長久以來,能源行業有一個著名的“能源不可能三角”理論——人類在追求清潔能源的道路上,無法同時做到“既有能源用、又沒有汙染、價格還便宜”。
環境保護的理念早已深入人心,愛護地球母親是每個人共同的心願。只是,一來,清潔能源的生產往往受限(比如風電、水電,不是每個城市都能就地生產,完全是大自然賞飯吃),二來,清潔能源的單位造價普遍較高(比如核電廠建設週期長,運營成本高)。因此,抬高了生產成本,難以普及。
所以,我們常常聽說XXX又“走了老路”,也就是說,某某專案/某某城市,在踐行環保多年後,又回到了高耗能高汙染的老路上。藍天回來了幾個月又徹底消失了。其實,這不是個人不爭氣,而是現實太殘酷。
一個產業的發展,和你我的人生很像,本質上就是兩難。而這,就是我們需要技術的原因。
華為在2013年就進軍了光伏行業。每當我這樣介紹,朋友們總是一臉驚訝——什麼?華為不是做通訊的麼?怎麼還搞光伏發電?
先科普一下:光伏逆變器(PV inverter)的作用是將光伏(PV)太陽能板產生的可變直流電壓轉換為市電頻率交流電(AC)。華為智慧光伏,從做逆變器開始,到2015年出貨量就做到了全球第一,而且一直蟬聯到今天。
這些年,能源行業的大趨勢有兩個,第一,可再生能源佔比逐漸提升,第二,數字化、智慧化。華為將自己30多年數字資訊科技與光伏跨界融合,有了用武之地。因此我們得以管中窺豹,透過華為光伏的案例,看一看技術如何幫助人類在兩難之間尋求平衡。
01 農光、漁光——經濟和環保的平衡。
寧夏,深入大陸,是中國最乾旱的地區。
提到寧夏,很多人想到的是,“天高雲淡,望斷南飛雁”、“大漠孤煙直,長河落日圓”。
耕地少、降水少、交通差,制約了寧夏的發展,但是經濟作物中,寧夏有一寶——枸杞。寧夏栽培枸杞已有600多年的歷史,色豔、粒大、皮薄、肉厚、籽少、甘甜,是“寧夏五寶”之首。
寧夏另一個寶貴的資源是太陽能。海拔高、晴天多、大氣透明度好、日照時間長、輻射強度高等優勢,讓寧夏成了全國太陽輻射的高能區。
寶豐集團有個專案,對寧夏黃河東岸濱河新區16萬畝荒漠化的土地進行生態治理,然後種了10萬畝優質有機枸杞。
為了充分利用土地和人力資源,專案規劃在枸杞上方再大規模建設光伏發電專案。
願景很好,但是難題一下子冒出來很多。第一,合算嗎?我們都知道,去人跡罕至的地方搞大工程,一定要確定性高的經濟效益,否則就是形象工程或者慈善工程,不可能長久。第二,得消耗多少人力?整整10萬畝,又是在大陸深處,規模太大,如果安全性穩定性沒有把握,營維工作量巨大,勞命傷財,沒有意義。
華為給設計了一套智慧光伏雲系統,抓了三個重點。
第一,高效。
把每MW子陣的MPPT路數提高到88路,把轉換效率提升到98.3%-99%。用上帶傾角的平單軸自動跟蹤專利技術,讓光伏片像向日葵一樣追著太陽轉,從而增加發電小時數281.4小時,提高了20%的發電量。這樣算下來,專案的年平均淨效益可以達到3.6億元。
動圖:平單軸自動跟蹤
第二,安全。
光伏的熔絲是易損件,需要經常換,考慮到這個專案的特殊性,華為用了0-Touch免維護設計。考慮到荒漠的自然環境,把專案做成了IP65防護等級,防風沙抗鹽霧。避免頻繁上站維護,既節約了光伏維護成本,也避免破壞農作物。
第三,智慧。
遠端診斷,一旦發現問題先準確定位,再最佳化巡檢消缺路線,避免了很多無奈的瞎折騰。640兆瓦電站,現在只需30個運維人員。人工這一項,一年就省下了360萬。
這是全球單體容量最大的跟蹤式農光互補光伏電站,給我們最大的啟發在於,環保要和經濟發展互相平衡,才能具備真正的生命力。
02 建築節能——實用和美學的平衡
夕陽西下,你走進北京大興機場、五棵松體育場、雄安高鐵站、上海龍陽路地鐵,看到明亮的燈光,感受舒適的空調,從全家便利店的冰箱裡拿出冰涼的可樂,一口氣灌進肚子打個飽嗝。沒想到吧?此刻的你也許正在享受華為光伏的解決方案。
光伏,就是在樓頂裝一塊太陽能板,發電上網,就那麼簡單粗暴嗎?完全不是。這裡考驗的是現代能源和現代建築怎麼融合。
就拿雄安高鐵站來說。雄安是中國的千年大計,雄安高鐵站是這場大仗的排頭兵。因為有這個定位,車站在設計上非常的大氣。
圖:雄安高鐵站
雄安站屋頂拉開的縫隙形成了極具特色的“光谷”,作為上下貫通的採光通廊,“光谷”將自然光線和景觀引入室內,通透時尚。
專案的獨特設計 ,是把1.77萬塊光伏元件,鋪設在房屋頂的兩側。不僅沒有影響雄安站通透大氣的設計風格。而且光伏板和建築渾然一體,成為建築美學的一部分。在最終效果上,從高處俯瞰雄安站,猶如“水滴上的一顆明珠閃閃發光”,將光伏與中國傳統文化、白洋淀地域特色完美融合。
動圖:光伏和雄安站融為一體
雄安站站房6MW屋頂分散式光伏發電專案,採用了“自發自用、餘電上網”模式,全部採用華為智慧光伏解決方案,併網後的電站,每年可為雄安高鐵站提供580萬度清潔電力,這相當於節約標煤1800噸,減少二氧化碳排放4500噸。另外,目前的發電量超過了整個車站電力使用量的20%,發出來多餘的電,上網供周邊居民使用。
你沒想到吧?這個亞洲最大的綠色鐵路站,竟然還是個光伏發電站。
很多人聽過“碳中和”和“碳達峰”的概念,但不是每個人都清楚準確的意思。
這是中國作為負責任大國,主動提出的節能減排目標。並且在2020年12月的中央經濟工作會議上被確立為今年要抓好的八項重點任務之一。
所謂“碳達峰”,是指我國二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值,也就是說,至少到2030年以後,我國每年的碳排放要開始遞減。
“碳中和”的目標是力爭在2060年前,我國實現二氧化碳零排放,也就是說排出的二氧化碳和綠色植被吸收的二氧化碳相等。
這個任務相當艱鉅。眾所周知,作為GDP總量世界第二的大國,中國經濟還在高速增長。因此,中國是全球主要經濟體中唯一一個電力需求仍有顯著增長的大國。
但是,中國也有底氣。
中國在建核電裝機容量世界第一。截至2019年底,水電、風電、光伏發電、生物質發電裝機容量分別達3.56億千瓦、2.1億千瓦、2.04億千瓦、2369萬千瓦,均位居世界首位。中國大力發展電動汽車取得成效,目前是世界電動汽車保有量最大的國家,全國充電基礎設施累計數量達168.1萬臺,是世界規模最大的充電網路。
更大的底氣來自共識、合作和科學精神。
明日(22日)華為和全球行動通訊協會(GSMA)、復旦大學環境經濟研究中心將舉辦與可持續發展議題有關的“互聯共榮”論壇,主題正是可持續發展。五個國家的部長將深入分析數字技術在環保、教育等領域的作用。論壇會披露更多光伏的案例和資料,以及這一領域在華為大棋盤中的作用。
綠水青山就是金山銀山。在這場既要發展,又要環保的征途上,資料、技術和智慧是我們最需要倚靠的武器。