ZigBee赋能光伏产业,Digi加速布局双碳赛道

万物互联的时代巨轮几乎已经驶进了全球各大产业和行业的核心环节,从芯片、模组、终端的角度来看,各大厂商均已基于自身业务明确了发展路径。尤其在近两年,由于国家政策不断推进双碳、低碳等计划,作为万物互联的头部产业,物联网凭借着低功耗、低成本以及智能化的先发优势迅速拓展市场深度。

在双碳领域中,光伏作为清洁能源的重要来源之一,随着政策的加码,市场规模加速攀升。据国家能源局发布的数据,2020年全国光伏新增规模为48.2GW,2021年增长到53GW,2022年1-3月,新增13.2GW,稳步上涨趋势明显。

目前,国内光伏发电主要分为集中式光伏发电和分布式光伏发电,其中集中式光伏发电占比约为70%。光伏阵列作为集中式发电站的重要组成,它的支架系统对于整体发电效率和智能化程度有着至关重要的作用。随着光伏发电系统不同组成部分的降成本、增效率优化方案的不断推进实施,支架系统改造优化的需求也日益迫切。

除了改进支架材料和机械系统,为支架赋予大脑,实现智能控制也成为方案改进的热点。由此,光伏跟踪系统应运而生,优质的光伏跟踪系统采用能够实现一天中对太阳轨迹的实时跟踪,动态调整太阳能板面对太阳的朝向,能获得太阳光采集效能的提升。根据测试,系统能获得5%-10%甚至更高比例效能的改善,配合微型气象站、物联网、传感网等技术,还能实现极端天气下系统的自我保护、远程监控、智能维护等功能,降低电站的综合运营成本,提升电站管理水平。

结合光伏跟踪系统和物联网复合赛道的需求,Digi根据自身业务优势推出的基于ZigBee通信技术的XBee® 3 ZigBee通信模块,能够帮助光伏跟踪系统厂商快速、无线、无障碍建立支架控制板和微型气象站以及传感网络之间的通讯。
ZigBee赋能光伏产业,Digi加速布局双碳赛道

相较于传统的485有线的方案,ZigBee技术依靠易安装、易维护和高可靠性等特性,迅速成为新一代光伏跟踪系统厂商青睐的通信方案。据悉,目前全球头部的光伏跟踪系统的厂商多已采用Digi的ZigBee模块构建光伏跟踪系统,供应量已达百万片规模并稳定运行多年。国内部分领先的光伏跟踪方案厂商也紧随其后,采用最新的XBee® 3 ZigBee构建方案,并已规模部署国内和国际合约。

另外,在增速方面,目前国际市场新增的集中式光伏发电站方案中,超过一半的光伏跟踪系统的通讯方案会选用无线方案,其中绝大多数又采用ZigBee的通讯技术。国内市场,众多项目甲方也逐步意识到无线方案的优越性,开始转向无线方案的实施,倒逼系统供应厂商对传统485有线通讯方案进行无线改造和整体跟踪系统功能的重构。

当然,正如我们所知,物联网通信技术众多,作为同样有着模块成本低和远距离传输特性的LoRa通信技术也是目前光伏跟踪系统无线方案的一种选择,但是我们认为基于ZigBee的通信方案更加适配光伏发电的场景应用。

首先,LoRa方案虽然具有模块成本低和通讯距离远的优点,但数据带宽窄,导致轮询采样一次现场所有支架控制板状态的周期长,后台更新现场状态慢,对后台下发指令的响应迟缓是LoRa难以克服的短板;另一方面,由于传统LoRa网络仅支持点对多点组网,对现场地形的适应能力弱,实施中会出现某些节点无法通讯的情况。在一些突发状况下,比如极端天气,正常的通讯会中断。

与之对应,ZigBee最大的特点就是天然支持mesh组网,使得其稳定性和组网能力十分出色。此外,不仅如此, ZigBee的本地化部署也给应对各种特殊情况带来了良好的稳定性,无需外网也可执行设置的本地智能,即使遇到停电、断网以及部分硬件失灵,以ZigBee为基础的产品也能很好地完成工作。

Digi推出的XBee® 3 ZigBee模块在性能和优化逻辑上也在不断迎合市场需求,帮助客户解决相关痛点。

XBee® 3 ZigBee模块利用ZigBee的中继功能,实现对各种复杂地形的无线覆盖和网络自愈,保证通讯的稳定可靠;ZigBee的低延迟特性,使得系统轮询采样周期相对于Lora方案,减少了80%以上,保证后台数据更新和指令下发的实时性。

ZigBee赋能光伏产业,Digi加速布局双碳赛道

同时,XBee® 3 ZigBee提供的强大的网络管理能力和BLE的支持,可以配合客户开发一键网络配置和免开箱维护的功能,极大降低对现场施工人员的要求、施工的成本和后期维护的成本。

随着碳中和行业的逐步落地和物联网场景的逐步落地,将会有越来越多的光伏跟踪系统厂商选择ZigBee,以及XBee® 3 ZigBee来构建方案。同时,由于物联网感知设备的逐渐增多,大量工厂及绿电厂会有碳监控、气体和能耗的监控需求,而这些需求通常需要大量使用网点式分布的检测仪器,相较于其他通信技术,ZigBee将会是最优选择。

ZigBee赋能光伏产业,Digi加速布局双碳赛道
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