操作可進行全站全容量掃描，大幅降低運維期間的人工成本，及時發現電站故障點，避免發電損失[1]。

2 AI加持的SDS功能關鍵技術和創新點

2.1 AI智能跟蹤算法融合，不依托于人工

將AI技術落實到解決方案中，通過智能光伏控制器和跟蹤支架控制器的協同工作，能對功率進行閉環控制，控制組件到更佳角度。智能光伏控制器能通過歷史數據，結合當前天文數據，主動分析識別出每一天反跟蹤的最佳角度，完全不用依賴于調試工程的的個人經驗。

2.2 全站一臺GPS，系統更簡化

逆變器的數據采集器集成數據采集和光交換機為跟蹤系統提供子陣級管理。數據采集器集成光環交換機和通信管理機功能，其強大的CPU處理器完全可替代光跟蹤系統中的PLC集中控制箱[2]。此外，通過在電站部署一套GPS時鐘服務，借助智能光伏管理系統，通過各子陣的數據采集器和PLC高速穩定的通信鏈路，可為整個電站的跟蹤支架提精確的GPS對時。相比原來每個子陣配一套GPS服務方案，節省冗余設備，進一步簡化系統。

2.3 跟蹤系統與光伏系統在同一平臺中運維，更加高效

智能光伏管理系統實現光跟蹤系統和光伏發電系統一起運維。智能光伏管理系統為光跟蹤系統專門提供了“智能光跟蹤”管理模塊，可實現對跟蹤支架的實時監管，具有支架故障主動提示、支架當前跟蹤角度顯示以及遠程控制等功能。

2.4 智能光伏管理系統大數據分析，極端天氣反饋控制

智能光伏管理系統通過分析氣象站風速和風向信息，及時提醒大風避險，進行主動避險[3]。具體為當遇極端天氣時，智能光伏管理系統采集分析后給出預警，提醒運維人員天氣轉變，此時運維人員通過手動方式遠程實施干預控制，反饋給跟蹤支架，令支架轉入相應的運行模式，主動避險。

3 AI加持的智能IV診斷功能關鍵技術和創新點

3.1 高精度全量信息檢測與分析

智能光伏解決方案采用先進的組串智能監測與分析技術，數據檢測精度高達0.5%（經過TUV認證），實現對光伏廠區每路組串電壓和電流數據的精確檢測，對組串故障智能判定和精確定位[4]。

3.2 離散率分析

通過大數據離散率分析對比找出處于低效亞健康設備，統計分析低效發電單元，對可能發生的故障提前預判。通過大數據技術自定義報表，利用自研算法定位分析原因，在故障發生前主動上站維護，提升發電量[5,6]。

3.3 支持全場景應用

基于離線IV檢測覆蓋率不足和投入產出比小等種種弊端，為減少運維成本、提高檢測覆蓋率，本項目應用在線式的智能IV組串診斷功能。目前智能IV診斷功能已升級到4.0版本，可支持目前市場上的包括雙面組件、半片組件、疊瓦組件在內的所有主流組件類型，全場景組件應用皆可匹配[7]。

4 與同類先進成果主要技術指標比對情況

4.1 AI加持的SDS功能主要指標對比

AI加持的SDS功能主要指標對比如表1所示。

表1 AI加持的SDS功能主要指標對比表

4.2 AI加持的智能IV診斷功能主要技術指標對比

通過國家電投泗洪漁光互補光伏項目的應用驗證，在漁光互補場景下，采用了新型智能光伏逆變器和雙面雙玻組件+跟蹤支架的組合應用，相比于同類技術，有如下對比優勢[8]。AI加持的智能IV診斷功能主要技術指標對比如表2所示。

表2 AI加持的智能IV診斷功能主要技術指標對比表

智能IV掃描功能能夠快速定位故障，及時阻止發電損失，通過數據統計，本功能的投入使用能夠提升0.8%以上發電量[9]。

5 經濟效益及社會效益

5.1 經濟效益

傳統的人工檢測方式，100 MW電站的抽檢率為10%，費用為2×106元，每年需抽檢一次，25年則需支出5×106元。通過智能IV診斷自動化并分析故障原因，全量檢測，識別故障組串，100 MW電站25年避免發電量損失約（3.58～5.76）×106元。25年生命周期可節省檢測成本和避免發電量損失總和約1×107元。

使用新型1 750 kW智能光伏逆變器SDS技術+智能IV診斷技術，給電站帶來合計約1.8%發電提升，節省運維費用大約5×106元。國電投泗洪創新方案（SDS技術、智能IV診斷技術）年均發電量比傳統方案（智能光伏逆變器+單面組件）年均發電量多2.691 5×106kW·h，年均減少煤炭消耗多出861.3 t，年均減少SO2排放多出80.7 t，年均減少NOx（以NO2計）排放多出7.5 t，年均CO2排放量減少多出2 332 t。

5.2 社會效益

通過對比泗洪項目的建設運行數據和其他同類項目的建設和運行數據可知，采用新型175 kW智能光伏逆變器及雙面雙玻高效組件+跟蹤支架組合應用建設的光伏電站，能大幅度降低光伏電站的建設和運營成本，提高發電量，社會效益顯著[10]。

6 結 論

通過智能AI加持的SDS科學技術和IV診斷科學技術，可以減少對調試工程人員個人經驗的依賴，最大程度規避前后排遮擋等導致的發電量損失，還可節省日常運維人工費用，減少故障，有效降低檢查成本，提高電站收益，為國家及企業帶來經濟效益。