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與許多其它細(xì)分市場(chǎng)一樣，自2020年以來(lái)，太陽(yáng)能行業(yè)面臨著數(shù)項(xiàng)挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)使太陽(yáng)能行業(yè)的擴(kuò)張速度無(wú)法達(dá)到實(shí)現(xiàn)氣候協(xié)議目標(biāo)所需的水平。

不同的設(shè)備成本、勞動(dòng)力短缺以及與性能、傳輸升級(jí)和可用土地相關(guān)的不確定性都妨礙了太陽(yáng)能市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大。這些挑戰(zhàn)再加上企業(yè)和公眾對(duì)實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)進(jìn)度的期望使當(dāng)前的光伏發(fā)展環(huán)境頗具挑戰(zhàn)。

如果我們要實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的大規(guī)模開(kāi)發(fā)、滿足全球太陽(yáng)能需求的承諾，那么太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)商需要工具來(lái)解決這些稀缺性和不確定性障礙問(wèn)題。

通過(guò)實(shí)現(xiàn)大量項(xiàng)目的自動(dòng)化、優(yōu)化和精簡(jiǎn)，用于完成早期開(kāi)發(fā)任務(wù)的工具可以為太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)商帶來(lái)巨大變化，這些工具能夠降低軟性成本，釋放工程資源，尤其是對(duì)面臨激烈競(jìng)爭(zhēng)的項(xiàng)目而言。這些項(xiàng)目可能最終陷入漫長(zhǎng)的并網(wǎng)等待隊(duì)列中，獲建機(jī)會(huì)渺茫。

同時(shí)，盡管速度和軟成本的下降至關(guān)重要，但為了適應(yīng)項(xiàng)目的本土要求，光伏設(shè)計(jì)人員仍需要在越來(lái)越具挑戰(zhàn)性的地形上靈活的為電站建模。

當(dāng)條件允許時(shí)，先進(jìn)的多學(xué)科太陽(yáng)能軟件可自動(dòng)執(zhí)行早期設(shè)計(jì)、優(yōu)化步驟，而不會(huì)限制設(shè)計(jì)。當(dāng)擴(kuò)張受到稀缺性或不確定性的阻礙時(shí)，這是一項(xiàng)強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。

土地和輸電容量稀缺

我們建造的太陽(yáng)能項(xiàng)目越多，土地和輸電容量就越稀缺，尤其是靠近有可用輸電容量線路的，具有合適的土壤條件、豐富的太陽(yáng)能資源的平坦土地。

從加州到荷蘭，再到其他太陽(yáng)能光伏市場(chǎng)快速擴(kuò)張的地區(qū)，光伏開(kāi)發(fā)商往往要經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)入電網(wǎng)（而在某些情況下根本無(wú)法進(jìn)入），部分原因是電網(wǎng)擴(kuò)建時(shí)間通常比太陽(yáng)能施工所需時(shí)間要長(zhǎng)的多。在美國(guó)，隨著等待時(shí)間的持續(xù)增長(zhǎng)和完工率的下降，排隊(duì)等待并網(wǎng)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電項(xiàng)目超過(guò)了600GW。

我們迫切需要修訂法規(guī)，改革并網(wǎng)。為了讓開(kāi)發(fā)商根據(jù)不確定的信息做出明智的決定，問(wèn)題依然是必須對(duì)所有的方案進(jìn)行初步設(shè)計(jì)、優(yōu)化和建模。在工程資源有限、成本和時(shí)間壓力不斷增長(zhǎng)的情況下，我們需要可將大部分手動(dòng)流程轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合數(shù)字化流程的先進(jìn)太陽(yáng)能軟件。

目前，計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步使我們能夠自動(dòng)處理地形和組件限制因素，用以評(píng)估不同的安裝方案，運(yùn)行數(shù)以千計(jì)的參數(shù)以及比較不同的直流方案（交流比、地面覆蓋比、方位角和傾斜度的各種設(shè)計(jì)方案）。這么做可以最大限度的提升前期項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，生成可無(wú)縫集成到CAD軟件中的設(shè)計(jì)參數(shù)，從而進(jìn)行更詳細(xì)的地形分析，在幾分鐘內(nèi)完成最終設(shè)計(jì)和文件編制。

更深入的了解在何處建造項(xiàng)目、如何在不太理想的地形中設(shè)計(jì)項(xiàng)目有助于降低項(xiàng)目開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和不確定性。

例如，與在零散、多變的地形上建設(shè)光伏電站相比，借助快速的設(shè)計(jì)迭代和建模，太陽(yáng)能設(shè)計(jì)軟件可以幫助開(kāi)發(fā)人員評(píng)估建在遠(yuǎn)離輸電線路的，有充足、空閑容量的矩形平坦土地上的太陽(yáng)能電站的發(fā)電量。此外，還可以評(píng)估圍欄內(nèi)的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，例如緊貼農(nóng)民耕地的地塊，沿著山丘的輪廓，三葉草形狀公路的邊界，或者繞過(guò)濕地、水路和其他珍貴的自然資源的地塊，這些地塊緊挨著容量有限的輸電線路。

對(duì)于圖A中的項(xiàng)目，一家開(kāi)發(fā)商選擇將開(kāi)發(fā)資源集中在這個(gè)靠近丘陵地帶可用電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的25MW項(xiàng)目，而不是在地形更理想、太陽(yáng)能條件更優(yōu)越的地塊上擴(kuò)大電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。盡管產(chǎn)能（kWh/kWp）下降了3%，但對(duì)地形、地貌、產(chǎn)量、項(xiàng)目和并網(wǎng)成本的綜合分析表明，這一項(xiàng)目帶來(lái)了較低的最佳LCoE（見(jiàn)圖B），且完工概率較高。通過(guò)使用先進(jìn)的太陽(yáng)能軟件，分析和優(yōu)化可在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成，而此前流程需要數(shù)日乃至數(shù)周的時(shí)間。

你可以看到先進(jìn)的太陽(yáng)能軟件如何幫我們做出明智的決定，同時(shí)提出可以更低成本獲得更大成功的更多項(xiàng)目方案。

不斷變化的成本結(jié)構(gòu)和供應(yīng)鏈困境

過(guò)去，光伏項(xiàng)目的特點(diǎn)是成本結(jié)構(gòu)以組件為主導(dǎo)，電價(jià)固定或可預(yù)測(cè)。近年來(lái)，情況發(fā)生了巨大變化。

組件成本的下降速度明顯快于系統(tǒng)、安裝和其他成本的平衡，以至于在某些地區(qū)，后者已成為大型地面光伏項(xiàng)目的主要成本驅(qū)動(dòng)因素。

如圖C所示，預(yù)計(jì)這一趨勢(shì)有望在固定傾角大型地面光伏系統(tǒng)中繼續(xù)。這種不斷變化的成本結(jié)構(gòu)帶來(lái)了更密集、更大型的（高直流/交流比）光伏項(xiàng)目。光伏設(shè)計(jì)人員難以繼續(xù)基于通用特定收益率來(lái)定義項(xiàng)目的最佳設(shè)計(jì)向量。

此外，與疫情相關(guān)的供應(yīng)鏈困境持續(xù)存在，美國(guó)關(guān)稅的不確定性影響揮之不去，這些因素都推遲了千兆瓦容量項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)。因此，開(kāi)發(fā)商需要靈活使用施工期可獲得的組件，并根據(jù)這些組件的規(guī)格和限制因素迅速調(diào)整設(shè)計(jì)。

我們需要先進(jìn)的太陽(yáng)能軟件。這種先進(jìn)軟件可以在各個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，快速運(yùn)行完整設(shè)計(jì)向量，使光伏設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)商獲得必要的洞察力和靈活度，使他們的設(shè)計(jì)適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)和當(dāng)?shù)乇O(jiān)管條件。

即使在必須改變?cè)O(shè)備的情況下，有時(shí)，設(shè)備在場(chǎng)地建設(shè)之前就已變更數(shù)次，這種先進(jìn)軟件仍可使項(xiàng)目保持在正軌上。

轉(zhuǎn)向多學(xué)科光伏設(shè)計(jì)與分析

與此前的多種行業(yè)一樣，太陽(yáng)能行業(yè)已經(jīng)達(dá)到了這樣一種成熟度和復(fù)雜度——需要調(diào)整傳統(tǒng)的工程實(shí)踐以繼續(xù)擴(kuò)大規(guī)模，達(dá)到凈零碳排放所需的水平。

一個(gè)大型地面光伏電站的開(kāi)發(fā)流程通常需要數(shù)個(gè)學(xué)科團(tuán)隊(duì)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都會(huì)制定特定的性能相關(guān)目標(biāo)。地理信息系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)尋找最接近電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的合適地形，采購(gòu)團(tuán)隊(duì)尋找成本最低的優(yōu)質(zhì)設(shè)備，性能團(tuán)隊(duì)在各種約束條件下優(yōu)化產(chǎn)能，土木和電氣團(tuán)隊(duì)以成本為導(dǎo)向布局土木和電氣設(shè)計(jì)，財(cái)務(wù)團(tuán)隊(duì)評(píng)估項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性。

在傳統(tǒng)方法中，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都以連續(xù)和迭代的方式納入各自的見(jiàn)解與建議，直至實(shí)現(xiàn)可行設(shè)計(jì)。

先進(jìn)的太陽(yáng)能軟件正在開(kāi)創(chuàng)一個(gè)多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化（MDO）的新時(shí)代，所有相關(guān)學(xué)科和投入都被同時(shí)納入開(kāi)發(fā)流程。隨著太陽(yáng)能項(xiàng)目變得越來(lái)越復(fù)雜，軟件推動(dòng)了信息共享，允許多學(xué)科團(tuán)隊(duì)利用一個(gè)共享平臺(tái)作為 "真理的單一來(lái)源"。

由于得以了解具體設(shè)計(jì)活動(dòng)對(duì)最終設(shè)計(jì)目標(biāo)的影響，這種方法可以確保開(kāi)發(fā)流程的每一步都能無(wú)縫吸收已執(zhí)行的分析，使所有團(tuán)隊(duì)角色的效率和效益都變得更高。先進(jìn)的集成工具組合和復(fù)雜的建模工具使團(tuán)隊(duì)能夠以一種多學(xué)科的、精簡(jiǎn)、靈活的方式為一個(gè)共同目標(biāo)而工作。

克服稀缺性和不確定性影響

太陽(yáng)能行業(yè)正面臨著一個(gè)非?，F(xiàn)實(shí)的威脅，也就是由于稀缺性和不確定性，完工項(xiàng)目會(huì)變得更少。許多因素將繼續(xù)影響太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；?。

盡管如此，在降低軟成本、優(yōu)化設(shè)計(jì)資源、復(fù)雜性管理和更靈活的項(xiàng)目設(shè)計(jì)領(lǐng)域，先進(jìn)的太陽(yáng)能軟件為光伏開(kāi)發(fā)商提供了強(qiáng)大的工具，使他們可以應(yīng)對(duì)稀缺性和不確定性問(wèn)題，改善并優(yōu)化經(jīng)濟(jì)性，讓更多項(xiàng)目順利完工。

原標(biāo)題：太瓦時(shí)代太陽(yáng)能擴(kuò)張：土地、并網(wǎng)與數(shù)字解決方案