欧洲项目PROMISE的研究人员在极端高温、盐雾和撒哈拉沙尘的条件下监测光伏设施，使用传感器、数字复制品和基于人工智能的工具。解决方案旨在在故障显著降低生产之前识别故障，并培训能够维护小型太阳能设施的技术人员。
研究人员使用来自马耳他的十个太阳能设施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，以便在造成更大问题之前进行识别。PROMISE项目由欧洲地平线计划资助，结合了传感器、设施的数字复制品、自动数据分析和技术人员的实践培训，处于极热的夏季、盐雾和撒哈拉沙尘暴的环境中。
简而言之
1. 马耳他每年有大约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。
2. 研究人员使用传感器监测十个真实设施，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。
3. 项目开发了设施的数字复制品和基于人工智能的工具，以测试不同场景并自动识别可能表明故障的偏差。
4. 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。
5. 小型太阳能设施占欧洲光伏总容量的约一半，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。
马耳他为太阳能电力生产提供了有利条件，但也是设备的苛刻环境。该岛每年有大约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，以及定期从撒哈拉带来的沙尘中。
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，能够在马耳特环境中运行的系统应该能够在其他气候条件较少严酷的欧洲地区运行。
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，还关注已安装设施如何能够保持更长时间的运行。
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。
设施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，光伏设施仍然可以继续生产电力。业主可能只有在生产损失足够大以至于出现在账单或系统的总体数据中时，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。项目团队试图在故障对业主变得明显之前，尽早识别变化。
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，即真实设施的计算机复制品。这种模型再现系统的行为，并允许在不直接干预物理设施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报告异常。该系统不修复设施，也不确定问题的原因，但可以提醒技术人员注意需要检查的点。
监测在十个“生活实验室”中进行，这些真实设施同时用于能源生产、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。
光伏设施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。附近建筑的建设可能会创建一个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。
光伏系统几乎没有活动部件，但这并不意味着它们不需要检查。电缆、连接、逆变器、支架和面板表面可能会出现故障或退化，从而降低生产或影响设施的安全性。
这个问题尤其与住宅屋顶上的小型设施相关。其业主并不总是享有全面的维护合同或先进的监测系统，一些故障可能会在很长一段时间内未被注意。
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设施运行、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设施，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。
一种更先进的培训方法是电致发光。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。该方法可以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设施、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，并与设施的业主或管理员协调维修。
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。根据项目提供的信息，小型设施占欧洲光伏总容量的约一半。许多设施位于住宅或小企业的财产上，可能无法获得监测和专业服务。
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、与现有设施的兼容性、数据质量和人员解释警报的能力。
该项目并未证明在马耳他运行的任何系统会自动在欧洲任何地方运行。气候条件、设施类型和故障原因在不同地区各不相同，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、真实设施的测试、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。在太阳能设施的情况下，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，无论设施的状态如何。
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。
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