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《前沿课·光伏产业报告》08 华为:数字化怎样降低电站运维成本?

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前面两讲,我从光伏产业的上游和中游分别选出了一家重要公司,讲到了他们为光伏产业做出的重要贡献。这一讲,我选出的公司,是华为。

准确的说,华为不属于下游,但华为的做法,对理解下游变化非常有帮助。所以,我们姑且用他作为下游的代表。

你肯定知道华为很了不起,但那是在通信行业,在光伏行业里也是这样吗?那咱们先说华为做到了什么。2012年,华为进入了光伏行业的逆变器领域。咱们先别管这个“逆变器”是什么,我等下会详细解释。从华为加入这个领域开始,到2016年的时候,短短四年,华为就成了这个领域的全球第一。

华为能有这样的成绩,肯定是做对了些什么。我们这一讲就来说说这件事。

咱们课程反复提到,成本,是光伏行业的命脉。华为入场后努力的方向,就是降本增效,它降低的是光伏电站的运营和维护成本。就是电站都建好了,开始投入使用了,电站的各种组件可能会出故障,可能会老化,这都需要电站的运维人员进行维护和检修。

降低运维成本为什么这么重要?咱们来一起想想。现在大多数的集中式光伏电站,装机容量是100MW(兆瓦),兆瓦是发电功率的一个单位,占地面积大概有200多个足球场那么大。电站当中安装各种组件的数量呢,在20万块以上。

这每一块组件,每个连接设备,都有可能发生故障。那在这么大面积、这么多的设备里,要找到那个出了故障的组件,可是得费一番功夫。你想想,如果真是要全面检查,那运维人员要用脚丈量上百公里的路程,走起来都很累,他们还得拿设备对组件一一测试,全面检测一次得几个月。所以在实际操作中,需要做定期巡检,提前预防,而这也需要花大量精力。

而且,当运维人员做排查故障时,还需要对相关组件做停机、更换维护,一般要一两周,这期间就没办法发电,也会影响到电站的收益。

运维人员的时间、精力,停机检修时电站减少的收益,这些都是运维成本。哪怕我们不看这些,就单独来看看电站的基础维护需要多少资金。

可以来算笔账。光伏电站每年的运维,需要的投入量大概是0.05元/W(瓦)。这个数字看着不多,但电站的运维周期很长,平均在25年左右,那这个投入就达到了1.25元/W。那一个100MW的普通电站,总的运维投入就要1.25亿元。

这个数字有多大呢?我们前面说过,光伏组件的成本是1.7元/W。那一个100MW的普通电站,组件成本就是1.7亿元。这么对比看起来,后期的运维投入和组件都差不多了。也就是说,能降低运维成本,和在硅料、电池等环节的努力效果是不分上下的。

所以业内有个说法,一个光伏电站要取得高收益,不仅要依靠高质量的设备、高质量的设计、高质量的施工,还需要后期的高质量运维。

好,那到底该怎么降低运维成本呢?我们在这一讲的开头提到,华为入场后四年做到全球第一的领域,是逆变器领域。这是他们降低电站运维成本的开端。我们来仔细说说它。

电站的光伏组件发完电,需要有部件调整电流的电压、频率。做这个工作的部件就是逆变器,它是光伏并网的核心部件。

在华为入行时,行业的主流产品是集中式逆变器,就是把多个光伏电池板的电都集中在一起,用一个大规模的逆变器统一处理。集中式逆变器需要的工作电压比较高,要到500V(伏)以上才能工作。如果有几个光伏电池板出了故障,或者被遮挡了,就会影响电压,从而导致连接在一起的所有光伏电池板的发电就都会受到影响。

你可能说,集中式的缺点这么明显,能不能把光伏电池板发的电分散开,分头输送给不同的逆变器,这风险不就降低一些了吗?的确是这个思路。

和集中式相对的,还有一种逆变器,叫组串式逆变器。它的工作模式就是把每个电池板,都和一个逆变器连接起来。这么一来,如果这个电池板出了问题,也不影响其他电池板的工作,发电站整体的发电效率要高不少。

但就当时的情况来说,组串式逆变器技术还不成熟,成本更高。而且,使用组串式逆变器,相当于给发电站增加了更多的设备,出故障的可能性更大,运维成本就跟着上去了。所以选择组串式逆变器的企业很少。

但华为选择重点发力的,就是组串式逆变器。他们的做法,是用“数字化”来给组串式逆变器的运维环节降本增效。

华为的做法可以大致分为两步。第一步,既然选择组串式逆变器,就意味着电站要有更多的设备,那就必须尽量降低每个设备出故障的概率,才能降低整体运维成本。

比如说,他们发现,逆变器当中的风扇和熔丝,都是非常容易出故障的部件。普通的逆变器用风扇来散热,温度太高,熔丝就容易断。但用风扇散热,就会有沙子被吹进设备里,需要运维人员时常来清扫尘土。有时清理不及时,风扇工作受阻,那熔丝就可能因为温度太高熔断了,就需要运维人员来更换。

华为的做法,就是把这两个部件都去掉了。他们把逆变器从敞口的,变成密闭的,这样就不会有沙子被吹进来。为了满足散热的需求,他们又选择了导热更快的材料。与此同时,通过数字技术,设计出内部的元器件怎么摆放、导热材料怎么铺,让密闭的逆变器也能满足散热的要求。

这样,单个设备出故障的概率降低了。但像前面说的,一旦出了故障,那么大的电站,那么多的设备我们还是很难找到它啊。华为解决方案的第二步,就是通过芯片、通信技术等,让每个逆变器都智能化,让它可以自己收集电压、电流数据,出故障的逆变器自己报错、远程智能诊断。

安装了数字化的逆变器之后,在100MW的电站当中,只要有故障报错,15分钟内就可以自动生成电站故障诊断报告。这样,电站的运维时间,从原来的以月为单位,变成了以分钟为单位。不需要工人到现场,就可以做到随时巡检,人力成本也省下来了。而且,组串式逆变器和集中式相比,更换也更方便,更换时也不会影响那么多组件发电。

当然,逆变器只是电站众多设备当中的其中一个,想要进一步给电站降本增效,需要各个设备全部数字化。华为也是这样做的。

2014年,华为推出了业内的第一套智能光伏电站解决方案,组串式逆变器就是这套智能化方案的核心。那效果怎么样呢?和传统的光伏电站相比,它的运维效率提高了50%,平均发电量提高了5%以上。我们还是以100MW的电站来计算,那这5%的发电量提升,就意味着在整个电站的使用周期内,可以多赚4千万。

在我看来,华为当初选择进军组串式逆变器,不只是为了降低运维成本,还有一个影响更加深远的原因。

课程前面我们提到,光伏产业想要普及,分布式电站是关键。但集中式逆变器只适用于集中式电站,在分布式电站里是不适合用的。而组串式逆变器呢,使用范围广一些,在两种电站都能用,但会更匹配分布式电站的特点。

那也就是说,光伏想要普及,是必须走组串式逆变器这条路的。华为这个入场的选择,既是在降低集中式电站的成本,也是在快速推动分布式电站的普及。

我猜你可能觉得,我就是一个小公司,你让我学华为,这我肯定学不来。但实际上,华为的数字化思路就可以是小企业的破局点。比如我举个例子。

在电站运维环节有个很重要的工作,就是给光伏电池板做清洁维护。如果光伏电池板上的灰尘太多了,覆盖灰尘的地方就可能会因为温度过高而损坏。传统的清洁方式,有些电站是用人工清理,也有些地方是用喷淋系统,就是在光伏电池板上架喷水器,定期喷水,清洗灰尘。

你也能想象,人工的效率自然比较低,而喷淋系统又会消耗比较多的水。再加上,不少光伏电站都建在西北地区,水资源并不多。那该怎么办呢?

西安一家公司推出了一款清扫机器人,自带光伏充电功能,可以无水清扫。运维人员设定好程序后,它也不需要人工干涉。整体的经济效益还是很不错的。清洗机器人的投资大概0.1-0.15元/W,但可以提升发电量6%以上,这么算下来,差不多两年就可以收回投资了。

这家西安的公司并不是特例,现在很多公司都用数字化的方式,在光伏领域取得了成绩。我看到一份预测数据,说到2025年的时候,90%的电站都会实现全面的数字化。而现在呢,这个比例还不足50%。你看,这里面,还大有机会啊。

总结一下。电站的运维成本和光伏组件的成本旗鼓相当。华为入场光伏产业,选择了当时运维成本更高的组串式逆变器。但华为用数字化的解决方案,降低了单个逆变器发生的故障的可能性,又提高了电站整体的效率。

好,到这里,这门课就接近尾声了,感谢你能听到这里。

我在这一讲文稿结尾的地方,附上了一份光伏产业的资讯名单。这份名单不管是对我的工作还是对我做这门课来说,都特别有帮助,我也分享给你。如果你对光伏产业感兴趣,想要进一步追踪学习,希望这份名单能帮上你的忙。

期待我们有机会再见。

恭喜你,学完了这门课程。

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