范月圓

摘 要：文章通過對(duì)光伏電站的無人機(jī)能夠自動(dòng)開展巡檢系統(tǒng)的自動(dòng)識(shí)別功能和其工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，并與其他系統(tǒng)做了整體的比較，進(jìn)而分析其異同。無人機(jī)全自動(dòng)巡檢系統(tǒng)不僅做到了更經(jīng)濟(jì)、更高效、更快速地完成任務(wù)，還可以通過與GPS的結(jié)合進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)生定位功能，更高效地提高了其運(yùn)行的效率。

關(guān)鍵詞：無人機(jī);自動(dòng)巡檢;方法

1 無人機(jī)在光伏電站上的應(yīng)用

1.1 無人機(jī)承擔(dān)光伏電站運(yùn)維的大趨勢

無人控制飛行器，又被人們稱作無人機(jī)。無人機(jī)在未來，它是可以擔(dān)任維護(hù)大型光伏電站的重要任務(wù)，而且使用無人機(jī)進(jìn)行工作的成本比直升機(jī)或者開車的成本低很多。隨著我國光伏的應(yīng)用逐漸成熟，我國的光伏產(chǎn)業(yè)將會(huì)隨即出現(xiàn)“存量”的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)就在另一個(gè)程度上意味著會(huì)需要更多的時(shí)間在運(yùn)行和維護(hù)上。這樣看來，無人機(jī)在光伏領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了爆發(fā)性的作用。

以光伏電站為例，光伏電站傳統(tǒng)的維護(hù)方式主要以人力為主，輔以監(jiān)控系統(tǒng)。雖然可以在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)主要發(fā)電參數(shù)和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但主要的現(xiàn)場巡查還是以人力為主。并且由于光伏電站設(shè)備多，分布廣，為防范環(huán)境因素和設(shè)備故障導(dǎo)致的事故，日常性巡檢是光伏電站運(yùn)維管理中重要的環(huán)節(jié)，也是運(yùn)維管理活動(dòng)中最耗時(shí)耗力的工作。因此，當(dāng)前應(yīng)用在光伏電站的無人機(jī)多集中在電站運(yùn)維方面。無人機(jī)立體化、高程作業(yè)的方式有效地適應(yīng)了光伏電站分布廣、應(yīng)用類型多樣的特點(diǎn)，在一定程度上節(jié)省了人力，提高了運(yùn)維效率。

想像一下，公用事業(yè)級(jí)規(guī)模的集中式光伏電站，占地上百畝，組件成千上萬塊。一群個(gè)頭小巧的飛行機(jī)器人不停地上下飛舞，就像花叢中的小蜜蜂。它們并不是采蜜，而是采集數(shù)據(jù)。它們檢查某塊電池板上有多少灰塵，或是發(fā)現(xiàn)那些由于草木茂盛而可能產(chǎn)生陰影遮擋的區(qū)域，或是控制室發(fā)現(xiàn)了一些難以解釋的異常，于是它們傾巢而出，四處調(diào)查原因。

1.2 使用無人機(jī)的優(yōu)勢

無人機(jī)的使用成本相對(duì)低廉，在目前的情況下，在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的光伏電站上無人機(jī)的應(yīng)用是最好的選擇，更是能夠快速尋找到問題的最理想工具。由于無人機(jī)具有這些優(yōu)勢，早幾年Solar City 和First City等企業(yè)就準(zhǔn)備著手測試無人機(jī)的技術(shù)系統(tǒng)[2]，并將其成為潛在的工具之一。但是倘若想將無人機(jī)大規(guī)模地在商業(yè)中投入使用，則還需要去解決航空的監(jiān)管系統(tǒng)。例如在公共區(qū)域或者私人區(qū)域，被許可的飛行時(shí)間、飛行高度等規(guī)則都要得到相對(duì)系統(tǒng)的許可，才可以正常飛行。無人機(jī)由于成本低，將會(huì)取代燃油車輛，據(jù)部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，租用無人機(jī)的年費(fèi)用為3萬～10萬美元。但是據(jù)GTM Research 的估計(jì)，車輛的一次使用成本將會(huì)達(dá)到300～600美元，這也是根據(jù)燃油的成本以及出行距離不同的情況進(jìn)行的估算。

無人機(jī)在飛行中的成本比車輛相對(duì)固定一些，它只需要電池來維持能量，而車輛也需要通過燃油以及人員等變動(dòng)成本來進(jìn)行調(diào)整。運(yùn)維的供應(yīng)商只需要承擔(dān)電池的費(fèi)用，成本約束小。需要花費(fèi)一定時(shí)間對(duì)無人機(jī)采用傳統(tǒng)手段進(jìn)行維護(hù)，以防止事故及問題的出現(xiàn)，因此這不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，對(duì)錢財(cái)?shù)囊笠草^高。但是在這個(gè)問題上，對(duì)于大型的電站而言，這種高頻率的大型綜合類檢查成本較大，在這種壓力下，運(yùn)維商不得在成本問題和風(fēng)險(xiǎn)問題上左右平衡。但是，在無人機(jī)出現(xiàn)后，這種運(yùn)維成本將會(huì)出現(xiàn)大幅度的降低。

無人機(jī)還存在一項(xiàng)過人之處，就是其可以在一瞬間采取多個(gè)種類不同的數(shù)據(jù)，并且可以精準(zhǔn)地鎖定出現(xiàn)問題的具體坐標(biāo)。這種能采取多個(gè)種類不同數(shù)據(jù)的采集功能還支持GPS的標(biāo)注、激光測距、視覺成像等，甚至還可以做到對(duì)可見光波中的光信號(hào)進(jìn)行探測。

2 光伏行業(yè)巡檢與維護(hù)現(xiàn)狀

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要分集中式和分布式，集中式電站一般占地面積廣，大多建在我國西北部和一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，自然環(huán)境較為惡劣;太陽能板的轉(zhuǎn)換率和使用壽命是決定光伏系統(tǒng)價(jià)值的重要因素。隨著使用時(shí)間的增長，光伏組件會(huì)不可避免地出現(xiàn)熱斑，不僅影響發(fā)電量，還會(huì)加速組件失效。然而，對(duì)于這些使用光伏電站被并網(wǎng)后帶來的有關(guān)于運(yùn)營方面的壓力時(shí)，如光伏板的巡檢等，在傳統(tǒng)的運(yùn)維方面都是采用人工的方式，這樣不僅沒有效率，而且多數(shù)故障都是由人為判斷出來的，十分容易出現(xiàn)偏差。并且這樣的情況出現(xiàn)在較為偏遠(yuǎn)地區(qū)時(shí)，光伏電站巡檢的工作將會(huì)進(jìn)行得十分困難，也十分危險(xiǎn)。

當(dāng)前應(yīng)用在光伏電站的無人機(jī)多集中在電站運(yùn)維方面。無人機(jī)立體化、高程作業(yè)的方式有效地適應(yīng)了光伏電站分布廣、應(yīng)用類型多樣的特點(diǎn)，在一定程度上節(jié)省了人力，提高了運(yùn)維效率。

3 無人機(jī)在光伏電站的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景

近年來，隨著無人機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，無人機(jī)在全球消費(fèi)領(lǐng)域掀起了應(yīng)用熱潮。一些體積精小、操控簡單的消費(fèi)級(jí)無人機(jī)產(chǎn)品在我們的生活中隨處可見，似乎是給無人機(jī)貼上了生活“必備品”的標(biāo)簽，讓很多消費(fèi)者認(rèn)為無人機(jī)更多的是休閑把玩的“玩具”，而忽略了其強(qiáng)大的工業(yè)屬性。

實(shí)際上，隨著無人機(jī)工業(yè)化的推進(jìn)，無人機(jī)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在安防、農(nóng)業(yè)、影視、電力、能源等領(lǐng)域，但是由于行業(yè)間信息和技術(shù)的不對(duì)稱，一方面造成需求端對(duì)無人機(jī)作用的過度要求，超出現(xiàn)有行業(yè)技術(shù)能力;另一方面無人機(jī)沒有精準(zhǔn)切入應(yīng)用領(lǐng)域，導(dǎo)致供應(yīng)產(chǎn)品與需求出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，甚至產(chǎn)生出“無用論”的聲音，本該是行業(yè)間協(xié)同互助發(fā)展，卻出現(xiàn)了“水土不服”的怪象。

以光伏電站為例，光伏電站傳統(tǒng)的維護(hù)方式主要以人力為主，輔以監(jiān)控系統(tǒng)[3]。雖然可以在后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)主要發(fā)電參數(shù)和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但主要的現(xiàn)場巡查還是以人力為主。并且由于光伏電站設(shè)備多、分布廣，為防范環(huán)境因素和設(shè)備故障導(dǎo)致的事故，日常性巡檢是光伏電站運(yùn)維管理中重要的環(huán)節(jié)，也是運(yùn)維管理活動(dòng)中最耗時(shí)耗力的工作。

因此，當(dāng)前應(yīng)用在光伏電站的無人機(jī)多集中在電站運(yùn)維方面。無人機(jī)立體化、高程作業(yè)的方式有效適應(yīng)了光伏電站分布廣、應(yīng)用類型多樣的特點(diǎn)，在一定程度上節(jié)省了人力，提高了運(yùn)維效率。但也應(yīng)看到，目前光伏電站無人機(jī)還存在著解決方案單一、功能針對(duì)性不強(qiáng)、數(shù)據(jù)處理能力有限等問題，僅能解決問題表象，沒有系統(tǒng)性的方案輸出，沒有真正解決光伏行業(yè)的“痛點(diǎn)”。

為獲取光伏行業(yè)無人機(jī)運(yùn)用受阻的第一手資料，? 2017年中檢集團(tuán)南方電子產(chǎn)品測試（深圳）股份有限公司對(duì)國內(nèi)13個(gè)主要光伏電站開發(fā)企業(yè)進(jìn)行了問卷調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)65%的受訪企業(yè)認(rèn)為性價(jià)比太低是造成無人機(jī)應(yīng)用障礙的主要原因，70%受訪企業(yè)認(rèn)為無人機(jī)功能達(dá)不到要求。在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，很多光伏電站企業(yè)對(duì)無人機(jī)提出了超現(xiàn)實(shí)的技術(shù)要求，說明無人機(jī)行業(yè)與光伏行業(yè)間的技術(shù)不對(duì)稱非常明顯。

其實(shí)，根據(jù)光伏行業(yè)的背景和技術(shù)特點(diǎn)，無人機(jī)完全可以憑借自身技術(shù)特點(diǎn)，深度融入光伏行業(yè)，貼合光伏發(fā)展路線，解決光伏電站面臨的行業(yè)性難題，實(shí)現(xiàn)光伏行業(yè)與無人機(jī)行業(yè)的協(xié)同發(fā)展。據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，截至2017年年底，中國光伏發(fā)電裝機(jī)總量為130 GW，同比增長68.7%，新增裝機(jī)和累計(jì)裝機(jī)規(guī)模均位居于世界第一。根據(jù)“十三五規(guī)劃”，預(yù)計(jì)在2020年我國裝機(jī)總量有望達(dá)到250 GW。從光伏電站體量來看，在可預(yù)見的未來，光伏市場將繼續(xù)釋放巨大的機(jī)遇，催發(fā)行業(yè)的外生動(dòng)力[4]。

結(jié)合光伏電站的生命階段，無人機(jī)還可以發(fā)揮出更多的效應(yīng)。一般認(rèn)為光伏電站的生命期至少為25年，按照其主要的歷程可以分為設(shè)計(jì)階段、建設(shè)階段和運(yùn)維階段。以一個(gè)20 MW規(guī)模的地面電站為例，一般其設(shè)計(jì)階段和建設(shè)階段需要6個(gè)月左右，運(yùn)維階段基本覆蓋整個(gè)生命周期。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)成熟能源行業(yè)相比，光伏還是個(gè)年輕的行業(yè)，在發(fā)展中有許多問題亟待解決。光伏持續(xù)爆發(fā)式增長的背后蘊(yùn)藏著巨大的商業(yè)機(jī)遇。如何撬開這個(gè)行業(yè)的大門，需要無人機(jī)行業(yè)人員改變思路，深度了解光伏行業(yè)，把握光伏行業(yè)發(fā)展路線，切合實(shí)際需求，提供針對(duì)光伏電站的無人機(jī)解決方案，這樣才能實(shí)現(xiàn)光伏行業(yè)與無人機(jī)行業(yè)的協(xié)調(diào)健康發(fā)展。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王栓虎，溫向煒.無人機(jī)在光伏組件巡視檢查中的應(yīng)用分析[J].太陽能，2021（1）：51-54.

[2]李宇程，王業(yè)柱，黃禹銘.基于電極轉(zhuǎn)換的無人機(jī)巡航作業(yè)能量補(bǔ)給停機(jī)艙[J].電氣開關(guān)，2020（6）：68-70，101.

[3]曹陽，孟茁.基于無人機(jī)光伏巡檢的視頻圖像傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)，2020（15）：62-65.

[4]李香凡，唐志偉，胡家龍，等.無人機(jī)光伏巡檢的圖像目標(biāo)檢測算法[J].電子世界，2020（11）：7-8.

（編輯 王雪芬）