1991年,美国作家Jeffery Moore提出了这样一套技术采纳周期理论:任何一项创新技术从诞生到消亡,根据采纳者的特点不同,都需要经历五个阶段——创新者、早期采用者、早期大众、后期大众、落后者。
摩尔的这套理论似乎成功揭示了,为什么一干新技术在研发后,还未等来推广,就永远消失在了市面上。原因在于,这些技术陷入了“死亡之井”——一条存在于“早期采用者”与“早期大众”之间的鸿沟。
如今,处在这个鸿沟期的技术行业众多。光伏与储能,正一前一后,艰难穿越周期。产业发展的瓶颈倒逼着新能源行业从“规模优先”大步跨向“效益和协同优先”的高质量发展阶段。
在这个阶段中,作为新能源电站开发者,能做的是什么?
“以'不变'应万变”,是十年领跑者阳光新能源给出的自信答案。“不变”的是技术底气,而后要用技术去推动行业认知的改变。
设备,应当交由电站定义
从1839年法国科学家E.Becquerel发现液体的光生伏特效应算起,世界太阳能的发展已有了漫长的185年历史。
144年后,得益于中央扶贫政策,甘肃省兰州市,我国最早的光伏电站终于落地。
这座只有10kW的小电站由甘肃自然能源研究所等单位负责建设,为当地130多户、近千名群众带来了光和热。
然而,光伏发展到今天,电站的建造已不再仅仅是为了保证最基本的生存、生活需要,客户对新能源电站的预期更多是保障收益与生态友好。
数据显示,截至2023年底,光伏装机总量在电力装机总量中的占比已达21%,发电量占全社会用电量的8%以上。随着新增装机量的翻倍增长,一系列问题和挑战陆续出现。各地以分布式光伏为主陆续出现接网、消纳困难的情况,如广东、山东、河南等能源与用电大省。
消纳问题的浮现直接推动了储能配置与电力市场化交易的完善,也就是说,当下与未来,电站将不再是单独的电站,更是需要涉及网源荷储一体化、光储充一体化、清洁能源制氢等多种能源形式复合的、电网发电充分融合一体化的新型电站。
21世纪20年代以来,数字化浪潮席卷全球各行各业,产品变革迫在眉睫。
电站自身的应用场景也在日趋多样化、复杂化,除了“上山”“下海”“平地”“荒漠”等单一的自然场景,“光伏廊道”、交通等光伏应用的新业态也不断迭代。
与之相对的是,当前光伏电站应用端技术研究的水平,或者说重视程度远远滞后于设备端,光伏行业依旧处于设备主导型的格局,电站自身也亟待技术创新,以形成完成的“产品运营体系”。
10月18日,阳光新能源在北京举办的“以‘不变’应万变——电站创新技术发布会”上,会议最后的圆桌谈话环节,北京鉴衡认证中心副主任纪振双在台上发出“灵魂”拷问:“下多大的冰雹,都是2.0玻璃在那儿扛,这样对吗?”
不对。
由此,光伏电站开发建设的逻辑,当从电站适应设备转向电站定义设备。
如阳光新能源董事长张许成所言:“只有将电站看成一个整体去研发,用电站定义设备,才能更好满足用户需求,创造用户价值。”
才能进一步实现电站升级反哺设备升级。
发用电,还要高效协同
阳光新能源正式成立的四十年前,一位匈牙利建筑学和雕塑学教授为了帮助学生认识空间立体的组成和结构,意外发明了魔方,后来魔方被评为20世纪最伟大的100项发明之一。
五十年后,阳光新能源秉承“多发电 更友好”的价值主张,围绕“发用电效率最大化、全周期方案最优化、全场景应用友好化”三大核心目标,正式发布阳光新能源「魔方」技术平台,包含“极立方”高效发用电、“灵立方”数智寻优、“融立方”场景融合三大核心技术。以期引领行业认识到电站“产品化”的重要性。
魔方中还有一种说法叫“上帝之数”。起源于十几年前,一个理论猜想被证实——“任意拧乱的魔方可以在20步内复原”。但如果要在20步内复原任意魔方的话,就需要记住一个大小约为100万TB的表格,几乎没有人类可以做到。
因此,20被称为魔方的“上帝之数”。
在能源利用领域,“1+1=2”或许就是类似于这个“上帝之数”的存在。万物遵循能量守恒定律,能量转化效率小于100%,转换中必产生无效能量和损耗。
如何在“人类”能够涉足的领域做到极致?
阳光新能源推出“极立方”高效发用电技术,以场景应用及用户收益为导向,在组件发电基础上,通过电站高效发电技术实现电站发电量的二次增发;基于新型电力系统,风光储充、源网荷储协调控制,实现多能高效协同;通过电站电力调控等创新高效用电技术实现电力交易效益最大化。
“开源节流”永不过时,既要让源端发电量效能提升至最高,又要充分提高源网荷储的发用电效益。
据了解,通过清洁导流技术和AI智能自清洁技术,维持光伏组件表面清洁,可以减少因灰尘堆积导致的发电量损耗,进而二次提升发电量6%以上;通过ECO降温技术,能够降低光伏组件温度10℃以上,最大可提升发电量3%。
阳光新能源解决方案研发中心高级总监邹绍琨补充介绍,借助业内首创的3D实景发电仿真技术,阳光新能源投建的新能源电站可以实现复杂环境条件下的精准发电预测,山地光伏仿真偏差仅为5%,家庭光伏仿真偏差值只有4%;通过风光空间优化部署技术,还能实现光伏与风电系统在同一空间下的最优部署,从而提升系统整体发电量。
此外,还可以通过源网荷储优化部署技术对虚拟电厂、智能微网、台区及光储充多能联合的电站场景数字化仿真建模,并依据效率、收益、稳定性等关键非线性指标综合计算比选,实现系统高效协同下的电站多能配比优化。
在电力市场交易方向,通过智能电力预测技术、电站优化报价技术、虚拟电厂调控技术、源网荷储运行优化技术、运行动态自适应技术、能源物联网技术等技术实现电站在电力交易中获得最大化效益,提升电站的卖电收益,降低用户的用电成本。
数智化,是发展的必然
2024年9月25日,AI+能源与能源数智化高峰论坛上,原国务院参事、国家能源咨询专家委员会副主任徐锭明的疾呼铿锵有力:
“我们正处在新工业革命的开始!我讲两句话,在AI时代,每天都是革命性的一天。AI时代,我引用杜甫的诗‘只见新人笑,那闻旧人哭’,我们如跟不上时代的脚步,想哭也没有地方哭了!”
一系列迹象已然证明,新能源电站的开发与投资,正在疯狂卷向AI大模型领域。可以说,现代化的新能源电站,一定是具备预测性技术、数字化技术的多能源综合利用电站。
一座传统电站的诞生包含设计、采购、建设。但新时代背景下的新型电站开发,要求做到以用户为本,以运营目标为导向,落地一套标准的服务体系。在这个过程中,智能技术与运行维护对于新能源电站来说至关重要。
在智能技术方面,一个主流趋势即是将人工智能、机器学习与建筑物有机结合,使建筑物具备自我学习的能力。就新能源电站而言,其学习能力是其适应复杂环境变化的关键因素,这种学习模式可以通过机器学习算法的人工智能训练来实现。
在运行维护方面,基于云计算搭建的建筑信息模型数据运维策略可以满足海量数据稳定管理的需求,可以实现建筑信息模型三维协同可视化,提高数据存储效率、调度效率以及运行维护销量。
在此背景下,阳光新能源推出“灵立方”数智寻优技术,从“智能选址”“高效评估”“设计寻优”三个维度深度探索AI大模型的应用。通过自研的全应用场景实现电站从选址、到评估、设计全流程周期高效高质量的寻优。
阳光新能源软件研发中心总监李信鹏介绍:
在选址阶段,利用无人机全景建模技术、DEM(数字高程模型)数字地形技术、热力图等大数据技术,结合各场景下的智能选址策略模型,能够实现最优的选址方案,勘测提效6倍以上。
在评估阶段,通过AI自动识别障碍物和轮廓技术、3D实景发电仿真技术可以准确评估光伏容量和发电量;通过建立行业典型用电特性模型、AI电费单识别以及负荷预测技术,可以准确还原用户负荷,结合发电和用电信息,1分钟内输出收益测算报告,实现对电站经济性的全面综合评估,从而做出更精准的电站投资决策。
设计环节,利用电站系统结构及电气数字化建模技术,对电站系统结构和电气组件进行数字化建模与仿真,同时通过仿真&设计一体化技术,将3D实景发电仿真数据直接导入系统,并结合阴影分析技术等自主研发的算法,智能比选上千种设计组合,筛选出LCOE(度电成本)最优方案,最终实现电站安装容量提升5%以上,电站项目成本节省8%以上,并将主体方案设计周期缩短80%,显著提高设计效率和经济效益。
如同阳光新能源在这一领域的布局思路,智慧电站的发展也不会是一蹴而就的,而应当是步步为营的。
多场景,不惧边际效应
会议最后的圆桌谈话中,清华大学教授鲁宗相针对电站技术融入市场提出了三个要点问题:
一是在电力市场化交易大趋势背景下,电站开发者代理客户经营、运营的能力;二是虚拟电厂的语境下,一定要脱开产品去看多元主体的场景;三是新能源电站与生态环保效应之间微妙的关系。
就最后一点而言,有关议题一向备受关注。目前,学术界主流的研究结果是,光伏电站对环境因子影响的研究主要集中在地表太阳辐射、空气温湿度、风速和风向等方面。关于光伏电站如何影响地表植物多样性、动物分布、微生物活性和土壤碳排放等,相关的成熟研究成果所见甚少。
事实上光伏电站一边提供能源,一边修复生态已经落地了不少案例。
图:阳光新能源广东仁化县150MW土壤修复与光伏发电综合利用示范项目
2020年11月,科技部在答复全国人大三次会议第4799号建议《关于在“一带一路”国家开展光伏+生态修复合作的建议》中表示,下一步将会鼓励生态环境保护部门和机构结合分布式光伏/风电以及农光、渔光、牧/风光等示范项目的实施,推动荒漠化等生态环境修复。
诚如发布会上,STUDIO QI建筑事务所创始人、松赞度假酒店集团首席设计师戚山山所说:“建筑,是一种回归的状态。建筑的存在,是让人更好的走近自然、认知自然、感受自然。”
套用在新能源电站上就是,如何去处理好电站与生态、社会融合的边际效应?这才是电站技术充分融入市场的长久之计。
那么,一座好的新能源电站,除了多发电,还应该具备哪些特质?
阳光新能源的回答是“融立方”场景融合技术。
一般来说,新能源电站建设面临三种应用场景,即家庭生活场景、工商业场景以及生态地理环境。与之相对应,阳光新能源提出了生活融合、生产融合、生态融合三大场景融合概念。
阳光新能源产品中心总监梅晓东的解释是:“通过电站创新技术实现电站与生活场景、生产场景、生态场景在外观、安全及应用方面的完美融合,以及光风储氢充等多种能源形式之间的完美匹配,从而实现多能融合效率最优。”
屋顶安全荷载技术、榫卯防水抗风技术、AI高精度拉弧检测及毫秒关断技术、分布式无功治理技术、60米大跨距技术……阳光新能源正在通过不断地技术创新,持续打造场景融合新能源电站生态圈。
其核心思想与“现代主义建筑的最后大师”贝聿铭所言颇为契合,即:建筑如何成为一个延续的整体的一部分?一个建筑成为永恒的、持续的历史的一部分,才是好作品。
结语
静水深流十余年,这家全球最大的光伏电站开发商怀揣野心许下愿望:
新能源的边界有多大,阳光新能源的辐射范围就会有多广。