■國網(wǎng)山東高密市供電公司 田 強 賈聚光

項目背景

黨的二十大報告提出，要加快發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型，實施全面節(jié)約戰(zhàn)略，發(fā)展綠色低碳產(chǎn)業(yè)，倡導(dǎo)綠色消費，推動形成綠色低碳的生產(chǎn)方式和生活方式。近年來，在“碳達峰、碳中和”新形勢下，分布式光伏新能源成為鄉(xiāng)村振興的重要抓手，光伏可充分利用鄉(xiāng)村土地、屋頂資源優(yōu)勢，發(fā)展綠色新經(jīng)濟，賦能鄉(xiāng)村經(jīng)濟實力與科技水平穩(wěn)步增長。隨著國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實施，鄉(xiāng)村屋頂分布式光伏產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，發(fā)電技術(shù)迭代更新，對電網(wǎng)運行的影響呈現(xiàn)“局部向全局發(fā)展、配網(wǎng)向主網(wǎng)延伸”的趨勢，由于缺乏智能高效運維手段，導(dǎo)致分布式光伏電站安全隱患凸顯、農(nóng)戶收入受損，亟須解決分布式光伏電站的智能化運維問題。

智能化運維是推進鄉(xiāng)村經(jīng)濟社會綜合發(fā)展的有效手段

當(dāng)前，分布式光伏發(fā)電已經(jīng)成為鄉(xiāng)村振興的重要推動力，據(jù)了解，在脫貧攻堅階段，我國先后下達了5批光伏扶貧專項建設(shè)規(guī)模和計劃，累計建成光伏扶貧電站2636萬kW，惠及約10萬個鄉(xiāng)村，415萬貧困戶，每年可穩(wěn)定產(chǎn)生發(fā)電收益約180億元，成為廣大貧困村脫貧攻堅搬不走的“陽光銀行”和集體經(jīng)濟“破零”的重要產(chǎn)業(yè)支撐。進入“十四五”，隨著整縣推進政策落地，分布式光伏將為鄉(xiāng)村帶來更多收益和就業(yè)。

智能化運維是實現(xiàn)光伏電站健康穩(wěn)定運行的必然選擇

分布式光伏自身存在的“當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)、當(dāng)?shù)叵{、建設(shè)周期短、項目分布散”等很多特點，給運維工作帶來了諸多困難。出現(xiàn)運維過程不可控、運營人員不專業(yè)等情況，造成當(dāng)前分布式光伏運維存在效率低、難度大、成本高三大共性行業(yè)難題，對分布式光伏運維，特別是鄉(xiāng)村分布式光伏運維提出了實時數(shù)據(jù)高效采集、異常狀態(tài)精準(zhǔn)預(yù)警、智能裝備研制應(yīng)用、運維資源優(yōu)化整合等一系列技術(shù)挑戰(zhàn)，亟須在關(guān)鍵技術(shù)和示范應(yīng)用方面取得整體創(chuàng)新與突破。

智能化運維是提升光伏電站全壽命管理的有力保障

當(dāng)前光伏電站全壽命全周期安全運維引發(fā)各方高度關(guān)注，光伏電站交付完之后，須保證光伏太陽能電池板至少20年的收益，光伏電站安全運維是提高發(fā)電量的關(guān)鍵因素。分布式光伏的大量接入，極易造成發(fā)電側(cè)和用電側(cè)均出現(xiàn)隨機波動性，電力系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)和靈活運行面臨重大挑戰(zhàn)，且自然人不具備屋頂光伏項目運維資質(zhì)，運維團隊的精益運維需要搭建平臺進行智能化管控，分布式光伏的安全運維需求日益迫切。

項目思路

面對鄉(xiāng)村分布式光伏運維難題，國網(wǎng)高密市供電公司秉持社會責(zé)任理念，主動運用利益相關(guān)方合作理念，將AI等新技術(shù)與光伏運維深度融合，創(chuàng)新開發(fā)線上線下光伏運維“智慧通”一體化云平臺，服務(wù)于客戶、電網(wǎng)和政府等多元主體，實現(xiàn)光伏安全運行、無感式運維、源網(wǎng)友好互動和增值收益，助力“碳達峰、碳中和”，服務(wù)鄉(xiāng)村振興。本項目融合采用現(xiàn)代通信、監(jiān)測、大數(shù)據(jù)分析、故障預(yù)測等技術(shù)，創(chuàng)新性提出基于深度學(xué)習(xí)算法的分布式光伏發(fā)電智慧化運維理論模型，并利用粒子群優(yōu)化算法獲得最經(jīng)濟派工路徑與時間計劃，建設(shè)形成實時共享的分布式光伏智慧運維系統(tǒng)，全面解決鄉(xiāng)村分布式光伏電站安全隱患多、設(shè)備故障多、發(fā)電損失多的“三多”問題、電網(wǎng)清潔能源消納問題和政府規(guī)劃數(shù)據(jù)問題，有效提高電站健康運行水平、有力促進新能源消納、全面健全整縣光伏規(guī)劃數(shù)據(jù)收集，真正實現(xiàn)鄉(xiāng)村、電網(wǎng)、政府一體化協(xié)同合作機制。

用社會責(zé)任理念查問題之源，明確合作之因。將社會責(zé)任理念根植于鄉(xiāng)村振興示范工作中，深入分析利益相關(guān)三方所面臨焦點問題。調(diào)研安裝分布式光伏鄉(xiāng)村532個，明確“三多”問題之因；全面排查406個光伏超容臺區(qū)，明確電網(wǎng)消納之困；常態(tài)溝通政府審批部門，明確光伏規(guī)劃之計。

用社會責(zé)任方法剖問題之因，明確合作之基。以利益相關(guān)方合作為出發(fā)點，堅持問題導(dǎo)向、目標(biāo)導(dǎo)向、服務(wù)導(dǎo)向，從光伏運維事件對三方造成的影響入手，以各利益相關(guān)方訴求為切入點，深刻剖析原因，全面構(gòu)建鄉(xiāng)村分布式光伏一體化智能化運維管理模式，鑄牢三方合作基礎(chǔ)。

用社會責(zé)任工具謀發(fā)展之策，明確合作之法。從社會責(zé)任根植工作中實現(xiàn)利益相關(guān)方合作共贏的角度出發(fā)，充分發(fā)揮政府主導(dǎo)審批、電網(wǎng)中樞消納和鄉(xiāng)村建設(shè)運行等服務(wù)資源，建立“線上+線下”利益相關(guān)三方的互動服務(wù)模式，實現(xiàn)鄉(xiāng)村光伏運維理念、技術(shù)、模式創(chuàng)新，催生鄉(xiāng)村光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展新業(yè)態(tài)。

創(chuàng)新舉措

將利益相關(guān)方合作理念植入鄉(xiāng)村分布式光伏智能化運維落地、建設(shè)的全過程，推動光伏運維“智慧通”平臺實現(xiàn)對發(fā)電站實時群測群控，對無人機、清潔機器人等自動化管理，實現(xiàn)無線大規(guī)模組網(wǎng)控制和自動派單，充分體現(xiàn)電網(wǎng)樞紐作用，為客戶提供全流程一站式光伏智能運維服務(wù)，涵蓋發(fā)電收益分析、故障告警研判、異常精準(zhǔn)定位、火災(zāi)分級預(yù)警、組件健康評估等；為電網(wǎng)提供全景式數(shù)據(jù)服務(wù)，涵蓋消納、調(diào)度、規(guī)劃信息；為政府提供分布式光伏開發(fā)現(xiàn)狀、裝機容量、潛力挖掘等數(shù)據(jù)支撐，服務(wù)整縣（市、區(qū)）分布式光伏開發(fā)試點，推進分布式光伏與電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，全力構(gòu)建客戶、電網(wǎng)、政府等多方共贏的服務(wù)鄉(xiāng)村振興的分布式光伏產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈。

利益相關(guān)一條心，服務(wù)基礎(chǔ)從“實”出發(fā)

2020年8月，光伏運維“智慧通”一體化服務(wù)鄉(xiāng)村振興項目啟動，利用4個月時間開展市場調(diào)研，鄉(xiāng)村光伏客戶開放逆變器等設(shè)備資源、電網(wǎng)明晰近3年消納情況、政府明確規(guī)劃數(shù)據(jù)關(guān)切方向，推動利益三方深入?yún)⑴c，完成平臺技術(shù)攻關(guān)。

在現(xiàn)場調(diào)研過程中，創(chuàng)新采用了基于遙感技術(shù)的建筑物頂面識別方法及系統(tǒng)，對532個目標(biāo)區(qū)域的建筑物頂面進行識別，進行遙感影像數(shù)據(jù)的獲取和處理、通過屋頂分類標(biāo)簽標(biāo)記屋頂信息和對屋頂形狀和輪廓識別，所有屋頂光伏安裝面積的計算結(jié)果、各類屋頂總面積的計算結(jié)果及目標(biāo)區(qū)域中各類屋頂面積占區(qū)域中所有屋頂總面積的比例均可進行直觀顯示并分類，快速識別農(nóng)村屋頂、計算屋頂面積，分布式光伏屋頂面積計算準(zhǔn)確率達到95%以上，有效支撐了調(diào)研工作的開展。

在平臺開發(fā)過程中，以構(gòu)建“狀態(tài)全息感知、故障精準(zhǔn)診斷、設(shè)備智能巡檢、運維優(yōu)化決策、效果實時評估”的監(jiān)測運維體系為目標(biāo)，完成對電站發(fā)電收益分析、故障告警研判、組件缺陷診斷、異常預(yù)警定位、火災(zāi)分級預(yù)警、組件健康評估、現(xiàn)場智能巡檢、運維效果評估、設(shè)備狀態(tài)診斷、電站功率預(yù)測、惡劣天氣應(yīng)急運維、運維服務(wù)閉環(huán)管理、運維資源優(yōu)化等分布式光伏智慧運維的全流程一站式開發(fā)測試，2021年4月完成智慧運維系統(tǒng)全部功能開發(fā)應(yīng)用，分步接入356個鄉(xiāng)村分布式光伏客戶。通過數(shù)據(jù)分析、環(huán)境監(jiān)測、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場溝通座談和開展調(diào)查問卷等形式，全面深入了解鄉(xiāng)村、電網(wǎng)、政府等主體的專業(yè)服務(wù)需求，針對性制定差異化的服務(wù)清單，開展更加全面、簡潔、智能、高效的運維服務(wù)。

智慧運維一體化，責(zé)任理念以“新”為本

隨著國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的全面推進、深入落實與新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，有力提升了鄉(xiāng)村、電網(wǎng)、政府三方在光伏運維市場的合作基礎(chǔ)，深切改變了三方合作方式，要求更加智能化、友好化、互動化。為此，國網(wǎng)高密市供電公司通過技術(shù)、模型創(chuàng)新和智慧運維機制構(gòu)建，實現(xiàn)對光伏運維業(yè)務(wù)管理技術(shù)水平智能化提升，進一步創(chuàng)新利益三方的參與方式、合作機制。

在電網(wǎng)與鄉(xiāng)村之間，探索客戶參與運維的新模式，通過客戶側(cè)App、運維人員App、系統(tǒng)平臺建立多角色人員間的互動交互能力，讓客戶參與運維的發(fā)起、過程監(jiān)控、評價等環(huán)節(jié)，客戶通過App可以實時掌握用能設(shè)備運行狀態(tài)和維修提醒等信息，根據(jù)故障研判的結(jié)果結(jié)合客戶交互數(shù)據(jù)分析，生成運維工單，對工單涉及的搶修流程、巡視流程、消缺流程進行全過程監(jiān)管，讓客戶與電網(wǎng)之間均能夠全面掌握光伏運維進程，促進工作效率顯著提升。

在政府與電網(wǎng)之間，基于光伏潛力數(shù)據(jù)庫，獲取真實的農(nóng)村建筑屋頂可用面積，完成整縣光伏利用潛力地圖繪制模塊的建設(shè)，采用深度學(xué)習(xí)算法識別農(nóng)村可用于接受太陽輻射的屋面，將原始衛(wèi)星圖像和相應(yīng)的地面實況作為標(biāo)簽，利用圖像語義來自動識別和分隔可用的建筑屋頂區(qū)域，從而計算屋面可利用面積，結(jié)合農(nóng)村街區(qū)屋面光伏預(yù)測模型，獲取農(nóng)村光伏利用潛力的空間位置及量化數(shù)據(jù)，繪制整縣光伏利用潛力地圖，有效支撐分布式光伏裝機數(shù)據(jù)，電網(wǎng)通過按期向社會公布消納地圖，推進政府進一步明晰分布式光伏備案審批流程，推進實現(xiàn)鄉(xiāng)村光伏科學(xué)有序并網(wǎng)。

在政府與鄉(xiāng)村之間，通過對光伏電站建設(shè)、并網(wǎng)、運行、結(jié)算、運維信息采集監(jiān)測，為政府主管部門、電站業(yè)主提供運營分析決策依據(jù)，同時通過電站環(huán)境及視頻監(jiān)控系統(tǒng)、無人機巡檢等手段，實現(xiàn)對電站及設(shè)備運行狀況信息采集分析。推動鄉(xiāng)村客戶對分布式光伏電站實現(xiàn)全程可視、電網(wǎng)實現(xiàn)對光伏的可觀可測可視可控、政府實現(xiàn)對光伏數(shù)據(jù)的全面掌握，最終形成三方共建的“一體化”工作體系。

多方聯(lián)動一盤棋，服務(wù)模式互“融”共進

圍繞鄉(xiāng)村、電網(wǎng)、政府三方“互需協(xié)同、資源共享”的思路，在2022年年底前完成600個鄉(xiāng)村分布式光伏客戶接入“智慧通”平臺。在實現(xiàn)分析分布式光伏全壽命周期內(nèi)最優(yōu)清洗周期模型和云邊協(xié)同、多元數(shù)據(jù)融合智能故障診斷2大技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，推行4項新型業(yè)務(wù)創(chuàng)新：（1）實現(xiàn)“菜單式”服務(wù)，通過政府推動，全面引導(dǎo)分布式光伏客戶接入平臺，獲取大量分布式光伏數(shù)據(jù)，運用“大數(shù)據(jù)”為鄉(xiāng)村光伏客戶提供能效分析賬單，實現(xiàn)客戶效益最大化。（2）實現(xiàn)“無感式”服務(wù)，通過技術(shù)創(chuàng)新，推進平臺智能化篩選需要現(xiàn)場運維檢修與預(yù)防性維護的光伏電站，自動化派單，縮短服務(wù)流程，提升運維實效、增強客戶體驗。（3）實現(xiàn)“增值式”服務(wù)，通過三方促進合作，開展聚合交易代理、碳市場策略咨詢和撮合服務(wù)等新型業(yè)務(wù)，建立多方參與的分布式光伏市場化配套運營機制，提高分布式客戶收益。（4）實現(xiàn)“聚合式”服務(wù)，平臺統(tǒng)一管理已接入的分布式項目，聚合分布式電源，通過智慧能源網(wǎng)關(guān)、HPLC通信模塊實現(xiàn)可知可控，為系統(tǒng)提供調(diào)節(jié)支撐能力。

通過以上4大服務(wù)模式，實現(xiàn)政府主導(dǎo)、電網(wǎng)牽頭、鄉(xiāng)村跟進的“一盤棋”合作機制，推進以上三方社會責(zé)任主體相關(guān)業(yè)務(wù)的深度融合，利用智慧運維和交易輔助等功能，進一步提升鄉(xiāng)村分布式光伏電站收益水平，實現(xiàn)多方共贏。

光伏智能化運維業(yè)務(wù)管理模式

預(yù)期成效

有效降低成本，助力鄉(xiāng)村振興。光伏運維“智慧通”平臺實現(xiàn)免費接入，菜單式運維，開展主動服務(wù)，通過智能化服務(wù)為客戶提供能效賬單，通過構(gòu)建分布式光伏智慧運維模式，從根本上解決運維鏈條長、成本高、成效差、效率低等問題，與當(dāng)前運維平均價格0.07元/W相比，該模式可將成本壓降42.9%，顯著提升發(fā)電收益。

實現(xiàn)全景監(jiān)測，促進能源轉(zhuǎn)型。通過構(gòu)建分布式光伏智慧運維模式，實現(xiàn)發(fā)電功率精準(zhǔn)預(yù)測，實現(xiàn)高比例分布式光伏接入后電網(wǎng)風(fēng)險實時告警和提前預(yù)警，有效減少電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行威脅。實現(xiàn)對鄉(xiāng)村分布式光伏裝機容量、發(fā)電功率、運行效率、氣象信息、項目收益等數(shù)據(jù)整合利用，滿足人們打通數(shù)據(jù)壁壘、全面實時監(jiān)控需求，有力推動清潔能源消納。

共建共享共贏，提升社會價值。通過構(gòu)建分布式光伏智慧運維模式，實現(xiàn)鄉(xiāng)村分布式光伏產(chǎn)業(yè)的共建共享共贏，實現(xiàn)對裝機容量、運行效率、項目收益等數(shù)據(jù)整合利用，實現(xiàn)對電網(wǎng)側(cè)監(jiān)控、政府側(cè)規(guī)劃、客戶側(cè)收益的有力支撐，打造了清潔能源產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，受到社會各界的廣泛贊譽。