光伏產(chǎn)業(yè)是基于半導(dǎo)體技術(shù)和新能源需求而興起的朝陽產(chǎn)業(yè)，是未來全球先進(jìn)產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)。2018年工信部印發(fā)《智能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》，以此加快提升光伏產(chǎn)業(yè)智能制造水平，推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等與光伏產(chǎn)業(yè)深度融合，鼓勵(lì)特色行業(yè)智能光伏應(yīng)用，促進(jìn)我國光伏產(chǎn)業(yè)邁向全球價(jià)值鏈中高端。

智能光伏電站可以分為智能設(shè)備層、智能集成層、智能運(yùn)維層。其中，智能設(shè)備層由智能光伏組件、智能零部件、信息化系統(tǒng)等組成。智能集成通過智能踏勘、智能設(shè)計(jì)、智能施工來實(shí)現(xiàn)智能光伏設(shè)備的應(yīng)用。智能光伏電站投入使用后，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)、5G通信、人工智能、信息化等技術(shù)進(jìn)行智能監(jiān)控。

來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院

一、智能光伏電站設(shè)備層分析

光伏是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的簡稱，是一種利用太陽電池半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，將太陽光輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能的一種新型發(fā)電系統(tǒng)，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種方式。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)分為兩類，一種是集中式，如大型西北地面光伏發(fā)電系統(tǒng)；一種是分布式，如工商企業(yè)廠房屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，民居屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)。光伏產(chǎn)業(yè)上游包括單/多晶硅的冶煉、鑄錠/拉棒、切片等環(huán)節(jié)，中游包括太陽能電池生產(chǎn)、光伏發(fā)電組件封裝等環(huán)節(jié)，下游包括光伏應(yīng)用系統(tǒng)的安裝及服務(wù)等。中國光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈完整，制造能力和市場占比均居全球第一。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈上游環(huán)節(jié)主要包括硅料、硅片的生產(chǎn)。多晶硅料是信息產(chǎn)業(yè)和太陽能電池產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，由石英砂加工的冶金級硅精煉而來，用于制造基于晶體硅的電池組件。多晶硅材料可以先被鑄成硅錠，然后切割成片，加工成多晶硅硅片。

（1）多晶硅

數(shù)據(jù)顯示，2005年以來，在政策推動(dòng)下，我國多晶硅產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)產(chǎn)能過剩、淘汰兼并，行業(yè)集中度不斷提高。部分先進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)成本已達(dá)全球領(lǐng)先水平，產(chǎn)品質(zhì)量多數(shù)在太陽能級一級品水平。2018年，全國多晶硅產(chǎn)能超過萬噸的企業(yè)有10家，產(chǎn)能利用率保持在較高水平，產(chǎn)量超過25萬噸。2019年多晶硅產(chǎn)量達(dá)到34.2萬噸。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測2020年我國多晶硅產(chǎn)量達(dá)45萬噸。

數(shù)據(jù)來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

隨著國內(nèi)市場的快速發(fā)展，光伏市場的不斷擴(kuò)大，2019年我國多晶硅產(chǎn)量呈爆發(fā)性增長，2019年我國多晶硅產(chǎn)量同比增長32%。

數(shù)據(jù)來源：中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

（2）單晶硅

另外，硅料也可以熔爐后植入單晶硅籽晶，拉伸為圓柱晶棒，再被切割成片，加工成為單晶硅硅片。單晶硅是單質(zhì)硅的一種形態(tài)。熔融的單質(zhì)硅在凝固時(shí)硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則這些晶粒平行結(jié)合起來便結(jié)晶成單晶硅。

隨著光伏市場的不斷發(fā)展，高效電池將逐漸占據(jù)市場的主導(dǎo)地位。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)的預(yù)測，未來幾年單晶硅電池市場份額逐步增大，2018年單晶硅片市場份額已經(jīng)超過40%，2019年超過一半，其中N型單晶硅片的市場規(guī)模也將逐年提升。

（3）硅片

硅片是在多晶硅錠和單晶硅棒基礎(chǔ)上進(jìn)一步經(jīng)過線切割機(jī)加工制成，是制造太陽能晶硅電池的基礎(chǔ)材料。我國是硅片生產(chǎn)大國，國內(nèi)產(chǎn)量占全球產(chǎn)量超90%。2018年我國硅片產(chǎn)量超過100GW，同比增長約19.1%。目前，全球前十硅片生產(chǎn)企業(yè)均位居中國大陸，我國硅片產(chǎn)量進(jìn)一步擴(kuò)大，2019年約為135GW。

光伏產(chǎn)業(yè)鏈中游主要環(huán)節(jié)為電池片及光伏組件。

（4）電池片

將硅片加工成為太陽能電池片，是制成光伏組件的中間工序。電池片的光電轉(zhuǎn)換效率直接影響整個(gè)光伏系統(tǒng)的效益，光電轉(zhuǎn)換效率的提升主要依靠技術(shù)更新?lián)Q代。近年來新發(fā)展的PERC、MWT、黑硅、切半、MBB等技術(shù)不斷推高轉(zhuǎn)換效率的同時(shí)降低成本，支撐了晶硅電池市場競爭力的持續(xù)提升。其中，以目前所有高效電池片的技術(shù)來看，PERC電池技術(shù)是投資成本最低、產(chǎn)線兼容率最高、效率提升最明顯的技術(shù)之一。

2019年，盡管在政策調(diào)整下，我國光伏應(yīng)用市場有所下滑，但受益于海外市場增長，我國光伏各環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)規(guī)模依舊保持快速增長勢頭。截至2019年底，我國電池片產(chǎn)量108.6GW，同比增長27.7%，PERC單晶電池量產(chǎn)平均效率達(dá)22.3%。

（5）光伏組件

光伏組件是基于電池整合的具有封裝及內(nèi)部聯(lián)結(jié)的，能單獨(dú)提供直流電輸出的、最小不可分割的光伏電池組合裝置。光伏組件是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中最重要的部分。2019年，我國光伏組件產(chǎn)量98.6GW，同比增長17.0%。

（6）智能零部件及系統(tǒng)

除了光伏組件以外，智能光伏電站還需要智能逆變器、控制器、匯流箱、儲(chǔ)能系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)等，這些環(huán)節(jié)涉及遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等智能技術(shù)。

此外，推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)鏈條各環(huán)節(jié)智能化、制動(dòng)化，還可以在多晶硅生產(chǎn)、收獲、運(yùn)輸、破碎、分揀、清洗、包裝上實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化；提升鑄錠爐、單晶爐等自動(dòng)化水平；推廣電池生產(chǎn)自動(dòng)制絨、自動(dòng)上下料、自動(dòng)導(dǎo)片機(jī)等設(shè)備；加大自動(dòng)串焊機(jī)、自動(dòng)擺串機(jī)、智能層壓機(jī)、自動(dòng)焊接機(jī)、自動(dòng)削邊機(jī)、自動(dòng)裝框機(jī)、自動(dòng)灌膠機(jī)等組件生產(chǎn)設(shè)備的使用；研發(fā)并應(yīng)用疊層自動(dòng)焊機(jī)、接線盒自動(dòng)焊接、第二層EVA/背板自動(dòng)鋪設(shè)、自動(dòng)包裝等設(shè)備；推動(dòng)逆變器檢測、包裝、運(yùn)輸、現(xiàn)場安裝等環(huán)節(jié)機(jī)械化、自動(dòng)化智能化等。

二、智能光伏電站集成層分析

智能踏勘，通過無人機(jī)等技術(shù)進(jìn)行光伏系統(tǒng)建設(shè)踏勘，在云端完成2D/3D建模。無人機(jī)是一種由無線電遙控設(shè)備或自身程序控制裝置操縱的無人駕駛飛行器，通過無人機(jī)，基于熱紅外成像相機(jī)、圖像處理技術(shù)等，可以對光伏電站站面積遼闊，地形起伏等信息進(jìn)行收集，利于智能電站的規(guī)劃、建設(shè)。

光伏電站的建設(shè)受到勘測地理信息數(shù)據(jù)、屋頂承重能力、當(dāng)?shù)剌椪諚l件、產(chǎn)品價(jià)格等因素影響，基于智能化光伏設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以對不同組件、逆變器、電氣方案、支架方式等進(jìn)行模擬方案比對。通過智能設(shè)計(jì)，選擇更優(yōu)的建設(shè)方案。

智能施工涉及采購、施工過程、質(zhì)量檢測、電站測試、驗(yàn)收等方面，智能化的管理可以實(shí)現(xiàn)工程進(jìn)度實(shí)時(shí)監(jiān)控、成本控制、庫存管理、人員調(diào)配與施工問題預(yù)警。

三、智能光伏電站運(yùn)維層分析

智能光伏電站的運(yùn)維包括智能清洗、智能巡檢、智能監(jiān)控。隨著科技的發(fā)展，越來越多的新興技術(shù)應(yīng)用在光伏電站中。

目前，智能光伏電站通過ERP（企業(yè)資源計(jì)劃）、MES（生產(chǎn)過程執(zhí)行系統(tǒng)）、PLC（可編程邏輯控制器）、SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）、SRM（供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)）、PLM（產(chǎn)品生命周期管理系統(tǒng)）、CRM（客戶關(guān)系管理系統(tǒng)）等信息化管理系統(tǒng)，進(jìn)一步推進(jìn)生產(chǎn)流程全信息化管理。同時(shí)，隨著人工智能、5G通信技術(shù)的應(yīng)用推進(jìn)，光伏產(chǎn)業(yè)與新一代信息技術(shù)加速融合，機(jī)器人、無人機(jī)等產(chǎn)品投入使用。