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基于海量數據的光伏電站關鍵技術研究和應用案例光伏發電產業是我國新能源發展戰略的重要組成部分，光伏發電呈現「點多面廣」高速發展態勢。

一、背景

截至2018年底，中國光伏發電累計安裝容量達到174.63GW，中國已成為全球最大的光伏製造國和應用國。光伏電站作為光伏發電產業鏈中最核心的應用載體，具有分布區域廣、產業鏈條主體眾多、涉及的數據規模龐大等顯著特徵，在規劃、建設至運營各階段存在一系列問題，嚴重製約了光伏產業的健康有序發展。主要問題有：

1）海量光伏發電數據中存在大量的缺失、錯誤、虛假數據，缺失率大於10%，太陽輻射測點缺乏，氣象部門縣級以上監測點覆蓋率<30%, 嚴重影響電站運行監測、預測及評估的準確性，短期光伏功率預測水平為85%左右。

2）光伏能量密度低、組件分布區域廣、電站需要巡檢的面積大，通常光伏電站的運維人員較少， 對設備故障和隱患的判斷主要依靠人工，平均故障修復時間>24小時，運維水平相對較低。

3）國內外光伏電站中長期發電量評估準確度平均在80%左右，光伏電站的評估發電量與實際發電量存在較大差異，導致政府、發電企業、電網企業對光伏項目的評估和規劃難，導致金融系統對光伏產業的投融資難。

4）全國與光伏發電相關的信息系統林立，跨不同主體的數據無法高效共享，缺乏貫穿光伏電站規劃、投資、建設、運維等全壽命周期業務的數據平台。

針對以上問題，以多源海量數據融合集成為基礎，進行基于海量數據的光伏電站關鍵技術研究的研究，搭建「互聯網+光伏」互動信息平台，以保障我國光伏產業的健康有序發展。

二、應用案例

1、項目概述

在國家科技支撐計劃等支持下，在光伏電站監測預測，光伏電站智能運維，光伏電站多維評估等方面實現技術突破和創新，創新研製了太陽能發電信息交互終端和光伏組件功率優化器。首創了「互聯網+光伏」互動信息平台，包括：「國家光伏發電公共數據監測平台」、「光伏電站功率預測系統」、「光伏電站智能運維系統」和「光e寶公共信息服務系統」。

本技術成果廣泛應用於發電企業、電站建設方、設備廠商、電網公司、金融機構和政府六大主體， 在國家「光伏領跑者計劃」35個項目中全面應用，截至目前已完成山西大同、山東新泰、江蘇泗洪等光伏領跑者基地項目共5GW容量電站接入，在大同國家「光伏領跑者計劃」項目中，將大同區域數據監測覆蓋範圍提升至98%，就地解決了數據質量問題，無缺失數據、數據準確率99%；該技術為青海省建設了離網光伏電站遠程集中監控和運維系統，管理青海省內全部離網光伏電站，實現了光伏電站現場無人值守，運檢次數減少66.7%，運維人員現場工作量減少50%以上，累計節支成本約5000 萬元，為解決無電、貧困地區用電提供了關鍵技術支撐。

應用範圍覆蓋北美、日本、非洲等10餘國，以及國內20餘省市，國內電站接入總容量達11.8GW。依託平台針對接入的光伏電站開展了太陽能數據監測質量評價、電站發電性能評估、關鍵發電設備性能對標、併網電能質量檢測等業務，為當地政府、電網公司、電站業主、金融機構等主體開展新能源布局規劃、設備選型、調度管理、投融資等提供了有力的數據支撐和技術手段。

2、主要效益

1）經濟效益

累計銷售額9.04億元，利潤1.99億元；電站每年提升光伏發電能力約7200萬千瓦時，節約標準煤6090萬噸；撮合光伏投融資項目55項，總規模4.23億元，為中小企業節約融資成本約3200萬元。

2）社會效益

建設了「平台型、共享性」光伏產業公共服務平台，匯聚產業六大社會主體，帶動了光伏產業鏈上下游共同發展，構建了共建共治共贏的光伏產業互聯網生態圈，助力國網公司打造「三型兩網」企業；助推「一帶一路」國家戰略的實施，推進世界一流能源互聯網企業建設；從能源使用效率，節能減排、光伏產業發展和優化產業布局四個方面響應國家能源發展戰略，加快推動了我國能源變革。

三、技術要點

1、關鍵技術描述

1）基於奇異值分解的實測數據與數值模擬數據耦合分析修正模型

可使太陽輻射監測數據覆蓋率90%。光伏運行數據覆蓋率可達100%,準確率>95%。研發了太陽能發電信息智能交互終端，解決了光伏數據監測質量差、測點覆蓋範圍低等問題，可將系統海量數據分析效率提高20%以上。提出了基於變分模態分解和卷積神經網絡的光伏功率預測方法，解決了海量樣本數據訓練效率低的問題，可使光伏日前功率預測精度達到91%以上。

2）基於稀疏深度信念網絡和強化學習方法的光伏電站故障智能診斷技術

實現了發電設備故障精準診斷定位，提升了5%~7%的設備效率衰減識別率。創新研製了組件級 MPPT 的光伏組件功率優化器，解決了光伏組串的串並聯失配問題，有效提高了5%~10%的發電效率。

3）基於代表性氣象年月的光伏資源評估技術

解決了長期太陽輻射數據波動性和隨機性難以精準刻畫的問題，發明了計及光資源年際波動與發電設備性能衰退的光伏電站長期發電量評估技術，實現了光伏電站全壽命周期年發電量精確評估，可將5年發電量評估準確度提高到94%以上。

4）基於混合雲技術的信息架構

實現TB級海量異構多源數據安全接入，構建了基於微服務技術的光伏數據中台，首創了「互聯網+光伏」互動信息平台，支撐了貫穿電站全壽命周期各業務主體的數據服務，促進了各主體間高效互動

2、自主知識產權的設備、技術、產品、軟件等

共授權專利10件，其中發明專利10件。

四、應用前景

同當前國內外同類技術相比，該技術在太陽輻射數據監測質量、光伏電站運行數據質量、短期光伏功率預測精度、平均故障修復時間、光伏電站系統發電效率、中長期發電量評估準確度（5年）、平台功能及跨主體協作能力等方面，均處於領先地位。雙碳目標下我國光伏應用市場將大規模擴張，以多源海量數據融合集成為基礎搭建「互聯網+光伏」互動信息平台可提高我國光伏系統預測精度及運維能力，進而提高發電性能與電網友好性，促進我國光伏市場健康有序發展。