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光伏逆变器六大技术发展趋势

中国储能网讯:和光伏组件的发展趋势相似,光伏逆变器也是中国制造业成功国产化并引领全球市场、技术的典范之一。如今,中国制造的光伏逆变器已经在全球新能源市场独领风骚,但盛况之后,逆变器市场会不会重蹈其它产业的覆辙,成为下一个没有技术含量的中国制造呢?阳光电源股份有限公司副总裁、CTO赵为博士近来在多个场合向行业分析了《光伏逆变器和系统发展趋势探讨》。

随着电站类型日益多样化,对系统设计提出了更高的挑战:大型地面电站仍将保持较大的市场份额;随着政策不断完善,屋顶等分布式电站将快速发展;农光互补、渔光互补、漂浮式光伏等新型应用将增多。而逆变器的选型应当体现“因地制宜,科学设计”的基本原则。对于不同的应用的建议如下:

1. 针对大型地面电站,集中式逆变器一直是主流解决方案。更低的初始投资,更友好的电网接入,更低成本的后期运维是选择集中逆变器的主要依据。多个电站实际运行数据表明,在平坦无遮挡的应用场合,集中式与组串式发电量持平;且集中式逆变器单机容量不断增大,1MW以上的系统将逐渐增多;组串式逆变器作为补充,40-100kW等更大功率的组串式逆变器将逐步取代20-40kW的组串式逆变器。

2. 渔光互补、水上漂浮式、大型屋顶电站则需要重点考虑安装和维护的便利性:需要尽可能靠近路边安装;由于安装面平坦,无不同朝向,没有局部遮挡,多路MPPT对发电量提升不明显,因此首选集中式逆变器;且高湿环境下,需要重点关注系统的PID防护问题;以及光伏系统、渔业养殖的综合收益最大化问题。

3. 组串式逆变器由于单机容量小,MPPT数量多,配置灵活,主要适用于复杂的小型山丘电站、农业大棚和复杂的屋顶等应用场合。

针对逆变器产品的发展趋势,随着电站类型越来越复杂,逆变器的产品型谱将更加多样化,以适应不同应用场景的需求。具体来说,主要表现在以下六个方面。

趋势一:逆变器硬件高速发展

SiC、CAN、性能优异的DSP等各种新型器件和新型拓扑的应用,促使逆变器的效率不断提高,目前逆变器的最大效率已经达到99%,下一个目标是99.5%;中国效率已经达到A级,下一个目标是A+,A++。

趋势二:集中式逆变器功率加大,效率提高,电压等级升高

2.5MW等更大功率等级的逆变器将广泛应用,与1MW方阵相比,2.5MW的方案可降低成本约0.1元/W,即100MW的电站可降低1000万初始投资。此外,通过电缆匹配后,保证直流部分的损耗一致。

值得一提的是,1500V系统将是大型电站的发展趋势。相比1000V系统,除组件外可以节省0.2元/W的投资,相当于100MW电站可节约投资2000万。同时,系统损耗可降低约0.27%。

趋势三:组串式逆变器单机功率不断提高,功率密度加大

组串型逆变器的功率不断加大,目前最大功率已经做到80kW,功率密度也在不断提高,重量不断降低,以适应安装维护困难的复杂应用环境。阳光电源的40kW组串式逆变器已经做到了39kg,是目前业内最轻的40kW产品。在散热方面,阳光电源一直坚持智能风扇散热的方式,以进一步降低内部元器件的温升,提升逆变器在高温环境下的过载能力。所采用的风扇防护等级为IP65,寿命可以达到7万小时,同时风扇可以提供20年的质保。

趋势四:组件级产品(MLPE)越来越丰富

组件级的产品种类越来越丰富,如以Enphase为代表的微型逆变器,以SolarEdge为代表的功率优化器等。 据行业研究机构GTM预计,组件级别电力电子(MLPE)设备的出货量将从2013年的1.1GW增加至2017年的5GW以上。

趋势五:电网适应性不断增强,各种保护更加完善,确保安全可靠

漏电流保护、SVG功能、LVRT、直流分量保护、绝缘阻抗检测保护、PID防护、防雷保护、PV正负反接保护等不断完善的功能,逆变器对电网的适应能力进一步增强,不断完善的保护功能,让系统更加安全可靠。

趋势六:逆变器的环境适应能力不断提高

随着沿海、沙漠、高原等各种恶劣环境下的光伏电站应用增多,逆变器的抗腐蚀性、抗风沙等环境适应性能不断提高,以确保恶劣环境下的高可靠性。

在谈到光伏系统的发展趋势时,赵为表示,通过各种新技术、新产品的应用不断促进光伏技术的进步,提高系统效率PR,降低系统生命周期内度电成本(LCOE),最终实现平价上网是大家共同奋斗的目标。

电站的设计将更加精细化;系统集成度进一步提高,集成逆变器、中压变压器的一体化解决方案可以将系统简化到极致,同时降低成本,方便使用,提高效率,提高可靠性。

光伏逆变器行业发展方兴未艾,各种新技术,新产品,日新月异,可谓因地制宜,百家争鸣;在大型地面电站,集中式解决方案初始投资更低,后期运维成本仅是组串式1/3,多个电站运行结果表明,组串式与集中式发电量持平,是用户的首选; 2/2.5MW的解决方案将成为明年的主流;组串逆变器在分布式中的应用也越来越多,高功率,高效率,高功率密度是未来发展方向;光伏+互联网为广大客户认可,数字化智慧型电站将成为主流;光伏+储能应用前景广阔。

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