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芒果体育(中国)有限公司当光伏成为主力能源“世界杯”将走向何方?

2023-06-20 16:03:58
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  芒果体育15岁的恩佐写信劝梅西重归国家队的时候,他可能想象不到6年后在卡塔尔会上演阿根廷夺冠的传奇,而他自己也从国家队的替补变成主力,甚至成为世界杯历史上首位拿到最佳新人奖的南美球员。

  这是否有点像光伏最近几年的成长轨迹?从默默无闻的旁观者,演变为备受瞩目的超级替补,再擢升至不可或缺的主力地位,未来的发展前景更是不可限量。

  根据国际再生能源总署IRENA 2022年发布的数据,按照全球温升控制在1.5℃的场景,2030年光伏装机要达到5200 GW,2050年达到14000 GW。到2050年,可再生能源发电装机容量的比例将达90%,其中光伏是绝对主力。

  在光伏的角色地位快速转换的当口,往往伴随着崭新的挑战接踵而来:如何持续降低光储系统的度电成本,使其部署在更多的地区与场景以加速实现商业闭环?怎样提升运营运维效率,让大型地面电站和分布式站点比翼齐飞?如何在提升电网对于新能源消纳能力的同时,保持电网的稳定性?当光伏无处不在,怎样端到端地达成整个系统层面的安全防护?

  12月23日,华为智能光伏十大趋势发布会在深圳举办,针对上述痛点给出了积极回应。华为智能光伏业务总裁陈国光表示:“碳中和”战略在全球的逐步落地,大大加速了光伏成为主力能源的进程。光伏产业大爆发背景下,挑战永远与机遇并存。

  显而易见,如果能源领域也存在“世界杯”,那么光伏已做好迎击各类困难的准备——十大趋势恰好可以组成“442”的经典阵型,应对诸多不确定性因素的挑战,助力光伏赢取能源王冠上最璀璨的明珠。

  在光伏加速成为主力能源的进程中,减轻新能源对电网的冲击,提升新能源消纳能力,并最大限度地降低度电成本,是首要解决的难题,而“光储发电机”与“高密高可靠”堪称攻坚克难的两大利器。

  IEA的预测显示,到2025年初,光伏发电就将超越煤炭,成为全球最大的电力来源。这意味着电力系统将向高比例新能源、高比例电力电子装备的“双高”新型电力系统转变,必然面临系统稳定性、功率平衡以及电能质量等复杂技术问题。事实上,全球高比例新能源区域已屡次出现电网事故,化解风险迫在眉睫。

  正是在这样的背景下,光储发电机被寄予厚望。通过光储融合+Grid Forming技术,打造智能光储发电机,将推动新能源控制模式从电流源型控制转为电压源型控制,并具备强惯量支撑、瞬时稳压与故障穿越能力,从而提高有功和无功控制与响应水平,主动缓解频率和电压波动。这是解决光伏并网消纳的重要路径,将促使光伏发电从适应电网走向支撑电网,奠定主力能源的地位。

  令人欣喜的是,光储系统的创新正迈向场景化落地。2022年,ACWA POWER、山东电建三公司携手华为打造全球首个100%使用新能源供电的城市——沙特红海新城微网项目正式开工建设。该项目由400MW光伏、1.3GWh储能构成光储系统支撑电网,替代传统油机,为100 万人口提供清洁稳定电力,为构建高比例新能源和电力电子装备的新型电力系统树立了典范。

  如果说光储系统像是摧营拔寨的攻坚型中锋,那么“高密高可靠”则犹如小快灵的前锋,不断冲击光伏度电成本的底线年至今,光伏度电成本的下降近10倍,主要得益于高密高可靠技术的突破——光伏子阵密度、组件密度、逆变器功率密度的持续提升,协同拉低了光伏用电的门槛。

  尤为难得的是,在材料科学、散热及工程技术的助推下,“高密高可靠”还在持续进化。伴随高密度碳化硅、氮化镓等材料科学的兴起,相对于传统硅器件可在更高的开关频率、电压、环境温度等条件下正常工作, 预计未来5年,逆变器基于高可靠性的功率密度将提升50%;与此同时,融入数字技术使能风扇智能反转,基于磁集成与配电单板集成技术减少线缆和布局空间,以及模块化和独立分腔设计在提升密度与可靠性方面屡有斩获,都推动“高密高可靠”迈上更高台阶。

  在一支球队中,前锋固然最有机会成为明星,但对球队运转更起决定性作用的往往是中场阵容的强度和厚度。

  对身处上升期的光伏而言,组件级电力电子、组串式储能、电芯级精细管理、光储网融合就是特色鲜明、配合默契的“中场组合”,为光伏的登顶之旅奠定坚实基础。

  组件级电力电子(MLPE)扮演着渗透型前腰的角色。在光伏系统朝更安全、智能化方向演进的驱动下,2027年MLPE在分布式光伏市场的渗透率将提升至30%。

  与很多高速增长的领域类似,分布式光伏也遭遇了成长的烦恼。例如:在优质屋顶资源愈发稀缺的情况下,如何更优更省地完成有遮挡场景的光伏系统高质量设计?在更贴近用户的场景下,怎样在提高发电效率和运维效率的同时,保障发电安全,进而实现从“粗放式”装机总量增长到“精细化”发电监管的转变?

  MLPE的脱颖而出让人们看到了破解难题的希望。回顾光伏电力电子设备的演进历程会发现,从集中式逆变器到组串式逆变器的迭代,促进从系统级MPPT到组串级MPPT的升级,系统发电量提升3%以上;而从组串式逆变器到当下微型逆变器或MLPE解决方案的快速发展,实现了光伏系统的组件级优化发电和监控,整体发电量和安全性进一步提升。未来,分体式优化模块的演进方向备受瞩目,有望实现子串级电池片级的发电监控及优化。

  有了MLPE的加速渗透,还要有组串式储能这个“后腰”角色的强劲支撑。正如十年前逆变器从集中式过渡到组串式一样,如今储能系统也在从集中式架构向组串式演变。

  智能组串式储能解决方案将数字信息技术与光伏、储能技术进行跨界融合,基于分布式储能系统架构,采用电池包级能量优化、簇级能量控制、数字智能化管理、全模块化设计等创新技术,实现储能系统全生命周期内更高放电、更优投资、极简运维、安全可靠的价值。在东南亚地区规模最大的储能电站新加坡200MW/200MWh项目中,智能组串式储能方案借助领先的 “一簇一管理”技术,在提升调频收益的同时,大幅改善运维效率。

  除了前腰和后腰,中场的梳理与组织同样不可或缺,电芯级精细管理与光储网融合即发挥着这样的作用。

  储能系统的管理颗粒度将从电池簇级、电池包级延伸到电芯级,已逐渐成为业界共识。与光伏系统向组件级电力电子进化类似,锂电池储能系统也会朝着更小的管理颗粒度进发,这样才能更有效地应对效能与安全问题——以BMS为代表的管理系统将变得更敏感、智能,甚至要“预知未来”,这有赖于大量数据的采集与运算处理,并结合AI技术找到最优点且对趋势做出预判。

  在光伏与储能系统不断进化的基础上,通过数字技术实现光伏、储能与电网之间高效协同,以及电能发输配用的灵活调度,就显得格外重要。构建“光储网”融合的稳定能源系统,支撑光伏送出与消纳,将成为实现能源安全与能源独立的关键举措。雅砻江水电携手华为建设的水光互补电站柯拉1GW光伏发电项目预计在2023年并网发电,其通过多能协同平抑光伏出力波动,并依托水电站送出通道消纳无忧,提升光伏发电的送出利用率。

  在体育界有一条屡试不爽的规律:擅长进攻的球队得到掌声,而防守最好的球队将赢得冠军。光伏要想在能源“世界杯”上执牛耳,也必须在安全底线与基础底座方面有所建树。

  重构极致安全堪比“核心中后卫”,是光伏行稳致远的根基。当前,光伏、储能的应用场景已从大型地面电站走向工商业和户用,光伏上屋顶、储能进园区与家庭也成为现实。这就要求业界站在全场景、全链路的角度,充分融合电力电子、电化学、热管理与数字技术,在光伏电站直流安全、分布式光伏屋顶安全、储能安全等场景重构系统极致安全。

  安全可信则是担当重任的值守型后卫,系统的可靠性、可用性、安全性、韧性、无害性和隐私性将成为光伏产业健康发展的保障。光伏系统在带来收益的同时,也潜藏着安全隐患,

  包括因故障导致停机的设备安全问题,以及来自外部网络攻击带来的信息安全挑战。蓬勃发展的故障诊断与组件级监控技术和更为主动的系统入侵检测策略,将有助于构筑起坚固的防线。

  在守住安全底线的前提下,全面数字化将后卫的赋能作用体现得淋漓尽致,是光伏完成跃迁的底座支撑。传统的光伏领域缺乏信息收集与上报通道,基本都属于“哑巴“式设备或“孤岛”式电站。如果能引入5G、物联网、云计算、大数据等数字化技术,就可以达到用“比特”管理“瓦特”的目的,实现“发-输-储-配-用”的可视、可管、可控,推动光伏电站迈向智能运维、系统融合、多能协同和高效发电的新时代。

  后防线还少不了聪明的大脑,AI增效即属于高智商后卫。AI技术可以应用到强波动、高不确定性的新能源领域,在制造、建设、运维、优化、运营等光伏电站的全生命周期内发挥不可替代的作用。未来,AI围绕数据处理、模型训练、部署运营和安全监测等环节的工具链不断丰富,将为新能源领域的创新提供澎湃动力。

  看似完美的阵容,其实还缺了一个举足轻重的角色——门将。倘若站在几十年后回望当下,就会知道光伏的主力能源之路并不平坦,而此刻比黄金还宝贵的是“信心”,“门神”藏在每个人的心里。魔幻的2022年即将过去,2023年的春风快点来吧。返回搜狐,查看更多

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