在第三場高峰論壇“高效智能逆變器的解決方案”上,華為技術(shù)有限公司智能光伏事業(yè)部的中國區(qū)解決方案總經(jīng)理卞長樂分享了“智能光伏電站解決方案助力光伏電站全場景應(yīng)用和數(shù)字化轉(zhuǎn)型”。
未來的電站發(fā)展方向是數(shù)字化。光伏行業(yè)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)。預計2020年全球大部分地區(qū)會實現(xiàn)平價上網(wǎng),現(xiàn)在在拉美、重東非、印度實現(xiàn)平價上網(wǎng),中國和亞太預計會在2019年上線平價上網(wǎng)。2020年之前,全球各地都會實現(xiàn)最終的平價上網(wǎng)。
現(xiàn)在光伏場景越來越復雜,光伏電站找地最難。未來場景會細分到四大類,一,大型地面電站,這種場景下風沙和粉塵的影響比較大,這個場景的光伏電站容量會逐漸降低。二,山地沉陷區(qū),主要的問題在于有一些遮擋和地形的復雜,以及土地承載和安全以及火災風險。三,分布式場景,扶貧場景和戶用的場景,由于電站非常零散,顆粒度比較小,一百千瓦到幾百千瓦為主。很多在綜合的場景,也會存在一些火災安全隱患。四,農(nóng)業(yè)、魚塘和水面與生態(tài)結(jié)合在一起,這些場景如果和農(nóng)業(yè)進行管理,應(yīng)對復雜的情況下,如何確保底下工作人員的安全。
運維。傳統(tǒng)的方式人員每天一個組串一個組串的測量,一個設(shè)備一個設(shè)備地看進行維護,沒有智能的分析,通訊也不能保證可靠性。我們認為光伏電站的全智能化將成為產(chǎn)業(yè)趨勢。現(xiàn)在社會進入智能化。萬物感知,萬物互聯(lián),萬物智能?;ヂ?lián)是通訊技術(shù),更高速、更可靠和低成本的通信技術(shù)。原來2G技術(shù)經(jīng)常打電話就斷了,現(xiàn)在的電網(wǎng)和很多關(guān)鍵的信息資產(chǎn)都使用4G技術(shù),4G技術(shù)有128位的動態(tài)密鑰。按照技術(shù)的推算,如果破解密鑰需要十年以上的時間,但密鑰每十分鐘更新一次?,F(xiàn)在的通信技術(shù)越來越可靠,也越來越高速。不管是國網(wǎng)還是南網(wǎng),在信息傳輸工具都會把手機的4G技術(shù)用在自己的電站上。
萬物智能就是大數(shù)據(jù)分析,智能化的社會如何應(yīng)用光伏電站,這是我們現(xiàn)在研究的問題。
光伏電站要實現(xiàn)全智能化有三點,自動化,減少易損件,免維護設(shè)計。
自動化的基本理念是不需要人參與,設(shè)備放在那里可以長時間的25年不管它,讓它自動運行報警。
信息化,我們通過高精度的檢測,監(jiān)測到每一個組串甚至是每一個組件,通過高速、可靠、低成本的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)電站信息互聯(lián)。
智能化,我們做大數(shù)據(jù)分析,進行預防性的運維。從原來的人員被動性的響應(yīng)故障,到后面通過數(shù)據(jù)分析進行預判性的維護和報警。
如何建設(shè)全場景融合的智能光伏電站?數(shù)字信息技術(shù)與電子電離技術(shù)結(jié)合,將提升光伏電站的智能化。
智能化的特點,自動化、信息化和智能化,給帶來電站的效果是簡單、全數(shù)字化、全球自動運維。簡化本身運維的工作量,電站里的元器件越多,尤其是易壞的器件越多,本身維護的工作量會增加電站運行的成本。我們把一些容易壞的部件去掉,簡化系統(tǒng)。
全數(shù)字化,把設(shè)備盡可能地多檢測,多采集數(shù)據(jù),高速準確。開放高速無線通信網(wǎng)絡(luò),使得電站可以快速暢通地收集數(shù)據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)的計算通過軟件平臺進行測算和預判性的維護。
全球化自動運維,在一些省和縣為單位建設(shè)自動運維中心,幫助電站實現(xiàn)自動化的運維。
我們從三個角度分析,端、管、云。端,大家之前認為逆變器是電力變化的功能。智能光伏電站逆變器不只是動力變化的功能,需要智能傳感和高精度的檢測芯片,還需要智能控制。我的組串控制,未來設(shè)備的控制,智能電站的體檢和電網(wǎng)的適應(yīng)控制。同時,還具備擴展性,可以把電站的數(shù)據(jù)情況和傳感器、養(yǎng)魚種田的傳感器加進來,進行全方位的接入?;谧约旱能浖托酒钠脚_,未來在逆變器方面除了轉(zhuǎn)化效率不斷提升之外,需要有更加高速和精準的檢測以及更加寬泛的接入范圍。同時,結(jié)合不同應(yīng)用場景可以看到,我們在地面灰塵大,農(nóng)光的濕度大,山地維護困難,分布式電站分散。
未來對我們最大的挑戰(zhàn)就是運維,怎么把零散的電站和大面積的電站結(jié)合。我們要把冗余壞的去掉,包括風扇,這些量很大。一百兆瓦的電站可能會有成千上萬的保險絲,它幾塊錢的東西帶來的損失就是未來七八千瓦的組串發(fā)不了電。對運維和發(fā)電量來說,這是非常災難的事情。端要考慮系統(tǒng)的安全,包括現(xiàn)在固定的場景。屋頂如何保障安全,現(xiàn)在應(yīng)用的直流拉弧技術(shù),可以保證屋頂?shù)陌踩?。端要盡可能融合更多的場景。跟蹤支架會在未來的一兩年在國內(nèi)大面積使用,原因在于可靠性逐漸在提升,成本逐漸下降,而且平臺上網(wǎng)的趨勢也會督促大家不斷地使用。
如何通過逆變器的核心系統(tǒng),把系統(tǒng)的其它部件整合進來。我們現(xiàn)在提供通訊和供電接口,可以看到原來的跟蹤支架都需要經(jīng)過匯流箱單走通信和供電的通道,這樣系統(tǒng)復雜度增加兩倍,多了一條供電和通訊通道,這些會造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因。同時,現(xiàn)在的設(shè)備里集成通信接口,通過設(shè)備在近端接入跟蹤支架,系統(tǒng)組網(wǎng)變的非常簡單。未來會通過逆變器控制跟蹤支架,這樣整體的性能和可靠性進一步提升,系統(tǒng)會進一步簡化。
未來的場景分農(nóng)業(yè)和漁業(yè),包括濕度和PH值和溫濕度的傳感,這些傳感器跟剛才說的跟蹤支架一樣。它會因為實現(xiàn)了未來的漁農(nóng)光互補,需要增加傳感器。傳感器的增加會大大地增加光伏系統(tǒng)的復雜度,通過逆變器本身的供電接口,通過可靠的傳輸,可以保障系統(tǒng)非常簡化地實現(xiàn)現(xiàn)在的農(nóng)光和漁光互補,實現(xiàn)智能化的養(yǎng)育和種田。
我們對土壤沉降進行優(yōu)化,我們發(fā)現(xiàn)沉陷區(qū)不一樣,25年會下降1-2米,按照當時的土壤情況,每年下降幾公分。電纜本身的應(yīng)力有限,可能會被拉斷。逆變器的設(shè)計時做了防沉降的設(shè)計,里面做了柔性的連接。4G和無線通訊是我們提升電站系統(tǒng)的非常好的方式。電力載波PLC電力載波傳輸,把原來的線代替掉,線看起來可以,但實際在電站的應(yīng)用和施工以及后續(xù)運維時,本身是比較脆弱的。485的線會發(fā)生斷裂,隨著施工的各種情況。未來的方向肯定是盡量地減少通訊線纜,通過無線或通過電力線的方式進行傳輸。PLC傳輸速率非??欤旧鲜莻鹘y(tǒng)485線的10倍。我們通過自主研發(fā)的方式,在全球穩(wěn)定運行20GW。無線是非常好的通訊方式,無線本身不需要光纖設(shè)備。大家維護光纖時是玻璃很脆的,一旦發(fā)生斷電很難補充。不可能斷了一個點以后都斷電,我會熔接在一起,非常復雜。我們建議使用4G無線的方案,得到電網(wǎng)公司的充分認可。因為4G可以保證生命周期里不會被任何產(chǎn)品破解。無線帶來另外的好處是擴容性比較好,未來五年會把智能安防或無人機,手持終端等先進的技術(shù)引入到光伏電站的運維。無線具備了可擴展性。
為了適應(yīng)各種各樣的應(yīng)用場景,我們的云平臺設(shè)計是開放性的。作為開源系統(tǒng)可以支撐用戶的各種拓展。風電和水電的管理,漁業(yè)的管理,智能微電網(wǎng)的管理,以及售電交易平臺,融資平臺。我們相當于做了手機的安卓操作系統(tǒng),里面App都可以裝在管理系統(tǒng)里。我們做這樣的平臺,可以很好地支持多場景復雜場景的使用?;诓煌膱鼍巴瞥鋈齻€形式的管理系統(tǒng),大型地面電站規(guī)模比較大,用戶比較集中,使用的是整體的私有云方式加上無線的傳輸終端。分布式和扶貧電站比較分散的場景,我們使用托管的系統(tǒng),分布式專用的托管系統(tǒng)。對家庭能源管理,家里裝一臺逆變器就是使用戶用的設(shè)備。通過App在手機上可以看到現(xiàn)場逆變器和每天發(fā)電的情況。
采用智能光伏的方案發(fā)電量提高3%以上,100兆瓦電站25年多收益6500萬。我們?nèi)サ艉芏嗳菀讐牡牟考劢z的維護成本,風扇維護成本,機房清掃成本,為我們節(jié)省一千多萬。我們可以把電站人員進一步精簡,未來給客戶設(shè)計的方案是做省級地市級的運維中心,中心里放三五個人。我可以把整個省地市所有的電站都覆蓋掉,通過自動化的方式。把省和地區(qū)的電站全部覆蓋掉,運維人員不需要去那,只需要在省會城市,每天看自己手上的短信。我們的終端會告訴我們,未來在哪一個地方出現(xiàn)故障,我們的運維人員開車幾小時之內(nèi)到現(xiàn)場進行設(shè)備的維護和更換就可以。
管理系統(tǒng)要做到集中管理,全球化自動運維。針對地面電站,集中管理可以以省為單位,針對分布式扶貧會設(shè)云的平臺,所有的分布式業(yè)主和用戶可以在系統(tǒng)里。未來的運維三步法可以搞定,實時檢測,故障定位,故障消除。故障定位要實時報警,有問題就彈出來,可以在線診斷和數(shù)據(jù)分析。故障消除,像滴滴打車軟件一樣,可以快速地指導。
實時檢測方面,大屏展示和手持終端的展示,一鍵菜單的展示,可以幫我們實時的告訴什么地方壞了。通過管理系統(tǒng)可以把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通過更精細化的數(shù)據(jù)采集,發(fā)現(xiàn)電站幾乎所有的故障,每年可以挽回1%的發(fā)電量。故障的定位和分析,離散率技術(shù)分析,原來只是分析設(shè)備好壞,現(xiàn)在分析好多少,壞多少,比別人好多少,比別人壞多少,進行故障的預判和分析。我們很多電站已經(jīng)有很多組件,發(fā)電量比別的組串低10%-20%。
我們與黃河上游合作有IV診斷,現(xiàn)在進行動態(tài)的掃描,組件本身的曲線情況。通過對比判斷組件的問題,現(xiàn)在可以做到在各種應(yīng)用場景復雜的山地,分布式等,我們現(xiàn)在是全場景的支持,可以把診斷時間進一步提升。很多隱患是沒有在正常運維情況下發(fā)現(xiàn)的,并不是詳細數(shù)據(jù)的關(guān)系。故障消除,通過清晰的地理位置和站上位置的檢測,把單派給相應(yīng)的人,可以結(jié)合工單描述的信息和建議的維護方式進行維護。
以上是我們的經(jīng)驗分享,認為未來的技術(shù)變革肯定像今天會議主題一樣,未來是數(shù)字化時代的到來,也是智能光伏電站時代的到來。
謝謝大家。(發(fā)言為現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)嘉賓審核)
未來的電站發(fā)展方向是數(shù)字化。光伏行業(yè)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)。預計2020年全球大部分地區(qū)會實現(xiàn)平價上網(wǎng),現(xiàn)在在拉美、重東非、印度實現(xiàn)平價上網(wǎng),中國和亞太預計會在2019年上線平價上網(wǎng)。2020年之前,全球各地都會實現(xiàn)最終的平價上網(wǎng)。
現(xiàn)在光伏場景越來越復雜,光伏電站找地最難。未來場景會細分到四大類,一,大型地面電站,這種場景下風沙和粉塵的影響比較大,這個場景的光伏電站容量會逐漸降低。二,山地沉陷區(qū),主要的問題在于有一些遮擋和地形的復雜,以及土地承載和安全以及火災風險。三,分布式場景,扶貧場景和戶用的場景,由于電站非常零散,顆粒度比較小,一百千瓦到幾百千瓦為主。很多在綜合的場景,也會存在一些火災安全隱患。四,農(nóng)業(yè)、魚塘和水面與生態(tài)結(jié)合在一起,這些場景如果和農(nóng)業(yè)進行管理,應(yīng)對復雜的情況下,如何確保底下工作人員的安全。
運維。傳統(tǒng)的方式人員每天一個組串一個組串的測量,一個設(shè)備一個設(shè)備地看進行維護,沒有智能的分析,通訊也不能保證可靠性。我們認為光伏電站的全智能化將成為產(chǎn)業(yè)趨勢。現(xiàn)在社會進入智能化。萬物感知,萬物互聯(lián),萬物智能?;ヂ?lián)是通訊技術(shù),更高速、更可靠和低成本的通信技術(shù)。原來2G技術(shù)經(jīng)常打電話就斷了,現(xiàn)在的電網(wǎng)和很多關(guān)鍵的信息資產(chǎn)都使用4G技術(shù),4G技術(shù)有128位的動態(tài)密鑰。按照技術(shù)的推算,如果破解密鑰需要十年以上的時間,但密鑰每十分鐘更新一次?,F(xiàn)在的通信技術(shù)越來越可靠,也越來越高速。不管是國網(wǎng)還是南網(wǎng),在信息傳輸工具都會把手機的4G技術(shù)用在自己的電站上。
萬物智能就是大數(shù)據(jù)分析,智能化的社會如何應(yīng)用光伏電站,這是我們現(xiàn)在研究的問題。
光伏電站要實現(xiàn)全智能化有三點,自動化,減少易損件,免維護設(shè)計。
自動化的基本理念是不需要人參與,設(shè)備放在那里可以長時間的25年不管它,讓它自動運行報警。
信息化,我們通過高精度的檢測,監(jiān)測到每一個組串甚至是每一個組件,通過高速、可靠、低成本的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)電站信息互聯(lián)。
智能化,我們做大數(shù)據(jù)分析,進行預防性的運維。從原來的人員被動性的響應(yīng)故障,到后面通過數(shù)據(jù)分析進行預判性的維護和報警。
如何建設(shè)全場景融合的智能光伏電站?數(shù)字信息技術(shù)與電子電離技術(shù)結(jié)合,將提升光伏電站的智能化。
智能化的特點,自動化、信息化和智能化,給帶來電站的效果是簡單、全數(shù)字化、全球自動運維。簡化本身運維的工作量,電站里的元器件越多,尤其是易壞的器件越多,本身維護的工作量會增加電站運行的成本。我們把一些容易壞的部件去掉,簡化系統(tǒng)。
全數(shù)字化,把設(shè)備盡可能地多檢測,多采集數(shù)據(jù),高速準確。開放高速無線通信網(wǎng)絡(luò),使得電站可以快速暢通地收集數(shù)據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)的計算通過軟件平臺進行測算和預判性的維護。
全球化自動運維,在一些省和縣為單位建設(shè)自動運維中心,幫助電站實現(xiàn)自動化的運維。
我們從三個角度分析,端、管、云。端,大家之前認為逆變器是電力變化的功能。智能光伏電站逆變器不只是動力變化的功能,需要智能傳感和高精度的檢測芯片,還需要智能控制。我的組串控制,未來設(shè)備的控制,智能電站的體檢和電網(wǎng)的適應(yīng)控制。同時,還具備擴展性,可以把電站的數(shù)據(jù)情況和傳感器、養(yǎng)魚種田的傳感器加進來,進行全方位的接入?;谧约旱能浖托酒钠脚_,未來在逆變器方面除了轉(zhuǎn)化效率不斷提升之外,需要有更加高速和精準的檢測以及更加寬泛的接入范圍。同時,結(jié)合不同應(yīng)用場景可以看到,我們在地面灰塵大,農(nóng)光的濕度大,山地維護困難,分布式電站分散。
未來對我們最大的挑戰(zhàn)就是運維,怎么把零散的電站和大面積的電站結(jié)合。我們要把冗余壞的去掉,包括風扇,這些量很大。一百兆瓦的電站可能會有成千上萬的保險絲,它幾塊錢的東西帶來的損失就是未來七八千瓦的組串發(fā)不了電。對運維和發(fā)電量來說,這是非常災難的事情。端要考慮系統(tǒng)的安全,包括現(xiàn)在固定的場景。屋頂如何保障安全,現(xiàn)在應(yīng)用的直流拉弧技術(shù),可以保證屋頂?shù)陌踩?。端要盡可能融合更多的場景。跟蹤支架會在未來的一兩年在國內(nèi)大面積使用,原因在于可靠性逐漸在提升,成本逐漸下降,而且平臺上網(wǎng)的趨勢也會督促大家不斷地使用。
如何通過逆變器的核心系統(tǒng),把系統(tǒng)的其它部件整合進來。我們現(xiàn)在提供通訊和供電接口,可以看到原來的跟蹤支架都需要經(jīng)過匯流箱單走通信和供電的通道,這樣系統(tǒng)復雜度增加兩倍,多了一條供電和通訊通道,這些會造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因。同時,現(xiàn)在的設(shè)備里集成通信接口,通過設(shè)備在近端接入跟蹤支架,系統(tǒng)組網(wǎng)變的非常簡單。未來會通過逆變器控制跟蹤支架,這樣整體的性能和可靠性進一步提升,系統(tǒng)會進一步簡化。
未來的場景分農(nóng)業(yè)和漁業(yè),包括濕度和PH值和溫濕度的傳感,這些傳感器跟剛才說的跟蹤支架一樣。它會因為實現(xiàn)了未來的漁農(nóng)光互補,需要增加傳感器。傳感器的增加會大大地增加光伏系統(tǒng)的復雜度,通過逆變器本身的供電接口,通過可靠的傳輸,可以保障系統(tǒng)非常簡化地實現(xiàn)現(xiàn)在的農(nóng)光和漁光互補,實現(xiàn)智能化的養(yǎng)育和種田。
我們對土壤沉降進行優(yōu)化,我們發(fā)現(xiàn)沉陷區(qū)不一樣,25年會下降1-2米,按照當時的土壤情況,每年下降幾公分。電纜本身的應(yīng)力有限,可能會被拉斷。逆變器的設(shè)計時做了防沉降的設(shè)計,里面做了柔性的連接。4G和無線通訊是我們提升電站系統(tǒng)的非常好的方式。電力載波PLC電力載波傳輸,把原來的線代替掉,線看起來可以,但實際在電站的應(yīng)用和施工以及后續(xù)運維時,本身是比較脆弱的。485的線會發(fā)生斷裂,隨著施工的各種情況。未來的方向肯定是盡量地減少通訊線纜,通過無線或通過電力線的方式進行傳輸。PLC傳輸速率非??欤旧鲜莻鹘y(tǒng)485線的10倍。我們通過自主研發(fā)的方式,在全球穩(wěn)定運行20GW。無線是非常好的通訊方式,無線本身不需要光纖設(shè)備。大家維護光纖時是玻璃很脆的,一旦發(fā)生斷電很難補充。不可能斷了一個點以后都斷電,我會熔接在一起,非常復雜。我們建議使用4G無線的方案,得到電網(wǎng)公司的充分認可。因為4G可以保證生命周期里不會被任何產(chǎn)品破解。無線帶來另外的好處是擴容性比較好,未來五年會把智能安防或無人機,手持終端等先進的技術(shù)引入到光伏電站的運維。無線具備了可擴展性。
為了適應(yīng)各種各樣的應(yīng)用場景,我們的云平臺設(shè)計是開放性的。作為開源系統(tǒng)可以支撐用戶的各種拓展。風電和水電的管理,漁業(yè)的管理,智能微電網(wǎng)的管理,以及售電交易平臺,融資平臺。我們相當于做了手機的安卓操作系統(tǒng),里面App都可以裝在管理系統(tǒng)里。我們做這樣的平臺,可以很好地支持多場景復雜場景的使用?;诓煌膱鼍巴瞥鋈齻€形式的管理系統(tǒng),大型地面電站規(guī)模比較大,用戶比較集中,使用的是整體的私有云方式加上無線的傳輸終端。分布式和扶貧電站比較分散的場景,我們使用托管的系統(tǒng),分布式專用的托管系統(tǒng)。對家庭能源管理,家里裝一臺逆變器就是使用戶用的設(shè)備。通過App在手機上可以看到現(xiàn)場逆變器和每天發(fā)電的情況。
采用智能光伏的方案發(fā)電量提高3%以上,100兆瓦電站25年多收益6500萬。我們?nèi)サ艉芏嗳菀讐牡牟考劢z的維護成本,風扇維護成本,機房清掃成本,為我們節(jié)省一千多萬。我們可以把電站人員進一步精簡,未來給客戶設(shè)計的方案是做省級地市級的運維中心,中心里放三五個人。我可以把整個省地市所有的電站都覆蓋掉,通過自動化的方式。把省和地區(qū)的電站全部覆蓋掉,運維人員不需要去那,只需要在省會城市,每天看自己手上的短信。我們的終端會告訴我們,未來在哪一個地方出現(xiàn)故障,我們的運維人員開車幾小時之內(nèi)到現(xiàn)場進行設(shè)備的維護和更換就可以。
管理系統(tǒng)要做到集中管理,全球化自動運維。針對地面電站,集中管理可以以省為單位,針對分布式扶貧會設(shè)云的平臺,所有的分布式業(yè)主和用戶可以在系統(tǒng)里。未來的運維三步法可以搞定,實時檢測,故障定位,故障消除。故障定位要實時報警,有問題就彈出來,可以在線診斷和數(shù)據(jù)分析。故障消除,像滴滴打車軟件一樣,可以快速地指導。
實時檢測方面,大屏展示和手持終端的展示,一鍵菜單的展示,可以幫我們實時的告訴什么地方壞了。通過管理系統(tǒng)可以把現(xiàn)場的數(shù)據(jù)通過更精細化的數(shù)據(jù)采集,發(fā)現(xiàn)電站幾乎所有的故障,每年可以挽回1%的發(fā)電量。故障的定位和分析,離散率技術(shù)分析,原來只是分析設(shè)備好壞,現(xiàn)在分析好多少,壞多少,比別人好多少,比別人壞多少,進行故障的預判和分析。我們很多電站已經(jīng)有很多組件,發(fā)電量比別的組串低10%-20%。
我們與黃河上游合作有IV診斷,現(xiàn)在進行動態(tài)的掃描,組件本身的曲線情況。通過對比判斷組件的問題,現(xiàn)在可以做到在各種應(yīng)用場景復雜的山地,分布式等,我們現(xiàn)在是全場景的支持,可以把診斷時間進一步提升。很多隱患是沒有在正常運維情況下發(fā)現(xiàn)的,并不是詳細數(shù)據(jù)的關(guān)系。故障消除,通過清晰的地理位置和站上位置的檢測,把單派給相應(yīng)的人,可以結(jié)合工單描述的信息和建議的維護方式進行維護。
以上是我們的經(jīng)驗分享,認為未來的技術(shù)變革肯定像今天會議主題一樣,未來是數(shù)字化時代的到來,也是智能光伏電站時代的到來。
謝謝大家。(發(fā)言為現(xiàn)場速記整理,未經(jīng)嘉賓審核)