在“春城”昆明刮起的这股低碳“春风”,将吹拂到更多城市县域。

12月16日,由华为数字能源技术有限公司(以下简称“华为数字能源”)打造的大型访谈节目《方博碳讨室》第八期,“碳讨”的主题是一个分布式光伏项目。

作为节目发起人兼主持人——华为数字能源副总裁、首席营销官方良周(人称“方博”)邀请到华为云南数字能源业务部总经理与合作伙伴一道,向我们揭秘这个在昆明市委市政府指导下推动的分布式光伏项目,究竟是如何通过“黑科技”解决“绿能源”项目中的安全问题与运维矛盾,并成为国家低碳城市发展过程中的“红标杆”。

“绿能源”:47天打造千平屋顶分布式光伏

昆明有个别称叫“春城”,因其气候属于亚热带高原季风气候,四季如春,便由此得名。

昆明市全年日照平均小时数为2100-2300小时,可利用小时数在1300小时左右,多年平均太阳总辐射量5500-6000兆焦/平方米。当地人并没有“晒太阳”的说法,昆明人都说“烤太阳”,足见其日照的强度。也正是因为这样得天独厚的光照资源,在国家引导与推动城市绿色低碳转型探索之时,昆明将光伏作为制造绿色能源首选。

2022年10月27日,云南省昆明市行政中心分布式光伏示范项目(以下简称“昆明低碳机关项目”)成功落地。

(昆明市行政中心分布式光伏示范项目成功落地仪式)

相对于集中式项目受限于土地、林地等资源,分布式光伏的布局更为灵活。据中国光伏行业协会数据显示,今年前三季度,分布式新增装机35.33GW,占总新增装机的67.2%。截至9月底,分布式光伏累计装机量约142.43GW,占光伏累计总装机的39.8%。

(图片来源:华西证券)

作为昆明市直机关第一个在办公楼屋顶推进的绿色能源项目,该项目由华润电力控股有限公司投资、中国电建昆明勘测设计研究院新能源与电力工程院设计,华为数字能源提供解决方案。仅用了47天,就在昆明的12栋市级行政中心办公楼屋顶,建成了总装机容量为1450千瓦的分布式光伏,占用屋顶面积共6630平方米。

(昆明市级行政中心屋顶分布式光伏示范项目样板点)

整个项目按照“自发自用、余电上网”模式开展建设。在该模式下,分布式光伏电站建设时,会优先根据机关单位的用电负荷水平,评估光伏发电的安装潜力,在配电线路容量满足要求的情况下,尽可能按照消纳能力设计分布式光伏电站中光伏组件的总装机容量。

分布式光伏电站发出的电力优先给其所利用屋顶的机关消纳,在满足机关用电的同时,剩余电量还能上网售电。既实现了就地消纳,又减少了对电网的冲击,相较“全额上网”模式,更符合国家对分布式光伏项目建设的要求。

据了解,自2022年6月底并网发电至今,工作日光伏发电量可全额消纳,休息日仅有少部分楼宇存在余电上网情况,自用电量占发电总量95%以上。

同时,根据测算,昆明低碳机关项目年平均发电量为186.5万kWh,每年相当于节约标煤644吨,减少碳粉尘排放503吨,减少二氧化碳排放量1561吨。

政府引导、企业投资、合作共建,最终成就了这个项目的成功落地。在这个过程中,华为智能光伏解决方案的引入,不仅为整个项目的安全建设及运行保驾护航,也成为该项目的一大亮点。

“黑科技”:“四智”引领分布式光伏新变革

昆明低碳机关项目立项之初,业主便提出了“安全性、高效性、可推广性、可复制性”的高标准原则,并最终采用了华为智能光伏“四智”解决方案。

所谓“四智”,指的是“智多发电”、“智臻安全”、“智高可靠”以及“智简运维”。

以“智多发电”为例,在国家能源局于2021年6月下发的《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》中,要求:

党政机关建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于50%;

学校、医院、村委会等公共建筑屋顶,总面积可安装光伏发电比例不低于40%;

工商业厂房屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于30%;

农村居民屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于20%。

仅看数据,或许觉得面积占比不高。但事实上,在很多地区,要达到这样的安装面积,在工程条件上并非易事:一是当前很多适宜装光伏的屋顶已经被开发完毕,良好屋顶资源稀缺;二是屋顶邻近的建筑物、空调外机、广告牌、通信基站等都会在屋顶造成阴影遮挡。

只要部分组件受到阴影遮挡,整个组串的发电量都会受影响,因此传统方案大多不支持多朝向安装,在设计初期会尽量避开阴影区域,这样屋顶面积无法充分利用。但在昆明市级行政中心的屋顶上,这里的光伏组件却实现了多朝向排布。

(昆明市级行政中心分布式光伏示范项目样板点)

原来,在昆明低碳机关项目中,通过华为“跟踪支架+优化器”的组合,光伏组件可以跟随太阳光转动,提升20%发电量。而双面组件的使用,使光伏组件背面也可以接收屋顶地面辐射的太阳光,将发电量提升5%以上。

同时,优化器可以使每块组件集成独立的发电单元,互不影响。比如在受阴影遮挡后组件经优化器抬升电流,不会影响组串中的其他组件正常工作,最大程度消除组串失配、热斑效应等不稳定因素的影响。

据工作人员介绍,通过配置这个优化器,组串10%的阴影遮挡损失,不影响其余90%发电;在行政中心、公共建筑物和工商业屋顶,组件安装面积平均可以提升30%以上。

此外,在“智臻安全”方面,华为一方面推出AI加持智能电弧检测方案,在故障监测的过程中,可同时对海量数据进行计算、迭代,能够有效区分噪声和电弧特征,避免误报、漏报;另一方面在优化器中加载了组件级快速关断功能。在紧急情况发生时,优化器可快速关断实现直流侧零电压,逆变器也可0.5s快速关断,切断电弧故障,为安装、维护、消防等场景提供更高级别的人身安全保障。

(华为逆变器)

在“智高可靠”方面,借助于华为提供的智能IV诊断系统,昆明市的光伏电站可实现对所有运行设备、每个光伏组件的三级监控,且数据上传至华为智能光伏数据管理平台统一管理。目前,智能IV诊断4.0,可支持14种故障诊断,实现CGC鉴衡IV分级认证行业最高L4等级。

在“智简运维”方面,运维人员可以在手机APP端随时查看电站的实时功率、实时告警、社会贡献以及运维统计等指标。不仅实现了整体经营、降碳成果的可视化,节省了50%的运维成本,也有利于辅助完成未来云南省分布式光伏建设综合规划。

“这个示范项目融合了多种技术、多种设备、多种场景,犹如一个屋顶光伏的小型博物馆。”一位参与该项目的新能源领域技术专家曾这样评价道。

“红标杆”:可复制的低碳城市设计新思路

在《方博碳讨室》第八期节目中,众人一致认为昆明低碳机关项目,“从项目的合作模式、推进机制、建设流程、技术方案、接入方案、上网模式、经济效益、节能减排等方面均已具备可推广性和可复制性,作为‘低碳机关’场景优秀样板,对下一步各市县区政府机关、医院、学校等场所建设分布式光伏项目提供了重要指导作用和借鉴意义。”

诚然,复盘昆明低碳机关项目的成功落地,有两个关键点值得关注:

一是三方共建共赢的模式,为光伏事业的可持续发展提供动力。

昆明低碳机关项目采用“政府+电网+企业”的合作共建模式通过市场化的合作共建模式与发电量自用消纳的商业模式,实现了产权方无需投入建设资金,业主方使用较低电价,投资方因收益提升而投资意愿更强的多赢局面。

二是项目始终坚持科技赋能的思路,通过技术手段为各个环节降本增效。

与信息科技赋能制造业类似,解决能源产业的问题与痛点,最优解常常是采用最前沿的信息技术。

而在昆明低碳机关项目中,各方始终抱以与产业上下游企业积极合作的态度,无论是在发电效率、安全保障,还是数字管理、运营维护中,都致力于通过华为数字能源的先进技术和智能解决方案做到主动升级、主动避险、主动服务。

“低碳机关”仅是冰山一角,从行政中心、学校、医院到工商业厂、居民房屋等,华为方案下的低碳机关、低碳园区、低碳厂房、低碳学校等正在全国各地徐徐展开。

总之,目前我国开发建设屋顶分布式光伏的潜力巨大。有测算显示,2025年我国分布式光伏技术可开发潜力为14.9亿千瓦,其中农村、城镇住房屋顶光伏和工矿厂房光伏,合计13.3亿千瓦,占到技术可开发总潜力的89%,将是我国实现“双碳”目标的重要支撑。

在这样的趋势背景下,可以预见,在“春城”昆明刮起的这股低碳“春风”,将吹拂到更多城市县域,让绿色电力惠及千行百业、千家万户。