范月圓

摘 要：文章通過對光伏電站的無人機能夠自動開展巡檢系統(tǒng)的自動識別功能和其工作原理進行了詳細的介紹，并與其他系統(tǒng)做了整體的比較，進而分析其異同。無人機全自動巡檢系統(tǒng)不僅做到了更經(jīng)濟、更高效、更快速地完成任務(wù)，還可以通過與GPS的結(jié)合進而對其產(chǎn)生定位功能，更高效地提高了其運行的效率。

關(guān)鍵詞：無人機;自動巡檢;方法

1 無人機在光伏電站上的應(yīng)用

1.1 無人機承擔光伏電站運維的大趨勢

無人控制飛行器，又被人們稱作無人機。無人機在未來，它是可以擔任維護大型光伏電站的重要任務(wù)，而且使用無人機進行工作的成本比直升機或者開車的成本低很多。隨著我國光伏的應(yīng)用逐漸成熟，我國的光伏產(chǎn)業(yè)將會隨即出現(xiàn)“存量”的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)就在另一個程度上意味著會需要更多的時間在運行和維護上。這樣看來，無人機在光伏領(lǐng)域已經(jīng)達到了爆發(fā)性的作用。

以光伏電站為例，光伏電站傳統(tǒng)的維護方式主要以人力為主，輔以監(jiān)控系統(tǒng)。雖然可以在后臺監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)對主要發(fā)電參數(shù)和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但主要的現(xiàn)場巡查還是以人力為主。并且由于光伏電站設(shè)備多，分布廣，為防范環(huán)境因素和設(shè)備故障導致的事故，日常性巡檢是光伏電站運維管理中重要的環(huán)節(jié)，也是運維管理活動中最耗時耗力的工作。因此，當前應(yīng)用在光伏電站的無人機多集中在電站運維方面。無人機立體化、高程作業(yè)的方式有效地適應(yīng)了光伏電站分布廣、應(yīng)用類型多樣的特點，在一定程度上節(jié)省了人力，提高了運維效率。

想像一下，公用事業(yè)級規(guī)模的集中式光伏電站，占地上百畝，組件成千上萬塊。一群個頭小巧的飛行機器人不停地上下飛舞，就像花叢中的小蜜蜂。它們并不是采蜜，而是采集數(shù)據(jù)。它們檢查某塊電池板上有多少灰塵，或是發(fā)現(xiàn)那些由于草木茂盛而可能產(chǎn)生陰影遮擋的區(qū)域，或是控制室發(fā)現(xiàn)了一些難以解釋的異常，于是它們傾巢而出，四處調(diào)查原因。

1.2 使用無人機的優(yōu)勢

無人機的使用成本相對低廉，在目前的情況下，在數(shù)據(jù)驅(qū)動的光伏電站上無人機的應(yīng)用是最好的選擇，更是能夠快速尋找到問題的最理想工具。由于無人機具有這些優(yōu)勢，早幾年Solar City 和First City等企業(yè)就準備著手測試無人機的技術(shù)系統(tǒng)[2]，并將其成為潛在的工具之一。但是倘若想將無人機大規(guī)模地在商業(yè)中投入使用，則還需要去解決航空的監(jiān)管系統(tǒng)。例如在公共區(qū)域或者私人區(qū)域，被許可的飛行時間、飛行高度等規(guī)則都要得到相對系統(tǒng)的許可，才可以正常飛行。無人機由于成本低，將會取代燃油車輛，據(jù)部分統(tǒng)計數(shù)據(jù)，租用無人機的年費用為3萬～10萬美元。但是據(jù)GTM Research 的估計，車輛的一次使用成本將會達到300～600美元，這也是根據(jù)燃油的成本以及出行距離不同的情況進行的估算。

無人機在飛行中的成本比車輛相對固定一些，它只需要電池來維持能量，而車輛也需要通過燃油以及人員等變動成本來進行調(diào)整。運維的供應(yīng)商只需要承擔電池的費用，成本約束小。需要花費一定時間對無人機采用傳統(tǒng)手段進行維護，以防止事故及問題的出現(xiàn)，因此這不僅費時費力，對錢財?shù)囊笠草^高。但是在這個問題上，對于大型的電站而言，這種高頻率的大型綜合類檢查成本較大，在這種壓力下，運維商不得在成本問題和風險問題上左右平衡。但是，在無人機出現(xiàn)后，這種運維成本將會出現(xiàn)大幅度的降低。

無人機還存在一項過人之處，就是其可以在一瞬間采取多個種類不同的數(shù)據(jù)，并且可以精準地鎖定出現(xiàn)問題的具體坐標。這種能采取多個種類不同數(shù)據(jù)的采集功能還支持GPS的標注、激光測距、視覺成像等，甚至還可以做到對可見光波中的光信號進行探測。

2 光伏行業(yè)巡檢與維護現(xiàn)狀

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分集中式和分布式，集中式電站一般占地面積廣，大多建在我國西北部和一些偏遠地區(qū)，自然環(huán)境較為惡劣;太陽能板的轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定光伏系統(tǒng)價值的重要因素。隨著使用時間的增長，光伏組件會不可避免地出現(xiàn)熱斑，不僅影響發(fā)電量，還會加速組件失效。然而，對于這些使用光伏電站被并網(wǎng)后帶來的有關(guān)于運營方面的壓力時，如光伏板的巡檢等，在傳統(tǒng)的運維方面都是采用人工的方式，這樣不僅沒有效率，而且多數(shù)故障都是由人為判斷出來的，十分容易出現(xiàn)偏差。并且這樣的情況出現(xiàn)在較為偏遠地區(qū)時，光伏電站巡檢的工作將會進行得十分困難，也十分危險。

當前應(yīng)用在光伏電站的無人機多集中在電站運維方面。無人機立體化、高程作業(yè)的方式有效地適應(yīng)了光伏電站分布廣、應(yīng)用類型多樣的特點，在一定程度上節(jié)省了人力，提高了運維效率。

3 無人機在光伏電站的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

近年來，隨著無人機技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機在全球消費領(lǐng)域掀起了應(yīng)用熱潮。一些體積精小、操控簡單的消費級無人機產(chǎn)品在我們的生活中隨處可見，似乎是給無人機貼上了生活“必備品”的標簽，讓很多消費者認為無人機更多的是休閑把玩的“玩具”，而忽略了其強大的工業(yè)屬性。

實際上，隨著無人機工業(yè)化的推進，無人機已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在安防、農(nóng)業(yè)、影視、電力、能源等領(lǐng)域，但是由于行業(yè)間信息和技術(shù)的不對稱，一方面造成需求端對無人機作用的過度要求，超出現(xiàn)有行業(yè)技術(shù)能力;另一方面無人機沒有精準切入應(yīng)用領(lǐng)域，導致供應(yīng)產(chǎn)品與需求出現(xiàn)嚴重偏差，甚至產(chǎn)生出“無用論”的聲音，本該是行業(yè)間協(xié)同互助發(fā)展，卻出現(xiàn)了“水土不服”的怪象。

以光伏電站為例，光伏電站傳統(tǒng)的維護方式主要以人力為主，輔以監(jiān)控系統(tǒng)[3]。雖然可以在后臺監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)對主要發(fā)電參數(shù)和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但主要的現(xiàn)場巡查還是以人力為主。并且由于光伏電站設(shè)備多、分布廣，為防范環(huán)境因素和設(shè)備故障導致的事故，日常性巡檢是光伏電站運維管理中重要的環(huán)節(jié)，也是運維管理活動中最耗時耗力的工作。

因此，當前應(yīng)用在光伏電站的無人機多集中在電站運維方面。無人機立體化、高程作業(yè)的方式有效適應(yīng)了光伏電站分布廣、應(yīng)用類型多樣的特點，在一定程度上節(jié)省了人力，提高了運維效率。但也應(yīng)看到，目前光伏電站無人機還存在著解決方案單一、功能針對性不強、數(shù)據(jù)處理能力有限等問題，僅能解決問題表象，沒有系統(tǒng)性的方案輸出，沒有真正解決光伏行業(yè)的“痛點”。

為獲取光伏行業(yè)無人機運用受阻的第一手資料，? 2017年中檢集團南方電子產(chǎn)品測試（深圳）股份有限公司對國內(nèi)13個主要光伏電站開發(fā)企業(yè)進行了問卷調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)65%的受訪企業(yè)認為性價比太低是造成無人機應(yīng)用障礙的主要原因，70%受訪企業(yè)認為無人機功能達不到要求。在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，很多光伏電站企業(yè)對無人機提出了超現(xiàn)實的技術(shù)要求，說明無人機行業(yè)與光伏行業(yè)間的技術(shù)不對稱非常明顯。

其實，根據(jù)光伏行業(yè)的背景和技術(shù)特點，無人機完全可以憑借自身技術(shù)特點，深度融入光伏行業(yè)，貼合光伏發(fā)展路線，解決光伏電站面臨的行業(yè)性難題，實現(xiàn)光伏行業(yè)與無人機行業(yè)的協(xié)同發(fā)展。據(jù)國家能源局統(tǒng)計，截至2017年年底，中國光伏發(fā)電裝機總量為130 GW，同比增長68.7%，新增裝機和累計裝機規(guī)模均位居于世界第一。根據(jù)“十三五規(guī)劃”，預計在2020年我國裝機總量有望達到250 GW。從光伏電站體量來看，在可預見的未來，光伏市場將繼續(xù)釋放巨大的機遇，催發(fā)行業(yè)的外生動力[4]。

結(jié)合光伏電站的生命階段，無人機還可以發(fā)揮出更多的效應(yīng)。一般認為光伏電站的生命期至少為25年，按照其主要的歷程可以分為設(shè)計階段、建設(shè)階段和運維階段。以一個20 MW規(guī)模的地面電站為例，一般其設(shè)計階段和建設(shè)階段需要6個月左右，運維階段基本覆蓋整個生命周期。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)成熟能源行業(yè)相比，光伏還是個年輕的行業(yè)，在發(fā)展中有許多問題亟待解決。光伏持續(xù)爆發(fā)式增長的背后蘊藏著巨大的商業(yè)機遇。如何撬開這個行業(yè)的大門，需要無人機行業(yè)人員改變思路，深度了解光伏行業(yè)，把握光伏行業(yè)發(fā)展路線，切合實際需求，提供針對光伏電站的無人機解決方案，這樣才能實現(xiàn)光伏行業(yè)與無人機行業(yè)的協(xié)調(diào)健康發(fā)展。

[參考文獻]

[1]王栓虎，溫向煒.無人機在光伏組件巡視檢查中的應(yīng)用分析[J].太陽能，2021（1）：51-54.

[2]李宇程，王業(yè)柱，黃禹銘.基于電極轉(zhuǎn)換的無人機巡航作業(yè)能量補給停機艙[J].電氣開關(guān)，2020（6）：68-70，101.

[3]曹陽，孟茁.基于無人機光伏巡檢的視頻圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機與網(wǎng)絡(luò)，2020（15）：62-65.

[4]李香凡，唐志偉，胡家龍，等.無人機光伏巡檢的圖像目標檢測算法[J].電子世界，2020（11）：7-8.

（編輯 王雪芬）