隨著(zhù)自動(dòng)化與智能化技術(shù)的發(fā)展，如何將這些環(huán)節從人力的制約中解放出來(lái)，使其不受外界干擾，始終平穩運行?

　　

　　智能制造是未來(lái)發(fā)展方向，在自動(dòng)化、信息化、數字化基礎上逐步實(shí)現智能制造。智能制造的基礎是自動(dòng)化、數字化、信息化，把自動(dòng)化作為實(shí)現智能化的抓手。在充分自動(dòng)化前提下，運用物聯(lián)網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，讓工廠(chǎng)內所有資源相互連接，通過(guò)云計算/大數據實(shí)現動(dòng)態(tài)調配，高質(zhì)、高效地滿(mǎn)足不同客戶(hù)大規模定制生產(chǎn)的需求。

　　

　　同時(shí)隨著(zhù)光伏組件越來(lái)越大，電站應用條件更加復雜，人工成本逐年增加，光伏全產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化提升對這些環(huán)節也有非常積極的意義。

　　

　　筆者特綜合整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節，盤(pán)點(diǎn)光伏自動(dòng)化與智能化的發(fā)展。

　　

　　智能制造

　　

　　離無(wú)人工廠(chǎng)只剩一步

　　

　　經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展。光伏組件全產(chǎn)業(yè)鏈的自動(dòng)化生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟。

　　

　　光伏制造的精密性和自動(dòng)化程度在整個(gè)工業(yè)領(lǐng)域排名都比較靠前。去年在科創(chuàng )板上市的AI技術(shù)公司，從事高精度機器視覺(jué)的天準科技由于其設備的特殊性覆蓋多個(gè)產(chǎn)業(yè)，其董事長(cháng)徐一華指出，目前光伏與手機、汽車(chē)、半導體等產(chǎn)業(yè)并列，是為數不多將機器視覺(jué)用于生產(chǎn)線(xiàn)而非只停留在實(shí)驗室的行業(yè)。

　　

　　愛(ài)旭、通威兩大電池巨頭建立了自動(dòng)化程度非常高的電池生產(chǎn)線(xiàn)，在保證高品質(zhì)的同時(shí)，也提升良率，降低成本，助力兩家樹(shù)立了業(yè)內的領(lǐng)先地位。

　　

　　組件廠(chǎng)家中最早提出“黑燈工廠(chǎng)”概念的是協(xié)鑫集成，2017年在張家港建成了業(yè)內第一個(gè)全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，只需要兩名工程師在廠(chǎng)區外監控設備運行情況。但組件環(huán)節需要經(jīng)常調整產(chǎn)品，同時(shí)進(jìn)行技術(shù)改造，所以企業(yè)常選擇“自動(dòng)化+人工”的模式。

　　

　　

　　

　　而隨著(zhù)光伏電池效率越來(lái)越高，產(chǎn)業(yè)向著(zhù)半導體化邁進(jìn)，自動(dòng)化程度隨之提升。以中環(huán)股份內蒙生產(chǎn)210大硅片的工廠(chǎng)就采用了相關(guān)工藝。

　　

　　在逆變器制造環(huán)節中，還需要人工裝配，目前無(wú)法做到完全的自動(dòng)化安裝，但自動(dòng)化程度尤其是各家組串式逆變器的自動(dòng)化程度相對更高，其中華為在智能制造方面，堪稱(chēng)業(yè)內表率。

　　

　　智能社會(huì )萬(wàn)物感知、萬(wàn)物智能和萬(wàn)物互聯(lián)，機器人也可以像真人一樣溝通。自動(dòng)化解放了人手，智能化會(huì )解放人腦，工業(yè)4.0和數字化/智能制造可能會(huì )深刻改變未來(lái)的商業(yè)模式、供應模式、制造模式和生產(chǎn)方式。自動(dòng)化/數字化/智能工廠(chǎng)內，關(guān)鍵資源都相互連接，可以動(dòng)態(tài)靈活調配，通過(guò)“人與物”的相互協(xié)同、“物與物”的相互通訊，達到“人與物”的最佳配置和最優(yōu)配合。

　　

　　華為的生產(chǎn)工藝過(guò)程是多級物聯(lián)的，高度自動(dòng)化、部分智能化。生產(chǎn)工藝流要實(shí)現精益一個(gè)流/有綜合成本競爭力的高度自動(dòng)化生產(chǎn)，關(guān)鍵資源盡可能100%互聯(lián)，生產(chǎn)設備智能診斷和預防性維護，資源動(dòng)態(tài)調配。結合德國“高質(zhì)量/高性能/高度自動(dòng)化”和日本“小型/低成本/一個(gè)流自動(dòng)化”之長(cháng)，把這些都融入到華為的大生產(chǎn)體系架構中，以有綜合競爭力的成本實(shí)現高質(zhì)量、高度自動(dòng)化和部分智能化生產(chǎn)。

　　

　　在華為的生產(chǎn)車(chē)間，原材料都是自動(dòng)分揀、自動(dòng)配送，然后自動(dòng)檢測、自動(dòng)組裝、自動(dòng)測試和自動(dòng)包裝，一個(gè)流自動(dòng)化不間斷生產(chǎn)。人的工作就是設計機器、管理機器、維護機器，鍵盤(pán)敲一下就可以集中調用機器人、控制機械手工作。這樣，生產(chǎn)線(xiàn)/生產(chǎn)系統的研發(fā)、維護和生命周期管理將成為越來(lái)越重要的工作，要不斷將人的經(jīng)驗變成數字化的管理平臺和工業(yè)控制軟件，不斷迭代優(yōu)化和刷新，機器人出問(wèn)題了、系統出問(wèn)題了，馬上能夠恢復，零部件的壽命到來(lái)之前也能夠智能預防性維護。

　　

　　智能逆變器使用高度的自動(dòng)化測試和生產(chǎn)，依托華為強大的制造平臺，快速滿(mǎn)足客戶(hù)的發(fā)貨需求，產(chǎn)能柔性擴充，單板制造環(huán)節，每條SMT生產(chǎn)線(xiàn)可在5分鐘之內完成產(chǎn)品生產(chǎn)切換。華為制造嚴格的質(zhì)量管控，貫穿整個(gè)逆變器的生產(chǎn)全流程。在西門(mén)子顧問(wèn)的指導下建立的6希格瑪質(zhì)量管理體系，不良率小于百萬(wàn)分之四。在華為的自動(dòng)測試平臺上，每一臺逆變器都經(jīng)過(guò)嚴格的檢驗，確保每臺逆變器都是精品。

　　

　　華為松山湖自動(dòng)物流中心于2012年10月建成并投入使用，是一個(gè)集原材料的接收、存儲、揀選、齊套、配送功能于一體的現代化物流中心,已實(shí)現無(wú)人化，全自動(dòng)化。

　　

　　從目前光伏產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化發(fā)展以及未來(lái)進(jìn)一步提升的方向來(lái)看，光伏制造的自動(dòng)化技術(shù)目前處于一個(gè)很好的平衡點(diǎn)：可以實(shí)現完全的自動(dòng)化生產(chǎn)，但出于成本和技術(shù)變革的考慮，并不急于求成。

　　

　　自動(dòng)化安裝

　　

　　組件尺寸增大推動(dòng)多項技術(shù)發(fā)展

　　

　　2019年8月初，隆基在業(yè)內率先推出166mm硅片，拉開(kāi)了硅片尺寸進(jìn)一步升級的序幕。8月16日中環(huán)股份宣布210mm硅片研發(fā)成功，東方日升與天合光能等組件巨頭紛紛響應。而在2020年5月上旬，晶澳、晶科、隆基三家企業(yè)宣布推出“18x”組件，72片功率最高達535W，78片組件功率高達580W?？梢哉f(shuō)，大尺寸組件已是大勢所趨。

　　

　　大組件可以節約土地，減少人工，但過(guò)大的組件尺寸也會(huì )對下游安裝帶來(lái)影響，尤其是雙面發(fā)電組件日漸成為主流，進(jìn)一步加大組件重量。

　　

　　目前大尺寸組件解決重量問(wèn)題主要從三個(gè)方面：

　　

　　

　　

　　目前快遞行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始用機械骨骼，可以很輕松的搬起超過(guò)50kg的物體上樓。早在三年前，京東就已經(jīng)開(kāi)始嘗試在一線(xiàn)物流車(chē)間配置外骨骼系統。以大同三峽領(lǐng)跑者項目為例，由于地處山坡，條件惡劣，須先用汽車(chē)把組件運輸到山頂后， 再由工人背到場(chǎng)地。未來(lái)外骨骼技術(shù)可以很好的適應這種復雜地形項目的需求。

　　

　　另外一種是適合于平地作業(yè)的自動(dòng)化安裝機器，目前FirstSolar已經(jīng)測試了的自動(dòng)化安裝設備，替代人力搬運安裝光伏自建，技術(shù)與汽車(chē)裝備線(xiàn)類(lèi)似，可以在光伏安裝現場(chǎng)沿支架移動(dòng)完成安裝，并可以裝上汽車(chē)轉移施工場(chǎng)地。

　　

　　智能運維

　　

　　無(wú)人值守是必然趨勢

　　

　　智能運維可以分為智能管理系統與自動(dòng)化工具。

　　

　　其中自動(dòng)化系統，在華為、丹佛斯等企業(yè)率先在業(yè)內使用組串式逆變器后，光伏電站有了智能化基礎。為什么是組串逆變器，才能實(shí)現智能化?因為組串逆變器，才能實(shí)現數字化的精細化管理，精細到每個(gè)組串。數字化程度越高，智能化就更容易實(shí)現。

　　

　　目前智能管理系統由“智能化設備+智能云平臺+決策與運維系統”組成。以華為智能光伏為例，以智能組串逆變器、無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)通信、FusionSolar智能云平臺為基礎，搭載IV曲線(xiàn)檢測、智能并網(wǎng)算法等技術(shù)，能夠實(shí)現對于光伏電站狀態(tài)的全面掌握，最大程度節約人手，提高運維效率50%以上。同時(shí)IV曲線(xiàn)等智能檢測工具結合大數據分析，對于光伏電站零部件質(zhì)量提升也有指導意義，在未來(lái)，多種智能手段并舉將讓光伏場(chǎng)站可做到“長(cháng)期近零值守，中短期無(wú)人值守”的程度。疫情是一面鏡子，照出了數字世界的優(yōu)勢和強勢發(fā)展潛力。受益于人工智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，智能世界將給人類(lèi)帶來(lái)更便捷的體驗。通過(guò)集成海量的專(zhuān)家經(jīng)驗和不斷的自學(xué)習，AI將很大程度上代替運維專(zhuān)家進(jìn)行診斷決策;無(wú)人機巡檢，機器人自動(dòng)操作維護，將處理高危險、高重復性和高精度的海量運維工作，不用休息，也不會(huì )犯錯，極大提高電站生產(chǎn)力和安全性，光伏電站將全面實(shí)現無(wú)人化。

　　

　　自動(dòng)化工具主要是自動(dòng)化清洗和自動(dòng)化巡檢。早期清洗脫離不了人工，即使后面采用的清洗車(chē)或者分體式清洗機器人，也仍然需要人工輔助，目前業(yè)內越來(lái)越傾向于使用清掃機器人來(lái)進(jìn)行更高效和智能化的清掃。尤其是在屋頂這樣難以攀爬的項目，以及灰塵較大的項目，效益提升尤為明顯。

　　

　　而無(wú)人機自動(dòng)巡檢都在紅外熱成像設備檢測光伏電站熱斑等故障已經(jīng)得到了業(yè)內的普遍認可，下一階段則可以考慮如何用“光伏+無(wú)線(xiàn)充電”裝置，實(shí)現無(wú)人機的自主充電。

　　

　　智能化運維的終極目標，就是將運維人員從繁瑣的工作中解放出來(lái)，提高整體運維效率，降低運維成本，實(shí)現業(yè)務(wù)系統的高可用性。未來(lái)運維領(lǐng)域需要突破的防線(xiàn)，“無(wú)人化”讓夢(mèng)想照進(jìn)現實(shí)?，F在運維這個(gè)領(lǐng)域中最大的挑戰仍然是，能不能真正的走向無(wú)人化，整個(gè)過(guò)程中是完全沒(méi)有人的。從目前來(lái)看，要做到無(wú)人化最重要的是質(zhì)量問(wèn)題，質(zhì)量做得不夠好是沒(méi)有辦法無(wú)人化的。因此，不管逆變器還是組件，實(shí)現無(wú)人化，質(zhì)量是第一，要有免維護、高可靠特性。