近年來，“AI”成為高頻詞匯。在為新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新經(jīng)濟(jì)而生的5G、大數(shù)據(jù)、人工智能和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(簡稱“新基建”)中，作為重要領(lǐng)域之一，人工智能將有望重構(gòu)生產(chǎn)、分配、交換、消費等，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式。
這是最好的時代，也是最具挑戰(zhàn)的時代。人工智能技術(shù)的強(qiáng)大賦能，正前所未有地促進(jìn)各行各業(yè)價值創(chuàng)造方式，如何用創(chuàng)新改變世界，這是今天我們的共同使命。
自2018年10月發(fā)布AI戰(zhàn)略以來，華為穩(wěn)步而有序地推進(jìn)戰(zhàn)略執(zhí)行、產(chǎn)品研發(fā)及商用進(jìn)程。2019年，隨著昇騰系列AI處理器、全場景AI計算框架MindSpore、Atlas全系列產(chǎn)品、基于昇騰的云服務(wù)的推出，華為已完成全棧全場景AI解決方案的構(gòu)建。目前，這些解決方案已在各行業(yè)日益廣泛應(yīng)用，讓AI無所不及。
AI，對光伏的激活與重塑
全球資源供應(yīng)緊張，環(huán)境惡化等問題正在加劇。以光伏為主力軍的可再生能源一定是未來能源的主流趨勢。但是如何提高光伏的滲透率，讓光伏從平價能源走向優(yōu)質(zhì)的主流能源?我們還面臨著很大的挑戰(zhàn)。
伴隨著數(shù)字信息技術(shù)的發(fā)展，華為智能光伏引領(lǐng)了光伏發(fā)展的三個時代。從最初的數(shù)字化+光伏，互聯(lián)網(wǎng)+光伏，到AI+光伏的時代。數(shù)字化是實現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)。數(shù)字化程度越高，智能越容易實現(xiàn)。2014年，華為率先扛起智能化大旗，在行業(yè)推出基于組串逆變器為核心的智能光伏解決方案，將電站進(jìn)行數(shù)字化的全面改造，逆變器開始變成子陣的傳感器，信息采集精確到每個組串，基本實現(xiàn)了感知智能。
2015~2018年，華為進(jìn)一步融合了數(shù)字技術(shù)，這里典型的應(yīng)用包括無線專網(wǎng)技術(shù)、MBUS技術(shù)、智能IV診斷、智能營維云中心、農(nóng)漁光智能融合等。緊接著，2019年，華為率先發(fā)布了融合AI技術(shù)的智能光伏解決方案。2020年，華為將加深智能光伏與全棧全場景AI解決方案的深度融合，打造端邊云協(xié)同的核心架構(gòu)，真正激發(fā)每個電站價值，加速行業(yè)智能化升級。
華為全棧全場景AI解決方案已經(jīng)在電力、制造、醫(yī)療等行業(yè)獲得了廣泛應(yīng)用，極大提升了相關(guān)行業(yè)智能化程度。比如在南方電網(wǎng)，通過基于Atlas 200打造的智能運檢系統(tǒng)，安裝在輸電塔上的AI智能攝像機(jī)可以實時進(jìn)行輸電線路檢查，實現(xiàn)輸電線路無人化巡檢，使運檢工作人員免于危險度很高的“爬塔走線”，大幅提升運檢效率和電網(wǎng)的運行安全性。
重構(gòu)MPPT，釋放組串最大潛力
如何讓系統(tǒng)實現(xiàn)閉環(huán)、協(xié)同、融合?SDS(Smart DC System)應(yīng)需而生。其主要的設(shè)計理念改變了原來組件、支架、逆變器各自為政的情況，實現(xiàn)了雙面組件+跟蹤支架+多路MPPT智能光伏控制器的閉環(huán)協(xié)同融合，使整個直流系統(tǒng)達(dá)到最佳狀態(tài)。其優(yōu)化了傳統(tǒng)的天文算法，智能光伏控制器就像一個聰明的大腦，自學(xué)習(xí)跟蹤優(yōu)化算法，并且不斷進(jìn)化，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的AI訓(xùn)練與建模，讓跟蹤支架調(diào)整到最優(yōu)角度，發(fā)揮電站每串組件的最大潛力。比如根據(jù)遮擋、散射比、云層移動等情況，通過算法給出前后排最佳聯(lián)動策略，實現(xiàn)在線動態(tài)最佳跟蹤支架角度尋優(yōu)。
過去一年，華為在現(xiàn)場電站做了大量的測試。以安徽省濉溪縣實測驗證結(jié)果為例，測試周期183天，實際提升發(fā)電量1.31%以上。在中廣核、黃河水電等項目中發(fā)電量也提升0.5%~1%。
重構(gòu)直流安全，快準(zhǔn)全面防護(hù)
無論是生產(chǎn)企業(yè)、還是個人生活，安全都是重中之重。尤其是一旦發(fā)生屋頂光伏電站起火，造成的損失和影響都無法挽回。從全球各個案例分析的結(jié)果來看，大量的起火事故直接原因來自于接觸不良帶來的直流拉弧、光伏連接器虛接、線纜老化破皮等。以前只能通過提升工程質(zhì)量和人工巡檢和維修，來避免端子虛接和線纜老化等問題，但是這樣無法找到所有的問題點，還是偶爾會有事故發(fā)生。現(xiàn)在通過AI算法可以做到幾乎100%識別電弧，然后系統(tǒng)快速切斷，保證系統(tǒng)安全。
“AI智能電弧防護(hù)”，是華為在行業(yè)率先將AI算法融入AFCI，通過更精準(zhǔn)的電弧檢測，更迅速的故障保護(hù)，全面保障分布式光伏的安全。AI BOOST的AFCI，有三個獨特的性能。第一，通過AI模型持續(xù)高效學(xué)習(xí)更多電弧特征，達(dá)到超百萬量級電弧特征庫;第二，依托強(qiáng)勁本地芯片算力，主動識別并分析超92個電弧特征對比點，精準(zhǔn)檢測，不誤報，不漏報，帶來全面升級防護(hù);第三，400ms內(nèi)快速關(guān)機(jī)切斷電源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于2.5s行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，幫助用戶打造優(yōu)質(zhì)安全的屋頂光伏電站。
重構(gòu)運維，走向無人化
華為與眾多光伏客戶一直演練的“無人值守”在面對真正“無人值守”的考驗時，交出了完美的答卷。AI BOOST的智能IV診斷技術(shù)，可以遠(yuǎn)程一鍵對所有組串進(jìn)行掃描，100MW電站10分鐘內(nèi)自動輸出診斷報告。并主動向運維人員發(fā)出維修需求、問題診斷、確切位置，這就是光伏電站的“零巡檢”體驗。在此幫助下，運維效率提升50%以上。
同時，AI融合技術(shù)進(jìn)一步復(fù)制專家經(jīng)驗，對更多的故障進(jìn)行檢索、篩選、排查、甄別等，讓電站長期保持在健康狀態(tài)，并處于主動式保養(yǎng)。這里說的電站保養(yǎng)方法不再是查找具體的故障，而是利用(基于傳感器提供的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)通過算法監(jiān)測)性能指標(biāo)檢查電站設(shè)備的運行是否在正常指標(biāo)范圍內(nèi)，一旦發(fā)電異常，就會發(fā)出預(yù)防性警報。這種故障預(yù)處理系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于航空領(lǐng)域：如某架飛機(jī)的引擎將要出現(xiàn)故障，航空公司的控制中心就可以先于飛行員知曉這個情況，向飛行員發(fā)出指令，并在目的地提前安排好維修保養(yǎng)人員，將事故隱患消滅在發(fā)生之前。
AI技術(shù)集成海量專家經(jīng)驗，代替運維專家進(jìn)行診斷決策;無人機(jī)巡檢，機(jī)器人自動操作維護(hù)，代替運維海量重復(fù)性工作。它將人從枯燥的勞動中解放出來，在減少人力投入，提高工作效率的同時，還能夠比人類做得更快、更準(zhǔn)確。所以，未來電站一定是無人化的。
重構(gòu)并網(wǎng)算法，更強(qiáng)支撐
傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性及電能質(zhì)量主要由火電、水電發(fā)電機(jī)組維持，隨著新能源滲透率不斷提升、傳統(tǒng)機(jī)組逐步退役，電網(wǎng)SCR(短路容量比)將逐步降低，電網(wǎng)穩(wěn)定性正經(jīng)受挑戰(zhàn)。十四五規(guī)劃中，被稱為“新基建”重頭戲的特高壓將加快推進(jìn)，而新能源高電壓穿越能力成為保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定的必要條件。2020年發(fā)布的新國標(biāo)提高了準(zhǔn)入門檻，強(qiáng)化了高穿有功穩(wěn)定性、高低電壓穿越能力、頻率適應(yīng)性等電網(wǎng)適應(yīng)性要求。因此，為了保障新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)，逆變器需具備更寬SCR適應(yīng)能力、連續(xù)快速高低穿能力、快速調(diào)頻等電網(wǎng)支撐能力，這些都將是并網(wǎng)的必要條件。
華為智能逆變器集成全球領(lǐng)先的算法架構(gòu)，具備更強(qiáng)的控制能力，在業(yè)內(nèi)引入阻抗重塑的AI技術(shù)，融合動態(tài)阻尼適配等多種領(lǐng)先并網(wǎng)算法，AI自學(xué)習(xí)能主動識別電站的電氣特性，自動調(diào)整并網(wǎng)算法匹配電網(wǎng)，比如支持HVDC場景送端，支持電網(wǎng)短路容量比SCR下限1.5，高穿功率不降額，更好的弱電網(wǎng)接入能力和故障超越能力，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。未來逆變器并網(wǎng)控制能力需要持續(xù)提高，支持更弱電網(wǎng)接入，低SCR情況下，保障穩(wěn)定運行不脫網(wǎng)。從跟隨電網(wǎng)，到支撐電網(wǎng)，并最終走向電網(wǎng)重構(gòu)，獨立成網(wǎng)。讓光伏從平價能源走向優(yōu)質(zhì)的主流能源。
三級協(xié)同，打造更優(yōu)電站
如何利用數(shù)字化使一個個設(shè)備孤島有效協(xié)同，從而實現(xiàn)效益最大化呢?華為的方法是讓“逆變器、子陣、電站”實現(xiàn)三級協(xié)同。從部件高效，到系統(tǒng)高效，最終走向電站協(xié)同高效，從而打造更優(yōu)的發(fā)電。
首先在設(shè)備層面，主要提升逆變器的效率和功率密度，以及免維護(hù)的可靠性設(shè)計，同時在邊緣端的逆變器也開始具備AI感知和推理能力;子陣層面，設(shè)備間互聯(lián)互感，協(xié)同優(yōu)化。比如雙面組件、跟蹤支架控制、逆變器組成智能直流閉環(huán)系統(tǒng)，采用AI自學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)特征挖掘的技術(shù)，實現(xiàn)在線動態(tài)調(diào)整跟蹤支架角度，充分釋放每個組串的潛力;電站層面，在智能子陣及邊緣計算的推動下，光伏電站能主動感應(yīng)到電網(wǎng)需求，自動調(diào)整運作狀態(tài)，實時在線協(xié)同。比如在滿足電網(wǎng)功率因素要求下，實現(xiàn)子陣內(nèi)有功無功的最優(yōu)調(diào)節(jié)，讓整體電站發(fā)電量最優(yōu)。
AI+光伏=綠色的智能世界
人工智能會像水像電一樣無所不及，它是引領(lǐng)未來的戰(zhàn)略性技術(shù)，是光伏產(chǎn)業(yè)變革走向智能化的核心新引擎。2020年將會是云、AI、5G三大技術(shù)真正發(fā)生聚變反應(yīng)的元年。我們堅信，未來三十年人類社會必然會走進(jìn)智能社會。數(shù)字技術(shù)與新能源正在重塑世界。當(dāng)光伏遇上AI，產(chǎn)業(yè)突破極限，被重構(gòu)，重新定義;而當(dāng)AI遇上光伏，一個萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能的新世界，變得更加綠色而生機(jī)盎然。
華為昇騰計算業(yè)務(wù)總裁 許映童、華為智能光伏業(yè)務(wù)總裁 陳國光
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