5月15日,河北省科學技術獎勵大會召開。石家莊科林電氣股份有限公司的“分布式光伏發電智能運維及優化控制系統的關鍵技術與應用”成果獲科學技術進步獎一等獎。
“這一項目主要是圍繞光伏故障診斷與運維、并網電能品質控制與調度、分布式光伏電站復雜異構網絡通信等關鍵共性問題開展技術創新,簡單來說,就像給分布式光伏植入了一個智慧的‘大腦’。”項目組負責人、科林研究院副院長常生強在接受記者采訪時說。
隨著以太陽能為代表的新能源技術快速發展,一系列支持政策出臺,鼓勵各類電力用戶按照“自發自用、余量上網、電網調節”的方式建設分布式光伏發電系統,分布式光伏發電走上發展快車道。
工作人員現場進行問題排查和設備調試。科林電氣 供圖
順應這一發展趨勢,2012年,科林電氣開始布局研發光伏逆變器并投入市場,在智能電網業務板塊基礎上,積極發展新能源業務板塊。
在市場推廣的過程中,工作人員發現了問題——農村地區本已安裝了不少屋頂光伏電站,但逆變器的銷量始終沒有太大增長,市場開拓越來越困難。明明政策非常好,為什么需求卻并不旺盛呢?
經過大量走訪調研,技術團隊慢慢摸清了緣由:原來市面上逆變器廠家眾多,產品質量良莠不齊,再加上安裝環境復雜多樣,光伏發電效率并不高。同時,由于分布比較分散,售后服務也不夠及時,導致業主安裝熱情受挫。
“逆變器是光伏發電中一個非常重要的器件,它的作用是把直流電能轉變成定頻定壓或調頻調壓交流電。隨著分布式光伏電站的不斷增加和大規模接入電網,會因消納不足造成大面積過壓脫網,且對電網造成重大安全隱患。”常生強解釋說,就如同水流只注入而不流出,光伏發電如果無法被及時使用和消納,就會造成電壓過高。為了保護電網正常運行,就會出現過壓脫網,中斷發電。中斷后需要較長時間才能恢復,造成業主經濟損失。而恢復發電時突然并網產生的較大電流,也會對電網造成沖擊。
“運維難、調控難、監管難等深層次問題成為制約分布式光伏規模化應用的瓶頸,目前,國際范圍內尚無可借鑒的成熟經驗,也阻礙了我國光伏產業的健康發展。”沒有可借鑒的方法,就自己摸索方法。“我們嘗試通過開發智能‘大腦’實現有序發電、有序并網。”常生強說,依靠企業80余人的研發團隊及與清華大學、上海交大、河北工業大學、廣西大學等高校的產學研合作,技術攻關緊鑼密鼓地開展起來。
研發“分布式光伏智能監控運維平臺”期間,課題組攻克高并發數據匯聚可靠設計、柔性發電控制策略及電能質量優化、高準確率光伏故障診斷及預警等多項技術難題。
智能光伏運維服務中心。科林電氣 供圖
讓常生強印象最深的,是解決低壓臺區因消納不足導致頻繁脫網問題時,課題組長陳洪雨帶領研發團隊趕赴現場試驗,獲取第一手數據。整整3個月,課題組成員奔波在不同地區的光伏設備使用現場和實驗室中。經過大量分析研究和反復試驗,終于找到脫網原因和解決方案,并采用柔性發電控制策略,解決并網優化控制的難題,保障電網安全的同時提高了用戶發電效率。通過五年的科研攻關,分布式光伏智能運維及優化控制系統于2016年投入運行,持續迭代升級,解決了分布分散、地理位置偏遠、電站質量參差不齊且戶外環境復雜多樣等導致的電能品質差、頻繁脫網、維護不到位等問題,攻克了分布式光伏電站監管難、運維難、調控難三大難題。
該系統現已支持不同廠家設備的光伏電站無縫接入,可實現遠程監視和維護。用戶通過手機APP可以隨時隨地查看發電和收益情況,系統也可以通過數據收集與分析,實時監測電站運營情況,主動干預、調節及提示故障,保障發電安全與發電效率。
目前,該系統應用產品已覆蓋全國并出口海外,直接經濟效益6.2億元,接入電站1.6萬余座。應用該系統后,現場施工效率提高80%左右,運維成本則降低60%~80%,累計節約運維成本1000萬元以上。發電效率和用戶收益均提高10%以上,用戶使用意愿明顯提升,在產業扶貧中,發揮了更加重要的作用。
“獲得全省科學技術進步獎一等獎,對我們來說是榮譽,更是前行的動力。我們將堅持智慧電力技術進步和創新發展,讓更多人享受智慧電力帶來的舒適生活,為電力事業蓬勃發展做出貢獻。”常生強說,下一步,科林電氣擬打造新能源的“虛擬電廠”,實現網上售電交易,并結合區塊鏈技術,建立去中心化的交易模式,實現用戶點對點能源交易。