Huawei predstavuje 10 hlavných trendov inteligentnej fotovoltiky pre ekologickejšiu budúcnosť

News provided by

Dec 27, 2022, 08:54 ET

ŠEN-ČEN, Čína, 27. decembra 2022 /PRNewswire/ -- Spoločnosť Huawei usporiadala konferenciu 10 hlavných trendov inteligentnej fotovoltiky (FV) s témou „Urýchlenie používania solárnej energie ako hlavného zdroja energie". Na konferencii sa Chen Guoguang, prezident divízie Huawei Smart FV+ESS Business, podelil o poznatky spoločnosti Huawei z 10 trendov v oblasti inteligentnej FV z hľadiska spolupráce s viacerými scenármi, digitálnej transformácie a zvýšenej bezpečnosti.

Keďže sa podiel obnoviteľnej energie neustále zvyšuje, odvetvie FV zaznamenáva prudký rast, ale toto odvetvie stále čelí mnohým výzvam vrátane toho, ako pokračovať v znižovaní vyrovnaných nákladov na energiu, ako zlepšiť efektívnosť prevádzky a riadenia, ako udržať stabilitu elektrickej siete, keďže sa do nej dodáva viac obnoviteľnej energie, a ako zabezpečiť bezpečnosť celého systému.

„V súvislosti s rýchlym rastom FV priemyslu prinášajú tieto výzvy aj príležitosti," povedal Chen Guoguang. Ako podnik orientovaný na budúcnosť sa spoločnosť Huawei rada podelí o svoje poznatky a myšlienky s našimi partnermi, ako aj s organizáciami a jednotlivcami, ktorí sa zaujímajú o ekologický a udržateľný rozvoj.

Trend 1: Generátor FV+ESS

Keďže sa do energetických sietí dodáva viac energie z obnoviteľných zdrojov, vznikajú rôzne zložité technické problémy, pokiaľ ide o stabilitu systému, rovnováhu výkonu a kvalitu energie.

Preto je potrebný nový režim riadenia, ktorý zvýši schopnosť regulácie a odozvy činného/reaktívneho výkonu a aktívne zmierni výkyvy frekvencie a napätia. Vďaka integrácii FV a ESS, ako aj technológii na vytváranie sietí môžeme vytvoriť „inteligentné generátory FV+ESS", ktoré využívajú riadenie zdroja napätia namiesto riadenia zdroja prúdu, poskytujú silnú podporu zotrvačnosti, stabilizáciu prechodného napätia a schopnosť prechádzať poruchami. Tým sa FV zmení zo siete, ktorá putuje do rozvodnej siete, na sieť, ktorá vytvára rozvodnú sieť, čo prispeje k zvýšeniu dodávok z FV.

Míľnikom v praxi týchto technológií bol projekt Red Sea v Saudskej Arábii, ktorému spoločnosť Huawei, jeden z hlavných partnerov, poskytla kompletné riešenie vrátane inteligentného regulátora FV a systému skladovania energie z lítiových batérií (BESS). Tento projekt využíva 400 MW z FV a 1,3 GWh z ESS na podporu elektrickej siete, ktorá nahrádza tradičné dieselové generátory a poskytuje čistú a stabilnú energiu pre 1 milión ľudí, čím sa buduje prvé mesto na svete napájané 100 % obnoviteľnou energiou.

Trend 2: Vysoká hustota a spoľahlivosť

Trendom bude vysoký výkon a spoľahlivosť zariadení vo fotovoltických elektrárňach. Vezmime si ako príklad FV meniče, ktorých jednosmerné napätie sa v súčasnosti zvýšilo z 1 100 V na 1 500 V. Vďaka použitiu nových materiálov, ako je karbid kremičitý (SiC) a nitrid gália (GaN), ako aj úplnej integrácii digitálnych technológií, technológií výkonovej elektroniky a tepelného riadenia sa odhaduje, že hustota výkonu meničov sa v nasledujúcich piatich rokoch zvýši približne o 50 %, pričom sa môže zachovať vysoká spoľahlivosť.

Fotovoltická elektráreň s výkonom 2,2 GW v čínskom Čching-chaji sa nachádza vo výške 3 100 m nad morom a má 9 216 inteligentných FV riadiacich jednotiek Huawei (meničov), ktoré stabilne pracujú v tomto drsnom prostredí. Celkový počet hodín dostupnosti meničov Huawei presahuje 20 miliónov hodín a dostupnosť dosahuje 99,999 %.

Trend 3: Výkonová elektronika na úrovni modulu (MLPE)

V posledných rokoch zaznamenala distribuovaná FV vďaka priemyselným politikám a technologickému pokroku prudký rozvoj. Čelíme výzvam, ako zlepšiť využívanie strešných zdrojov, zabezpečiť vysoký energetický výnos a ako zabezpečiť bezpečnosť systému FV+ESS. Preto je potrebné prepracovanejšie riadenie.

Vo fotovoltickom systéme sa výkonová elektronika na úrovni modulu (Module-level Power Electronics, MLPE) vzťahuje na výkonové elektronické zariadenia, ktoré môžu vykonávať rafinované riadenie jedného alebo viacerých FV modulov, vrátane mikromeničov, optimalizátorov výkonu a odpojovačov. MLPE prináša jedinečné hodnoty, ako je výroba energie na úrovni modulu, monitorovanie a bezpečné vypnutie. Keďže sa FV systémy stávajú bezpečnejšími a inteligentnejšími, očakáva sa, že miera prieniku MLPE na trhu distribuovanej FV dosiahne do roku 2027 20 % až 30 %.

Trend 4: Skladovanie energie v reťazcoch

V porovnaní s tradičnými centralizovanými riešeniami ESS využíva riešenie Smart String ESS distribuovanú architektúru a modulárny dizajn. Využíva inovatívne technológie a digitálne inteligentné riadenie na optimalizáciu energie na úrovni batérií a riadenie energie na úrovni stojanov. Výsledkom je viac uvoľnenej energie, optimálne investície, jednoduchá prevádzka a údržba, ako aj bezpečnosť a spoľahlivosť počas celého životného cyklu ESS.

V roku 2022 sa v projekte 200 MW/200 MWh ESS v Singapure na účely regulácie frekvencie a spinningovej rezervy, ktorý je najväčším projektom BESS v juhovýchodnej Ázii, v rámci projektu Smart String ESS implementuje zdokonalené riadenie nabíjania a uvoľňovania s cieľom dosiahnuť konštantný výkon na dlhší čas a zabezpečiť výhody regulácie frekvencie. Okrem toho funkcia automatickej kalibrácie SOC na úrovni akumulátora znižuje náklady na pracovnú silu a výrazne zlepšuje efektívnosť prevádzky a údržby.

Trend 5: Zdokonalené riadenie na úrovni článkov

Podobne ako v prípade FV systémov, ktoré sa posúvajú smerom k MLPE, aj lítiové BESS sa budú vyvíjať smerom k menšej úrovni riadenia. Len zdokonalené riadenie na úrovni batériových článkov môže lepšie riešiť problémy s účinnosťou a bezpečnosťou. Tradičný systém správy batérií (Battery Management System, BMS) dokáže v súčasnosti sumarizovať a analyzovať len obmedzené údaje a je takmer nemožné odhaliť poruchy a generovať varovania v počiatočnom štádiu. Preto musí byť BMS citlivejší, inteligentnejší a dokonca predvídavý. To závisí od zberu, výpočtu a spracovania veľkého množstva údajov a technológií umelej inteligencie na nájdenie optimálneho prevádzkového režimu a vypracovanie prognóz.

Trend 6: Integrácia FV+ESS+siete

Pokiaľ ide o výrobu elektrickej energie, čoraz častejšie sa stretávame s budovaním základní čistej energie z FV+ESS, ktoré dodávajú elektrickú energiu do záťažových centier prostredníctvom prenosových vedení ultravysokého elektrického napätia. Na strane spotreby energie sú v mnohých krajinách čoraz populárnejšie virtuálne elektrárne (Virtual Power Plant, VPP). VPP kombinujú masívne distribuované FV systémy, ESS a regulovateľné záťaže a zavádzajú flexibilné plánovanie pre výrobné a akumulačné jednotky na dosiahnutie úspory energie v špičke atď.

Preto sa kľúčovým opatrením na zabezpečenie energetickej bezpečnosti stane vybudovanie stabilného energetického systému, ktorý integruje FV+ESS+sieť na podporu dodávok energie z FV a napájania do siete. Môžeme integrovať digitálne technológie, technológie výkonovej elektroniky a skladovania energie, aby sme dosiahli doplnenie viacerých energií. Virtuálne elektrárne (VPP) dokážu inteligentne riadiť, prevádzkovať a obchodovať s energiou masívnych distribuovaných systémov FV+ESS prostredníctvom viacerých technológií vrátane 5G, AI a cloudových technológií, ktoré sa dostanú do praxe vo viacerých krajinách.

Trend 7: Zvýšená bezpečnosť

Bezpečnosť je základným kameňom rozvoja odvetvia FV a ESS. To si vyžaduje, aby sme systematicky zvážili všetky scenáre a prepojenia a plne integrovali výkonovú elektroniku, elektrochemické, tepelné a digitálne technológie s cieľom zvýšiť bezpečnosť systému. Vo fotovoltickej elektrárni tvoria poruchy spôsobené jednosmerným prúdom viac ako 70 % všetkých porúch. Menič preto musí podporovať inteligentné odpojenie reťazca a automatickú detekciu konektora. V scenári distribuovanej FV sa funkcia prerušovača obvodu pri poruche oblúka (Arc Fault Circuit Breaker, AFCI) stane štandardnou konfiguráciou a funkcia rýchleho vypnutia na úrovni modulu zabezpečí bezpečnosť pracovníkov údržby a hasičov. V scenári ESS je potrebné použiť viacero technológií, ako napríklad výkonovú elektroniku, cloud a umelú inteligenciu, aby sa realizovala prepracovaná správa ESS od batériových článkov až po celý systém. Tradičný spôsob ochrany založený na pasívnej odozve a fyzickej izolácii sa mení na aktívnu automatickú ochranu, ktorá implementuje viacrozmerný bezpečnostný dizajn od hardvéru po softvér a od štruktúry po algoritmus.

Trend 8: Zabezpečenie a dôveryhodnosť

Okrem výhod prinášajú FV systémy aj rôzne riziká vrátane bezpečnosti zariadení a zabezpečenia informácií. Bezpečnostné riziká zariadení sa týkajú najmä vypnutia spôsobeného poruchami. Riziká zabezpečenia informácií sa týkajú vonkajších útokov na sieť. Na zvládnutie týchto výziev a hrozieb musia podniky a organizácie vytvoriť kompletný súbor mechanizmov riadenia „zabezpečenia a dôveryhodnosti" vrátane spoľahlivosti, dostupnosti, zabezpečenia a odolnosti systémov a zariadení. Musíme tiež zaviesť ochranu osobnej a environmentálnej bezpečnosti, ako aj ochranu osobných údajov.

Trend 9: Digitalizácia

Bežné fotovoltické elektrárne majú veľké množstvo zariadení a chýbajú im kanály na zber informácií a podávanie správ. Väčšina zariadení nedokáže navzájom „komunikovať", čo veľmi sťažuje realizáciu zdokonaleného riadenia.

So zavedením pokročilých digitálnych technológií, ako sú 5G, internet vecí (IoT), cloud computing, technológie snímania a veľké dáta, môžu fotovoltické elektrárne posielať a prijímať informácie a využívať „bity" (informačné toky) na riadenie „wattov" (toky energie). Celé prepojenie výroba-prenos-skladovanie-distribúcia-spotreba je viditeľné, riaditeľné a kontrolovateľné.

Trend 10: Aplikácia umelej inteligencie

Keďže sa energetický priemysel posúva do éry dát, spôsob lepšieho zhromažďovania, využívania a maximalizácie hodnoty dát sa stal jedným z hlavných problémov celého odvetvia.

Technológie umelej inteligencie sa môžu široko uplatniť v oblasti obnoviteľných zdrojov energie a zohrávajú nezastupiteľnú úlohu v celom životnom cykle FV+ESS vrátane výroby, výstavby, prevádzky, údržby optimalizácie a fungovania. Konvergencia umelej inteligencie a technológií, ako sú cloud computing a veľké dáta, sa prehlbuje a zároveň sa obohatí reťazec nástrojov zameraný na spracovanie údajov, odbornú prípravu v oblasti modelov, nasadenie a prevádzku a monitorovanie bezpečnosti. V oblasti obnoviteľných zdrojov energie bude umelá inteligencia, podobne ako výkonová elektronika a digitálne technológie, hnacou silou hlbokej transformácie odvetvia.

Na záver Chen Guoguang poznamenal, že konvergované aplikácie 5G, cloudu a umelej inteligencie formujú svet, v ktorom všetky veci dokážu vnímať, všetky veci sú prepojené a všetky veci sú inteligentné. Prichádza rýchlejšie, než si myslíme. Spoločnosť Huawei identifikuje 10 hlavných trendov v odvetví FV a opisuje ekologický a inteligentný svet v blízkej budúcnosti. Dúfame, že ľudia zo všetkých spoločenských vrstiev dokážu spojiť svoje sily, aby dosiahli ciele uhlíkovej neutrality a vybudovali ekologickejšiu a lepšiu budúcnosť.