智能光伏十大趋势

智能光伏十大趋势 融合创新，智构未来，加速光伏成为主力能源 前言 2024ࣲ，新能源政策持续利好，全球光伏࣊ڤδ持高速增长，新增装机ᡔ过520G8Ὂ储能࣊ڤྐ发，新增装机ᡔ过190G8I，成为全球˟要经济体的国家ੋڡ区战႕ǍХ˗，构网储能更௧ᜂ证௚可ద效ᝍх电网的稳定性问题，加速光伏从“ᛪ充电”成为“˟力电”的进程Ǎ ಪ૶ǒᐏ合国气ϋ变化಴架НጞǓ第̄十Мԣ̄十˵次ᎂጞ方大会ኤᎸ的ǒ全球可г生能源和能源效率੾ឳǓ、ǒ全球储能和电网੾ឳǓ，到2030ࣲ，全球光伏装机࠲ᡔ过5400G8，储能装机࠲ᡔ过1500G8Ǎੈ̓ᄺ到世界Պ国正在共同ұ力应对气ϋ变化，推进碳˗和目标的᣺成Ǎ 展మ2025ࣲ，ᬤᅌ全球能源转型的加速推进，光伏和储能࣊࠲ڤᤁ来更加ࣹ᫫的发展ቇᫎǍ华为对光储发展的Ѽ断提出1个核心，3个关键ஃ୞，6个技术应用构成的十大趋势，ळᮗ行业的高质量发展Ǎ 01高过载功率模组和高性能控制芯片，构建了安全稳定的的底层核心器件能力，有效支撑电网暂态过程。 趋势一 01 02“新型智能组串式储能双级变换架构”，通过电压与有功功率解耦控制技术，有助于支撑电网稳定，保障了储能设备长时间运行安全，随时响应电网需求。 “光风储发电机”加速光伏成为主力能源 03“宽频自稳和致稳控制技术”，实现了设备自身的稳定并网和和电网的宽频振荡抑制，提升多类型电源并联稳定运行的能力。 04“多场站级自同步幅频调制技术”，实现了自同步的并联构网，多场站级大规模自同步稳定运行。 政策与商业利好，光伏装机持续增长，带来电网稳定挑战 基于技术的全面创新，光风储发电机进一步走向实证阶段。在国家能源局、国家电网领导和支持下，华为和电网、发电企业共同推进构网型储能项目实证。22年9月以来，在中国西北地区的多个项目上，圆满完成了多场景、多尺度、多工况的光风储发电机实证测试，共涉及2300余项测试项，一次性通过极高难度的35kV和110kV人工短路试验。光风储发电机在实证上取得的成功，证明该技术可以有效解决新能源渗透率增加带来的电网稳定性问题，为未来光伏成为主力能源提供有力保障。 碳中和成为全球共识，世界主要经济体对于加速推进可再生能源发展的共识不断增强，光伏在其中将扮演重大的作用。根据国际能源署的预测显示，到2030年，全球光伏总装机容量将增长至三倍。受益于强有力的政策支持和持续的成本降低，预计光伏行业的未来将继续保持快速发展态势，为全球能源结构转型和气候变化应对做出重要贡献。 高比例的新能源和高比例的电力电子设备也带来了新的挑战。如何有效平抑新能源发电的波动性，提高可再生能源的利用率；解决电力电子设备带来的震荡问题，维持电网稳定，是电力系统要解决的重要问题。只有上述问题得到解决，才能促使光伏从过去的“补充电”，发展到现在的“稳定电”、“重要电”，再到未来成为“主力电”。 华为智能光风储发电机已实现规模商用，并成功通过技术鉴定 华为智能光风储发电机已经在弱电网、极弱电网、微网等各种电网环境，以及高温、高海拔、极寒等自然环境下实现规模商用。例如：沙特红海1.3GWh全球最大微网光储电站、青海格尔木绿发100MWh直流送端构网型储能电站、阿里地区改则极弱电网末端构网型储能电站等。 智能光风储发电机核心技术走向成熟，完成多轮实证测试 华为“光风储发电机”解决方案可以有效改善“双高”带来问题，其核心是涵盖器件、架构、算法三大方面的构网技术体系。 其中，西藏开发投资集团阿里改则电站于11月份正式构网运行，该项目具备超高海拔、超低温度、极弱电网等特点。6MW/24MWh储能全量构网投运后，将光伏送出由1.5MW提升至12MW，进一步提升阿里地区新能源接入比例、电网输送比例、减缓保供压力，为有效解决我国弱电网环境下新能源接入问题起到积极示范作用。 2024年7月，由中国电机工程学会组织，“适用于高比例新能源多场景的智能组串式构网型储能系统关键技术及应用”技术鉴定会在北京成功召开，来自中国科学院、中国工程院的多位资深院士、国家电网等单位的十几位专家组成的鉴定专家委员会对项目进行评价鉴定。鉴定委员会一致认为华为构网型技术在高比例新能源背景下可提升新型电力系统稳定水平与新能源并网消纳能力，实现了工程应用。 未来，光储发电机的规模商用将加速光伏成为主力能源，为碳中和贡献伟大力量。 趋势二全场景构网 02 随着新能源大规模接入，电网短路容量降低，容易产生运行稳定性问题。为了提升电网的稳定性，构网技术可以与储能技术叠加，从而提供与同步发电机等同效果的电压、频率和功角的稳定支撑。在发电侧，通过叠加构网能力，可以提升电站的短路容量与惯量，增强电网；在输电与配电侧，通过构网提升输电网电压和频率的稳定性，抑制电网宽频震荡；在用电侧，通过构网技术增强并离网切换能力等，在电网故障时可以确保电力供应的连续性和稳定性。 储能无处不在，构网无处不在，支撑新型电力系统长久稳定。 新型电力系统的发展面临多重挑战 未来构网技术将不仅局限于储能，而是走向更多的电力电子设备中，广泛应用在光伏、风电等场景，实现发输配用全链路上的稳定支撑。 新能源快速发展的大背景下，越来越多的机械电磁系统正在被电力电子器件取代，传统电网正在向新型电力系统转型，电力系统的平衡和安全问题更加突出。例如，新能源的出力具有随机性和波动性，在网设备难以随时保持可用；器件过载能力差导致暂态能力弱，抗扰能力降低；频率调节与电压支撑能力相较于同步发电机组有所欠缺；高比例的电力电子设备引入宽频震荡风险等。 构网技术受到国际社会的高度重视 全球有超过10个组织或团体陆续推出构网技术标准或白皮书。欧洲走在构网技术实现的前沿。欧盟RfG2.0将要求2028年电网码生效后并网的新能源电站需要具备构网能力，欧盟内各国据此陆续启动了本地标准法规的适配工作。 储能和构网在新型电力系统发输配用全过程起到关键作用 储能作为灵活性资源，在新型电力系统的发、输、配、用各个环节都起到关键作用。 国网新疆电科院牵头起草的《构网型储能系统并网技术规范》和《构网型储能系统并网测试规范》2项团体标准发布。此外，还有多个构网技术相关的国标、团标、企标均在筹备或编制过程当中。 这些标准的制定和发布为构网储能提供了技术支撑和规范引导，体现了其在国际领域的关键地位，同时也为构网技术营造了良好的发展环境，加速其在新型电力系统中的规模商用。 在发电侧，储能平滑风电和光伏出力，促进可再生能源消纳，减少弃风弃光；在输电侧，储能可以缓解线路堵塞，提高输电效率；在配电侧，装配储能可以改善电能质量、缓解扩容压力。在用电侧，通过调动负荷侧的响应资源，优化电源接入后的控制能力。 趋势三从芯到网储能安全 03 华为智能组串式构网型储能平台荣获TÜV莱茵最高等级储能安全认证证书 储能安全是基石，更高标准的防护体系推动行业高质量发展。 华为储能安全设计融合了电力电子技术、数字技术、热技术、电化学技术、AI技术等，以储能安全防护单元”越小越安全”为原则，通过从电芯、电池包、储能箱、储能系统到电网精细化的监控与管理，实现从芯到网的储能安全。 新型电力系统稳定运行要求更高标准的储能安全防护体系 华为智能组串式构网型储能平台（LUNA2000-4472系列、LUNA2000-215系列和LUNA2000-7系列）通过耐火、内外点火、泄爆等储能安全测试，荣获TÜV莱茵颁发的全球首个最高等级储能安全认证证书。这要求在极限场景下，当储能系统被动点火时，依然可以满足电池包级热失控不扩散。 储能安全是新型电力系统安全稳定运行的保障，为了推动储能行业安全和高质量发展，需要整个建立高标准的防护体系。通过全场景、多维度的安全设计，实现储能设备从起火不扩散到冒烟不燃爆，储能系统从电网故障自隔离到电网故障自恢复，保证储能系统全生命周期安全可靠，进而支撑整个电力系统的安全。 从芯到网安全防护，实现储能全架构安全 为了达成储能冒烟不燃爆的目标，需要关注储能系统从电芯到电网全链路的安全设计。 在电芯层级，通过对电芯进行符合其生命周期应用场景的严苛测试，从源头保障电芯的安全可靠，构建安全体系的第一道防线。除此之外，为能提前识别电芯风险，利用AI技术，对电芯进行一致性、内短路等方面的多维度诊断，预警热失控风险。01 在电池包层级，应采用高密封、高绝缘设计，集成快速冷却技术、隔热防护技术、正压阻氧技术等。其中，正压阻氧技术可以在当发生极端情况时，维持包内正压，抑制外部氧气进入，保证电池包级热失控不起火。02 在储能箱层级，不仅要考虑到排气系统、火灾抑制系统和泄爆系统的设计，还要考虑极端情况热失控后的保护措施，保证单个储能箱燃烧后不会扩散至相邻储能箱。当前业内普遍使用的可燃气体排出路径跨越整个储能箱内部的排气方案，这会造成可燃气体在箱内弥漫。应进一步设计簇级定向排烟通道等措施，使电池包因热失控产生的可燃气体以最短路径排至箱体外，避免可燃气体在箱体内扩散，保证储能系统不燃爆。03 在系统层级，储能系统需包含DC/DC和DC/AC双级架构，这样当电网侧发生高电压穿越时，DC/DC实时调压，确保系统无反灌电流进入电池，不会引起电芯热失控。04 在电网层级，储能和PCS等核心设备通过搭载构网技术，可提供类同步调相机的能力。构网型储能系统不仅能为电网提供稳定的电压源，还可主动平抑电网中各类大小扰动，缓解电力系统的暂态电压、频率等稳定问题，有效提升新能源消纳能力。05 趋势四全生命周期智能化 04 在运维消缺阶段，通过孪生建模技术，1:1还原场站真实情况，让运维人员有“身临其境”的直观感受，实现故障有位置，人员有定位，消缺作业路径最优；应用大数据智能分析、多维传感多物理场建模等技术，预警电池异常问题，确保风险不扩散，实现主动安全；此外随着各类机器人技术成熟和成本不断降低，引入专业机器执行周期性重复类的巡检、清洗工作成为电站提高效率的首选。 全生命周期智能化，使能新能源电站走向“自动驾驶”。 新能源大规模装机带来规、建、维、营多方面挑战 未来，超过GW级的大电站将持续涌现，“规模庞大、环境恶劣、运营复杂”将成为大型电站管理的突出挑战。 在电站规划建设阶段，项目建设工程量大、工人数量多，工期紧张，易造成质量管理不到位的情况，导致少装误装的问题无法及时被发现，依赖人工现场督导作业安全风险高。电站并网进入运行阶段后，由于电站设备数量巨大，面对故障多排障计划制定难、故障难发现、故障定位时间长、设备物理位置查找难等诸多困难，由于消缺不及时导致发电量受损。在电站运营交易方面，新能源面临源侧出力不稳定和用电侧电价不确定，因此电站收益无法保证，交易风险增加。 图4-2：电站数字孪生系统 在运营交易方面，新能源现货交易比例不断提升，在此背景下，气象和功率预测精准度成为客户关注重点，当下借助大模型对海量数据进行深度挖掘和学习来提升预测准确度成为首选策略。此外，将AI与优化求解器技术融合，进行市场运行仿真模拟，深度挖掘电力市场数据规律，实现电价预测，辅助交易员竞价决策，减少交易风险，提升电站收益，AI在运营交易方面必将发挥越来越重要的作用。 全生命周期智能化，实现新能源电站“自动驾驶” AI技术让未来的每个电站都变成数字化电站，真正实现数字化、智能化、无人化的管理，，终将使能新能源电站走向“自动驾驶”。 在设计阶段，智能仿真软件结合天气、温度、地质等因素模拟并比较不同排布和角度组合情况下的发电量情况，最终自动组件排布与自动接线，提升项目设计效率和质量。 国内首个沿海滩涂全生命周期智能化光伏项目正式投产 在工程规划建设阶段，智能仿真软件结合天气、温度、地质等因素模拟并比较不同排布和角度组合情况下的发电量情况，最终自 动 组 件 排 布 与 自 动 接线，提升项目设计效率和质量。 海控能源莺歌海光伏项目基地位于海南乐东黎族自治县，是 海 南 省 最 大 的 集 中 式 光 伏 基 地 ， 总 装 机 容 量 达430MW。该项目面临 “高温、高湿、高盐雾、设