光伏逆變器發(fā)展面臨三大挑戰(zhàn)

  中國儲能網(wǎng)訊：5月24-26日，SNEC第十六屆（2023）國際太陽能光伏與智慧能源（上海）大會暨展覽會在上海舉行。中國光伏行業(yè)協(xié)會理事長、陽光電源股份有限公司（下稱陽光電源）董事長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格的持續(xù)上升，光伏發(fā)電將很快成為最具經(jīng)濟性的電力形式。

  隨著“雙碳”目標持續(xù)推進及全球能源轉型步伐加快，光伏產(chǎn)業(yè)在裝機規(guī)模、技術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，還要適應和支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。在新發(fā)展形勢下，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展會期間，《中國能源報》記者就此采訪了陽光電源光儲集團副總裁、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)智庫服務機構前瞻產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計，2014-2022年，我國光伏發(fā)電量占全社會用電量比例逐年增長。2022年，我國光伏發(fā)電量占全社會用電量的比例已達到5.1%。未來，光伏將是推動我國實現(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)機構數(shù)據(jù)也預測了光伏未來廣闊的發(fā)展前景。2023年全球光伏新增裝機量將超過350吉瓦，到2030年新增裝機量將接近700吉瓦。

  在張顯立看來，光伏裝機規(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，對電網(wǎng)影響不大，隨著規(guī)模越來越大，其特有的波動性和隨機性將對電網(wǎng)安全可靠運行帶來挑戰(zhàn)。如何提升電網(wǎng)強度將成為未來面臨的難題，為此，我們需要轉變發(fā)展思路，從被動適應到主動支撐，提升光伏逆變器對電網(wǎng)的支撐能力，這也是目前光伏逆變器產(chǎn)業(yè)公認的發(fā)展方向。”

  張顯立進一步解釋說：“具體來看，電網(wǎng)環(huán)境也各有差異，有的地方電網(wǎng)強，有的地方電網(wǎng)弱，光伏逆變器就需要自動適應當?shù)氐碾娋W(wǎng)環(huán)境，始終保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，這對逆變器的控制要求非常高。”

  ■■ 電站營運環(huán)境越發(fā)復雜

  地面光伏電站是光伏裝機的主力。2021年，我國啟動第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風電光伏基地項目建設，地面光伏電站應用場景逐步向多元化、復雜化方向發(fā)展。

  “‘上山下海進沙漠’已經(jīng)成為地面光伏電站的真實寫照。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)復雜，沙漠、戈壁、荒地地區(qū)風沙強度大，設備內(nèi)部容易遭沙塵入侵，導致散熱不暢、零部件損壞，影響設備可靠運行。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需綜合考慮不同地區(qū)應用環(huán)境、設計理念及電網(wǎng)要求等多重因素，因地制宜，科學設計。“應用環(huán)境決定了光伏逆變器產(chǎn)品的升級方向，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)品組合及技術方案創(chuàng)新，可以適配各種應用場景。比如，針對山地、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，實現(xiàn)土地最大化利用。而針對沙漠項目，我們的產(chǎn)品就需要高效散熱，隔絕沙塵，保障電站可靠運行。”

  ■■ 智能運維需求快速增加

  從光伏逆變器技術發(fā)展方向上來看，張顯立認為，隨著市場對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)、算法等技術實現(xiàn)快速精準識別和控制、達到發(fā)電量優(yōu)化和智能化運維的目的。

  張顯立以光伏逆變器運維為例，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。采用模塊化設計后，各逆變器單元在電氣上相互獨立，單臺故障時不影響其余單元發(fā)電。同時，我們還研發(fā)了模塊化光伏逆變器智能IV診斷技術，通過軟件技術升級精準識別定位故障。目前，可識別16種主流故障，極大縮短了運維時間，提升了運維效率。”

  展望未來，張顯立認為，在構建新型電力系統(tǒng)目標下，市場對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，就要充分連接供應鏈上下游，加強和組件企業(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。