绿电之钥华为光伏逆变器AIA与分布式光伏的完美结合

  光伏发电作为重要的绿色能源，按装机容量可分为集中式光伏和分布式光伏，其中分布式光伏的装机容量一般不超过50MW。

  分布式光伏主要安装于建筑物表面，用户不仅能“自用自发”解决自身用电需求，多余发电量还可输出到电网获取电费收益。因此相比集中式光伏，分布式光伏更灵活经济，可以与负荷中心高效结合，优化发电与用电的匹配性，并有实际效果的减少对电网吸纳能力的依赖以及减少电力输送损耗。

  但光伏发出的是直流电，而市电是交流电，所以光伏发电并入电网前一定要通过光伏逆变器进行转换，其属于光伏设备中的核心部件之一。光伏逆变器按工作方式可分为集中式系统和组串式系统，集中式系统使用逆变器数量少，集成度高，便于管理；而组串式系统采用模块化设计，不受组串模块差异和阴影遮挡的影响，还可以在阴雨和多雾地区应用，因此总发电时间长。

  光伏逆变器在市场上曾以集中式系统为主，其核心技术此前一直被少数德国企业所掌控，并以此在产业链中获取巨额利润；而生产光伏组件的国内企业反而获利不多，两者待遇有着吃肉喝汤的巨大反差。直到以数字能源业务吹响进军光伏产业的号角，并通过两年艰苦卓绝的研发攻关成功并实现核心技术的超越，组串式逆变器系统才被重新赋予新的市场价值。华为还充分的利用其在通信、计算机和互联网领域的雄厚技术实力，创造性地将AI人工智能技术引入光伏逆变器领域并实现完美结合，大幅度降低了组串式逆变器系统的管理成本，短板得到非常明显优化。

  如今，华为光伏逆变器大获成功，出货量已连续七年保持全球第一。能在全新领域获得成功，华为究竟掌握了什么成功密码？侦碳家将带您一探究竟。

  991年，德国企业SMA公司成功研制了世界上第一台并网组串式逆变器，并在两年后推出了第一代大规模应用的组串式光伏逆变器产品。自此，组串式光伏逆变器产品进入了市场化应用阶段。

  组串式逆变器的工作流程为：光伏组件直流电缆组串式逆变器交流电缆交流汇流箱交流电缆升压变压器；而集中式逆变器则为：光伏组件直流电缆直流汇流箱直流电缆集中式逆变器交流电缆升压变压器。

  集中式逆变器系统由于逆变器数量少，便于管理，但别的方面劣势也不可以小看。比如，其直流汇流箱故障率较高；MPPT电压范围窄，在阴雨多雾地区发电时间短；无法监控全部组件的运作情况，总系统发电效率会因任何组件故障而降低；因缺乏冗余能力，故障停机将使总系统停止发电。

  而组串式逆变器则由于采取模块化设计，因此每个光伏阵列对应一个逆变器，直流端具有上限功率追踪功能，不难发现模块故障；MPPT电压范围宽，在阴雨多雾天气也能发电。但由于系统中逆变器数量多，系统监控难度大；多机并联难以实现零电压穿越功能、无功调节、有功调节等功能。

  基于以上特性，集中式逆变器系统通常用于装机容量较大的光伏电站，多为集中式光伏；而组串式逆变器系统更适合屋面光伏等装机容量较小的光伏电站，属于分布式光伏。

  分布式光伏首先解决用户的自身需求，多余电量才接入电网，因此差额送电下的配电平衡更好；而集中式光伏自身用电占比极少，绝大部分需要接入电网，对电网接纳能力有一定的要求较高，易产生弃光损失。2022年，我国西部地区平均弃光率就高达到20%。分布式光伏对光照条件的要求也不苛刻，还能轻松实现分散布局。

  同时，当前分时电价机制将用电时段划分为尖峰、高峰、平段、低谷和深谷，很多峰谷时段价差超过0.7元/kWh，屋面光伏用户如果在高峰时送电上网，低谷时充电，不仅能实现“绿电24小时”，经济上还可以获得丰厚收益。

  因此，分布式光伏被认为是适合我国的光伏发电应用最优模式，因此受到国家和地方政策鼓励。对建设光伏建筑一体化（BIPV）提倡“宜建尽建”、对接入电网提倡“应接尽接”。

  住房和城乡建设部与国家发改委在出台的城乡建设领域碳达峰实施方案中提出：到2025年，新建公共机关建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。

  今年11月24日，上海市也颁布了促进新建居住建筑光伏的政策，明确提出：“2023-2025年，新建居住光伏规模超过10万千瓦。2026-2035年，新建居住光伏规模超过50万千瓦。”

  在政策大力支持下，也得益于光伏建筑一体化（BIPV）得天独厚的优势，近年来我国新增分布式光伏如雨后春笋般遍地盛开，新增装机容量占到新增总量的近70%，未来发展前景一片光明。

  随着分布式光伏的蓬勃发展，组串式逆变器也水涨船高，商业和技术嗅觉都极其灵敏的华为自然先知先觉，提前进行了布局。

  早在2009年，华为便进入了光伏领域，但在当时属于有心插柳之举。华为的初衷是解决通信业务中基站的能源供应问题。当时偏远地区能源供应不稳定情况是有发生，即便是华为也饱受困扰。加上国家出台了可再生能源法，鼓励使用光伏等清洁能源，于是华为决定进军光伏，但最初光伏的期望值并未到“打粮食”的程度。

  华为研究发现，光伏领域中，光伏逆变器的利润率远高于组件，但其核心技术长期被德国SMA等少数公司掌控，中国企业生产大量低端组件获利却远不及小小光伏逆变器。于是华为将目标瞄准了光伏逆变器。

  但骨头上的肉难吃到，光伏逆变器的核心技术难度高，属于光伏领域里最难的一类。华为不愧是通信技术大咖出身，也有着中国科研人员不畏挑战的风骨，果断直接选择最难模式，挑战研发光伏逆变器的核心技术。

  华为用了两年时间研发光伏逆变器的核心技术，最终不但大获成功还实现了超越，并顺势推出了自己的组串式光伏逆变器产品。相比当时市场主流的集中式逆变器，华为的产品通过模块化

  设计，实现了对每个组件的独立控制和故障识别，不仅使运营维护大为便捷，对发电量也有提升。不仅如此，华为还充分利用自身在通信和互联网领域的技术优势，开发出能轻松实现远程监控和管理的智能软件，将原本属于集中式逆变器的管理优势扯平了。

  因此，华为的组串式光伏逆变器产品一经推出，迅速受到市场热捧和用户欢迎。2015年，华为的组串式光伏逆变器产品一跃成为全球出货量第一的状元，而且从此高居榜首至今，成为竞争对手心目中的“霸榜钉子户”，这在光伏历史上非常罕见。

  华为自此在光伏逆变器领域确立的优势无人可撼动，成为其后来数字能源业务的可靠利润屏障。

  岁月如梭，一晃到了2020年9月，我国推出了双碳战略，光伏产业产业应声而起，新增装机容量连续保持超过100%的增长，未来替代火力发电的大势已不可违。华为看好光伏产业未来的发展前途，所以华为在2021年更新业务架构时，极具战略眼光地将数字能源部门列为第一批“打粮食”的五大军团之一。华为数字能源部门果然不负众望，次年便超越云计算业务，成为华为“打粮食”第三高产的业务部门

  至此，华为有心插柳的光伏逆变器，终于柳成荫，圆满实现闭环。机会果然总是青睐有准备的人。

  最难的光伏逆变器核心技术，为何在短短两年内就被华为攻克和超越？原因是多方面的。

  首先，华为坚持了“客户为本”的原则，从客户的实际的需求出发，站在客户角度解决客户的难点和痛点。不仅考虑我能做什么，更多考虑客户要什么。以当时主流的集中式光伏逆变器为例，由于无法对单个组件定位故障，一旦需要检修，不得不在几平方公里范围内逐一排查组件，工作量大效率低下。而且很多光伏电站位于大漠甚至水面等，日常维护和检修一定要考虑便利性和可行性，集中式光伏逆变器先天不适用，却恰恰是组串式光伏逆变器的最佳用武之地。

  因此，华为在研发过程中没有因循守旧沿用集中式光伏逆变器的研发路线，而是先破后立，创造性地重构了研发需求，选择研发组串式光伏逆变器，放弃了集中式，为最终实现完美超越定准了方向。事实上，华为这一选择极其正确。

  其次，华为充分调动和发挥了开发团队的能力。著名电影寒战里有句经典台词：“在任何行动中，情报都至关重要”，那么在研发工作里，人员也同样至关重要。为完成这项重要研发，华为准备了高水准的开发团队。几千人的研发团队，其中几百人还是由专业博士组成的“研发天团”，他们不仅优化了光伏逆变器的性能，还创造性地加入了智能化方案，实现了通过远程控制进行管理。

  再次，华为通信出身，还有网络技术加持，对运用算法和软件实现计算机网络远超控制早已烂熟于心。华为由此研发出的智能光伏软件，大幅压缩了所需的现场维护人员数量，实现了一技多用。

  AI人工智能技术问世以来发展迅速，在无人驾驶等领域已取得积极进展。华为对这一新兴技术极为重视，并尝试将其引入已极具优势的光伏逆变器,实现强强联合。

  2017年，华为全球首发通过AI人工智能技术，包括深度学习等，实现光伏电站运维可以智能化检测和优化的方案，发电效率再度提升。

  随着技术的热门，华为又将其运用于光伏项目，充分的发挥了5G技术优势，光伏电站运维远程监管因此实现了大容量数据更快速传输。

  2021年12月30日，随着二期120MW水面光伏全容量并网发电，全球最大的单体水面漂浮式光伏电站，在中国“太阳城”德州的丁庄水库诞生了。并网发电后，每年可提供清洁能源5.5亿千瓦时，节约标准煤20.5万吨，减排二氧化碳45.3万吨。

  漂浮式光伏电站不仅成本低建造快，还更环保。同时，由于光伏模块的能耗会随着自身温度提高而增加，而水体的对漂浮式光伏电站有自然冷却作用，低温下发电效率能提高最多30%。

  如此全球之最的光伏电站，自然少不了华为光伏逆变器的身影。公开资料显示，该项目全部采用华为SUN2000-196KTL智能组串逆变器，每个3.15MW子阵配有162路MPPT，因此MPPT是传统集中式方案的162倍，更宽的电压范围提升了发电量。同时，华为该款光伏逆变器采用真正全密闭设计，功率腔、接线腔完全隔离，无易损部件设计，适应漂浮电站各种复杂场景，不惧高温高湿恶劣环境，系统防护等级达最高级别IP66。经TUV实证，华为逆变器失效率0.5%，处于行业绝对领先水平，保障电站长期稳定可靠运行。

  不仅如此，华为智能光伏还将独有专利技术PID抑制模块放置于通讯柜中，并根据逆变器电压自动调整输出电压，使所有PV电池板对地电压为正，达到PID抑制作用，让组件更可靠，让电站更安全。此外，华为智能光伏逆变器内置高精度的RCD(残余电流检测)作为保护电路，当人体不慎触碰电路线缆时，可以轻松又有效限制接触电流，同时RCD保护电路切断漏电回路，确保安全。

  “木秀于林，风必摧之”，华为自身产品和技术过于出色，也招来了国外的一些无理打压，最明显的如美国和欧洲限制使用华为的光伏产品。

  但压力之下的华为却“穷且益坚，不坠青云之志”，好消息反而连连。今年，11月28日华为鸿蒙智行首款轿车智界S7正式对外发布，华为还要合作建设10万充电桩