【2022年12月23日,中國,深圳】華為面向行業舉辦智能光伏十大趨勢發布會。會上,華為智能光伏業務總裁陳國光從多場景協同、數字化轉型、重構安全等維度出發,全面解讀了智能光伏十大趨勢,為光伏產業的轉型升級提供參考,并發布重磅白皮書。
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,如何持續降低光儲系統度電成本,提升運營運維效率,提升電網對新能源消納能力的同時保持電網穩定性,以及保障端到端的系統安全是業界共同面對的關鍵難題。
陳國光表示,“雙碳”戰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。 光伏產業大爆發背景下,挑戰永遠與機遇并存。華為展望光伏行業發展十大趨勢,希望能給業界同仁及所有關心綠色可持續發展的組織與個人帶來一些啟發。
趨勢一 光儲發電機
隨著新能源占比不斷提升,給電網帶來了沖擊,使其面臨系統穩定性、功率平衡以及電能質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,讓光伏發電從Grid Following走向Grid Forming,將成為解決光伏并網消納的重要舉措。通過光儲融合+Grid Forming技術,打造智能光儲發電機,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、瞬時穩壓與故障穿越能力,讓光伏發電從適應電網走向支撐電網,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、高可靠發展已成為趨勢。 以光伏逆變器為例,直流電壓已經由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臺設備穩定運行在3100米高海拔嚴酷環境中,華為逆變器總計可用時長高達2千萬小時,系統可用度高達99.999%,保障系統高發電量,降低度電成本。
趨勢三 組件級電力電子(MLPE)
分布式光伏在產業政策和技術發展的驅動下近年來迎來蓬勃發展。如何充分利用屋頂資源、提升發電量、同時保障光儲系統安全成為關鍵要點,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、功率優化器和關斷器,組件級發電、監控和安全關斷是其獨特價值。隨著光伏系統向著更安全、智能化發展,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
相較于傳統集中式儲能解決方案,智能組串式儲能解決方案是將數字信息技術與光伏、儲能技術進行跨界融合,基于分布式儲能系統架構,采用電池模組級能量優化、電池單簇能量控制、數字智能化管理、全模塊化設計等創新技術,實現儲能系統全生命周期內更高放電、更優投資、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。
在東南亞地區最大的儲能電站項目——新加坡200MW/200MWh項目中,針對客戶電網調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,實現更長時間的恒功率輸出,保障調頻收益。同時,通過電池包級自動SOC標定功能,節省人力開支,大幅提升運維效率。
趨勢五 電芯級精細管理
正如光伏系統向組件級電力電子(MLPE)發展一樣,鋰電池儲能系統也一定會朝著更小的管理顆粒度進發。 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,傳統端側BMS只能將有限的數據進行匯總和簡單分析,幾乎不可能做到故障的早期發現與預警。因此,需要讓BMS(Battery Management System)“更敏感”、“更智能”,甚至要“預知未來”,這有賴于大量數據的采集與運算處理,并結合AI技術找到最優點、對趨勢做出預判。
趨勢六 “光儲網”融合
在發電側,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、儲能及可控負荷相結合,將分散的發電單元、儲電單元靈活調度,實現電網削峰填谷也已在多個國家開始落地。
因此,構建“光儲網”融合的穩定能源系統,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。通過融合數字技術、電力電子技術與儲能技術,實現多能互補、協調互濟。應用5G、AI、云技術,能將海量分布式光儲系統進行智能化管理、運營與電力交易,構建VPP虛擬電廠,為用戶側可調節資源參與市場交易、負荷側響應,為電網削峰填谷提供堅強技術保障。
趨勢七 重構極致安全
光儲安全是產業發展的基石,這要求我們站在全場景、全鏈路的角度系統考量,并充分融合電力電子技術、電化學技術、熱管理技術與數字技術,重構系統極致安全。
在光伏電站場景,據統計直流側引發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品從電芯到系統進行精細化管理,從傳統以被動響應及物理隔離為主的防護方式轉變為主動的自動防護、甚至提前預測告警,實現從硬件到軟件、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絡攻擊。為了應對這些挑戰與威脅,企業與組織需要建立一整套“安全可信”的管理機制,具體包括系統與設備的可靠性、可用性、安全性和韌性,此外,光伏電站系統對外還需要注重對人身、環境的無害性以及對數據隱私性的保護。
趨勢九 全面數字化
傳統的光伏電站設備數量眾多,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、物聯網、云計算、傳感技術和大數據等先進的數字化技術,傳統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“發-輸-儲-配-用”全鏈路的可視、可管、可控。目前全球已經有很多光伏電站正在進行數字化轉型,預計到2027年,95%以上電站實現全面數字化。
趨勢十 AI增效
當能源行業逐步邁向數據驅動的時代,如何更好地將數據收集、利用并且最大化地挖掘數據背后的價值已成為整個產業最關心的問題之一。
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、優化、運營等光儲的全生命周期內發揮不可替代的作用。AI與云計算、大數據等支撐技術的融合不斷深入,圍繞數據處理、模型訓練、部署運營和安全監測等各環節的工具鏈也將不斷豐富。在新能源領域,AI也將與電力電子、數字化技術一樣,帶動整個產業的深刻變革。
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、萬物智能的世界,它比我們想象中更快地到來。華為展望光伏行業發展十大趨勢,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!
