光伏发电屋顶能生财 在美国就能遥控

近日我省发放了最大一笔供暖补贴——3750万元!这笔款项是用来支持农村减霾降碳“煤改电”工作的。太原市煤改电首批试验村是与清徐县紧邻的枣园头村。在这个村里有一户人家姓魏，在自己家屋顶上面排满光伏发电板发电，而且还把自家发的电卖给国家电网获利，每年有十来万元的收入。在屋顶装光伏电板的人叫魏亚威，不到30岁，刚刚在2016年“春晖杯”中国留学人员创新创业大赛中，以“光伏电站及充电桩微智脑”项目夺得我省清洁能源领域唯一的优胜奖。魏亚威回到太原后，接受了本报采访。

留美博士在村里建起光伏电站

枣园头村的光伏电站是魏亚威在5年前开始鼓捣的。2012年时，他简单安装了两块光伏组件做实验，到2013年他建成了第一个并网光伏电站，把自家发的电卖给国家电网。当时作为太原市首个个人光伏发电项目，引来不少关注和报道。之后每年魏亚威对枣园头村的光伏电站都有改进，最明显的就是屋顶光伏板的规模越来越大，发电量也越来越大。到2016年，魏家屋顶已经从最初的两块光伏板发展到如今三个屋顶全覆盖，面积达1000平方米，理论总功率100千瓦的分布式光伏发电站群。

要想让光伏板达到最好发电效果，还需要专业人士指导。魏亚威现在还在美国就读，不能对枣园头村的光伏电站进行日常实时管理与监控，平常屋顶的光伏电站都是魏亚威的姑父在管理。他的姑父是个普通农民，对光伏电站运行维护这种高科技当然不了解，管理完全是靠魏亚威在美国遥控指挥。早期，魏亚威通过直接的远程技术指导，让枣园头村的光伏电站发电效率总能达到最优，夏季满负荷发电，抓住关键季节，为电站带来最大效益。魏亚威这次获奖的项目更是把这种技术升级换代，通过“微智脑”来实现远程规模化遥控维护光伏电站。

“微智脑”是个啥东西

“微智脑”简单说，就是一个利用人工智能算法，结合电力大数据分析技术，让机器来学习、预测、管理光伏电站的前沿解决方案。

建立一个光伏发电站一定是需要有电力相关专业技术的，魏亚威大学时学的是电力系统及其自动化，工作两年后考入美国密西根理工大学，钻研电力系统智能电网继电保护的前沿课题，并在美国西北太平洋国家实验室电力系统同步向量测量(PMU)中心做实习研究员，就是在这一年，魏亚威在太原建起首个10KW个人光伏电站并实现并网发电。2014年，魏亚威考入了美国克莱姆森大学读博，从事大规模光伏电站接入下的大电网频率预测与稳定性分析方向的研究，随着他在专业上的不断深入，其在枣园头村自家屋顶上的光伏电站也在不断变化壮大。小姑家的屋顶铺满了光伏板，大姑家的屋顶也铺上了光伏板，魏家的老屋更是不仅屋顶铺上了光伏板，为了更全面地利用光照资源，还在院子里杵了几根角钢焊成的梁柱作为新的支点，增加电站容量。

光伏发电站是建好了，但是可靠，有效的运行和维护却是个大问题。

近日一则关于光伏发电板上晒辣椒、晒蘑菇、晒红薯的消息在光伏发电行业颇受关注。“光伏电站建好了，发现有问题，很多人不会运行和维护。像这种晒辣椒的情况出现，只需要一两个小时，就会给单个光伏板带来不可逆的破坏，如果晒一天，整串光伏板就全坏掉了，损失非常大。”魏亚威的姑父没有多少文化，识字不多，魏亚威有时候说专业术语，他根本不懂。“光伏电站初期投资较大，理论上可以运行25年，就好比家用电器的有效年限，在有效年限内如果维护好，可以带来总计3倍的效益。”魏家的光伏发电在夏天，基本上都是满负荷运行，这样好的发电效果来自魏亚威“微智脑”遥控指挥进行维护管理。

“2013年暑假我到了美国西北太平洋国家实验室实习，在那儿看到了人家完整的光伏电站、充电车以及智能化家庭电气控制闭环生态系统，就想带回来自己做一个，但是思路太超前，综合成本贵，且山西当时的新能源、电动车发展情况也不支持全面落地，最后在家里人支持下做起来了最简单的光伏电站。”魏亚威说，“一般建设一个100万元的光伏电站，合理需要每年配2-3万元的运行维护费用。没有维护管理的光伏电站就相当于裸奔。”但对于很多中小型的光伏发电站是不愿意投入这3万多元的维护成本的，另外也没那么多合格的运行人员来满足需求。魏亚威说，自己的“微智脑”就是提供集约型远程无人维护的。通过“数据分析可以给光伏电站做定期体检、实时监控、中短时预测、提前预判电站大故障，防患于未然。

中小型光伏电站的“诊疗中心”

用一个相对准确一点的比喻来形容魏亚威的“光伏电站及充电桩微智脑”项目，就相当于是给中小型光伏电站建立一个“诊疗中心”，通过这个诊疗中心来给分散在不同地方的光伏发电站进行“体检”，出具体检报告，让光伏电站能更好地创造效益，避免不必要的损失。

魏亚威说，光伏发电站的这个“微智脑”的意义还不仅仅于此。他给记者展示了一张参加世界电力系统年会时，美国伊利诺伊理工大学展示的亚欧光辐照强度图，可以看出我国中北部地区光伏强度条件优越，而山西便在其中。光伏发电的意义自然无需多说，对于身处雾霾之中的当下，大力发展这种绿色能源、其减碳降霾的意义更是重大而深远。在推广和普及这种清洁能源生产中，光伏扶贫可以让更多的乡村受益，而如何让受教育低的人群也能很好地维护和管理好光伏电站，显然很需要这样一个“诊疗中心”。

有了光伏电站之后，还可逐步解决电动车普通充电桩充电时间过长的问题，不会给城市电力网架带来过大的负担,担心系统负荷过大的跳闸失电问题。在魏亚威家的老院，记者看到十多样大功率电动工具，这需要高电压(380V)高电流来带动的工具全部都是用自家光伏电站逆变器发出的大功率交流电，未来适用于40千瓦甚至更大功率直流电动快充桩以及控制系统也在筹建中。

目前，光伏电站的数据信息是一个一个的电力孤岛，也许通过“微智脑”的集约化管理，短时间内可能看不到其集群威力，但是当积累成一个地区性光伏+电动车大数据库时，便可以根据这些数据挖掘出一个大地区清洁能源发展的已有状态，未来趋势，甚至对地区电网建设规划格局的变化提供积极的参考意见。简单打个比方，如果街头电动车的充电桩使用光伏电站的能源，通过“微智脑”管理产生的数据，通过深度学习和分析就可以准确预测司机们充用电节奏和充电集中分布区域，未来可以帮助管理者更加合理地建设和规划充电桩。