官 敏，于 濤，常 鄭，胡匡藝，蓋琳琳，艾曉晶，盛嘉誠，儲靜遠(yuǎn)

(中國建材國際工程集團(tuán)有限公司，上海 200063)

0 引 言

我國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，十年內(nèi)就完成了從剛起步到世界領(lǐng)先的過程。截至2020年底，我國光伏發(fā)電累計裝機(jī)約253 GW，新增裝機(jī)48.2 GW，連續(xù)七年全球領(lǐng)先[1]。雖然我國在新能源領(lǐng)域快馬加鞭，部分產(chǎn)業(yè)也已經(jīng)具備相當(dāng)規(guī)模，但與發(fā)達(dá)國家相比仍然有不小差距，這主要體現(xiàn)在高投入低產(chǎn)出，智能化程度不高，核心技術(shù)對外依賴嚴(yán)重等方面[2-3]。當(dāng)前，國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，依托新一代通信技術(shù)，實現(xiàn)工業(yè)化與信息化的深度融合，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型和技術(shù)革命的重要引擎。對光伏產(chǎn)業(yè)而言，提升產(chǎn)業(yè)的信息化水平，特別是系統(tǒng)應(yīng)用的智能化水平，既是破解制約產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展瓶頸問題的鑰匙，更是實現(xiàn)光伏發(fā)電高比例接入的基礎(chǔ)[4-5]。

掌握核心智能化技術(shù)不只是產(chǎn)業(yè)期望，也是大企業(yè)當(dāng)仁不讓的責(zé)任。中國建材國際工程集團(tuán)有限公司(CTIEC)堅持圍繞智能光伏上、中、下游全產(chǎn)業(yè)鏈提供整體系統(tǒng)集成解決方案。產(chǎn)業(yè)鏈上游以晶硅、薄膜(碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS))光伏組件的智能制造全過程[6-7]，借助工業(yè)4.0、光伏組件生產(chǎn)管理系統(tǒng)(MES)大數(shù)據(jù)分析處理，實現(xiàn)光伏組件的全生命周期智能管理；產(chǎn)業(yè)鏈中游以光伏工廠、建筑光伏一體化(BIPV)、分布式電站、光伏智能公路、光伏農(nóng)業(yè)以及光伏扶貧為主要應(yīng)用；產(chǎn)業(yè)鏈下游涵蓋光伏產(chǎn)品、光伏電站、工廠等的智能設(shè)計、智能施工、智能轉(zhuǎn)換、智能儲能、智能監(jiān)控、智能運(yùn)維、智能分析等。

本文分別從智能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控系統(tǒng)、薄膜太陽能電池生產(chǎn)智能化自動控制系統(tǒng)、光伏電站集中運(yùn)營分析系統(tǒng)、分布式光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)、光伏太陽能組件智能化生產(chǎn)車間系統(tǒng)這5個方面對CTIEC的光伏產(chǎn)業(yè)智能化開發(fā)做系統(tǒng)介紹，并從市場化應(yīng)用的角度，對近年來實施的典型項目進(jìn)行重點說明。

1 智能化開發(fā)

1.1 智能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控系統(tǒng)

智能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控系統(tǒng)是基于互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)的新一代信息技術(shù)，建立了基于MES的智能化光伏組件生產(chǎn)工廠，通過對光伏電站的設(shè)計管理、采購管理、建設(shè)管理進(jìn)行整合，形成了光伏電站工程項目全方位、一體化、集約化管理，并配有光伏電站建設(shè)施工智能化監(jiān)控，通過遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)分析和移動智能終端，實現(xiàn)光伏電站遠(yuǎn)程診斷和移動化運(yùn)維。管控一體化平臺從太陽能組件研發(fā)生產(chǎn)到光伏電站設(shè)計建設(shè)，再到光伏電站運(yùn)營管控，基本實現(xiàn)了“智能設(shè)計生產(chǎn)、智能施工、智能轉(zhuǎn)換、智能儲能、智能監(jiān)控、智能移動運(yùn)維、智能分析”，改變了傳統(tǒng)的光伏全產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)集成模式，實現(xiàn)了超大規(guī)模光伏電站創(chuàng)新管理[8]。

管控一體化平臺(如圖1所示)由四個部分組成：智能光伏云中心、MES、光伏電站工程項目管理系統(tǒng)(ERP)、光伏電站運(yùn)營管理系統(tǒng)(PCS)。

圖1 智能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控系統(tǒng)集成Fig.1 Integrated management and control system for the entire intelligent photovoltaic industry chain

(1)智能光伏云中心：該中心(如圖2所示)由LiEMS(朗坤智能企業(yè)管理信息系統(tǒng))提供技術(shù)支持，包括決策分析平臺和遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺。其中，決策分析平臺可實現(xiàn)光伏電站實時動態(tài)運(yùn)行分析，光伏電站設(shè)備的缺陷分析、預(yù)防性維護(hù)分析、巡檢分析、運(yùn)行分析、可靠性分析、逆變器分析等設(shè)備分析，光伏電站的安全事故分析，多維度生產(chǎn)經(jīng)營指標(biāo)分析以及多樣化報表的生成。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺可實現(xiàn)不同地區(qū)光伏電站的發(fā)電方陣及設(shè)備運(yùn)行及生產(chǎn)運(yùn)行的實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，并提供對生產(chǎn)運(yùn)營中發(fā)生的生產(chǎn)事故、設(shè)備故障、參數(shù)越限等其他緊急事件的管理功能。

(2)光伏組件生產(chǎn)管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)提供光伏產(chǎn)品生產(chǎn)建模、計劃編制與調(diào)度、車間生產(chǎn)管理、產(chǎn)品返修、產(chǎn)品追溯、電子看板管理、品質(zhì)管理、報表管理、設(shè)備管理、預(yù)警管理、成本管理、高級排程管理以及運(yùn)用數(shù)據(jù)倉庫、在線分析和數(shù)據(jù)挖掘的大數(shù)據(jù)智能分析。

(3)光伏電站工程項目管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)是基于采用面向服務(wù)的架構(gòu)設(shè)計原則，以合同為基礎(chǔ)，將費(fèi)用控制延伸到實際業(yè)務(wù)中，實現(xiàn)項目成本的動態(tài)控制；以工作任務(wù)分解(進(jìn)度)為核心，實現(xiàn)包括關(guān)聯(lián)計劃在內(nèi)的計劃協(xié)同管理；部署設(shè)計、采購、物流、質(zhì)量、安全、文檔等業(yè)務(wù)管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由項目前期、項目執(zhí)行、項目后期、門戶管理及輔助管理等五大部分組成。其中項目前期對招投標(biāo)及合同進(jìn)行管理，項目執(zhí)行對E(設(shè)計管理)、P(采購管理)、C(施工管理)三個主要部分進(jìn)行管理，項目后期對竣工驗收、竣工結(jié)算進(jìn)行管理，成本費(fèi)用管理貫穿了整個系統(tǒng)，形成工程項目全方位管理模式，有效提高基建工程項目計劃、工程控制等整體管理水平，實現(xiàn)工程項目的一體化、集約化管理，同時也實現(xiàn)項目管理資金流、信息數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)流的全過程管理。

(4)光伏電站運(yùn)營管理系統(tǒng)：該系統(tǒng)提供電站生產(chǎn)設(shè)備(如：光伏組件、變電、輸電等設(shè)備)的設(shè)計、安裝、調(diào)試、運(yùn)行、檢修、異動、折舊、報廢等設(shè)備管理；標(biāo)準(zhǔn)工作管理、缺陷管理、設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)管理、工單管理、故障分析、生產(chǎn)運(yùn)行管理、巡檢管理、定期工作管理、兩票管理等。

圖2 智能光伏云中心Fig.2 Intelligent photovoltaic cloud center

目前，由CTIEC開發(fā)的智能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控系統(tǒng)在河南省濮陽縣的三個高壓并網(wǎng)光伏電站園區(qū)建設(shè)中得到實際應(yīng)用，實現(xiàn)了從光伏組件生產(chǎn)、能源資源利用、電力系統(tǒng)供需、項目開發(fā)條件以及項目規(guī)劃占地面積和陣列單元排布等方面綜合分析，規(guī)劃建設(shè)的光伏電站總規(guī)模達(dá)60 MW。智能光伏全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管控系統(tǒng)集成將為此光伏電站的設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)營降低5%～12%的成本，三個光伏電站的發(fā)電利潤總額超過了100 000萬元，并且在建成后的持續(xù)運(yùn)行中，大多無需重復(fù)投資，其智能光伏云可以持續(xù)利用和拓展。

1.2 生產(chǎn)薄膜太陽能電池智能化自動控制系統(tǒng)

生產(chǎn)薄膜太陽能電池的智能化自動控制系統(tǒng)集成是以碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)等薄膜太陽能電池的連續(xù)化、自動化、信息化、智能化生產(chǎn)為目的，集成了多功能、模塊化、信息化的智能控制程序，實現(xiàn)對薄膜太陽能電池的全線追蹤和控制[9]。該控制系統(tǒng)包括MES、LC(線控)、ERP三位一體的自動控制功能，大規(guī)模智能分布式倉儲存取片功能以及智能機(jī)器人封膠、自動裝箱碼垛等功能模塊，契合薄膜太陽能電池生產(chǎn)線工序繁多、關(guān)鍵節(jié)點多的特點，滿足了智能化連續(xù)生產(chǎn)的需求。

(1)MES、LC、ERP三位一體的自動控制功能

利用MES在LC系統(tǒng)的配合下在整個工廠建立一套具有數(shù)據(jù)實時采集、智能分析、決策支持功能的信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(如圖3所示)，實現(xiàn)制造信息和管理信息全程透明和共享，同時結(jié)合ERP系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期的管控。MES和LC、ERP智能化互補(bǔ)平臺的搭設(shè)，實現(xiàn)薄膜太陽能電池在制造工廠生產(chǎn)過程中信息數(shù)字化、調(diào)整動態(tài)化。在設(shè)備層面應(yīng)用多種精密傳感器對設(shè)備和產(chǎn)品進(jìn)行實時監(jiān)測，在系統(tǒng)層面應(yīng)用多個具有實時數(shù)據(jù)采集和分析能力的在線監(jiān)測系統(tǒng)對產(chǎn)品和制程進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化，在網(wǎng)絡(luò)層面建設(shè)以具有智能分析、決策支持等功能的MES系統(tǒng)為基礎(chǔ)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)制造信息和管理信息全程透明和共享，將物料和人員的信息統(tǒng)一共享，全面提升企業(yè)的資源配置優(yōu)化、操作自動化、調(diào)整實時化、管理精細(xì)化和決策智能化，實現(xiàn)薄膜太陽能電池在全生命周期中智能化管控。

圖3 LC、MES、ERP三層數(shù)據(jù)平臺Fig.3 Three-tier data platform of LC, MES and ERP

(2)大規(guī)模智能分布式倉儲存取片功能

整個倉儲系統(tǒng)分為任務(wù)分配模塊、路徑規(guī)劃模塊、速度控制模塊、倉庫布局管理模塊和顯示模塊。①任務(wù)分配模塊：用于根據(jù)各存儲站的工作情況，選擇某個存儲站臺作為該任務(wù)的目標(biāo)站，同時查詢數(shù)據(jù)庫中的太陽能電池以及存儲箱位置信息，并將該任務(wù)消息發(fā)送給目標(biāo)存儲箱所在站臺的可編程邏輯控制器(PLC)，請求PLC發(fā)出指令指揮該站臺移動機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)。②路徑規(guī)劃模塊：用于根據(jù)任務(wù)信息和存儲區(qū)的全局信息，控制移動機(jī)器人的四個自由度，最終完成移動機(jī)器人機(jī)器臂的路徑規(guī)劃。③速度控制模塊：完成移動機(jī)器人抓手四個方向的速度控制，完成對太陽能電池片的下片、存片、去存片、上片的動作。④倉庫布局管理模塊：對整個存儲體系內(nèi)太陽能電池產(chǎn)品狀態(tài)進(jìn)行分析，判斷產(chǎn)品流向和選擇存儲坐標(biāo)。⑤顯示模塊：根據(jù)接收到的任務(wù)信息，在數(shù)據(jù)庫中查找目標(biāo)薄膜太陽能產(chǎn)品在倉儲系統(tǒng)中的位置，并在顯示器上顯示，同時在顯示器上顯示符合該任務(wù)信息的薄膜太陽能產(chǎn)品信息和數(shù)量。

基于此，CTIEC開發(fā)的生產(chǎn)薄膜太陽能電池的智能化自動控制系統(tǒng)集成(如圖4所示)具有以下特點和優(yōu)勢：①開發(fā)出多功能、模塊化、信息化的智能控制程序，實現(xiàn)對薄膜太陽能電池的全線追蹤和控制。②首次搭建了專門面向薄膜太陽能電池生產(chǎn)信息化的MES系統(tǒng)，搭建LC、MES和ERP三位一體的智能管控平臺。③創(chuàng)造性地提出并應(yīng)用了薄膜太陽能電池大規(guī)模智能在線分布式倉儲存取片系統(tǒng)，解決了常規(guī)倉儲系統(tǒng)規(guī)模受限，無法實現(xiàn)大規(guī)模部署的問題。中央處理器集中管理，分模塊處理，對納入存、取片管理體系的薄膜太陽能電池組件的質(zhì)量、任務(wù)、坐標(biāo)、流向等信息實現(xiàn)全數(shù)據(jù)掌控。④率先將工業(yè)機(jī)器人和視覺檢測技術(shù)應(yīng)用在薄膜太陽能電池生產(chǎn)線上，使用在封膠、接線盒安裝、產(chǎn)品缺陷檢測、表面清洗、自動裝箱碼垛和上下片等工序，節(jié)省了大量勞動力，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。⑤開發(fā)出各類薄膜太陽能電池生產(chǎn)用的新裝備，如種類各異的全線傳輸裝備，支持智能倉儲系統(tǒng)的六自由度真空抓取機(jī)器人、跨線緩沖存儲池、可移動存儲箱等裝備，快速響應(yīng)生產(chǎn)需求，實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)。

圖4 薄膜太陽能電池生產(chǎn)的智能化自動控制系統(tǒng)集成Fig.4 Intelligent automatic control system integration for production of thin-film solar cells

通過該系統(tǒng)集成方案，CTIEC實現(xiàn)了國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)大面積量產(chǎn)1 600 mm×1 200 mm碲化鎘(CdTe)弱光發(fā)電玻璃和1587 mm×664 mm銅銦鎵硒(CIGS)發(fā)電玻璃，量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率達(dá)到13%以上，實驗室轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17%以上,打破了歐美國家在該行業(yè)的壟斷地位，具有巨大的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。利用該系統(tǒng)集成方案建成的100 MW碲化鎘(CdTe)電池智能化生產(chǎn)線，每年生產(chǎn)的碲化鎘電池產(chǎn)品可節(jié)省約2.9萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，并減少約8.0萬t二氧化碳排放。目前CTIEC已將該生產(chǎn)線的系統(tǒng)集成方案推廣至其他光伏產(chǎn)品的生產(chǎn)線建設(shè)上，起到了很好的行業(yè)示范和引領(lǐng)的作用。

1.3 光伏電站集中運(yùn)營分析系統(tǒng)

光伏電站集中運(yùn)營分析系統(tǒng)利用計算機(jī)軟件技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動監(jiān)測與遠(yuǎn)程監(jiān)測技術(shù)、通信技術(shù)和相關(guān)的專業(yè)技術(shù)，建立起一套高效、穩(wěn)定的光伏電站專業(yè)監(jiān)測、分析系統(tǒng)，為光伏電站運(yùn)維和決策分析提供技術(shù)保障方案[10]。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上劃分為兩層：第一層為集中管理層，建設(shè)在公司總部的集中監(jiān)測中心,可遠(yuǎn)程實時監(jiān)測光伏電站的運(yùn)行情況，并對電站的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障情況進(jìn)行綜合分析；第二層為光伏電站數(shù)據(jù)采集，建設(shè)在光伏電站所在地，采集各光伏電站升壓站、逆變器、匯流箱、電能計量裝置及環(huán)境監(jiān)測儀等設(shè)備的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)，并向集控中心上傳運(yùn)行數(shù)據(jù)。系統(tǒng)實施采用兩級部署模式(如圖5所示)。即在控制端集中部署光伏電站集中運(yùn)營分析系統(tǒng)，可遠(yuǎn)程實時監(jiān)測光伏電站的運(yùn)行情況，并能對電站歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析；在電站端部署光伏電站智能化信息管理系統(tǒng)，兩者之間通過網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

該光伏電站集中式運(yùn)營分析系統(tǒng)集成有以下特點及優(yōu)勢：①多個電站集中管理，輔助決策分析。實現(xiàn)多個光伏電站運(yùn)行狀態(tài)集中遠(yuǎn)程監(jiān)測，對電站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合統(tǒng)計分析，為集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)人員提供各電站信息查看的便捷途徑，有助于集團(tuán)決策層了解各電站的情況。②提供設(shè)備故障準(zhǔn)確判斷依據(jù)。對各光伏電站的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集與分析，采集內(nèi)容包括逆變器、匯流箱、環(huán)境檢測儀、電能計量表等設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)，為運(yùn)維人員提供全面的數(shù)據(jù)支持，以便相關(guān)人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷，完成消缺工作，從而提高發(fā)電量。③提升集團(tuán)電站運(yùn)營的整體水平。對各光伏電站的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、多維度的統(tǒng)計分析，包括電站綜合利用效率、設(shè)備運(yùn)行效率、設(shè)備利用率等參數(shù)，提升集團(tuán)電站運(yùn)營的整體水平，提高整體電站發(fā)電效益。④為電站投資提供決策支持。該系統(tǒng)收集的多電站數(shù)據(jù)涵蓋不同設(shè)備配置、不同運(yùn)行情況、各種突發(fā)情況、各年運(yùn)行數(shù)據(jù)等全面的電站綜合運(yùn)行數(shù)據(jù)，為今后電站設(shè)備選型、項目投資提供依據(jù)，也對光伏行業(yè)的發(fā)展規(guī)劃提供了寶貴的參考性數(shù)據(jù)。

圖5 光伏電站集中運(yùn)營分析系統(tǒng)組網(wǎng)圖Fig.5 Network diagram of photovoltaic power station centralized operation analysis system

1.4 分布式光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)

針對分布式光伏電站建設(shè)的特點[11]，提供分布式光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)(如圖6所示)。該監(jiān)控系統(tǒng)的站控層采用雙通信管理機(jī)設(shè)備、監(jiān)控主機(jī)設(shè)備的高穩(wěn)定性組網(wǎng)架構(gòu)；主備通信管理機(jī)完成數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)發(fā)調(diào)度功能；每個現(xiàn)地逆變器室(或開關(guān)柜室)配置一臺通信管理機(jī)完成逆變器、匯流箱、箱變等設(shè)備的規(guī)約轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)采集，然后通過無線、光纖或者以太網(wǎng)線接入站控層局域網(wǎng)；網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)完成報警事件和運(yùn)行報表的打印功能；視頻系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)共用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源。

分布式光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠提供分布式光伏發(fā)電站設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集、光電遠(yuǎn)程控制模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、實時監(jiān)測、智能告警、故障錄波分析、事故追憶(PDR)和事故反演以及定值管理等技術(shù)功能。

(1)實時數(shù)據(jù)采集功能：對包括匯流箱、直流進(jìn)線柜、并網(wǎng)逆變器、箱式變壓器、SVC(靜止無功補(bǔ)償器)、升壓站部分等設(shè)備信息和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集匯總。

(2)遠(yuǎn)程控制功能：系統(tǒng)提供完備的操作控制功能，包括遙控、遙調(diào)變壓器分接頭升/降/急停、逆變器啟/停/復(fù)位、逆變器功率調(diào)節(jié)、斷路器分合、隔離刀閘分合、保護(hù)壓板投退、信號復(fù)歸等。

(3)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能：系統(tǒng)可以通過通信管理機(jī)向調(diào)度系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)實時數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)點可人工配置；支持各種通信方式，包括光纖以太網(wǎng)、專線、載波、E1(電信標(biāo)準(zhǔn))、G.703接口等；支持各種CDT(循環(huán)遠(yuǎn)動規(guī)約標(biāo)準(zhǔn))、101、104、DNP等各種通信協(xié)議。

(4)實時監(jiān)測功能：全面實時監(jiān)視站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，模擬量、狀態(tài)量、電能量、SOE(事件順序記錄)等。

(5)智能告警功能：支持多種告警類型、多種告警方式實現(xiàn)告警監(jiān)視，告警事件查閱、告警短信發(fā)布、告警過濾器自定義等功能集成。

(6)故障錄波分析功能：系統(tǒng)可以遠(yuǎn)程召喚保護(hù)設(shè)備中存儲的故障錄波記錄，支持comtrade格式的錄波文件存儲及管理，支持多個錄波文件的同時曲線顯示、矢量化顯示。通過對故障數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以完成故障分析和故障恢復(fù)操作的智能化。

(7)事故追憶和事故反演功能：擾動后事故追憶是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的增強(qiáng)性功能，它使調(diào)度員在一個特定的事件(擾動)發(fā)生后，可以重新顯示擾動前后系統(tǒng)的運(yùn)行情況和狀態(tài)，以進(jìn)行必要的分析。用戶可以定義一系列事故追憶對象，一般為一個實時數(shù)據(jù)對象索引。事故追憶由系統(tǒng)事故遙信變位觸發(fā)，系統(tǒng)自動記錄事故發(fā)生前后若干時段全部追憶對象的取值，追憶時段用戶可配置。系統(tǒng)有記錄多個事故追憶記錄的能力，各個事故追憶記錄間不會發(fā)生任何的沖突，用戶按照觸發(fā)事故追憶的事件進(jìn)行區(qū)分。事故追憶記錄可以通過圖形界面進(jìn)行反演，事故追憶記錄、反演時間間隔、速度、反演方式(單步、連續(xù))等都可由用戶設(shè)置。

(8)定值管理功能：系統(tǒng)的保護(hù)管理程序完成與現(xiàn)場保護(hù)設(shè)備的通信，可以召喚保護(hù)定值、保護(hù)測值，下裝保護(hù)定值以及進(jìn)行遠(yuǎn)方保護(hù)復(fù)歸。

圖6 分布式光伏發(fā)電智能監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)Fig.6 Distributed photovoltaic power generation intelligent monitoring system networking

1.5 光伏太陽能組件智能化生產(chǎn)車間系統(tǒng)

光伏太陽能組件智能化生產(chǎn)車間(如圖7所示)是在傳統(tǒng)車間生產(chǎn)設(shè)備自動化升級改造后，集成了ERP、HR(人力資源管理系統(tǒng))、CRM(客戶管理系統(tǒng))、MES、Portal(企業(yè)門戶平臺)等系統(tǒng)，實現(xiàn)光伏組件生產(chǎn)管理的協(xié)同化、數(shù)字化、透明化、可視化以及智能化，可實現(xiàn)車間現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時更新、質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集及閉環(huán)反饋、生產(chǎn)過程的質(zhì)量追溯等功能。同時支持觸摸屏、安卓系統(tǒng)操控，以及RFID(射頻識別)，條形碼輸入的數(shù)據(jù)攜帶技術(shù)。極大降低了人員管理負(fù)擔(dān)，提高了生產(chǎn)效率。

該智能化生產(chǎn)車間系統(tǒng)集成方案有以下特點和優(yōu)勢：①自動化。光伏組件智能車間將互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)融入光伏組件生產(chǎn)制造過程中，實現(xiàn)由“人腦分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”向“機(jī)器分析判斷+機(jī)器生產(chǎn)制造”轉(zhuǎn)變，在提高產(chǎn)能層級的同時，還可大大提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。②數(shù)字集成化。系統(tǒng)集成了設(shè)計、研發(fā)、物料運(yùn)輸管理、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)管理、現(xiàn)場管理、售后服務(wù)等眾多模塊。智能車間采用自主知識產(chǎn)權(quán)的自動化流水線，用智能化理念綜合考量設(shè)備、工藝和生產(chǎn)運(yùn)營管理，確保工藝和設(shè)備完美結(jié)合，實現(xiàn)設(shè)備智能化、成套化和生產(chǎn)低成本化；采用世界較先進(jìn)的測試系統(tǒng)；廣泛采用條形碼、電子標(biāo)簽、掃碼槍等自動化識別設(shè)施；通過物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)智能監(jiān)控車間環(huán)境及資源消耗情況(如圖8所示)。③可追溯。充分考慮的光伏企業(yè)的特點，集成了自主研發(fā)的適用于光伏企業(yè)的ERP生產(chǎn)管理系統(tǒng)，全過程實施計劃與信息系統(tǒng)的記錄、統(tǒng)計分析，真正實現(xiàn)“實時、可追溯”產(chǎn)品質(zhì)量管理體系[12]。

圖7 光伏太陽能組件智能化生產(chǎn)車間Fig.7 Intelligent production workshop for photovoltaic solar modules

圖8 物料配送自動化Fig.8 Material distribution automation

目前，該智能化生產(chǎn)車間系統(tǒng)集成方案在江陰市鎮(zhèn)澄路1011號企業(yè)1 000 m2廠房進(jìn)行了實施，完成車間智能化改造之后，每條生產(chǎn)線產(chǎn)量提高了近3倍，單位產(chǎn)品能耗及總能耗均降低25%以上，產(chǎn)品交付延期減少了50%，產(chǎn)品制造周期縮短了21%，廢品率減少了72%，全年產(chǎn)能可以增加100 MW，產(chǎn)值25 600萬元，起到了很好的示范應(yīng)用作用。

2 市場化應(yīng)用

CTIEC作為智能光伏整體解決方案供應(yīng)商，在市場化應(yīng)用方面，深入落實“工業(yè)4.0 中國制造”的總體發(fā)展戰(zhàn)略，提供的智能光伏建筑一體化、智能光伏電站設(shè)計、智能光伏高速公路、公交站、光伏扶貧等項目不僅覆蓋了上海、安徽、浙江、新疆、山東等國內(nèi)省市自治區(qū)，更是實現(xiàn)了“走出去”步伐，智能光伏項目遍布美國、英國、葡萄牙、西班牙、意大利、德國等國家。

2.1 上海市松江區(qū)SJ-13-002號地塊BIPV項目

圖9 上海市松江區(qū)SJ-13-002號地塊BIPV項目Fig.9 BIPV project of SJ-13-002 in Songjiang District, Shanghai

上海市松江區(qū)SJ-13-002號地塊的BIPV項目(如圖9所示)裝機(jī)容量為374 kW，總投資約300萬元，整體系統(tǒng)集成解決方案全部由我公司設(shè)計完成，建成后預(yù)計年發(fā)電量約25萬kW·h，采用全自動化的監(jiān)控和管理系統(tǒng)，可以每天監(jiān)測光伏電站的環(huán)境數(shù)據(jù)和發(fā)電量數(shù)據(jù)，整個電站真正實現(xiàn)了“無人值班，少人值守”。

項目全部采用薄膜組件，由2 003塊銅銦鎵硒(CIGS)組件和456塊碲化鎘(CdTe)組件組成。上述薄膜組件均為本公司完全自主知識產(chǎn)權(quán)。

薄膜組件應(yīng)用于BIPV項目有多種優(yōu)勢。第一，薄膜組件可以更好的與建筑結(jié)合，可以根據(jù)不同的設(shè)計要求，制作各種形狀和透光度，與建筑渾然一體。第二，薄膜組件擁有比較好的弱光發(fā)電性，安裝在光照條件不好的建筑位置，也可以達(dá)到比較好的發(fā)電效果。第三，薄膜組件受溫度的影響小，在環(huán)境溫度上升時，組件效率降低的幅度大大低于普通晶硅組件，從而可以提高發(fā)電量。

2.2 蚌埠市奧林匹克體育中心屋頂光伏電站項目

蚌埠奧體中心體育場建設(shè)于2018年，建筑面積為3.9萬m2，體育館建筑面積為3.64萬m2，多功能綜合館建筑面積為3萬m2，總座席約為40 000座，是現(xiàn)階段蚌埠市最高等級、設(shè)施最完善的全民體育休閑運(yùn)動中心,已圓滿承辦2018年安徽省第十四屆省運(yùn)會。

奧體中心屋頂光伏電站項目(如圖10所示)是CTIEC為蚌埠市提供的一體化系統(tǒng)集成解決方案，所用材料為CIGS薄膜光伏組件(4 800余片)，搭配以電站集中運(yùn)行與監(jiān)控管理系統(tǒng)，裝機(jī)容量達(dá)654 kW，主要安裝于體育中心體育館屋頂以及體校教學(xué)樓和綜合館屋頂，總計占用屋頂面積約5 700 m2，年發(fā)電量50萬kW·h左右，不僅可以滿足體育館用電需要，還將多余電量通過線路返回電網(wǎng)，為電網(wǎng)補(bǔ)充電能，實現(xiàn)“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”的發(fā)電模式。

圖10 蚌埠市奧林匹克體育中心屋頂光伏電站項目Fig.10 Rooftop photovoltaic power station project in Bengbu Olympic Sports Center

2.3 浙江省高速光伏充電站、成都智能光伏公交站項目

浙江省高速光伏充電站項目(如圖11所示)由浙江省政府與CTIEC合作，共同打造的高速光伏充電站試驗區(qū)。經(jīng)過實地考察與精心策劃，CTIEC通過系統(tǒng)集成了CdTe發(fā)電技術(shù)、CdTe薄膜太陽能組件、高質(zhì)量儲電技術(shù)、充電樁位置優(yōu)化、智能一體化管控系統(tǒng)等，為浙江省政府高速光伏充電站建設(shè)提供了一體化建設(shè)方案。

圖11 浙江省高速公路光伏充電站Fig.11 Highway photovoltaic charging station in Zhejiang Province

每50 km建設(shè)一座發(fā)電及充電站，將與休閑服務(wù)區(qū)一同建設(shè)。充電站按每小時為50輛汽車規(guī)劃(首期按照每小時20輛建設(shè))。充電樁用交流電，30～40 min充電結(jié)束。按照每天充電12 h，則充電600輛，需每輛車平均充電40 kW·h，則需電量每天24 000 kW·h，每年876萬kW·h，按照每年876萬kW·h建設(shè)發(fā)電站，按照目前電動車電費(fèi)與充電服務(wù)費(fèi)約每千瓦時1元計，預(yù)計年收入876萬元。

圖12 成都市雙流區(qū)智能光伏公交站Fig.12 Smart photovoltaic bus station in Shuangliu District, Chengdu

成都智能光儲公交站項目，其頂棚上采用的是CTIEC提供的碲化鎘弱光薄膜太陽能組件，可以直接作為候車亭頂棚，外形美觀。整個安裝過程非常簡便，不需要申請電網(wǎng)增容，也不需要額外架線或挖地施工。以成都市雙流區(qū)大晨真空站的智能光伏公交站為例(如圖12所示)，頂棚共有22塊碲化鎘薄膜太陽能組件拼合成約40 m2的發(fā)電玻璃，每塊發(fā)電玻璃的功率為220 W，每天平均日照3 h即可發(fā)電0.56 kW·h，每天可產(chǎn)生電量12 kW·h，可滿足成都市一般家庭的夏季高峰每天的用電。該智能光儲公交車站的建成受到了成都市政府交通部門領(lǐng)導(dǎo)的肯定及好評，對成都深化智慧交通建設(shè)具有里程碑式意義。

2.4 張家口市村級光伏扶貧電站工程

CTIEC積極圍繞脫貧攻堅目標(biāo)，根據(jù)實地調(diào)研情況及對各村鎮(zhèn)的貧困村光伏扶貧條件摸查情況，在張家口市張北縣開工建設(shè)了14個村級分布式光伏扶貧電站(如圖13所示)，建設(shè)總?cè)萘?.38 MW，可幫扶貧困戶1 725戶。該項目集成建設(shè)方案主要包括：各個光伏電站所需材料的購買、生產(chǎn)；電站相關(guān)工程的設(shè)計、施工；工程完成后的試運(yùn)行服務(wù)，并全面配合業(yè)主完成有關(guān)接入系統(tǒng)等。電站采用以計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)的監(jiān)控方式，實現(xiàn)了高可靠性監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行集中控制和數(shù)據(jù)采集，具有遙測、遙信功能。目前已建成的14個村級分布式光伏電站均為無人值守站，運(yùn)維管理均以遠(yuǎn)程監(jiān)視為主。

其中，光伏支架系統(tǒng)全部采用單軸跟蹤式，充分考慮到當(dāng)?shù)刎毨舻幕旧顚嶋H，光伏組件的離地高度滿足“牧光互補(bǔ)”的需求，即利用抬高的支架底部空間進(jìn)行開放式的畜牧養(yǎng)殖。一方面為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了一定的電力保障，另一方面將帶動地區(qū)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，極大改善地區(qū)人民生活水平，將對地區(qū)和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)建設(shè)起到積極的支持作用。

圖13 張家口市張北縣分布式光伏扶貧電站項目Fig.13 Distributed photovoltaic poverty alleviation power station project in Zhangbei County, Zhangjiakou

3 結(jié) 語

光伏產(chǎn)業(yè)已處在高速度向高質(zhì)量發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，以互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、5G等新一代通信和信息技術(shù)為抓手，提高光伏應(yīng)用的智能化水平，進(jìn)而實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展已是不二選擇。CTIEC作為光伏全產(chǎn)業(yè)鏈整體解決方案提供商，利用自身設(shè)計及工程技術(shù)平臺，同時融合下屬分公司、子公司以及上下游企業(yè)在智能光伏基礎(chǔ)材料、組件、裝備等方面的技術(shù)突破和生產(chǎn)的資源優(yōu)勢，已走在光伏產(chǎn)業(yè)智能化建設(shè)的前列，這對于提升我國光伏產(chǎn)業(yè)整體競爭力，推動光伏產(chǎn)業(yè)智能化升級起到積極示范作用。