光伏列阵无人机巡检市场分析.docx

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光伏列阵无人机巡检市场分析

光伏列阵智能无人机巡检市场分析

根据国家能源局的统计数据，截至2016年底，我国光伏总装机量累计达到了77.42GW，新增装机容量34.54GW，新增和累计装机量均为全球第一。

从国家能源局最新公布的光伏十三五规划来看， 2020年光伏计划装机将超过100GW。

也就是说未来4年年均光伏潜在装机规模将达到6GW以上。

一、光伏产业分布

（一）光伏项目的区域分布分析

（1）“十三五”期间新增光伏项目的区域分布

根据《太阳能利用十三五发展规划（征求意见稿）》，“十三五”期间，光伏项目的建设将由西北的一域独大变成全国各地全面开花。

分布式光伏项目的新增装机容量将首次超过地面电站的新增装机容量。

华东、华北将成为分布式光伏项目的重点区域;地面电站装机西北仍占到一半，其次为华北。

（2）“十三五”之后光伏项目的区域分布

经过“十三五”，西北的累计装机容量由53%降低到34%。

华北、华东将成为开发光伏项目重要区域。

（二）中国光伏产业园区及概况（部分）

江苏省

常州光伏产业园

成立时间：

2008年4月

入驻企业：

天合光电、有则科技、江南电力、亚玛顿科技等

概况：

以核心企业天合光能有限公司为依托，是常州高新区建设国家创新型科技园区的重点特色专题园区之一。

无锡光伏产业园

成立时间：

2009年11月

概况：

由中国、新加坡两国共建，在江苏省无锡新区星洲工业园启动建设。

隶属于无锡高新区。

金坛光伏产业园

成立时间：

2008年8月

入驻企业：

常州亿晶、江苏华日源、江苏华龙光电、常州美晶、常州华盛恒能、常州益鑫、江苏正信、常州天顺等

概况：

隶属于金坛经济技术开发区。

2010年，园光伏电池和组件产能要达到1000MW，产业园实现年销售收入达120亿元。

常熟光伏产业园

成立时间：

2008年3月

入驻企业：

苏州阿特斯、苏州福斯特、苏州冠日、苏州福莱特等

概况：

隶属于常熟市辛庄镇。

镇江光伏产业园

成立时间：

2008年6月

入驻企业：

大成硅科技、辉煌硅能源、大全集团、新时代硅科技、宝泓光伏、皇冠煜华等

概况：

隶属于扬中经济开发区，为国内太阳能光伏产业第一家省级园区。

扬州光伏产业园

成立时间：

2009年7月

入驻企业：

江苏顺大、尚德、晶澳等

概况：

隶属于扬州维扬经济开发区。

重点发展以硅为原材料的太阳能光伏产业基地。

盐城光伏产业园

成立时间：

2009年8月

入驻企业：

伯乐达太阳能等

概况：

盐城LED及光伏产业园是盐城市重点打造的优势特色产业园区之一，重点发展LED产业和光伏能源、光伏产业装备制造。

河北省

保定光伏产业园

成立时间：

2003年4月

入驻企业：

天威、英利等

概况：

我国第一个国家级新能源及能源设备特色产业基地。

邢台光伏产业园

成立时间：

2009年3月

入驻企业：

晶龙、庆丰光电等

概况：

一期规划用地7.17平方公里，总投资172亿元。

燕郊光伏产业园

成立时间：

2008年8月

入驻企业：

珈伟太阳能、晶龙

概况：

园区规划占地3000亩，由单晶硅、多线切割、太阳能组件、太阳能电池封装四大部分组成，预计五年内投资达到50亿元以上。

秦皇岛光伏产业园

成立时间：

2009年8月

入驻企业：

澳瑞特等

概况：

隶属于秦皇岛海港区北部工业区

宁夏回族自治区

石嘴山光伏产业园

成立时间：

2010年

入驻企业：

正泰光伏电站、尚德光伏电站、宁夏阳光硅业等。

概况：

石嘴山市并没有真正意义上的光伏产业园，只是有光伏产业的规模集群。

广东省

顺德光伏产业园

成立时间：

2011年

入驻企业：

必达电器等

概况：

随着国家光伏系统工程研究中心产业化基地落户顺德，光伏产业园开始建设，目前仍处在建设阶段。

三水薄膜电池基地

成立时间：

2009年

入驻企业：

爱康、凯盛、中建材薄膜项目等

概况：

隶属于佛山高新技术产业园，广东省发改委将三水园列为广东省重点培育的光伏产业基地，并将为该产业的发展提供强有力的支持，配合三水园打造广东光伏产业的三水基地、三水模式、三水标准

陕西省

西安高新技术开发区

成立时间：

1992年

入驻企业：

理工晶体、应用材料、陕西光伏股份等

概况：

聚集了21家企业在从事太阳能光伏产业各环节的生产制造。

理工晶体、华山半导体、骊晶、华晶、矽美和联创等企业从单晶炉制造、拉晶、切片、抛光到材料回收等环节已经形成了较为完成的产业循环结构。

浙江省

嘉善光伏产业园

成立时间：

2008年

入驻企业：

煜辉等

概况：

嘉善光伏产业园是嘉善临沪新区（姚庄工业园）的重要组成部分，规划占地面积3.6平方公里。

钱江光伏产业基地

成立时间：

2009年

入驻园区：

矽昶绿能源

概况：

隶属于杭州经济开发区，规划面积25.3平方公里，属杭州半小时交通圈，是经国家发改委批准的省级经济开发区。

平湖光伏产业园

成立时间：

2011年

入驻企业：

协成硅业、鸿喜光伏等

概况：

园区总规划面积为2500亩，分为光伏电池生产、光伏辅料生产、光伏产业零配件生产等七个功能区。

辽宁省

锦州光伏产业园

成立时间：

2009年9月

概况：

七个项目总投资271亿元，单体项目投资平均超38亿。

入驻企业：

新世纪、博阳等

河南省

安阳光伏产业园

成立时间：

2009年

入驻企业：

安彩、凤凰、中升、欧美亚等

概况：

构建构建一个基地（中国可再生能源学会安阳产业基地）、三个园区（林州市、滑县、安阳高新技术产业开发区等光伏产业园区）、四大产业（晶硅电池产业、薄膜电池产业、光伏应用产业、光伏装备制造业等光伏产业）的光伏产业发展战略布局。

洛阳高新区

成立时间：

1992年

入驻企业：

洛阳中硅、单晶硅公司、尚德等

概况：

依托洛阳高新区硅材料产业向下延伸出光伏产业和集成电路产业两条产业链，并以此为基础，形成了颇具规模的产业集群。

郑州新能源产业园

成立时间：

2009年3月

入驻企业：

保绿、阿格斯等

概况：

隶属于郑州高新区

四川省

双流光伏产业园

成立时间：

2010年6月

入驻企业：

天威新能源、阿波罗、汉能等

概况：

位于双流县西南航空港经济开发区，双流县获得“国家新能源产业基地”称号。

乐山光伏产业园

成立时间：

2008年

入驻企业：

特拓日、永祥、新光、东汽峨半、乐电天威等

概况：

严格上来说，乐山并没在真正意义上的产业园，但由于硅料企业较集中，故列于此。

江西省

南昌光伏产业园

成立时间：

2008年6月

入驻企业：

赛维BEST等

概况：

隶属于南昌高新区。

新余光伏产业园

成立时间：

2005年9月

入驻企业：

赛维LDK、中材、升阳、圣伯德等

概况：

先后获得“国家新能源科技城”、“国家科技兴贸创新基地”、“国家硅材料及光伏应用产业化基地”、“国家光伏工程研发中心”称号。

湖南省

湘潭光伏产业园

成立时间：

2008年8月

入驻企业：

天利恩泽等

概况：

隶属于湘潭高新区，并在高新区德国工业园内规划2000亩地用于湘潭光伏产业园的建设。

青海省

西宁东川工业园

成立时间：

2001年

入驻企业：

亚洲硅业、青海新能源等

概况：

隶属于西宁国家经济技术开发区。

福建省

泉州（南安）光电信息产业基地

成立时间：

2007年

入驻企业：

三安光电（600703，股吧）、均石能源等

概况：

目前，福建LED和光伏产业园区（基地）建设正如火如荼，全省已有12个LED和光伏产业专业园区，分布在福州工业园、厦门、泉州及云霄、华安、长汀等地，企业数量超过170家，产值超100亿元，区域性光电产业聚集效应已经开始显现。

湖北省

武汉光谷光伏产园

成立时间：

2008年7月

入驻企业：

三工等激光企业

概况：

已成为我国在光电子信息领域参与国际竞争的标志性品牌。

二、光伏电站巡检现状

据了解，光伏电站的生命周期为25年，其中分析其经济模型，光伏发电组件回本周期为5-7年，其余17-20年为运维周期，简单的理解来说，在组件保证25年寿命周期的情况下，后17-20年为组件的净利润周期。

分析组件的结构，可以发现组件由单个的硅片采用串联的形式完成链接，旁路二极管保证组件在发生隐裂等故障时过电流过热的保护作用，保护回路中的其他硅片组件。

导致热斑的原因有很多，组件的隐裂、灰尘、鸟粪、灌木遮挡等。

当组件发生故障，在传统运维的后台，是由汇流箱实时传输的U/I数据显示的，电站汇流箱数量根据电站实际情况不一，据了解大多数电站选择多个组串链接一个汇流箱的模式，这给定位具有异常情况的组件增大了难度，从经济效益来讲，发生故障导致串联的组件都处于停止工作状态，延长了回本周期，从隐患角度来讲，发生故障周围的硅片如果长时间不处理将更有可能发生故障，增加电站损失。

（一）光伏电站运维面临主要问题

（1）面积大，人工作业成本高。

国内现在已经建成的地面光伏电站大多都是几十兆瓦以上的规模，这些大型地面电站覆盖面积大，组件系统排布密集，日常电池板巡检工作量很大。

虽然有光伏电站监控系统能够报告各个发电单元的发电状况，要实现对兆瓦级的光伏电站每个电池板，甚至是每个电池片的发电监控，着实不易，单单靠人力完成这些工作也会耗费巨大的时间和人力成本。

（2）移动安防故障定位不够彻底。

目前光伏电站在运维方面升级安装智能安防系统，高清摄像头信号通过无线进行回传，可以随时增加布控点或者调整位置，不需要重新布设光纤。

巡检人员可通过视频对电站周边及电站内设备进行监控，将实时性、固定视频监控和多媒体调度平台相结合，固定视频监控的图像可以实时转发到手持终端上随时随地查看任何一个摄像头所在的区域。

对于具体的线下数据故障定位还需依靠评估工程师、检测工程师组成，拿着工具去现场，进行线下的红外、EL隐裂、I-V等检测，条件艰苦，而且非常耗时。

（二）光伏列阵巡检方式

1、常规人工巡检

步骤：

第一步.工程师利用一台红外线热感应摄像头检测光伏板的受损情况，主要是看热斑效应等问题。

第二步.电工用仪器检测光伏板上的电流运作。

第三步.技术人员将故障细节手工记录下来后进行后期维修。

（人工巡检光伏列阵）

在光伏电站巡检中，由于光伏电站设备数量庞大，人工巡检光伏电站往往很难发现其存在的隐患。

而且，人工巡检常常受地形影响，无法到达一些区域，从而产生巡检盲点。

与此同时，人工巡检遇到大型光伏电站时，巡检频次很难达到要求，导致很多电站故障无法及时发现。

2、无人机巡检

（无人机进行光伏板巡检）

2017年对于中国光伏行业同样是充满机遇与挑战的一年。

面对更多的装机目标、更严格的利润率要求、巨大的产能积累。

如何在拓展产能的同时完成已有电站的保值增收，考验着每一个布局战略的决策者。

在思索电站建设中“组串式”以及“集中式”传统运维方案改进的同时，民用小型无人机，带来了新的方案。

无人机可搭载红外摄像机，对电站故障区域进行集中拍摄，在拍摄以及相片中可以快速准确的定位故障光伏组件的地理位置。

智能无人机操作灵活、简便、高效，相比于常规的人工巡检，智能无人机巡检具备以下优势：

（1）巡检效率高，大幅缩减光伏电站巡检所需人数及巡检时间，节省人力运维成本，具有更高的经济效益；以占地1200亩100兆瓦的光伏场为例，包含光伏板45万块。

单次监测需要花费两名全职员工1月时间，用肉眼甄别设备状态。

单次单机飞行时间约为25~30分钟，人工操巡检1200亩地用时仅需约3日。

（2）智能无人机机动性高，它在空中飞行可以不受地面障碍物等的限制自由移动。

针对光伏电站幅员辽阔，地形起伏等特点，运用无人机巡检省时又省力；

（3）全自动飞行诊断，结合历史数据分析，可对光伏电站进行全面评估，还可对电站故障的出现进行有效预测；

（4）提升了电站巡检频次，有效提高电站巡检效率与精确性；

（5）解决了电站建设类型不同，组件难于巡检的难题，及以往人工巡检可能带来的人员安全问题。

三、智能无人机光伏巡检应用

光伏电站的无人机巡检分为安防区域巡检和技防精确巡检。

（一）安防巡检

安防巡检采用长航时无人飞行器：

复合翼无人机、固定翼无人机可以减少地形对飞机起降点的限制，而且续航时间长，巡航速度快，监测范围广。

无人机搭载双光相机，可以大面积巡察光伏列阵覆盖区域，并将画面实时传输回指挥大厅，使得安全管控更加及时、准确。

安防巡检包括：

子阵巡检、路面巡视、周边巡视等。

（1）光伏子阵的巡检

（快速发现斜单轴旋转方向有误，通过GPS定位所在子阵）

（2）电站内路面巡视

（巡视是否有车辆和人员非法闯入或违规操作）

（3）电站周边巡察

（巡视电站围栏是否完好、红外镜头可发现是否有动物闯入）

2、技防巡检

多旋翼无人机具有灵活起降，空中悬停、速度可控的特点适合作为技防巡检工具。

多旋翼无人机搭载红外成像相机和可见光成像相机，两者结合，能精确全面的采集太阳能电池板的丰富信息。

通过热信号的生成来确定太阳能电池板受损情况，在高空实现对光伏组件热斑效应等问题的查看。

在光伏电站的日常巡检中，无人机可以提供包括组件红外检测、组件表面灰尘检测、组件裂纹破损检测、组件遮挡检测等在内的组件检测，还能实现实时监测、分析、智能诊断等功能，以达到对光伏板灰尘覆盖，表面破损，发热等故障的诊断和隐患的精确定位。

（无人机光伏巡检技防整体方案）

无人机技防巡检主要包括：

光伏板热斑的识别、输电杆塔巡检、升压塔巡检。

（1）光伏板的智能巡检

（无人机自动跟踪光伏板飞行锁定光伏板）

（可见光和红外自动对比从中可以发现异常光热斑）

（后台视频自动拼接分析）

（自动生成分析报告）

光伏板常见故障：

（电池温度持续过高，存在连接故障）（电池异常热点，存在物理损伤）

（电池板的旁路二极管出现故障）

（2）输电塔巡检

针对光伏输电塔，无人机进行了快速飞行拍摄，检查绝缘子连接处销钉完好情况，排除连接松动及打火隐患，并通过红外设备探测输电设备是否存在异常过热现象。

（3）升压塔巡检

在升压塔巡检任务中，无人机进行了变压器漏油现象查看，并通过红外设备检测连接点对比温度，并保存检测数据。

四、智能无人机光伏领域应用市场形势

（一）市场前景

1、光伏运维的市场前景

目前我国光伏产业规模持续扩大，行业发展总体趋好。

伴随着我国光伏行业的进一步发展，预计未来几年，光伏行业市场容量将呈现出逐年增长态势。

据预测，到2022年我国光伏累计装机容量将达141GW。

2014年我国太阳能发电站数量1728个，同比2013年的1093个增长了58.1%。

保守估计到2016年底太阳能发电站数量大概在3000个左右。

根据公开信息显示，光伏公司在几年前布局建设的光伏电站从2014年开始逐渐正式并网发电。

随着并网发电的光伏电站规模越来越大，后期运营和维护业务将成为未来电站板块中增长最快的业务。

按照运维成本一般占光伏电站收入的8%来计算，每年光伏电站运维市场规模将接近34亿元。

尽管这是一个相当大的数字，但却远低于明年以及之后的数字。

根据国务院办公厅日前发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》，2020年，光伏装机要达到1亿千瓦（100GW）。

相比“十二五”的规划装机目标，翻了2倍多。

预计到2020年，中国光伏电站运维市场投资将达到640亿。

无人机在光伏运维方面的应用是智能光伏中重要的环节。

组串式逆变器、无人机和多媒体运维系统相互连接，利用无线宽带集群以最高效的方式处理电站发电情况。

这样的智能光伏，不仅可以向运维人员提供实时的电站发电数据和数据之外的其他电站工作情况，而且可以帮助减轻光伏电站对电网的影响。

2、无人机光伏电站应用需求

除了日常的巡检外，无人机在光伏电站设计、运维、后评价、应急等环节中，具有“灵活”、“智能”、“高效”的特点。

1、通过搭载正射或倾斜摄影测量设备进行航摄，绘制空间三维地形图，可抓取测量空间三维数据，适用复杂地形踏勘。

2、灾害受损情况评估（雨水、冰雪、雷电、沙尘暴等自然因素）。

电路、机械、消防、事故空中图像同步支持

在2017年光伏届的政策又在持续变化，政策电价上网补贴从集中式电站转向分布式，提倡土地重复利用，在工场屋顶、民居屋顶、高楼屋顶、农业大棚、鱼塘中，常规的土地测量踏勘以及传统的运维手段对人带来的隐患已经远远大于平底，如果说建设在平原地区高原地区电站的运维难度集中在获得更精确的数据，分布式电站的难度则在如何克服三维空间的运动上，无人机作为三维空间运动的机器人，无疑是最佳的选择。

（水面光伏列阵）

（大棚光伏列阵）

（工场屋顶光伏列阵）

（民居屋顶光伏列阵）