马耳他正在测试能够更早检测到太阳能电池板缺陷和生产损失的系统

研究人员利用马耳他十个太阳能装置作为真实条件下的实验室，测试识别故障和生产损失的方法，以便在问题变得更严重之前进行识别。由欧洲地平线计划资助的PROMISE项目结合了传感器、装置的数字复制品、自动数据分析和技术人员的实践培训，处于极热的夏季、咸湿的空气和沙尘暴的环境中。

简而言之，马耳他每年大约有3000小时的阳光，但高温、海洋空气和沙尘暴为光伏面板的长期运行创造了困难条件。研究人员使用传感器监测十个真实装置，测量电力生产、太阳辐射、风速和温度。数据可以指示何时需要进行维护干预。该项目开发了装置的数字复制品和基于人工智能的工具，以测试场景并自动识别可能表明故障的偏差。学生和技术人员接受培训，通过视觉检查、拍照、检查清单和电致发光测试来检查面板，这些测试可以显示裂缝或隐藏缺陷。小型太阳能装置约占欧洲光伏容量的一半，可能面临类似的监测和维护问题，尤其是当业主没有专业服务合同时。

马耳他提供了有利于太阳能电力生产的条件，但也是设备的苛刻环境。该岛每年大约有3000小时的阳光，面板同时暴露在高温、湿度和海洋空气带来的盐分中，以及定期从撒哈拉带来的沙尘。

这些条件使研究人员能够在较短的时间内观察到在欧洲其他地区可能出现的更慢的问题。马耳他创新与研究基金会的主席及PROMISE项目协调员布赖恩·阿佐帕尔迪解释说，能够在马耳他环境中正常工作的系统应该也能在其他条件较轻的欧洲地区正常运行。

PROMISE项目分析了三年来改善光伏系统监测、维护和可靠性的方法。该项目不仅关注新面板的性能，还关注已安装装置如何能够长期保持运行。

自2010年左右以来，太阳能的使用在马耳他迅速扩展，得益于公共资助和社区项目。根据阿佐帕尔迪提供的估计，采用率已达到约20%-22%，而之前几乎不存在。

装置数量的增加使维护问题更加明显。即使一个或多个面板未能以正常容量运行，光伏装置仍然可以继续生产电力。业主可能只有在生产损失变得足够大以在账单或系统的总体数据中显现时，才会注意到故障。

延迟可能导致损坏的扩展或生产损失的积累。项目团队试图更早识别变化，以便在故障对业主变得明显之前。

研究人员安装了商业可用的传感器，测量生产的电量、太阳辐射、温度和风速。将实际生产与天气和运行条件进行比较，可以区分由云引起的正常下降和可能表明技术问题的损失。

数据被输入到一个监测系统中，该系统能够估计何时可能需要维护。目标是能够在问题导致生产显著下降之前安排检查和维修。

团队还开发了数字双胞胎，即真实装置的计算机复制品。这种模型再现了系统的行为，并允许在不直接干预物理装置的情况下测试多种情况。

研究人员可以将从面板接收到的数据与模型在相同条件下认为正常的结果进行比较。实际行为与估计行为之间的持续差异可能表明故障、新的阴影、污垢、面板的损坏或其他组件的问题。

基于人工智能的工具持续分析数据并自动标记异常。该系统不修复装置，也不确定问题的原因，但可以引起技术人员对需要检查的点的注意。

监测在十个“生活实验室”中进行，这些真实装置同时用于能源生产、研究和专业人员培训。这种方法允许在日常条件下测试工具，而不局限于仅在实验室进行的实验。

光伏装置可能因多种原因失去性能。灰尘、污垢和鸟类排泄物可能减少到达电池的光线。附近建筑物的建设可能会造成在安装面板时不存在的阴影区域，而温度、盐分和机械应力可能会导致组件的损坏。

光伏系统的活动部件很少，但这并不意味着它们不需要检查。电缆、连接、逆变器、支架和面板的表面可能会出现故障或退化，从而降低生产或影响装置的安全性。

这个问题对于住宅屋顶上的小型装置尤其相关。其业主并不总是享有全面的维护合同或先进的监测系统，一些故障可能会在长时间内未被注意。

该项目将人员培训视为同一问题的一部分。太阳能容量的扩展创造了对理解装置运行、能够解释数据和识别物理缺陷的技术人员和研究人员的需求。

参加国际夏季学校的学生参观了装置，并使用来自真实系统的数据进行工作。他们学习进行视觉检查、拍照和记录缺陷，并使用结构化的检查清单。

在培训中使用的一种更先进的方法是电致发光。在测试期间，电流以相反的方向输入太阳能面板，电池发出非常微弱的红外光，肉眼不可见。

专用相机可以记录这种光，并显示电池不均匀工作的区域。该方法允许检测非常小的裂缝和其他缺陷，这些缺陷在从外部检查面板时可能不可见。

团队还使用游戏、配对练习和模拟来培训参与者。其中一个游戏再现了技术人员必须诊断装置、决定需要哪些干预并管理维护预算的情况。

该练习反映了维护不仅仅是识别缺陷。技术人员必须解释数据，确定干预的优先级，讨论成本，并与业主或装置管理员协调维修。

为了吸引年轻观众，研究人员还创建了一场名为“光子的舞蹈”的表演，其中舞者的动作解释了太阳光在光伏电池内部转化为电力的过程。该活动旨在以更易于理解的形式展示技术过程。

维护的重要性并不限于马耳他。小型装置约占欧洲光伏总容量的一半，根据项目提供的信息。许多装置位于住宅或小企业的财产上，可能在监测和专业服务方面受到限制。

在马耳他测试的工具可能帮助业主和技术人员更早识别异常的生产下降。它们在其他国家的应用将取决于成本、与现有装置的兼容性、数据质量和人员解释警报的能力。

该项目并未证明任何在马耳他运行的系统会自动在欧洲任何地方运行。气候条件、装置类型和故障原因在不同地区各异，解决方案必须针对将要使用的环境进行验证。

PROMISE项目由欧盟的研究与创新地平线计划资助。该项目结合了技术研究、真实装置的测试、数字工具和光伏行业的培训活动。

数字双胞胎在多个行业中用于再现设备或物理系统的行为。在太阳能装置的情况下，它们允许将实际生产与估计性能进行比较，并模拟天气、阴影、退化或故障造成的影响。

预测性维护利用数据来估计何时可能出现问题或何时需要进行干预。它不同于仅在故障后进行的维护和在固定间隔内进行的检查，无论装置的状态如何。

太阳能的扩展增加了需要在数十年内监测的设备数量。实际的运行时间和总电力生产量取决于组件的质量、安装、当地条件和安装后的维护。

在马耳他积累的结果和经验可以用于后续研究和培训项目的发展。发布的材料并未说明所创建的工具是否已成为在所有欧洲市场上可用的商业产品，也未量化通过使用它们所获得的成本降低或使用寿命的延长。