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| 光伏逆變器的崛起：技術爭鋒二十年 |
| 來源：北極星太陽能光伏網 作者：水七沐 時間：2022/5/17 |
32%、51%、60.4%、66.5%、69.6%……
這一串看似普通卻快速增長的數字演繹的正是光伏逆變器技術路線之一兇猛攻城略地的鏗鏘之聲。
技術迭代則意味著市場變換甚至生死存亡，這在風云變幻的光伏行業尤為印象深刻。
從2003年我國第一臺并網逆變器應用，不足20年時間，隨著逆變器技術的升級以及終端市場變化，光伏逆變器行業幾經洗牌，企業消失、退出，當然還有長青和崛起(《光伏逆變器“極致內卷”》)。
就逆變器技術路線而言，行業普遍區分為集中式、集散式、組串式和微逆，其中又以占據九成市場的集中式和組串式為主，前者被俗稱為“大機”，后者則是“小機”。
大小機之間的割據之戰仍未停歇，在新型電力系統的全新訴求下，光伏逆變器的技術演變又將走向何方呢?
小機逆襲
熟悉光伏行業的人士不難猜測，文章開頭的數字正是組串式逆變器的節節戰果。而小機市占率的逆襲，有天時更有人為。
時間拉回至2003年，由學院派掌門曹仁賢率領的陽光電源推出了我國首臺擁有自主知識產權的10kW并網光伏逆變器，但直至2009年，我國在產的逆變器企業少之又少，大量設備依賴進口下，艾默生、SMA、西門子、施耐德、ABB等大量海外品牌備受推崇。
但與此同時，高達200~300%的利潤也刺激了國內逆變器企業如雨后春筍般冒出，2011~2012年我國光伏逆變器企業數量激增至140家以上。玩家暴增，價格戰隨之而來，此輪慘烈廝殺下海外品牌逐漸退出國內市場。
接下來，便是國內市場的沸騰時刻。從2011年起，為進一步培育國內光伏終端市場需求，補貼政策出臺，正式開啟了地面光伏電站期盼已久的“黃金時代”。此時，囿于成本因素，地面光伏電站的標配為大型集中式逆變器，陽光電源、上能電氣等國內大機企業馳騁市場。
當然，時代終有“孤勇者”，通信巨頭華為開始盯上了逆變器，并且選擇all in 組串式逆變器。
不可否認，華為定義下的組串式逆變器顛覆傳統，將數字技術與電力電子技術融合，以智能控制器為核心，打造更優度電成本的智能光伏解決方案，其所倡導的無風扇無熔絲、智能IV診斷技術、“0-Touch”運維、SDS智能跟蹤支架優化算法等一系列概念，將組串式逆變器價值發揮至極致的同時，引領了逆變器市場的概念革新。
以華為領銜，組串式逆變器開始逐漸擠入地面電站市場的同時，轉機再現，從2016年起本就備受政策熱捧的分布式光伏開始爆發，在海外打拼的一眾小機企業古瑞瓦特、固德威、錦浪等殺回國內，并快速搶占市場份額。
“受規模、并網電壓限制，大多數分布式光伏電站采用的都是組串式逆變器�！鄙夏茈姎庵赋�，“而且隨著組串式逆變器價格逐年下降，在地面電站的競爭力也會進一步加大�！�
組串式逆變器占比將繼續升高成為主流逆變器企業的一致判斷，華為更是預期2022年組串式逆變器的的市占將攀升至80%。
但技術派陽光電源試圖打破藩籬，其于去年推出“1+X”模塊化逆變器，宣稱獨立于組串式和集中式逆變器范疇外，可滿足分布式、地面電站多場景應用。
市場變局?
就逆變器選型，適應不同應用場景需求，“因地制宜”可謂業內普遍法則。
如集中式逆變器單機容量大、設備數量少、安裝維護便捷、適配各類型組件，上能電氣介紹，集中式逆變器在全球大型平地電站及水面電站中仍是主流方案。
組串式逆變器，“基于多路MPPT跟蹤的固有特點，在電站全生命周期內具備發電量提升、智能運維便捷性、單機故障影響顆粒度小等多方優勢�！笨迫A數能市場人員介紹。組串式逆變器以分布式電站和復雜山地應用為主。
而光伏終端市場，在全球碳減排的強勢颶風下，也正悄然生變。落實碳達峰、碳中和目標，國內加快推動以沙漠、戈壁、荒漠地區大型風電、光伏基地建設，到2030年規劃裝機高達455GW，成為未來十年新增裝機的絕對潛力市場。
“大基地以三北地區的沙漠、戈壁為建設主陣地，以平坦地形為主，性價比更高的集中式逆變器在基地項目中的應用比例將提升�！鄙夏茈姎庹J為。
“也不盡然�！鄙钲谑泻掏姎夤煞萦邢薰竟夥啦慨a品總監韓光表示，隨著組串逆變器的容量越做越大，目前已經做到單機300kW+，未來有可能會做到500kW，隨之帶來的將是組串逆變器的成本進一步下降，集中式逆變器的成本優勢將沒那么顯著。此外，沙漠環境下，傳統集中式逆變器IP54的防護等級可能將無法滿足風沙惡劣環境下的長期穩定運行，組串逆變器IP65/IP66的防護等級使其可靠性會更高一些。
但特變電工也強調，該公司的集中式逆變器具備IP65的防護能力，在環境適應性上完全可以對標組串式逆變器。
對此，陽光電源仍舊強調“因地制宜、科學設計”，應選擇最優的方案應用于戈壁、荒漠等大型光伏基地場景中。
再次回歸實際應用場景，在清潔能源大基地中，以風光為主的新能源占比或超過60%，電站的并網穩定性無疑將成為主要挑戰。以100%輸送新能源電力的青豫直流為例，因直流送端近區缺少電壓支撐，受到暫態過電壓的影響，新能源發電越多，青豫直流輸送能力越小。
因此，電網對光伏逆變器的并網特性提出了更高的要求。2019年12月，GB/T 37408-2019《光伏發電并網逆變器技術要求》、GB 37855-2019《電力系統穩定導則》相繼頒布實施，前者要求逆變器在高電壓穿越過程中有功變化率不超過10%，后者首次提出了短路比(SCR)概念。
針對清潔能源基地對電網適應性的更高要求，華為力挺組串式逆變器：“華為引入阻抗重塑的AI自學習算法，融合動態阻尼適配算法、智能串補自適應算法、主動諧波抑制算法等多種領先并網算法，通過AI自學習動態地調整電站本身的電氣特性來匹配電網，使電網保持穩定�！�
分久必合
事實上，不僅僅是清潔能源基地，在構建以新能源為主的新型電力系統重壓下，光伏發電亟待從“適應電網”走向“支撐電網”。
在此命題下，作為光伏系統的“大腦”擔當，以及光伏發電單元與電網之間的“橋梁”，光伏逆變器的技術變革仍將洶涌。
“2008年地面電站主流集中式逆變器功率是250kW，今天地面電站主流組串式逆變器功率同樣是250kW。分久必合，‘合’成為趨勢�！鄙夏茈姎忸A期。
驚喜的是，不僅僅是上能電氣，陽光電源、華為、特變電工、科華數能、禾望電氣等主流逆變器企業預判出奇一致，未來逆變器的技術路線形態將越來越模糊。
圍繞高可靠性、高效率以及低成本的核心訴求，光伏逆變器的技術演進包含以下五大趨勢：
第一，高壓高密。
系統電壓提升是LCOE降低的重要途徑，從600V到1000V再到1500V，未來將走向更高電壓。系統電壓提升的同時，子陣越來越大，目前國內主流還是2.5MW、3.125MW方陣，以后或達到5MW、6.25MW甚至更大，大子陣可以降低逆變器、變壓器及集電線路成本，實現更低度電成本。
在華為看來，隨著碳化硅、氮化鎵材料、芯片散熱、拓撲架構等根技術的發展，到2025年逆變器功率密度將提升50%以上。
其中，集中式逆變器，上能電氣預期單機功率將從3.125MW逐步升級至4.4MW及更高的功率等級;而組串式逆變器，目前已做到單機300kW+，未來有可能做到500kW。
第二，光儲一體。
逆變器以光儲協同控制算法，實現虛擬慣量等同步機特性，光伏發電技術指標向火電靠攏，可儲可控，進一步增強電網。華為預計到2025年，光儲共生比例將達到30%以上。
第三，智能化。
3D電站孿生、智能功率預測、智能IV掃描、開放式智能支架跟蹤系統、光儲智能化健康診斷等智能化AI技術深入應用，使能系統自主協同優化，創造無限可能。
第四，支撐電網。
高穿有功穩定性、高低電壓穿越能力、頻率適應性……光伏逆變器需具備更精準的并網算法。
第五，模塊化。
模塊化設計可以實現免專家維護，極大降低運維成本、提升系統可用度，將支撐更長電站生命周期，助力LCOE降低25%。
此外，智能關斷、國產元器件替代等技術趨勢也多次被企業重點提及。
潛伏中的微逆和功率優化器
保證光伏陣列的最大輸出功率，光伏逆變器的最大功率點跟蹤(MPPT)技術被奉為圭臬。在此，微型逆變器和功率優化器的優勢可謂無可比擬。
微型逆變器，據科華數能介紹，其主要特點為針對每塊組件進行獨立的MPPT跟蹤及逆變并網，一板一逆，完全不受組件串的遮擋、傾向等影響，最大化利用屋頂面積，使得一些存在陰影遮擋的非優質光伏屋頂資源也可以得到開發。
功率優化器同樣具備，“不僅如此，隨著光伏的大規模發展，系統安全問題也越來越凸顯，屋頂光伏高壓為用戶及運維人員帶來潛在風險，緊急情況下對消防救援也會造成阻礙。安裝功率優化器，光伏組件電壓可快速關斷至零V，保障人員和財產安全。”華為補充。
當然，據微逆企業介紹，微型逆變器仍屬于逆變器的范疇，承擔直交流轉換任務，而優化器并非是逆變器。此外，在組件級關斷功能上，微型逆變器和功率優化器的方案有顯著區別。
當下，微型逆變器和功率優化器的應用市場主要聚集于海外。如美國首先提出組件級關斷要求，澳洲也更新了直流隔離器關斷標準，歐盟對屋頂光伏限制了最高電壓分布式光伏裝機占比的提高，這些標準及要求的出臺成為微型逆變器和功率優化器在對應國家普及應用的基礎。
而著眼國內市場，一方面，分布式光伏對應的組件級關斷及安全要求的政策有待出臺以及強制推廣。
另一方面，也是核心所在，經濟型相對較弱�！拔⒛娴膯蜽成本在組串逆變器的2倍以上，其首要任務應當是通過技術革新，將成本降至一定合理的范圍內。”韓光透露。
但機遇同樣蓄勢待發，“我國加大了峰谷價差同時打開碳交易市場、個人碳排，使得綠電的附加值提升，當火電成本提升/綠電附加值提升，達到一個閾值之后，就是微逆爆發的時候�！碧刈冸姽ゎA期。
“優化器的應用并不局限在分布式場景中，在大型地面電站中也有應用�！比A為強調，“組件隨著時間衰減，而組件之間的衰減存在不一致性，這就導致即使同一型號的組件在經過一段時間后發電量也會有所差異，易造成串聯失配影響發電量。并且組件運行過程中受環境變化影響，如雜草遮擋、側邊積灰等都會影響發電量。優化器則可以規避以上問題造成的影響，顯著提升發電量。”
政策調整、市場變幻、技術碰撞，光伏逆變器的技術格局仍在激烈動蕩之中。
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| 責任編輯：myadmin |
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