智能AI加持的SDS科学技术和IV诊断科学技术与应用

周嘉玺

（国家电投集团江苏新能源有限公司，江苏 盐城 224000）

1 项目概况

本项目为“国家电投集团泗洪光伏发电有限公司”大型渔光互补项目，建设容量100 MW，应用175 kW组串式逆变器，由51个发电子阵单元组成，每12、13台35 kV箱式变在高压侧并联为1个联合进线单元，共4个联合进线单元分别接入220 kV升压站35 kV母线侧，后由1台220/35 kV升压变升至220 kV，由一路架空线送出。本次研究主要围绕支架SDS功能和智能IV诊断功能。逆变器AI加持的SDS技术，能够优化跟踪支架的跟踪算法，显著提升电站发电量。智能IV诊断功能，通过后台监控软件一键操作可进行全站全容量扫描，大幅降低运维期间的人工成本，及时发现电站故障点，避免发电损失[1]。

2 AI加持的SDS功能关键技术和创新点

2.1 AI智能跟踪算法融合，不依托于人工

将AI技术落实到解决方案中，通过智能光伏控制器和跟踪支架控制器的协同工作，能对功率进行闭环控制，控制组件到更佳角度。智能光伏控制器能通过历史数据，结合当前天文数据，主动分析识别出每一天反跟踪的最佳角度，完全不用依赖于调试工程的的个人经验。

2.2 全站一台GPS，系统更简化

逆变器的数据采集器集成数据采集和光交换机为跟踪系统提供子阵级管理。数据采集器集成光环交换机和通信管理机功能，其强大的CPU处理器完全可替代光跟踪系统中的PLC集中控制箱[2]。此外，通过在电站部署一套GPS时钟服务，借助智能光伏管理系统，通过各子阵的数据采集器和PLC高速稳定的通信链路，可为整个电站的跟踪支架提精确的GPS对时。相比原来每个子阵配一套GPS服务方案，节省冗余设备，进一步简化系统。

2.3 跟踪系统与光伏系统在同一平台中运维，更加高效

智能光伏管理系统实现光跟踪系统和光伏发电系统一起运维。智能光伏管理系统为光跟踪系统专门提供了“智能光跟踪”管理模块，可实现对跟踪支架的实时监管，具有支架故障主动提示、支架当前跟踪角度显示以及远程控制等功能。

2.4 智能光伏管理系统大数据分析，极端天气反馈控制

智能光伏管理系统通过分析气象站风速和风向信息，及时提醒大风避险，进行主动避险[3]。具体为当遇极端天气时，智能光伏管理系统采集分析后给出预警，提醒运维人员天气转变，此时运维人员通过手动方式远程实施干预控制，反馈给跟踪支架，令支架转入相应的运行模式，主动避险。

3 AI加持的智能IV诊断功能关键技术和创新点

3.1 高精度全量信息检测与分析

智能光伏解决方案采用先进的组串智能监测与分析技术，数据检测精度高达0.5%（经过TUV认证），实现对光伏厂区每路组串电压和电流数据的精确检测，对组串故障智能判定和精确定位[4]。

3.2 离散率分析

通过大数据离散率分析对比找出处于低效亚健康设备，统计分析低效发电单元，对可能发生的故障提前预判。通过大数据技术自定义报表，利用自研算法定位分析原因，在故障发生前主动上站维护，提升发电量[5,6]。

3.3 支持全场景应用

基于离线IV检测覆盖率不足和投入产出比小等种种弊端，为减少运维成本、提高检测覆盖率，本项目应用在线式的智能IV组串诊断功能。目前智能IV诊断功能已升级到4.0版本，可支持目前市场上的包括双面组件、半片组件、叠瓦组件在内的所有主流组件类型，全场景组件应用皆可匹配[7]。

4 与同类先进成果主要技术指标比对情况

4.1 AI加持的SDS功能主要指标对比

AI加持的SDS功能主要指标对比如表1所示。

表1 AI加持的SDS功能主要指标对比表

4.2 AI加持的智能IV诊断功能主要技术指标对比

通过国家电投泗洪渔光互补光伏项目的应用验证，在渔光互补场景下，采用了新型智能光伏逆变器和双面双玻组件+跟踪支架的组合应用，相比于同类技术，有如下对比优势[8]。AI加持的智能IV诊断功能主要技术指标对比如表2所示。

表2 AI加持的智能IV诊断功能主要技术指标对比表

智能IV扫描功能能够快速定位故障，及时阻止发电损失，通过数据统计，本功能的投入使用能够提升0.8%以上发电量[9]。

5 经济效益及社会效益

5.1 经济效益

传统的人工检测方式，100 MW电站的抽检率为10%，费用为2×106元，每年需抽检一次，25年则需支出5×106元。通过智能IV诊断自动化并分析故障原因，全量检测，识别故障组串，100 MW电站25年避免发电量损失约（3.58～5.76）×106元。25年生命周期可节省检测成本和避免发电量损失总和约1×107元。

使用新型1 750 kW智能光伏逆变器SDS技术+智能IV诊断技术，给电站带来合计约1.8%发电提升，节省运维费用大约5×106元。国电投泗洪创新方案（SDS技术、智能IV诊断技术）年均发电量比传统方案（智能光伏逆变器+单面组件）年均发电量多2.691 5×106kW·h，年均减少煤炭消耗多出861.3 t，年均减少SO2排放多出80.7 t，年均减少NOx（以NO2计）排放多出7.5 t，年均CO2排放量减少多出2 332 t。

5.2 社会效益

通过对比泗洪项目的建设运行数据和其他同类项目的建设和运行数据可知，采用新型175 kW智能光伏逆变器及双面双玻高效组件+跟踪支架组合应用建设的光伏电站，能大幅度降低光伏电站的建设和运营成本，提高发电量，社会效益显著[10]。

6 结 论

通过智能AI加持的SDS科学技术和IV诊断科学技术，可以减少对调试工程人员个人经验的依赖，最大程度规避前后排遮挡等导致的发电量损失，还可节省日常运维人工费用，减少故障，有效降低检查成本，提高电站收益，为国家及企业带来经济效益。