2024智能光伏十大趨勢白皮書

趨勢五趨勢六

目錄四維安全P14CelltoGrid儲能安全P18

趨勢一趨勢二趨勢七趨勢八

光儲成為穩(wěn)定電源P04千萬級電站網(wǎng)元管理P06MLPE&CLPEP20高壓高可靠P23

趨勢三趨勢四趨勢九趨勢十

全生命周期智能化P08全場景GridFormingP10高頻高密化P25高品質電能質量P27

0203

2024智能光伏十大趨勢趨勢一光儲成為穩(wěn)定電源

二是技術側隨著光儲加速融合，以及一系列新材料、新技術的廣泛應用，讓光儲系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性得以

大幅提升。比如碳化硅、氮化鎵等第三代半導體的應用，讓功率器件的效率和可靠性顯著增強；光儲系統(tǒng)的

安全設計水平也在快速發(fā)展，從交流側安全到直流側安全，從硬件安全到軟件安全、信息安全，從被動安全

到主動安全，安全設計正在編織一張多節(jié)點、全維度的“保障網(wǎng)”；構網(wǎng)型儲能技術的應用，讓高比例新能

源穩(wěn)定并網(wǎng)與消納成為可能；此外，GWh級光儲建網(wǎng)能力已經(jīng)有了實際應用案例。

趨勢一

光儲成為穩(wěn)定電源應用探索

華為參與建設的全球最大微網(wǎng)儲能項目——沙特紅海新城400MW光伏+1.3GWh項目，已在2023年10月成功

完成交付。紅海新城是沙特“2030愿景”中的標志性里程碑，也是全球首個100%由光儲供電的新城項目（生物

背景質油機僅作為緊急備電）。新城建成后，每年可接待百萬人次來自世界各地的游客。該項目將諸多的“不可思議”

變成事實：首先在經(jīng)濟性方面，光儲度電成本低于10美分，不到本地柴油供電成本的1/3，這非常契合沙特實現(xiàn)綠

據(jù)統(tǒng)計，2023年全球光伏新增裝機或已突破色、可持續(xù)發(fā)展的目標；此外，得益于智能控制算法，華為光儲系統(tǒng)可實現(xiàn)最大2:1的光伏與儲能功率比，相同儲

400GW。國際能源署發(fā)布的《2023年電力市場報告》能容量下可實現(xiàn)更多的光伏接入，大大降低了系統(tǒng)度電成本。（傳統(tǒng)方案多為“攢機”方案，為了防止異常情況下

指出，可再生能源電力將成為未來三年全球電力裝機增光伏電流反灌儲能，最多只能實現(xiàn)光儲1:1功率比）。

長的“絕對主力”，而光伏在其中將扮演舉足輕重的作

在供電穩(wěn)定性角度，華為基于Grid-forming構網(wǎng)型儲能技術構建了一張獨立、富有韌性的電網(wǎng)，具備強大的抗擾

用。過去，光伏發(fā)電受制于度電成本等因素，只能作為

與自適應能力，這也是構網(wǎng)型儲能技術在全球的首個GWh級項目應用。為了實現(xiàn)100%新能源穩(wěn)定供電，華為參

補充電出現(xiàn)，在整體電力供應中的占比非常低；而在最

與了整個電網(wǎng)的架構設計、并基于強大的仿真建模能力與全球最大8.8MW光儲并離網(wǎng)測試平臺進行了反復驗證。

近三年，隨著光伏建設在全球的全面爆發(fā)，其在電力供

而一系列新技術的應用，也為這座在沙漠中拔地而起的嶄新城市“保駕護航”，典型的有GWh級整網(wǎng)黑啟動啟動、

應中的份額不斷提升，尤其在光儲融合與光儲平價的大2019-2025不同類型能源年發(fā)電量變化對比

離網(wǎng)連續(xù)故障穿越技術等。紅海新城成為沙特2030愿景中的一顆閃耀的明珠，也是人類綠色文明發(fā)展中的又一個

背景下，光伏（儲）系統(tǒng)已經(jīng)從過去的補充電源，發(fā)展

重要里程碑。

成為穩(wěn)定能源，并且在未來三年將逐步具備作為主力電

源的能力。

趨勢

光儲從過去的“補充電”，發(fā)展到現(xiàn)在的“穩(wěn)定電”，以及未來的“主力電”。這其中的驅動因素，主要來自兩個方面：

一是商業(yè)側隨著光伏組件、儲能等成本持續(xù)下降，光伏系統(tǒng)的度電成本在過去三年下降了超過30%，

而隨著碳酸鋰價格的大幅下行，儲能度電成本的降幅更是超過了60%，光儲供電在更廣范圍、更多場景中

實現(xiàn)了商業(yè)閉環(huán)，大大加速了應用進程。沙特紅海新城

400MW+1.3GWh

儲能項目

0405

2024智能光伏十大趨勢趨勢二千萬級電站網(wǎng)元管理

源網(wǎng)荷儲協(xié)同調度多能互補到2030年前將全球可再生能源發(fā)電能力將提高到目前的3倍，超大規(guī)模的電

站的智能調度管理是核心能力，能源與信息技術深度融合是關鍵技術方向，基于先進的大數(shù)據(jù)、AI大模型及

IOT通信控制技術，將光伏電站、儲能、可調負載、新能源車、電網(wǎng)等可控資源聚合運行，實現(xiàn)電源、電網(wǎng)、

負荷和儲能的高效協(xié)同，系統(tǒng)性的提高電力系統(tǒng)功率動態(tài)平衡，以實現(xiàn)能源資源最大化利用。

開放的生態(tài)對接合作家庭能量管理在歐洲高速發(fā)展，截至目前歐洲累計有110+W戶家庭已部署家庭能量

趨勢二管理系統(tǒng)，開放的北向生態(tài)能力成為行業(yè)關鍵趨勢。基于北向生態(tài)開放能力的智能預測優(yōu)化與電力交易結合

能力，可實現(xiàn)電站逆變器、儲能、電網(wǎng)及智能負載的協(xié)同調度機制在電力交易市場獲得投資收益最優(yōu)。

千萬級電站網(wǎng)元管理

應用探索

背景

華為智能光伏云-超大規(guī)模千萬級電站網(wǎng)元智能管理

2023年全球新建光伏超過400GW，儲能新增裝機量超過100GW，且光儲裝機量持續(xù)保持高速增長率。光儲已截至2023年年末，華為智能光伏云已具備了千萬級設備穩(wěn)定接入和管理的能力。基于CloudNative云原生架構

成為全球各個國家實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑，國際能源署（IEA）表示:“更低的光伏組件價格、更大的光伏系統(tǒng)的分布式技術，綜合利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術，可對光伏電站進行智能診斷、高效調度、智能巡檢等。

采用率以及大規(guī)模部署的政策推動，將在包括中國、歐對接全球大量氣象站，可以實現(xiàn)精確到小時級的發(fā)電量預測。

盟、美國和印度在內的所有主要市場引發(fā)更高的增長

光伏裝機量預測

（GW）

電站：工商業(yè)：戶用

量。”2022-2027年全球分布式光伏新增裝機量占比42%：33%：25%

600

538

電站：工商業(yè)：戶用

488深圳龍崗低碳城-國內首個零能耗場館類建筑示范項目

50053%：27%：20%

預計將從47%增長到58%，分布式光伏新增裝機容436

384

400

323

電站：工商業(yè)：戶用

量占比將超過集中式光伏電站，成為新能源領域增量市30062%：25%：13%267

193

200

142深圳市龍崗區(qū)國際低碳城會展中心采用華為數(shù)字能源的“能源云網(wǎng)+智能光儲”方案，建設了國內首個近零能耗園

121

9994

10077

場的重要組成部分。但是隨著千萬級電站裝機量和接入50

0區(qū)場館，安裝1.1MW光伏、2MWh儲能并通過能源管理智能系統(tǒng)進行“源網(wǎng)荷儲”多能互補的友好協(xié)同。通過光

2015201620172018201920202021202220232024202520262027

電網(wǎng)比例越大，對電網(wǎng)的沖擊性也越來越大。如何通過電站工商業(yè)戶用

伏系統(tǒng)、充電網(wǎng)絡、能源通信控制器、智慧照明，智能溫控的互動協(xié)同，實現(xiàn)了園區(qū)內的靈活柔性協(xié)同調度，進而

發(fā)輸配用的高效智能調度協(xié)同，構建一張多能互補能源1華為保密信息，未經(jīng)授權禁止擴散

全球光伏新增裝機增長趨勢預測達成系統(tǒng)能源利用率最優(yōu)。根據(jù)低碳建筑的特性據(jù)測算，深圳國際低碳城投入后，每年將生產(chǎn)127萬度綠電，減少

數(shù)智化網(wǎng)絡成為行業(yè)發(fā)展的關鍵訴求。

碳排放606噸，等效植樹3.1萬棵，為低碳園區(qū)的標桿示范項目。

趨勢

超大規(guī)模海量電站納管基于CloudNative云原生全分布式技術，通過分鐘級接入、平滑擴容和大數(shù)據(jù)

分析，實現(xiàn)數(shù)千萬級光儲電站的智能化管理。新型智能化能源管理系統(tǒng)通過集成新能源設備、先進傳感技術、

信息互通技術、信號控制技術及儲能技術，形成具有高度智能化、自動化、互通化等特征，構建一張擁有深圳龍崗低碳城

千萬個互通協(xié)同能源節(jié)點的智慧能源網(wǎng)絡，以更好地支撐電力系統(tǒng)安全、可靠、高效運營?！霸淳W(wǎng)荷儲”系統(tǒng)

0607

2024智能光伏十大趨勢趨勢三全生命周期智能化

電站運維階段目前智能化的應用最為廣

泛，基本可以實現(xiàn)例如發(fā)電性能分析、充放

電管理、電芯離散分析、故障診斷與定位、

異常告警與消缺指引等功能。不斷積累的電

站數(shù)據(jù)將在未來幾年催生出預測性維護功

能，通過建立AI故障模型，可預判設備狀

趨勢三態(tài)走勢，提示未來可能發(fā)生的風險，有利于

場站及時排查、整改與備件；同時，隨著場

全生命周期智能化站規(guī)模越來越大，站內路網(wǎng)建模與導航也將

大規(guī)模應用，快速定位，縮短消缺時間。新

老功能互相配合，使得運維智能化得以進一

背景步完善，可將整體效率提升70%。

光儲電站裝機量不斷增加的同時，電力電子技術與數(shù)字技術的融合也在不斷加深。早在2021年末，五部門聯(lián)合發(fā)電站運營階段智能化將在收益提升方面做出突出貢獻。對于集中式電站而言，AI大模型的應用將進一步

布的《智能光伏產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃（2021-2025年）》便從智能設計、智能集成和智能運維等方面給出行動提升短期和超短期光功率預測的準確性以及光儲配合的高效性。不僅可以減少棄光、提升消納，還能減少因

指導。隨著數(shù)字化、智能化技術的不斷演進，5G、AI、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術迎來爆發(fā)式應用，用“比特”預測不準確而導致的罰款。對分布式電站而言，高精度的預測不僅體現(xiàn)在發(fā)電上，更體現(xiàn)在用電負荷的預測

管理“瓦特”的概念已經(jīng)深入人心。光儲電站正積極探索數(shù)字化轉型之路，通過諸如數(shù)字化作業(yè)平臺、無人機巡檢上：人工智能的應用可以幫助分布式光伏系統(tǒng)更準確地預測電力需求，以便合理規(guī)劃和調配光伏與儲能資源，

系統(tǒng)等智能化的監(jiān)控、運維與管理的工具來提升電站的運維效率與運行的可靠性。然而，在高速建設、多能互補、幫助分布式系統(tǒng)在復雜的電力交易市場中獲得最大化的收益。

協(xié)同調度等大背景下，無論是集中式還是分布式光儲電站均面臨著來自效率、質量和收益等方面的多重壓力，電站

全生命周期智能化的需求應運而生。光儲電站全生命周期智能化的實現(xiàn)，可以讓光儲電站全階段實現(xiàn)高質量、高效率、高收益，提高電站的可靠性和穩(wěn)

定性，促進新能源的發(fā)展和應用。

趨勢

應用探索

數(shù)智技術將在電站“規(guī)、建、維、營”全生命周期發(fā)揮關鍵作用。

雅礱江柯拉光伏電站位于四川省甘孜州雅江縣，項目坐落在川西高原，海拔4000m以上，面積約16平方公里，

電站規(guī)劃階段充分利用無人機、衛(wèi)星、機器人等進行踏勘，對電站周邊環(huán)境進行充分評估，提升踏勘質約等于80個“鳥巢”體育場。電站裝機規(guī)模100萬千瓦，光伏組件達200多萬塊?？吕夥娬九c兩河口水電

量及效率，輔助光伏電站選址、設計和投資決策。尤其是對于分布式電站，基于無人機圖像或高清衛(wèi)星影響站水光互補，是世界級的高原流域型大基地創(chuàng)

可以識別復雜屋頂?shù)恼系K物，精準確定光伏安裝容量。自動化的電站設計工具可實現(xiàn)分布式電站的自動設計，新標桿。華為智能光伏與雅礱江流域水電開發(fā)

包括3D屋頂建模、組件排布與接線設計、設備選型等。通過分析歷史用電負荷，可以智能推薦儲能配置比例，有限公司成立聯(lián)合創(chuàng)新中心，以柯拉為起點，

給出投資收益報告。整體規(guī)劃時間縮短50%。與伙伴一同針對光伏電站建設期、運維期、運

營期的痛難點問題開展關鍵技術研究，賦能光

電站建設階段面積廣、選址偏、施工人員多、物料多、施工時間緊張等特點給電站進度和質量的監(jiān)管帶伏電站智能化運作。通過構建數(shù)字底座，利用

來極大挑戰(zhàn)。因施工階段場站監(jiān)控還未建成，搭載高清變焦攝像頭的無人機便成為場站的流動“監(jiān)督員”。高精度超短期功率預測、無人機實景建模、數(shù)

通過實景建模技術，智能比對現(xiàn)場狀態(tài)與設計圖判斷施工進度是否正常；通過視頻智能檢測組件傾角、樁基字孿生、智能融合診斷等技術，實現(xiàn)全域感知、

位置等是否達標，減少40%的質量問題；智能識別堆放異常的物料、未按要求著裝的工人以及突發(fā)火情等，精準預測、精細管控，打造大而易管、易管且

保障施工現(xiàn)場安全。安全、安全并全面領先的智能化大基地。

0809

2024智能光伏十大趨勢趨勢四全場景GridForming

從技術角度，智能光儲發(fā)電機具備：

01電壓構建技術

借鑒同步機組的電壓建立過程，智能光

儲發(fā)電機通過輸入給定的電壓和相位，

趨勢四以實現(xiàn)從傳統(tǒng)的電流控制向電壓控制的

轉變，因此在電力系統(tǒng)中的外特性表現(xiàn)

全場景GridForming為電壓源，能夠具備電壓構建的能力。

背景

以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要載體。

構網(wǎng)型技術基本控制原理框架

與同步發(fā)電機組相比，傳統(tǒng)新能源具有低可控和低轉動慣量等特性，隨著其滲透率的不斷提升，發(fā)生故障時傳統(tǒng)新

02虛擬慣量支撐技術

能源系統(tǒng)無法像同步發(fā)電機組一樣，主動進行電壓和頻率支撐，越來越難以適應新型電力系統(tǒng)發(fā)展的要求，給電力

系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行帶來了極大挑戰(zhàn)。通過給定光儲發(fā)電機的虛擬轉動慣量J和阻尼系數(shù)D，從控制策略上模擬同步機組的機械運動方程，此時光伏和儲

能電池可類比于原動機，而變流器可等效為發(fā)電機，從而實現(xiàn)對同步機組兩階模式的等效。系統(tǒng)頻率變化通常由不

另外，如調相機這樣的同步機組方案，初始成本主要由銅線圈、硅鋼、合金鋼等材料成本構成，并且1%~2%的損

平衡功率沖擊引起，在此過程中，光儲發(fā)電機也將感受到不平衡功率的作用，在不平衡轉矩的作用下，主動快速將

耗會帶來二次投資的電費成本；同時，作為大型旋轉設備，需要運維人員24小時值守，定期大修小修也會帶來高

轉子動能的變化以電磁功率的形式注入電網(wǎng)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的慣量支撐。與同步機組不同的是，電力電子設備的參數(shù)

昂的運維成本。生命周期投資成本高，極大地影響業(yè)主的投資收益。

受硬件限制小，因此光儲發(fā)電機的虛擬轉動慣量J和阻尼系數(shù)D可靈活設置以適應不同的運行場景，提高對系統(tǒng)頻

率的控制能力。

趨勢

高比例新能源的接入帶來的弱電網(wǎng)問題已成為共識，行業(yè)紛紛在探索解決此問題的新技術。隨著華為智能光伏去年

03POD功率抑制技術+自適應虛擬阻抗技術

發(fā)布十大趨勢中的光儲發(fā)電機，今年整個行業(yè)也愈發(fā)關注其中GridForming（即構網(wǎng)）這一支撐電網(wǎng)穩(wěn)定的技術。

如國內的新疆、西藏等省份，歐盟和芬蘭等組織和國家，也相繼發(fā)布GridForming相關政策，支持該技術的發(fā)展。同步機組一般在勵磁系統(tǒng)中加入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器

（PSS），形成附加阻尼控制以提高系統(tǒng)阻尼，從而

抑制低頻振蕩。光儲發(fā)電機借鑒這一原理，通過在站

級控制器（PPC）中引入低頻振蕩POD功率抑制技

術，使光儲系統(tǒng)具備類同步機組PSS功能，輸出附加

阻尼控制功率，從而達到抑制0.1～2.5Hz低頻振蕩

的效果。下圖為在站級控制中對比有無低頻振蕩POD