光伏發(fā)電屋頂能生財(cái) 在美國(guó)就能遙控

近日我省發(fā)放了最大一筆供暖補(bǔ)貼——3750萬元!這筆款項(xiàng)是用來支持農(nóng)村減霾降碳“煤改電”工作的。太原市煤改電首批試驗(yàn)村是與清徐縣緊鄰的棗園頭村。在這個(gè)村里有一戶人家姓魏，在自己家屋頂上面排滿光伏發(fā)電板發(fā)電，而且還把自家發(fā)的電賣給國(guó)家電網(wǎng)獲利，每年有十來萬元的收入。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(guó)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(xiàng)目奪得我省清潔能源領(lǐng)域唯一的優(yōu)勝獎(jiǎng)。魏亞威回到太原后，接受了本報(bào)采訪。

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(yàn)，到2013年他建成了第一個(gè)并網(wǎng)光伏電站，把自家發(fā)的電賣給國(guó)家電網(wǎng)。當(dāng)時(shí)作為太原市首個(gè)個(gè)人光伏發(fā)電項(xiàng)目，引來不少關(guān)注和報(bào)道。之后每年魏亞威對(duì)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(guī)模越來越大，發(fā)電量也越來越大。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(dá)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(dá)到最好發(fā)電效果，還需要專業(yè)人士指導(dǎo)。魏亞威現(xiàn)在還在美國(guó)就讀，不能對(duì)棗園頭村的光伏電站進(jìn)行日常實(shí)時(shí)管理與監(jiān)控，平常屋頂?shù)墓夥娬径际俏簛喭墓酶冈诠芾?。他的姑父是個(gè)普通農(nóng)民，對(duì)光伏電站運(yùn)行維護(hù)這種高科技當(dāng)然不了解，管理完全是靠魏亞威在美國(guó)遙控指揮。早期，魏亞威通過直接的遠(yuǎn)程技術(shù)指導(dǎo)，讓棗園頭村的光伏電站發(fā)電效率總能達(dá)到最優(yōu)，夏季滿負(fù)荷發(fā)電，抓住關(guān)鍵季節(jié)，為電站帶來最大效益。魏亞威這次獲獎(jiǎng)的項(xiàng)目更是把這種技術(shù)升級(jí)換代，通過“微智腦”來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程規(guī)?；b控維護(hù)光伏電站。

“微智腦”是個(gè)啥東西

“微智腦”簡(jiǎn)單說，就是一個(gè)利用人工智能算法，結(jié)合電力大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，讓機(jī)器來學(xué)習(xí)、預(yù)測(cè)、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)專業(yè)技術(shù)的，魏亞威大學(xué)時(shí)學(xué)的是電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化，工作兩年后考入美國(guó)密西根理工大學(xué)，鉆研電力系統(tǒng)智能電網(wǎng)繼電保護(hù)的前沿課題，并在美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室電力系統(tǒng)同步向量測(cè)量(PMU)中心做實(shí)習(xí)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(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。2014年，魏亞威考入了美國(guó)克萊姆森大學(xué)讀博，從事大規(guī)模光伏電站接入下的大電網(wǎng)頻率預(yù)測(cè)與穩(wěn)定性分析方向的研究，隨著他在專業(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(yùn)行和維護(hù)卻是個(gè)大問題。

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(xiàn)有問題，很多人不會(huì)運(yùn)行和維護(hù)。像這種曬辣椒的情況出現(xiàn)，只需要一兩個(gè)小時(shí)，就會(huì)給單個(gè)光伏板帶來不可逆的破壞，如果曬一天，整串光伏板就全壞掉了，損失非常大。”魏亞威的姑父沒有多少文化，識(shí)字不多，魏亞威有時(shí)候說專業(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(yùn)行25年，就好比家用電器的有效年限，在有效年限內(nèi)如果維護(hù)好，可以帶來總計(jì)3倍的效益。”魏家的光伏發(fā)電在夏天，基本上都是滿負(fù)荷運(yùn)行，這樣好的發(fā)電效果來自魏亞威“微智腦”遙控指揮進(jìn)行維護(hù)管理。

“2013年暑假我到了美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)，在那兒看到了人家完整的光伏電站、充電車以及智能化家庭電氣控制閉環(huán)生態(tài)系統(tǒng)，就想帶回來自己做一個(gè)，但是思路太超前，綜合成本貴，且山西當(dāng)時(shí)的新能源、電動(dòng)車發(fā)展情況也不支持全面落地，最后在家里人支持下做起來了最簡(jiǎn)單的光伏電站。”魏亞威說，“一般建設(shè)一個(gè)100萬元的光伏電站，合理需要每年配2-3萬元的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。沒有維護(hù)管理的光伏電站就相當(dāng)于裸奔。”但對(duì)于很多中小型的光伏發(fā)電站是不愿意投入這3萬多元的維護(hù)成本的，另外也沒那么多合格的運(yùn)行人員來滿足需求。魏亞威說，自己的“微智腦”就是提供集約型遠(yuǎn)程無人維護(hù)的。通過“數(shù)據(jù)分析可以給光伏電站做定期體檢、實(shí)時(shí)監(jiān)控、中短時(shí)預(yù)測(cè)、提前預(yù)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(duì)準(zhǔn)確一點(diǎn)的比喻來形容魏亞威的“光伏電站及充電樁微智腦”項(xiàng)目，就相當(dāng)于是給中小型光伏電站建立一個(gè)“診療中心”，通過這個(gè)診療中心來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(bào)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，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(tǒng)年會(huì)時(shí)，美國(guó)伊利諾伊理工大學(xué)展示的亞歐光輻照強(qiáng)度圖，可以看出我國(guó)中北部地區(qū)光伏強(qiáng)度條件優(yōu)越，而山西便在其中。光伏發(fā)電的意義自然無需多說，對(duì)于身處?kù)F霾之中的當(dāng)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(yuǎn)。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(xiāng)村受益，而如何讓受教育低的人群也能很好地維護(hù)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)車普通充電樁充電時(shí)間過長(zhǎng)的問題，不會(huì)給城市電力網(wǎng)架帶來過大的負(fù)擔(dān),擔(dān)心系統(tǒng)負(fù)荷過大的跳閘失電問題。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(tǒng)也在籌建中。

目前，光伏電站的數(shù)據(jù)信息是一個(gè)一個(gè)的電力孤島，也許通過“微智腦”的集約化管理，短時(shí)間內(nèi)可能看不到其集群威力，但是當(dāng)積累成一個(gè)地區(qū)性光伏+電動(dòng)車大數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，便可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)挖掘出一個(gè)大地區(qū)清潔能源發(fā)展的已有狀態(tài)，未來趨勢(shì)，甚至對(duì)地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃格局的變化提供積極的參考意見。簡(jiǎn)單打個(gè)比方，如果街頭電動(dòng)車的充電樁使用光伏電站的能源，通過“微智腦”管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，通過深度學(xué)習(xí)和分析就可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)司機(jī)們充用電節(jié)奏和充電集中分布區(qū)域，未來可以幫助管理者更加合理地建設(shè)和規(guī)劃充電樁。