面对全球碳中和的趋势和零碳发展的“星辰大海”,创新创业的全面绽放将成为中国低碳转型的加速器。
鉴于光伏发电LCOE有待进一步降低,储能安全、容量错配、寿命、运维等方面存在的问题,以及新能源渗透率增加、电网强度降低、电网友好性要求快速提高的挑战,2021年光伏储能领域的智能创新正当其时。
3月17日,华为推出智能光存储解决方案和智能串联储能解决方案。同时,联合行业主管部门和合作伙伴发布了三份白皮书,分别是《智能串联储能技术白皮书》、《光伏阵列逆变器电气安全设计白皮书》和《大型硅模块逆变器选型与设计白皮书》。
融合创新
尽管前景光明,但光伏成为主要能源的***重要途径是经济驱动,即减少LCOE。在平价时代,通过技术创新不断加速LCOE减排已经成为不变的主题。
基于光伏、储能技术和数字信息技术的深厚积累,华为跨界整合多领域关键技术,追求光伏电站端到端的全面智能化。融合创新,助力能源数字化、智能化转型,是华为成功的法宝。
作为全球领先的ICT基础设施和智能终端提供商,华为在通信、云计算和智能终端领域不断积累,在技术研究和应用方面保持全球领先。在能源行业,华为已经深耕30年。通过对电力电子、储能和并网技术的深入研究,为智能世界提供绿色、高效、稳定的电源解决方案。
华为积累10年储能研发,50亿瓦时锂电池应用,聚焦电池充放电管理、温度控制、主动安全等关键技术;凭借在电力电子领域30年的R&D积累和百吉瓦应用,在功率器件、拓扑和算法方面领先业界。华为为全球179家电力公司提供服务。基于对全球各种复杂类型电网数据的积累和分析,可以针对不同电网特性不断优化并网算法,实现可靠并网。
更好的电力成本
据华为数字能源公司***运营官、华为智能光伏业务总裁陈国光介绍,华为通过融合数字技术和光伏储能技术推出的FusionSolar智能光存储解决方案,通过电站端到端的全面智能化,可有效促进LCOE降低5%,LCOS降低10%。
据中国核电规划设计院设计总监胡斌介绍,一般储能系统在10年生命周期内保持14 MWh的额定放电容量。传统储能方案不支持分阶段供电。初始配置23.3 MWh,预计投资4660万元。如果采用华为储能方案支持模块级分阶段供电,初始配置将减少31%,预计总投资减少1273万元。
此外,该方案中能够进一步降低用电成本的利器是智能运维。今年,华为推出了智能IV诊断4.0版本,在线和全方位测试帮助降低了20%以上的运维成本。还可以在电站刚建好的时候加快消除缺陷的进程。据悉,在山西领军工程中,淘汰空缺的时间从60天缩短到20天。同理,在日常运维中也可以改变传统的人工运维模式。实现远程智能运维后,运维人员只需专门去驻地,大大降低了运维成本。通过电站交易中的IV诊断,可以快速生成全面的部件诊断报告, 这可以进一步提高电站的交易价值。
目前光伏行业IV检测水平参差不齐。为了规范这个特征,去年建恒推出了认证标准,从识别率、复现率、因果判断准确率等几个维度做了判断标准。测试结果显示,华为智能IV诊断的识别率、复现率和准确率分别为100%、96.23%和96.8%。以上均达到90%以上,并获得行业***高L4等级,***于竞争对手。
更高的发电量
随着大尺寸硅片组件的应用,常规逆变器各系列***大输入电流仅为15 A,无法匹配大电流组件17.3 A的峰值电流。基于青海共和和宁夏同心的仿真结果,常规逆变器的DC极限损耗分别为0.86%和0.48%。
在电站的安全特性方面,华为推出了全球***具有智能串联断开功能的光伏控制器,以提高光伏DC系统的可靠性。为了匹配大尺寸组件大功率大电流的特点,基于HAV3平台在全球35 GW的成熟应用,华为推出了更适合大尺寸组件的宽电流逆变器。通过将每个系列的输入电流从15 A提高到20 A,有效避免了功率限制,提高了光伏电站的发电量。
随着光伏DC功率的不断提高,原有光伏DC系统的短路保护问题越来越严重,交流侧保护目前已经非常成熟,但光伏DC侧保护还需进一步加强。
交流侧短路时,短路电流来自电网。当短路电流高达几十安培时,断路器能可靠地断开保护。然而,光伏DC侧的短路电流来自组件,仅为组件峰值电流的1.1倍。然而,传统的串联DC侧没有主动分断开关,所以当逆变器内部发生短路时,它不能分断故障电流。
华为智能串联断路器通过高精度DC传感器***检测每个串联电流信号。当检测到故障时,能快速发出跳闸保护和主动报警,实现串联反向注入保护和逆变器内部故障保护,有效提高光伏DC系统的安全性。
同时,该解决方案还依托SDS智能DC发电系统优化跟踪支架算法,平均发电量提升1%以上。这一数据在全球玉柴、广西、濉溪、安徽、共和、青海、印度、西班牙等地得到了验证。其中,广西玉柴2020年12月***2021年3月,SDS测试四个月发电量增长2.26%。改善如此之高的主要原因是广西地处低纬度地区,雨水较多。针对早晚反跟踪和雨天的***匹配,体现了SDS在提高更高发电量方面的优势。
据悉,目前业内主流支架厂商已经与华为形成合作,优化追踪支架算法,希望共同建立新的智能追踪生态系统。
超安全串联储能
***电网***电网中心副总工程师裴指出,目前行业内已经出现了一些问题,如电池模块缺陷、BMS缺陷、充放电时间、充放电功率达不到设计值、电池一致性差等,应高度重视电化学储能的安全性。
北京建恒认证中心副主任季振双认为,从电站安全角度看,一批已建成电站安全性不够,应更加注重全要素、全过程安全风险防控,特别是运用智能化手段,提高电站智能控制水平和主动安全能力。
经过10年的积累,华为拥有500多名储能专职R&D人员,建立了十亿瓦时储能生产线和从电池到储能机的端到端验证测试平台。其电池***管理、云BMS、消防设计等领先技术已广泛应用于通信站点能源、数据中心、家用和微网光伏储能系统。锂电池储能累计交付量已超过50亿瓦时,其中家用光伏储能已上市超过11000年。在极寒的珠峰、高温的赤道***、高湿的佛得角等海岛,无论是基站还是离网工程,都能看到华为储能产品高效稳定的运行。
这些全球的例子就是华为储能产品***好的证明。在华为智能光存储解决方案中,引入了***智能串联储能系统和智能储能控制器。通过模块化设计、电池组精细化管理、集群级温度控制,提高储能系统在生命周期内的放电。
华为智能级联储能解决方案基于系列化、智能化、模块化的设计理念,将储能系统的能量管理细化到电池组层面。通过一包一优化,充放电容量提升6%,充放电容量提升7%。还有一个创新的分布式冷却架构,以确保电池寿命。模块化设计无易损件,储能系统可用率99.9%。整个产品方案具有流量高、投资省、运行维护量小、安全可靠等一系列优点。
更强的支持电网
利用自身在软件方面的优势,华为可以通过智能并网算法适应SCR为1.2的极弱电网环境和强电网环境。在全场景下,可实现全功率稳定并网运行,谐波小于1%且连续高低不穿网。业内很多厂商宣传支持弱电网SCR1.2和1.5场景,但实际上在弱电网场景下无法满功率输出,或者穿高穿低直接断网,谐波会大大超标。所以在关注弱电网络场景的时候,一定要关注弱电网络在不同场景下的运行指标,而不是只关注其宣称支持与否。
2019年,澳大利亚制定了全球***严格的并网标准要求,不仅要求逆变器适应SCR为1.5的弱电网环境,还要求其支持1.8秒连续15次高低压穿越。华为逆变器成为业内***通过标准测试的逆变器,充分展现了华为在电网适应性方面的强大技术能力。
UHV将成为未来新能源电力的主要输电线路。截***目前,***电网已建成投产26个UHV项目,直流输电电网占UHV项目的45%。由于高压直流输电线路的电力电子特性,如果光伏电站在高电压穿越过程中有功功率波动过大,容易引起电网侧电压波动,严重时甚***导致区域大停电。针对上述情况,我国也于2019年发布了新的光伏逆变器并网标准GB/T37408,明确要求1.3次高电压穿越时,逆变器有功功率波动应小于10%。
华为系列逆变器采用智能并网算法,确保高压穿越时输出不会降额。华为196 kW机型于2020年4月通过新国标测试,成为业内***通过标准测试的变频器。
坐拥领先的技术,面对广阔的市场,陈国光说:“当光伏迎来巨大的发展机遇时,华为不会盲目发展。我们希望行业内的合作伙伴秉持开放、合作、共赢的态度,共同完善标准体系和商业模式,建设更多高标准、高质量的电站,让全产业链共享收益。让整个行业长期稳定健康发展。”
作者:杨娜
编辑:***壹冉
校对:***安琪
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