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編輯按

工業(yè)設(shè)備上云是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)和應(yīng)用的重點(diǎn)、難點(diǎn)，也是切入點(diǎn)，意義十分重大。2018年7月工信部發(fā)布的《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺建設(shè)及推廣指南》，提出要“實(shí)施工業(yè)設(shè)備上云‘領(lǐng)跑者’計劃”，并明確了四類十大重點(diǎn)工業(yè)設(shè)備，即以煉鐵高爐、工業(yè)鍋爐、石化設(shè)備為代表的高能耗設(shè)備，以柴油發(fā)動機(jī)、大中型電機(jī)、大型空壓機(jī)為代表的高通用設(shè)備，以工程機(jī)械、數(shù)控機(jī)床為代表的高價值設(shè)備和以風(fēng)電、光伏為表的新能源設(shè)備。

三年來，工業(yè)設(shè)備上云取得了重大進(jìn)展，全國重點(diǎn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺連接的工業(yè)設(shè)備數(shù)量超過7300萬臺套，上云深度從狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷向預(yù)測預(yù)警、精準(zhǔn)運(yùn)維演進(jìn)。為幫助業(yè)界進(jìn)一步明確不同工業(yè)設(shè)備上云面臨的痛點(diǎn)問題、應(yīng)用場景、實(shí)施路徑和推廣前景，賽迪智庫信息化與軟件產(chǎn)業(yè)研究所工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究室在調(diào)研40余家企業(yè)的基礎(chǔ)上，編制形成了“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺+工業(yè)設(shè)備上云”系列研究報告。

文 | 賽迪智庫信軟所工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究室管桐

光伏設(shè)備面臨著設(shè)備運(yùn)維效率低、能源利用率不充分、運(yùn)行監(jiān)控困難等痛點(diǎn)問題。以國網(wǎng)電商、協(xié)鑫光伏、中能融合等為代表的解決方案企業(yè)積極探索基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺推動光伏設(shè)備上云，并開展全景式監(jiān)控、智能化分析、智能運(yùn)維等新型應(yīng)用服務(wù)，有效優(yōu)化光伏設(shè)備運(yùn)維方式，實(shí)現(xiàn)高效發(fā)電。

痛點(diǎn)問題

設(shè)備運(yùn)維效率低

光伏組件產(chǎn)品內(nèi)部出現(xiàn)隱裂、斷焊等問題，難以依靠肉眼識別，不能準(zhǔn)確定位設(shè)備故障。當(dāng)前，目前光伏設(shè)備的運(yùn)維方式，主要分為依賴個人經(jīng)驗(yàn)的預(yù)防性維護(hù)和出現(xiàn)故障后的緊急維護(hù)，需要消耗大量的人力、物力等資源，并且運(yùn)維質(zhì)量難以保證，導(dǎo)致運(yùn)維效率較低。

能源利用率不充分

受限于光照條件，光伏發(fā)電具有明顯的波動性、區(qū)域性和間歇性的特點(diǎn)，在極端天氣下，還存在零收益的風(fēng)險。同時，與火電、水電、等傳統(tǒng)發(fā)電方式相比，光伏發(fā)電的單位產(chǎn)出規(guī)模相對較低，需要密集的資本和土地空間作為支撐，便會受到來自屋頂、土地、環(huán)境、并網(wǎng)協(xié)調(diào)等方面的制約。

運(yùn)行監(jiān)控困難

光伏設(shè)備分布較為分散，設(shè)備數(shù)據(jù)具有海量、異構(gòu)、高并發(fā)等特征，對設(shè)備上云解決方案提出了更高的要求，難以實(shí)現(xiàn)集中管控。同時，面向光伏設(shè)備的大數(shù)據(jù)管理體系仍有待完善，不能及時獲取光伏電站的經(jīng)濟(jì)效益、質(zhì)量狀況、設(shè)備穩(wěn)定度等數(shù)據(jù)，無法實(shí)時掌握光伏電站的運(yùn)行情況。

應(yīng)用場景

全景式監(jiān)控

推動光伏設(shè)備上云，有利于實(shí)時監(jiān)控光伏電站設(shè)備運(yùn)行情況，打造線上線下協(xié)同的高效運(yùn)維模式。一是狀態(tài)全息感知。實(shí)時獲取并顯示設(shè)備的電壓、電流、功率、發(fā)電量等分鐘級運(yùn)行數(shù)據(jù)信息，全方位監(jiān)視光伏設(shè)備的運(yùn)行情況。二是故障診斷。根據(jù)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程故障診斷，定位故障發(fā)生的原因和位置，及時提醒運(yùn)維人員，并為運(yùn)維人員推送故障的解決方案。三是運(yùn)維優(yōu)化決策。基于電站運(yùn)行狀態(tài)、故障診斷信息、工單處理信息和智能巡檢結(jié)果，通過運(yùn)維決策優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)對電站運(yùn)維方案的持續(xù)優(yōu)化。

例如，國網(wǎng)電商公司基于大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算等新一代信息技術(shù)，打造全國光伏扶貧信息監(jiān)測中心，實(shí)現(xiàn)8.2萬座村級光伏扶貧電站實(shí)時數(shù)據(jù)采集接入工作，22萬座光伏扶貧電站電網(wǎng)關(guān)口側(cè)數(shù)據(jù)全貫通，形成數(shù)據(jù)融合、業(yè)務(wù)聯(lián)動、運(yùn)監(jiān)一體的光伏扶貧長效管理模式，有效解決了光伏扶貧監(jiān)測管控難、運(yùn)維成本高、運(yùn)維成效低等實(shí)際問題。全國各省運(yùn)維企業(yè)在應(yīng)用全國光伏扶貧信息監(jiān)測中心系統(tǒng)對扶貧電站進(jìn)行監(jiān)控運(yùn)維巡檢之后，在線完成2萬個運(yùn)維工單，電站平均發(fā)電能力提高8.24%，設(shè)備故障率降低至2%以下。

智能化分析

通過對光伏發(fā)電站設(shè)備數(shù)據(jù)的采集與建模，實(shí)現(xiàn)對電站發(fā)電的精準(zhǔn)化分析，提升光伏電站發(fā)電效率。一是功率預(yù)測。結(jié)合設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)和氣象信息，進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測，編制設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)計劃和儲能系統(tǒng)的充放電計劃。二是系統(tǒng)優(yōu)化。實(shí)時掌握光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行情況，包括系統(tǒng)運(yùn)行是否正常、運(yùn)行狀態(tài)是否安全穩(wěn)定、能源調(diào)度分配是否合理等，必要時及時采取調(diào)度措施，保證系統(tǒng)運(yùn)行處于最佳狀態(tài)。三是供儲協(xié)調(diào)。根據(jù)用電負(fù)荷和光伏發(fā)電的強(qiáng)度，實(shí)時調(diào)整儲能系統(tǒng)的充放電功率，實(shí)現(xiàn)整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率最大化。

例如，協(xié)鑫光伏通過設(shè)備上云，構(gòu)建了包括關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控模型、良品率預(yù)測、備件損耗分析、BI分析等在內(nèi)的智能化分析體系，結(jié)合協(xié)鑫光伏的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，打造企業(yè)級數(shù)據(jù)分析云平臺，有效提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。

智能運(yùn)維

依托圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿技術(shù)，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程管控、能力交易和產(chǎn)品全生命周期管理，實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電站的全流程數(shù)字化管理。一是業(yè)務(wù)流程管控。對設(shè)備故障、負(fù)荷過載、運(yùn)行異常等系統(tǒng)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，準(zhǔn)確掌握告警時間、信息來源、告警類型、告警級別等告警信息。二是能力交易。推動光伏設(shè)備上云，能提高光伏發(fā)電站及時響應(yīng)市場需求的能力，同時為電力系統(tǒng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用等輔助服務(wù)。三是全生命周期管理。收集光伏設(shè)備全生命周期信息，確定更加科學(xué)的維護(hù)策略，使其可靠性及經(jīng)濟(jì)效益更加優(yōu)化，形成貫穿設(shè)備全生命周期的管理閉環(huán)。

例如，中能融合智慧科技有限公司在新能源發(fā)電設(shè)備上云項(xiàng)目實(shí)施過程中，通過數(shù)據(jù)專線，在線采集集團(tuán)新能源光伏主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、升壓站數(shù)據(jù)、場站氣象數(shù)據(jù)、光功率預(yù)測數(shù)據(jù)等生產(chǎn)信息和新能源場站網(wǎng)絡(luò)安全信息，統(tǒng)一匯集至能源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)平臺。將設(shè)備機(jī)理模型和數(shù)據(jù)模型進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)建主要設(shè)備失效診斷體系、光功率預(yù)測體系、安全態(tài)勢感知體系，提升整個集團(tuán)的新能源的管控水平、經(jīng)濟(jì)效益和網(wǎng)絡(luò)安全能力，每年能減少每個場站運(yùn)行值班人員3-5人，降低新能源場站設(shè)備運(yùn)維費(fèi)用30%，提升新能源場站發(fā)電量1%-3%。

推廣前景

2020年，我國光伏市場新增裝機(jī)量為48.2GW，累計裝機(jī)量為253GW，全年光伏發(fā)電量為2605kWh，同比增長16.2%，占總發(fā)電量比重的3.5%。

預(yù)計到2025年，樂觀估計我國光伏年新增裝機(jī)量達(dá)80GW，悲觀估計達(dá)65GW。全球光伏裝機(jī)容量持續(xù)增長，光伏大變革已經(jīng)成為全球能源發(fā)展的總趨勢。隨著光伏發(fā)電走向平價時代，光伏行業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力將加速轉(zhuǎn)變，光伏企業(yè)為打造競爭優(yōu)勢，將持續(xù)提升光伏設(shè)備上云規(guī)模和速度。

編輯：王改靜

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