第一章 光伏物联网概述

一、光伏物联网定义
1、物联网(IOT，Internet of Things)技术，是指通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。

2、光伏物联网是指通过利用物联网技术对光伏电站的关键设备、气象环境等数据进行采集、传输，以进一步实现智能化数字化应用的新型基础设施、应用模式和产业生态。随着光伏电站互联设备数量的增加，和支持工业级别数据采集、传输及互联技术、服务系统及软件技术等的进步，光伏物联网由此诞生。
二、光伏物联网业务场景 ：光伏物联网的建设目标主要是为了在光伏电站的运营活动中，实现对光伏电站的精细化管理，保障光伏发电系统长期运行的安全性和可靠性，提高发电效率，降低运维成本，减少现场人力投入和作业强度等；另外，光伏物联网还在光伏电站的融资交易活动中，提供大数据支持，降低金融投资风险等；光伏物联网主要业务场景包括光伏电站智能运维监测、光伏发电功率预测、无人机智能巡检、机器人智能清洗、光储 EMS 能量管理等。
三、光伏物联网体系架构 ：光伏物联网体系架构由设备层、感知层、网络层和应用层组成，如下图所示。中，设备层主要包括逆变器、智能跟踪支架、储能系统等光伏电站设备，以及清洗机器人、无人机、气象监测站等辅助性设备；感知层主要实现对光伏电站的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，包括电流传感器、温度传感器、倾角传感器、辐照仪、风速风向传感器、红外热成像等。网络层主要实现信息的传输、路由和控制，可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络，其中信息传输方式主要有线传输和无线传输两类；应用层主要包括光伏电站在线监测、光伏发电功率预测、无人机智能巡检、机器人智能清洗、光储 EMS 能量管理等。

四、光伏物联网发展历程 、光伏物联网行业的发展主要分为四个阶段：
1、孕育期（2010 年以前）： 虽说光伏技术在上个世纪就已经出现，但真正规模化商用却是直到 2000 年后才开始兴起。2000 年，德国率先推出光伏补贴政策，随后西班牙、意大利、日本等发达国家也纷纷对光伏发电进行大力扶持和推广，因此光伏发电开始在这些国家规模应用。世界光伏电池年产量也从 2002 年的 540MW 发展到 2009 年突破10GW；国外光伏发电逐渐兴起的同时，出现了一些如太阳能追踪系统、电池组件监测系统等产品，主要应用于光伏发电系统中组件温度、电压、电流等参数的监测和管理，但这些系统的智能化程度还比较低，主要围绕数据采集、人工分析进行。德国 Solon SE、美国 SunPower Corporation、瑞士 ABB 和德国 Siemens AG 等是国外早期开展光伏物联网业务的先驱公司。其中，瑞士 ABB 在当时推出了光伏电站集中控制系统，德国 Siemens AG 推出了光伏电站管理系统等；中国在 2010 年之前主要参与光伏电池和组件环节的加工出口，自身装机规模较小，每年新增装机量远不到 1GW，在全国电源总装机量中占比不足 1%，光伏物联网尚处于课题研究阶段，实际应用较少。其中，中国科学院在 2007 年在西藏地区建立了 30kwp 的光伏电站，并利用实验室虚拟仪器平台技术 LabVIEW 自行研发了一套基于 PC 端监控的风/光互补型电站。而合肥工业大学采用 VB3 语言与ACCESS2.0 数据库，研制出了一套基于 Windows 平台下的光伏电站监测软件，并能采集光伏电站的各个参数。
2、萌芽期（2011-2013 年）： 2011 年，由于欧洲债务危机的全面爆发，各国开始调整政府补贴政策，降低对光伏发电项目的补贴标准，加之美国与欧洲相继对中国光伏产品展开“双反”调查，海外市场需求出现大幅萎缩，之前大幅扩张而增加的产能严重过剩，导致全球光伏行业供需失衡，国内光伏生产企业大幅缩产;此时国内光伏发电开始快速发展。2011 年我国陆续发布了《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》、《国家发改委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》等产业政策，规定 2011 年 7 月 1 日前核准建设、2011年 12 月 31 日建成投产且发改委核定价格的光伏发电项目，上网电价统一核定为1.15 元每千瓦时，中国光伏市场从此步入标杆上网电价时代。正是受益于国内标杆上网电价的推出、以及“金太阳工程”“光电建筑应用示范”项目的延续和可再生能源附加征收标准的提高，我国光伏发电行业在逆势中顽强发展;此时国外开始出现光伏监测系统和管理系统，可以实现对光伏发电系统的全面智能化监测和管理，包括数据采集、数据传输、数据分析和预测等方面。光伏物联网初步成型。
3、初创成长期（2014-2017 年） :2014 年-2017 年，得益于国内光伏标杆电价补贴政策的支持，光伏每年新增装机容量大幅提升。另外，美国、印度等国家也纷纷出台光伏发电行业鼓励政策，全球光伏供需重新平衡。到 2017 年，我国在全球光伏市场的主导地位愈加凸显。全球累计光伏装机达到 400GW，其中中国达到 130GW，占全球总装机的三分之一，新增装机占比更是高达 56%。从国内市场来看，我国光伏发电成为当时增长速度最快的可再生能源，截至 2017 年底光伏发电在电源总装机的占比提升到 7.3%。
1）在国内光伏发电快速发展的背景下，光伏物联网的应用及技术水平也迎来了突破。2014 年，华为推出了业内第一套智能光伏电站解决方案，率先在业内推出了智能光伏概念应用，其中除了应用组串逆变器提升电站整体效益外,还将智能的概念从逆变器延伸至电站的运维与组件支架的适配，使整个产业开始跨界融合。另外，阳光电源、北京四方、南瑞继保、南自等也相继推出光伏物联网产品，将光伏发电系统中的汇流箱、配电柜、逆变器、箱变纳入监控系统中。光伏物联网的应用范围也开始扩大，可以用于故障诊断、故障定位、环境监测、智能控制等更多方面。
2）伴随着大数据技术、物联网技术的发展，2014—2016 年我国光伏电站运维率先进入远程监控时代。在此阶段，光伏电站运维平台实现了报表统计、发电量上传、故障工单管理和设备数据实时展示等基本管控。

4、快速发展期（2018 年—）
1）随着光伏电站数量增加，数据量成倍加大成为现实，现在的电站运维平台已经难以满足深入分析与趋势预警的精细化管控等深层次需求。同时大数据、云计算、5G 等技术的发展，使光伏物联网开始进入了大数据运营平台时代，即在远程监控运营的基础上，运用大数据技术进行分析，预警并提出解决方案。而移动互联网的发展，使光伏电站迈入“无人值守、少人运维、远程监控、大数据提升”的集中智能化时代。

2）光伏物联网体系闭环逐步完善，系统可以主动对电站运维过程中出现的问题进行建议，它的实施可以利用远程移动来结合专家的指导,也可以借用专家运维系统,对问题提早进行预防,还可以使用自动报表的系统,对数据采用多层次的报告。除此之外，智能清扫机器人、智能运维无人机系统的加入则使光伏物联网产业生态更加丰富。

3）光伏物联网的应用和技术趋势是不断发展和变化的，未来随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，光伏物联网将会有更多的创新应用和更广泛的应用场景，更加注重技术创新、智能化和可持续发展，为人类创造更多清洁、安全和高效的能源解决方案。