SHENZHEN, Chiny, 28 grudnia 2022 r. /PRNewswire/ -- Firma Huawei poprowadziła konferencję poświęconą dziesięciu głównym trendom z zakresu inteligentnej fotowoltaiki (PV) pod hasłem „Przyspieszanie rozwoju energii słonecznej jako głównego źródła energii". Na konferencji Chen Guoguang, prezes segmentu Huawei Smart PV+ESS, podzielił się spostrzeżeniami Huawei na temat 10 trendów inteligentnej fotowoltaiki z perspektywy współpracy z uwzględnieniem wielu scenariuszy, transformacji cyfrowej i zwiększonego bezpieczeństwa.
Ponieważ udział energii odnawialnej stale się zwiększa, branża fotowoltaiki odnotowała gwałtowny wzrost, jednak nadal boryka się z licznymi wyzwaniami, do których należą znalezienie sposobu na dalsze obniżanie uśrednionego kosztu energii elektrycznej (LCOE), poprawę wydajności obsługi i utrzymania, zapewnienie stabilności sieci przy zwiększeniu proporcji energii odnawialnej oraz zapewnienie bezpieczeństwa całego systemu.
„W obliczu gwałtownego rozwoju branży fotowoltaiki te wyzwania przynoszą również możliwości" - powiedział Chen Guoguang. Jako przedsiębiorstwo ukierunkowane na przyszłość, Huawei chętnie dzieli się spostrzeżeniami i przemyśleniami z partnerami oraz organizacjami i osobami zainteresowanymi ekologicznym i zrównoważonym rozwojem.
Trend 1: generator PV + ESS
Ponieważ do sieci energetycznych trafia więcej energii ze źródeł odnawialnych, pojawiają się różne złożone problemy techniczne związane ze stabilnością systemu, równowagą energetyczną i jakością energii.
Dlatego potrzebna jest nowa metoda sterowania, aby zwiększyć kontrolę mocy czynnej i biernej i zdolność reagowania oraz aktywnie niwelować wahania częstotliwości i napięcia. Dzięki połączeniu PV i ESS oraz technologii kształtowania sieci możemy zbudować „inteligentne generatory PV+ESS", które wykorzystują sterowanie źródłem napięcia zamiast sterowania źródłem prądu, zapewniają wsparcie przy dużej bezwładności, stabilizację napięcia w stanach przejściowych i odporność na zwarcia. To pozwoli na przejście branży fotowoltaicznej od podążania za siecią ku kształtowaniu sieci, co pomoże zwiększyć udział energii z ogniw PV.
Znacznym osiągnięciem w stosowaniu tych technologii był projekt Red Sea w Arabii Saudyjskiej, do którego Huawei, jako jeden z głównych partnerów, dostarczył kompletny zestaw rozwiązań obejmujący inteligentny sterownik PV i system magazynowania energii z akumulatorów litowych (BESS). Projekt ten wykorzystuje 400 MW PV i 1,3 GWh ESS do obsługi sieci energetycznej, która zastępuje tradycyjne generatory z silnikiem wysokoprężnym i zapewnia czyste i stabilne zasilanie dla miliona ludzi, tworząc pierwsze na świecie miasto zasilane w 100% energią odnawialną.
Trend 2: wysoka gęstość i niezawodność
Kolejnym trendem jest wysoka moc i niezawodność urządzeń w elektrowniach fotowoltaicznych. Za przykład mogą posłużyć falowniki fotowoltaiczne - napięcie stałe falowników zwiększono obecnie z 1100 V do 1500 V. Dzięki zastosowaniu nowych materiałów, takich jak węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN), a także pełnej integracji technologii cyfrowych, energoelektronicznych i sterowania termicznego, szacuje się, że w ciągu najbliższych pięciu lat gęstość mocy falowników wzrośnie o około 50%, przy zachowaniu ich wysokiej niezawodności.
Elektrownia fotowoltaiczna o mocy 2,2 GW w Qinghai w Chinach znajduje się na wysokości 3100 m n.p.m. i posiada 9216 inteligentnych sterowników fotowoltaicznych Huawei (falowników) pracujących stabilnie w tych trudnych warunkach. Całkowita liczba godzin dostępności falowników Huawei przekracza 20 milionów godzin, a dostępność sięga 99,999%.
Trend 3: energoelektronika na poziomie modułów (MLPE)
Pod wpływem polityki przemysłowej i postępu technologicznego fotowoltaika rozproszona w ostatnich latach odnotowuje intensywny rozwój. Mierzymy się z takimi wyzwaniami jak sposób na poprawę wykorzystania zasobów dachowych, zapewnienie wysokiej wydajności energetycznej oraz bezpieczeństwa systemu PV+ESS. Dlatego konieczne jest bardziej zaawansowane zarządzanie.
W systemie fotowoltaicznym elektronika mocy na poziomie modułu (MLPE) odnosi się do urządzeń elektronicznych zdolnych do zaawansowanego sterowania jednym lub więcej modułów fotowoltaicznych, w tym mikrofalowników, optymalizatorów mocy i rozłączników. Z MLPE wiążą się wyjątkowe zalety, takie jak wytwarzanie energii na poziomie modułu, monitorowanie i bezpieczne wyłączanie. Ponieważ systemy fotowoltaiczne stają się bezpieczniejsze i bardziej inteligentne, oczekuje się, że udział MLPE w rynku fotowoltaiki rozproszonej do 2027 roku osiągnie 20% do 30%.
Trend 4: szeregowe przechowywanie energii
W porównaniu do tradycyjnych scentralizowanych rozwiązań ESS, rozwiązanie Smart String ESS opiera się na rozproszonej architekturze i modułowej konstrukcji. Rozwiązanie wykorzystuje innowacyjne technologie i cyfrowe inteligentne zarządzanie w celu optymalizacji energii na poziomie pakietu akumulatorowego i sterowania energią na poziomie szafy. Dzięki temu uzyskuje się więcej energii wyładowań, optymalne inwestycje, prostą obsługę i utrzymanie, a także bezpieczeństwo i niezawodność w całym cyklu życia ESS.
W 2022 roku w ramach projektu ESS o mocy 200 MW/200 MWh w Singapurze do celów regulacji częstotliwości i rezerwy utajonej, największym projekcie BESS w Azji Południowo-Wschodniej, Smart String ESS wprowadza zaawansowane zarządzanie ładowaniem i rozładowywaniem, aby osiągnąć stałą moc przez dłuższy czas i zapewnić korzyści z regulacji częstotliwości. Ponadto funkcja automatycznej kalibracji SOC na poziomie pakietu akumulatorów zmniejsza koszty pracy i znacznie poprawia wydajność obsługi i utrzymania.
Trend 5: ulepszone zarządzanie na poziomie ogniw
Podobnie jak w przypadku systemów fotowoltaicznych, które przechodzą na MLPE, systemy magazynowania energii z akumulatorów litowych (BESS) będą się dążyć do ograniczenia stopnia zarządzania. Tylko zaawansowane zarządzanie na poziomie ogniw akumulatorów może skuteczniej sprostać problemom dotyczącym wydajności i bezpieczeństwa. Obecnie tradycyjny system zarządzania akumulatorami (BMS) może jedynie podsumowywać i analizować ograniczone dane, a wykrycie usterek i wygenerowanie ostrzeżeń we wczesnym stadium jest prawie niemożliwe. Dlatego BMS musi być bardziej czuły, inteligentny, a nawet predykcyjny. Zależy to od gromadzenia, obliczania i przetwarzania dużej ilości danych oraz technologii sztucznej inteligencji w celu znalezienia optymalnego trybu pracy i prognozowania.
Trend 6: integracja PV, ESS i sieci
Po stronie wytwarzania energii obserwujemy coraz więcej praktyk polegających na tworzeniu baz czystej energii PV+ESS, które dostarczają energię elektryczną do centrów odbiorczych poprzez linie przesyłowe UHV. Po stronie odbioru energii elektrycznej w wielu krajach coraz większą popularnością cieszą się wirtualne elektrownie (VPP). VPP łączą duże rozproszone systemy fotowoltaiczne, ESS i sterowane obciążenia, a także wdrażają elastyczne harmonogramy dla jednostek wytwarzających energię i jednostek magazynujących w celu osiągnięcia wyrównania zapotrzebowania szczytowego itp.
Dlatego też budowa stabilnego systemu energetycznego, który łączy w sobie PV, ESS i sieć, aby wspierać zasilanie z ogniw PV i zasilanie sieci, stanie się kluczowym środkiem zapewnienia bezpieczeństwa energetycznego. Możemy zintegrować technologie cyfrowe, energoelektroniczne i magazynowania energii, aby osiągnąć komplementarność wielu energii. Wirtualne elektrownie (VPP) mogą inteligentnie zarządzać, obsługiwać i sprzedawać moc dużych systemów rozproszonych PV+ESS za pomocą wielu technologii, w tym 5G, sztucznej inteligencji i technologii w chmurze, co stanie się powszechne w większej liczbie krajów.
Trend 7: ulepszone bezpieczeństwo
Bezpieczeństwo jest podstawą rozwoju branży PV i ESS. Wymaga to od nas systematycznego rozważania wszystkich scenariuszy i powiązań oraz pełnej integracji energoelektroniki, elektrochemii, zarządzania termicznego i technologii cyfrowych w celu zwiększenia bezpieczeństwa systemu. W elektrowni fotowoltaicznej zwarcia w układzie prądu stałego stanowią ponad 70% wszystkich zwarć. Dlatego falownik musi obsługiwać inteligentne odłączanie szeregów i automatyczne wykrywanie złączy. W fotowoltaice rozproszonej AFCI (przerywacz zwarć łukowych) stanie się standardową konfiguracją, a funkcja szybkiego wyłączania na poziomie modułu zapewni bezpieczeństwo personelu konserwacyjnego i strażaków. W scenariuszu ESS zastosowanie musi znaleźć wiele technologii, takich jak energoelektronika, chmura i sztuczna inteligencja, aby wdrożyć zaawansowane zarządzanie ESS od poziomu ogniw akumulatorów po cały system. Tradycyjny tryb zabezpieczeń oparty na biernej odpowiedzi i fizycznej izolacji zmienia się w aktywną ochronę automatyczną z wdrożeniem wielowymiarowego systemu bezpieczeństwa od sprzętu do oprogramowania i od struktury do algorytmu.
Trend 8: bezpieczeństwo i wiarygodność
Oprócz korzyści systemy fotowoltaiczne wiążą się z różnymi czynnikami ryzyka, w tym z bezpieczeństwem urządzeń i informacji. Czynniki ryzyka związane z bezpieczeństwem urządzeń odnoszą się głównie do przerw w dostawie energii elektrycznej z powodu usterek. Zagrożenia związane z bezpieczeństwem informacji odnoszą się do zewnętrznych ataków na sieci. Aby rozwiązać te wyzwania i zagrożenia, przedsiębiorstwa i organizacje muszą ustalić pełen zestaw „bezpieczeństwa i wiarygodności" i mechanizmów zaufania, w tym niezawodność, dostępność, bezpieczeństwo i odporność systemów i urządzeń. Musimy również wdrożyć ochronę bezpieczeństwa osobistego i środowiskowego, jak również prywatności danych.
Trend 9: cyfryzacja
Konwencjonalne farmy fotowoltaiczne dysponują dużymi ilościami urządzeń przy braku kanałów gromadzenia informacji i raportowania. Większość urządzeń nie ma możliwości „komunikacji" z innymi urządzeniami, co utrudnia wdrożenie udoskonalonych mechanizmów zarządzania.
Wraz z wprowadzeniem zaawansowanych technologii cyfrowych, takich jak 5G, internet rzeczy (IoT), chmura obliczeniowa, teledetekcja, duże zbiory danych (big data), farmy fotowoltaiczne mogą przesyłać i odbierać informacje, wykorzystując „bity" (obieg informacji) do gospodarowania „watami" (obieg energii). Cały łańcuch generowanie-transmisja-magazynowanie-dystrybucja-zużycie jest widoczny oraz możliwy do zarządzania i kontrolowania.
Trend 10: zastosowanie sztucznej inteligencji
Podczas gdy branża energetyczna wkracza w erę danych, sposoby na lepsze gromadzenie, wykorzystanie i maksymalizację wartości danych stały się jednymi z najważniejszych kwestii rozpatrywanych przez całą branżę.
Technologie sztucznej inteligencji mogą mieć szerokie zastosowanie w obszarze energii ze źródeł odnawialnych i odegrać istotną rolę w całym cyklu życia systemów fotowoltaicznych i systemów magazynowania energii, w tym produkcji, budowy, utrzymania, optymalizacji i eksploatacji. Konwergencja sztucznej inteligencji i takich technologii jak chmura obliczeniowa i big data pogłębia się, a łańcuch narzędzi ukierunkowanych na przetwarzanie danych, modelowanie, uruchomienie i eksploatację oraz monitoring bezpieczeństwa będzie wzbogacany. W obszarze energii ze źródeł odnawialnych, sztuczna inteligencja, podobnie jak energoelektronika i technologie cyfrowe, będzie siłą napędową głębokiej transformacji tego sektora.
Na koniec Chen Guoguang nadmienił, że połączone zastosowanie 5G, technologii chmury i sztucznej inteligencji kształtuje świat, gdzie wszystkie rzeczy mogą służyć detekcji, wszystkie rzeczy są połączone i wszystkie rzeczy są inteligentne. To nastąpi szybciej, niż myślimy. Huawei wskazuje na 10 najważniejszych trendów branży PV i opisuje ekologiczny i inteligentny świat najbliższej przyszłości. Mamy nadzieję, że ludzie reprezentujący wszystkie dziedziny życia mogą połączyć siły, aby zrealizować cele neutralności pod względem emisji CO2 i zbudować bardziej przyjazną dla środowiska i lepszą przyszłość.
Share this article