智能光伏電站解決方案技術白皮書

1 智能光伏電站解決方案的定義

華為智能光伏電站解決方案是將電站作為面向客戶可交付的產品，從電站建設到運維全流程進行優化和創新，將數字信息技術與光伏技術進行跨界融合，實現在初始投資不增加的前提下，降低初始投資、降低運維成本、提高系統發電量、增加投資回報率的目的。

智能光伏電站解決方案相比傳統的以集中式大機為代表的電站解決方案，在設計理念上有3點顯著差異。

1)數字化光伏電站。

首先是對現有的光伏發電部分進行智能化改造，使傳統的逆變器不只是發電部件，而是一個集電力變換、遠程控制、數據采集、在線分析、環境自適應等為一體的智能控制器，成為電站的神經末梢與區域控制中心；其次，通過對現有RS485等低速傳輸通道的升級，使整個電站形成融合語音與視頻通信、快速靈活部署、免維護的高速互聯網絡，鋪設電站信息流通的高速公路；最后，收集到的電站完整信息統一上傳到云端存儲，利用大數據分析與挖掘引擎，實現對電站的智能化管理及電站性能的持續優化。

2)讓電站更簡單。

無逆變器房、直流匯流箱等多余系統設施，無熔絲、風扇等易損部件，實現電站的簡潔化、標準化交付；電站所有部件能滿足風沙、鹽霧、高溫高濕、高海拔等各種復雜環境，25年免維護、可靠運行的質量要求，建設與運維更加簡單，最大程度保護客戶投資。

3)全球自動化運維。

除了對初始投資和發電量的關注，隨著電站存量規模的增加，電站分布范圍越來越廣，25年壽命周期內電站運維的重要性逐步提高。智能光伏電站解決方案借助數字化光伏電站平臺，提供面向全球的、一體化的、全流程的自動化管理和運維手段，提升運維效率，降低運維成本，使全球化海量運維成為可能，充分發揮規模運營效應。

通過全數字化電站、讓電站更簡單、自動化運維等創新理念，打造“智能、高效、安全、可靠”的智能光伏電站解決方案，最終實現電站持有和運營客戶的價值最大化。

2 智能光伏電站解決方案的技術特點與客戶價值

相比傳統的以集中式大機為代表的電站，智能光伏電站具有不增加系統投資、更高的投資收益率和可用度等一系列優勢，具體表現在以下幾個方面：

1)不增加初始投資。

智能光伏電站由于采用簡潔化設計，無直流匯流箱和直流配電柜、無土建機房、部件安裝簡單等，初始投資成本不高于傳統光伏電站。同時，由于智能光伏控制器(組串式逆變器)體積小、重量輕、標準化，可通過自動化流水線進行大規模制造，人工成本占比較小，具有明顯的規模優勢。

2)智能光伏電站的內部收益率IRR相比傳統電站提升3%以上。

由于采用多路MPPT、多峰跟蹤等先進技術，有效降低了組件衰減、陰影遮擋、施工安裝不一致、地形不一致、直流壓降等光伏陣列損失的影響，系統PR(Performance Ratio)值達到82%以上，相比傳統方案平均發電量提升5%以上，內部收益率IRR提升3%以上。

3) 25年的系統可靠運行免維護設計。

智能控制器采用IP65防護等級，實現內部和外部的環境隔離，使器件保持在穩定的運行環境中，降低溫度、風沙、鹽霧等外部環境對器件壽命的影響；系統無易損部件，無熔絲、風扇等需定期更換器件，實現系統免維護；借鑒華為通信基站產品全球海量發貨及部署的設計和質量管理經驗，從器件到系統實現25年可靠性設計及壽命仿真；加上嚴格的驗證測試，保證系統部件在整個生命周期內無需更換，可靠、經濟運行。

4)光伏電站裝機容量的實際利用率高。

智能光伏電站年平均故障次數比傳統集中式方案少30%，系統故障對發電量的影響只有傳統方案的1/10，質保期外的維護成本只有傳統方案的1/5。傳統的光伏電站本質上是一個串聯系統，直流匯流箱、直流配電柜、機房散熱及輔助源供電設備、逆變器大機等任何一個部件的故障均會造成部分或全部光伏陣列發電損失，由于需要專業人員維護，修復周期長、成本高。而智能光伏電站結構簡單，本質上是一個分布式的并聯系統，單臺逆變器的故障不影響其他設備運行，而且由于體積小、重量輕、現場整機備件，易安裝維護，大幅提升了系統的可用度。

5)組串級的智能監控及多路MPPT跟蹤技術，確保電站“可視、可信、可管、可控”。

智能光伏電站對輸入的每一路組串進行獨立的電壓電流檢測，檢測精度是傳統智能匯流箱方案的10倍以上，為準確定位組串故障、提高運維效率奠定了基礎。多路MPPT技術，降低遮擋、灰塵、組串失配的影響，平坦地形下發電量提升5%以上；在屋頂、山地電站中降低不同朝向、陰影遮擋的影響，發電量提升8～10%；與跟蹤系統的配合使用，跟蹤控制與控制器集成，能實現對支架的獨立跟蹤，提升發電量，智能控制器和跟蹤支架成為最佳伴侶。

6)智能光伏電站“可升級、可演進”。

當組件技術進步、運行環境發生變化時，利用智能控制器的軟件可遠程在線升級，后向兼容設計等特性無需更換網上運行設備，通過算法升級就可享受最新技術成果，最大化復用現有設備。

7)智能主動電網自適應技術實現電網友好。

利用智能控制器的高速處理能力、高采樣和控制頻率、控制算法等優勢，主動適應電網的變化，更好實現多機并聯控制，更佳的并網諧波質量，更好地滿足電網接入要求，提高在惡劣電網環境下的適應能力。

8)主動安全。

降低直流傳輸的距離，實現主動、安全。直流的安全傳輸與防護是重點，也是難點。智能光伏電站采用無直流匯流設計，組串輸出的直流電直接進入逆變器逆變為交流電進行遠距離傳輸，主動規避直流傳輸帶來的安全和防護問題，降低直流拉弧帶來的安全隱患，使電站更加安全。

9)安全規避PID效應。

PID導致的組件功率衰減會極大地影響投資收益，通過智能控制器自動檢測組件電勢，主動調整系統工作電壓，使電池板負極在無需接地的情況下實現對地正壓，有效規避PID效應。由于電池板負極無需接地，加上逆變器內部的殘余電流監測電路，在檢測到漏電流大于30 mA的情況下，150 ms內切斷電路，實現了主動安全。

10)智能高效運維。

全球化、分層部署的電站管理與運維系統，使部署在不同位置的電站在邏輯上當做一個電站進行管理。總部能夠全局掌握各個電站的運行情況和收益對比，為考核及管理改進奠定基礎。分布在各地的電站可通過無人機實施大范圍巡檢；一線人員通過定制化的運維智能終端，實現與總部專家運維團隊的視頻、語音、位置與故障信息的實時互動，實現前后方遠程協同運維，降低一線運維人員的技能要求，最大化復用總部專家資源，實現人員的最優化配置，提高系統的維護效率。

11)大數據分析引擎和專家運維系統的引入，及時發現潛在缺陷，挖掘收益提升空間。

通過數據實時采集、云存儲和在線專家分析系統，電站可自動體檢，給出基于收益最大化的維護建議，如清洗建議、部件更換和維護建議等，實現預防性維護；積累長期運營數據，綜合分析自然環境，如溫度、輻照量等環境因素，通過對智能控制單元算法在線調整或軟件升級，使電站在不同環境下系統部件運行處于最佳匹配狀態，實現收益的最大化。

12)智能光伏電站對環境友好。

智能控制器無風扇設計，實現了29 dB的低環境噪聲；無需土建機房，減少對植被及土壤等環境破壞；電磁輻射小，保護人體健康。智能光伏電站實現了人與環境和諧共處，大幅增加了光伏電站的適用范圍，為光伏入戶創造了條件。

3 智能光伏電站解決方案與傳統光伏電站解決方案差異一覽表

表1