關(guān)于當(dāng)前中國(guó)光伏逆變器的發(fā)展概況解析

隨著全球多樣化的發(fā)展，我們的生活也在不斷變化著，包括我們接觸的各種各樣的電子產(chǎn)品，那么你一定不知道這些產(chǎn)品的一些組成，比如光伏逆變器。

光伏逆變器(PV inverter或solar inverter)可以將光伏(PV)太陽(yáng)能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電(AC)的逆變器，可以反饋回商用輸電系統(tǒng)，或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器是光伏陣列系統(tǒng)中重要的系統(tǒng)平衡(BOS)之一，可以配合一般交流供電的設(shè)備使用。

集中式逆變器顧名思義是將光伏組件產(chǎn)生的直流電匯總轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾筮M(jìn)行升壓、并網(wǎng)。因此，逆變器的功率都相對(duì)較大。光伏電站中一般采用500kW以上的集中式逆變器。

太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)通常直接暴露在室外環(huán)境工作，經(jīng)常遇到高溫、高寒、高濕、大風(fēng)沙，淋雨，鹽霧等惡劣氣象條件。華為可靠性實(shí)驗(yàn)室業(yè)界首創(chuàng)開發(fā)出了溫度、濕度、腐蝕性粉塵三綜合應(yīng)力試驗(yàn)設(shè)備，使得逆變器產(chǎn)品在惡劣場(chǎng)景應(yīng)用具有卓越的適應(yīng)能力。針對(duì)戶外應(yīng)用，采用高溫、淋雨、帶電溫循、外場(chǎng)暴露等加速方法，驗(yàn)證了逆變器的長(zhǎng)期可靠性，保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

集中式逆變器都是安裝在荒郊野外，一般建在戈壁、荒漠等重沙塵環(huán)境中。通常建在青海、甘肅、寧夏、新疆等西北四省以及內(nèi)蒙古自治區(qū)。印象中某年曾路過(guò)格爾木的光伏電站，因?yàn)楣夥瑓^(qū)域?qū)嵲谔?，開車就花了半個(gè)小時(shí)，確實(shí)震驚無(wú)比，如圖2所示。寧夏太陽(yáng)山、青海格爾木及甘肅嘉峪關(guān)這三個(gè)地方，是最早大規(guī)模普及地面電站的地方，理所當(dāng)然，這幾個(gè)地方現(xiàn)在的城市名片不止是旅游勝地、更是光伏朝圣地。

目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)逆變器的廠家眾多，專業(yè)研究和開發(fā)光伏發(fā)電系統(tǒng)逆變器的廠家并不多。具有大規(guī)橫生產(chǎn)能力的廠家主要有合肥陽(yáng)光電源股份有限公司、南京冠亞電源設(shè)備有限公司、北京科諾科技有限公司等企業(yè)，這些企業(yè)的光伏逆變器技術(shù)和產(chǎn)量已經(jīng)呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，有些企業(yè)已經(jīng)成功研發(fā)大型逆變器。由于光伏逆變器生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的供應(yīng)商少，因此逆變器毛利率可維持在35%~40%。隨著大規(guī)模光伏系統(tǒng)電站的安裝，以及光伏逆變器投資者的不斷增加，毛利率一定會(huì)下降，但大型并網(wǎng)逆變器的品質(zhì)還需要市場(chǎng)的考驗(yàn)。同時(shí)國(guó)家“金太陽(yáng)工程”的啟動(dòng)將會(huì)大大推動(dòng)國(guó)內(nèi)逆變器廠家的發(fā)展，未來(lái)光伏市場(chǎng)的巨大空間將會(huì)給國(guó)內(nèi)企業(yè)帶來(lái)歷史機(jī)遇。

道高一尺、魔高一丈，集中式沙塵的問(wèn)題雖已出現(xiàn)，咱們勤勞聰明的勞動(dòng)人民還是有招應(yīng)對(duì)的，比如可愛(ài)的黃埔軍校就出了一招：集中式兆瓦房的進(jìn)風(fēng)口不是在地面上嗎，那可不可以移到地下呢?地下除了可以沉淀灰塵，還可以冬暖夏涼啊。事實(shí)證明，這個(gè)措施是有效的，新疆第一個(gè)試驗(yàn)電站確實(shí)消除了兆瓦房?jī)?nèi)部的大部分灰塵。

隨著組串式逆變器在集中電站和分布式領(lǐng)域的快速滲透，大勢(shì)所趨，基本所有國(guó)內(nèi)廠商都布局組串式。2019年中國(guó)組串式逆變器占比60.2%，考慮今年組串式電站高滲透率，前瞻預(yù)計(jì)到2020年占比提升至65%+，未來(lái)提升至75%以上。

組串式逆變器顧名思義是將光伏組件產(chǎn)生的直流電直接轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妳R總后升壓、并網(wǎng)。因此，逆變器的功率都相對(duì)較小。光伏電站中一般采用50kW以下的組串式逆變器。

目前光伏電站系統(tǒng)主要用于邊遠(yuǎn)地區(qū)，許多電站無(wú)人值守和維護(hù)，這就要求逆變器有合理的電路結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格的元器件篩選，并要求逆變器具 備各種保護(hù)功能，如：輸入直流極性接反保護(hù)、交流輸出短路保護(hù)、過(guò)熱、過(guò)載保護(hù)等。

從2019年國(guó)內(nèi)外企業(yè)逆變器單價(jià)對(duì)比來(lái)看，國(guó)內(nèi)企業(yè)陽(yáng)光、固德威、古瑞瓦特單瓦售價(jià)約0.3-0.4元/W，而海外SMA售價(jià)0.57元/W，扎根美國(guó)市場(chǎng)的Solaredge、enphase售價(jià)分別為0.78元/W、2.20元/W，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)企業(yè)售價(jià)。國(guó)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品價(jià)廉質(zhì)優(yōu)，比海外低50%以上，后續(xù)可通過(guò)價(jià)格策略迅速搶占市場(chǎng)份額。

集散式逆變器是近兩年來(lái)新提出的一種逆變器形式，其主要特點(diǎn)是“集中逆變”和“分散MPPT跟蹤”。集散式逆變器是聚集了集中式逆變器和組串式逆變器兩種逆變器優(yōu)點(diǎn)的產(chǎn)物，達(dá)到了“集中式逆變器的低成本，組串式逆變器的高發(fā)電量”。

逆變器不僅具有直交流變換功能，還具有最大限度地發(fā)揮太陽(yáng)電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護(hù)功能。歸納起來(lái)有自動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)功能、最大功率跟蹤控制功能、防單獨(dú)運(yùn)行功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、自動(dòng)電壓調(diào)整功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流檢測(cè)功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)、直流接地檢測(cè)功能(并網(wǎng)系統(tǒng)用)。

在研究設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定會(huì)有這樣或著那樣的問(wèn)題，這就需要我們的科研工作者在設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品的不斷革新。