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2018(第二届)燃料管理智能化技术研讨会

光伏电站运维被无人机“承包” 成本将大大降低

4-17 16:29| 发布者: 电力科技在线| 查看: 228| 评论: 0 |来自: 新能在线

放大 缩小
简介:未来,无人机将能够承担大型光伏电站的此类维护工作,而且将比开着车或是直升机的运维人员成本低很多。

想象一下,公用事业级规模的集中式光伏电站,占地上百亩,组件成千上万块。一群个头小巧的飞行机器人不停地上下飞舞,就像花丛中的小蜜蜂。

它们并不是采蜜,而是采集数据。它们检查某块电池板上有多少灰尘;或是发现那些由于草木茂盛而可能产生阴影遮挡的区域;或是控制室发现了一些难以解释的异常,于是它们倾巢而出,四处调查原因。

 

无人控制飞行器(UAV),又称无人机。未来,无人机将能够承担大型光伏电站的此类维护工作,而且将比开着车或是直升机的运维人员成本低很多。

无人机成本低廉,事实上它是全新的数据驱动的光伏电站预防性维护的最佳选择,也是寻找最佳屋顶资源的理想工具。

正是由于这些优势,FirstSolarSolarCity等光伏企业早在几年前就已开始测试无人机系统,将其作为潜在的业务实现工具。但无人机作为大规模商用的工具还需要解决一系列航空监管问题。比如,在公共和私人区域,其许可的飞行时间、区域和高度等,以及禁止无人机飞出“操作者视界”等规则。

今天的无人机系统能够执行一系列光伏相关的任务,包括(组件、线缆及其他部件)视觉成像、红外热成像以及植被监测,并且在所有方案中成本最低。根据几年前的数据,租用无人机一年的费用在2.5-10万美元之间。

无人机将取代车辆、人员、燃油等诸多成本,节省与派出人员检查站点相关的其他成本。据GTM Research估算,根据燃油成本和距离的不同,出车一次的成本在300-600美元。

无人机飞行的电池成本相对固定,而车辆人员属于变动成本,运维供应商承担这些费用,成本的约束将使他们只去关注那些有利可图的问题。

传统的预防性维护手段是采用定期检查的方式来防范重大问题和事故。这是一项费时费力费钱的工作。对于大型电站来说,高频次综合性的检查在成本上就不可行。

在此种压力下,运维商考虑的是检查成本与问题潜在风险之间的平衡。换言之,光伏电站都在“潜在问题可能造成的损失”与“发现问题的成本”之间纠结。有了无人机,运维成本大幅度降低,这一僵局即告破解。

低空飞行的无人机在发现电站光伏板的问题中可以完成很多复杂的任务。像龟裂、蜗牛纹、损坏、焊带故障等问题都能够发现。使用无人机系统,像污点和植被遮挡这类问题更是不在话下。

无人机还可以使用热成像技术,来查看哪些区域温度过高,影响组件的效率。为无人机编排频繁而规律的“巡逻”任务,比雇佣直升机(如今这还是主流解决方案)要便宜得多。

无人机还能够监测汇流箱、接线盒、逆变器等电子设备的温度,来预防可能发生的电气系统问题。

无人机还有个强项——可以瞬间采集多种不同的数据,实时精确地锁定问题位置的地理坐标。这种多类型数据采集的能力还支持GPS标注、视觉成像、激光测距脉冲雷达成像,甚至还可以对可见光波长以外的光信号进行探测。

当这种彼此相关的多维度数据源源不断地传送到控制中心,传统的运维模式和流程将获得脱胎换骨的升级,光伏系统问题的诊断和判别效率将极大提升。未来,无人机系统将更加强大,通过模式识别和变化检测技术,提供更为经济便捷的预防性方案,全方位监控电站的“健康”状况,进一步优化运维响应。

SolarCity拥有众多光伏电站业务,从员工安全和经济成本的角度考虑,公司特别把无人机系统作为前端销售工具。使用无人机进行屋顶评估,或协助建设3D点云,以模拟建设评估模型等。

SolarCity从去年开始就开始试用Skychtch的无人机。据称,无人机使其屋顶监测效率提升了一倍,并且比人工方法更加精确。

尽管具有众多优势,一些其他方面的因素延缓了无人机系统在大型集中式光伏电站的大规模部署。

首先,显而易见的是监管因素。目前在美国,人们想要开展无人机飞行相关的业务,需要获得联邦航空署(FAA)的特别许可,这项许可目前还采取逐案审批的制度。

最初的审批流程非常慢。在20149-20153月期间递交的684份申请中,只有48份获得通过,仅7%。不过,在20153月和4月的两项精简流程执行后,审批速度得以加快——迄今为止,获得通过的申请已超过1400份。更大的改制正在酝酿,FAA正在制定通用的无人机系统监管框架,预计将在2016年末2017年初出炉。

这将解决长期困扰无人机的商业可行性问题——自主飞行。在当前的FAA许可中,无人机不能脱离操作者的视界,这极大限制了无人机的使用范围和潜力。

自主飞行还需要两项新技术。其一是感知-规避技术,它使无人机就算因故脱离了操作者的控制,也不会撞上其他东西。该技术十分复杂,连NASA也参与其中,提供了碰撞避免的技术验证,并展示了FAA用以制定监管规则的“自我隔离”技术。

飞行器在操作者视界以外的控制问题更为棘手,它包括“无人机与操作者可能的通信中断”,以及“可能导致无人机坠毁或伤人的导航设备失灵”等。迄今为止,FAA关于“操作者视界外无人机”的研究尚处在早期阶段。

San Diego燃气电力、Commonwealth Edison等公用事业公司也在积极试用无人机,来检查其电力传输线路。目前他们同样受到“操作者视界”规则的限制。由于这一限制,目前还不能对无人机用于光伏电站运维的成本收益影响作出精确的评估。


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