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數字化:光伏平價上網必由之路

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2018-03-04??來源:中國能源報??瀏覽次數:701
核心提示:“在世界范圍內,像印度、拉美、中非等很多區域在2017年都已經實現了光伏平價上網,其中一個很重要的因素是這些地區的自然條件非常好。與之相比,中國光伏要實現平價上網還有非常大的挑戰。我們的目標也很明確,即通過技術進步加快平價上網的步伐。”
   “在世界范圍內,像印度、拉美、中非等很多區域在2017年都已經實現了光伏平價上網,其中一個很重要的因素是這些地區的自然條件非常好。與之相比,中國光伏要實現平價上網還有非常大的挑戰。我們的目標也很明確,即通過技術進步加快平價上網的步伐。”日前,在全國光伏“領跑者”現場交流會上,對于中國光伏平價上網的關鍵因素,華為智能光伏業務總裁許映童給出了自己的答案。
  
  據記者了解,從2015年首個示范基地落戶山西大同以來,光伏“領跑者”計劃逐步踐行著“加速技術成果向市場應用轉化和推廣,加快促進光伏發電技術進步、產業升級,推進光伏發電成本下降、電價降低、補貼減少,最終實現平價上網”的初衷,推動了行業制造技術水平大幅提升和上網電價不斷下降,光伏“領跑者”初顯成效。面向未來,數字化、智能化的產品和技術或將領跑光伏行業新一輪發展。
  
  數字化讓系統更簡單、運維更高效
  
  “很多‘領跑者’項目在自然條件上就面臨很大的挑戰,比如地勢起伏大,地塊分散,許多采煤沉陷區的地面沉降仍在繼續。”中國電建集團貴州工程公司副總經理簡朝輝指出,這些問題對設計方案和供應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、轉換效率高、維護方便快捷的特性。同樣,在監控系統方面,也必須滿足‘主動告警、智能分析,遠程監控、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,在發布指令以后,系統會迅速收集運行情況并生成曲線,根據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曲線功能數字化的電站巡檢。“根據這條曲線走勢,系統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的。”
  
  據華能山東發電有限公司眾泰電廠電氣總工程師裴永峰介紹,新泰100MW農光互補項目在應用華為FusionSolar智能光伏解決方案后,與傳統的人工故障排查相比,僅通過智能IV曲線功能,每年便可以提升發電量約243.3萬千瓦時。
  
  記者在現場看到,巡檢過程的簡便優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、場站內的通訊等一系列環節都呈現出數字化、智能化的運轉。現場技術人員告訴記者:“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。經過我們對發電量、運維、故障率等多個維度的綜合測算,智能光伏比傳統方案上網電價要低0.08元/千瓦時。”
  
  智能逆變器+智能跟蹤支架+雙面組件
  
  數字化融合提升發電量
  
  “在技術進步、裝機規模快速擴張的同時,光伏發電已經由零部件領跑向系統升級全面領跑轉變。”正如協鑫集團設計研究總院總工程師萬宏所言,面向未來的數字化、智能化光伏電站必須是整個系統的全面升級。
  
  對此,許映童也深有感觸。“比如一個最簡單的電路系統,燈光數字化了,但是開關沒有數字化,這本質上和傳統的方式沒有太大分別。所以,數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、依照天文算法調整角度,特別是雙面組件出現后,草地、沙地、水面的反射條件都不一樣,不同高度組件接收發射光也不一致,只有一套固定的算法完全不行,傳統的逆變器也無法和跟蹤支架協同。所以,要依靠數字化的融合將逆變器、雙面組件和跟蹤支架結合在一起,從而提升發電量。”
  
  據許映童透露,在接下來的“領跑者”項目中,這樣的“三合一”將成為數字化組合拳的重要表現。“首先就是由組串式逆變器替代‘跟蹤支架的供電和通訊’,提升系統可靠性,優化整體投資,使發電量最大化。”
  
  在華能新泰光伏基地100MW農光互補項目中,跟蹤支架和逆變器智能融合的效應已經顯現。據裴永峰介紹,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約旋轉支架電源線、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,據隆基樂葉光伏科技有限公司產品總監王夢松介紹,目前結合不同的緯度、地表環境、光照條件等因素,其在新疆、黑龍江、廣東、陜西等地都已經建設了雙面組件與組串式逆變器的聯合實證項目。“對于雙面組件而言,大多數情況下背面的地表環境是無法選擇的。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,最后通過自適應算法調整跟蹤支架找到最佳角度。”
  
  數字化融合,系統可交互。在與跟蹤支架、雙面組件的無縫融合中,華為走在了行業前面。“基于豐富的應用數據積累和大數據平臺分析,華為還自主研發了業內領先的針對雙面組件系統的智能設計工具,融合全場景、自適應、自學習的‘雙面組件+跟蹤支架’智能控制算法和業內最高效的組件MPP智能追蹤算法,較常規的方案設計可進一步降低度電成本8分/瓦,提高發電量3.9%以上。”許映童說。
  
  可靠的數字化
  
  讓“領跑者”實現“長跑”
  
  “隨著產品、設備的數字化程度不斷提高,整個系統的復雜性也會相應增加。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字化水壺,但結果這個傳感器總是出問題,導致水都燒不了了。沒有人會喜歡這樣的數字化。”許映童這樣比喻可靠性對于數字化的關鍵意義。“為什么跟蹤支架沒有大規模的推廣?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于人而不是人服務于機器。”
  
  對于可靠設備帶來的電量提升,萬宏深有體會:“內蒙烏海‘領跑者’項目位于采煤沉陷區,地形非常不穩定,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。項目運行至今設備故障率低于0.5%,發電量則提升了2%以上,同時也降低了設備運維工作量。”
  
  “光伏電站‘領跑’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設備故障率來判斷。”根據北京鑒衡認證中心副主任紀振雙提供的數據顯示,2017年上半年,鑒衡認證共采集了150個電站數據進行可靠性分析。
  
  “以逆變器為例,故障發電量損失率平均水平在1.5%左右,較好水平在0.5%,行業標桿水平是0.3%,華為逆變器是標桿水平的典型代表。所以光伏發電工程可靠性或者故障損失的降幅空間還很大。”此外,針對光伏電站監控系統的可靠性,紀振雙也指出:“我們常用數據采集的完整率來判斷整個監控系統的作用。其中包括監控項目內容和數據采集的完整率,業內平均的水平是85%,優質的企業例如華為可以達到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、內蒙古達拉特、青海德令哈和江蘇寶應10個應用領跑基地和江西上饒、山西長治和陜西銅川3個技術領跑基地。
  
  按照要求,第三批“領跑者”基地應于2018年3月31日前完成競爭優選,6月30日前全部開工建設,12月31日前全部容量建成并網;技術領跑基地應于2018年4月30日前完成競爭優選,2019年3月31日前全部開工建設,6月30日前全部容量建成并網。目前,第三批“領跑者”開跑在即,面向6.5GW的領跑規模乃至未來更多的光伏項目,場景更加復雜,數字化、智能化正在助力整個光伏生態系統的優化前行。
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