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华为另一面:光伏老战场 碳中和新目标

华为另一面:光伏老战场 碳中和新目标

文|赵一之

华为的光伏逆变器市场份额多年位居全球第一,它在这个市场的新目标是拓宽光伏的利用场景,提高效率和经济性

“碳中和”,正在成为能源领域最时髦的新词汇。

2020年9月和12月,国家主席习近平的两次表态,给中国定下了全新的绿色转型目标,也催生了新能源全新的发展机遇。

2020年9月22日,国家主席习近平在75届联合国大会一般性辩论上表示,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

所谓碳中和,是指二氧化碳等温室气体排放量与减排量互相抵消,净排放为零。

此后在2020年12月12日的气候雄心峰会上,习近平主席在发言中进一步承诺:到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

中国的这两次全新的承诺,相比此前2015年中国签署《巴黎协定》时做出的承诺要更进一步,不仅将2030年非化石能源装机比例从20%提高至25%,更首次承诺了具体的风电、太阳能总装机容量。国家最高领导人两次在重要的国际会议上强调气候变化目标,也显示出气候变化议题在当前国际政治中的重要地位,更是中西方世界共同的目标。

全新的绿色转型和气候变化承诺下,意味着中国已经领跑全球的新能源产业将更进一步。要提早碳达峰,实现碳中和,需要中国以煤炭为主的能源结构转向以风电、光伏等非化石能源为主的能源结构,从而在能源供应上更加绿色,减少碳排放,根据中电联的数据,截止2020年底,中国的风电、光伏装机已经分别达到2.8亿千瓦和2.5亿千瓦,位居世界第一。

而未来十年,新能源还将迎来更快速的发展。行业内预计,中国未来十年风电年均新增装机约为5000万-6000万千瓦,光伏年均新增装机约为7000万-9000万千瓦,都明显超过此前五年的增长速度,能源的绿色转型正在加速,并且光伏将成为新增装机容量最快的能源品种。

新能源规模快速发展的背后,离不开自主化产业链的支撑,这也是保障新能源产业快速发展、保障能源安全的基础。在有着最大新增装机规模的光伏领域,我国相关代表企业已经覆盖了从硅料到组件全产业链的制造能力,诞生了如隆基、晶科、协鑫等新一代的行业龙头企业。而在光伏发电中核心组件光伏逆变器领域,则有科技巨头华为跨界,并成为遥遥领先的霸主。

华为如何在逆变器上做到领先?

在新兴的光伏市场,华为其实是后来者,在2013年才推出了第一款光伏逆变器。但华为技术积累并不晚,一直有以网络电源为主的电气业务板块圣安电气,这个业务板块在2001年为聚焦主业将其出售给了美国艾默生电气。不少当初圣安电气的员工其后分散到多家相关工控企业,成为骨干,早期被卖掉的华为电气业务,其实成了国内工控人才的一个摇篮。

2008年,已经成为通信设备龙头的华为重新回到电气市场,开始对外提供网络电源业务,其逆变器业务也逐渐壮大,逆变器是一种应用广泛的电力电子元件,在电源管理、工业控制、光伏发电等领域都随处可见它的身影。华为在网络电源上逆变器技术的积累,最终令其有足够积累在2013年开始涉足光伏领域。

作为跨界新贵,从一开始进入这个市场,华为就开始打着不同的打法。一方面在技术路线上,华为力推当时并不是主流的组串式逆变器,而竞争激烈的集中式逆变器,随着技术进步和应用开发场景的变化,在华为等一批优秀厂家的带领下,组串式逆变器已经成为了主流;其次,华为很早就开始淡化逆变器的产品概念,强调一体化的智能解决方案,从2014年起,华为率先扛起智能化大旗,将数字信息技术与光伏融合,以智能光伏解决方案的形式面向市场,将逆变器从一个哑设备,变成了一个可感知、可分析、可传输的一个智能设备,当然其中也包括了华为为之配套的监控、无线通讯、MBUS、云计算等服务。

这些组合拳的配合下,从进入市场到到拔得头筹,华为的速度非常快。到2015年,华为已经和此前的光伏逆变器龙头阳光电源并驾齐驱,并从2016年开始连续称霸这一市场。根据咨询机构伍德麦肯兹在最近公布的年度统计数据,2019年华为的逆变器出货容量市场份额为22%。

华为方面的最新数据是,截止2020年底,华为智能光伏解决方案助力合作伙伴累计建设160GW光伏电站,广泛应用于60多个国家,服务教育、医疗、体育、交通、农牧渔、现代化制造等多个行业,累计生产了3000亿度绿电,减少二氧化碳排1.48亿吨,相当于种植了2亿多棵树。

遍地开花的解决方案

进入市场8年以来,通过以逆变器为核心的智能光伏解决方案,华为正在将光伏的应用拓展到更多的领域,并借助不断的技术进步,拓宽光伏利用的场景、提高光伏利用的效率和经济性。

在宁夏黄河东岸,华为与宝丰集团合作,将光伏板装到了枸杞田上,建成了当时全球单体容量最大的农光互补电站。配合带倾角的平单轴自动跟踪专利技术,让太阳能板像向日葵一样逐光而动,保证农作物枸杞收益的同时,提高光伏电站的效益,较传统集中式光伏电站,可提高发电小时数281.4小时,提高18.7%的发电量。此外,通过华为智能光伏云系统,远程诊断,故障精确快速定位;优化巡检消缺路线,实现各类故障提前排查处理,提高运维效率。640兆瓦电站只需30个运维人员。相比传统光伏电站,每年运维人工成本节省达360万元。

图:宁夏农光互补项目中,太阳能班逐光而动,提高发电量来源:华为

图:宁夏农光互补项目中,太阳能班逐光而动,提高发电量来源:华为

数字化技术也在促使光伏在更多领域应用。在山东滨州通威股份投资的300MW渔光一体化项目中,华为已经开始引入人工智能技术。渔光一体项目需要将光伏板搭载在水面上,这进一步增加了电站巡检、运维的难度。而AI加持的智能IV诊断可对整个电站的组件进行远程全量检测,百兆瓦检测时间升级至15分钟,并自动输出报告,大幅提升电站运维效率。非常适合渔光互补这样,水面电站环境复杂,不利于现场的故障排查的项目。数字化+ AI,是大型光伏电站的主流趋势。

图:山东滨州渔光互补项目来源:华为

图:山东滨州渔光互补项目来源:华为

在新投入的北京大兴机场上,也有华为智能光伏的身影,让它成为了一个绿色的机场。位于大兴机场货运区、东跑道、公务机区的屋顶光伏发电项目在2019年9月顺利并网发电,该项目装机5.61MW,并网运营后,每年可向电网提供610万千瓦时的绿色电力,相当于每年节约1900吨标准煤,减排966吨二氧化碳,减少排放14.5吨二氧化硫,并同步减少各类大气污染物的排放,开创了民航领域清洁能源利用之先河,也是目前全国运用可再生能源比例最高的机场。

图:安装在大兴机场的太阳能电池板来源:华为

图:安装在大兴机场的太阳能电池板来源:华为

在机场装光伏,安全要求格外苛刻。华为分布式智能光伏解决方案,在安全方面的考量下足了功夫。AI加持的AFCI技术(智能拉弧检测),避免火灾隐患;无熔丝设计,不起火,更安全;电磁辐射小,不影响机场设备正常使用,完全满足机场要求;同时,华为智能逆变器支持智能IV诊断,可精确定位组串故障,主动发现问题,保障安全可靠长期发电。

随着能源转型的进一步发展,碳中和的理念也将从企业渗透到个人,光伏的业主也已经从从大型、集中式的商业光伏电站向个人户用拓展。

2020年8月,华为重磅发布了面向户用市场的全新解决方案“家庭24H”绿电解决方案。所谓“24H绿电方案”,即家庭用户可享受全天候24小时的光伏清洁电力,白天用光伏发电覆盖全部家庭用电需求,光伏发出的富余电能同时给储能充电,到了晚上通过储能放电覆盖夜间和清晨峰值用电需求,做到家庭24小时清洁电力100%覆盖。

以东莞采用该方案的案例来看,一套29kW的光伏+储能系统,每年可减少二氧化碳排放17吨,相当于种植658棵树,每天可节省电费100元左右。从每日用电情况分析,80%的电都来自于光伏发电。

在该方案中,华为采用优化器+逆变器+储能系统结合的一站式解决方案,能够优化光伏系统发电,有无优化器的光伏系统发电量差异可以达到10-30%,通过优化可以使得系统发更多的绿色电力。华为的储能采用磷酸铁锂电池和模块化设计,每个电池包内置能量优化器,充分释放每个电池潜力,充得多,用得多;华为24H绿电解决方案融入了AI,如“AI智能电弧防护”,且达到行业最高等级标准,通过更精准的电弧检测,更迅速的故障保护,全面保障安全。

总结来说,智能光伏将成为华为在传统科技板块之外的另一个既有所区隔,又相辅相成的重点业务板块。目前,在智能光伏领域,华为初步形成了五大相对成熟的业务落地场景,它们包括:经济+环保“一地多用”、落后产能区转型、贫困地区节能低价用电、行业标杆带头减少碳排放,及零碳家庭市场。

随着联合国可持续发展17个目标的提出,数字技术助力可持续发展的话题备受关注。2月22日,上海2021世界移动大会前夕,全球移动通信系统协会(GSMA)将与华为等联合举办“互联共荣”论坛,多国部长将共同就这一话题发声,中国行动和案例也更多进入全球视野。

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