10 тенденций, которые Huawei предсказывает для солнечной энергетики

Возобновляемые источники энергии, и особенно солнечные, приобретут популярность в качестве основного источника энергии в течение следующих 5-10 лет. Но по мере того, как их процент растет в энергетическом миксе, обеспечение безопасности, надежности и рентабельности электрогенерирующих активов будет главным приоритетом.

Благодаря быстрому развитию информационно-коммуникационных технологий (искусственный интеллект, облако, большие данные, 5G) и с учетом последних тенденций в области энергетических электронных технологий Huawei в сотрудничестве с экспертами в этой области опубликовала к 2025 году 10 новых тенденций в области фотоэлектрических систем, охватывающих четыре аспекта: снижение затрат на электроэнергию (LCOE), простота использования энергосистемы, интеллектуальная конвергенция и безопасность и надежность. Все они направлены на то, чтобы подтолкнуть отрасль к интеллектуальным и экологически чистым решениям, а также дать представление об инновациях и головокружительном росте сектора новой энергии. Это 10 тенденций, которые, по словам Huawei, будут иметь значение в ближайшие годы.

1. Оцифровка

Более 90% фотоэлектрических электростанций в мире будут оцифрованы. Несмотря на рост мирового фотоэлектрического рынка, на солнечных электростанциях все еще есть много неинтеллектуальных устройств, от производства электроэнергии до связи. Эти устройства не могут быть эффективно отслежены, и они не могут давать предупреждения о сбоях. С быстрым развитием цифровых технологий, таких как 5G и облако, ожидается, что к 2025 году более 90% фотоэлектрических установок будут полностью оцифрованы, что сделает их более простыми, умными и эффективными.

2. Улучшения, основанные на искусственном интеллекте

Более 70% фотоэлектрических установок будут применять методы искусственного интеллекта (ИИ). Интеграция ИИ в фотоэлектрический сектор будет способствовать взаимному обнаружению и взаимосвязи между устройствами, а также повышению эффективности производства электроэнергии, эксплуатации и технического обслуживания (О&М) за счет совместной оптимизации. Методы ИИ могут открыть новые и многообещающие возможности для фотоэлектрических систем, в том числе: активная идентификация и защита от сбоев фотоэлектрических модулей и устройств с помощью алгоритмов диагностики ИИ; оптимизация алгоритмов отслеживания с помощью массивных данных электростанции и самообучения для повышения «урожайности»; синергия солнечного хранения с помощью AI для автоматической оптимизации преимуществ электростанции по хранению. По мере того, как LCOE продолжает снижаться, а сложность О&М увеличивается, методы ИИ, скорее всего, будут применяться все больше и больше.

3. Фотоэлектрические установки без операторов

Более 80% работы фотоэлектрических установок будет выполняться без операторов. С ростом ИИ и интернета вещей (IoT) интеллектуальные продукты и услуги сделают фотоэлектрическое решение в целом более комфортным. Благодаря интегрированному опыту экспертов и постоянному самообучению ИИ будет широко внедрен для замены экспертов О&М во многих функциях диагностики и принятия решений. Инспекция беспилотных летательных аппаратов и автоматическая О&М с роботами позаботятся о самых опасных и повторяющихся задачах, требующих высокой степени непрерывной точности, для повышения производительности и безопасности. Планируется, что электростанции будут работать в будущем полностью без операторов.

4. Упреждающая поддержка электрических сетей

Фотоэлектрические электростанции перейдут от адаптации к сети к поддержке сети. Растущий уровень проникновения электронно взаимосвязанной энергии подорвет силу электрической сети, препятствуя более широкому применению фотоэлектрических систем. В течение следующих пяти лет электростанции должны постепенно развиваться, чтобы перейти от адаптации к электросети к поддержанию такой сети. Для этого инверторы должны иметь такие возможности, как адаптивность широкого коэффициента короткого замыкания (SCR), способность контролировать гармонический ток в пределах 1%, последовательный шаг высокого/низкого напряжения и быстрое регулирование частоты, которые необходимы для подключения к сети.

5. Солнечная энергия + хранение

Доля фотоэлектрических систем, сопровождаемых хранением энергии, превысит 30%. С увеличением проникновения новых источников энергии электрические сети будут иметь все более строгие требования к регулированию частоты и уменьшению пиков. Между тем, затраты на батареи снижаются с развитием технологий. Предполагается, что накопление энергии будет работать в тандеме с фотоэлектрическими системами и станет критическим компонентом. Прогнозы показывают, что к 2025 году доля фотоэлектрических систем с накоплением энергии превысит 30%.

6. Виртуальные электростанции

Более 80% жилых систем будут подключены к сетям виртуальных электростанций (VPP). В течение следующих пяти лет технологии ИКТ, такие как 5G, блокчейн и облачные сервисы, будут широко применяться на распределенных электростанциях, образуя виртуальные электростанции (VPP) с общим управлением и совместным участием в программировании, транзакциях и вспомогательных услугах энергетических систем. Развитие технологии VPP вдохновит новые бизнес-модели и привлечет новых агентов рынка, тем самым возведя себя в двигатель роста распределенной фотоэлектрической энергии.

7. Активная безопасность

Технология дугового выключателя (Arc Fault Circuit Interrupter, AFCI) станет обязательной функцией в распределенных фотоэлектрических системах на крышах и будет включена в международные отраслевые стандарты. С более широким применением распределенной фотоэлектрической энергии безопасность зданий и людей стала серьезной проблемой. Риски фотоэлектрической дуги, вызванные плохим контактом узлов в фотоэлектрических модулях, плохими соединениями разъемов или старыми или сломанными проводами, стали насущным вопросом в отрасли. Чтобы смягчить такие риски, AFCI станет стандартной функцией распределенных фотоэлектрических систем на крышах и будет включен в международные отраслевые стандарты.

8. Более высокая плотность мощности

Плотность мощности инвертора увеличится более чем на 50%. С тенденцией к снижению LCOE солнечной энергии на один модуль предъявляются более высокие требования к большей мощности, а также простота обслуживания инвертора. Для этого требуется более высокая плотность мощности. Ожидается, что благодаря достижениям в исследованиях широкополосных полупроводников, таких как SiC и GaN, а также передовым алгоритмам управления плотность мощности инверторов увеличится более чем на 50% в течение следующих пяти лет.

9. Модульная конструкция

Основные компоненты, такие как инверторы, системы кондиционирования питания (PCS) и устройства хранения энергии, будут иметь модульную конструкцию. Инверторы, системы PCS и устройства хранения энергии являются фундаментальными компонентами фотоэлектрической установки, которые в значительной степени определяют доступность всей системы электростанции. По мере увеличения их пропускной способности и сложности традиционный подход к техническому обслуживанию на месте, управляемый экспертами, будет слишком дорогостоящим. Модульная конструкция станет широко распространенной, поскольку она обеспечивает гибкое развертывание, плавное расширение и обслуживание без вмешательства экспертов, что значительно снижает затраты на О&М и повышает доступность системы.

10. Безопасность и доверие

Безопасность и доверие стали необходимым требованием для фотоэлектрических электростанций. Увеличение совокупной мощности глобальных фотоэлектрических установок и повышенная сложность сетевой архитектуры приводят к увеличению рисков безопасности сети фотоэлектрических установок. Кроме того, существуют более строгие требования к конфиденциальности и безопасности пользователей для распределенных станций. Все эти тенденции предполагают, что фотоэлектрические установки должны демонстрировать надежность, доступность, безопасность, защиту, прочность и конфиденциальность.

Елизавета Коробкова

Редактор ЭНЕРГОСМИ.РУ