華為智能光伏打造25年高效營維電站 華為智能光伏解決方案總經(jīng)理 許映童
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo),各位來賓,上午好!
非常榮幸代表華為,分享智能光伏解決方案最新的成果和理念。今天上午聽了前面幾位專家的演講深受啟發(fā)。今天我演講的題目叫“智能光伏,打造25年高效營維電站”。為什么把電站營維作為我們今天大會的主題, 主要原因有兩點:第一,營維,包括管理、運維、經(jīng)營,在整個光伏電站25年生命周期中的重要性,得到越來越多有識之士的重視,我們發(fā)現(xiàn)運維這個問題沒有這么簡單,不是看看場子、修修板子,而是有大量技術(shù)性的工作;第二,在很多企業(yè)里面,管理人員和我們運維人員自身,對運維的工作定位和價值,還沒有得到充分認識,借此機會與大家也一起分享探討下。
華為智能光伏之所以能走到今天,受到市場的高度認同,最大的啟發(fā)就是來源于大量一線運維當中的經(jīng)驗和遇到的問題。通過現(xiàn)場運維人員的調(diào)研反饋,啟發(fā)華為推出了智能光伏解決方案。今天借這個舞臺,我們希望運維專家們能繼續(xù)思想碰撞,為我們的光伏事業(yè)獻言獻策、添磚加瓦。
今天,我的分享主要分三個部分:
第一,光伏電站運維面臨的問題和挑戰(zhàn),包括現(xiàn)在和未來更多的挑戰(zhàn);第二,華為智能光伏的營維設(shè)計理念;最后,是華為智能光伏給客戶營維帶來的價值。
1. 光伏電站運維面臨的問題和挑戰(zhàn)
關(guān)于挑戰(zhàn)部分,剛剛專家們已經(jīng)分享了很多一線運維人員切身的感受。那么為什么有這么多辛苦的工作要去做?我們知道,整個電站系統(tǒng)要運行25年,在25年里有各種可能性會發(fā)生。質(zhì)量的問題、廠家倒閉的問題,這些是我們維護工作最大的來源。不管是逆變器廠家,還是其他部件廠家,有多少廠家能存活25年?而且逆變器行業(yè)有個特點,就是原廠配件及服務(wù)不可替代,比如壞了一個風(fēng)扇、電容,或是IGBT模塊,都必須要原廠配件和服務(wù),這是他的不可替代性決定的。但如果3年5年原廠家倒閉后,怎么去解決?而且一旦機器出現(xiàn)故障,很多情況是一線運維人員無法處理,需要原廠專業(yè)人員來現(xiàn)場解決。像我們現(xiàn)在的西部電站,建了3-5年后,很多客戶來找華為幫忙做老舊機器的維護和替換。但很多設(shè)備過了質(zhì)保期,比如IGBT模塊,成本可能只有幾千元,但更換新的卻需要8萬元,到底修還是不修?而且修復(fù)時間有時要1個月,發(fā)電損失就達15萬,所有這些都是運維中經(jīng)常碰到的問題。
還有一個經(jīng)常困擾運維人員的問題是,電站中有大量價格不高但故障率高的易損器件,一旦發(fā)生故障,發(fā)電量損失非常大。典型的器件,如熔絲、風(fēng)扇,有的熔絲的年故障率5-10%,有時甚至更高,100MW電站每年換3500個熔絲,一個熔絲成本幾十元,每月?lián)Q1次,每次換150個,25年損失達750萬元。你想想,一個小小的熔絲,將會導(dǎo)致多少人力和發(fā)電量的浪費?
第二,光伏發(fā)展非??欤懊娓魑粚<颐枥L了一個非常好的前景。隨著運維規(guī)模越來越大, 區(qū)域越來越分散,現(xiàn)有的管理工具缺乏有效的可視化和IT工具支撐、缺乏可信的數(shù)據(jù)、運維效率低下,對一線挑戰(zhàn)相當巨大,可以說簡直就是噩夢,靠人工巡檢跑斷腿都沒用。少量電站每站一套完整運維班組,各管各的,手抄報表向集團匯報。而投資者、總部的集團管理者反而越來越不滿意,因為信息反饋越來越不及時、準確性無法保證、問題越來越多、效率越來越低。剛剛田總也提到,每少發(fā)1度電就扣5毛錢,如果這樣,一線運維人員再多的錢也不夠扣。所以必須從工具、方法、流程和觀念上進行徹底的改變。
第三,是光伏電站建設(shè)多樣化帶來的新挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的大型地面,運維相對而言比較好辦,因為比較集中;但隨著光伏電站的場景多樣化,比如山地、丘陵的電站巡檢,相比大型地面電站就困難的多,現(xiàn)場道路很難走,主動巡檢方式非常困難; 還有山地森林電站火災(zāi)的隱患,我們有的企業(yè)在電站附近聘請當?shù)氐霓r(nóng)民工長期值守,就是為了防止火災(zāi);再有漁塘、灘涂運維人員的觸電安全問題;農(nóng)光電站農(nóng)作物地區(qū),影響耕種、不便維護的問題;屋頂電站的運維也很困難,很多屋頂不是屬于發(fā)電集團的,一個廠房的保安都能把運維人員拒之門外。這些新的場景帶來的新挑戰(zhàn),也促使運維的模式必須要有新的改變。
2. 智能光伏營維設(shè)計理念
基于上面的主要挑戰(zhàn),華為提出了智能光伏在營維領(lǐng)域的設(shè)計理念。這個設(shè)計理念,首先源頭來自于客戶、一線運維人員大量的調(diào)研反饋,其次借鑒了華為通信行業(yè)成熟的基站管理經(jīng)驗。大家看到,在深圳有幾萬個基站,在屋頂上、山上架著的就是基站天線,下面連著基站設(shè)備。這么多基站現(xiàn)場是沒有人去值守的,因為一旦發(fā)生問題,第一時間就能夠得到定位和修復(fù),所有的維護工作都通過智能化網(wǎng)管系統(tǒng)完成。遠程的故障診斷,出了問題后管理系統(tǒng)把故障的位置、原因及修復(fù)建議都報告得非常清楚,運維人員才上站檢修。只有這樣,才能應(yīng)對大規(guī)模設(shè)備的管理和應(yīng)用?;谶@樣的理念和經(jīng)驗,我們把25年電站作為一個產(chǎn)品來研究,不僅僅是一個逆變器、一個電池板,而是從產(chǎn)品到整個系統(tǒng)實現(xiàn)0-Touch(零接觸)的維護理念。
那么為什么要做到零接觸?傳統(tǒng)電站的運維方式,哪怕是一個小小的熔絲、一個風(fēng)扇的故障,都必須運維人員進站到現(xiàn)場維修,隨著人力成本的上升,每次進站的成本是相當可觀的。比如在歐洲,不管需不需要維修更換設(shè)備,只要運維人員進站就至少100歐元,我想中國也面臨著勞動力成本越來越高的趨勢。因此只有在源頭上簡化系統(tǒng)組網(wǎng),讓電站更簡單,就是我們推行的無熔絲、無外置風(fēng)扇、無逆變器房,把所有的易損部件全部消除,在25年內(nèi)沒有易損部件的更換,這就是我們0-Touch的產(chǎn)品基礎(chǔ);然后結(jié)合高精度的采集、可靠的數(shù)據(jù)傳輸、基于云計算、大數(shù)據(jù)挖掘和專家分析系統(tǒng)這一套智能管理系統(tǒng),在生命周期內(nèi)人與設(shè)備零接觸,最大程度減少巡檢和故障維修工作。從而真正實現(xiàn)25年整個系統(tǒng)的0-Touch的運維理念:
① 集中管理、遠端可視
② 數(shù)據(jù)可靠、網(wǎng)絡(luò)零維護
③ 故障精確告警,不盲目巡檢,無故障不上站
讓我們展開來講,第一個改變是系統(tǒng)簡單:首先是化繁為簡,把配套、輔助設(shè)備能省則省,減少故障點;其次消除易損件,無熔絲、無外置風(fēng)扇等易損件,IP65防沙防塵、免維護,這兩點是0-Touch的質(zhì)量基礎(chǔ)。剛才很多專家也分享到采用大型集中式逆變器方案灰塵、風(fēng)扇、熔絲三大問題,只要有這些設(shè)備存在,現(xiàn)場的運維人員就無法減下來,主動巡檢的工作量就無法減掉,所以我們必須從源頭上解決這個問題。輔助的設(shè)備盡量簡化或去除,只留下逆變器、組件、線纜和支架,在25年內(nèi)正常情況下,人不需要到現(xiàn)場維護。
第二個改變是全數(shù)字化: 遠程可視、可管、可控,這是0-Touch的技術(shù)保障。人不到電站近端,如何了解電站現(xiàn)場情況?依靠高精度的數(shù)據(jù)采集、組串級的監(jiān)測,對每個組串運行狀態(tài)和發(fā)電情況進行高精度監(jiān)測。我們訪談了山路等公司的現(xiàn)場的運維人員,他們對智能營維管理系統(tǒng)使用的最多的一個功能是什么?每天上班第一件事情,就是通過營維云中心的管理系統(tǒng),對100MW電站成千上萬個組串,看他們的離散度的柱狀圖,如果有哪些組串離散度超出預(yù)期閥值比如5%,就有的放矢的進行處理,這樣有針對性的運維工作量大大降低,效率得到了大幅提高。
剛才說到精準的數(shù)據(jù)采集是基礎(chǔ),然后就是方陣內(nèi)和方陣外的數(shù)據(jù)可靠傳輸,這就需要用到PLC和無線功能。為什么我們在光伏要用無線?大家知道,無線在通信領(lǐng)域是很成熟的應(yīng)用,尤其是最新的4G LTE技術(shù)已大規(guī)模應(yīng)用?,F(xiàn)在的RS485、光纖在實際使用中,有大量不可靠問題,比如挖斷光纖,因凍土、斷裂拉扯等;一旦拉斷,少則幾天長則幾個月,因為地下檢修比較困難,很難短時間內(nèi)恢復(fù)。 一線運維人員大量反饋現(xiàn)有光伏電站監(jiān)控通信可靠性差,現(xiàn)場線纜檢修非常困難,這是我們下定決心把無線引入到光伏的原因,通過PLC和無線傳輸使監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸通道更可靠安全。最后,所有的數(shù)據(jù)會上傳到智能營維云中心,進行分析和管理。下午我們也會實地去參觀智能營維云中心,感受大數(shù)據(jù)挖掘和分析帶給客戶的價值。這個數(shù)據(jù)資產(chǎn)可以長久保留至少25年,剛開始1、2年數(shù)據(jù)價值還未真正體現(xiàn)出來,但通過3-5年后,這個數(shù)據(jù)會成為一個寶貴的資產(chǎn),對電站的運營起著非常關(guān)鍵的參考指導(dǎo)作用,這就是我們現(xiàn)在所說的大數(shù)據(jù)分析帶來的價值。光伏運維數(shù)據(jù)今后將成為業(yè)主的核心資產(chǎn),只有建設(shè)了面向未來的智能光伏電站,電站每時每刻產(chǎn)生的光伏數(shù)據(jù)才會變成我們的一個寶貴隱性資產(chǎn),而這個隱性資產(chǎn)在未來電站的25年生命周期內(nèi),將給我們帶來無限大的價值。
這是我們智能光伏解決方案在營維領(lǐng)域的三大價值和三個轉(zhuǎn)變,如下圖:
運維團隊是最大財富,運維過程更是一種“經(jīng)營”,而不是看守者的角色。
有如4S店對于汽車、醫(yī)院對于人類,光伏電站運營維護工作以及相應(yīng)的管理系統(tǒng)是光伏電站可靠工作的保障,但絕不僅于此。在座各位絕不僅僅只是光伏電站運維者,而是:
光伏系統(tǒng)的守護者:首先確保光伏系統(tǒng)的25年穩(wěn)定可靠安全的運行;
光伏投資的保障者:保障電站在生命周期內(nèi)始終運行在最佳狀態(tài),使電站發(fā)更多的電,保障電站的投資收益;
清潔電力的生產(chǎn)者:源源不斷生產(chǎn)出清潔的綠色電力,成為企業(yè)的穩(wěn)定的現(xiàn)金流,成為企業(yè)核心價值的創(chuàng)造者;
光伏電站的經(jīng)營者:持續(xù)改進和優(yōu)化,為企業(yè)經(jīng)營提供高質(zhì)量的決策數(shù)據(jù),運維成果反饋給產(chǎn)業(yè)上游持續(xù)改進,從而進一步提升電站乃至企業(yè)的經(jīng)營結(jié)果,最終促進產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展;
3. 華為智能光伏給營維帶來的價值
總的來說,有三大價值:
第一:安全可靠、簡化維護;
提高系統(tǒng)及設(shè)備可靠性、降低設(shè)備更換工作量、降低電站運維人員勞動強度,特別是沙塵問題。下圖這個電站是實際現(xiàn)場看到的,夏天為了散熱,逆變器房門打開,逆變器門也打開,但是每個逆變器下面還要放一個滅火器,有這樣一個定時炸彈,我相信運維人員沒法真正安心、放心工作。還有就是60%維護的工作量是在頻繁更換熔絲、風(fēng)扇、防塵網(wǎng)、清掃,而且這個事情要做25年。
通過我們智能光伏的0-Touch理念,所有上面的問題和維護工作量都不需要了,無需進行常規(guī)維護和巡檢;只有營維中心自動故障提示,才有目的的上站進行維護,現(xiàn)場工作量大大減少。
其次就是備品備件、管理簡單:華為一開始也是既做集中式,也做組串式;在集中式設(shè)計備件策略時候,整個系統(tǒng)包含多種設(shè)備,備件種類多,我們統(tǒng)計了一下,備件要超過50多種。而且很多器件5年、10年廠家可能會停產(chǎn),那么10年后如何給客戶維修?有些部件廠家?guī)啄旰蟮归]了,要管25年不同廠家的部件,怎么管理?采用組串式方案后,逆變器可以整機備份單一好管理,而且組件支持混用,只需保持同一接口。廠家之間可替換性很強,你可以用華為的,也可以用SMA的組串式,無需擔心多年后買不到備件,即使出了故障,一線運維人員能直接快速替換操作。這樣備件問題就輕松解決了,前面提到的大機必須原廠服務(wù)和原廠配件問題也不存在了。
電網(wǎng)友好性問題很受關(guān)注:大規(guī)模并網(wǎng)后,怎么做到電網(wǎng)安全性?華為公司為此下了大量功夫。首先我們有專業(yè)化的技術(shù)團隊,德國紐倫堡是我們的逆變器架構(gòu)與設(shè)計中心,瑞典斯德哥爾摩是算法與拓撲研究中心,這2個研發(fā)中心集結(jié)了業(yè)界一流的首席科學(xué)家,專門研究逆變器的并網(wǎng)算法;第二,我們在現(xiàn)場各種惡劣電網(wǎng)條件下進行了大量測試(左下角的圖),大家可以看到,華為順利通過了國標GB/T 19964-2012現(xiàn)場低\零電壓穿越、電網(wǎng)頻率擾動和電能質(zhì)量測試,是全球首個通過現(xiàn)場低電壓及零電壓測試的廠家。
同時華為在設(shè)計產(chǎn)品之初,也考慮到未來電網(wǎng)標準越來越嚴苛,提前做了冗余設(shè)計以適應(yīng)未來不斷提升的標準。目前中國標準要求電壓降為0的時候逆變器做到150毫秒不脫網(wǎng),華為則提前具備了200毫秒不脫網(wǎng)的能力。針對未來的標準演進,我們的芯片和操作系統(tǒng)還支持進一步的軟件升級與優(yōu)化。軟件可擴展、可自適應(yīng),未來即使電網(wǎng)有某些新的標準發(fā)生變化,我們也能通過軟件的升級、在線調(diào)整。在電網(wǎng)友好性上,我們有權(quán)威認證機構(gòu)在現(xiàn)場大規(guī)模檢驗的報告,滿足國內(nèi)外所有電能質(zhì)量和電網(wǎng)穿越相關(guān)標準要求,而且在中利、黃河、山路、綠巨人等并網(wǎng)項目中,得到了大規(guī)模實際驗證,我們的電網(wǎng)友好性是穩(wěn)定和堅強的。并且已經(jīng)為未來做好了充分準備。
系統(tǒng)更加安全:防火、防觸電、防網(wǎng)絡(luò)攻擊。
安全問題現(xiàn)在還沒有引起足夠的重視,電站場景多樣化后,比如屋頂、山地,傳統(tǒng)集中式方案,有直流匯流箱、熔絲、還有接頭接觸不良導(dǎo)致的拉弧問題,從設(shè)計方案本身埋下隱患,而組串式無直流匯流箱、無熔絲、減少直流側(cè)走線,從源頭上把火災(zāi)隱患消除。在漁光互補項目中,人的觸電安全問題風(fēng)險很大。集中式100多組串正負極并聯(lián),架在一個大的水塘上面,水是帶電導(dǎo)體,任意組串漏電均可能導(dǎo)致觸電,而且電流最高可達幾千安培,一旦防護不當發(fā)生一次事故,對整個光伏發(fā)展的信心都是一個非常大的打擊,所以安全絕對是重中之重。組串式逆變器原理很簡單,減少串并聯(lián)數(shù)量,最多2個組串并在一起接入逆變器,同時逆變器有完善的檢測和保護功能,包括漏電流檢測、對地絕緣監(jiān)測等,各種保護功能保障安全。
防網(wǎng)絡(luò)攻擊:互聯(lián)網(wǎng)給我們帶來便利的同時,也要充分考慮到網(wǎng)絡(luò)安全問題。華為公司在通信領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)安全方面有絕對優(yōu)勢,在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸、云端的安全,有大量的解決方案和經(jīng)驗,已被政府、銀行等廣泛使用,網(wǎng)絡(luò)安全已被充分檢驗。
第二: 遠程運維、經(jīng)驗共享
下面這個圖,就是我們今天下午要看的營維云中心。
營維云中心的價值,就是集中配置專家資源、擴展管理范圍和視野,使專家經(jīng)驗得以固化。
用一個好平臺、好環(huán)境留住運維專家資源,固化、復(fù)用專家成熟經(jīng)驗,形成團隊整體優(yōu)勢。通過這個平臺,可以有更多單位的運維、經(jīng)營專家分享他們的經(jīng)驗,幫助電站健康運營。
另外,我們運維的管理模式也發(fā)生了一個徹底的顛覆,如下圖:
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(chǔ)。分布在各地的電站可通過無人機實施大范圍的巡檢,一線人員通過定制化的運維智能終端,實現(xiàn)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(xiàn)前后方遠程協(xié)同運維,降低一線運維人員的技能要求,最大化的復(fù)用總部專家資源,實現(xiàn)人員的最優(yōu)化配置,提高系統(tǒng)的維護效率。
第三.量化管理、決策支撐
精確的報告和大數(shù)據(jù)運維分析,提供完整高質(zhì)量的運維報告,使運維部門意見成為企業(yè)經(jīng)營決策的重要依據(jù)?,F(xiàn)在的企業(yè)經(jīng)營都要通過量化管理,管理大師彼得•德魯克曾說過:“沒有度量,就沒有管理”, 比如如何評估運維團隊的績效?基于這樣的智能管理系統(tǒng),運維中所有的操作,如故障的處理、關(guān)閉率、電子票的關(guān)閉率等都可以通過電子表格統(tǒng)計出來;每個維護班組、效率和績效一目了然。這樣通過賽馬文化,促進我們落后運維團隊持續(xù)去改進,同時使先進團隊的經(jīng)驗也能得到分享。
如果對運營的實際情況沒有清楚掌握的話,是無法進行正確決策的。華為智能管理系統(tǒng)有一個設(shè)計的報表系統(tǒng),首先高精度的全面的數(shù)據(jù)采集、實時上報,形成穩(wěn)健的數(shù)據(jù)基礎(chǔ),然后大數(shù)據(jù)、多維度的分析,比如離散率分析、5點4段PR分析,最后將分析結(jié)果精確的以報表形式呈現(xiàn)給管理者,報表可以自定義格式適應(yīng)不同的企業(yè)需求,通過真實可信、總覽全局的數(shù)據(jù),使運維團隊的意見得到最高決策層重視,我相信董事會、董事長以后會更多參考運維部門的意見,運維人員的地位也將得到大幅提升。
還有就是電站設(shè)計方案:現(xiàn)在運維團隊的意見沒有得到設(shè)計團隊、上游廠家的重視,實際上也是因為缺乏一個系統(tǒng)的總結(jié)?,F(xiàn)在智能營維管理系統(tǒng)能提供供應(yīng)商設(shè)備質(zhì)量在線檢測和評估,閉環(huán)優(yōu)化到前段的設(shè)計、采購、工程實施環(huán)節(jié),形成良性循環(huán)。這樣,今后選擇組串式還是集中式,選擇哪個廠家的組件、逆變器,不是主觀臆想的去評判,而是可以直接通過系統(tǒng)一目了然的看到發(fā)電量、衰減率、故障率的對比,通過真實可靠的數(shù)據(jù)來決定最后方案的選擇。
最后,我們總結(jié)一下,智能光伏給營維帶來的三大轉(zhuǎn)變和角色的轉(zhuǎn)身:
除了運維效率提升,智能光伏最終的目標導(dǎo)向還是企業(yè)效益的提升。我們保守估計,智能光伏營維管理系統(tǒng)對電站效益的提升,等效為發(fā)電量收益提升大于2%,不僅提高運維團隊績效,使我們運維團隊的意見上升到公司的最高決策層并得到重視,使企業(yè)受益;而且推動行業(yè)技術(shù)進步,并最終推動產(chǎn)業(yè)健康的發(fā)展。
謝謝大家!