經(jīng)歷了蒸汽、電氣和信息時代三次工業(yè)革命,我們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。短短250年間,世界發(fā)展進展遠超過去的數(shù)千年。第四次工業(yè)革命,離我們尤其是光伏產(chǎn)業(yè)并不遙遠。
中國從“光伏1.0”到“光伏4.0”
光伏1.0:2008年前的光伏產(chǎn)業(yè)處于黃金時代的蒙昧期。
光伏2.0:2008-2010年金融危機促使光伏企業(yè)思考,成熟,同時開始了中國光伏電站的萌芽。“金太陽”政策也由此期間誕生。
光伏3.0:2011-2013,微利時代到來,光伏電站磕磕絆絆發(fā)展,有五大四小、協(xié)鑫集團的中環(huán)工程打頭陣,也有順風(fēng)光伏、聯(lián)合光伏這樣的后起之秀,行業(yè)誕生了很多新的商業(yè)模式,同時傳統(tǒng)制造業(yè)的理念也被逐步打破。這個階段出臺了光伏電價,也讓光伏電站建設(shè)技術(shù)普及并形成了一些列規(guī)范。
光伏4.0:2014年—,光伏電站逐步邁向智能化時代,更高的系統(tǒng)效率,更方便的運維和監(jiān)控以及更快捷的通訊和管理將成為未來的主流。
在過去200多年世界工業(yè)化、現(xiàn)代化的歷史上,我們曾先后失去過三次工業(yè)革命的機會。在前兩次工業(yè)革命過程中,中國都是邊緣化者、落伍者,急劇地衰落,由于錯失工業(yè)革命機會,中國GDP占世界總量比重,由1820年的1/3下降至1950年不足1/20。之后中國在極低發(fā)展水平起點下,發(fā)動國家工業(yè)化,同時進行了第一次、第二次工業(yè)革命。即使是在上世紀80年代以來的信息革命中,我們也僅僅是僥幸上了末班車,還是個“后來者”,因為對外開放才成為“追趕者”。但是中國實現(xiàn)了成功追趕,已經(jīng)成為世界最大的ICT(信息通信技術(shù))生產(chǎn)國、消費國和出口國,正在成為領(lǐng)先者。
光伏行業(yè)是中國邁入21世紀后第一次與美國、歐盟、日本等發(fā)達國家站在同一起跑線上,在加速信息工業(yè)革命的同時,正式發(fā)動和創(chuàng)新第四次綠色工業(yè)革命。在制造環(huán)節(jié)已經(jīng)成為世界第一,這也是為什么美國、歐盟借口發(fā)動雙反的重要原因。尤其是美國“醉翁之意不在酒”,根本原因是謀求政治利益和未來第四次工業(yè)革命中的領(lǐng)先地位。
“工業(yè)4.0”與“光伏4.0”的交匯
那么,“工業(yè)4.0”究竟是什么?應(yīng)該具備哪些特色?
“工業(yè)4.0”被概括為“大數(shù)據(jù)、新能源、新材料和生物科技”四大領(lǐng)域,如果說第三次工業(yè)革命的重心在于更快速的發(fā)展工業(yè),那么第四次工業(yè)革命則主要集中在更加充分的利用資源和更高效的產(chǎn)出。光伏與其相關(guān)有三個半:除了前三項外,生物科技也可以配合光伏電站形成良好的可循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)。因此可以說“光伏4.0”是和“工業(yè)4.0”緊密結(jié)合的。
以德國的聯(lián)合平臺可以看出“工業(yè)4.0”的結(jié)構(gòu):由VSMA(機械設(shè)備制造協(xié)會)、ZVEI(電子工業(yè)中央聯(lián)盟)和BITKOM(信息通訊新媒體協(xié)會)搭建,產(chǎn)品、自動化與通訊技術(shù)是拉動其向前發(fā)展的三駕馬車。
新的革命建立在網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)上,7000Mb/s支撐起了復(fù)雜多變的工作環(huán)境能夠得以實時交互。生產(chǎn)工藝與信息技術(shù)需要完美融合。同時強調(diào)分散,增加生產(chǎn)設(shè)備的自主控制,把設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)形式聯(lián)接起來形成更開放、更積極通訊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),更具動態(tài)性和靈活性,從而提高生產(chǎn)效率和發(fā)掘出更多優(yōu)化的可能。此外能夠根據(jù)當前的狀況靈活決定生產(chǎn)過程。
具體結(jié)合到光伏電站上就是:1、快速而穩(wěn)定的通訊網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)遠程監(jiān)控與運維響應(yīng);2、靈活的開關(guān)配合電網(wǎng)形成“智能、堅強”的電網(wǎng)系統(tǒng);3、增強對電站的控制以獲得最大的發(fā)電量。
新材料則主要集中在電池、背板、二極管等環(huán)節(jié)的開發(fā)創(chuàng)新,尤其是用穩(wěn)定的硅元器件取代傳統(tǒng)的壽命只有5-10年的銅質(zhì)電容,直接增強光伏投資者的信心。
組串、集中、微逆和功率優(yōu)化器:哪種是“光伏4.0”的寵兒?
功率優(yōu)化器最的概念最早由美國國家半導(dǎo)體推出,目前市面上有常見的不具備升壓功能的和具備升壓功能的兩種。前者通過組件串聯(lián)連接,后者則直接將電壓提高到逆變器可以工作的電壓,組件之間采用并聯(lián)構(gòu)架。目前市場上有兩種主流模式:與接線盒廠商合作或與組件企業(yè)合作。
微逆與功率優(yōu)化器類似,特色是能夠盡可能的挽回損失,但同樣價格較貴。微逆在國外一些發(fā)達國家市場銷量很好,但在中國目前還缺乏合適的生存空間。
將通信領(lǐng)域的IT技術(shù)帶到了光伏行業(yè),迎合“工業(yè)4.0”,提出“用數(shù)字信息技術(shù),引領(lǐng)綠色能源革命”的概念。利用在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢,將能源數(shù)字化,將數(shù)字技術(shù)同功率技術(shù)相結(jié)合。
目前業(yè)內(nèi)一致認可在分布式領(lǐng)域應(yīng)該使用中小型逆變器,當然,這里面需要考慮成本問題,所以工業(yè)4.0和光伏4.0同樣不是一蹴而就,而是需要通過光伏人去不斷提出新的構(gòu)想,實現(xiàn)并逐步完善。目前看來,智能光伏電站解決方案與傳統(tǒng)的集中式方案系統(tǒng)初始投資成本持平,未來,智能光伏電站成本將進一步的降低,以實現(xiàn)客戶價值的最大化。
“光伏4.0”:讓電網(wǎng)更堅強、更智能
目前在電網(wǎng)看來,新能源發(fā)的電是質(zhì)量很差的電,因為即不接受它的調(diào)度,又不能參與調(diào)頻調(diào)峰,所有事情都需要它來幫新能源電站。這是一個固有的矛盾怎么去化解呢?
SMA公布的數(shù)據(jù)顯示:當頻率提升的時候,在一段時間里,隨著頻率提升,逆變器的出力下降,類似傳統(tǒng)同步發(fā)電機所驅(qū)動的水電廠火電廠一樣,做到利用頻率變化,傳遞電網(wǎng)量過剩的信號,在這個情況下把新能源發(fā)的電再消掉一些。
在這種情況下讓新能源在這種情況下有一個信號,讓它做到自動地把功率將下去,否則它拼命地發(fā)功率又與用不到,導(dǎo)致電網(wǎng)的功率越飄越高,結(jié)果整個系統(tǒng)全網(wǎng)崩潰掉。未來的光伏和電網(wǎng)系統(tǒng)可以解決這個問題。跟電網(wǎng)調(diào)動預(yù)測,能夠讓電網(wǎng)知道今天發(fā)多少電,可以管理一下,這樣至少有一個準的供電調(diào)度的能力。電網(wǎng)將新能源作為一個負荷的,即使是負荷,至少可以預(yù)測一下負荷曲線,這對電網(wǎng)來說調(diào)節(jié)的也會簡單一點。IT技術(shù)能明確地實時知道組件的發(fā)電量,是對光伏行業(yè)的一大福音。
未來的智能型光伏電站逆變器將承載著更多功能,有望整合數(shù)據(jù)采集、分析和遠程控制,結(jié)合高速互聯(lián)網(wǎng),對區(qū)域乃至全球的光伏電站進行實施監(jiān)控和分析。依次為依據(jù),結(jié)合大數(shù)據(jù)分析來不斷提升電站質(zhì)量和管理,同時也有望實現(xiàn)運維自動化和故障提前排除。