A Huawei inverterek történetének első 10 éve
String inverterek: egy “fordított” fejlesztési folyamat eredménye
A több mint három éven át tartó műszaki kutatás és fejlesztés után, 2013-ban, a Huawei Network Energy (ma Huawei Digital Power) elindította az inverterek gyártását. Meglehetősen gyorsan a Huawei Technologies központi invertereiből több száz MW-ot telepítettek a kínai piacon. Ezalatt az idő alatt a cég vezetése rájött, hogy meg kell látogatnia személyesen a projekt helyszíneket, hogy konkrét és valós ügyfélproblémákat ismerjen meg. Látogatásuk első helyszíne a Qinghai Huanghe vízi erőmű volt, ami 3000 km-re található a Huawei Shenzhenben található székhelyétől.
Qinghai egy ritkán lakott város, amely löszös talajú, hatalmas kiterjedésű területeiről ismert. Itt egy naperőmű megtekintése általában több tíz vagy száz kilométernyi utazást jelent. Mivel egyre több naperőmű épül, a belátható jövőben a rendelkezésre álló munkaerő nem tudja majd ellátni az egyre nagyobb méretű naperőművek építési és üzemeltetési igényeit.
Az inverterek időjárási ellenállásának ipari kutatása 2013-ban még gyerekcipőben járt. A Huawei inverter üzletág vezetője egy helyszíni látogatása során felfedezte, hogy az inverter szennyeződésektől védő fedelének nyáron nyitva kell maradnia a hő elvezetése érdekében, ami aztán por eltávolítását tette szükségessé minden éjszaka. Még télen is felhalmozódott a por a készülék belsejében, így minden egyes eszközre két emberre volt szükség a por tisztításához minden éjszaka, egész évben, ami az üzemeltetési személyzet körében feszültséget okozott. Ezen felül, a központi inverterek működtetése komoly szakmai ismereteket igényel. A hibás központi invertereket csak profi személyzet javíthatja, helyszínre utazásuk időigényes és drága, így ez a tényező negatívan befolyásolta az erőművek áramtermelését, hiszen javítás alatt le kell állítani az erőmű egy részét, ami addig nem termel energiát.
E problémák felismerése után és a megoldás érdekében a Huawei azon dolgozott, hogy miként gyárthatna minél megfelelőbb invertert az ipar számára.
A napelemes inverter technológia az SMA német cégtől származik. 1991-ben az SMA elkészítette az első napelemes inverterét, amely a központi inverterhez képest egy kis méretű „string inverter” volt. 2002-re az SMA elindította első konténerbe épített inverter gyártását. Abban az időben a Huawei még nem lépett be a napelemes piacra.
Műszaki szempontból az SMA úgy döntött, hogy először a string invertereket fejleszti, mielőtt a központi inverterek felé fordulna, majd ez a fejlesztési út képezte a tervet az egész napelemes inverter ipar számára. Mivel az SMA invertereket eredetileg Németországban gyártották, a string inverterek költségei nem csökkentek sokat.
A fotovillamos ipar 2010 óta gyorsan fejlődött, és az inverterek költségei körülbelül 0,2 USD/watt-ra csökkentek. Németországi vállalkozások látogatását követően, a kezdeti időszakban a Huawei rájött, hogy a németek kifinomult gyártói technológiákkal rendelkeznek, nagyon szabályozott és lenyűgöző gyártósorokat működtetnek. Akkoriban sok Huawei alkalmazott is úgy gondolta, hogy a központi inverterek lesznek majd a mehatározó trend.
A hatékonyság érdekében a Huawei két csapatot bízott meg különféle műszaki megoldások kidolgozására. Abban az időben a Huawei a string inverterekkel tervezte bevenni az európai piacot, viszont központi inverterekkel kereste fel a kínai ipari méretű naperőművek piacát.
Azonban a qinghai-i utazást követően a Huawei napelemes üzletág menedzsmentje eldöntötte, hogy leállítja a központi inverterek gyártását és egy teljesen új modell keresésére koncetrálnak.
A folyamatosan növekvő munkaerőköltségek, a meglévő üzemeltetési és karbantartási (O&M) költségekkel párosítva, jelentős problémává váltak, amelyek korlátozták a teljes élettartamra vetített költségek (LCOE) szintjének csökkentését. Ezenkívül a központi inverter munkapontjainak száma akkoriban nem volt elegendő és így nem volt megoldás a napelemes stringek komponenseinek együttműködési mutatójának (string mismatch) csökkentésére. Az évek során a string mismatch problémája egyre súlyosabbá vált és az erőművek energiahozama még nagyobb mértékben csökkent. Ennél is még fontosabb volt, hogy mivel a központi inverterek nem voltak képesek megtalálni a hibák pontos helyét, így rendkívül nehéz volt meghatározni, hogy egy akár tíz futballpálya méretű naperőműben melyik stringben van a hiba.
Azonban a string inverterek sem voltak képesek teljes mértékben megoldani ezeket a problémákat. Vegyük például a dán ipari óriást (Danfoss), amely egykor string invertereket árusított, de röviddel a Kínába történő belépés után befejezte a napelemes üzletágát a string inverterek túlságosan magas gyártási költségei és a naperőművek elektromos hálózatra csatlakozási felharmonikus zavarokkal (grid connection harmonics) kapcsolatos megoldatlan problémák miatt.
Úgy tűnt, hogy Huawei zsákutcába került. Habár a hatékony megoldások kidolgozásáról és az ügyfelek problémájára nyújtott megoldásairól ismert cég most fordítva közelítette meg a kihívást és az ügyféligények kielégítésére fókuszált:
1. Fontos a kisebb napelemes részegységek monitorozási lehetősége, akár string szinten.
2. A hibaelhárítási időnek rövidnek kell lennie.
3. A munkaerőt, különösen a professzionális műszaki személyzetet, akik gyakran utaznak több naperőmű között, fel kell szabadítani. Nem szabad túlterhelni a műszaki dolgozókat.
4. Meg kell oldani a napelem stringek között létrejött teljesítménykülönbség problémáját a magasabb hozam érdekében.
5. A fenti pontok fejlesztési költségét minimalizálni kell.
Noha úgy tűnt, hogy az akkoriban elérhető termékek egyike sem felel meg ezeknek a követelményeknek, a Huawei mérnökei, mint a problémamegoldó képességeikről ismertek, a termékeket egy termékcsomagba helyezték át.
Kiválasztották a korábbi feltételeknek megfelelő invertereket és beültették a Huawei telekommunikációs iparágban szerzett tapasztalatait azokba.
Az alacsony teljesítményű inverterek lehetővé tették az inverter darabszámok növelését. Emiatt a meghibásodási rátának a figyelése és korlátok között tartása lett a legfontosabb erény.
A szakemberek kis teljesítményű invertert használtak, amely növeli a inverterek számát egy adott erőműben. Mint ilyen, a hibaarány sikeres ellenőrzése a megoldás sikerének kulcsává vált. 2018 végére, és a Huawei szigorú gyártási és tesztelési előírásainak köszönhetően, a Huawei globálisan szállított 3 millió inveret teljes hibarátája csak 3 ‰ (0,3 százalék) volt, jóval alacsonyabb, mint az ipar bármely más inverterénél. Egy ilyen rendkívül alacsony hibaarány a Huawei kutatás és fejlesztésbe történő befektetéséből fakad. A vállalat minden évben forgalomba hoz egy új, minőségi terméket, melynek át kell esnie a szigorú ellenőrzési és tesztelési folyamatokon, mint például a megfelelő hőelvezetés és a porvédelem. Ezen kívül, a Huawei az egyedüli cég Kínában, ahol az inverterbe épített túlfeszültséglevezőket egy rakéta által generált villámmal tesztelik. Egy ilyen teszt költsége gyakran meghaladja a 150 000 USD-t, amely így tanúsítványként szolgál a Huawei minőségére.
Kezdetben a Huawei úgy döntött, hogy megszünteti a biztosítékok használatát, ami egy hosszabb időszak tapasztalataiból levont következtetések eredménye lett. Az üzemeltetés szempontjából a Huawei nem akarta, hogy könnyen meghibásodó vagy gyorsan kopó alkatrészeket használjon és ehelyett úgy döntött, hogy a teljes karbantartást mentesíti azáltal, hogy eltávolítja a hibára hajlamos alkatrészeket, például a biztosítékokat és hűtőventilátorokat. Ezáltal a Huawei betartja az egyszerűség koncepcióját. A „kevesebb több” elvet tartva egyszerű üzemeltetést hagy az ügyfelek számára, míg a Huawei maga kezeli az összes problémát az ügyfél helyett. Kevesebb időráfordítással, kevesebb felszereléssel és kevesebb üzemeltetéssel javul az energia hozam és a felhasználói élmény is.
A gyártás mellett a Huawei egy több száz főből álló szoftvercsapatot is foglalkoztat, akiknek több mint 80 százalékaa PhD végzettségű. Ez a csapat elkötelezett az ipari méretű naperőművek hálózati csatlakozási algoritmus problémáinak megoldásában. A csapat munkájának eredményeképp, a fejlesztések hatására hamarosan még a GW méretű naperőműveknek – melyek string invertereket használnak – sem lesz problémájuk a hálózati csatlakozásnál. Az eddigi évek során is láthattuk, hogy a Huawei nagy erőkkel dolgozik azon, hogy minél hatékonyabban integrálja a szabadalmaztatott információs és telekommunikációs technológiáit az intelligens napelemes rendszerekbe.
A továbbfejlesztett string inverterekkel felvértezve, a Huawei az erőművi monitoring rendszerét a Quyang hegység naperőműveiben használta először.
A Huawei Smart PV Solution 1.0 verziója 2014-ben debütált az iparágban és bebizonyította, hogy a központosított vezérlőközpont távoli eléréssel hogyan tudja hatékonyan érzékelni és megkeresni a telepített napelemek hibáit, a helyszíni problémákat és figyelni az egyes stringek energiatermelését.
Az új technológia sikerétől felbuzdulva az ipar szakértői a debütálás után elkezdték tejeszteni az „Intelligens megoldások nélkül nem képzelhető el a jövő napelemes rendszere” jelmondatot.
Az intelligens naperőművek korszaka csak most kezdődött el.
A Huawei Technologiesról
A több mint 170 országban jelen levő, legnagyobb kínai magánvállalat, a Huawei Technologies termékeit és szolgáltatásait a világ népességének közel egyharmada használja. A Huawei 2019-ben összesítetten – mind a négy, a távközlési, a vállalati, a felhő és a végfelhasználói üzletágát tekintve – több mint 123 milliárd dolláros árbevételt ért el globálisan, ami 19,1 százalékos növekedést jelent 2018-hoz viszonyítva. A vállalat 16 kutatás-fejlesztési központot működtet világszerte. A Huawei valamennyi üzletága jelen van Magyarországon, a vállalatcsoport Kínán kívüli legnagyobb logisztikai és gyártási bázisát – összefoglaló nevén Huawei Európai Ellátó Központ – Magyarországon működteti, több mint 2000 embernek biztosítva munkát. Az információs és telekommunikációs technológiák területén szerzett több mint 30 éves tapasztalat, kiterjedt nemzetközi hálózat és az üzleti partnerekkel kialakított szoros kapcsolat révén a Huawei a legújabb fejlesztéseket kínálja a felhasználók számára.
További információért kérjük, látogasson el a Huawei Technologies weboldalára:
https://solar.huawei.com/
