众所周知，光伏产业是我国少有的取得国际竞争优势、实现端到端安全可控，并有望率先实现高质量发展的战略性新兴产业，将成为实现碳达峰碳中和目标的主力军。但很多人并不了解，在光伏产业蓬勃发展和为节能减排做出巨大贡献的背后，是智能制造、AI运维、大数据分析等新一代信息技术的坚强支撑。

智能制造助力光伏供给端深度脱碳

“自动打印标签设备、可视化工控设备、自动扫描设备等智能化设施在晶澳公司车间的大规模应用，不仅能降低成本、提高效率，而且能为生产决策提供重要的数据支撑。”在晶澳科技执行总裁牛新伟看来，智能制造水平的不断提升是光伏制造企业提升效率和降低能耗的有效手段。

为了推动光伏产业智能制造、智能应用、智能运维、智能调度，支持相关技术进步，推广智能产品及方案，2018年，工业和信息化部联合住建部、交通运输部、农业农村部、国家能源局、国务院扶贫办共同发布了《智能光伏产业发展行动计划（2018—2020年）》（以下简称《行动计划》），并组织各方力量推进实施。“《行动计划》的发布实施切实有效促进了光伏产业健康发展，有力推动了行业智能升级。”中国光伏行业协会秘书长王世江告诉《中国电子报》记者，“仅光伏组件产能就从原来的人均1兆瓦提升到了接近3兆瓦。”

目前，晶澳已经规划了从组件一直追溯到拉晶甚至硅料的信息化系统和数字化平台，在成熟工段完成ERP（企业资源计划）、MES（制造执行系统）、WMS（仓库管理系统）等核心系统推广，在同行业以自动化为主导的电池段完成MES试点，在拉晶段完成MES和SCADA（数据采集与监控系统）的组合，实现车间减员增效。

“在新技术应用方向，我们已经通过导入人工智能技术实现组件段的内部缺陷检测。”牛新伟表示，“下一步，我们将继续实现信息化、数字化系统对业务的全覆盖，适时考虑导入数字孪生技术，将物理世界映射到数字世界，用VR、AR、5G、大数据分析来验证新产品和新工艺。”

记者了解到，协鑫集成科技股份有限公司下属组件制造基地的两个车间、六条生产线已经应用了阿里云ET工业大脑，针对组件生产的特性实现大数据平台+算法+应用的闭环生产，由工业大脑推荐的订单命中率比人工命中率高3.99%，个别订单高出9.87%，每年能给企业带来千万元收益。该公司信息中心副总经理张舸告诉记者，下一步，将用好大数据和人工智能平台，打造行业领先的智能制造工厂，实现产品个性化、制造柔性化、供应敏捷化、决策智能化，全面实现数字化转型。

AI、大数据、宽禁带半导体实现光伏电站智能运维

在智能制造的加持下，2021年前三季度，全国多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到36万吨、165GW、147GW、130GW，同比分别增长24.1%、54.2%、54.6%、58.5%，继续保持全球光伏制造业第一大国地位。

高效率的光伏产品有了，如何让它们在超过25年的时间里安全稳定地源源不断提供清洁能源，可不是一件简单的事情。

要想实现最大发电量和最大化节能减排，在光伏发电项目规划初期就要考虑综合运用大数据、人工智能、5G等新一代信息技术，实现光伏系统从设计、集成施工到运维的全流程智能管控。如有必要，还要安排智能机器人定期清扫积累的灰尘，避免光伏电池板老化而影响发电量。

智能运维系统不仅会第一时间提醒已经发生的故障，把检修信息推送到工作人员的手机上，还能通过大数据分析，将发电效率低的发电单位告知运维人员，进而做到预测性的系统维护。天津中环新能源国家会展中心屋顶分布式光伏发电项目负责人告诉记者，叠瓦组件、组串式智能逆变器等一系列智能光伏产品的应用，再加上智能化电站管理，该屋顶光伏发电项目每年能直接为天津国家会展中心节省100万元用电成本。

说到智能逆变器，就不能不提功率半导体器件。逆变器被称为光伏电站的心脏，它将光伏系统发出的直流电转换为符合电网标准的交流电，并接入公共电网，同时控制和监视整个电站。

功率半导体器件IGBT是光伏逆变器的核心零部件。当下，光伏逆变器对功率半导体器件性能指标和可靠性要求日益提高，更高的工作电压、更大的工作电流、更高的功率密度以及更高的工作温度都将是未来的挑战。为此，头部企业已经开始在高功率产品中使用宽禁带半导体SiC以提升能效。阳光电源公司负责人表示，使用碳化硅功率器件后有利于降低功耗，能提高开关频率，得到更高的效率和功率密度，并有效降低系统成本和运维成本。

期待电力系统数字化变革

2021年前三季度，我国新增光伏装机25.56GW，继续保持全球光伏装机应用第一大国地位。但要用好光伏发电，也面临着极大的挑战。

国家能源局提出，要促进光伏发电实现大规模、高比例、高质量跃升发展。在新能源发电占比越来越高的当下，光伏发电的波动性、随机性对电力系统安全的影响是显而易见的，包括电力电量平衡难度极大、发电负荷不确定、电网脆弱性增强等。这也是过去一段时间出现一定比例“弃光”现象的主要原因。

中国工程院院士汤广福表示，电力系统是目前规模最大、层次最复杂的强非线性人造系统，碳达峰碳中和目标的提出，给电力系统带来了特别巨大的挑战。

为此，中央财经委员会第九次会议明确指出，要构建以新能源为主体的新型电力系统。在汤广福看来，在构建以新能源为主体的新型电力系统过程中，电力系统的数字化是升级电力系统的必要手段，电力系统的电子化是重塑电力系统运行控制理论的必然要求。

数字技术和物理系统的深度融合，可实现对电力系统的“数字赋能”。汤广福认为，传统的计划调度已经不适应新能源发展，必须借助人工智能技术实现智能调度。电力系统需要提升数字分析水平，加强电网协调控制能力；要促进多元用户供需互动，提升需求侧管理水平；要加强数字与设备融合，提升设备智能化水平。

“电力系统的发电、输电、变电、配电和用电各个领域，都广泛采用了电力电子装置，未来电力电子装置在电力系统各环节的占比仍将大幅度提升。”汤广福表示。（记者 赵晨 ）