光伏逆變器發(fā)展面臨三大挑戰(zhàn)

 光伏逆變器發(fā)展面臨三大挑戰(zhàn)

  中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月24-26日，SNEC第十六屆（2023）國(guó)際太陽能光伏與智慧能源（上海）大會(huì)暨展覽會(huì)在上海舉行。中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)、陽光電源股份有限公司（下稱陽光電源）董事長(zhǎng)曹仁賢在開幕式上致辭表示，隨著傳統(tǒng)化石能源的枯竭和價(jià)格的持續(xù)上升，光伏發(fā)電將很快成為最具經(jīng)濟(jì)性的電力形式。

  隨著“雙碳”目標(biāo)持續(xù)推進(jìn)及全球能源轉(zhuǎn)型步伐加快，光伏產(chǎn)業(yè)在裝機(jī)規(guī)模、技術(shù)革新等方面正迎來跨越式發(fā)展，新業(yè)態(tài)、新模式、新需求不斷涌現(xiàn)，光伏電站也面臨發(fā)展新挑戰(zhàn)。作為光伏電站和電網(wǎng)之間的橋梁，光伏逆變器一頭連接組件、一頭連接電網(wǎng)，不僅決定了電站可以發(fā)多少電，還要適應(yīng)和支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在新發(fā)展形勢(shì)下，光伏逆變器需要做出哪些變革，牢牢牽引住電站和電網(wǎng)兩端？在2023上海SNEC展會(huì)期間，《中國(guó)能源報(bào)》記者就此采訪了陽光電源光儲(chǔ)集團(tuán)副總裁、地面光伏事業(yè)部總裁張顯立。

  ■■ 支撐電網(wǎng)能力亟待提升

  據(jù)智庫(kù)服務(wù)機(jī)構(gòu)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2014-2022年，我國(guó)光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量比例逐年增長(zhǎng)。2022年，我國(guó)光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比例已達(dá)到5.1%。未來，光伏將是推動(dòng)我國(guó)實(shí)現(xiàn)能源變革的重要引擎之一。

  陽光電源在《5A融合-地面電站解決方案白皮書》中援引行業(yè)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)也預(yù)測(cè)了光伏未來廣闊的發(fā)展前景。2023年全球光伏新增裝機(jī)量將超過350吉瓦，到2030年新增裝機(jī)量將接近700吉瓦。

  在張顯立看來，光伏裝機(jī)規(guī)模、發(fā)電量占比的不斷提升，給逆變器發(fā)展提出了新要求。“原來光伏規(guī)模小，對(duì)電網(wǎng)影響不大，隨著規(guī)模越來越大，其特有的波動(dòng)性和隨機(jī)性將對(duì)電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)。如何提升電網(wǎng)強(qiáng)度將成為未來面臨的難題，為此，我們需要轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，從被動(dòng)適應(yīng)到主動(dòng)支撐，提升光伏逆變器對(duì)電網(wǎng)的支撐能力，這也是目前光伏逆變器產(chǎn)業(yè)公認(rèn)的發(fā)展方向。”

  張顯立進(jìn)一步解釋說：“具體來看，電網(wǎng)環(huán)境也各有差異，有的地方電網(wǎng)強(qiáng)，有的地方電網(wǎng)弱，光伏逆變器就需要自動(dòng)適應(yīng)當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)環(huán)境，始終保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，這對(duì)逆變器的控制要求非常高。”

  ■■ 電站營(yíng)運(yùn)環(huán)境越發(fā)復(fù)雜

  地面光伏電站是光伏裝機(jī)的主力。2021年，我國(guó)啟動(dòng)第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點(diǎn)的大型風(fēng)電光伏基地項(xiàng)目建設(shè)，地面光伏電站應(yīng)用場(chǎng)景逐步向多元化、復(fù)雜化方向發(fā)展。

  “‘上山下海進(jìn)沙漠’已經(jīng)成為地面光伏電站的真實(shí)寫照。不僅是沙漠、戈壁、荒地，甚至是丘陵、灘涂和近海，都成為了光伏地面電站未來潛在開發(fā)地。”張顯立表示，地面光伏電站單體容量大、系統(tǒng)復(fù)雜，沙漠、戈壁、荒地地區(qū)風(fēng)沙強(qiáng)度大，設(shè)備內(nèi)部容易遭沙塵入侵，導(dǎo)致散熱不暢、零部件損壞，影響設(shè)備可靠運(yùn)行。而灘涂和近海地區(qū)高鹽霧、高溫、高濕，易腐蝕，加劇電站設(shè)備老化和損壞，影響壽命。

  張顯立提出，地面光伏電站方案升級(jí)需綜合考慮不同地區(qū)應(yīng)用環(huán)境、設(shè)計(jì)理念及電網(wǎng)要求等多重因素，因地制宜，科學(xué)設(shè)計(jì)。“應(yīng)用環(huán)境決定了光伏逆變器產(chǎn)品的升級(jí)方向，一些差異化的需求也將顯現(xiàn)出來。我們通過組串式和模塊化產(chǎn)品組合及技術(shù)方案創(chuàng)新，可以適配各種應(yīng)用場(chǎng)景。比如，針對(duì)山地、丘陵等起伏大、分散地塊，我們就要提供更為靈活的產(chǎn)品方案，充分利用土地，實(shí)現(xiàn)土地最大化利用。而針對(duì)沙漠項(xiàng)目，我們的產(chǎn)品就需要高效散熱，隔絕沙塵，保障電站可靠運(yùn)行。”

  ■■ 智能運(yùn)維需求快速增加

  從光伏逆變器技術(shù)發(fā)展方向上來看，張顯立認(rèn)為，隨著市場(chǎng)對(duì)光伏逆變器的性能要求越來越高，一定要加大產(chǎn)品硬件和軟件的創(chuàng)新，兩者相輔相成，共同發(fā)展。硬件從產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性等方面出發(fā)，軟件則利用大數(shù)據(jù)、算法等技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)識(shí)別和控制、達(dá)到發(fā)電量?jī)?yōu)化和智能化運(yùn)維的目的。

  張顯立以光伏逆變器運(yùn)維為例，說明硬件、軟件齊發(fā)力的積極作用。“傳統(tǒng)集中式逆變器單機(jī)功率大，故障期間發(fā)電量損失較大，且一般需要專業(yè)人員維護(hù)。采用模塊化設(shè)計(jì)后，各逆變器單元在電氣上相互獨(dú)立，單臺(tái)故障時(shí)不影響其余單元發(fā)電。同時(shí)，我們還研發(fā)了模塊化光伏逆變器智能IV診斷技術(shù)，通過軟件技術(shù)升級(jí)精準(zhǔn)識(shí)別定位故障。目前，可識(shí)別16種主流故障，極大縮短了運(yùn)維時(shí)間，提升了運(yùn)維效率。”

  展望未來，張顯立認(rèn)為，在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)目標(biāo)下，市場(chǎng)對(duì)光伏逆變器的要求將越來越高。要做好光伏逆變器的創(chuàng)新工作，就要充分連接供應(yīng)鏈上下游，加強(qiáng)和組件企業(yè)、電網(wǎng)公司等協(xié)同創(chuàng)新，才能發(fā)揮好橋梁的作用，有效支撐光伏電力成為主力電源。