【2022年12月23日,中國,深圳】華為面向行業(yè)舉辦智能光伏十大趨勢發(fā)布會。會上,華為智能光伏業(yè)務總裁陳國光從多場景協(xié)同、數(shù)字化轉型、重構安全等維度出發(fā),全面解讀了智能光伏十大趨勢,為光伏產(chǎn)業(yè)的轉型升級提供參考,并發(fā)布重磅白皮書。
光伏正在迎來最好的時代。隨著以光伏為代表的新能源占比不斷提升,如何持續(xù)降低光儲系統(tǒng)度電成本,提升運營運維效率,提升電網(wǎng)對新能源消納能力的同時保持電網(wǎng)穩(wěn)定性,以及保障端到端的系統(tǒng)安全是業(yè)界共同面對的關鍵難題。
陳國光表示,“雙碳”戰(zhàn)略在全球的逐步落地,大大加速了光伏成為主力能源的進程。 光伏產(chǎn)業(yè)大爆發(fā)背景下,挑戰(zhàn)永遠與機遇并存。華為展望光伏行業(yè)發(fā)展十大趨勢,希望能給業(yè)界同仁及所有關心綠色可持續(xù)發(fā)展的組織與個人帶來一些啟發(fā)。
趨勢一 光儲發(fā)電機
隨著新能源占比不斷提升,給電網(wǎng)帶來了沖擊,使其面臨系統(tǒng)穩(wěn)定性、功率平衡以及電能質(zhì)量等多種復雜的技術問題。
因此,改變新能源控制模式,提高有功和無功控制與響應能力,主動緩解頻率和電壓波動,讓光伏發(fā)電從Grid Following走向Grid Forming,將成為解決光伏并網(wǎng)消納的重要舉措。通過光儲融合+Grid Forming技術,打造智能光儲發(fā)電機,將新能源的控制邏輯,從電流源型控制轉為電壓源型控制,并具備強慣量支撐、瞬時穩(wěn)壓與故障穿越能力,讓光伏發(fā)電從適應電網(wǎng)走向支撐電網(wǎng),加速光伏成為主力能源。
趨勢二 高密高可靠
光伏電站向大功率、高可靠發(fā)展已成為趨勢。 以光伏逆變器為例,直流電壓已經(jīng)由1100V提升到1500V。通過碳化硅、氮化鎵等新材料的應用,以及將數(shù)字技術與電力電子技術、熱管理技術等充分結合,預計未來5年,逆變器的功率密度將再提升~50%,同時保證設備的高可靠性。
青海省海南州特高壓項目2.2GW光伏電站, 9216臺設備穩(wěn)定運行在3100米高海拔嚴酷環(huán)境中,華為逆變器總計可用時長高達2千萬小時,系統(tǒng)可用度高達99.999%,保障系統(tǒng)高發(fā)電量,降低度電成本。
趨勢三 組件級電力電子(MLPE)
分布式光伏在產(chǎn)業(yè)政策和技術發(fā)展的驅動下近年來迎來蓬勃發(fā)展。如何充分利用屋頂資源、提升發(fā)電量、同時保障光儲系統(tǒng)安全成為關鍵要點,因此,引入更精細化的管理成為必須。
組件級電力電子器件(Module-Level Power Electronics, MLPE)在光伏系統(tǒng)中指能對單個或幾個光伏組件進行精細化控制的電力電子設備,包括微型逆變器、功率優(yōu)化器和關斷器,組件級發(fā)電、監(jiān)控和安全關斷是其獨特價值。隨著光伏系統(tǒng)向著更安全、智能化發(fā)展,預計2027年MLPE在分布式市場滲透率將提升至20%-30%。
趨勢四 組串式儲能
相較于傳統(tǒng)集中式儲能解決方案,智能組串式儲能解決方案是將數(shù)字信息技術與光伏、儲能技術進行跨界融合,基于分布式儲能系統(tǒng)架構,采用電池模組級能量優(yōu)化、電池單簇能量控制、數(shù)字智能化管理、全模塊化設計等創(chuàng)新技術,實現(xiàn)儲能系統(tǒng)全生命周期內(nèi)更高放電、更優(yōu)投資、極簡運維、安全可靠的價值。其具有組串式、智能化、模塊化三大特點。
在東南亞地區(qū)最大的儲能電站項目——新加坡200MW/200MWh項目中,針對客戶電網(wǎng)調(diào)頻和旋轉備用的應用場景,智能組串式儲能通過充放電精細化管理,實現(xiàn)更長時間的恒功率輸出,保障調(diào)頻收益。同時,通過電池包級自動SOC標定功能,節(jié)省人力開支,大幅提升運維效率。
趨勢五 電芯級精細管理
正如光伏系統(tǒng)向組件級電力電子(MLPE)發(fā)展一樣,鋰電池儲能系統(tǒng)也一定會朝著更小的管理顆粒度進發(fā)。 只有針對電芯開展精細化管理,才能更有效地應對效能與安全問題。當前,傳統(tǒng)端側BMS只能將有限的數(shù)據(jù)進行匯總和簡單分析,幾乎不可能做到故障的早期發(fā)現(xiàn)與預警。因此,需要讓BMS(Battery Management System)“更敏感”、“更智能”,甚至要“預知未來”,這有賴于大量數(shù)據(jù)的采集與運算處理,并結合AI技術找到最優(yōu)點、對趨勢做出預判。
趨勢六 “光儲網(wǎng)”融合
在發(fā)電側,建設光儲清潔能源基地,利用特高壓送至負荷中心已在成為趨勢。在用電側,構建虛擬電廠(VPP)把海量分布式光伏系統(tǒng)、儲能及可控負荷相結合,將分散的發(fā)電單元、儲電單元靈活調(diào)度,實現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷也已在多個國家開始落地。
因此,構建“光儲網(wǎng)”融合的穩(wěn)定能源系統(tǒng),支撐光伏送出與消納,將成為解決能源安全與能源獨立關鍵舉措。通過融合數(shù)字技術、電力電子技術與儲能技術,實現(xiàn)多能互補、協(xié)調(diào)互濟。應用5G、AI、云技術,能將海量分布式光儲系統(tǒng)進行智能化管理、運營與電力交易,構建VPP虛擬電廠,為用戶側可調(diào)節(jié)資源參與市場交易、負荷側響應,為電網(wǎng)削峰填谷提供堅強技術保障。
趨勢七 重構極致安全
光儲安全是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石,這要求我們站在全場景、全鏈路的角度系統(tǒng)考量,并充分融合電力電子技術、電化學技術、熱管理技術與數(shù)字技術,重構系統(tǒng)極致安全。
在光伏電站場景,據(jù)統(tǒng)計直流側引發(fā)的故障可占到所有故障的70%以上,逆變器需要具備智能組串分段與端子自動檢測功能;在分布式光伏場景,電弧故障自動斷路功能AFCI將成為標配、組件級快速關斷功能將給維護和消防人員帶來安全保障;在儲能場景,需要結合電力電子、云與AI等多種技術對儲能產(chǎn)品從電芯到系統(tǒng)進行精細化管理,從傳統(tǒng)以被動響應及物理隔離為主的防護方式轉變?yōu)橹鲃拥淖詣臃雷o、甚至提前預測告警,實現(xiàn)從硬件到軟件、從結構到算法的多維安全設計。
趨勢八 安全可信
光伏系統(tǒng)在帶來收益的同時,也蘊含著各種安全隱患,包括設備安全與信息安全。設備安全隱患主要指設備故障導致的停機,信息安全隱患指的是來自外部的網(wǎng)絡攻擊。為了應對這些挑戰(zhàn)與威脅,企業(yè)與組織需要建立一整套“安全可信”的管理機制,具體包括系統(tǒng)與設備的可靠性、可用性、安全性和韌性,此外,光伏電站系統(tǒng)對外還需要注重對人身、環(huán)境的無害性以及對數(shù)據(jù)隱私性的保護。
趨勢九 全面數(shù)字化
傳統(tǒng)的光伏電站設備數(shù)量眾多,缺乏信息收集與上報通道,基本都屬于“啞巴“式設備,且電站是“孤島”式的電站,不具備協(xié)同的能力,電站的管理也處于原始的“粗放式”管理。
引入諸如5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、傳感技術和大數(shù)據(jù)等先進的數(shù)字化技術,傳統(tǒng)的光伏電站就可以變成會“說話”和擅長“表達”的電站,可以達到用“比特”管理“瓦特”的目的,實現(xiàn)“發(fā)-輸-儲-配-用”全鏈路的可視、可管、可控。目前全球已經(jīng)有很多光伏電站正在進行數(shù)字化轉型,預計到2027年,95%以上電站實現(xiàn)全面數(shù)字化。
趨勢十 AI增效
當能源行業(yè)逐步邁向數(shù)據(jù)驅動的時代,如何更好地將數(shù)據(jù)收集、利用并且最大化地挖掘數(shù)據(jù)背后的價值已成為整個產(chǎn)業(yè)最關心的問題之一。
AI技術可以普遍應用到強波動、高不確定性的新能源領域,在制造、建設、運維、優(yōu)化、運營等光儲的全生命周期內(nèi)發(fā)揮不可替代的作用。AI與云計算、大數(shù)據(jù)等支撐技術的融合不斷深入,圍繞數(shù)據(jù)處理、模型訓練、部署運營和安全監(jiān)測等各環(huán)節(jié)的工具鏈也將不斷豐富。在新能源領域,AI也將與電力電子、數(shù)字化技術一樣,帶動整個產(chǎn)業(yè)的深刻變革。
最后,陳國光表示,5G、云、AI的融合應用正在塑造一個萬物感知、萬物互聯(lián)、萬物智能的世界,它比我們想象中更快地到來。華為展望光伏行業(yè)發(fā)展十大趨勢,勾勒和闡述了一個可觸碰的綠色智能世界,希望全社會各界人士攜起手來,共同推動早日達成雙碳目標,共建綠色美好未來!
