光伏產業是基于半導體技術和新能源需求而興起的朝陽產業，是未來全球先進產業競爭的制高點。2018年工信部印發《智能光伏產業發展行動計劃（2018-2020年）》，以此加快提升光伏產業智能制造水平，推動互聯網、大數據、人工智能等與光伏產業深度融合，鼓勵特色行業智能光伏應用，促進我國光伏產業邁向全球價值鏈中高端。
智能光伏電站可以分為智能設備層、智能集成層、智能運維層。其中，智能設備層由智能光伏組件、智能零部件、信息化系統等組成。智能集成通過智能踏勘、智能設計、智能施工來實現智能光伏設備的應用。智能光伏電站投入使用后，基于大數據技術、5G通信、人工智能、信息化等技術進行智能監控。
來源：中商產業研究院
一、智能光伏電站設備層分析
光伏是太陽能光伏發電系統的簡稱，是一種利用太陽電池半導體材料的光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能的一種新型發電系統，有獨立運行和并網運行兩種方式。太陽能光伏發電系統分為兩類，一種是集中式，如大型西北地面光伏發電系統；一種是分布式，如工商企業廠房屋頂光伏發電系統，民居屋頂光伏發電系統。光伏產業上游包括單/多晶硅的冶煉、鑄錠/拉棒、切片等環節，中游包括太陽能電池生產、光伏發電組件封裝等環節，下游包括光伏應用系統的安裝及服務等。中國光伏產業經過多年發展，產業鏈完整，制造能力和市場占比均居全球第一。
光伏產業鏈上游環節主要包括硅料、硅片的生產。多晶硅料是信息產業和太陽能電池產業的基礎原材料，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
數據顯示，2005年以來，在政策推動下，我國多晶硅產業歷經產能過剩、淘汰兼并，行業集中度不斷提高。部分先進企業的生產成本已達全球領先水平，產品質量多數在太陽能級一級品水平。2018年，全國多晶硅產能超過萬噸的企業有10家，產能利用率保持在較高水平，產量超過25萬噸。2019年多晶硅產量達到34.2萬噸。中商產業研究院預測2020年我國多晶硅產量達45萬噸。
數據來源：中國光伏行業協會、中商產業研究院整理
隨著國內市場的快速發展，光伏市場的不斷擴大，2019年我國多晶硅產量呈爆發性增長，2019年我國多晶硅產量同比增長32%。
數據來源：中國光伏行業協會、中商產業研究院整理
（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。單晶硅是單質硅的一種形態。熔融的單質硅在凝固時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，則這些晶粒平行結合起來便結晶成單晶硅。
隨著光伏市場的不斷發展，高效電池將逐漸占據市場的主導地位。根據中國光伏行業協會的預測，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超過40%，2019年超過一半，其中N型單晶硅片的市場規模也將逐年提升。
（3）硅片
硅片是在多晶硅錠和單晶硅棒基礎上進一步經過線切割機加工制成，是制造太陽能晶硅電池的基礎材料。我國是硅片生產大國，國內產量占全球產量超90%。2018年我國硅片產量超過100GW，同比增長約19.1%。目前，全球前十硅片生產企業均位居中國大陸，我國硅片產量進一步擴大，2019年約為135GW。
光伏產業鏈中游主要環節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。電池片的光電轉換效率直接影響整個光伏系統的效益，光電轉換效率的提升主要依靠技術更新換代。近年來新發展的PERC、MWT、黑硅、切半、MBB等技術不斷推高轉換效率的同時降低成本，支撐了晶硅電池市場競爭力的持續提升。其中，以目前所有高效電池片的技術來看，PERC電池技術是投資成本最低、產線兼容率最高、效率提升最明顯的技術之一。
2019年，盡管在政策調整下，我國光伏應用市場有所下滑，但受益于海外市場增長，我國光伏各環節產業規模依舊保持快速增長勢頭。截至2019年底，我國電池片產量108.6GW，同比增長27.7%，PERC單晶電池量產平均效率達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部聯結的，能單獨提供直流電輸出的、最小不可分割的光伏電池組合裝置。光伏組件是太陽能發電系統中的核心部分，也是太陽能發電系統中最重要的部分。2019年，我國光伏組件產量98.6GW，同比增長17.0%。
（6）智能零部件及系統
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、儲能系統、跟蹤系統等，這些環節涉及遠程控制、數據采集、數據分析等智能技術。
此外，推進光伏產業鏈條各環節智能化、制動化，還可以在多晶硅生產、收獲、運輸、破碎、分揀、清洗、包裝上實現機械化與自動化；提升鑄錠爐、單晶爐等自動化水平；推廣電池生產自動制絨、自動上下料、自動導片機等設備；加大自動串焊機、自動擺串機、智能層壓機、自動焊接機、自動削邊機、自動裝框機、自動灌膠機等組件生產設備的使用；研發并應用疊層自動焊機、接線盒自動焊接、第二層EVA/背板自動鋪設、自動包裝等設備；推動逆變器檢測、包裝、運輸、現場安裝等環節機械化、自動化智能化等。
二、智能光伏電站集成層分析
智能踏勘，通過無人機等技術進行光伏系統建設踏勘，在云端完成2D/3D建模。無人機是一種由無線電遙控設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，基于熱紅外成像相機、圖像處理技術等，可以對光伏電站站面積遼闊，地形起伏等信息進行收集，利于智能電站的規劃、建設。
光伏電站的建設受到勘測地理信息數據、屋頂承重能力、當地輻照條件、產品價格等因素影響，基于智能化光伏設計系統可以對不同組件、逆變器、電氣方案、支架方式等進行模擬方案比對。通過智能設計，選擇更優的建設方案。
智能施工涉及采購、施工過程、質量檢測、電站測試、驗收等方面，智能化的管理可以實現工程進度實時監控、成本控制、庫存管理、人員調配與施工問題預警。
三、智能光伏電站運維層分析
智能光伏電站的運維包括智能清洗、智能巡檢、智能監控。隨著科技的發展，越來越多的新興技術應用在光伏電站中。
目前，智能光伏電站通過ERP（企業資源計劃）、MES（生產過程執行系統）、PLC（可編程邏輯控制器）、SCADA（數據采集與監視控制系統）、SRM（供應鏈管理系統）、PLM（產品生命周期管理系統）、CRM（客戶關系管理系統）等信息化管理系統，進一步推進生產流程全信息化管理。同時，隨著人工智能、5G通信技術的應用推進，光伏產業與新一代信息技術加速融合，機器人、無人機等產品投入使用。
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