SHENZHEN, China, 26 de dezembro de 2022 /PRNewswire/ -- A Huawei realizou a conferência As Dez Principais Tendências da Energia Fotovoltaica Inteligente, com o tema "acelerando a energia solar como uma importante fonte de energia". Na conferência, Chen Guoguang, presidente da Huawei Smart PV+ESS Business, compartilhou as percepções da Huawei sobre as dez tendências da energia fotovoltaica inteligente sob as perspectivas de colaboração em vários cenários, transformação digital e segurança aprimorada.
À medida que a proporção de energias renováveis continua aumentando, o setor fotovoltaico adquiriu um alto crescimento; no entanto, o setor ainda enfrenta muitos desafios, incluindo a forma como continuar a reduzir o custo nivelado de energia (LCOE), como melhorar a eficiência de O&M, como manter a estabilidade da rede elétrica com o aumento da alimentação de energias renováveis e como garantir a segurança do sistema de ponta a ponta.
"Em meio ao rápido crescimento do setor fotovoltaico, esses desafios também oferecem oportunidades", disse Chen Guoguang. Como uma empresa visionária, a Huawei está disposta a compartilhar nossas percepções e refletir com nossos parceiros, bem como com empresas e indivíduos interessados no desenvolvimento verde e sustentável.
Tendência 1: gerador PV+ESS (fotovoltaica + sistema de armazenamento de energia)
À medida que mais energias renováveis estão entrando nas redes elétricas, surgem vários problemas técnicos complexos em termos de estabilidade do sistema, equilíbrio da energia e qualidade da energia.
Portanto, é necessário um novo modo de controle para aumentar o controle da energia ativa/reativa e a capacidade de resposta e reduzir ativamente a frequência e as variações de tensão. Com a integração da energia fotovoltaica e dos sistemas de armazenamento de energia, bem como das tecnologias de formação de redes, podemos construir "geradores inteligentes PV+ESS", que utilizam controle de fonte de tensão, em vez de controle de fonte de corrente, oferecem forte suporte de inércia, estabilização de tensão transitória e recursos de passagem de falhas. Isso transformará o fotovoltaico de seguidor de rede em formador de rede, ajudando a aumentar a alimentação de energia fotovoltaica.
Um marco na prática dessas tecnologias foi o projeto Red Sea na Arábia Saudita, para o qual a Huawei, como uma das principais parceiras, forneceu um conjunto completo de soluções incluindo controlador fotovoltaico inteligente, sistema de armazenamento de energia de bateria de lítio (BESS). Esse projeto utiliza energia fotovoltaica de 400 MW e ESS de 1,3 GWh para dar suporte à rede elétrica, substituindo geradores a diesel tradicionais e fornecendo energia limpa e estável a um milhão de pessoas, construindo a primeira cidade do mundo alimentada 100% por energias renováveis.
Tendência 2: alta densidade e confiabilidade
A tendência é alta potência e confiabilidade dos equipamentos nas usinas fotovoltaicas. Pegue os inversores fotovoltaicos como exemplo: atualmente, a tensão de CC dos inversores aumentou de 1.100 V para 1.500 V. Com a aplicação de novos materiais, como carboneto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN), bem como a integração completa do digital, da eletrônica de potência e de tecnologias de gestão térmica, estima-se que a densidade de potência dos inversores aumentará em cerca de 50% nos próximos cinco anos, e a alta confiabilidade poderá ser mantida.
A usina fotovoltaica de 2,2 GW em Qinghai, na China, está 3.100 metros acima do nível do mar e tem 9.216 controladores fotovoltaicos inteligentes (inversores) da Huawei operando de forma estável neste ambiente extremo. O número de horas de disponibilidade total dos inversores da Huawei ultrapassam 20 milhões, e a disponibilidade chega a 99,999%.
Tendência 3: eletrônica de potência em nível de módulo (MLPE)
Impulsionada pelas políticas setoriais e por avanços tecnológicos, o setor de energia fotovoltaica distribuída teve um desenvolvimento vigoroso nos últimos anos. Estamos enfrentando desafios como a forma como melhorar a utilização de recursos de telhados, como garantir um alto rendimento de energia e como garantir a segurança do sistema PV+ESS. Portanto, uma gestão mais refinada é de suma importância.
Em um sistema fotovoltaico, a eletrônica de potência em nível de módulo (MLPE) refere-se a equipamentos eletrônicos de potência que podem realizar o controle refinado em um ou mais módulos fotovoltaicos, incluindo microinversores, otimizadores de potência e desconectores. A MLPE traz valores únicos, como geração de energia em nível de módulo, monitoramento e desligamento seguro. À medida que os sistemas fotovoltaicos tornarem-se mais seguros e inteligentes, espera-se que a taxa de penetração da MLPE no mercado de energia fotovoltaica distribuída chegue a 20% a 30% até 2027.
Tendência 4: armazenamento de energia de string
Em comparação com as soluções centralizadas tradicionais de ESS, a solução Smart String ESS adota uma arquitetura distribuída e projeto modular. Ela utiliza tecnologias inovadoras e gerenciamento digital inteligente para otimizar a energia em nível de bateria e controlar a energia em nível de rack. Isso resulta em mais energia de descarga, investimento ideal, O&M simples, bem como segurança e confiabilidade durante todo o ciclo de vida do ESS.
Em 2022, no projeto de ESS de 200 MW/200 MWh em Singapura para fins de regulagem de frequência e reserva de giro, o maior projeto BESS do Sudeste Asiático, o Smart String ESS implementou a gestão refinada de carga e descarga para obter uma produção de energia constante por mais tempo e garantir benefícios de regulagem de frequência. Além disso, a função de calibração automática SOC no nível da bateria reduz os custos de mão de obra e melhora muito a eficiência de O&M.
Tendência 5: gerenciamento refinado em nível de célula
À semelhança dos sistemas fotovoltaicos que mudaram para a MLPE, os BESSs de lítio estão preparados para evoluir para um nível de gerenciamento menor. Apenas o gerenciamento refinado em nível de célula de bateria pode lidar melhor com os problemas de eficiência e segurança. Atualmente, o sistema tradicional de gerenciamento de bateria (BMS) só pode resumir e analisar dados limitados, e é quase impossível detectar falhas e gerar avisos nos estágios iniciais. Portanto, o BMS precisa ser mais sensível, inteligente e até mesmo preditivo. Isso depende da coleta, computação e processamento de uma grande quantidade de dados e de tecnologias de IA para encontrar o modo operacional ideal e fazer previsões.
Tendência 6: integração PV+ESS+rede
Em termos de geração de energia, vemos cada vez mais práticas na construção de bases de energia limpa de PV+ESS que fornecem eletricidade para centros de carga por meio de linhas de transmissão de energia UHV. Em termos de consumo de energia, as usinas virtuais de energia (VPPs) estão se tornando cada vez mais populares em muitos países. As VPPs combinam sistemas fotovoltaicos distribuídos massivos, ESSs e cargas controláveis e implementa cronograma flexível para unidades de geração e unidades de armazenamento de energia para atingir maior capacidade de geração em horários de pico etc.
Portanto, a construção de um sistema de energia estável que integre PV+ESS+rede para dar suporte ao fornecimento de energia fotovoltaica e a alimentação à rede se tornará uma medida fundamental para garantir a segurança energética. Podemos integrar tecnologias digitais, eletrônicas de potência e de armazenamento de energia para alcançar a complementação multienergética. As usinas virtuais de energia (VPPs) podem gerenciar, operar e negociar de forma inteligente a energia de sistemas PV+ESS distribuídos massivos por meio de diversas tecnologias, como 5G, IA e tecnologias em nuvem, que serão colocadas em prática em cada vez mais países.
Tendência 7: segurança aprimorada
A segurança é a pedra angular do desenvolvimento do setor fotovoltaico e ESS. Isso torna necessário que consideremos sistematicamente todos os cenários e links e que integremos totalmente a eletrônica de potência, a eletroquímica, a gestão térmica e as tecnologias digitais para aprimorar a segurança do sistema. Em uma usina fotovoltaica, as falhas causadas pelo lado de CC representam mais de 70% de todas as falhas. Portanto, o inversor precisa suportar a desconexão inteligente de strings e a detecção automática de conectores. No cenário fotovoltaico distribuído, a função AFCI (Arc Fault Circuit Breaker) se tornará uma configuração padrão, e a função de desligamento rápido em nível de módulo garantirá a segurança da equipe de manutenção e dos bombeiros. No cenário de ESS, várias tecnologias, como eletrônica de potência, nuvem e IA, precisam ser utilizadas para a implementação da gestão refinada do ESS, das células de bateria à totalidade do sistema. O modo de proteção tradicional baseado em resposta passiva e isolamento físico muda para proteção automática ativa, com a implementação de projetos de segurança multidimensionais de hardware para software e de estrutura para algoritmo.
Tendência 8: segurança e confiança
Além de oferecer benefícios, os sistemas fotovoltaicos também apresentam vários riscos, incluindo à segurança dos equipamentos e à segurança das informações. Os riscos à segurança dos equipamentos referem-se principalmente ao desligamento causado por falhas. Os riscos à segurança das informações referem-se a ataques externos à rede. Para enfrentar esses desafios e ameaças, as empresas e organizações precisam estabelecer um conjunto completo de mecanismos de gestão de segurança e confiança, incluindo confiabilidade, disponibilidade, segurança e resiliência dos sistemas e dispositivos. Também é necessário implementar proteção à segurança ambiental e dos funcionários, bem como à privacidade dos dados.
Tendência 9: digitalização
As usinas fotovoltaicas convencionais têm uma grande quantidade de equipamentos e não possuem canais de coleta de informações e relatórios. A maioria dos equipamentos não consegue se "comunicar" uns com os outros, o que torna muito difícil a implementação de uma gestão refinada.
Com a introdução de tecnologias digitais avançadas como 5G, Internet das Coisas (IoT), computação em nuvem, tecnologias de sensoriamento e big data, as usinas fotovoltaicas conseguem enviar e receber informações usando "bits" (fluxos de informação) para gerenciar "watts" (fluxos de energia). Toda a conexão entre geração-transmissão-armazenamento-distribuição-consumo é visível, gerenciável e controlável.
Tendência 10: aplicação de IA
À medida que o setor de energia avança para entrar uma era de dados, a forma como se coleta melhor, utiliza e maximiza o valor dos dados tornou-se uma das principais preocupações de todo o setor.
As tecnologias de IA podem ser amplamente aplicadas às áreas de energia renovável e têm um papel indispensável em todo o ciclo de vida da PV+ESS, incluindo manufatura, construção, O&M, otimização e operação. A convergência de IA e tecnologias como computação em nuvem e big data está se aprofundando, e a cadeia de ferramentas com foco no processamento de dados, treinamento de modelos, implementação e operação, e o monitoramento de segurança serão aprimorados. Na área de energias renováveis, a IA, como eletrônica de potência e tecnologias digitais, impulsionará a transformação profunda do setor.
No final da conferência, Chen Guoguang observou que as aplicações convergentes de 5G, nuvem e IA estão moldando um mundo onde todas as coisas podem sentir, todas as coisas estão conectadas e todas as coisas são inteligentes. E isto acontecerá mais rápido do que imaginamos. A Huawei identifica as dez principais tendências do setor fotovoltaico e descreve um mundo verde e inteligente no futuro próximo. Esperamos que pessoas de todas as esferas da vida possam se unir para alcançar os objetivos da neutralidade de carbono e construir um futuro mais verde e melhor.
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