Προκλήσεις για την εξελισσόμενη υποδομή ηλεκτρικής ενέργειας
Η βιομηχανία ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης κάνει βήματα προόδου σε παγκόσμια κλίμακα αποτελώντας τμήμα της ενεργειακής μετάβασης.
Ο David Zhao (Αντιπρόεδρος διευθυντής του ερευνητικού κέντρου της Sungrow, παγκόσμιος ηγέτης στα inverter και στα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας), παρουσιάζει τις 10 κύριες τεχνολογικές τάσεις που θα οδηγήσουν στη νέα εποχή και θα εξασφαλίσουν βιώσιμη οικονομική ανάπτυξη.
Ενδιαφέρον έχουν και οι προκλήσεις (ασφάλεια της εφοδιαστικής αλυσίδας, κατανάλωση καθαρής ενέργειας, σταθερότητα συστήματος ισχύος, ανθεκτικότητα στη μεταβλητότητα φορτίου και διαχείριση κόστους)
που αντιμετωπίζει η εξελισσόμενη υποδομή ηλεκτρικής ενέργειας, παρά την ταχεία επέκταση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων διεθνώς.
Αναλυτικά οι 10 κρίσιμες τεχνολογικές τάσεις:
1) Υψηλή πυκνότητα και υψηλή απόδοση
Με το μειωμένο κόστος και τον αυξημένο εντοπισμό ημιαγωγών 3ης γενιάς μεγάλου κενού ζώνης, οι μετατροπείς ενσωματώνουν σταδιακά συσκευές καρβιδίου του πυριτίου (SiC) και νιτριδίου του γαλλίου (GaN).
Βελτιωμένες από προηγμένους αλγόριθμους ελέγχου, αυξημένη υπολογιστική ισχύ και νέες τεχνολογίες θερμικής συσκευασίας, αυτές οι αλλαγές θα ενισχύσουν σημαντικά την πυκνότητα ισχύος και την απόδοση του εξοπλισμού.
2) Ανάπτυξη συστημάτων υψηλής τάσης και υψηλής ισχύος
Την τελευταία δεκαετία, η ισχύς μιας μονάδας μετατροπέα υποβλήθηκε σε έναν σημαντικό κύκλο βελτίωσης κάθε 2-3 χρόνια, με την τάση DC να κινείται προς τα 2000V.
Η Sungrow ανέπτυξε το πρώτο στον κόσμο φωτοβολταϊκό σύστημα 2000V DC στην επαρχία Shaanxi της Κίνας, μειώνοντας το κόστος του Balance of System (BOS) κατά πάνω από 0,04 γιουάν (0,55 σεντ USD) ανά watt σε σύγκριση με συστήματα 1500V, θέτοντας ένα νέο σημείο αναφοράς στον κλάδο για μείωση κόστους και βελτίωση της απόδοσης.
3) Σχηματισμός πλέγματος
Καθώς η διείσδυση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας αυξάνεται, οι τεχνολογίες διαμόρφωσης δικτύου γίνονται απαραίτητες για τη διασφάλιση ενός ευέλικτου, αξιόπιστου και ανθεκτικού συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας.
Από το 2006, η Sungrow βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της έρευνας τεχνολογίας σχηματισμού πλέγματος, βελτιώνοντας βασικές δυνατότητες, όπως ευέλικτη υποστήριξη αδράνειας, καταστολή ταλαντώσεων ευρείας συχνότητας, βελτιωμένη συνεχή ροή υψηλής/χαμηλής τάσης, κατασκευή τάσης επιπέδου μικροδευτερόλεπτου μεταξύ κατασκευής τάσης σε επίπεδο μικροδευτερόλεπτου, διαχείριση προσαρμοζόμενης αρμονικής απενεργοποίησης και rapid rapid λειτουργίες εκτός δικτύου και τεχνολογία black start project σε κλίμακα γιγαβάτ.
4) Ψηφιοποίηση και ενδυνάμωση AI
Η ψηφιοποίηση και η τεχνητή νοημοσύνη φέρνουν επανάσταση σε ολόκληρο τον κύκλο ζωής των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων, ενισχύοντας τόσο την αξιοπιστία όσο και τη λειτουργική απόδοση. Η Sungrow έχει χρησιμοποιήσει προηγμένες τεχνικές εκπαίδευσης AI για μετατροπείς για να δημιουργήσει ένα εξελιγμένο σύστημα διαχείρισης μπαταριών που βασίζεται σε AI.
Αυτό το σύστημα παρακολουθεί και αναλύει συνεχώς πολλαπλές παραμέτρους των καταστάσεων της μπαταρίας, όπως θερμοκρασία, ρεύμα, τάση και πίεση. Με αυτόν τον τρόπο, επιτρέπει αξιολογήσεις υγείας σε πραγματικό χρόνο, προσφέρει έγκαιρες ειδοποιήσεις για τις κυψέλες που παρουσιάζουν σημάδια πιθανών προβλημάτων και αποτρέπει την εμφάνιση θερμικής διαφυγής, βελτιώνοντας σημαντικά την ασφάλεια και την απόδοση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων.
5) Ασφαλή και αξιόπιστα συστήματα
Μια 30ετής διάρκεια ζωής του συστήματος σχεδίασης πρόκειται να γίνει νέα τάση και πρότυπο για μελλοντικούς μετατροπείς.
Περισσότερα από 12 προηγμένα σχέδια και τεχνολογίες αναπόσπαστα στοιχεία για την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος, συμπεριλαμβανομένου του αρθρωτού σχεδιασμού, των ενεργών συναγερμών σφάλματος πολλαπλών επιπέδων, της ανίχνευσης τόξου και των μηχανισμών τερματισμού λειτουργίας.
Επιπλέον, η Sungrow επένδυσε σε δύο μεγάλης κλίμακας, πραγματικές δοκιμές καύσης συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, με το καθένα να κοστίζει πάνω από 10 εκατομμύρια γιουάν (περίπου 1,4 εκατομμύρια USD), για να επιβεβαιώσει την ασφάλεια του υγρόψυκτου συστήματος αποθήκευσης ενέργειας της σειράς PowerTitan.
Αυτές οι δοκιμές προστατεύουν το προσωπικό, τα περιουσιακά στοιχεία και τη λειτουργική ασφάλεια, θέτοντας ένα νέο σημείο αναφοράς ασφάλειας για τη βιομηχανία αποθήκευσης ενέργειας.
6) Καινοτομία τοπολογίας
Η καινοτομία τοπολογίας διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην ενίσχυση της απόδοσης μετατροπής ισχύος.
Το 2018, η Sungrow πρωτοστάτησε σε ένα μεγάλο έργο Έρευνας και Ανάπτυξης και ανέπτυξε τον πρώτο στον κόσμο φωτοβολταϊκό μετασχηματιστή στερεάς κατάστασης 6MW 35kV (με βάση το SST).
Αυτός ο μετατροπέας αντικατέστησε τον παραδοσιακό μετασχηματιστή χαμηλής συχνότητας με έναν υψηλής συχνότητας, επιτυγχάνοντας συνολική μέγιστη απόδοση 98,5%.
Αυτό είναι μόνο ένα παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι καινοτόμες τοπολογίες εξελίσσονται συνεχώς και εφαρμόζονται σε διάφορες εφαρμογές ηλιακής ενέργειας και αποθήκευσης.
7) Προσομοίωση υψηλής ακρίβειας
Για διαφορετικά παγκόσμια σενάρια και συνθήκες δικτύου, απαιτούνται δυνατότητες μοντελοποίησης και προσομοίωσης σε επίπεδο συστήματος για τη μίμηση της απόδοσης ηλιακών, αιολικών και συστημάτων αποθήκευσης σε διεργασίες εντός/εκτός δικτύου και σε σταθερή/μεταβατική κατάσταση.
Καθώς τα συστήματα προσομοίωσης εξελίσσονται, θα προσεγγίζουν ολοένα και περισσότερο τις πραγματικές συνθήκες, συντομεύοντας σημαντικά τους κύκλους ανάπτυξης του μετατροπέα και του συστήματος ισχύος, μειώνοντας παράλληλα το κόστος.
8) Εικονικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής (VPP)
Οι εικονικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής (VPP) αξιοποιούν τις τεχνολογίες του Διαδικτύου για τη συγκέντρωση κατανεμημένων φωτοβολταϊκών, αποθήκευσης ενέργειας και φορτίων σε μια ενοποιημένη οντότητα για αποστολή στο δίκτυο.
Τα VPP βελτιστοποιούν τη χρήση ενέργειας, προωθούν την κατανάλωση καθαρής ενέργειας, μειώνουν τη συμφόρηση του δικτύου και την αρνητική τιμολόγηση και επιτρέπουν τον έλεγχο σε επιδιορθώσεις για βοηθητικές υπηρεσίες δικτύου, διασφαλίζοντας ταχεία απόκριση και σταθερότητα δικτύου.
Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος κατασκευής και λειτουργίας του δικτύου.
Αξιοποιώντας την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και την πρόβλεψη ζήτησης, τα VPP μπορούν να καθοδηγήσουν τους χρήστες στη βελτιστοποίηση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας και, με αυτόν τον τρόπο, να βελτιώσουν την αξιοπιστία της προσφοράς.
9) Πηγή-πλέγμα-φόρτωση-αποθήκευση-άνθρακας
Η ολοκληρωμένη διαχείριση συστημάτων πηγής-πλέγματος-φόρτωσης-αποθήκευσης- ενσωμάτωσης άνθρακα, μπορεί να προωθήσει την ενσωμάτωση καθαρής ενέργειας μεγάλης κλίμακας, να μειώσει τον περιορισμό και να επιτύχει σαφείς στόχους μείωσης του άνθρακα.
Η Sungrow παρέχει ολοκληρωμένες λύσεις για το μεγαλύτερο στον κόσμο έργο συμπληρωματικού μικροδικτύου πολλαπλής ενέργειας αιολικής φωτοβολταϊκής-φωτοβολταϊκής-αποθήκευσης-υδρογόνου 2,2 GW στη Σαουδική Αραβία.
Το 2025 θα σηματοδοτήσει την αρχή των πάρκων μηδενικού άνθρακα, με την ενσωμάτωση πηγής-πλέγματος-φόρτου-αποθήκευσης-άνθρακα να γίνεται η προτιμώμενη λύση.
10) Πράσινο υδρογόνο, αμμωνία και μεθανόλη
Η παγκόσμια ζήτηση για πράσινο υδρογόνο αυξάνεται στα ύψη και η ηλεκτρόλυση με βάση τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας αντιπροσωπεύει μια κρίσιμη μελλοντική πορεία.
Επιπλέον, η αμμωνία και η μεθανόλη γίνονται όλο και πιο δημοφιλή λόγω της ευκολίας αποθήκευσης και μεταφοράς τους.
Η αποσύνδεση της παραγωγής ενέργειας από συστήματα παραγωγής υδρογόνου επιτρέπει την εξ αποστάσεως παραγωγή υδρογόνου μέσω της μετάδοσης ισχύος.
Οι ανορθωτές παραγωγής υδρογόνου, σχεδιασμένοι με δυνατότητες γρήγορης δυναμικής απόκρισης, είναι ικανοί στη διαχείριση των διακυμάνσεων ισχύος που είναι εγγενείς στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ).
Αυτά τα χαρακτηριστικά τα καθιστούν κατάλληλα για χρήση σε μεγάλης κλίμακας εγκαταστάσεις παραγωγής υδρογόνου από ανανεώσιμες πηγές και κεντρικούς σταθμούς παραγωγής υδρογόνου.
www.worldenergynews.gr
