光伏逆变器虽然只占光伏电站造价的5%,但却是整个光伏系统的核心。传统的光伏逆变器只是简单地将光伏直流电转化为电网所需的交流电,在智能电站概念提出后,逆变器的重要性越来越突出,还承载了支撑电网、信息交互、数据分析、电站管理、光储结合等重要功能。



数据平台


不同于光伏组件制造几乎只看成本和效率,光伏逆变器的设计和制造更多要从整个系统角度考虑,除了转换效率,还要兼顾综合防护、稳定运行、安全可靠和电网友好性;随着光伏电站管理越来越精细化,光伏逆变器承载着数据采集的任务;而当新型组件出现和跟踪支架推出后,逆变器还要考虑如何与这些直流侧部件进行深度结合。可以说,逆变器是连接发电设备(组件)和电网的桥梁,也是光伏电站最重要的核心部件。


逆变器最主要的使命分两部分:

在直流侧实现系统优化,从而达到降本、增效、减耗目的;在交流侧,随着渗透率的提升,不断满足电网越来越高的调度与支撑功能。


中国主要的光伏逆变器厂商有阳光电源、华为、上能、特变电工、固德威、古瑞瓦特、锦浪、正泰电源、三晶、首航、盛能杰等企业,近年来这些企业在海外也进行了广泛的拓展,并在与国际巨头的竞争中逐步占据上风。其中阳光电源与华为连续数年占据全球光伏逆变器前二位置,固德威、古瑞瓦特、锦浪、三晶、盛能杰等一批专注生产中小型工商业及户用逆变器的企业齐头并进,势头良好。

 

从2004年德国颁布可再生能源法至今,光伏产业已经快速发展15年时间,这期间,中国逆变器从弱到强,从跟跑到领跑,最终占据全球领先地位。笔者根据产业发展脉络,结合这些主要企业提供的大事记,梳理光伏逆变器在推动平价上网方面的历史贡献,探讨产业未来。其中,阳光电源完整参与全过程并经历几乎全部重大历史节点,资料最为完整,因此很多史料来自阳光电源,在此表示感谢。


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第一阶段

提质增效


逆变器中的MPPT(最大功率点跟踪)控制器能够实时侦测太阳能板的发电电压,并追踪最高电压电流值(VI),使系统以最大功率输出。

 

早期的光伏企业曾经非常重视MPPT效率,有时也将MPPT效率与转换效率混为一谈。但MPPT效率并不完全代表逆变器工作效率,最终还要看整体的转换效率。随着MPPT技术成熟,这一概念只作为评判逆变器性能的指标之一,而不再过分强调。实际上市场最认可的仍然还是各种加权效率,比如欧洲效率(欧洲)、CEC效率(北美)、中国效率(中国)。

 

在这期间,中国光伏逆变器还处于萌芽阶段,即使是国内客户,也对国产逆变器持怀疑态度。


这个阶段从2003年12月,阳光电源推出中国首台拥有自主知识产权的10kW光伏并网逆变器开始,其间经历了甘肃敦煌特许权招标、金太阳工程、中国出台上网电价、风电出现脱网情况后光伏电站也要求低电压穿越功能等标志性事件,至鱼柴实验结束为止。


专家组在鱼卡开关站至柴达木变电站线路进行了对中国光伏行业尤其是逆变器行业具有划时代意义的实验:“鱼柴短路实验”。

 


“鱼柴短路试验”是对光伏电站进行大扰动试验,所有电站都同时进入低电压穿越状态。这次测试结果有两个重要意义:



第一、国外光伏逆变器全部脱网,而国内领先的逆变器表现良好,其中以阳光电源逆变器无一脱网,表现最为优异,这个实验打破了国外逆变器产品性能最优的神话。

 

第二、确实存在很多国产逆变器表现很差,让逆变器群雄割据、连年混战的局面逐步结束,具有品牌和技术的企业开始脱颖而出。


在此期间光伏逆变器经历了几个方面的提升:

 

电网友好性提升:逆变器先后经历了低电压、零电压、高电压穿越、大面积脱网事故检验、有功无功调度支持、谐波要求等,不断提升逆变器技术门槛要求和实际应用案例参考。

 

防护性提升:市场多为高海拔、温差大、风沙大等恶劣环境,对逆变器在隔热、散热、防尘、高温降额等方面的要求越来越高。

 

整体方案及成本发展:汇流、配电、逆变、升压、通讯等各个方面的整合和提升,以及对用户的电站建设、维护检测成本降低。