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解读光伏新政策,无人机光伏巡检迎来新风口

2022-04-27 10:58:29  来源:壹点网

目前,国家已把“双碳”工作纳入生态文明建设整体布局和经济社会发展全局,发展绿色能源已成为全社会的普遍共识,光伏正迎来前所未有的黄金发展期。在政策晴空下,光伏发电项目如雨后春笋般布涌现,发电量成为了衡量电站收益的关键因素,如何通过光伏运维手段提升电站效率、降低度电成本,值得光伏行业深思。

2020年,在联合国会议中提出“3060双碳”目标,即中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和。这是中国明确了自身在历史进程和世界格局中所处的位置后,为统筹好国内国际“两个大局”做出的重大战略决策,也是党中央基于实现中华民族永续发展的根本大计。

目前,国家已把“双碳”工作纳入生态文明建设整体布局和经济社会发展全局,围绕绿色能源储能战略加快制定出台相关规划、实施方案和保障措施,加强政策衔接,稳妥有序推进。

国家发展改革委、国家能源局印发了《“十四五”现代能源体系规划》,强调了优先通过清洁低碳能源满足新增用能需求并逐渐替代存量化石能源消费,就地就近开发利用,加快负荷中心及周边地区分散式风电和分布式光伏建设,推广应用低风速风电技术。在风能和太阳能资源禀赋较好、建设条件优越、具备持续整装开发条件、符合区域生态环境保护等要求的地区,有序推进风电和光伏发电集中式开发,加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设。

《“十四五”新型储能发展实施方案》提出促进沙漠戈壁荒漠大型风电光伏基地开发消纳,配合沙漠、戈壁、荒漠等地区大型风电光伏基地开发,研究新型储能的配置技术、合理规模和运行方式。

此后,《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》、《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》和《关于推进中央企业高质量发展做好碳达峰碳中和工作的指导意见》等政策陆续发布,确定了集中式+分布式双驱发展发展路径,为未来光伏大爆发奠定了政策基础。

从政策演进过程来看,国家层面对于光伏的发展支持力度越来越大,从“十一五”的新能源、可再生能源的政策初现,到2020年,支持光伏行业发展的政策进一步加码,再到“十四五”期间规划编制逐渐落地落细,明确了集中式和分布式能源并举的发展模式,大力提升光伏发电规模,政策的支持无疑是行业发展的强大动力。

“碳中和”目标下“光伏+”综合应用技术及发展大势袭来,多地政府积极采取行动,根据本地光照资源以及现有光伏规模行进行不同程度的资金扶持,近两年华东、华南、华北和西北等地已有接近20个地区陆续出台了相关政策,以财政补贴、政府产业基金等形式大力推进光伏等新能源发展。其中华东地区政策出台密集,近几年已有包括浙江、江苏、上海、安徽下属市或区发布有关光伏建筑补贴政策;在华南,广州、深圳、东莞制定了明确的补贴;在北京、山西以及西北的陕西等也有政策接连出台。

光伏应用场景呈多元化发展,光伏发电“后市场”前景可期

在政策晴空下,光伏发电项目如雨后春笋般布涌现,数量和规模与日俱增,中国新能源产业发展迎来了新一波高峰。我国2021年新增光伏发电并网装机容量5488万千瓦,连续9年稳居世界首位。截至2021年底,光伏发电并网装机容量达到3.06亿千瓦,突破3亿千瓦大关,连续7年稳居全球首位,累计装机容量保持全球第一。随着光伏市场的飞速壮大,发电量成为了衡量电站收益的关键因素,光伏运维在提升电站效率、降低度电成本方面发挥着越来越重要的作用,如何提高质量控制和运维管理效率,是光伏行业亟待解决的难题。

目前,我国常见的光伏电站主要分为以下几大类:

第一类,山地丘陵光伏电站,多建在山区、丘陵等地,占地面积广,地势起伏剧烈,场站内需要运维设备数量多。在秋冬季节,路面易结冰,物资运输比较难,人工巡检难度高并且不安全,无人化光伏维护是大趋势。

第二类,沙漠戈壁光伏电站,沙漠、戈壁和荒漠地区地广人稀,人力成本高,需要运维车巡检,其地理及气候条件相对恶劣,昼夜温差大,尤其是在典型的暖温带干旱性气候,长期高温会炙烤组件内部的线缆或元器件,造成损坏甚至是发生火灾,高频的光伏电站的运维就成了首要需求。

第三类,光互补、农光互补、水光互补光伏电站,这种形式是将光伏和渔业、农业、水利等占用大量土地资源的产业相结合,做到一举多得,在空间上做到了立体复用,但是,后期运维人员通行需要乘船或者踏入农田中,通行性较差,不方便到达。

第四类,分布式光伏电站,大多部署在居民、工厂、园区等建筑物的屋顶上,数量多,资源分散,单体规模小,需要人爬上屋顶去勘测维护,在实际工作中不现实,工作效率低,给企业带来极大的成本支出。

第五类,海上光伏,采用漂浮式或者桩基固定式建在海面上,四周无遮挡,海面不时会有大波浪袭来,因此,人工巡检存在较高的危险性,需要船舶航行运维,亟需无人化巡检解决方案。

多种形式的“光伏+”新能源项目百花齐放,意味着加快数字化技术,助力光伏成为新能源主力十分迫切,无人化智慧光伏建设全生命周期迎来了历史性的发展机遇。

贯穿智慧光伏全生命周期,无人机作业解放人力

无人化智慧光伏电站建设全生命周期指的是围绕光伏电站前期、中期、后期,运用科技加快产业技术创新、拓展智能光伏技术耦合,运用于光伏选址勘测、施工进度监管、生产运营和场站运维中。无人机具备数据采集的优势,识别建设、营运、维护等各个阶段存在的风险和隐患因素,运用大数据技术和图像算法技术确定最佳选址范围,预判风险类型及严重程度,从而辅助工作人员制定风险控制决策,缩短光伏电站建设周期,以达到提升绿色电力生产效率,降低光伏发电中安全事故的发生几率,做到贯穿光伏全生命周期的精细化管理服务。

在光伏电站投入使用后,因各类因素,运维需求明显上升。传统的光伏运维手段是工作人员必须来到光伏场站,高举扫描仪或借助升降车进行太阳能板的检查,危险系数高、效率低、成本高,同时,天气过热或过冷都会对运维人员的作业产生影响,标准化程度低,不利于企业的长久发展。

而相比于这样的人工巡查方式,无人机光伏巡检系统有着巨大的优势。由无人机自动机场、无人机、机载飞行大脑以及云端智能光伏识别系统构成的无人机自动光伏巡逻系统,搭载红外热成像及可见光设备,从高空俯瞰光伏电站并快速获取图像或视频数据,并回传至云端的图像识别系统,精准判别出多种设备故障,如龟裂、污点、蜗牛纹、植被遮挡、损坏、焊带故障等。

智能化识别热斑,实现光伏组件精细化运维

在大型光伏电站中,光伏板在阳光照射下,各类物体,如污垢、杂质、灰尘等,对少数发电组件产生遮挡,造成发电组件承受的照射强度不一。被遮挡的部分升温远远大于未被遮盖部分,致使其温度过高,出现烧坏的暗斑。热斑效应会对太阳能电池造成严重破坏,并缩短其使用寿命,导致大型光伏电厂发电成本增加。另外,热斑效应会使电池被遮蔽,进而降低大型光伏电站的生产效率,并导致输出减少。若未能及时对热斑进行检查和有效排除,将为大型光伏电站带来经济损失,甚至造成局部电池烧毁、焊点融化,炸裂盖板玻璃等。

而无人机搭载的红外热成像仪,可以利用红外探测器和光学成像物镜检测被测目标的红外辐射能量分布,红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上,从而获得红外热像图,这种热像图与物体表面的热分布场相对应,简而言之,就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热成像,从而锁定有热斑的光伏板。

在大型光伏电站内,无人机基于采集的光伏田图片,使用图像建模软件对巡检区域进行二维建模生成全景图,将该区域的光伏情况以更宏观的形式展示出来,并生成精细化图片。热斑识别算法自动识别出热斑,标记出热斑的大小、形成类别和具体位置,并识别出故障类型,如异常组件存在表面玻璃破损、存在表面污迹或组件内部电池片损坏等,从而为运维人员提供精确到光伏板内部的定位信息,极大地提升工作效率。

助力光伏企业减负增效,打造光伏运维示范样板

随着无人机自动驾驶技术的成熟、无人机自动机场及光斑识别智能化系统等软硬件配套设施的出现,光伏巡检不再受限于复杂的人工操作,也解决了问题缺陷难以定位、后期难以消缺的问题,从现场勘测、三维地图建模、地图标定、路径规划、任务管理与下达、飞行数据采集、缺陷识别分析、生成报告到日志存储,全流程可以无人化作业。

复亚智能无人机光伏巡检系统在贵州部署

目前,复亚智能无人机光伏巡检系统已被贵州、浙江、江苏、安徽、江西、辽宁等多个光伏电站启用,对其区域内光伏面板展开无人机自动巡检,实现光伏面板巡检自动化和故障识别处理自动化。

复亚智能无人机光伏巡检系统云平台

在贵州省某70MWp光伏电站内,复亚智能无人机光伏巡检系统已经投入到日常光伏电站巡检中。无人机搭载红外热成像及可见光设备从复亚智能无人机自动机场内飞出,按照提前规划的航线,采集光伏设备的图像数据。

无人机搭载红外热成像及可见光设备,开始数据采集

无人机巡检系统将获取的光伏数据进行分类、存储、挖掘、计算和分析,并利用红外深度学习、图像识别、姿态定位等技术,实现光伏设备的故障的智能化检测,实现热斑自动分析与定位。在业务系统中,无人机生成包含巡检日志、设备故障地图、设备故障类型、设备故障数量等多重信息的检测报告和任务工单,供运维人员核查与消缺,并将处理完的结果反馈至系统,形成完整的任务闭环,助力光伏电站精细化管理。

复亚智能无人机光伏巡检系统诊断报告

复亚智能无人机光伏巡检方案大大提高了光伏巡检作业的效率。以面积为3.2平方公里的100MWp的光伏电站为例,由2人组成的检修小组手持红外设备查找热斑大约需要45个工作日,而使用无人机和自动机场进行空中巡检,每天作业量大约在2~3平方空里,效率提升15~20倍,准确性高,耗时短,不仅节省了人工成本,还能及时发现故障和缺陷,有力保障了设备安全运行。

能源是人类文明进步的重要物质基础和动力,攸关国计民生和国家安全。当今世界,新一轮科技革命和产业变革深入发展,新能源和信息技术紧密融合,无人化的应用使变光伏电站的运维模式变得更加智能、高效。一直以来,复亚智能积极响应国家能源转型号召,十分重视光伏领域的行业需求,深耕细耘,打通了无人机在光伏领域巡检应用的堵点,加大了无人机技术在新能源运维的成果转化,用数字技术的力量促进光伏发电“后市场”的进一步革新,推动光伏产业高质量发展。

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