数字化：光伏平价上网必由之路

电力18讯：

 “在世界范围内，像印度、拉美、中非等很多区域在2017年都已经实现了光伏平价上网，其中一个很重要的因素是这些地区的自然条件非常好。与之相比，中国光伏要实现平价上网还有非常大的挑战。我们的目标也很明确，即通过技术进步加快平价上网的步伐。”日前，在全国光伏“领跑者”现场交流会上，对于中国光伏平价上网的关键因素，华为智能光伏业务总裁许映童给出了自己的答案。

据记者了解，从2015年首个示范基地落户山西大同以来，光伏“领跑者”计划逐步践行着“加速技术成果向市场应用转化和推广，加快促进光伏发电技术进步、产业升级，推进光伏发电成本下降、电价降低、补贴减少，最终实现平价上网”的初衷，推动了行业制造技术水平大幅提升和上网电价不断下降，光伏“领跑者”初显成效。面向未来，数字化、智能化的产品和技术或将领跑光伏行业新一轮发展。

文丨姚金楠

中国能源报记者

全文约2800字  建议阅读 4 分钟

 

 

 

 

  数字化让系统更简单、

  运维更高效  

 “很多‘领跑者’项目在自然条件上就面临很大的挑战，比如地势起伏大，地块分散，许多采煤沉陷区的地面沉降仍在继续。”中国电建集团贵州工程公司副总经理简朝辉指出，这些问题对设计方案和供应商的选型提出了更高要求。“例如在逆变器的选型上，就要求兼具生命周期长、转换效率高、维护方便快捷的特性。同样，在监控系统方面，也必须满足‘主动告警、智能分析，远程监控、集中管理，开放接口、不断扩容’的要求。”

 “每一组串上都有一个检测和通讯模块，在发布指令以后，系统会迅速收集运行情况并生成曲线，根据曲线判断出故障类型和解决方案，100MW的所有组串检测只需要约25分钟。”在华能新泰光伏基地100MW农光互补项目的总控制室，工作人员向记者演示了智能IV曲线功能数字化的电站巡检。“根据这条曲线走势，系统给出的描述基本可以判定为阴影遮挡，这是早上和傍晚比较容易出现的。”

据华能山东发电有限公司众泰电厂电气总工程师裴永峰介绍，新泰100MW农光互补项目在应用华为FusionSolar智能光伏解决方案后，与传统的人工故障排查相比，仅通过智能IV曲线功能，每年便可以提升发电量约243.3万千瓦时。

记者在现场看到，巡检过程的简便优化仅仅是智能电站的一个缩影。组件的位置布局、支架的跟踪控制、场站内的通讯等一系列环节都呈现出数字化、智能化的运转。现场技术人员告诉记者：“仅智能IV巡检一项，以一个100MW电站25年的周期计算，就可提升收益近1000万元。经过我们对发电量、运维、故障率等多个维度的综合测算，智能光伏比传统方案上网电价要低0.08元/千瓦时。”

  智能逆变器+智能跟踪支架+双面组件  

  数字化融合提升发电量  

“在技术进步、装机规模快速扩张的同时，光伏发电已经由零部件领跑向系统升级全面领跑转变。”正如协鑫集团设计研究总院总工程师万宏所言，面向未来的数字化、智能化光伏电站必须是整个系统的全面升级。

对此，许映童也深有感触。“比如一个最简单的电路系统，灯光数字化了，但是开关没有数字化，这本质上和传统的方式没有太大分别。所以，数字化需要全面融合起来。”具体到光伏电站，许映童介绍，此前的光伏系统组件、逆变器、支架等都是各自独立、难以相互感知的。“例如，支架很难基于地理位置、依照天文算法调整角度，特别是双面组件出现后，草地、沙地、水面的反射条件都不一样，不同高度组件接收发射光也不一致，只有一套固定的算法完全不行，传统的逆变器也无法和跟踪支架协同。所以，要依靠数字化的融合将逆变器、双面组件和跟踪支架结合在一起，从而提升发电量。”

据许映童透露，在接下来的“领跑者”项目中，这样的“三合一”将成为数字化组合拳的重要表现。“首先就是由组串式逆变器替代‘跟踪支架的供电和通讯’，提升系统可靠性，优化整体投资，使发电量最大化。”

在华能新泰光伏基地100MW农光互补项目中，跟踪支架和逆变器智能融合的效应已经显现。据裴永峰介绍，通过上述组合，可有效降低通讯和供电线路施工，减少通讯故障率。“单个子阵容量为1750千瓦，华为智能组串式逆变器可节约旋转支架电源线、通讯线采购及施工费用0.02元/瓦。”

而在双面组件与组串式逆变器的融合上，据隆基乐叶光伏科技有限公司产品总监王梦松介绍，目前结合不同的纬度、地表环境、光照条件等因素，其在新疆、黑龙江、广东、陕西等地都已经建设了双面组件与组串式逆变器的联合实证项目。“对于双面组件而言，大多数情况下背面的地表环境是无法选择的。例如，夏天长草，冬天枯萎，反射率都不一样。所以跟踪支架调整到什么角度其实是没办法通过事先的算法来控制的。但数字化的组串式逆变器可以实时找到反射率最大的点，组件也可以把实时功率回传给逆变器，最后通过自适应算法调整跟踪支架找到最佳角度。”

数字化融合，系统可交互。在与跟踪支架、双面组件的无缝融合中，华为走在了行业前面。“基于丰富的应用数据积累和大数据平台分析，华为还自主研发了业内领先的针对双面组件系统的智能设计工具，融合全场景、自适应、自学习的‘双面组件+跟踪支架’智能控制算法和业内最高效的组件MPP智能追踪算法，较常规的方案设计可进一步降低度电成本8分/瓦，提高发电量3.9%以上。”许映童说。

 

  可靠的数字化  

  让“领跑者”实现“长跑”  

“随着产品、设备的数字化程度不断提高，整个系统的复杂性也会相应增加。这时，对可靠性的要求也会越来越高。比如水壶最根本的用途就是烧水。为了更加智能，我们给水壶加装了一个传感器使之成为数字化水壶，但结果这个传感器总是出问题，导致水都烧不了了。没有人会喜欢这样的数字化。”许映童这样比喻可靠性对于数字化的关键意义。“为什么跟踪支架没有大规模的推广？很重要的原因是电机的故障率比较高。我们最终的目的一定是机器服务于人而不是人服务于机器。”

对于可靠设备带来的电量提升，万宏深有体会：“内蒙乌海‘领跑者’项目位于采煤沉陷区，地形非常不稳定，扬尘也很大。项目选取了防护等级比较高的华为组串式逆变器，针对地形采用了无线传输系统。项目运行至今设备故障率低于0.5%，发电量则提升了2%以上，同时也降低了设备运维工作量。”

“光伏电站‘领跑’讲究效率，未来要想‘长跑’就要更加注重可靠性，而电站的可靠性通常根据设备故障率来判断。”根据北京鉴衡认证中心副主任纪振双提供的数据显示，2017年上半年，鉴衡认证共采集了150个电站数据进行可靠性分析。

“以逆变器为例，故障发电量损失率平均水平在1.5%左右，较好水平在0.5%，行业标杆水平是0.3%，华为逆变器是标杆水平的典型代表。所以光伏发电工程可靠性或者故障损失的降幅空间还很大。”此外，针对光伏电站监控系统的可靠性，纪振双也指出：“我们常用数据采集的完整率来判断整个监控系统的作用。其中包括监控项目内容和数据采集的完整率，业内平均的水平是85%，优质的企业例如华为可以达到95%以上。”

去年12月，国家能源局正式公布第三批光伏“领跑者”计划名单，其中包括山西大同二期、山西寿阳、陕西渭南、河北海兴、吉林白城、江苏泗洪、青海格尔木、内蒙古达拉特、青海德令哈和江苏宝应10个应用领跑基地和江西上饶、山西长治和陕西铜川3个技术领跑基地。

按照要求，第三批“领跑者”基地应于2018年3月31日前完成竞争优选，6月30日前全部开工建设，12月31日前全部容量建成并网；技术领跑基地应于2018年4月30日前完成竞争优选，2019年3月31日前全部开工建设，6月30日前全部容量建成并网。目前，第三批“领跑者”开跑在即，面向6.5GW的领跑规模乃至未来更多的光伏项目，场景更加复杂，数字化、智能化正在助力整个光伏生态系统的优化前行。