Las 2023 principales tendencias en energía solar inteligente en XNUMX

Sin embargo, la demanda de energías renovables ha aumentado. La industria fotovoltaica aún enfrenta desafíos, cómo reducir la LCOE (Costo Nivelado de Energía), mejorar la eficiencia energética O&M (Operación y Mantenimiento), mantener estabilidad de la red eléctrica a medida que llegue más energía a esta red y garantizar seguridad del sistema de lado a lado.

"En medio del rápido crecimiento de la industria fotovoltaica, estos desafíos también traen oportunidades", afirmó. Chen Guoguang, presidente de la Comisión Huawei Negocio inteligente PV+ESS.

Ante este escenario, el ejecutivo enumeró 10 tendencias inteligentes en energía fotovoltaica que llegará en 2023.

Las 10 principales tendencias en almacenamiento de energía en 2023

Tendencia 1: generador fotovoltaico+ESS

La energía renovable insertada en las redes eléctricas puede causar problemas técnicos complejos en términos de estabilidad del sistema, equilibrio y calidad de la energía.

De esta manera, las nuevas soluciones pueden aumentar el control sobre la potencia activa/reactiva y la capacidad de respuesta, así como mitigar las fluctuaciones de frecuencia y voltaje.

Con la integración entre la tecnología fotovoltaica, ESS (Sistema de almacenamiento de energía) y la tecnología de formación de red, es posible construir generadores inteligentes o 'Generadores inteligentes PV+ESS' que utilizan control de fuente de voltaje, en lugar de control de fuente de corriente, y brindan un fuerte soporte de inercia. , estabilización de voltaje transitorio y capacidades FRT (recorrido de fallas).

Un caso que también supone un hito en esta práctica es el proyecto del Mar Rojo en Arabia Saudita, para el cual Huawei, como uno de los principales socios, aportó el conjunto de soluciones, incluido un controlador fotovoltaico inteligente y un sistema de almacenamiento de energía en baterías de litio (. BESS).

Este proyecto utiliza 400 MW fotovoltaicos y 1,3 GWh ESS para respaldar la red eléctrica, reemplaza los generadores diésel tradicionales y proporciona energía limpia y estable a 1 millón de personas, construyendo la primera ciudad del mundo alimentada con energía 100% renovable.

Tendencia 2: alta densidad y confiabilidad

La alta potencia y la fiabilidad de los equipos en las plantas fotovoltaicas son la tendencia. Por ejemplo, actualmente, la tensión CC de los inversores fotovoltaicos ha aumentado de 1100 V a 1500 V.

Con la aplicación de nuevos materiales como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), así como la plena integración entre las tecnologías digitales, electrónica de potencia y gestión térmica, se estima que la densidad de potencia de los inversores aumentará alrededor de un 50%. durante los próximos cinco años y se podrá mantener una alta confiabilidad.

La planta fotovoltaica de 2,2 GW en Qinghai, China, se encuentra a 3.100 m sobre el nivel del mar y cuenta con 9.216 controladores inversores fotovoltaicos inteligentes de Huawei funcionando de manera estable. Las horas totales de disponibilidad de los inversores Huawei superan los 20 millones de horas y la disponibilidad alcanza el 99,999%.

Tendencia 3: MLPE

Impulsada por las políticas industriales y los avances tecnológicos, la energía fotovoltaica ha experimentado un vigoroso desarrollo en los últimos años. Sin embargo, existen desafíos como hacer un mejor uso y aumentar las instalaciones en tejados, promover una alta eficiencia energética y garantizar la seguridad del sistema fotovoltaico+ESS. Por lo tanto, es necesaria una gestión más refinada.

En un sistema fotovoltaico, MLPE (Electrónica de potencia a nivel de módulo) se refiere a equipos electrónicos de potencia que pueden realizar un control detallado en uno o más módulos fotovoltaicos, incluidos microinversores, optimizadores de energía y seccionadores.

MLPE tiene algunas ventajas, como generación de energía a nivel de módulo, monitoreo y apagado seguro. A medida que los sistemas fotovoltaicos se vuelven más seguros e inteligentes, se espera que la tasa de penetración de MLPE en el mercado fotovoltaico distribuido alcance entre el 20% y el 30% para 2027.

Tendencia 4: almacenamiento de cadenas inteligente

En comparación con las soluciones ESS centralizadas tradicionales, la solución Smart String ESS adopta una arquitectura distribuida y un diseño modular. Utiliza tecnologías innovadoras y gestión inteligente digital para optimizar la energía a nivel de batería y controlar la energía a nivel de rack.

En consecuencia, esto se traduce en una mayor energía de descarga, así como en seguridad y confiabilidad durante todo el ciclo de vida del ESS, además de una optimización de la inversión y los costos.

En 2022, en el proyecto ESS de 200 MW/200 MWh en Singapur para fines de regulación de frecuencia y reserva giratoria, el proyecto BESS más grande del sudeste asiático, Smart String ESS implementó una gestión refinada de carga y descarga.

El objetivo era lograr una producción de potencia constante durante más tiempo y garantizar los beneficios de la regulación de frecuencia. Además, la función de calibración automática de SOC a nivel de batería reduce los costos de mano de obra y mejora en gran medida la eficiencia de operación y mantenimiento.

Tendencia 5: Gestión detallada a nivel celular

Al igual que los sistemas fotovoltaicos que se trasladan a MLPE, los BESS de litio deben desarrollarse para una gestión más eficiente. Sólo la gestión refinada de la batería a nivel de celda puede abordar mejor los problemas de eficiencia y seguridad.

Actualmente, el sistema tradicional BMS (Sistema de gestión de baterías) solo puede analizar datos limitados, lo que hace casi imposible detectar fallas y generar advertencias en una etapa temprana. Por tanto, el BMS necesita ser más sensible, inteligente e incluso predictivo. Esto se basa en la recopilación y el procesamiento de una gran cantidad de datos y tecnologías de inteligencia artificial para encontrar el modo de funcionamiento óptimo.

Tendencia 6: integración fotovoltaica+ESS+red

El sector de generación de energía ha buscado cada vez más alternativas que integren PV+ESS y proporcionen electricidad a través de líneas de transmisión de energía UHV.

En lo que respecta al consumo de energía, las VPP (centrales de energía virtuales) se están volviendo cada vez más populares en muchos países. Los VPP combinan sistemas fotovoltaicos distribuidos masivos, ESS y cargas controlables, e implementan una programación flexible en unidades de generación y almacenamiento de energía para lograr la reducción de picos.

Por lo tanto, construir un sistema de energía estable que integre PV+ESS+Grid para respaldar el suministro de energía fotovoltaica y el suministro de energía de la red se convertirá en una medida clave para garantizar la seguridad energética.

Podemos integrar tecnologías digitales, electrónica de potencia y almacenamiento de energía para lograr un sistema multienergético. Las centrales eléctricas virtuales pueden gestionar, operar y comercializar de forma inteligente la energía procedente de sistemas fotovoltaicos y ESS distribuidos masivamente a través de diversas tecnologías, incluidas 5G, IA y tecnologías de la nube, que entrarán en práctica en más países en los próximos años.

Tendencia 7: seguridad mejorada

La seguridad es la piedra angular en el desarrollo de la industria PV+ESS. Un sistema de seguridad actualizado requiere un análisis sistemático de todos los escenarios e integraciones, incluida la electrónica de potencia, la electroquímica, la gestión térmica y las tecnologías digitales.

En una planta fotovoltaica los fallos provocados por corriente continua representan más del 70% del total de fallos. Por lo tanto, el inversor debe admitir la desconexión inteligente de la cadena y la detección automática del conector.

En el escenario fotovoltaico distribuido, la función AFCI (interruptor de circuito por falla de arco) se convertirá en una configuración estándar, y la función de apagado rápido a nivel de módulo garantizará la seguridad del personal de mantenimiento y los bomberos.

En el escenario de ESS, se deben utilizar diversas tecnologías, como la electrónica de potencia, la nube y la inteligencia artificial, para implementar una gestión detallada de ESS desde las celdas de la batería hasta todo el sistema.
]
El modo de protección tradicional basado en respuesta pasiva y aislamiento físico se cambia a protección automática activa en un diseño de seguridad multidimensional de hardware a software y de marco a algoritmo.

Tendencia 8: seguridad y confiabilidad

Los sistemas fotovoltaicos también presentan riesgos de seguridad de equipos y de información. Los riesgos de seguridad de los equipos se refieren principalmente a paradas provocadas por fallas. Los riesgos de seguridad de la información se refieren a ataques a redes externas.

Para hacer frente a estos desafíos y amenazas, las empresas y organizaciones necesitan establecer un conjunto completo de mecanismos de gestión de “seguridad y confiabilidad”, incluidos protocolos de confianza, disponibilidad, seguridad y resiliencia de sistemas y dispositivos. También es necesario implementar protecciones para la seguridad personal y ambiental, así como la privacidad de los datos.

Tendencia 9: Digitalización

Las plantas fotovoltaicas convencionales cuentan con una gran cantidad de equipamiento y carecen de canales de recogida de información y emisión de informes en tiempo real. La mayoría de los equipos no pueden "comunicarse" entre sí, lo que dificulta la implementación de una gestión más eficiente.

Con la introducción de tecnologías digitales avanzadas como 5G, Internet de las cosas (IoT), computación en la nube, tecnologías de detección y big data, las plantas fotovoltaicas pueden enviar y recibir información utilizando "bits" (flujos de información) para gestionar "vatios". flujos de energía). Todo el vínculo generación-transmisión-almacenamiento-distribución-consumo es visible, gestionable y controlable.

Tendencia 10: Aplicación de la IA

A medida que el sector energético avanza hacia una era de datos, recopilar, utilizar y maximizar la información se ha convertido en una preocupación importante para el sector eléctrico.

Las tecnologías de IA (inteligencia artificial) pueden utilizarse ampliamente en el sector de las energías renovables y desempeñar un papel indispensable en todo el ciclo de vida de PV+ESS, incluida la fabricación, la construcción, la operación y el mantenimiento, la optimización y la operación.

En este caso, la convergencia entre la IA y tecnologías como la computación en la nube y los big data se está profundizando, y la cadena de herramientas centrada en el procesamiento de datos, la capacitación, el despliegue y la operación de modelos, y el monitoreo de la seguridad está creciendo.

En el campo de las energías renovables, la IA, así como la electrónica de potencia y las tecnologías digitales, están impulsando una profunda transformación de la industria. La convergencia de soluciones 5G, nube e inteligencia artificial está dando forma a un mundo donde todo se puede controlar.