光伏發(fā)電屋頂能生財 在美國就能遙控

近日我省發(fā)放了最大一筆供暖補貼——3750萬(wàn)元!這筆款項是用來(lái)支持農村減霾降碳“煤改電”工作的。太原市煤改電首批試驗村是與清徐縣緊鄰的棗園頭村。在這個(gè)村里有一戶(hù)人家姓魏，在自己家屋頂上面排滿(mǎn)光伏發(fā)電板發(fā)電，而且還把自家發(fā)的電賣(mài)給國家電網(wǎng)獲利，每年有十來(lái)萬(wàn)元的收入。在屋頂裝光伏電板的人叫魏亞威，不到30歲，剛剛在2016年“春暉杯”中國留學(xué)人員創(chuàng )新創(chuàng )業(yè)大賽中，以“光伏電站及充電樁微智腦”項目奪得我省清潔能源領(lǐng)域唯一的優(yōu)勝獎。魏亞威回到太原后，接受了本報采訪(fǎng)。

留美博士在村里建起光伏電站

棗園頭村的光伏電站是魏亞威在5年前開(kāi)始鼓搗的。2012年時(shí)，他簡(jiǎn)單安裝了兩塊光伏組件做實(shí)驗，到2013年他建成了第一個(gè)并網(wǎng)光伏電站，把自家發(fā)的電賣(mài)給國家電網(wǎng)。當時(shí)作為太原市首個(gè)個(gè)人光伏發(fā)電項目，引來(lái)不少關(guān)注和報道。之后每年魏亞威對棗園頭村的光伏電站都有改進(jìn)，最明顯的就是屋頂光伏板的規模越來(lái)越大，發(fā)電量也越來(lái)越大。到2016年，魏家屋頂已經(jīng)從最初的兩塊光伏板發(fā)展到如今三個(gè)屋頂全覆蓋，面積達1000平方米，理論總功率100千瓦的分布式光伏發(fā)電站群。

要想讓光伏板達到最好發(fā)電效果，還需要專(zhuān)業(yè)人士指導。魏亞威現在還在美國就讀，不能對棗園頭村的光伏電站進(jìn)行日常實(shí)時(shí)管理與監控，平常屋頂的光伏電站都是魏亞威的姑父在管理。他的姑父是個(gè)普通農民，對光伏電站運行維護這種高科技當然不了解，管理完全是靠魏亞威在美國遙控指揮。早期，魏亞威通過(guò)直接的遠程技術(shù)指導，讓棗園頭村的光伏電站發(fā)電效率總能達到最優(yōu)，夏季滿(mǎn)負荷發(fā)電，抓住關(guān)鍵季節，為電站帶來(lái)最大效益。魏亞威這次獲獎的項目更是把這種技術(shù)升級換代，通過(guò)“微智腦”來(lái)實(shí)現遠程規?；b控維護光伏電站。

“微智腦”是個(gè)啥東西

“微智腦”簡(jiǎn)單說(shuō)，就是一個(gè)利用人工智能算法，結合電力大數據分析技術(shù)，讓機器來(lái)學(xué)習、預測、管理光伏電站的前沿解決方案。

建立一個(gè)光伏發(fā)電站一定是需要有電力相關(guān)專(zhuān)業(yè)技術(shù)的，魏亞威大學(xué)時(shí)學(xué)的是電力系統及其自動(dòng)化，工作兩年后考入美國密西根理工大學(xué)，鉆研電力系統智能電網(wǎng)繼電保護的前沿課題，并在美國西北太平洋國家實(shí)驗室電力系統同步向量測量(PMU)中心做實(shí)習研究員，就是在這一年，魏亞威在太原建起首個(gè)10KW個(gè)人光伏電站并實(shí)現并網(wǎng)發(fā)電。2014年，魏亞威考入了美國克萊姆森大學(xué)讀博，從事大規模光伏電站接入下的大電網(wǎng)頻率預測與穩定性分析方向的研究，隨著(zhù)他在專(zhuān)業(yè)上的不斷深入，其在棗園頭村自家屋頂上的光伏電站也在不斷變化壯大。小姑家的屋頂鋪滿(mǎn)了光伏板，大姑家的屋頂也鋪上了光伏板，魏家的老屋更是不僅屋頂鋪上了光伏板，為了更全面地利用光照資源，還在院子里杵了幾根角鋼焊成的梁柱作為新的支點(diǎn)，增加電站容量。

光伏發(fā)電站是建好了，但是可靠，有效的運行和維護卻是個(gè)大問(wèn)題。

近日一則關(guān)于光伏發(fā)電板上曬辣椒、曬蘑菇、曬紅薯的消息在光伏發(fā)電行業(yè)頗受關(guān)注。“光伏電站建好了，發(fā)現有問(wèn)題，很多人不會(huì )運行和維護。像這種曬辣椒的情況出現，只需要一兩個(gè)小時(shí)，就會(huì )給單個(gè)光伏板帶來(lái)不可逆的破壞，如果曬一天，整串光伏板就全壞掉了，損失非常大。”魏亞威的姑父沒(méi)有多少文化，識字不多，魏亞威有時(shí)候說(shuō)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，他根本不懂。“光伏電站初期投資較大，理論上可以運行25年，就好比家用電器的有效年限，在有效年限內如果維護好，可以帶來(lái)總計3倍的效益。”魏家的光伏發(fā)電在夏天，基本上都是滿(mǎn)負荷運行，這樣好的發(fā)電效果來(lái)自魏亞威“微智腦”遙控指揮進(jìn)行維護管理。

“2013年暑假我到了美國西北太平洋國家實(shí)驗室實(shí)習，在那兒看到了人家完整的光伏電站、充電車(chē)以及智能化家庭電氣控制閉環(huán)生態(tài)系統，就想帶回來(lái)自己做一個(gè)，但是思路太超前，綜合成本貴，且山西當時(shí)的新能源、電動(dòng)車(chē)發(fā)展情況也不支持全面落地，最后在家里人支持下做起來(lái)了最簡(jiǎn)單的光伏電站。”魏亞威說(shuō)，“一般建設一個(gè)100萬(wàn)元的光伏電站，合理需要每年配2-3萬(wàn)元的運行維護費用。沒(méi)有維護管理的光伏電站就相當于裸奔。”但對于很多中小型的光伏發(fā)電站是不愿意投入這3萬(wàn)多元的維護成本的，另外也沒(méi)那么多合格的運行人員來(lái)滿(mǎn)足需求。魏亞威說(shuō)，自己的“微智腦”就是提供集約型遠程無(wú)人維護的。通過(guò)“數據分析可以給光伏電站做定期體檢、實(shí)時(shí)監控、中短時(shí)預測、提前預判電站大故障，防患于未然。

中小型光伏電站的“診療中心”

用一個(gè)相對準確一點(diǎn)的比喻來(lái)形容魏亞威的“光伏電站及充電樁微智腦”項目，就相當于是給中小型光伏電站建立一個(gè)“診療中心”，通過(guò)這個(gè)診療中心來(lái)給分散在不同地方的光伏發(fā)電站進(jìn)行“體檢”，出具體檢報告，讓光伏電站能更好地創(chuàng )造效益，避免不必要的損失。

魏亞威說(shuō)，光伏發(fā)電站的這個(gè)“微智腦”的意義還不僅僅于此。他給記者展示了一張參加世界電力系統年會(huì )時(shí)，美國伊利諾伊理工大學(xué)展示的亞歐光輻照強度圖，可以看出我國中北部地區光伏強度條件優(yōu)越，而山西便在其中。光伏發(fā)電的意義自然無(wú)需多說(shuō)，對于身處霧霾之中的當下，大力發(fā)展這種綠色能源、其減碳降霾的意義更是重大而深遠。在推廣和普及這種清潔能源生產(chǎn)中，光伏扶貧可以讓更多的鄉村受益，而如何讓受教育低的人群也能很好地維護和管理好光伏電站，顯然很需要這樣一個(gè)“診療中心”。

有了光伏電站之后，還可逐步解決電動(dòng)車(chē)普通充電樁充電時(shí)間過(guò)長(cháng)的問(wèn)題，不會(huì )給城市電力網(wǎng)架帶來(lái)過(guò)大的負擔,擔心系統負荷過(guò)大的跳閘失電問(wèn)題。在魏亞威家的老院，記者看到十多樣大功率電動(dòng)工具，這需要高電壓(380V)高電流來(lái)帶動(dòng)的工具全部都是用自家光伏電站逆變器發(fā)出的大功率交流電，未來(lái)適用于40千瓦甚至更大功率直流電動(dòng)快充樁以及控制系統也在籌建中。

目前，光伏電站的數據信息是一個(gè)一個(gè)的電力孤島，也許通過(guò)“微智腦”的集約化管理，短時(shí)間內可能看不到其集群威力，但是當積累成一個(gè)地區性光伏+電動(dòng)車(chē)大數據庫時(shí)，便可以根據這些數據挖掘出一個(gè)大地區清潔能源發(fā)展的已有狀態(tài)，未來(lái)趨勢，甚至對地區電網(wǎng)建設規劃格局的變化提供積極的參考意見(jiàn)。簡(jiǎn)單打個(gè)比方，如果街頭電動(dòng)車(chē)的充電樁使用光伏電站的能源，通過(guò)“微智腦”管理產(chǎn)生的數據，通過(guò)深度學(xué)習和分析就可以準確預測司機們充用電節奏和充電集中分布區域，未來(lái)可以幫助管理者更加合理地建設和規劃充電樁。