編者按:2022年7月20-21日,以“碳中和與全球產業融合”為主題的“第四屆未來能源大會”在北京召開,本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上,陽光新能源公司副總裁張彥虎博士做了題為“雙碳目標下新能源系統技術之道”視頻演講。
以下內容根據論壇演講實錄進行整理。
各位領導,各位專家大家上午好!非常榮幸有機會和大家分享一下我們對新能源系統技術創新的一點心得。我們過去大家都非常注重部件級產品,比如說組件效率如何提升,設備怎么做到更加可靠,安全,高效,更加關注設備技術創新的層面或者產品創新的層面,過去很多對系統有一些誤解,認為系統是做集成的,有什么技術創新,有什么深刻的技術在里面呢?
行業內普遍對系統集成,或者系統技術存在一些誤會,所以我借此機會關于新能源技術創新的一些思考和各位領導和專家做一個分享。
在古希臘的時候有一個哲學家提出了一個命題,這個命題實際上是一個思想實驗,代表一個正義的雅典國王戰勝了邪惡的國王,戰爭勝利之后為了紀念戰爭的勝利,保留了在戰爭過程中的木船作為紀念,在水里,長時間之后船有一些損壞,需要修繕,由此古希臘哲學家提出了一個命題說這個經過修繕以后的木船是不是之前的木船?
剛好亞里士多德從4個角度進行了分析判斷,說這個船到底是不是之前的船。4個因素,一個是建造這個船的形狀即使在修繕之后形狀是當初的形狀,在建造船的使用的工具也沒有發生改變,船建造的目的是為了對戰爭勝利的紀念,它的功能也沒有發生改變,唯一改變的是幾塊木板進行了修繕。
于是他得出的結論是這艘船依然是原來的船,這背后說的是所使用的船的物料更換了,但是連接關系沒有發生改變,這艘船最后實現的功能,實現的目的也沒有發生改變,由此做出判斷這個船依然是之前的船。
2021年諾貝爾獎獲得者研究鳥群特殊的生態現象,一個一個獨立的鳥在飛翔的過程中形成鳥群,單獨的個體形成鳥群之后可以在遷徙的過程中,在捕獵的過程中更好的種群的生存,有些邊緣的鳥在奮力展翅,在中心的鳥可以省力,在有侵擾的時候外面的鳥可以防御,快速的移動,雖然他們的連接關系在不斷的發生改變,這恰恰是鳥群系統的一個特征,連接關系不斷發生改變,但是目的沒有發生改變,一個個體的力量是弱小的,但是整個鳥群的整體生存能力是提升的。
這些鳥群不是簡單的說一個一個排列整個形狀,或者堆砌在一起,而是形成復雜的鳥群系統,在過去小學上課的時候我們都知道,大雁在飛翔的過程中一會兒形成人字,一會兒形成一字,他們也是在捕獵的過程中實現最小能量的消耗和最強的防御,這是一個復雜的鳥群系統。
當我們在居家的時候,我們想創造更大的生活空間,家具的擺放需要一些技巧的,家具顏色的選擇,裝修什么樣的風格是新中國風,還是美風,歐風,現代風,家具也是需要系統技術去完成人們對它立項趨勢的需求。
一個漂亮的女孩子在市場上購買衣服的時候,也要結合自己自身的條件,選擇最恰當,適配自己身體狀況來實現她對美麗的追求,成熟的氣質,知性的氣質,穿搭的技巧形成了一個技術。一個手機高效的運行,面對客戶有好的UI,面對商業需求更安全的數據保密,這樣一個系統也需要我們手機系統技術創新,系統技術來完成高效運作的機械系統,一個流暢的適合高吞吐量的交通系統,還有輸配用的電網系統。
當今的社會我們系統實際上是無處不在的,但是都不是簡單的拼湊在一起的,我們會根據上面的一個案例和常見的系統可以歸納出一個系統核心就是三個要素組成的,必須有要素,如果一個系統什么都沒有,沒有物質的基礎,這個系統可能是不存在的,所以需要有系統的要素。
另外要素之間肯定有一些匹配關系,之間是怎么相互連接的,連接完之后肯定要實現某一些功能的,這些由要素,由特定的連接實現某些功能,從而組成系統的整體。
一個健凍病人,普通的床,普通的大門,健凍病人腿的肌肉在萎縮,支撐能力是非常弱的,隨時面臨摔倒的風險,會產生外傷的病癥。為了解決這些問題,我們在使用對家裝系統進行升級,比如說把固定的板換成折疊的,輔助健凍病病人起居的護理床,比如說下樓,接受更多的空氣,陽光,他需要方便的上下樓的設備。在屋內空間在移動,取物,吃飯這些活動的時候需要方便的移動,所以我們可以搞一個軌道系統,實現更好的連接。
我們從系統的角度看,這些使用的系統技術就是他所使用的部件,也就是家具系統的部件床做了更換,公共電梯成了獨立的電梯,連接非常的重要,從床起來之后要實現到達電梯,健凍病人腿步肌肉是非常弱的,可能隨時面臨摔倒,我們給他一個軌道,實現他想要到達的什么地方,方便他在居家的時候更好的生活。
通過系統技術創新實現了讓家裝系統實現了進階,讓健凍病病人實現更方便的生活起居。
實際上系統技術的創新不僅僅在家居起作用,比如說高鐵讓過去燃煤的火車從每小時50多公里快速到300多公里,從功能的手機升級到現在智能手機,又可以打電話,可以互聯網,拍照,語音,娛樂等等。過去人工的生產車間變成了智能化的生產車間,一個計算機系統加上摩爾定律的作用,實現了計算能力超強的現代化的筆記本電腦。
我們新能源發電系統也是一個系統,新能源發電系統也面臨著挑戰,能源變革對新能源系統提出了更高的要求,我們總結一下應該是四方面,四方面的要求一個是高效的發電,你是新能源系統,比如說光發電,風力發電系統,最核心的基礎就是要發電,而且高效的發電,而且更多的發電,要長期可持續的發展,必須具有市場競爭力,要跟傳統的電力,其他電力相比,在成本上要有領先優勢,可以擺脫政策的補貼依賴,在市場化環境下,可以自主的自由的去持續的發展,自由化的度電成本就是對他的要求。一個電站不僅僅是發電的電站,一個電站在場景當中是生態環境的重要組成部分,對電網來講是接入者,對社區來講是環境的組成部分,場景的友好融合,也是非常重要的要求。
現在新能源形勢越來越多樣,我們都知道新能源有自身的弱點,波動性、偶然性等等,我們既能實現風光更好的融合,讓出力變得更加平緩,實現光儲融合、風儲融合、風光儲氫融合、風光儲電氫等等,實現多能融合,讓用能變得更加智慧,變得高效。這是能源變革對新能源系統提出的要求,我們怎么去應對?這些要求其實可以借助心理學的思維框架,與心理學思維框架又不完全一致,可以把這些要求歸結為三大類,一類是本我,本我是基礎,最初基礎要實現的要求就是要高效發電。還有超我,就是環境和我的連接對象,以及環境對我的要求,環境是生態環境、人文環境、電網,對我提出的要求,我要跟它們友好和諧的相處。
能源之間也要更高效的運行,所以多能協同之間要做到更好的協同,中間肯定有一個自我,要實現市場自由化可持續發展,其實能源變革對新能源提出了這些要求,其實形成了三個層次發展理論,一定要實現三個發展層次,必須做新能源系統的基礎創新,為了實現能源變革對新能源系統的三個層次發展需要,要做系統技術的創新。系統技術創新與此對應的比較簡單,也容易理解,既然要高效發電,必須有高效發電技術,既然我要實現更優的度電成本,需要我們在建設每座電站的時候,要在全流程上實現更高效、更智能的優化技術。既然要在超我上融合、協同,我們必須有更全面系統融合技術。
下面我們針對這三大類技術群做簡單分享。高效發電技術從三個維度看,首先要資源評估,我們開發投資一個電站,我們要知道這個電站是不是值得去投資,投資收益率是不是滿足我們的要求,我們要做相對準確評估,如果是一個風電站,風力資源的評估非常重要,往往得到的風力數據相對比較粗糙,里面有很多噪聲,我們必須進行校正,剔除噪聲,把風資源修正的更加精準。發電的評估關乎我們的收益,關乎開發者、投資者在交易過程中的公平公正性,不能評估的過高,也不能評估的過低,我們應該評估的更加符合實際。發電小時的精準評估技術,對我們在前期投資開發決策是非常重要的,如果我們計劃要去做一個電站,認為這塊地可以開發,可以投資,在面向方案的時候我們要知道這些設備之間如何更好的連接。
前面提到一個系統除了要素之外,第二個重要組成部分是它們的連接關系,從電機角度去看,比如說我們選用集中逆變器,還是集散逆轉器,微型逆變器,選擇不同的硬件設備,電氣的連接口是不一樣的,我們要找到一個適應場景下更匹配、更科學合理的電氣系統拓撲結構。如果是光伏電站,光伏組件的容量和逆變器之間的配比關系也要實現更好的優化,實現更高的發電量。我們都知道逆變器在運行過程中,直流電壓和交流電壓決定了逆變器運行效率,有時候直流電壓高,有時候直流電壓低,我們交流電壓不跟著直流電壓變動,逆變器是一個死的逆變器,逆變器可能會工作在非最優效率的狀態。為了實現逆變器更高效轉化,我們逆變器和變壓器配合的時候,希望變壓器的電壓是可以隨動,是可以實時進行調整的。
系統的高效發電也是一樣,如果我們選用了雙面組件,裝在沙漠上,或者水面,或者草地,如果不做任何技術升級,只能被動的接受來自地面反射光亮,實現雙面組件背面發電亮提升,這是被動。有沒有方法實現更高效的,讓背面的發電量更多?我們要想用一些系統技術,讓到達雙面組件背面的光照量更多,從而提升雙面組件背面的發電量,我們就用反射蒸發技術。有灰塵的影響,也有溫度的影響,也有支架支撐系統結構的影響等等,這些都可以從系統技術的角度出發,進行系統技術創新,實現系統高效發電。為了實現更好的度電成本,我們要在全流程,從開發階段,勘測實現精準的地面勘測,不要逾越紅線,哪里有石頭阻擋,哪里有叢林,哪里有起伏,我們在勘測過程中要實現更加的精確,實現更好的更準確的裝機量評估。因為裝機量評估對前期投資開發決策是重要的判斷依據,我判斷這個地可以看以后,就要考慮什么樣的角度,什么樣的高度,什么樣的組合是比較好的組合,選擇什么樣的組件類型,選擇什么樣的支架類型,我們要在主體方案找到最優的匹配關系,組合方案。
在詳測階段,我們要知道方陣不僅僅是簡單的劃分為矩形的形狀,有可能是菱形的形狀,有可能是六邊形的形狀,我們在方陣劃分也要進行優化,從各個方陣到達集電線路,怎么樣讓路徑走,像郵差送信一樣,怎么樣送信讓郵差送信的時間最小化,讓線纜的路徑用量最小化,一個節約成本,一個實現效率提升,還有設備怎么更好的布局,風電廠怎么更好的選擇風機點位。因為風機點位變化會帶來手續的變更,增加工作量,風機點位選不好,影響整個廠站風電廠的發電效率,風機的安全穩定運行。我們風機點位要從安全穩定運行,以及發電量提升角度,去做科學更好的優選。
數字化管理,現在人力成本在不斷的上升,我們能不能有一些智能的建造設備,比如說做一些智能化供需的排布,智能化設備安裝,部件的分化,如何更加準確的評估工程進度,不是說現場人報10兆瓦實際上運行的5兆瓦,我們要有一些智能化,數字化的手段來科學合理的評估工程進度,系統融合非常的關鍵,一個是我們場站這么多,對電網系統提出了一些挑戰,多廠站之間進行協調,對電網更加友好,發電的收益變得更加的高效。
風光儲的融合也是同樣的,如果我們用在用戶側儲能和發電,發電預測進行更好的融合,可以更高效,更經濟,更可靠的用戶用能需求。對電網同樣友好,場景的融合有很多,昨天提到很多X+光伏的形式,比如說分布式BIPV,如果是一個普通的系統,更智能的進行清潔,實現土地的更加高效的收益,不僅僅發電,也可以實現綠色生態甚至其他經濟收益,實現整個收益的最大化。
要實現技術創新的需求,必須扭轉一個思維,我們不能僅僅把我們的電站看作一個工程,如果僅僅看作一個就沒有系統技術創新,就變成了設備選型,系統級的創新要把系統當做產品看待,把系統級的研發當做解決方的研發,我們提到目前業界對系統研發存在很多的誤會,認為只要好設備的研發就足夠了,其實通過前面的講述大家應該有認知,系統級的研發,解決方案級的研發是非常重要的,我們必須當做產品看待,建立產品思維,產品思維要求我們時刻圍繞客戶的需求,洞察客戶的需求,我們作出來的解決方案最后應用項目現場,做出的電站能給客戶提供最大化的價值,必須以客戶為中心。
也要嚴謹科學的研發流程,保證我們的解決方案在開展過程中更好的去規避技術風險,去滿足客戶需求,最后實現我們的解決方案可以在更多的電站項目現場進行批量化的復制應用,從而實現最終的財務的重構。
經過上面系統化的思維,系統化的技術創新,以及我們以產品的思維方式看待系統技術的研發創新活動,我們也得到了一系列的解決方案群,基本上可以有四大類,一個大型電站的解決方案群,應用在各種光伏+的項目現場和我們大型的光儲,以及風光融合,還有第二類分布式場景下自清潔的分布式光伏,以及模塊化快速,高效的安裝施工方式,以及我們為用戶,工業企業更低成本的用電,更高效的保證電力的供給,現在還出現拉閘限電,儲能可以保證用能的安全可靠,王側可以幫助電網提供輔助服務,用戶側我們也有非常完善的完備的1000多種應對不同的用固定場景的入戶的家庭解決方案群體,還有特殊的陽光房的解決方案。
陽光新能源公司是一個開發公司,但它又與眾不同,與眾不同就在于我們不斷的去追求在使用技術,做一些系統技術創新,實現我們所做出的每個電站,最優的成本,更好的能源協同,更好的場景融合,其實就是實現多發電,友好的客戶價值,我們的與眾不同在于陽光新能源是擁有先進系統技術的新能源開發商,我們希望讓我們的系統技術在我們的每個電站中閃耀光芒,謝謝大家。
責任編輯: 張磊