中國儲能網(wǎng)訊：新型的光伏電站改變了傳統(tǒng)光儲電站只能被動、固定接收光的模式，通過跟蹤支架驅(qū)動光伏組件，實現(xiàn)了主動“追著”太陽跑，以獲取最大的發(fā)電量。
近年來，隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗急劇增長，傳統(tǒng)不可再生能源儲量迅速降低，生態(tài)環(huán)境進一步遭到破壞，人們對可再生能源的需求越來越強烈。
因此，包括光伏在內(nèi)的清潔、可再生能源逐漸受到各國青睞。2022年，我國光伏新增裝機87.41吉瓦，同比增長59.3%。預測到2050年，我國年總裝機容量中，將有70%來自太陽能和風能發(fā)電。因此，如何利用新型儲能技術(shù)，提高新能源的利用效率，成為未來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。
不過，隨著光伏及其儲能技術(shù)的發(fā)展，一個問題深刻地縈繞在人們心頭：由于地球的自轉(zhuǎn)，一年春夏秋冬四季、每天日升日落，太陽的光照角度時時刻刻都在發(fā)生變化；這樣使得光伏系統(tǒng)在固定安裝的方式下無法實現(xiàn)太陽光線一直直射于電池接收面，從而影響利用率。
綜合這些變量因素，儲能技術(shù)逐漸成為解決光伏發(fā)電波動性的重要手段，而最近比較受到業(yè)界關(guān)注的，非“光伏跟蹤系統(tǒng)”莫屬。相關(guān)資料表明，與固定安裝的光伏系統(tǒng)相比，通過跟蹤太陽方位，采用光伏跟蹤系統(tǒng)，能使光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力提高10%~35%，發(fā)電成本下降2%~5%。
近幾年，隨著數(shù)字化、人工智能技術(shù)的應用，光伏跟蹤系統(tǒng)逐漸成為全球光伏電站建設的更好選擇。那光伏跟蹤系統(tǒng)是什么？人們應該如何應用它？目前又有哪些范式值得參考？今天，就跟隨《中國科技信息》的腳步一起來聊聊“光伏跟蹤系統(tǒng)”。
像“向日葵”一樣主動“追著”太陽跑
光伏和儲能，這對天然的“好朋友”，最近備受關(guān)注。在展開探討相關(guān)話題前，對于光儲系統(tǒng)的了解是基礎。光伏儲能系統(tǒng)是將光伏發(fā)電系統(tǒng)與儲能電池系統(tǒng)相結(jié)合，主要在電網(wǎng)工作應用中起到“負荷調(diào)節(jié)、存儲電量、配合新能源接入、彌補線損、功率補償、提高電能質(zhì)量、孤網(wǎng)運行、削峰填谷”等作用應用。通俗來說，可以將儲能電站比喻為一個蓄水池，可以把用電低谷期富余的水儲存起來，在用電高峰的時候再拿出來用，這樣就減少了電能的浪費；此外儲能電站還能減少線損，增加線路和設備使用壽命。
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一般而言，傳統(tǒng)光儲電站采用的技術(shù)是“被動”的，即電站建設完成就幾乎處于相對靜止狀態(tài)，光伏發(fā)電的曲線也被動地隨著太陽能資源的波動呈正態(tài)分布。因此，這也引發(fā)了一系列問題，例如受到太陽照射角度、天氣等影響，光儲隨機性大、波動性高等。
在這樣的背景下，隨著近幾年數(shù)字化、人工智能技術(shù)的應用，光伏跟蹤系統(tǒng)逐漸成為全球光伏電站建設的普遍選擇。光伏跟蹤系統(tǒng)，顧名思義就是可以自動跟蹤太陽并提高總體發(fā)電量的光伏系統(tǒng)，它可以實時跟蹤太陽運動，并通過機械、電氣、電子電路及程序等手段，調(diào)整光伏組件平面的空間角度，讓太陽光直接照射光伏陣列，以此增加光伏陣列接收到的太陽輻射量，提高太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體發(fā)電量。在它的幫助下，新型的光伏電站改變了傳統(tǒng)光儲電站只能被動、固定接收光的模式，通過跟蹤支架驅(qū)動光伏組件，實現(xiàn)了主動“追著”太陽跑，以獲取最大的發(fā)電量。
其中，光伏支架被業(yè)內(nèi)人士稱為光伏電站的“骨骼”，它是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中為了支撐、固定、轉(zhuǎn)動光伏組件而設計安裝的特殊結(jié)構(gòu)件。按能否跟蹤太陽轉(zhuǎn)動區(qū)分為固定支架和跟蹤支架。
結(jié)束光伏系統(tǒng)發(fā)電的“被動時代”
近年來，在“雙碳”目標的引領下，我國相繼出臺了《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》等一系列政策。2022年12月，國家能源局印發(fā)《光伏電站開發(fā)建設管理辦法》，規(guī)范了光伏電站的開發(fā)建設秩序，充分調(diào)動各方積極性，進一步推動我國光伏電站行業(yè)的健康有序發(fā)展。
這樣看來，光伏跟蹤系統(tǒng)的問世有跡可循。此前工信部發(fā)布的《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》指出，能源電子產(chǎn)業(yè)作為一種新興產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展目標和重點發(fā)展方向被首次正式明確。儲能成為能源電子產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。文件提出要擴大光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲能、新能源微電網(wǎng)等智能化多樣化產(chǎn)品和服務供給，包括提升太陽能光伏和新型儲能電池供給能力，鼓勵開發(fā)安全便捷的戶用智能光伏系統(tǒng)，鼓勵發(fā)展光伏充電寶、穿戴裝備、交通工具等移動能源產(chǎn)品；開展多元化“智能光伏+新型儲能”試點示范，培育一批國家級智能光伏示范項目等。
而搭載光伏跟蹤系統(tǒng)的新型光儲電站，則是在眾多政策條文指引下的一次成功實踐。那么，它又具有哪些優(yōu)點？具體而言，光伏跟蹤系統(tǒng)可以提高太陽能利用率、光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電效率，同時還有其他許多優(yōu)勢，比如：利用跟蹤技術(shù)讓太陽能板可以隨時調(diào)整角度，使電站不容易受到災害天氣的影響；有利于與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)合得更緊密，在山地、池塘、荒地等環(huán)境下可以靈活運轉(zhuǎn)；可以安裝在農(nóng)光、漁光互補系統(tǒng)，達成農(nóng)業(yè)、魚塘與光伏的互補，在土地資源有限的情況下，實現(xiàn)業(yè)主收益的最大化。
光伏跟蹤系統(tǒng)的出現(xiàn)結(jié)束了光伏系統(tǒng)發(fā)電的被動性。相較采用普通固定支架的光儲電站，新一代光儲電站能夠有效地提升電力系統(tǒng)發(fā)電量15%—20%，同時使得光伏發(fā)電全天曲線更加平滑，降低用電成本，帶來更高收益。
未來能源高質(zhì)量發(fā)展最有效的技術(shù)方案之一
數(shù)據(jù)的變化更能直觀地看出固定安裝的光伏系統(tǒng)與光伏跟蹤系統(tǒng)的對比。通過跟蹤太陽方位，采用光伏跟蹤系統(tǒng)，能使光伏系統(tǒng)的發(fā)電能力提高10%~35%，發(fā)電成本下降2%~5%。
目前，我國光伏跟蹤系統(tǒng)主要應用于：
通訊基站發(fā)電，邊防哨卡發(fā)電，偏遠山區(qū)發(fā)電，屋頂、庭院發(fā)電，公共事業(yè)照明，企業(yè)廠礦單位用電，工業(yè)化并網(wǎng)發(fā)電，離網(wǎng)光伏發(fā)電等領域。
而針對當前快速發(fā)展的新能源汽車領域，新一代光儲電站可助力城市快速充電基礎設施建設，在充電高峰期通過儲能和市電一起為新能源汽車充電站供電，解決部分新能源汽車充電站電容量不足的問題，滿足高峰期用電需求，既實現(xiàn)了削峰填谷，又節(jié)省了配電增容費用，還增加了新能源的消納，彌補了太陽能發(fā)電不連續(xù)的不足。
不過，搭載光伏跟蹤系統(tǒng)的新一代光儲電站不是只有“跟蹤”這一項本領。由于它采用的是集成式智能技術(shù)，可以自動檢測和優(yōu)化電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況，根據(jù)不同的客戶需求，采用不同的調(diào)度策略，不斷優(yōu)化電力的調(diào)度和分配，從而提高能源的利用效率。
綜合光伏跟蹤系統(tǒng)的各項優(yōu)點，專家預測，它將成為未來能源高質(zhì)量發(fā)展最直接，最有效的技術(shù)方案之一。數(shù)據(jù)也顯示，2021年全球跟蹤系統(tǒng)新增裝機達54.5GW，滲透率持續(xù)提升。從跟蹤系統(tǒng)裝機的區(qū)域市場占比情況來看，南美、中東和歐洲市場快速增長，美國仍為第一大市場，2021年，美國、拉丁美洲、亞太和歐洲為前四大市場，占比分別為47.3%、19.0%、13.5%和13.2%，其中，歐洲、拉美等市場快速增長。其他市場來看，中東和非洲市場在2021年也呈現(xiàn)顯著增量。
隨著全球碳中和持續(xù)推進，新增光伏裝機有望穩(wěn)步提升，且跟蹤支架在經(jīng)濟性和技術(shù)上的優(yōu)勢使得其在大型地面電站中的滲透率有望加速提升，趨勢明確，根據(jù)預測，2025年，全球跟蹤系統(tǒng)新增裝機將達到187GW，4年CAGR達41%。2025年全球跟蹤系統(tǒng)市場空間達801億元，4年CAGR近34%。專家總結(jié)，目前我國跟蹤系統(tǒng)企業(yè)在成本和創(chuàng)新技術(shù)上兼具競爭力，正加快海外市場開拓，有望實現(xiàn)全球市占率提升。
