基于无人机在光伏工程中的应用探索

基于无人机在光伏工程中的应用探索

代熙 代礼军

中国电建集团重庆工程有限公司 400000

[摘 要]近年来，随着我国不仅实现经济快速增长，人口老龄化的日益加深以及生育率的不断下降，劳动力成本加速上升。光伏工程施工向来都是抢并网节点，故而每个光伏工程都在打人海战术，面对不断上升的劳动力成本，施工企业举步维艰。

[关 键 词]无人机、光伏、材料转运、劳动力、人工成本

引言

能源是人类文明进步的基础和动力，攸关国计民生和国家安全，关系人类生存和发展，对于促进经济社会发展、增进人民福祉至关重要。随着我国城镇化进程的不断推进，能源需求持续增长，能源供需矛盾也越来越突出，环境污染与温室效应日益严重，新时代的中国能源发展，需要积极适应国内国际形势的新发展新要求，新建光伏项目大多为行走困难的30°以上坡面至45°，人工、机械行走困难，而光伏项目劳务成本不断升高，低效率和高成本逐渐成为制约企业发展的枷锁，传统常规辅助生产的方式不在适应时代的需求，新型技术的运用探索及传统技术的变革应时而生，本文从无人机在光伏工程的应用展开叙述。

一、无人机在光伏工程的应用

（一）设计过程的应用

无人机目前主要用途是在前期规划选址以及勘测设计，在项目设计阶段即利用无人机拍摄的高清图片，生成相应3D模型，为设计者提供精确的数据支撑，测绘原始地貌的时候，可以代替人力进行测绘，减少人力投入，提高测绘效率，无人机可以无视地形进行测绘，解决了复杂地形人员、机械无法进入的问题；在施工期间，可以应用无人机为工程提供精确定位、俯视图，可以更加详细的标识场区内的原生林地，压覆矿区，坟地以及住宅的坐标，更加有利于光伏场区的优化布置，减少施工阶段的协调压力。

（二）项目施工过程、运维阶段的运用

一是在集电线路上的运用，可以应用无人机为工程施工管理人员作平面规划数据采集，可以在山路崎岖、步履维艰的铁塔中用于施工安全巡查，也可用无人机来进行输电线路架设过程中的放线作业。

二是在施工检测上的运用，用旋翼类无人机可以尝试进行在线隐裂检测（EL测试），光伏组件的隐裂检测是光伏电站质量控制的不可或缺的环节，也是光伏电站必要的检测项目。现行的隐裂检测主要依靠传统的相机加三脚架的形式进行，测量范围受电站类型限制，特别是水上电站，农业大棚型电站，山地型电站，因地貌特殊，很难实现在线测量，这也是光伏行业性难题。而如果采用无人机高空作业的方式，则可以有效克服地貌的障碍，不仅可以解决测试难的问题，也可以大幅度的提高检测效率，降低检测成本。无人机上搭载有可见光和红外摄像头，可以自动进行路径规划以实现对电站的自动巡检和疑似故障的定点巡检。判断故障点是通过热感定位手段实现的，包括组件不发电、隐裂、云层遮挡、灰尘附着、背板划伤、元器件损坏等问题造成的温度异常。智能巡检诊断软件可以处理无人机采集到的大量可见光和红外照片，实现图像定位、故障点识别，最终形成诊断报告，可以直观地对产品质量进行分析、划分赔付责任。

三是在运维巡检中的运用，通关无人机替代传统的人工电力巡检，既能保证巡检作业的安全高效，又能及时精准地发现各类问题，高效妥善处理，确保供电的持续稳定等，其中各类问题包括植被自然生长遮挡、异物遮挡、阻抗异常造成短路自燃等。同时还可以用于集电线路铁塔、导线巡检，这大大降低了人工巡检的风险程度、提高了巡检效率，通过视觉技术实现对铁塔、导线的跟踪，实时识别被巡检对象的位置，实现实时拍摄，完成整条集电线路的检测任务；可以利用无人机清障，可以竖向清除集电线路临近的植被枝丫，清除导线上的异物、垃圾等作用。

（三）无人机新开发的运用方案

众所周知，光伏工程占地面积广，受电站类型限制，特别是水上、滩涂、山地型光伏工程，因地形条件、地貌特殊，从而导致光伏工程使用大量劳动力进行中转运输，受山路崎岖、水中难行等多类型光伏难题制约，劳动力生产率较低。

我公司在云南文山州某山地光伏开展无人机载重运输试验，山地光伏普遍具有作业点多、面广、低效，地形地貌起伏、地势复杂等情况，且大多位于陡坡山地，不具备机械运输条件。随着坡度的增加，爬坡阻力与设备物资保障难度越来越大，严重制约工程安装和施工进度。项目部针对这一不利因素，迅速召开工作交流会研究解决设备物资运输难题，形成无人机运输施工专项方案，全力打通“最后一公里”。目前已取得了良好的运输效果和经济效益。

二、载重运输的效果分析

文山某光伏项目面对首并投产任务重、工期紧、建设环境条件复杂等困难，项目部安排专人研究探索、大胆创新，协力攻克施工难题。在经过一系列尝试之后，决定充分利用无人机运载能力及视野广、机动性能好、使用方便等特点，开辟了无人机空中运送通道，让无人机智能化运输投送物资变为现实。

经项目部测算，在运输地点相同的条件下，无人机吊运单日的完成量相当于12-13个人工一天的工作量，以一个方阵4.2MW材料转运为例，采用540Wp单晶光伏组件；固定支架以常规一个方阵282个组串，共计需要1400根檩条，单台无人机运输可用16天完成，人工运输需要135人工日才能用同样的实际完成；无人机运输光伏组件时，每天运送430块光伏板，而人工运输需要13人工/天。抛开无人机采购成本，减去运输的油耗成本约300元，减去辅助无人机吊装、拆卸的5名人工200元/天，单台无人机每天可节约成本约1300元，则18.5天就大约节省24050元；文山某光伏项目拟建设120MW装机容量，按50%的容量建设在位于大于30°且小于45°的坡上时，采用无人机载重运输的方式可节约劳务费达一百四十余万。故而对于无法修通临时道路的工程，相比使用人工运输而言，无人机的使用可有效降低人材机的投入，有利于企业提质增效。

三、未来的应用发展

目前国家现在把碳达峰、碳中和纳入经济社会发展全局，为响应国家实现碳达峰、碳中和，各发电集团新建的光伏电站如雨后春笋般拔地而起；而光伏电站的设计寿命为25年甚至更久，无人机的运用将越来越普及，无人机很少受荒漠无人区、高海拔、低温等极端天气影响，运用范围也将越来越广；还可在光伏电站带电并网前检查、光伏组件清洗、集电线路中埋地的电缆及水下集电线路展开超声和激光方式的无损检测等方面展开研究与应用，不断提高无人机的故障智能识别，利用深度学习标准化的技术，最终达到实现影像、图片以及故障的智能识别。

四、结论

随着无人机和光伏产业的发展，新材料、新技术、新工艺的不断创新进步，探索阶段遇到的问题必然能得到合理解决。越来越多的行业难题或弊端将在未来光伏电站会得到发展解决，在贯穿智慧的光伏全生命周期，无人机作业正在逐渐解放人力，也能在未来的日子里不断提高生产力。

参考文献

[1].武帅；蔡春伟；陈轶；柴文萍;;杨世彦；多旋翼无人机无线充电技术研究进展与发展趋势. 科技创新与应用, 2020(20期)

[2].金昭;夏国华;王澜;郑璇;;无人机用无线充电技术研究[J];现代制造技术与装备;2020年01期

[3].陈曦;胡静;宋铁成;许璐;;无人机通信测距双系统控制平台设计与实现[J];信息化研究;2020年01期

[4].詹仁俊;;电力巡检无人机通信中继系统的设计与实际应用[J];通讯世界;2017年03期

[5].王波;叶晓慧;;无人机飞行状态对数据传输的影响研究[J];舰船电子工程;2008年10期