Huawei identifiziert die Top 10 Trends in der PV-Branche und beschreibt eine grüne und intelligente Welt in naher Zukunft.
Huawei präsentiert die Top 10 Smart Photovoltaic Trends für eine grünere Zukunft.
Unter dem Thema „Beschleunigung der Nutzung von Solarenergie als wichtige Energiequelle“ veranstaltete Huawei eine Konferenz zu den Top-10-Trends der intelligenten Photovoltaik (PV). Bei der Veranstaltung präsentierte Chen Guoguang, Präsident des Smart PV+ESS Business von Huawei, die Perspektiven des Unternehmens auf die 10 Smart PV-Trends. Er betonte die Bedeutung der Zusammenarbeit über mehrere Szenarien hinweg, die Notwendigkeit einer digitalen Transformation und den Fokus auf verbesserte Sicherheit.
„Trotz der Herausforderungen, die das schnelle Wachstum der PV-Industrie mit sich bringt, gibt es auch Chancen, die es zu nutzen gilt“, bemerkte Chen Guoguang. Als zukunftsorientiertes Unternehmen ist Huawei bestrebt, unsere Erkenntnisse und Überlegungen mit unseren Partnern sowie mit Organisationen und Einzelpersonen zu teilen, die sich für eine grüne und nachhaltige Entwicklung begeistern.
Trend 1: PV+ESS-Stromerzeuger
Mit der zunehmenden Integration erneuerbarer Energiequellen in Stromnetze ergeben sich zahlreiche technische Herausforderungen hinsichtlich der Systemstabilität, der Strombilanz und der Stromqualität. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, ist ein neuer Steuermodus erforderlich, um die Wirk-/Blindleistungssteuerung und Reaktionsfähigkeit zu verbessern und Frequenz- und Spannungsschwankungen zu mildern. Durch die Integration von Photovoltaik (PV) und Energiespeichersystemen (ESS) mit netzbildender Technologie können wir „intelligente PV+ESS-Generatoren“ schaffen, die eine Spannungsquellensteuerung anstelle einer Stromquellensteuerung verwenden. Diese Generatoren bieten robuste Trägheitsunterstützung, transiente Spannungsstabilisierung und Fehlerüberbrückungsfunktionen und verwandeln PV-Systeme von netzfolgenden in netzbildende Systeme. Dies trägt dazu bei, die PV-Einspeisung zu erhöhen und die Systemstabilität zu verbessern.
Trend 2: Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE)
In den letzten Jahren hat die verteilte Photovoltaik eine rasante Entwicklung erlebt, die durch Industriepolitik und technologische Fortschritte vorangetrieben wurde. Wir stehen jedoch immer noch vor mehreren Herausforderungen, wie z. B. der Verbesserung der Ressourcennutzung auf dem Dach, der Gewährleistung einer hohen Energieausbeute und der Gewährleistung der Sicherheit von PV+ESS-Systemen. Daher ist eine präzisere Verwaltung erforderlich.
Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE) in einem PV-System bezieht sich auf leistungselektronische Geräte, die eine genauere Steuerung eines oder mehrerer PV-Module ermöglichen. Zu diesen Geräten gehören Mikrowechselrichter, Leistungsoptimierer und Trennschalter. MLPE bietet einzigartige Vorteile wie Stromerzeugung auf Modulebene, Überwachung und sicheres Herunterfahren. Da PV-Systeme immer sicherer und intelligenter werden, wird erwartet, dass die Akzeptanzrate von MLPE im dezentralen PV-Markt bis 2027 auf 20–30 % steigen wird.
“Trotz der Herausforderungen, die das rasche Wachstum der PV-Branche mit sich bringt, gibt es auch Chancen, die es zu nutzen gilt.”
– Chen Guoguang
Trend 3: PV+ESS+Netzintegration
Saubere Energieanlagen, die PV+ESS nutzen, liefern Strom über Ultrahochspannungs-Übertragungsleitungen an Lastzentren. Mittlerweile erfreuen sich virtuelle Kraftwerke (VPP) auf der Verbrauchsseite in vielen Ländern zunehmender Beliebtheit. VPPs kombinieren verteilte PV-Systeme, Energiespeichersysteme (ESS) und steuerbare Lasten und nutzen eine flexible Planung für Stromerzeugungs- und Speichereinheiten, um Spitzenlasten und andere Probleme zu vermeiden.
Daher ist die Schaffung eines stabilen Stromversorgungssystems, das PV+ESS+Netz zur Unterstützung der PV-Stromversorgung und Netzeinspeisung integriert, von entscheidender Bedeutung für die Gewährleistung der Energiesicherheit. Durch die Integration von Digital-, Leistungselektronik- und Energiespeichertechnologien können wir eine Multi-Energie-Komplementierung erreichen. VPPs können riesige verteilte PV+ESS-Systeme intelligent verwalten, betreiben und mithilfe fortschrittlicher Technologien wie 5G, KI und Cloud Computing am Stromhandel teilnehmen. Diese Technologien werden in den kommenden Jahren in immer mehr Ländern zum Einsatz kommen.
Trend 4: Präzisere Verwaltung auf Batterieelementebene
So wie sich PV-Systeme in Richtung MLPE bewegen, entwickeln sich auch Lithiumbatterie-Energiespeichersysteme (BESS) dahingehend weiter, dass sie weniger Handhabung erfordern. Um Effizienz- und Sicherheitsbedenken auszuräumen, ist ein verbessertes Management auf Batterieebene erforderlich. Derzeit sind herkömmliche Batteriemanagementsysteme (BMS) nur begrenzt in der Lage, Daten zu analysieren und Frühwarnmeldungen bei Fehlern zu generieren. Daher muss BMS sensibler, intelligenter und vorausschauender werden.
Um dies zu erreichen, ist die Erfassung, Berechnung und Verarbeitung großer Datenmengen sowie der Einsatz von KI-Technologien zur Optimierung von Betriebsabläufen und zur Erstellung von Vorhersagen erforderlich. Durch eine präzisere Verwaltung können wir Effizienz- und Sicherheitsprobleme auf Batterieebene besser angehen und so eine effektivere Nutzung von Lithiumbatterie-Energiespeichersystemen ermöglichen.
Trend 5: Reihengeschaltete Energiespeicher
Im Vergleich zu herkömmlichen zentralisierten ESS-Lösungen verfügt die reihenverbundene Energiespeichersystemlösung über eine verteilte Architektur und einen modularen Aufbau. Es nutzt innovative Technologien und digitales intelligentes Management, um die Energie auf Akkuebene zu optimieren und auf Rackebene zu steuern. Dies führt zu mehr Entladungsenergie, optimalen Investitionen, einfacher Bedienung und Wartung sowie Sicherheit und Zuverlässigkeit während des gesamten Lebenszyklus des ESS.
Im 200 MW/200 MWh ESS-Projekt in Singapur, dem größten BESS-Projekt in Südostasien zur Frequenzregelung und Regelreserve, wird die serienmäßig verschaltete Energiespeichersystemlösung im Jahr 2022 ein präziseres Lade- und Entlademanagement implementieren, um eine konstante Leistungsabgabe zu erreichen über einen längeren Zeitraum und stellen die Vorteile der Frequenzregulierung sicher. Darüber hinaus reduziert die automatische Ladezustandskalibrierung auf Akkuebene die Arbeitskosten und verbessert die Betriebs- und Wartungseffizienz erheblich.
Trend 6: Hohe Dichte und Zuverlässigkeit
Die PV-Industrie bewegt sich in Richtung hoher Leistung und Zuverlässigkeit von Geräten. Um dies zu erreichen, werden neue Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) eingesetzt und Digital-, Leistungselektronik- und Wärmemanagementtechnologien vollständig integriert. Dadurch soll die Leistungsdichte von Wechselrichtern in den nächsten fünf Jahren bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit um etwa 50 % gesteigert werden.
Beispielsweise verfügt die 2,2-GW-PV-Anlage in Qinghai, China, auf 3100 m über dem Meeresspiegel, über 9216 intelligente PV-Controller (Wechselrichter) von Huawei, die in dieser rauen Umgebung stabil laufen. Die Gesamtverfügbarkeitsdauer der Huawei-Wechselrichter beträgt über 20 Millionen Stunden, mit einer Verfügbarkeitsrate von 99,999 %. Dies ist ein Beweis dafür, wie wichtig die Entwicklung leistungsstarker und zuverlässiger PV-Geräte ist.
Trend 7: Digitalisierung
Die traditionellen PV-Systeme bestehen aus einer Vielzahl von Geräten und verfügen oft über keine Kommunikationskanäle für eine effektive Informationserfassung und Berichterstattung. Diese Geräte arbeiten unabhängig voneinander, was eine genaue Verwaltung erschwert.
Allerdings revolutioniert die Integration fortschrittlicher digitaler Technologien wie 5G, Internet der Dinge (IoT), Cloud Computing, Sensortechnologien und Big Data die Art und Weise, wie PV-Anlagen funktionieren. Mit diesen Technologien können PV-Anlagen nun Informationen senden und empfangen und Informationsflüsse zur Steuerung der Energieflüsse nutzen. Diese durchgängige Sichtbarkeit von Erzeugung, Übertragung, Speicherung, Verteilung und Verbrauch ermöglicht eine effiziente Verwaltung und Steuerung des gesamten Systems.
Trend 8: Erhöhte Sicherheit
Sicherheit ist bei der Entwicklung der PV- und ESS-Industrie von größter Bedeutung. Um die Sicherheit zu gewährleisten, müssen wir einen systematischen Ansatz verfolgen, der Leistungselektronik, Photoelektrochemie, Wärmemanagement und digitale Technologien vollständig integriert, um alle Szenarien und Zusammenhänge zu berücksichtigen.
In PV-Anlagen machen DC-seitige Fehler über 70 % aller Fehler aus, was den Bedarf an Wechselrichtern unterstreicht, die eine intelligente Schaltung von in Reihe geschalteten Energiespeichersystemen und eine automatische Verbindungserkennung unterstützen. In verteilten PV-Szenarien werden Lichtbogenschutz und schnelle Abschaltfunktionen auf Modulebene zu Standardfunktionen, um die Sicherheit von Wartungspersonal und Feuerwehrleuten zu gewährleisten. In ESS-Szenarien sind mehrere Technologien wie Leistungselektronik, Cloud Computing und KI erforderlich, um eine präzise Verwaltung des ESS von den Batterieelementen bis zum Gesamtsystem zu ermöglichen.
Der traditionelle Schutzmodus, der auf passiver Reaktion und physischer Isolation basiert, wird durch ein aktives, automatisches Schutzsystem ersetzt, das ein mehrdimensionales Sicherheitsdesign von der Hardware bis zur Software und von der Struktur bis zum Algorithmus implementiert.
Trend 9: Anwendung von KI
KI-Technologien haben ein breites Anwendungsspektrum im Bereich der erneuerbaren Energien und sind während des gesamten Lebenszyklus von PV+ESS von entscheidender Bedeutung, einschließlich Herstellung, Bau, Betrieb und Wartung, Optimierung und Management. Die Integration von KI mit Cloud Computing und Big Data wird immer tiefgreifender und die Toolchain für Datenverarbeitung, Modellschulung, Bereitstellung und Betrieb sowie Sicherheitsüberwachung wächst rasant. Der Sektor der erneuerbaren Energien wird einen erheblichen Wandel erfahren, der durch KI, Leistungselektronik und digitale Technologien vorangetrieben wird.
Chen Guoguang betonte, dass die Konvergenz von 5G, Cloud und KI-Anwendungen eine Welt schafft, in der alles erfasst, verbunden und intelligent werden kann. Diese Zukunft kommt früher als erwartet.
Trend 10: Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit
PV-Anlagen bergen sowohl Chancen als auch Risiken, einschließlich Risiken für die Anlagen- und Informationssicherheit. Zu den Risiken für die Anlagensicherheit gehören mögliche Abschaltungen aufgrund von Störungen, während Risiken für die Informationssicherheit durch externe Angriffe auf das Netz entstehen. Um diesen Herausforderungen und Bedrohungen zu begegnen, müssen Unternehmen und Organisationen umfassende Mechanismen zur Verwaltung von Sicherheit und Vertrauenswürdigkeit entwickeln. Diese Mechanismen sollten die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Sicherheit und Belastbarkeit von Systemen und Geräten umfassen. Darüber hinaus steht der Schutz von Menschen, Umwelt und Daten im Vordergrund.
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Den gesamten Huawei-Bericht finden Sie hier: Smart PV Top 10 Trends
