據記者了解，從2015年首個(gè)示范基地落戶(hù)山西大同以來(lái)，光伏“領(lǐng)跑者”計劃逐步踐行著(zhù)“加速技術(shù)成果向市場(chǎng)應用轉化和推廣，加快促進(jìn)光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)業(yè)升級，推進(jìn)光伏發(fā)電成本下降、電價(jià)降低、補貼減少，最終實(shí)現平價(jià)上網(wǎng)”的初衷，推動(dòng)了行業(yè)制造技術(shù)水平大幅提升和上網(wǎng)電價(jià)不斷下降，光伏“領(lǐng)跑者”初顯成效。面向未來(lái)，數字化、智能化的產(chǎn)品和技術(shù)或將領(lǐng)跑光伏行業(yè)新一輪發(fā)展。
數字化讓系統更簡(jiǎn)單、運維更高效
“很多‘領(lǐng)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(jīng)理簡(jiǎn)朝輝指出，這些問(wèn)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(cháng)、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(mǎn)足‘主動(dòng)告警、智能分析，遠程監控、集中管理，開(kāi)放接口、不斷擴容’的要求。”
“每一組串上都有一個(gè)檢測和通訊模塊，在發(fā)布指令以后，系統會(huì )迅速收集運行情況并生成曲線(xiàn)，根據曲線(xiàn)判斷出故障類(lèi)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(xiàn)功能數字化的電站巡檢。“根據這條曲線(xiàn)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(fā)電有限公司眾泰電廠(chǎng)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(guò)智能IV曲線(xiàn)功能，每年便可以提升發(fā)電量約243.3萬(wàn)千瓦時(shí)。
記者在現場(chǎng)看到，巡檢過(guò)程的簡(jiǎn)便優(yōu)化僅僅是智能電站的一個(gè)縮影。組件的位置布局、支架的跟蹤控制、場(chǎng)站內的通訊等一系列環(huán)節都呈現出數字化、智能化的運轉?，F場(chǎng)技術(shù)人員告訴記者：“僅智能IV巡檢一項，以一個(gè)100MW電站25年的周期計算，就可提升收益近1000萬(wàn)元。經(jīng)過(guò)我們對發(fā)電量、運維、故障率等多個(gè)維度的綜合測算，智能光伏比傳統方案上網(wǎng)電價(jià)要低0.08元/千瓦時(shí)。”
智能逆變器+智能跟蹤支架+雙面組件
數字化融合提升發(fā)電量
“在技術(shù)進(jìn)步、裝機規?？焖贁U張的同時(shí)，光伏發(fā)電已經(jīng)由零部件領(lǐng)跑向系統升級全面領(lǐng)跑轉變。”正如協(xié)鑫集團設計研究總院總工程師萬(wàn)宏所言，面向未來(lái)的數字化、智能化光伏電站必須是整個(gè)系統的全面升級。
對此，許映童也深有感觸。“比如一個(gè)最簡(jiǎn)單的電路系統，燈光數字化了，但是開(kāi)關(guān)沒(méi)有數字化，這本質(zhì)上和傳統的方式?jīng)]有太大分別。所以，數字化需要全面融合起來(lái)。”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(fā)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(wú)法和跟蹤支架協(xié)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(fā)電量。”
據許映童透露，在接下來(lái)的“領(lǐng)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(yōu)化整體投資，使發(fā)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(jīng)顯現。據裴永峰介紹，通過(guò)上述組合，可有效降低通訊和供電線(xiàn)路施工，減少通訊故障率。“單個(gè)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(xiàn)、通訊線(xiàn)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(lè )葉光伏科技有限公司產(chǎn)品總監王夢(mèng)松介紹，目前結合不同的緯度、地表環(huán)境、光照條件等因素，其在新疆、黑龍江、廣東、陜西等地都已經(jīng)建設了雙面組件與組串式逆變器的聯(lián)合實(shí)證項目。“對于雙面組件而言，大多數情況下背面的地表環(huán)境是無(wú)法選擇的。例如，夏天長(cháng)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(shí)是沒(méi)辦法通過(guò)事先的算法來(lái)控制的。但數字化的組串式逆變器可以實(shí)時(shí)找到反射率最大的點(diǎn)，組件也可以把實(shí)時(shí)功率回傳給逆變器，最后通過(guò)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(wú)縫融合中，華為走在了行業(yè)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(fā)了業(yè)內領(lǐng)先的針對雙面組件系統的智能設計工具，融合全場(chǎng)景、自適應、自學(xué)習的‘雙面組件+跟蹤支架’智能控制算法和業(yè)內最高效的組件MPP智能追蹤算法，較常規的方案設計可進(jìn)一步降低度電成本8分/瓦，提高發(fā)電量3.9%以上。”許映童說(shuō)。
可靠的數字化
讓“領(lǐng)跑者”實(shí)現“長(cháng)跑”
“隨著(zhù)產(chǎn)品、設備的數字化程度不斷提高，整個(gè)系統的復雜性也會(huì )相應增加。這時(shí)，對可靠性的要求也會(huì )越來(lái)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(gè)傳感器使之成為數字化水壺，但結果這個(gè)傳感器總是出問(wèn)題，導致水都燒不了了。沒(méi)有人會(huì )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(guān)鍵意義。“為什么跟蹤支架沒(méi)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(wù)于人而不是人服務(wù)于機器。”
對于可靠設備帶來(lái)的電量提升，萬(wàn)宏深有體會(huì )：“內蒙烏海‘領(lǐng)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(wú)線(xiàn)傳輸系統。項目運行至今設備故障率低于0.5%，發(fā)電量則提升了2%以上，同時(shí)也降低了設備運維工作量。”
“光伏電站‘領(lǐng)跑’講究效率，未來(lái)要想‘長(cháng)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(lái)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(gè)電站數據進(jìn)行可靠性分析。
“以逆變器為例，故障發(fā)電量損失率平均水平在1.5%左右，較好水平在0.5%，行業(yè)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(fā)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(lái)判斷整個(gè)監控系統的作用。其中包括監控項目?jì)热莺蛿祿杉耐暾?，業(yè)內平均的水平是85%，優(yōu)質(zhì)的企業(yè)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(lǐng)跑者”計劃名單，其中包括山西大同二期、山西壽陽(yáng)、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(gè)應用領(lǐng)跑基地和江西上饒、山西長(cháng)治和陜西銅川3個(gè)技術(shù)領(lǐng)跑基地。
按照要求，第三批“領(lǐng)跑者”基地應于2018年3月31日前完成競爭優(yōu)選，6月30日前全部開(kāi)工建設，12月31日前全部容量建成并網(wǎng)；技術(shù)領(lǐng)跑基地應于2018年4月30日前完成競爭優(yōu)選，2019年3月31日前全部開(kāi)工建設，6月30日前全部容量建成并網(wǎng)。目前，第三批“領(lǐng)跑者”開(kāi)跑在即，面向6.5GW的領(lǐng)跑規模乃至未來(lái)更多的光伏項目，場(chǎng)景更加復雜，數字化、智能化正在助力整個(gè)光伏生態(tài)系統的優(yōu)化前行。
