未来能源专题丨【“双碳”目标下的新能源系统技术之道】张彦虎 阳光新开发股份有限公司副总裁

来源:资质    发布时间:2023-11-28 05:43:12   阅读量:1

  双碳战略实施,未来能源大会非常关心下一步政策怎么制定,下一步技术怎么发展。电网公司最焦虑的问题是新能源消纳的问题,围绕新能源消纳,国网公司,南网公司采用了很多方法提高它的新能源消纳水平,关于新能源消纳从我们公司的角度,或者从社会的角度是如何去看待的,又有哪些未来能够使用的有关技术来提升新能源消纳的一些水平,或者提高新能源消纳率。。

  各位领导,各位专家大家上午好!非常荣幸有机会和大家伙儿一起来分享一下我们对新能源系统技术创新的一点心得。我们过去大家都很注重部件级产品,比如说组件效率如何提升,设备怎么做到更加可靠,安全,高效,更加关注设备技术创新的层面或者产品创新的层面,过去很多对系统有一些误解,认为系统是做集成的,有什么技术创新,有什么深刻的技术在里面呢?

  行业内普遍对系统集成,或者系统技术存在一些误会,所以我借此机会关于新能源技术创新的一些思考和各位领导和专家做一个分享。

  在古希腊的时候有一个哲学家提出了一个命题,这个命题其实就是一个思想实验,代表一个正义的雅典国王战胜了邪恶的国王,战争胜利之后为了纪念战争的胜利,保留了在战争过程中的木船作为纪念,在水里,长时间以后船有一些损坏,需要修缮,由此古希腊哲学家提出了一个命题说这个经过修缮以后的木船是不是之前的木船?

  刚好亚里士多德从4个角度进行了分析判断,说这个船到底是不是之前的船。4个因素,一个是建造这个船的形状即使在修缮之后形状是当初的形状,在建造船的使用的工具也没发生改变,船建造的目的是为了对战争胜利的纪念,它的功能也没发生改变,唯一改变的是几块木板进行了修缮。

  于是他得出的结论是这艘船依然是原来的船,这背后说的是所使用的船的物料更换了,但是连接关系没发生改变,这艘船最后实现的功能,实现的目的也没发生改变,由此做出判断这个船依然是之前的船。

  2021年诺贝尔奖获得者研究鸟群特殊的生态现象,一个一个独立的鸟在飞翔的过程中形成鸟群,单独的个体形成鸟群之后可以在迁徙的过程中,在捕猎的过程中更好的种群的生存,有些边缘的鸟在奋力展翅,在中心的鸟可以省力,在有侵扰的时候外面的鸟可以防御,快速的移动,虽然他们的连接关系在不断的发生改变,这恰恰是鸟群系统的一个特征,连接关系不断发生改变,但是目的没发生改变,一个个体的力量是弱小的,但是整个鸟群的整体生存能力是提升的。

  这些鸟群不是简单的说一个一个排列整个形状,或者堆砌在一起,而是形成复杂的鸟群系统,在过去小学上课的时候我们都知道,大雁在飞翔的过程中一会儿形成人字,一会儿形成一字,他们也是在捕猎的过程中实现最小能量的消耗和最强的防御,这是一个复杂的鸟群系统。

  当我们在居家的时候,我们想创造更大的生活空间,家具的摆放需要一些技巧的,家具颜色的选择,装修什么样的风格是新中国风,还是美风,欧风,现代风,家具同样是需要系统技术去完成人们对它立项趋势的需求。

  一个漂亮的女孩子在市场上购买衣服的时候,也要结合自己自身的条件,选择最恰当,适配自己身体健康情况来实现她对美丽的追求,成熟的气质,知性的气质,穿搭的技巧形成了一个技术。一个手机高效的运行,面对客户有好的UI,面对商业需求更安全的数据保密,这样一个系统也要求我们手机系统技术创新,系统技术来完成高效运作的机械系统,一个流畅的适合高吞吐量的交通系统,还有输配用的电网系统。

  当今的社会我们系统其实就是无处不在的,但是都不是简单的拼凑在一起的,我们会根据上面的一个案例和常见的系统能归纳出一个系统核心就是三个要素组成的,必须有要素,如果一个系统什么都没有,没有物质的基础,这个系统可能是不存在的,所以要有系统的要素。

  另外要素之间肯定有一些匹配关系,之间是怎么相互连接的,连接完之后肯定要实现某一些功能的,这些由要素,由特定的连接实现某些功能,从而组成系统的整体。

  一个健冻病人,普通的床,普通的大门,健冻病人腿的肌肉在萎缩,支撑能力是非常弱的,随时面临摔倒的风险,会产生外伤的病症。未解决这样一些问题,我们在使用对家装系统来进行升级,比如说把固定的板换成折叠的,辅助健冻病病人起居的护理床,比如说下楼,接受更多的空气,阳光,他需要方便的上下楼的设备。在屋内空间在移动,取物,吃饭这些活动的时候需要方便的移动,所以我们大家可以搞一个轨道系统,实现更好的连接。

  我们从系统的角度看,这些使用的系统技术就是他所使用的部件,也就是家具系统的部件床做了更换,公共电梯成了独立的电梯,连接非常的重要,从床起来之后要实现到达电梯,健冻病人腿步肌肉是非常弱的,可能随时面临摔倒,我们给他一个轨道,实现他想要到达的啥地方,方便他在居家的时候更好的生活。

  通过系统技术创新实现了让家装系统实现了进阶,让健冻病病人实现更方便的生活起居。

  实际上系统技术的创新不仅仅在家居起作用,比如说高铁让过去燃煤的火车从每小时50多公里快速到300多公里,从功能的手机升级到现在智能手机,又可以打电话,可以互联网,拍照,语音,娱乐等等。过去人工的生产车间变成了智能化的生产车间,一个计算机系统加上摩尔定律的作用,实现了计算能力超强的现代化的笔记本电脑。

  我们新能源发电系统也是一个系统,新能源发电系统也面临着挑战,能源变革对新能源系统提出了更高的要求,我们总结一下应该是四方面,四方面的要求一个是高效的发电,你是新能源系统,比如说光发电,风力发电系统,最核心的基础就是要发电,而且高效的发电,而且更多的发电,要长期可持续的发展,一定要有市场竞争力,要跟传统的电力,其他电力相比,在成本上要有一马当先的优势,可以摆脱政策的补贴依赖,在市场化环境下,可以自主的自由的去持续的发展,自由化的度电成本就是对他的要求。一个电站不单单是发电的电站,一个电站在场景当中是生态环境的重要组成部分,对电网来讲是接入者,对社区来讲是环境的组成部分,场景的友好融合,也是很重要的要求。

  现在新能源形势越来越多样,我们都知道新能源有自身的弱点,波动性、偶然性等等,我们既能实现风光更好的融合,让出力变得更平缓,实现光储融合、风储融合、风光储氢融合、风光储电氢等等,实现多能融合,让用能变得更智慧,变得高效。这是能源变革对新能源系统提出的要求,我们怎么去应对?这些要求其实能借助心理学的思维框架,与心理学思维框架又不完全一致,可以把这些要求归结为三大类,一类是本我,本我是基础,最初基础要实现的要求就是要高效发电。还有超我,就是环境和我的连接对象,以及环境对我的要求,环境是生态环境、人文环境、电网,对我提出的要求,我要跟它们友好和谐的相处。

  能源之间也要更高效的运行,所以多能协同之间要做到更好的协同,中间肯定有一个自我,要实现市场自由化可持续发展,其实能源变革对新能源提出了这些要求,其实形成了三个层次发展理论,一定要实现三个发展层次,必须做新能源系统的基础创新,为实现能源变革对新能源系统的三个层次发展需要,要做系统技术的创新。系统技术创新与此对应的比较简单,也容易理解,既然要高效发电,必须有高效发电技术,既然我要实现更优的度电成本,要求我们在建设每座电站的时候,要在全流程上实现更高效、更智能的优化技术。既然要在超我上融合、协同,我们一定要有更全面系统融合技术。

  下面我们针对这三大类技术群做简单分享。高效发电技术从三个维度看,首先要资源评估,我们开发投资一个电站,我们要了解这一个电站是不是值得去投资,投资收益率是不是满足我们的要求,我们要做相对准确评估,如果是一个风电站,风力资源的评估很重要,往往得到的风力数据相对来说还是比较粗糙,里面有很多噪声,我们一定要进行校正,剔除噪声,把风资源修正的更精准。发电的评估关乎我们的收益,关乎开发者、投入资金的人在交易过程中的公平公正性,不能评估的过高,也不能评估的过低,我们该评估的更符合实际。发电小时的精准评估技术,对我们在前期投资开发决策是很重要的,如果我们计划要去做一个电站,认为这块地可以开发,可以投资,在面向方案的时候我们要知道这些设备之间怎么样更好的连接。

  前面提到一个系统除了要素之外,第二个重要组成部分是它们的连接关系,从电机角度去看,比如说我们选用集中逆变器,还是集散逆转器,微型逆变器,选不一样的硬件设备,电气的连接口是不一样的,我们要找到一个适应场景下更匹配、更科学合理的电气系统拓扑结构。如果是光伏电站,光伏组件的容量和逆变器之间的配比关系也要实现更好的优化,实现更高的发电量。我们都知道逆变器在运行过程中,直流电压和交流电压决定了逆变器运行效率,有时候直流电压高,有时候直流电压低,我们交流电压不跟着直流电压变动,逆变器是一个死的逆变器,逆变器可能会工作在非最优效率的状态。为实现逆变器更高效转化,我们逆变器与变压器配合的时候,希望变压器的电压是可以随动,是可以实时做调整的。

  系统的高效发电是相同,如果我们选用了双面组件,装在沙漠上,或者水面,或者草地,如果不做任何技术升级,只能被动的接受来自地面反射光亮,实现双面组件背面发电亮提升,这是被动。有没有方法实现更高效的,让背面的发电量更多?我们要想用一些系统技术,让到达双面组件背面的光照量更多,从而提升双面组件背面的发电量,我们就用反射蒸发技术。有灰尘的影响,也有温度的影响,也有支架支撑系统结构的影响等等,这些都可以从系统技术的方面出发,进行系统技术创新,实现系统高效发电。为实现更好的度电成本,我们要在全流程,从开发阶段,勘测实现精准的地面勘测,不要逾越红线,哪里有石头阻挡,哪里有丛林,哪里有起伏,我们在勘测过程中要实现更的精确,实现更好的更准确的装机量评估。因为装机量评估对前期投资开发决策是重要的判断依据,我判断这个地可以看以后,就要考虑什么样的角度,什么样的高度,什么样的组合是比较好的组合,选择什么样的组件类型,选择什么样的支架类型,我们要在主体方案找到最优的匹配关系,组合方案。

  在详测阶段,我们要知道方阵不仅仅是简单的划分为矩形的形状,有很大的可能是菱形的形状,有很大的可能是六边形的形状,我们在方阵划分也要来优化,从各个方阵到达集电线路,怎么样让路径走,像邮差送信一样,怎么样送信让邮差送信的时间最小化,让线缆的路径用量最小化,一个节省本金,一个实现效率提升,还有设备怎么更好的布局,风电厂怎么更好的选择风机点位。因为风机点位变化会带来手续的变更,增加工作量,风机点位选不好,影响整个厂站风电厂的发电效率,风机的安全稳定运行。我们风机点位要从安全稳定运行,以及发电量提升角度,去做科学更好的优选。

  数字化管理,现在人力成本在不断的上升,我们能不能有一些智能的建造设备,比如说做一些智能化供需的排布,智能化设施安装,部件的分化,如何更加准确的评估工程进度,不是说现场人报10兆瓦实际上运行的5兆瓦,我们要有一些智能化,数字化的手段来科学合理的评估工程进度,系统融合非常的关键,一个是我们场站这么多,对电网系统提出了一些挑战,多厂站之间进行协调,对电网更加友好,发电的收益变得更的高效。

  风光储的融合也是同样的,如果我们用在用户侧储能和发电,发电预测进行更好的融合,可以更高效,更经济,更可靠的用户用能需求。对电网同样友好,场景的融合有很多,昨天提到很多X+光伏的形式,比如说分布式BIPV,如果是一个普通的系统,更智能的进行清洁,实现土地的更高效的收益,不仅仅发电,也能轻松实现绿色生态甚至其他经济收益,实现整个收益的最大化。

  要实现技术创新的需求,必须扭转一个思维,咱们不可以仅仅把我们的电站看作一个工程,如果仅仅看作一个就没有系统技术创新,就变成了设备选型,系统级的创新要把系统当做产品看待,把系统级的研发当做解决方的研发,我们提到目前业界对系统研发存在很多的误会,认为只要好设备的研发就足够了,其实通过前面的讲述大多数人应该有认知,系统级的研发,解决方案级的研发是很重要的,我们一定要当做产品看待,建立产品思维,产品思维要求我们时刻围绕客户的需求,洞察客户的需求,我们作出来的解决方案最后应用项目现场,做出的电站能给客户提供最大化的价值,必须以客户为中心。

  也要严谨科学的研发流程,保证我们的解决方案在开展过程中更好的去规避技术风险,去实现用户需求,最后实现我们的解决方案可以在更多的电站项目现场进行批量化的复制应用,以此来实现最终的财务的重构。

  经过上面系统化的思维,系统化的技术创新,以及我们以产品的思维方法看待系统技术的研发创新活动,我们也得到了一系列的解决方案群,基本上可以有四大类,一个大型电站的解决方案群,应用在各种光伏+的项目现场和我们大型的光储,以及风光融合,还有第二类分布式场景下自清洁的分布式光伏,以及模块化快速,高效的安装施工方式,以及我们为用户,工业公司更低成本的用电,更高效的保证电力的供给,现在还出现拉闸限电,储能能够保证用能的安全可靠,王侧能够在一定程度上帮助电网提供辅助服务,用户侧我们也有非常完善的完备的1000多种应对不同的用固定场景的入户的家庭解决方案群体,还有特殊的阳光房的解决方案。

  阳光新能源公司是一个研发企业,但它又与众不同,与众不同就在于我们不断的去追求在使用技术,做一些系统技术创新,实现我们所做出的每个电站,最优的成本,更好的能源协同,更好的场景融合,实际上的意思就是实现多发电,友好的客户价值,我们的与众不同在于阳光新能源是有着先进系统技术的新能源开发商,我们大家都希望让我们的系统技术在我们的每个电站中闪耀光芒,谢谢大家。

  是一个致力于探索未来能源发展的新趋势的研究与交流平台。FEC通过组织一系列活动,汇聚国内外参与者分享从“传统能源”向“未来能源”趋势下的智慧成果。 促进全球能源协调、高效和可持续发展,推动建立智能、开放和共享的现代能源生态体系。




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