太陽能可能是當(dāng)今增長最快的可再生能源之一，但它也有其局限性。關(guān)鍵是，與許多其他能源不同，太陽能不能全天候運(yùn)行。太陽能發(fā)電站受制于白天所需的日照時間。光伏（PV）電池仍然受到其技術(shù)的限制，即需要陽光來創(chuàng)造電力。僅僅是這一現(xiàn)實(shí)就需要任何可行的手段來減少運(yùn)營和維護(hù)（O&M）成本。

進(jìn)入預(yù)測性維護(hù)（PdM）。預(yù)測性維護(hù)能夠通過利用人工智能（AI）的指數(shù)級能力，持續(xù)、實(shí)時地評估運(yùn)營數(shù)據(jù)。它是預(yù)測結(jié)果的維護(hù)。因此，它可以確保提前預(yù)測潛在的故障或失效。這最大限度地減少了不可預(yù)見的或突然發(fā)生的故障的風(fēng)險，從而減少了停機(jī)時間和凈運(yùn)行和維護(hù)成本。自主機(jī)器人已經(jīng)在太陽能設(shè)施的預(yù)測性維護(hù)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

太陽能發(fā)電站的維護(hù)問題

在沒有機(jī)器人的情況下，與維護(hù)有關(guān)的危險和風(fēng)險是非常大的，而且會在太陽能發(fā)電站升級。勞動力是這些設(shè)施的一個高風(fēng)險因素。太陽能發(fā)電站傳統(tǒng)上使用工人團(tuán)隊(duì)來檢查或維護(hù)太陽能設(shè)施。但這是一項(xiàng)非常勞力密集、耗時的工作，尤其是太陽能發(fā)電站通常占地數(shù)英畝的土地。

派遣工人去通常位于偏遠(yuǎn)地區(qū)的太陽能發(fā)電站進(jìn)行檢查和維護(hù)工作還有進(jìn)一步的風(fēng)險。途中的道路可能很危險，而且始終存在著車輛事故的風(fēng)險。惡劣或極端的天氣條件，如酷暑、降雨或降雪，會進(jìn)一步影響太陽能發(fā)電站的工作條件。在太陽能發(fā)電站進(jìn)行的工作可能是危險的，有潛在的風(fēng)險，如觸電。此外，與任何工業(yè)設(shè)施一樣，任務(wù)可能是枯燥和重復(fù)的，有可能導(dǎo)致昂貴的錯誤。

除了勞動之外，還有一系列與太陽能設(shè)施的資產(chǎn)有關(guān)的危險和風(fēng)險。由于灰塵、微粒物質(zhì)和其他碎片，太陽能電池板會很快變臟。電池板也可能被植被阻擋，無論是倒下的還是雜草叢生的。電池板內(nèi)的多個太陽能電池可能會短路，也可能會出現(xiàn)褐色和變色的情況。

其他可能導(dǎo)致停機(jī)的設(shè)備相關(guān)危險包括有缺陷的跟蹤器、變壓器泄漏、損壞的逆變器、斷裂的管道和損壞的匯流箱，僅舉幾例。由于野生動物的入侵或人員的非法進(jìn)入，也可能發(fā)生周邊破壞。這些漏洞可能導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞或被盜，包括面板部件和電纜。

預(yù)測性維護(hù)是提高太陽能發(fā)電站性能的驅(qū)動力

對于一個有內(nèi)在不活躍期的行業(yè)來說，好消息是，技術(shù)已經(jīng)變得越來越便宜，特別是在組件/資產(chǎn)和安裝成本方面。國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）在2021年發(fā)布的報告中證實(shí)了這一點(diǎn)。預(yù)測性維護(hù)可以幫助太陽能行業(yè)進(jìn)一步利用這些令人鼓舞的成本節(jié)約，并通過更有效、更智能的維護(hù)和檢查制度來節(jié)省相關(guān)的運(yùn)行和維護(hù)成本。

與安裝有關(guān)的成本確實(shí)是當(dāng)今太陽能行業(yè)的首要支出。然而，隨著行業(yè)的成熟和大多數(shù)設(shè)施的建成，運(yùn)行和維護(hù)成本將占主導(dǎo)地位。這些成本中的大部分將與資產(chǎn)有關(guān)。例如，據(jù)估計，在未來十年，幾乎50%的運(yùn)行和維護(hù)成本將用于維修，如更換逆變器。隨著老化的太陽能基礎(chǔ)設(shè)施越來越多地需要維護(hù)以覆蓋零件，人工智能增強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析將變得非常有價值。考慮到到2030年，僅美國的太陽能裝置預(yù)計將花費(fèi)35億美元的運(yùn)行和維護(hù)成本，亞太地區(qū)預(yù)計將占57億美元。

自主機(jī)器人案例

自主機(jī)器人可以成為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動和真正預(yù)測性維護(hù)制度的一個組成部分。光伏面板就是一個很好的例子?？紤]一個芬蘭案例研究甚至可以說，“預(yù)測性維護(hù)的最終目標(biāo)是識別出故障的光伏面板”。這個基本原理是太陽能電池板產(chǎn)生能量的效率與電池板接收到的太陽輻照度及其轉(zhuǎn)換所述能量的能力成正比。故障面板顯然會破壞太陽能技術(shù)的基本屬性（和局限性）。自主地面機(jī)器人可以在面板和陣列下方進(jìn)行檢查和狀態(tài)監(jiān)測，以降低這種風(fēng)險。這種與面板相關(guān)的狀態(tài)監(jiān)控的具體示例包括使用紅外線檢測有缺陷的面板，以及檢查連接面板螺栓。

在其他情況下，自主機(jī)器人可以作為綜合預(yù)測性維護(hù)制度的一部分用于太陽能發(fā)電站資產(chǎn)。例如，他們可以檢查外殼和貨架系統(tǒng)外部的腐蝕情況，以及檢測可能被捆綁、懸掛或斷開連接的電纜。它們還可以臨時部署，以分析由于天氣、植被、電氣短路或動物或人的入侵等不可預(yù)見的外部因素可能造成的任何損害，僅舉幾個可能的場景。重要的是，自主機(jī)器人可以頻繁監(jiān)控所有太陽能電池板和工作臺/陣列，而不是僅檢查或監(jiān)控樣本范圍，這在非機(jī)器人、人工檢查中是常態(tài)。

此外，與最專業(yè)的檢查團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的任何檢查相比，地面機(jī)器人可以更有效地進(jìn)行所有這些檢查和監(jiān)控，成本更低，勞動力相關(guān)投入也更少。無人機(jī)在空中檢查和監(jiān)控方面也非常有幫助。例如，它們可用于太陽能電池板的俯視檢查，其優(yōu)勢是能夠比人工檢查更快、更有效地檢測缺陷和故障。

太陽能發(fā)電站的其他自主機(jī)器人案例

其他不直接針對資產(chǎn)的維護(hù)任務(wù)也可以由自主機(jī)器人承擔(dān)。地面機(jī)器人的這些任務(wù)包括檢查陣列下是否有動物出沒的跡象。監(jiān)測太陽能電池陣列底部附近的地面侵蝕尤為重要，因?yàn)榈孛媲治g會破壞太陽能電池陣列和支架的穩(wěn)定性，從而使面板處于危險之中。

植被維護(hù)是任何地面太陽能電站的另一個重要維護(hù)因素，市場上已經(jīng)有許多割草和植被監(jiān)測機(jī)器人。面板清潔機(jī)器人的價值不可估量，因?yàn)樗鼈兡軌蜃灾鞒袚?dān)任何太陽能發(fā)電場中勞動強(qiáng)度最大、最乏味的任務(wù)。所有這些技術(shù)的一個令人興奮的方面是，自主機(jī)器人和無人機(jī)的結(jié)合可以促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)，從而促進(jìn)太陽能裝置的預(yù)測性維護(hù)。

該技術(shù)正在加速發(fā)展。如今，資產(chǎn)所有者正在采用以站點(diǎn)為中心的自主檢查模型，該模型可以快速輕松地創(chuàng)建數(shù)字孿生，從而可以使用物理安裝的精確數(shù)字副本或“孿生”來獲得維護(hù)洞察力?？梢允褂脭?shù)字孿生對太陽能發(fā)電場的資產(chǎn)、設(shè)備、流程和系統(tǒng)進(jìn)行分析甚至遠(yuǎn)程監(jiān)控，特別是通過數(shù)據(jù)異常測試潛在故障。

太陽能每千瓦時的價格穩(wěn)步下降，但其技術(shù)相關(guān)的局限性依然存在。通過自主檢查進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)是彌合停機(jī)造成的“功率曲線”的絕佳方式。它不僅為太陽能發(fā)電站節(jié)省了成本，而且肯定會通過提高運(yùn)營的安全性和效率來繼續(xù)改變行業(yè)。