华为发布智能光伏十大趋势，SiC助力光伏系统高密高可靠发展
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2022年12月23日，华为面向行业举办智能光伏十大趋势发布会。
会上，华为智能光伏业务总裁陈国光从多场景协同、数字化转型、重构安全等维度出发，全面解读了智能光伏十大趋势，为光伏产业的转型升级提供参考，并发布重磅白皮书。
光伏正在迎来最好的时代。随着以光伏为代表的新能源占比不断提升，如何持续降低光储系统度电成本，提升运营运维效率，提升电网对新能源消纳能力的同时保持电网稳定性，以及保障端到端的系统安全是业界共同面对的关键难题。
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陈国光表示，“双碳”战略在全球的逐步落地，大大加速了光伏成为主力能源的进程。光伏产业大爆发背景下，挑战永远与机遇并存。华为展望光伏行业发展十大趋势，希望能给业界同仁及所有关心绿色可持续发展的组织与个人带来一些启发。
趋势一 光储发电机
随着新能源占比不断提升，给电网带来了冲击，使其面临系统稳定性、功率平衡以及电能质量等多种复杂的技术问题。
因此，改变新能源控制模式，提高有功和无功控制与响应能力，主动缓解频率和电压波动，让光伏发电从GridFollowing走向GridForming，将成为解决光伏并网消纳的重要举措。通过光储融合+GridForming技术，打造智能光储发电机，将新能源的控制逻辑，从电流源型控制转为电压源型控制，并具备强惯量支撑、瞬时稳压与故障穿越能力，让光伏发电从适应电网走向支撑电网，加速光伏成为主力能源。
趋势二 高密高可靠
光伏电站向大功率、高可靠发展已成为趋势。以光伏逆变器为例，直流电压已经由1100V提升到1500V。通过碳化硅、氮化镓等新材料的应用，以及将数字技术与电力电子技术、热管理技术等充分结合，预计未来5年，逆变器的功率密度将再提升~50%，同时保证设备的高可靠性。
青海省海南州特高压项目2.2GW光伏电站， 9216台设备稳定运行在3100米高海拔严酷环境中，华为逆变器总计可用时长高达2千万小时，系统可用度高达99.999%，保障系统高发电量，降低度电成本。（其中使用了碳化硅产品）
趋势三 组件级电力电子（MLPE）
分布式光伏在产业政策和技术发展的驱动下近年来迎来蓬勃发展。如何充分利用屋顶资源、提升发电量、同时保障光储系统安全成为关键要点，因此，引入更精细化的管理成为必须。
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组件级电力电子器件（Module-Level Power Electronics, MLPE）在光伏系统中指能对单个或几个光伏组件进行精细化控制的电力电子设备，包括微型逆变器、功率优化器和关断器，组件级发电、监控和安全关断是其独特价值。随着光伏系统向着更安全、智能化发展，预计2027年MLPE在分布式市场渗透率将提升至20%-30%。
趋势四 组串式储能
相较于传统集中式储能解决方案，智能组串式储能解决方案是将数字信息技术与光伏、储能技术进行跨界融合，基于分布式储能系统架构，采用电池模组级能量优化、电池单簇能量控制、数字智能化管理、全模块化设计等创新技术，实现储能系统全生命周期内更高放电、更优投资、极简运维、安全可靠的价值。其具有组串式、智能化、模块化三大特点。
在东南亚地区最大的储能电站项目——新加坡200MW/200MWh项目中，针对客户电网调频和旋转备用的应用场景，智能组串式储能通过充放电精细化管理，实现更长时间的恒功率输出，保障调频收益。同时，通过电池包级自动SOC标定功能，节省人力开支，大幅提升运维效率。
趋势五 电芯级精细管理
正如光伏系统向组件级电力电子（MLPE）发展一样，锂电池储能系统也一定会朝着更小的管理颗粒度进发。只有针对电芯开展精细化管理，才能更有效地应对效能与安全问题。当前，传统端侧BMS只能将有限的数据进行汇总和简单分析，几乎不可能做到故障的早期发现与预警。因此，需要让BMS（Battery Management System）“更敏感”、“更智能”，甚至要“预知未来”，这有赖于大量数据的采集与运算处理，并结合AI技术找到最优点、对趋势做出预判。
趋势六 “光储网”融合
在发电侧，建设光储清洁能源基地，利用特高压送至负荷中心已在成为趋势。在用电侧，构建虚拟电厂（VPP）把海量分布式光伏系统、储能及可控负荷相结合，将分散的发电单元、储电单元灵活调度，实现电网削峰填谷也已在多个国家开始落地。
因此，构建“光储网”融合的稳定能源系统，支撑光伏送出与消纳，将成为解决能源安全与能源独立关键举措。通过融合数字技术、电力电子技术与储能技术，实现多能互补、协调互济。应用5G、AI、云技术，能将海量分布式光储系统进行智能化管理、运营与电力交易，构建VPP虚拟电厂，为用户侧可调节资源参与市场交易、负荷侧响应，为电网削峰填谷提供坚强技术保障。
趋势七 重构极致安全
光储安全是产业发展的基石，这要求我们站在全场景、全链路的角度系统考量，并充分融合电力电子技术、电化学技术、热管理技术与数字技术，重构系统极致安全。
在光伏电站场景，据统计直流侧引发的故障可占到所有故障的70%以上，逆变器需要具备智能组串分段与端子自动检测功能；在分布式光伏场景，电弧故障自动断路功能AFCI将成为标配、组件级快速关断功能将给维护和消防人员带来安全保障；在储能场景，需要结合电力电子、云与AI等多种技术对储能产品从电芯到系统进行精细化管理，从传统以被动响应及物理隔离为主的防护方式转变为主动的自动防护、甚至提前预测告警，实现从硬件到软件、从结构到算法的多维安全设计。
趋势八 安全可信
光伏系统在带来收益的同时，也蕴含着各种安全隐患，包括设备安全与信息安全。设备安全隐患主要指设备故障导致的停机，信息安全隐患指的是来自外部的网络攻击。为了应对这些挑战与威胁，企业与组织需要建立一整套“安全可信”的管理机制，具体包括系统与设备的可靠性、可用性、安全性和韧性，此外，光伏电站系统对外还需要注重对人身、环境的无害性以及对数据隐私性的保护。
趋势九 全面数字化
传统的光伏电站设备数量众多，缺乏信息收集与上报通道，基本都属于“哑巴“式设备，且电站是“孤岛”式的电站，不具备协同的能力，电站的管理也处于原始的“粗放式”管理。
引入诸如5G、物联网、云计算、传感技术和大数据等先进的数字化技术，传统的光伏电站就可以变成会“说话”和擅长“表达”的电站，可以达到用“比特”管理“瓦特”的目的，实现“发-输-储-配-用”全链路的可视、可管、可控。目前全球已经有很多光伏电站正在进行数字化转型，预计到2027年，95%以上电站实现全面数字化。
趋势十 AI增效
当能源行业逐步迈向数据驱动的时代，如何更好地将数据收集、利用并且最大化地挖掘数据背后的价值已成为整个产业最关心的问题之一。
AI技术可以普遍应用到强波动、高不确定性的新能源领域，在制造、建设、运维、优化、运营等光储的全生命周期内发挥不可替代的作用。AI与云计算、大数据等支撑技术的融合不断深入，围绕数据处理、模型训练、部署运营和安全监测等各环节的工具链也将不断丰富。在新能源领域，AI也将与电力电子、数字化技术一样，带动整个产业的深刻变革。
最后，陈国光表示，5G、云、AI的融合应用正在塑造一个万物感知、万物互联、万物智能的世界，它比我们想象中更快地到来。华为展望光伏行业发展十大趋势，勾勒和阐述了一个可触碰的绿色智能世界，希望全社会各界人士携起手来，共同推动早日达成双碳目标，共建绿色美好未来！
写在后面
从华为此次发布的光伏十大趋势中，我们也可以看到在高密高可靠、组件级电力电子（MLPE）、组串式储能等多个趋势中，均有碳化硅产品发光发热大展拳脚的机会。随着行业迈入“后1500V”以及“20A大电流”时代，要建成更大组串，进一步降低成本，需要不断提高电站的电压等级，目前业内在研发1700V甚至2000V及以上电压等级技术，碳化硅的因为独特的材料特性，整体性能优势将进一步凸显。
实际上，华为本身对碳化硅寄予无限厚望。
在华为去年发布的《数字能源2030》白皮书中曾强调：“以碳化硅为代表的第三代半导体功率芯片和器件，以其高压、高频、高温、高速的优良特性，能够大幅提升各类电力电子设备的能量密度，降低成本造价，增强可靠性和适用性，提高电能转换效率，降低损耗。光伏、风电等新能源发电、直流特高压输电、新能源汽车、轨道交通、工业电源、民用家电等领域具有极大的电能高效转换需求，而新型功率半导体在则适应了这一需求趋势，未来十年是第三代功率半导体的创新加速期，渗透率将全面提升。”
