光伏产业是基于半导体技术和新能源需求而兴起的朝阳产业，是未来全球先进产业竞争的制高点。2018年工信部印发《智能光伏产业发展行动计划（2018-2020年）》，以此加快提升光伏产业智能制造水平，推动互联网、大数据、人工智能等与光伏产业深度融合，鼓励特色行业智能光伏应用，促进我国光伏产业迈向全球价值链中高端。

智能光伏电站可以分为智能设备层、智能集成层、智能运维层。其中，智能设备层由智能光伏组件、智能零部件、信息化系统等组成。智能集成通过智能踏勘、智能设计、智能施工来实现智能光伏设备的应用。智能光伏电站投入使用后，基于大数据技术、5G通信、人工智能、信息化等技术进行智能监控。

来源：中商产业研究院

一、智能光伏电站设备层分析

光伏是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。太阳能光伏发电系统分为两类，一种是集中式，如大型西北地面光伏发电系统；一种是分布式，如工商企业厂房屋顶光伏发电系统，民居屋顶光伏发电系统。光伏产业上游包括单/多晶硅的冶炼、铸锭/拉棒、切片等环节，中游包括太阳能电池生产、光伏发电组件封装等环节，下游包括光伏应用系统的安装及服务等。中国光伏产业经过多年发展，产业链完整，制造能力和市场占比均居全球第一。

光伏产业链上游环节主要包括硅料、硅片的生产。多晶硅料是信息产业和太阳能电池产业的基础原材料，由石英砂加工的冶金级硅精炼而来，用于制造基于晶体硅的电池组件。多晶硅材料可以先被铸成硅锭，然后切割成片，加工成多晶硅硅片。

（1）多晶硅

数据显示，2005年以来，在政策推动下，我国多晶硅产业历经产能过剩、淘汰兼并，行业集中度不断提高。部分先进企业的生产成本已达全球领先水平，产品质量多数在太阳能级一级品水平。2018年，全国多晶硅产能超过万吨的企业有10家，产能利用率保持在较高水平，产量超过25万吨。2019年多晶硅产量达到34.2万吨。中商产业研究院预测2020年我国多晶硅产量达45万吨。

数据来源：中国光伏行业协会、中商产业研究院整理

随着国内市场的快速发展，光伏市场的不断扩大，2019年我国多晶硅产量呈爆发性增长，2019年我国多晶硅产量同比增长32%。

数据来源：中国光伏行业协会、中商产业研究院整理

（2）单晶硅

另外，硅料也可以熔炉后植入单晶硅籽晶，拉伸为圆柱晶棒，再被切割成片，加工成为单晶硅硅片。单晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。

随着光伏市场的不断发展，高效电池将逐渐占据市场的主导地位。根据中国光伏行业协会的预测，未来几年单晶硅电池市场份额逐步增大，2018年单晶硅片市场份额已经超过40%，2019年超过一半，其中N型单晶硅片的市场规模也将逐年提升。

（3）硅片

硅片是在多晶硅锭和单晶硅棒基础上进一步经过线切割机加工制成，是制造太阳能晶硅电池的基础材料。我国是硅片生产大国，国内产量占全球产量超90%。2018年我国硅片产量超过100GW，同比增长约19.1%。目前，全球前十硅片生产企业均位居中国大陆，我国硅片产量进一步扩大，2019年约为135GW。

光伏产业链中游主要环节为电池片及光伏组件。

（4）电池片

将硅片加工成为太阳能电池片，是制成光伏组件的中间工序。电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益，光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。近年来新发展的PERC、MWT、黑硅、切半、MBB等技术不断推高转换效率的同时降低成本，支撑了晶硅电池市场竞争力的持续提升。其中，以目前所有高效电池片的技术来看，PERC电池技术是投资成本最低、产线兼容率最高、效率提升最明显的技术之一。

2019年，尽管在政策调整下，我国光伏应用市场有所下滑，但受益于海外市场增长，我国光伏各环节产业规模依旧保持快速增长势头。截至2019年底，我国电池片产量108.6GW，同比增长27.7%，PERC单晶电池量产平均效率达22.3%。

（5）光伏组件

光伏组件是基于电池整合的具有封装及内部联结的，能单独提供直流电输出的、最小不可分割的光伏电池组合装置。光伏组件是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。2019年，我国光伏组件产量98.6GW，同比增长17.0%。

（6）智能零部件及系统

除了光伏组件以外，智能光伏电站还需要智能逆变器、控制器、汇流箱、储能系统、跟踪系统等，这些环节涉及远程控制、数据采集、数据分析等智能技术。

此外，推进光伏产业链条各环节智能化、制动化，还可以在多晶硅生产、收获、运输、破碎、分拣、清洗、包装上实现机械化与自动化；提升铸锭炉、单晶炉等自动化水平；推广电池生产自动制绒、自动上下料、自动导片机等设备；加大自动串焊机、自动摆串机、智能层压机、自动焊接机、自动削边机、自动装框机、自动灌胶机等组件生产设备的使用；研发并应用叠层自动焊机、接线盒自动焊接、第二层EVA/背板自动铺设、自动包装等设备；推动逆变器检测、包装、运输、现场安装等环节机械化、自动化智能化等。

二、智能光伏电站集成层分析

智能踏勘，通过无人机等技术进行光伏系统建设踏勘，在云端完成2D/3D建模。无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，通过无人机，基于热红外成像相机、图像处理技术等，可以对光伏电站站面积辽阔，地形起伏等信息进行收集，利于智能电站的规划、建设。

光伏电站的建设受到勘测地理信息数据、屋顶承重能力、当地辐照条件、产品价格等因素影响，基于智能化光伏设计系统可以对不同组件、逆变器、电气方案、支架方式等进行模拟方案比对。通过智能设计，选择更优的建设方案。

智能施工涉及采购、施工过程、质量检测、电站测试、验收等方面，智能化的管理可以实现工程进度实时监控、成本控制、库存管理、人员调配与施工问题预警。

三、智能光伏电站运维层分析

智能光伏电站的运维包括智能清洗、智能巡检、智能监控。随着科技的发展，越来越多的新兴技术应用在光伏电站中。

目前，智能光伏电站通过ERP（企业资源计划）、MES（生产过程执行系统）、PLC（可编程逻辑控制器）、SCADA（数据采集与监视控制系统）、SRM（供应链管理系统）、PLM（产品生命周期管理系统）、CRM（客户关系管理系统）等信息化管理系统，进一步推进生产流程全信息化管理。同时，随着人工智能、5G通信技术的应用推进，光伏产业与新一代信息技术加速融合，机器人、无人机等产品投入使用。