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一、AI使能千行百業
人類正進入一個萬物互聯的智能時代。
近年來，“AI”成為高頻詞彙。人類新的挑戰，對美好生活的追求，對科學無止境的探索，以及學習如何與自然和諧共存，AI都在發揮著巨大作用。在最近的新冠肺炎疫情防控中，人工智能就在病毒分析、藥物研發、智能測溫、輔助診斷等方面起到重要作用。
在為新技術、新產業、新經濟而生的5G、大數據、人工智能和工業互聯網等新型基礎設施建設（簡稱“新基建”）中，作為重要領域之一，人工智能將有望重構生產、分配、交換、消費等，催生新技術、新產品、新產業、新業態、新模式。
這是最好的時代，也是最具挑戰的時代。人工智能技術的強大賦能，正前所未有地促進各行各業價值創造方式，如何用創新改變世界，這是今天我們的共同使命。
自2018年10月發佈AI戰略以來，華為穩步而有序地推進戰略執行、產品研發及商用進程。2019年，隨著昇騰系列AI處理器、全場景AI計算框架MindSpore、Atlas全系列產品、基於昇騰的雲服務的推出，華為已完成全棧全場景AI解決方案的構建。目前，這些解決方案已在各行業日益廣泛應用，讓AI無所不及。
二、AI，對光伏的激活與重塑
全球資源供應緊張,環境惡化等問題正在加劇。在人類生存與文明發展的岔路口上,從根本上改變能源供應模式,發展新能源已經成為應對全球資源危機與氣候變化問題的必由之路。以光伏為主力軍的可再生能源一定是未來能源的主流趨勢。但是如何提高光伏的滲透率，讓光伏從平價能源走向優質的主流能源？我們還面臨著很大的挑戰。
伴隨著數字信息技術的發展，華為智能光伏引領了光伏發展的三個時代。從最初的數字化+光伏，互聯網+光伏，到AI+光伏的時代。數字化是實現智能化的基礎。數字化程度越高，智能越容易實現。2014年，華為率先扛起智能化大旗，在行業推出基於組串逆變器為核心的智能光伏解決方案，將電站進行數字化的全面改造，逆變器開始變成子陣的傳感器，信息採集精確到每個組串，基本實現了感知智能。2015-2018年，華為進一步融合了數字技術，這裡典型的應用包括無線專網技術、MBUS技術、智能IV診斷、智能營維雲中心、農漁光智能融合等。緊接著，2019年，華為率先發布了融合AI技術的智能光伏解決方案。2020年，華為將加深智能光伏與全棧全場景AI解決方案的深度融合，打造端邊雲協同的核心架構，真正激發每個電站價值，加速行業智能化升級。
- 端：進一步升級光伏逆變器為智能光伏控制器，實現數據的高精度實時採集、組串級發電優化實時控制、直流拉弧實時檢測、併網控制實時響應，具備端側實時推理執行和自閉環控制能力；
- 邊：子陣控制器實現智能化升級，嵌入AI推理模組，通過對端側數據的實時採集和最優發電控制AI模型的實時推理，實現子陣的最優發電優化和最優併網控制；
- 雲：在管理系統上部署AI訓練和推理平臺，在無需對現有設備進行改變的情況下，實現持續訓練，不斷優化AI算法模型，持續提升系統發電量和潛在故障診斷準確率。實現對端邊設備的推理模型及時批量更新、高效協同。
華為全棧全場景AI解決方案已經在電力、製造、醫療等行業獲得了廣泛應用，極大提升了相關行業智能化程度。比如在南方電網，通過基於Atlas 200打造的智能運檢系統，安裝在輸電塔上的AI智能攝像機可以實時進行輸電線路檢查，發現異物入侵、線路損壞等，實現輸電線路無人化巡檢，使運檢工作人員免於危險度很高的“爬塔走線”，大幅提升運檢效率和電網的運行安全性。
2.1 重構MPPT，釋放組串最大潛力
如何讓系統實現閉環、協同、融合？SDS應需而生。其全稱叫Smart DC System。主要的設計理念改變了原來組件、支架、逆變器各自為政的情況，實現了雙面組件+跟蹤支架+多路MPPT智能光伏控制器的閉環協同融合，使整個直流系統達到最佳狀態。其優化了傳統的天文算法，智能光伏控制器就像一個聰明的大腦，自學習跟蹤優化算法，並且不斷進化，
基於神經網絡的AI訓練與建模，讓跟蹤支架調整到最優角度，發揮電站每串組件的最大潛力。比如根據遮擋、散射比、雲層移動等情況，通過算法給出前後排最佳聯動策略，實現在線動態最佳跟蹤支架角度尋優。過去1年，華為在現場電站做了大量的測試。以安徽省濉溪縣實測驗證結果為例，測試周期183天，實際提升發電量1.31%以上。在中廣核、黃河水電等項目中發電量也提升0.5%~1%。2.2重構直流安全，快準全面防護
無論是生產企業、還是個人生活，安全都是重中之重。尤其是一旦發生屋頂光伏電站起火，造成的損失和影響都無法挽回。從全球各個案例分析的結果來看，大量的起火事故直接原因來自於接觸不良帶來的直流拉弧、光伏連接器虛接、線纜老化破皮等。以前只能通過提升工程質量和人工巡檢和維修，來避免端子虛接和線纜老化等問題，但是這樣無法找到所有的問題點，還是偶爾會有事故發生。現在通過AI算法可以做到幾乎100%識別電弧，然後系統快速切斷，保證系統安全。“AI智能電弧防護”，是華為在行業首次將AI算法融入AFCI，通過更精準的電弧檢測，更迅速的故障保護，全面保障分佈式光伏的安全。AI BOOST的AFCI，有三個獨特的性能。第一，通過AI模型持續高效學習更多電弧特徵，達到超百萬量級電弧特徵庫；第二，依託強勁本地芯片算力，主動識別並分析超92個電弧特徵對比點，精準檢測，不誤報，不漏報，帶來全面升級防護；第三，400ms內快速關機切斷電源，遠遠優於2.5s行業標準，幫助用戶打造極致安全的屋頂光伏電站。我們認為不久的將來，AFCI新標準將成為國際、國內的行業規範。
2.3重構運維，走向無人化
由於疫情影響，人員缺乏，光伏電站的運維又成為業內關心的熱門。華為與眾多光伏客戶一直演練的“無人值守”在面對真正“無人值守”的考驗時，交出了完美的答卷。如今，運維人員不再需要對整個電站進行實地巡檢。AI BOOST的智能IV診斷技術，可以遠程一鍵對所有組串進行掃描，100MW電站10分鐘內自動輸出診斷報告。並主動向運維人員發出維修需求、問題診斷、確切位置，
這就是光伏電站的“零巡檢”體驗。在此幫助下，運維效率提升50%以上。同時AI融合技術進一步複製專家經驗，對更多的故障進行檢索、篩選、排查、甄別等，讓電站長期保持在健康狀態，並處於主動式保養。這裡說的電站保養方法不再是查找具體的故障，而是利用（基於傳感器提供的數據，該數據通過算法監測）性能指標檢查電站設備的運行是否在正常指標範圍內，一旦發電異常，就會發出預防性警報。這種故障預處理系統已廣泛的應用於航空領域：如某架飛機的引擎將要出現故障，航空公司的控制中心就可以先於飛行員知曉這個情況，向飛行員發出指令，並在目的地提前安排好維修保養人員，將事故隱患消滅在發生之前。隨著人力成本越來越貴，傳統專家上站的維護模式，一定也會逐漸淘汰。AI技術集成海量專家經驗，代替運維專家進行診斷決策；無人機巡檢，機器人自動操作維護，代替運維海量重複性工作。它將人從枯燥的勞動中解放出來，越來越多的簡單性、重複性、危險性任務由人工智能系統完成，在減少人力投入，提高工作效率的同時，還能夠比人類做得更快、更準確。比如搭載高清攝像頭或者紅外攝像頭無人機可以替代人工的巡檢，完成實時的分析和判斷，其效率和準確度也遠遠高於人工巡檢。
所以，未來電站一定是無人化的。2.4重構併網算法，更強支撐
傳統電網的穩定性及電能質量主要由火電、水電發電機組維持，隨著新能源滲透率不斷提升、傳統機組逐步退役，電網SCR(短路容量比)將逐步降低，電網穩定性正經受挑戰。十四五規劃中，被稱為“新基建”重頭戲的特高壓將加快推進，而新能源高電壓穿越能力成為保障電網安全穩定的必要條件。 2020年發佈的新國標提高了准入門檻，強化了高穿有功穩定性、高低電壓穿越能力、頻率適應性等電網適應性要求。因此為了保障新能源大規模接入電網，逆變器需具備更寬SCR適應能力、連續快速高低穿能力、快速調頻等電網支撐能力，這些都將是併網的必要條件。
華為智能逆變器集成全球領先的算法架構，具備更強的控制能力，在業內引入阻抗重塑的AI技術，融合動態阻尼適配等多種領先併網算法，AI自學習能主動識別電站的電氣特性，自動調整併網算法匹配電網，比如支持HVDC場景送端，支持電網短路容量比SCR下限1.5，高穿功率不降額，更好的弱電網接入能力和故障超越能力，在業內處於絕對領先地位。未來逆變器併網控制能力需要持續提高，支持更弱電網接入，低SCR情況下，保障穩定運行不脫網。從跟隨電網，到支撐電網，並最終走向電網重構，獨立成網。讓光伏從平價能源走向優質的主流能源。
2.5三級協同，打造最優電站
協同一詞來自古希臘語,指協調兩個或者兩個以上的不同資源或者個體，協同一致地完成某一目標的過程或能力。如何利用數字化使一個個設備孤島有效協同，從而實現效益最大化呢？
華為的方法是讓“逆變器、子陣、電站” 實現三級協同。從部件高效，到系統高效，最終走向電站協同高效，從而打造最優的發電。首先在設備層面，主要提升逆變器的效率和功率密度,以及免維護的可靠性設計，同時在邊緣端的逆變器也開始具備AI感知和推理能力;子陣層面，設備間互聯互感，協同優化。比如雙面組件、跟蹤支架控制、逆變器組成智能直流閉環系統，採用AI自學習、大數據特徵挖掘的技術，實現在線動態調整跟蹤支架角度，找到最優，充分釋放每個組串的潛力;電站層面，在智能子陣及邊緣計算的推動下，光伏電站能主動感應到電網需求，自動調整運作狀態，實時在線協同。比如在滿足電網功率因素要求下，實現子陣內有功無功的最優調節，讓整體電站發電量最優。
三、AI+光伏=綠色的智能世界
人工智能會像水像電一樣無所不及，它是引領未來的戰略性技術，是光伏產業變革走向智能化的核心新引擎。2020年將會是雲、AI、5G三大技術真正發生聚變反應的元年。我們堅信，未來三十年人類社會必然會走進智能社會。數字技術與新能源正在重塑世界。當光伏遇上AI，產業突破極限，被重構，重新定義；而當AI遇上光伏，一個萬物感知、萬物互聯、萬物智能的新世界，變得更加綠色而生機盎然。
（文丨許映童，華為昇騰計算業務總裁 ；陳國光，華為智能光伏業務總裁）
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