數(shù)字化、智能化將促進光伏行業(yè)新一輪的發(fā)展
“在世界范圍內(nèi)，像印度、拉美、中非等很多區(qū)域在2017年都已經(jīng)實現(xiàn)了光伏平價上網(wǎng)，其中一個很重要的因素是這些地區(qū)的自然條件非常好。與之相比，中國光伏要實現(xiàn)平價上網(wǎng)還有非常大的挑戰(zhàn)。我們的目標(biāo)也很明確，即通過技術(shù)進步加快平價上網(wǎng)的步伐。”日前，在全國光伏“領(lǐng)跑者”現(xiàn)場交流會上，對于中國光伏平價上網(wǎng)的關(guān)鍵因素，華為智能光伏業(yè)務(wù)總裁許映童給出了自己的答案。
據(jù)記者了解，從2015年首個示范基地落戶山西大同以來，光伏“領(lǐng)跑者”計劃逐步踐行著“加速技術(shù)成果向市場應(yīng)用轉(zhuǎn)化和推廣，加快促進光伏發(fā)電技術(shù)進步、產(chǎn)業(yè)升級，推進光伏發(fā)電成本下降、電價降低、補貼減少，最終實現(xiàn)平價上網(wǎng)”的初衷，推動了行業(yè)制造技術(shù)水平大幅提升和上網(wǎng)電價不斷下降，光伏“領(lǐng)跑者”初顯成效。面向未來，數(shù)字化、智能化的產(chǎn)品和技術(shù)或?qū)㈩I(lǐng)跑光伏行業(yè)新一輪發(fā)展。
“很多‘領(lǐng)跑者’項目在自然條件上就面臨很大的挑戰(zhàn)，比如地勢起伏大，地塊分散，許多采煤沉陷區(qū)的地面沉降仍在繼續(xù)。”中國電建集團貴州工程公司副總經(jīng)理簡朝輝指出，這些問題對設(shè)計方案和供應(yīng)商的選型提出了更高要求。“例如在逆變器的選型上，就要求兼具生命周期長、轉(zhuǎn)換效率高、維護方便快捷的特性。同樣，在監(jiān)控系統(tǒng)方面，也必須滿足‘主動告警、智能分析，遠程監(jiān)控、集中管理，開放接口、不斷擴容’的要求。”
“每一組串上都有一個檢測和通訊模塊，在發(fā)布指令以后，系統(tǒng)會迅速收集運行情況并生成曲線，根據(jù)曲線判斷出故障類型和解決方案，100MW的所有組串檢測只需要約25分鐘。”在華能新泰光伏基地100MW農(nóng)光互補項目的總控制室，工作人員向記者演示了智能IV曲線功能數(shù)字化的電站巡檢。“根據(jù)這條曲線走勢，系統(tǒng)給出的描述基本可以判定為陰影遮擋，這是早上和傍晚比較容易出現(xiàn)的。”
據(jù)華能山東發(fā)電有限公司眾泰電廠電氣總工程師裴永峰介紹，新泰100MW農(nóng)光互補項目在應(yīng)用華為FusionSolar智能光伏解決方案后，與傳統(tǒng)的人工故障排查相比，僅通過智能IV曲線功能，每年便可以提升發(fā)電量約243.3萬千瓦時。
記者在現(xiàn)場看到，巡檢過程的簡便優(yōu)化僅僅是智能電站的一個縮影。組件的位置布局、支架的跟蹤控制、場站內(nèi)的通訊等一系列環(huán)節(jié)都呈現(xiàn)出數(shù)字化、智能化的運轉(zhuǎn)。現(xiàn)場技術(shù)人員告訴記者：“僅智能IV巡檢一項，以一個100MW電站25年的周期計算，就可提升收益近1000萬元。經(jīng)過我們對發(fā)電量、運維、故障率等多個維度的綜合測算，智能光伏比傳統(tǒng)方案上網(wǎng)電價要低0.08元/千瓦時。”
“在技術(shù)進步、裝機規(guī)模快速擴張的同時，光伏發(fā)電已經(jīng)由零部件領(lǐng)跑向系統(tǒng)升級全面領(lǐng)跑轉(zhuǎn)變。”正如協(xié)鑫集團設(shè)計研究總院總工程師萬宏所言，面向未來的數(shù)字化、智能化光伏電站必須是整個系統(tǒng)的全面升級。
對此，許映童也深有感觸。“比如一個最簡單的電路系統(tǒng)，燈光數(shù)字化了，但是開關(guān)沒有數(shù)字化，這本質(zhì)上和傳統(tǒng)的方式?jīng)]有太大分別。所以，數(shù)字化需要全面融合起來。”具體到光伏電站，許映童介紹，此前的光伏系統(tǒng)組件、逆變器、支架等都是各自獨立、難以相互感知的。“例如，支架很難基于地理位置、依照天文算法調(diào)整角度，特別是雙面組件出現(xiàn)后，草地、沙地、水面的反射條件都不一樣，不同高度組件接收發(fā)射光也不一致，只有一套固定的算法完全不行，傳統(tǒng)的逆變器也無法和跟蹤支架協(xié)同。所以，要依靠數(shù)字化的融合將逆變器、雙面組件和跟蹤支架結(jié)合在一起，從而提升發(fā)電量。”
據(jù)許映童透露，在接下來的“領(lǐng)跑者”項目中，這樣的“三合一”將成為數(shù)字化組合拳的重要表現(xiàn)。“首先就是由組串式逆變器替代‘跟蹤支架的供電和通訊’，提升系統(tǒng)可靠性，優(yōu)化整體投資，使發(fā)電量最大化。”
在華能新泰光伏基地100MW農(nóng)光互補項目中，跟蹤支架和逆變器智能融合的效應(yīng)已經(jīng)顯現(xiàn)。據(jù)裴永峰介紹，通過上述組合，可有效降低通訊和供電線路施工，減少通訊故障率。“單個子陣容量為1750千瓦，華為智能組串式逆變器可節(jié)約旋轉(zhuǎn)支架電源線、通訊線采購及施工費用0.02元/瓦。”
而在雙面組件與組串式逆變器的融合上，據(jù)隆基樂葉光伏科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)王夢松介紹，目前結(jié)合不同的緯度、地表環(huán)境、光照條件等因素，其在新疆、黑龍江、廣東、陜西等地都已經(jīng)建設(shè)了雙面組件與組串式逆變器的聯(lián)合實證項目。“對于雙面組件而言，大多數(shù)情況下背面的地表環(huán)境是無法選擇的。例如，夏天長草，冬天枯萎，反射率都不一樣。所以跟蹤支架調(diào)整到什么角度其實是沒辦法通過事先的算法來控制的。但數(shù)字化的組串式逆變器可以實時找到反射率最大的點，組件也可以把實時功率回傳給逆變器，最后通過自適應(yīng)算法調(diào)整跟蹤支架找到最佳角度。”
數(shù)字化融合，系統(tǒng)可交互。在與跟蹤支架、雙面組件的無縫融合中，華為走在了行業(yè)前面。“基于豐富的應(yīng)用數(shù)據(jù)積累和大數(shù)據(jù)平臺分析，華為還自主研發(fā)了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的針對雙面組件系統(tǒng)的智能設(shè)計工具，融合全場景、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)的‘雙面組件+跟蹤支架’智能控制算法和業(yè)內(nèi)最高效的組件MPP智能追蹤算法，較常規(guī)的方案設(shè)計可進一步降低度電成本8分/瓦，提高發(fā)電量3.9%以上。”許映童說。
“隨著產(chǎn)品、設(shè)備的數(shù)字化程度不斷提高，整個系統(tǒng)的復(fù)雜性也會相應(yīng)增加。這時，對可靠性的要求也會越來越高。比如水壺最根本的用途就是燒水。為了更加智能，我們給水壺加裝了一個傳感器使之成為數(shù)字化水壺，但結(jié)果這個傳感器總是出問題，導(dǎo)致水都燒不了了。沒有人會喜歡這樣的數(shù)字化。”許映童這樣比喻可靠性對于數(shù)字化的關(guān)鍵意義。“為什么跟蹤支架沒有大規(guī)模的推廣?很重要的原因是電機的故障率比較高。我們最終的目的一定是機器服務(wù)于人而不是人服務(wù)于機器。”
對于可靠設(shè)備帶來的電量提升，萬宏深有體會：“內(nèi)蒙烏海‘領(lǐng)跑者’項目位于采煤沉陷區(qū)，地形非常不穩(wěn)定，揚塵也很大。項目選取了防護等級比較高的華為組串式逆變器，針對地形采用了無線傳輸系統(tǒng)。項目運行至今設(shè)備故障率低于0.5%，發(fā)電量則提升了2%以上，同時也降低了設(shè)備運維工作量。”
“光伏電站‘領(lǐng)跑’講究效率，未來要想‘長跑’就要更加注重可靠性，而電站的可靠性通常根據(jù)設(shè)備故障率來判斷。”根據(jù)北京鑒衡認證中心副主任紀振雙提供的數(shù)據(jù)顯示，2017年上半年，鑒衡認證共采集了150個電站數(shù)據(jù)進行可靠性分析。
“以逆變器為例，故障發(fā)電量損失率平均水平在1.5%左右，較好水平在0.5%，行業(yè)標(biāo)桿水平是0.3%，華為逆變器是標(biāo)桿水平的典型代表。所以光伏發(fā)電工程可靠性或者故障損失的降幅空間還很大。”此外，針對光伏電站監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性，紀振雙也指出：“我們常用數(shù)據(jù)采集的完整率來判斷整個監(jiān)控系統(tǒng)的作用。其中包括監(jiān)控項目內(nèi)容和數(shù)據(jù)采集的完整率，業(yè)內(nèi)平均的水平是85%，優(yōu)質(zhì)的企業(yè)例如華為可以達到95%以上。”
去年12月，國家能源局正式公布第三批光伏“領(lǐng)跑者”計劃名單，其中包括山西大同二期、山西壽陽、陜西渭南、河北海興、吉林白城、江蘇泗洪、青海格爾木、內(nèi)蒙古達拉特、青海德令哈和江蘇寶應(yīng)10個應(yīng)用領(lǐng)跑基地和江西上饒、山西長治和陜西銅川3個技術(shù)領(lǐng)跑基地。
按照要求，第三批“領(lǐng)跑者”基地應(yīng)于2018年3月31日前完成競爭優(yōu)選，6月30日前全部開工建設(shè)，12月31日前全部容量建成并網(wǎng);技術(shù)領(lǐng)跑基地應(yīng)于2018年4月30日前完成競爭優(yōu)選，2019年3月31日前全部開工建設(shè)，6月30日前全部容量建成并網(wǎng)。目前，第三批“領(lǐng)跑者”開跑在即，面向6.5GW的領(lǐng)跑規(guī)模乃至未來更多的光伏項目，場景更加復(fù)雜，數(shù)字化、智能化正在助力整個光伏生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)化前行。
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