一、AI使能(néng)千行百業
人類正進入一個萬物互聯的智能(néng)時(shí)代。
近年來(lái)，“AI”成爲高(gāo)頻詞彙。人類新的挑戰，對(duì)美(měi)好(hǎo)生活的追求，對(duì)科學無止境的探索，以及學習如何與自(zì)然和(hé)諧共存，AI都在發揮着巨大(dà)作(zuò)用(yòng)。在最近的新冠肺炎疫情防控中，人工(gōng)智能(néng)就在病毒分析、藥物研發、智能(néng)測溫、輔助診斷等方面起到(dào)重要作(zuò)用(yòng)。
在爲新技術、新産業、新經濟而生的5G、大(dà)數據、人工(gōng)智能(néng)和(hé)工(gōng)業互聯網等新型基礎設施建設（簡稱“新基建”）中，作(zuò)爲重要領域之一，人工(gōng)智能(néng)将有望重構生産、分配、交換、消費等，催生新技術、新産品、新産業、新業态、新模式。
這(zhè)是最好(hǎo)的時(shí)代，也(yě)是最具挑戰的時(shí)代。人工(gōng)智能(néng)技術的強大(dà)賦能(néng)，正前所未有地促進各行各業價值創造方式，如何用(yòng)創新改變世界，這(zhè)是今天我們的共同使命。
自(zì)2018年10月發布AI戰略以來(lái)，華爲穩步而有序地推進戰略執行、産品研發及商用(yòng)進程。2019年，随着昇騰系列AI處理(lǐ)器、全場景AI計(jì)算(suàn)框架MindSpore、Atlas全系列産品、基于昇騰的雲服務的推出，華爲已完成全棧全場景AI解決方案的構建。目前，這(zhè)些(xiē)解決方案已在各行業日益廣泛應用(yòng)，讓AI無所不及。
二、AI，對(duì)光伏的激活與重塑
全球資源供應緊張，環境惡化等問題正在加劇(jù)。在人類生存與文(wén)明(míng)發展的岔路口上(shàng)，從(cóng)根本上(shàng)改變能(néng)源供應模式，發展新能(néng)源已經成爲應對(duì)全球資源危機與氣候變化問題的必由之路。以光伏爲主力軍的可再生能(néng)源一定是未來(lái)能(néng)源的主流趨勢。但(dàn)是如何提高(gāo)光伏的滲透率，讓光伏從(cóng)平價能(néng)源走向優質的主流能(néng)源？我們還面臨着很(hěn)大(dà)的挑戰。
伴随着數字信息技術的發展，華爲智能(néng)光伏引領了(le)光伏發展的三個時(shí)代。從(cóng)最初的數字化+光伏，互聯網+光伏，到(dào)AI+光伏的時(shí)代。數字化是實現(xiàn)智能(néng)化的基礎。數字化程度越高(gāo)，智能(néng)越容易實現(xiàn)。2014年，華爲率先扛起智能(néng)化大(dà)旗，在行業推出基于組串逆變器爲核心的智能(néng)光伏解決方案，将電站(zhàn)進行數字化的全面改造，逆變器開(kāi)始變成子陣的傳感器，信息采集精确到(dào)每個組串，基本實現(xiàn)了(le)感知(zhī)智能(néng)。2015-2018年，華爲進一步融合了(le)數字技術，這(zhè)裏典型的應用(yòng)包括無線專網技術、MBUS技術、智能(néng)IV診斷、智能(néng)營維雲中心、農(nóng)漁光智能(néng)融合等。緊接着，2019年，華爲率先發布了(le)融合AI技術的智能(néng)光伏解決方案。2020年，華爲将加深智能(néng)光伏與全棧全場景AI解決方案的深度融合，打造端邊雲協同的核心架構，真正激發每個電站(zhàn)價值，加速行業智能(néng)化升級。
• 端：進一步升級光伏逆變器爲智能(néng)光伏控制器，實現(xiàn)數據的高(gāo)精度實時(shí)采集、組串級發電優化實時(shí)控制、直流拉弧實時(shí)檢測、并網控制實時(shí)響應，具備端側實時(shí)推理(lǐ)執行和(hé)自(zì)閉環控制能(néng)力；
• 邊：子陣控制器實現(xiàn)智能(néng)化升級，嵌入AI推理(lǐ)模組，通過對(duì)端側數據的實時(shí)采集和(hé)最優發電控制AI模型的實時(shí)推理(lǐ)，實現(xiàn)子陣的最優發電優化和(hé)最優并網控制；
• 雲：在管理(lǐ)系統上(shàng)部署AI訓練和(hé)推理(lǐ)平台，在無需對(duì)現(xiàn)有設備進行改變的情況下(xià)，實現(xiàn)持續訓練，不斷優化AI算(suàn)法模型，持續提升系統發電量和(hé)潛在故障診斷準确率。實現(xiàn)對(duì)端邊設備的推理(lǐ)模型及時(shí)批量更新、高(gāo)效協同。
華爲全棧全場景AI解決方案已經在電力、制造、醫(yī)療等行業獲得了(le)廣泛應用(yòng)，極大(dà)提升了(le)相關行業智能(néng)化程度。比如在南方電網，通過基于Atlas 200打造的智能(néng)運檢系統，安裝在輸電塔上(shàng)的AI智能(néng)攝像機可以實時(shí)進行輸電線路檢查，發現(xiàn)異物入侵、線路損壞等，實現(xiàn)輸電線路無人化巡檢，使運檢工(gōng)作(zuò)人員免于危險度很(hěn)高(gāo)的“爬塔走線”，大(dà)幅提升運檢效率和(hé)電網的運行安全性。
2.1 重構MPPT，釋放(fàng)組串最大(dà)潛力
如何讓系統實現(xiàn)閉環、協同、融合？SDS應需而生。其全稱叫Smart DC System。主要的設計(jì)理(lǐ)念改變了(le)原來(lái)組件、支架、逆變器各自(zì)爲政的情況，實現(xiàn)了(le)雙面組件+跟蹤支架+多路MPPT智能(néng)光伏控制器的閉環協同融合，使整個直流系統達到(dào)最佳狀态。其優化了(le)傳統的天文(wén)算(suàn)法，智能(néng)光伏控制器就像一個聰明(míng)的大(dà)腦(nǎo)，自(zì)學習跟蹤優化算(suàn)法，并且不斷進化，基于神經網絡的AI訓練與建模，讓跟蹤支架調整到(dào)最優角度，發揮電站(zhàn)每串組件的最大(dà)潛力。比如根據遮擋、散射比、雲層移動等情況，通過算(suàn)法給出前後排最佳聯動策略，實現(xiàn)在線動态最佳跟蹤支架角度尋優。過去1年，華爲在現(xiàn)場電站(zhàn)做了(le)大(dà)量的測試。以安徽省濉溪縣實測驗證結果爲例，測試周期183天，實際提升發電量1.31%以上(shàng)。在中廣核、黃河(hé)水(shuǐ)電等項目中發電量也(yě)提升0.5%~1%。
2.2重構直流安全，快(kuài)準全面防護
無論是生産企業、還是個人生活，安全都是重中之重。尤其是一旦發生屋頂光伏電站(zhàn)起火，造成的損失和(hé)影響都無法挽回。從(cóng)全球各個案例分析的結果來(lái)看(kàn)，大(dà)量的起火事(shì)故直接原因來(lái)自(zì)于接觸不良帶來(lái)的直流拉弧、光伏連接器虛接、線纜老(lǎo)化破皮等。以前隻能(néng)通過提升工(gōng)程質量和(hé)人工(gōng)巡檢和(hé)維修，來(lái)避免端子虛接和(hé)線纜老(lǎo)化等問題，但(dàn)是這(zhè)樣無法找到(dào)所有的問題點，還是偶爾會(huì)有事(shì)故發生。現(xiàn)在通過AI算(suàn)法可以做到(dào)幾乎100%識别電弧，然後系統快(kuài)速切斷，保證系統安全。“AI智能(néng)電弧防護”，是華爲在行業首次将AI算(suàn)法融入AFCI，通過更精準的電弧檢測，更迅速的故障保護，全面保障分布式光伏的安全。AI BOOST的AFCI，有三個獨特的性能(néng)。第一，通過AI模型持續高(gāo)效學習更多電弧特征，達到(dào)超百萬量級電弧特征庫；第二，依托強勁本地芯片算(suàn)力，主動識别并分析超92個電弧特征對(duì)比點，精準檢測，不誤報(bào)，不漏報(bào)，帶來(lái)全面升級防護；第三，400ms内快(kuài)速關機切斷電源，遠遠優于2.5s行業标準，幫助用(yòng)戶打造極緻安全的屋頂光伏電站(zhàn)。我們認爲不久的将來(lái)，AFCI新标準将成爲國際、國内的行業規範。
2.3重構運維，走向無人化
由于疫情影響，人員缺乏，光伏電站(zhàn)的運維又成爲業内關心的熱門(mén)。華爲與衆多光伏客戶一直演練的“無人值守”在面對(duì)真正“無人值守”的考驗時(shí)，交出了(le)完美(měi)的答(dá)卷。如今，運維人員不再需要對(duì)整個電站(zhàn)進行實地巡檢。AI BOOST的智能(néng)IV診斷技術，可以遠程一鍵對(duì)所有組串進行掃描，100MW電站(zhàn)10分鐘(zhōng)内自(zì)動輸出診斷報(bào)告。并主動向運維人員發出維修需求、問題診斷、确切位置，這(zhè)就是光伏電站(zhàn)的“零巡檢”體驗。在此幫助下(xià)，運維效率提升50%以上(shàng)。同時(shí)AI融合技術進一步複制專家經驗，對(duì)更多的故障進行檢索、篩選、排查、甄别等，讓電站(zhàn)長期保持在健康狀态，并處于主動式保養。這(zhè)裏說的電站(zhàn)保養方法不再是查找具體的故障，而是利用(yòng)（基于傳感器提供的數據，該數據通過算(suàn)法監測）性能(néng)指标檢查電站(zhàn)設備的運行是否在正常指标範圍内，一旦發電異常，就會(huì)發出預防性警報(bào)。這(zhè)種故障預處理(lǐ)系統已廣泛的應用(yòng)于航空(kōng)領域：如某架飛(fēi)機的引擎将要出現(xiàn)故障，航空(kōng)公司的控制中心就可以先于飛(fēi)行員知(zhī)曉這(zhè)個情況，向飛(fēi)行員發出指令，并在目的地提前安排好(hǎo)維修保養人員，将事(shì)故隐患消滅在發生之前。
随着人力成本越來(lái)越貴，傳統專家上(shàng)站(zhàn)的維護模式，一定也(yě)會(huì)逐漸淘汰。AI技術集成海量專家經驗，代替運維專家進行診斷決策；無人機巡檢，機器人自(zì)動操作(zuò)維護，代替運維海量重複性工(gōng)作(zuò)。它将人從(cóng)枯燥的勞動中解放(fàng)出來(lái)，越來(lái)越多的簡單性、重複性、危險性任務由人工(gōng)智能(néng)系統完成，在減少人力投入，提高(gāo)工(gōng)作(zuò)效率的同時(shí)，還能(néng)夠比人類做得更快(kuài)、更準确。比如搭載高(gāo)清攝像頭或者紅(hóng)外(wài)攝像頭無人機可以替代人工(gōng)的巡檢，完成實時(shí)的分析和(hé)判斷，其效率和(hé)準确度也(yě)遠遠高(gāo)于人工(gōng)巡檢。所以，未來(lái)電站(zhàn)一定是無人化的。
2.4重構并網算(suàn)法，更強支撐
傳統電網的穩定性及電能(néng)質量主要由火電、水(shuǐ)電發電機組維持，随着新能(néng)源滲透率不斷提升、傳統機組逐步退役，電網SCR（短路容量比）将逐步降低(dī)，電網穩定性正經受挑戰。十四五規劃中，被稱爲“新基建”重頭戲的特高(gāo)壓将加快(kuài)推進，而新能(néng)源高(gāo)電壓穿越能(néng)力成爲保障電網安全穩定的必要條件。2020年發布的新國标提高(gāo)了(le)準入門(mén)檻，強化了(le)高(gāo)穿有功穩定性、高(gāo)低(dī)電壓穿越能(néng)力、頻率适應性等電網适應性要求。因此爲了(le)保障新能(néng)源大(dà)規模接入電網，逆變器需具備更寬SCR适應能(néng)力、連續快(kuài)速高(gāo)低(dī)穿能(néng)力、快(kuài)速調頻等電網支撐能(néng)力，這(zhè)些(xiē)都将是并網的必要條件。
華爲智能(néng)逆變器集成全球領先的算(suàn)法架構，具備更強的控制能(néng)力，在業内引入阻抗重塑的AI技術，融合動态阻尼适配等多種領先并網算(suàn)法，AI自(zì)學習能(néng)主動識别電站(zhàn)的電氣特性，自(zì)動調整并網算(suàn)法匹配電網，比如支持HVDC場景送端，支持電網短路容量比SCR下(xià)限1.5，高(gāo)穿功率不降額，更好(hǎo)的弱電網接入能(néng)力和(hé)故障超越能(néng)力，在業内處于絕對(duì)領先地位。未來(lái)逆變器并網控制能(néng)力需要持續提高(gāo)，支持更弱電網接入，低(dī)SCR情況下(xià)，保障穩定運行不脫網。從(cóng)跟随電網，到(dào)支撐電網，并最終走向電網重構，獨立成網。讓光伏從(cóng)平價能(néng)源走向優質的主流能(néng)源。
2.5三級協同，打造最優電站(zhàn)
協同一詞來(lái)自(zì)古希臘語，指協調兩個或者兩個以上(shàng)的不同資源或者個體，協同一緻地完成某一目标的過程或能(néng)力。如何利用(yòng)數字化使一個個設備孤島有效協同，從(cóng)而實現(xiàn)效益最大(dà)化呢(ne)？
華爲的方法是讓“逆變器、子陣、電站(zhàn)” 實現(xiàn)三級協同。從(cóng)部件高(gāo)效，到(dào)系統高(gāo)效，最終走向電站(zhàn)協同高(gāo)效，從(cóng)而打造最優的發電。首先在設備層面，主要提升逆變器的效率和(hé)功率密度，以及免維護的可靠性設計(jì)，同時(shí)在邊緣端的逆變器也(yě)開(kāi)始具備AI感知(zhī)和(hé)推理(lǐ)能(néng)力；子陣層面，設備間互聯互感，協同優化。比如雙面組件、跟蹤支架控制、逆變器組成智能(néng)直流閉環系統，采用(yòng)AI自(zì)學習、大(dà)數據特征挖掘的技術，實現(xiàn)在線動态調整跟蹤支架角度，找到(dào)最優，充分釋放(fàng)每個組串的潛力；電站(zhàn)層面，在智能(néng)子陣及邊緣計(jì)算(suàn)的推動下(xià)，光伏電站(zhàn)能(néng)主動感應到(dào)電網需求，自(zì)動調整運作(zuò)狀态，實時(shí)在線協同。比如在滿足電網功率因素要求下(xià)，實現(xiàn)子陣内有功無功的最優調節，讓整體電站(zhàn)發電量最優。
三、AI+光伏=綠色的智能(néng)世界
人工(gōng)智能(néng)會(huì)像水(shuǐ)像電一樣無所不及，它是引領未來(lái)的戰略性技術，是光伏産業變革走向智能(néng)化的核心新引擎。2020年将會(huì)是雲、AI、5G三大(dà)技術真正發生聚變反應的元年。我們堅信，未來(lái)三十年人類社會(huì)必然會(huì)走進智能(néng)社會(huì)。數字技術與新能(néng)源正在重塑世界。當光伏遇上(shàng)AI，産業突破極限，被重構，重新定義；而當AI遇上(shàng)光伏，一個萬物感知(zhī)、萬物互聯、萬物智能(néng)的新世界，變得更加綠色而生機盎然。
