平價上網可謂光伏業的終極目標,業內人士將這一時間預估為2020年甚至更早。而隨著近期2016年八大光伏“領跑者”基地項目競標電價的連續沖擊,平價上網的步伐似乎更快。由此,光伏產業從設備端到系統端的降本增效迫在眉睫。
市場需求之下,占據光伏成本近半的組件,無論是多晶還是單晶,正以技術帶動邁入高效時代。系統的另一核心部件光伏逆變器也不例外,從集中式逆變器的一家獨大到集中、組串的兩分天下,路線之爭但共同目標旨在促進效率提升和技術升級。在杭州禾邁電力電子技術有限公司(以下簡稱禾邁)總經理楊波博士看來,這也是光伏系統對逆變器設備的根本要求。
在“第二屆光伏電站質量˙設備選型高峰論壇暨2016金融機構光伏電站投資風控研討會”上,楊波分析道:“光伏發電系統收益=單位時間發電量*總發電時間*電價-系統投入,收益最大化的可靠路徑在于增加單位時間發電量、總發電時間以及減少系統投入,前者要求設備具備高效的能量轉化和可靠的運行機制,后者則要求低投入、功率匹配、低維護成本。”
以高效、可靠為價值主導,光伏逆變器市場推陳出新,水冷型逆變器、預警式逆變器、模塊化逆變器等,技術路線更加多元化。但楊波強調,不同技術路線之間并非“非你即我”的“零和游戲”,不同方案應用場景各有不同,但對于市場而言卻豐富了產品系列,讓電站業主有了更多的選擇。
集中、組串 還有“集中式的組串”
光伏逆變器,顧名思義以“逆變”為主要功能,最大限度地將太陽能電池板產生的直流電轉換為交流電,并向電網輸出合格的電能,是光伏系統效率的最終決定者。核心參數包括轉換效率以及跟蹤組件最佳工作點獲取最大功率輸出的MPPT效率。
光伏逆變器分類因參考因素不同而不同,市場上廣為提及的是分為集中式逆變器和組串式逆變器。簡單理解,兩者逆變時間不同,集中式是將光伏組件產生的直流電匯總后轉變為交流電,然后進行升壓、并網,而組串式則是直流電直接轉變為交流電,之后再匯總升壓、并網。當然,最顯而易見的區別是功率大小不同,組串功率一般在50kW以下,而集中功率可達到500kW及以上。
從“0”到“1”再到“N”,根據歷經多年且成熟的應用案例,集中和組串各有優缺點是行業普遍觀點:集中式逆變器功率大、成本低,但MPPT電壓范圍較窄,不能監控到每一路組件的運行情況,因此不可能使每一路組件都處于最佳工作點;組串式逆變器多路MPPT,減少了組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況,最大程度增加了發電量,但成本相對較高。
因此,是否能找到更高效、更可靠的“第三條路”成了逆變器行業的重點課題。隨之出現了集散式逆變器,綜合集中式和組串式的優點,集中逆變、分散MPPT跟蹤,代表企業如無錫上能、禾望。此外,以禾邁、正泰電源為代表的企業還提出了另外一種“集中式組串”的方案:智能模塊化逆變器。
楊波向記者介紹:“模塊化逆變器從機柜結構上來講,它還是集中式逆變器,所以有集中式的優點,如成本很低。但是從電氣結構來講,采用模塊化設計,等效于組串逆變器。但是禾邁智能模塊化逆變器更優于組串,關鍵在于相較于組串固定的MPPT數量,禾邁模塊化逆變器可以實現靈活的MPPT配置,如一臺500kW的逆變器,里面有8個63kW的模塊,以50為單位任意模塊都可以組合,150kW一個MPPT或者100kW、200kW,對于山地光伏電站以及地形條件差的光伏項目特別適合。”
中大型屋頂和水面光伏也是模塊化逆變器的適用場景。楊波解釋:“中大型屋頂,由于屋頂朝向和分布各不相同,需要多樣MPPT,集中式單路MPPT顯然不太適合,而組串式價格相對較高。水面光伏使用模塊化逆變器,則既可實現多路MPPT,又可集中管理,避免水面上更換設備的復雜性。”
可靠性方面,模塊化逆變器最小啟動功率低至0.5kW,發電時間更長;單模塊故障不影響其他模塊,發電損失小,且更換模塊所需時間不超過5分鐘,無需專業人員,后期運維成本大大降低。
技術、品質 “中國式逆變器”的短板?
模塊化逆變器的應運而生,可以說是中國光伏逆變器技術升級的縮影。隨著國內光伏市場的成倍增長,特別是國家“領跑者”計劃的帶動,中國光伏逆變器打響技術品牌必然可期,相應地,與起步較早的國外逆變器相比,差距減少甚至已然逆襲。
對此,楊波表示:“中國電力電子和逆變器技術水平并不比國外差,甚至比國外還要好。”
然而,楊波擔憂的是國內逆變器產品的品質短板。他說:“一方面,一個技術轉化成產品需要3~10年,而中國企業可能3個月就推出一個新產品,這樣整個工藝的完備性和產品的質量一定要打個折扣;另一方面就是價格使然,國內集中式逆變器價格已經低至2毛錢一瓦,過低的價格總會讓一些企業以犧牲品質來實現,但最終買單的是整個中國逆變器行業。”
國家質檢總局發布的光伏逆變器質量狀況報告也為行業敲響了警鐘。2015年,質檢總局抽查了北京、河北、上海等13個省、直轄市55家企業生產的55批次光伏并網逆變器產品,發現有14批次產品不符合標準規定,合格率不足80%,涉及額定輸入輸出、諧波和波形畸變過/欠壓保護等問題。今年第三季度,質檢總部再次抽查52家企業生產的52批次光伏并網逆變器產品,有6批次產品不符合標準的規定。
楊波解讀這一結果認為還須理性對待,他表明:“不排除一些企業在‘價格戰’的誘導下降低產品品質,而有關國家標準的不適用性也是重要原因。一些早期的國家標準已經不適宜現在電站的標準了,如以過欠過壓為例,中國電網參差不齊,農村電網電壓理論是220V,實際上很多是250V,250V上下波動10%的話就到了270~280V了,從原來的電網保護來講就不能發電了,但是對用戶來講不發電即意味著損失,所以一些廠家只能違背國家標準將保護標準提高,避免光伏逆變器陷入開停機死循環。”
楊波指出,光伏電站更多的事故出現在升壓和強電部分,而這其中,逆變器和匯流箱成為事故的高發地,所以強烈呼吁逆變器同行在追求高效逆變器的同時,做更有品質的逆變器產品。
市場需求之下,占據光伏成本近半的組件,無論是多晶還是單晶,正以技術帶動邁入高效時代。系統的另一核心部件光伏逆變器也不例外,從集中式逆變器的一家獨大到集中、組串的兩分天下,路線之爭但共同目標旨在促進效率提升和技術升級。在杭州禾邁電力電子技術有限公司(以下簡稱禾邁)總經理楊波博士看來,這也是光伏系統對逆變器設備的根本要求。
在“第二屆光伏電站質量˙設備選型高峰論壇暨2016金融機構光伏電站投資風控研討會”上,楊波分析道:“光伏發電系統收益=單位時間發電量*總發電時間*電價-系統投入,收益最大化的可靠路徑在于增加單位時間發電量、總發電時間以及減少系統投入,前者要求設備具備高效的能量轉化和可靠的運行機制,后者則要求低投入、功率匹配、低維護成本。”
楊波發表主題為《從逆變器角度看光伏發電系統的高效和安全》的演講
楊波接受記者聯合專訪
以高效、可靠為價值主導,光伏逆變器市場推陳出新,水冷型逆變器、預警式逆變器、模塊化逆變器等,技術路線更加多元化。但楊波強調,不同技術路線之間并非“非你即我”的“零和游戲”,不同方案應用場景各有不同,但對于市場而言卻豐富了產品系列,讓電站業主有了更多的選擇。
集中、組串 還有“集中式的組串”
光伏逆變器,顧名思義以“逆變”為主要功能,最大限度地將太陽能電池板產生的直流電轉換為交流電,并向電網輸出合格的電能,是光伏系統效率的最終決定者。核心參數包括轉換效率以及跟蹤組件最佳工作點獲取最大功率輸出的MPPT效率。
光伏逆變器分類因參考因素不同而不同,市場上廣為提及的是分為集中式逆變器和組串式逆變器。簡單理解,兩者逆變時間不同,集中式是將光伏組件產生的直流電匯總后轉變為交流電,然后進行升壓、并網,而組串式則是直流電直接轉變為交流電,之后再匯總升壓、并網。當然,最顯而易見的區別是功率大小不同,組串功率一般在50kW以下,而集中功率可達到500kW及以上。
從“0”到“1”再到“N”,根據歷經多年且成熟的應用案例,集中和組串各有優缺點是行業普遍觀點:集中式逆變器功率大、成本低,但MPPT電壓范圍較窄,不能監控到每一路組件的運行情況,因此不可能使每一路組件都處于最佳工作點;組串式逆變器多路MPPT,減少了組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況,最大程度增加了發電量,但成本相對較高。
因此,是否能找到更高效、更可靠的“第三條路”成了逆變器行業的重點課題。隨之出現了集散式逆變器,綜合集中式和組串式的優點,集中逆變、分散MPPT跟蹤,代表企業如無錫上能、禾望。此外,以禾邁、正泰電源為代表的企業還提出了另外一種“集中式組串”的方案:智能模塊化逆變器。
楊波向記者介紹:“模塊化逆變器從機柜結構上來講,它還是集中式逆變器,所以有集中式的優點,如成本很低。但是從電氣結構來講,采用模塊化設計,等效于組串逆變器。但是禾邁智能模塊化逆變器更優于組串,關鍵在于相較于組串固定的MPPT數量,禾邁模塊化逆變器可以實現靈活的MPPT配置,如一臺500kW的逆變器,里面有8個63kW的模塊,以50為單位任意模塊都可以組合,150kW一個MPPT或者100kW、200kW,對于山地光伏電站以及地形條件差的光伏項目特別適合。”
中大型屋頂和水面光伏也是模塊化逆變器的適用場景。楊波解釋:“中大型屋頂,由于屋頂朝向和分布各不相同,需要多樣MPPT,集中式單路MPPT顯然不太適合,而組串式價格相對較高。水面光伏使用模塊化逆變器,則既可實現多路MPPT,又可集中管理,避免水面上更換設備的復雜性。”
可靠性方面,模塊化逆變器最小啟動功率低至0.5kW,發電時間更長;單模塊故障不影響其他模塊,發電損失小,且更換模塊所需時間不超過5分鐘,無需專業人員,后期運維成本大大降低。
技術、品質 “中國式逆變器”的短板?
模塊化逆變器的應運而生,可以說是中國光伏逆變器技術升級的縮影。隨著國內光伏市場的成倍增長,特別是國家“領跑者”計劃的帶動,中國光伏逆變器打響技術品牌必然可期,相應地,與起步較早的國外逆變器相比,差距減少甚至已然逆襲。
對此,楊波表示:“中國電力電子和逆變器技術水平并不比國外差,甚至比國外還要好。”
然而,楊波擔憂的是國內逆變器產品的品質短板。他說:“一方面,一個技術轉化成產品需要3~10年,而中國企業可能3個月就推出一個新產品,這樣整個工藝的完備性和產品的質量一定要打個折扣;另一方面就是價格使然,國內集中式逆變器價格已經低至2毛錢一瓦,過低的價格總會讓一些企業以犧牲品質來實現,但最終買單的是整個中國逆變器行業。”
國家質檢總局發布的光伏逆變器質量狀況報告也為行業敲響了警鐘。2015年,質檢總局抽查了北京、河北、上海等13個省、直轄市55家企業生產的55批次光伏并網逆變器產品,發現有14批次產品不符合標準規定,合格率不足80%,涉及額定輸入輸出、諧波和波形畸變過/欠壓保護等問題。今年第三季度,質檢總部再次抽查52家企業生產的52批次光伏并網逆變器產品,有6批次產品不符合標準的規定。
楊波解讀這一結果認為還須理性對待,他表明:“不排除一些企業在‘價格戰’的誘導下降低產品品質,而有關國家標準的不適用性也是重要原因。一些早期的國家標準已經不適宜現在電站的標準了,如以過欠過壓為例,中國電網參差不齊,農村電網電壓理論是220V,實際上很多是250V,250V上下波動10%的話就到了270~280V了,從原來的電網保護來講就不能發電了,但是對用戶來講不發電即意味著損失,所以一些廠家只能違背國家標準將保護標準提高,避免光伏逆變器陷入開停機死循環。”
楊波指出,光伏電站更多的事故出現在升壓和強電部分,而這其中,逆變器和匯流箱成為事故的高發地,所以強烈呼吁逆變器同行在追求高效逆變器的同時,做更有品質的逆變器產品。