02-6智能光伏电站解决方案助力光伏电站全场景应用和数字化转型-华为（卞长乐）.pdf

Page 1 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.FusionEnergy智能光伏电站解决方案助力光伏电站全场景应用和数字化转型Page 2 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.光伏行业发展趋势与挑战FusionEnergyPage 3 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.2020年全球大部分地区 光伏 将实现平价上网平价上网 产业 趋势CAPEX： 6.82元 /W度电成本： 0.44元 /kWhCAPEX： 4.79元 /W度电成本： 0.31元 /kWhCAPEX： 5.23元 /W度电成本： 0.36元 /kWhCAPEX: 5.94元 /W度电成本 : 0.34元 /kWh美国：2018年平价上网中东非：2017平价上网亚太：2019年平价上网中国：2019年平价上网CAPEX: 5.47元 /W度电成本 : 0.32元 /kWh拉美：2017平价上网CAPEX: 3.99元 /W度电成本 : 0.29元 /kWh印度：2017平价上网Page 4 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.如何基于对全场景的深入分析，打造 25年持续可靠运营的光伏电站大型地面 山地、沉陷区 分布式 /扶贫 /户用 农业 /渔塘 /水面如何提升营维效率从系统层面 思考管理 与 运营模式如何提高发电量从电站系统 层面 寻找最佳 PR如何保障安全可靠从电站 层面安全 可靠性如何匹配复杂场景从建设 、 运营层面考虑与场景融合组件 失配、风沙 、粉尘 影响、设备稳定性、运 维效率组件遮挡、 失配、土地承载、安全 、火灾 风险、运维效率组件遮挡、失配 、屋顶利用率、安全、火灾风险、站点分散与农 /渔业 结合与 管理、设备可靠性、 PID效应、人身 安全设计考虑场景分析各场景的TOP问题多场景化 挑战Page 5 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.简单监控，无智能分析，被动式低效运维无智能分析，被动式应对故障运维效率低手工报表，低效且易出错无法有效跟踪故障处理闭环人工上站排查故障 点费时 费力纸质邮件直流 交流 信号传输通讯管理机 本地监控箱变 电网直流汇流箱集中逆变器RS485 光纤环网低效运维 挑战Page 6 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.全智能化 产业 趋势提高光伏电站智能化水平，降低电站 25年生命周期内的运维成本云管端万物感知万物互联万物智能Cloud 大 数据分析 ,预防性运维 专家运维系统，远程运维指导智能化 组件 /组串级高精度监控 高速、可靠、低成本的数据传输通道信息化 减少易损件，免维护 设计 运维简单，无需专家定位自动化智能光伏全景图Page 7 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.如何建设全场景融合的智能光伏电站？FusionEnergyPage 8 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.将数字信息技术与电力电子技术相结合是提升光伏电站的智能化水平的重要方向全数字化简单智能子 阵控制器智能光 伏无线 传输系统智能光伏站级管理系统智能营维云中心大数据挖掘升压站电网接入简化系统组网无熔 丝、自然散热、无汇流箱；开放的高速无线通信网络云计算，大数据分析开放 的软件平台，开源的云 操作系统一体化集中管理远端少人值守智能化管理、自动化 运 维全球化自动营维智能跟踪支架融合营维分析系统云管端Cloud行业应用传感器及控制器光伏子阵光伏电站电网数据采集数据传输数据处理 无人机 清洗机器人 专用设备：大棚卷帘机、制氧机、喷灌 设备等 环境监测：温、湿度、风速 土壤状况、水质智能光 伏控制器智能 IV诊断、智能监屏智能光伏Page 9 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.逆变器不只是能源变换器，同时 是光伏电站近端的智能控制器和传感器华为软件（操作系统 + 软件平台）海思芯片 全球 TOP6 / 中国（大陆） TOP1OS & Software硅进铜退功率变换 器智能传感器 0.5%精度高精度器件 芯片和算法高精度数据采集智能控制及接入网关最高效率 99%中国效率 98.58%组 串控制子 阵设备控制智能电站体检智能电网适应数据接入、传感器接入、数据分析的接入网关光 伏子阵： 其他行业传感器等：智能 光 伏电站的大脑智能控制器端 智能光伏Page 10 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.端 智能光伏逆变器应避免使用易损部件，提高防护等级，实现在全场景下的可靠应用无直流熔断器 无外置风机 无需现场维护智能光伏逆变器IP65防护等级地面电站 渔 光 /农光场景灰尘大，易影响设备可靠性 湿度大，易影响设备绝缘山地 /沉陷区电站农光场景分布式 /户用电站地形环境复杂，运维困难 电站分散，安全要求高智能光 伏逆变器在全场景下可靠应用Page 11 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.每 路 MPPT电流精准采集分布式 /扶贫 /户用场景：精准检测拉弧产生情况，保障系统安全美国 UL1699B对拉弧检测保护功能的强制性要求拉弧和正常电弧的不同频谱特性芯片控制快速断开，及时告警直流拉弧沿直流线缆烧穿屋顶某 屋顶直流拉弧导致起火不灭弧基于 对拉弧与正常电弧频谱特性的大量研究，检测算法融合智能光伏控制器端 智能光伏Page 12 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.4 跟踪系统控制通讯柜集成1 通信链路集成 供电线路集成2 管理系统一体化3 降低 CAPEX 0.05-0.12RMB/W 系统更简单、可靠2134智能跟踪支架融合 ， 节省 0.050.12元 /W，发电量提升 10%30% 智能管理、运维端 智能光伏Page 13 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.端 智能光伏智能光 伏控制器 智能子 阵控制器PLC电子载波传输 智能营维云中心传输系统和服务器4G 无线系统1、传感器及控制设备就近接入水质监测 水质控制 大 棚内环境监测 大棚环境及土质控制2、共用智能光伏传输通道 3、云平台融合农 /渔业管理模块，统一管理土壤 温湿 度卷帘电机大棚控制盒风机 滴灌空气温湿 度、二氧化碳浓度传感器：温湿度、溶氧、 PH值增氧机 恒温控制鱼塘 农业、大棚渔 /农光场景：实现渔业 和 农业一体化融合，借助数字化方式集中控制和管理Page 14 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.防 沉降接线设计端 智能光伏山地 /沉陷区场景：防沉降接线设计 ，应对土壤沉陷，避免交流线缆断裂Page 15 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.管 智能光伏构建 高速 PLC电力载波传输、 4G LTE无线通讯网络，提升光伏电站信息化水平PLC SmartLogger阻波 器（分布式场景）电力线传输，无需通讯线，无需施工，节省投资大同领跑者项目沉陷，容易导致光纤断裂华为海思 芯片自主 研发 ，光伏场景定制；已稳定应用超过 20GWPage 16 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.数据中心机房及其他基础实施硬件平台FusionSphere（ OpenStack架构，开放 API）云操作系统FusionComputer FusionStorage FusionManager服务器 存储 核心交换 核心防火墙华为 Fusion云 平台开放架构，性能线性扩容企业级开放云操作系统，前向兼容应用扩展FusionSolar智能营维云中心风能、水电管理模块渔业、大棚等管理模块智能微电网管理开放 平台、开源系统 ，根据 需要开发、扩展 应用，面向未来演进融资评估交易平台用户扩展 第三方扩展及对接*集团一体化云平台 ，面向全场景应用 售 电交易平台云 智能光伏Page 17 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.大型 地面 分布式、扶贫 电站 智能家庭能源 管理智能营维云 平台 实现 全场景电站集中管理云 智能光伏Page 18 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.高效发电智能光 伏电站相比传统 电站 发电量 提高 3%以上，100MW电站 25年多收益 6500万元77787980818283发电量对比发电量提升 3%以上144路 MPPT/1.6MW，发电量提高2%3%有效减少 组件失配不一致、工程和地形导致组件朝向不一致、阴影遮挡 对发电量 的影响24块一串和高输出电压，发电量提高0.3%0.4%提升 直流电压 ，组串长期工作在满载 工作电压自耗电低，系统损耗少，发电量提高1%1.5%无逆变器房，无需空调散热；自然散热， 无外置 风扇，系统 损耗 少系统简单，故障恢复快，发电量提高约0.1%0.2%智能组串检测，快速定位故障；系统简单，故障影响范围小；整机备件，快速恢复；1234智能光 伏区域及项目 场景 发电提升内蒙巴彦淖尔 地面 2.1%通辽 地面 5.76%新疆石河子 地面 4.16%英 吉沙 项 地面 3.45%青海 格尔木 地面 2.95%河北 曲阳 山地 4.61%四川 万 家 山 山地 3.27%广东 顺德屋顶 屋顶 6.26%100MW（ 1500/1300/1100） hr3%（ 0.65/0.75/0.85） 250.9 平 均 6500万元发电量收益提升Page 19 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.安全可靠 智能光 伏故障率 0.5%西北某智能光伏电站故障率 2%西北某传统方案电站逆变器维护成本（含差旅 /不含风扇）熔丝维护成本 风扇 维护成本 机房 清扫 成本127万250万100MW电站， 25年逆变器相关运维成本 分析故障率： 11.75%、 10%西北两个传统方案电站115万 141万350万故障率 ： 10%西北某传统方案电站525万每年两次大 清扫24次小清扫智能光伏电站 25年节省运维成本： 1100万Page 20 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.智能光伏电站 25年节省人力成本： 1000万 /100MW智能营维 智能光 伏40MW 170MW 300MW电站规模华北 某 170MW智能光伏电站（ 17人）西北 某传统方案电站（ 9人）西北 某 300MW传统 方案电站（ 34人）15.5MW/人20%50%人力节省8.8MW/人10MW/人6.5MW/人4.4MW/人6MW/人传统电站 智能光伏电站西北某集中式 40MW 西北某集中式 300MW 华北某电站 170MW角色 人数 角色 人数 角色 人数站长 1 站长 1 站长 1副站长 副站长 1 副站长值班长 值班长（ 3个班次） 3 值班长（ 2个班次） 2监盘（两个班次，检修 +运行）8监盘（ 2个班次，白班 2个，夜班 2个） 4检修 +技术员（ 2个班次） 8子阵工作组（ 3个班次，白班工作组和夜班工作组，另外一个工作组休息）25运行（ 2个班次） 4文员（ 2个班次） 2总人数 9 总人数 34 总人数 17人均管理规模 MW 4.4 人均管理规模 MW 8.8人均管理规模MW 10备注：电站规模越大，人均管理规模会有部分提升备注：智能光伏可以大幅提升人均管理规模Page 21 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.智能光伏电站全面实现光伏电站运维智能化FusionEnergyPage 22 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.改变原有分散的管理方式实现 全类型光伏电站的集中精准管理基于自建云：各类型电站全量监理基于公有云：扶贫 /分布式重点管控运维 APP分布式电站点虽多散，人却精简户用电站能源管家，零能消耗地面电站无人值班，少人值守扶贫电站村级 /平台，精准扶贫集中管理 智能光 伏FusionSolar 智能光伏管理系统Page 23 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.智能运维“三步法”，规范化操作，助力运维效率提升实时 监视 故障定位 故障 消除 在线诊断 数据曲线 类似滴滴派单 /导航 故障消缺 电站监视 实时告警智能运维 智能光 伏Page 24 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.实时监视 智能光 伏光伏电站故障智能在线诊断，精准判定，三 屏 联动告警，快速排除故障集维大屏算法自诊断，告警主动弹电站监控系统一键精准定位故障设备手持 终端：两票电子化，问题快速闭环故障弹 出告警故障精准定位Page 25 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.实时监视 智能光 伏50%18%9% 9%5% 5% 4%某 30MW电站故障 类型比例保险丝故障 直流插头 熔化 组件问题 测控故障 接线盒虚接 保险底座故障 埋地线缆问题 在部署光伏智能光伏管理系统前 ， 持续时间最长的组串故障已经在现场存在两个月之久 。智能 光 伏管理系统发现电站历史故障，帮助客户每年挽回发电量损失 1%挽回发电量损失： 6000 串 0.5%585 kWh2天 12月 =421200kWh/年Page 26 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.故障定位 智能光 伏组串离散率分析发现 05N18逆变器异常，其中组串 4电流一直为 0，需要现场排查，确认问题原因。现场 排查 5子阵 18号逆变器的 PV4是接入的， 但通过电流钳检查发现无电流 。通过光伏板开路电压 排查，发现有一个 MC4接头未连接，且已生锈，对接线头处理并连接上后，电流恢复正常。2017年 9月 22日 11:50故障处理完成，管理系统中电流及恢复正常。查看管理系统接入初期， PV4电流就为 0 5号子阵 18号逆变器 PV4并网时 MC4头就未连接， 发电量 损失 已超过一年 。组串装机容量为 5.2kW，按年等效利用小时 1000h计算，故障处理完成后，每年可提升发电量 超 5000kWh。智能 光 伏管理系统通过离散率分析判定组件开路故障，帮助客户每年挽回 5000kWh发电量损失Page 27 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.智能 IV诊断 2.0，全场景智能 IV诊断 实现复杂环境的山地电站，分布式电站等智能 IV诊断功能 优化算法， 提升诊断时间 10倍以上 支持 PERC单晶硅组件的故障定位 智能感知周边环境条件，提供操作指引智能 IV诊断 2.0国 家电投集团黄河水电 华为联合创新在线全量检测全场景覆盖简单易用无需上站，远程在线即可开启检测支持山地、 分布式 等复杂场景下的诊断无需购置额外设备一键启动，自动检测诊断智能 智能光 伏Page 28 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.格尔木 某 30MW电站 IV组串诊断：每年挽回发电量损失 50万元，相当于提升发电量 1%故障组串数共 116串， 总故障率约 2%故障类型 故障组串数 占比组串开路 2 0.04%组串有二极管通路故障(二极管短路 /组件互联条断开 ) 101 1.84%组串电压过低 2 0.04%组串有组件电流输出异常(阴影 /玻璃碎裂 /隐裂） 1 0.02%组串存在程度较轻的电流失配 1 0.02%若每年组串故障率 2%， 影响发电量 0.1%， 25年运行周期内累计 发电量经济损失 1256万 元 ， 平均 每年损失约 50万元 ，相当于 1%的 发电量 。多晶子阵 单 晶子阵各 子阵故障率统计分布国 家电投集团黄河水电 华为联合创新诊断智能 智能光 伏Page 29 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.以数字化、智能化驱动电站运维变革运 维管理更便捷，人员调配有依据，提升运维效率故障消除 智能光 伏d 故障电站和运维人员的位置清晰可见 运维人员可通过导航快速抵达地理位置清晰l 运维人员工单饱和度一目了然 “滴滴打车”般的派单方式，合理进行工作指派和人员调度工单数量明确 每个工单从指派到完成均可追溯 合理评估 KPI，提升运维效率提升运维效率HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential 35pt Font to be used by customers and partners : 18pt Font to be used by customers and partners : Copyright2017 Huawei Technologies Co., Ltd. All Rights Reserved.The information in this document may contain predictive statements including, without limitation, statements regarding thefuture financial and operating results, future product portfolio, new technology, etc. There are a number of factors that couldcause actual results and developments to differ materially from those expressed or implied in the predictive statements.Therefore, such information is provided for reference purpose only and constitutes neither an offer nor an acceptance. Huaweimay change the information at any time without notice.高效发电智能营 维安全可靠华为相伴 幸福一生