华为发布智能光伏十大趋势:光储发电机、高密高可靠、组串式储能

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华为近期面向行业举办智能光伏十大趋势发布会。以光伏为代表的新能源占比不断提升,如何持续降低光储系统度电成本,提升运营运维效率,提升电网对新能源消纳能力的同时保持电网稳定性,以及保障端到端的系统安全成为业界共同面对的关键难题。

趋势一 光储发电机

随着新能源占比不断提升,给电网带来了冲击,使其面临系统稳定性、功率平衡以及电能质量等多种复杂的技术问题。因此,改变新能源控制模式,提高有功和无功控制与响应能力,主动缓解频率和电压波动,让光伏发电从 Grid Following 走向 Grid Forming,将成为解决光伏并网消纳的重要举措。通过光储融合 + Grid Forming 技术,打造智能光储发电机,将新能源的控制逻辑,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,让光伏发电从适应电网走向支撑电网,加速光伏成为主力能源。

趋势二 高密高可靠

光伏电站向大功率、高可靠发展成为趋势。 以光伏逆变器为例,直流电压已经由 1100V 提升到 1500V。通过碳化硅、氮化镓等新材料的应用,以及将数字技术与电力电子技术、热管理技术等充分结合,预计未来 5 年,逆变器的功率密度将再提升~50%,同时保证设备的高可靠性。

趋势三 组件级电力电子(MLPE)

组件级电力电子器件(Module-Level Power Electronics, MLPE)在光伏系统中指能对单个或几个光伏组件进行精细化控制的电力电子设备,包括微型逆变器、功率优化器和关断器,组件级发电、监控和安全关断是其独特价值。IT之家获悉,随着光伏系统向着更安全、智能化发展,预计 2027 年 MLPE 在分布式市场渗透率将提升至 20%-30%。

趋势四 组串式储能

相较于传统集中式储能解决方案,智能组串式储能解决方案是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,采用电池模组级能量优化、电池单簇能量控制、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。其具有组串式、智能化、模块化三大特点。

针对客户电网调频和旋转备用的应用场景,智能组串式储能通过充放电精细化管理,实现更长时间的恒功率输出,保障调频收益。同时,通过电池包级自动 SOC 标定功能,节省人力开支,大幅提升运维效率。

趋势五 电芯级精细管理

正如光伏系统向组件级电力电子(MLPE)发展一样,锂电池储能系统也一定会朝着更小的管理颗粒度进发。只有针对电芯开展精细化管理,才能更有效地应对效能与安全问题。当前,传统端侧 BMS 只能将有限的数据进行汇总和简单分析,几乎不可能做到故障的早期发现与预警。因此,需要让 BMS(Battery Management System)“更敏感”、“更智能”,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、对趋势做出预判。

趋势六 “光储网”融合

在发电侧,建设光储清洁能源基地,利用特高压送至负荷中心已在成为趋势。在用电侧,构建虚拟电厂(VPP)把海量分布式光伏系统、储能及可控负荷相结合,将分散的发电单元、储电单元灵活调度,实现电网削峰填谷也已在多个国家开始落地。

因此,构建“光储网”融合的稳定能源系统,支撑光伏送出与消纳,将成为解决能源安全与能源独立关键举措。通过融合数字技术、电力电子技术与储能技术,实现多能互补、协调互济。应用 5G、AI、云技术,能将海量分布式光储系统进行智能化管理、运营与电力交易,构建 VPP 虚拟电厂,为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应,为电网削峰填谷提供坚强技术保障。

趋势七 重构极致安全

光储安全是产业发展的基石,需站在全场景、全链路的角度系统考量,并充分融合电力电子技术、电化学技术、热管理技术与数字技术,重构系统极致安全。

在光伏电站场景,据统计直流侧引发的故障可占到所有故障的 70% 以上,逆变器需要具备智能组串分段与端子自动检测功能;在分布式光伏场景,电弧故障自动断路功能 AFCI 将成为标配、组件级快速关断功能将给维护和消防人员带来安全保障;在储能场景,需要结合电力电子、云与 AI 等多种技术对储能产品从电芯到系统进行精细化管理,从传统以被动响应及物理隔离为主的防护方式转变为主动的自动防护、甚至提前预测告警,实现从硬件到软件、从结构到算法的多维安全设计。

趋势八 安全可信

光伏系统在带来收益的同时,也蕴含着各种安全隐患,包括设备安全与信息安全。设备安全隐患主要指设备故障导致的停机,信息安全隐患指的是来自外部的网络攻击。为了应对这些挑战与威胁,企业与组织需要建立一整套“安全可信”的管理机制,具体包括系统与设备的可靠性、可用性、安全性和韧性,此外,光伏电站系统对外还需要注重对人身、环境的无害性以及对数据隐私性的保护。

趋势九 全面数字化

传统的光伏电站设备数量众多,缺乏信息收集与上报通道,基本都属于“哑巴“式设备,且电站是“孤岛”式的电站,不具备协同的能力,电站的管理也处于原始的“粗放式”管理。

引入诸如 5G、物联网、云计算、传感技术和大数据等先进的数字化技术,传统的光伏电站就可以变成会“说话”和擅长“表达”的电站,可以达到用“比特”管理“瓦特”的目的,实现“发-输-储-配-用”全链路的可视、可管、可控。目前全球已经有很多光伏电站正在进行数字化转型,预计到 2027 年,95% 以上电站实现全面数字化。

趋势十 AI 增效

AI 技术可以普遍应用到强波动、高不确定性的新能源领域,在制造、建设、运维、优化、运营等光储的全生命周期内发挥不可替代的作用。AI 与云计算、大数据等支撑技术的融合不断深入,围绕数据处理、模型训练、部署运营和安全监测等各环节的工具链也将不断丰富。在新能源领域,AI 也将与电力电子、数字化技术一样,带动整个产业的深刻变革。

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