2022年中国光伏走入”平价时代”

2022 年,中国光伏走入 ” 平价时代 “,装机量、发电量还是制造业体量位居世界第一。园区光伏的运用,对于促进节能减排、打造低碳经济也将产生积极的推动作用。

2015年,全国光伏发电累计装机容量为4318万千瓦,到2020年已经增长至25300万千瓦。从一定程度上说,我国的光伏发电正在迅速发展起来。2022 年,中国光伏走入 ” 平价时代 “,装机量、发电量还是制造业体量位居世界第一。园区光伏的运用,对于促进节能减排、打造低碳经济也将产生积极的推动作用。《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》(以下简称《行动计划》),提出到2025年,光伏行业智能化水平显著提升,产业技术创新取得突破。其中要求开展智能光伏与建筑节能、交通运输、绿色农业等领域相结合的交叉技术研究。

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《行动计划》提出,构建适用于农村自有建筑物屋顶、城镇及建筑节能、生态化交通网络等的智能光伏多样化产品体系。发展智能光储系统。突破智能光储关键技术,平抑光伏发电波动,跟踪发电计划出力、电量时移,提升对新型电力系统的支撑能力。推动光伏电站与抽水蓄能、电化学储能、飞轮储能等融合发展,建设一批电源侧光伏储能项目,保障光伏发电高效消纳利用。

利用 Hightopo 的 HT 产品搭建智慧园区光伏发电能源管控可视化系统,根据园区现状、能源管理特点,充分考虑各能耗管理的整合,设计科学高效,可实施性强,符合园区运维管理的数字化智慧园区解决方案。为园区运维人员提供一个全面实时、可感可知的能源监测决策分析平台。

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本次以某园区为背景,模拟光伏发电在园区内应用场景,通过动画效果模拟光伏发电流程,接入物联网数据实现对设备的运维监控。

HT 支持多种方式的模型渲染,采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真模拟,以三维场景为基础,2D 数据面板为辅,数字化展现物流园区各区域的建设、运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。同样支持导入 IFC 格式的 BIM 模型文件生成场景,支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。通过 HT 实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。

通过现场取景照片、卫星图、CAD 图等资料,可快速搭建园区场景。场景通过人工摆放光伏点位,真实还原光伏板装机分布效果。融入了环境模拟加以点缀,利用环境模拟,可对园区季节(春、夏、秋、冬)、时间(早晨、中午、黄昏、夜晚)、天气(晴天、阴天、降雨、降雪、雪后)进行自由切换。也可与天气系统数据对接,实现环境模拟内容根据实际天气数据进行自动切换。

光伏发电受环境因素影响较大,通过环境、光照等还原模拟,结合发电数据可以更好分析发电能效情况,为园区光伏的运维与决策提供依据。

– 时间

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// 园区关键指标

光伏(photovoltaic),即光伏发电系统 (photovoltaic generation system)是指利用光伏电池的光生伏特效应,将太阳辐射能直接转换成电能的发电系统。

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通过 2D 可视化面板展示园区关键指标,对用户所关注的建设规模、光伏信息、发电信息进行统计展示,对各建筑的用电信息进行监测。可通过对接后台实时数据进行实时更新,展示对节能减排做出的贡献统计。

在20世纪80年代,光伏地面系统除大量用于偏僻无电地区、游牧家庭、航海灯塔、孤岛居民供电以及某些特殊领域外,已开始进入一般单独用户、联网用户和商业建筑。

// 光伏发电流程

建筑与光伏系统相结合。建筑与光伏系统相结合,是把封装好的光伏组件(平板或曲面板)安装在居民住宅或建筑物的屋顶上,再与逆变器、蓄电池、控制器、负载等装置相联,并可与外界电网相连,由光伏系统和电网并联向住宅(用户)供电,多余电力向电网反馈,不足电力从电网取用。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

场景以科幻线框风格进行展示,突出设备模型,通过线条流动的方式表达光伏从光能转化为电能、再到设备供电、储能全流程。

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// 充电桩运行状态

充电桩其功能类似于加油站里面的加油机,可以固定在地面或墙壁,安装于公共建筑(公共楼宇、商场、公共停车场等)和居民小区停车场或充电站内,可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。监测园区充电桩运行状态及实时功率,可通过对接充电桩的充电状态,判断当前车位是否有车辆,通过线条流动效果动画模拟充电状态。在充电桩发生故障时,通过模型染色、告警动画等效果提示,为充电桩的实时使用情况和运行监控维护提供了便利。

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// 清洗机器人演示

光伏作为太阳能发电,天气的状况是制约发电的最大因素,其次人力所控制的除了避免电器设备故障带来的损失外,光伏板清洗显得尤为重要。光伏组件表面污浊对齐发电效率的影响相当显著。其一,表面的污浊影响光线的透射率,进而影响到组件表面所接受的辐射量;其二,污浊物粘附在电池板表面会形成阴影,在光伏组件局部产生热斑效应,进而对光伏板造成损伤,影响发电率的同时也会缩短光伏板的寿命。光伏板的清洗在目前常用的有人工清洗、高压水冲洗、电动光伏清洗机、自动清洗、大型清洗车等各种方法。清洗机器人可适应复杂的地形和气候环境,具有清洁监控平台和诊断系统,对光伏电站进行远程管理,‏智‏能‏化运维,提升电站自动化程度。无水清洁,满足大面积、长距离、多环境的集中式光伏电站光伏组件的清洁问题。

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高温除雪设备

通过三维管理系统可进行清洗机器人的启停控制,监测园区内所有机器人的运行情况,动画展示机器人清洗动画,模拟机器人清扫后光伏板由脏变干净的过程。由于光伏暴露在建筑外部导致光伏板被雪覆盖,通过光伏板底部的高温除雪设备可以避免这个问题,场景中同样以动画效果的方式还原了高温除雪全过程。

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清洗机器人拆解

清洗机器人由光伏板、毛刷、电机、电池组构成,由滑轮沿组件边框行走,用于清洁的毛刷高速转动,且转动方向与行走轮的行进方向相反;毛刷在转动过程中,先将积灰从组件表面掸起,然后在毛刷的冲击和旋转气流的共同作用下将积灰驱赶至组件缝隙处脱落。

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本次案例以设备拆分爆炸的形式,展示机器人内部结构,对机器人进行拆分,辅以外壳透明度变化、边缘流光流动效果增加动画的观赏性,通过接入零部件的物联网数据,更加细致入微地查看设备各部件当前状态,实现从宏观到微观的全局监控可视化。

// 漫游巡检

通过 HT 可视化打造园区全景空间切换,浏览园区不同场景效果。界面通过自由视角、固定路线等方式对园区全场景进行巡检式漫游。通过漫游视角为客户呈现园区的整体面貌、重点区域及设施设备分布。

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以光伏建筑一体化为核心的光伏并网发电应用占据了目前大部分的光伏市场份额。光伏建筑一体化有以下一些优点:建筑物能为光伏系统提供足够的面积,不需要另占土地;能省去光伏系统的支撑结构、省去输电费用;光伏阵列可代替常规建筑材料,节省材料费用;安装与建筑施工结合,节省安装成本;分散发电,避免传输和分电损失(5%~10%),降低输电、分电投资和维修成本;使建筑物的外观更有魅力。此外,在经常为断电而烦恼的地方,建筑物的光电系统可以成为一个可靠的电源。把太阳能同建筑结合起来,将房屋发展成具有独立电源,自我循环式的新型建筑,是人类进步和社会、科学技术发展的必然。

光伏组件在与建筑相结合应用时,还应考虑两个重要因素:1)为保证光伏组件有较高的光电转化效率,必须尽量保持光伏组件周围的环境温度处于较低的水平,这就要求光伏组件周围有较好的通风条件,因此在光伏组件的设计和安装时,可考虑采用架空形式、双层通风屋面或双层玻璃幕墙形式等;2)光伏组件的寿命通常是15~25年,而建筑围护结构的寿命通常是50年,在设计时,必须考虑光伏组件失效后的拆卸和更换要求。

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