光伏逆變器市場風起云涌
時間:2013-06-03 點擊:2048 次

    光伏逆變器市場最近風起云涌,422日,ABB傳出收購PowerOne的消息振動業界。人們紛紛猜測這次電氣設備巨頭和全球第二大光伏逆變器廠商的聯姻將對光伏產業帶來哪些變化。與組件市場各大巨頭紛紛割肉離場不同,逆變器市場確是并購頻頻。4月初,在Photon雜志上表現十分搶眼的德國逆變器廠商REFUsol被美國公司AdvancedEnergy收購,去年底業界一哥SMA收購國內廠商兆伏愛索。各大廠商朝著更大更強的方向大步邁進,再加上我國西部的光伏“躍進”,一些國內的廠商表示“一百千瓦以下的小機子我們根本不去做”。

與組件相比,逆變器技術革新更為緩慢。尤其是大型逆變器(utility-scaleinverter)各家的拓撲結構(topology),控制方法,開關器件都差不多,但是產品的穩定性和實際效率卻是需要長期的工程設計經驗積累的。另一方面,做這種大型項目還需要本土化的技術支持,市場開拓,政府關系,資金支持,今后鹿死誰手還未可知,但跨國巨頭們在多個方面已占先機。      

在學術界卻是另一番景象,實驗室中的逆變器是越做越小。搞光伏逆變器研究的應該都讀過丹麥Aalborg大學FredeBlaabjerg教授和他學生寫的關于光伏逆變器(PVinverter)的綜述文章。文章中提到了逆變器的一個發展趨勢,大型的集中式逆變器(centralizedinverter)已經非常成熟的過去式,當時(2005)比較流行的是組串式(stringinverter)和交流組件(ACmodule)/微逆變器(micro-inverter),將來的趨勢會是交流組件甚至交流電池(ACcell)。

    FredeBlaabjerg教授的這幾篇過于逆變器的綜述文章已經達到了將近1000的引用數,這在電力電子領域已經十分驚人。而且在他擔任IEEE電力電子學報(TransactiononPowerElectronics)總編輯的過去幾年中,光伏逆變器的研究成了一個非常熱門的領域。我個人認為文章的預測還是很準確的,自從2008Enphase公司推出了第一款商業產品,微逆變器開始被學術圈外的人認識,該公司憑借其在硅谷的優勢迅速融資擴張發展很快,隨后其他幾個品牌快速跟進形成競爭。幾大主流品牌先是觀望,最近也開始在微逆市場布局了。行業老大SMA買下了微逆先鋒OKE-Services的產品平臺OK4ALL,并以此開發出了微逆產品SunnyBoy240。這款產品目前只在SMA的美國網站可以看到,具體上市時間未知。PowerOne也在2011年推出自己的微逆產品AuroraMicro。

    微型逆變器可以提高系統效率,由于每塊組件都配有一個逆變器,組件之間的失配損耗(mismatchloss)可以消除。但是由于目前微逆價格高出組串逆變器幾倍,即使總發電量略高,在系統的成本償還時間(paybacktime)方面也無優勢。其實微逆還有一個很大的優勢,就是安裝方便安全,據一些做光伏系統設計的UNSW的校友介紹,目前最新的澳大利亞光伏安裝標準AS5033對微逆的安裝放寬了很多要求,同時由于電壓等級的降低,安裝工人也感覺更安全。這可能會成為將來這一技術開拓市場的主要優勢。

    提到了安裝方便,就不能不提到跟微逆非常相似的交流組件,兩者的差別是交流組件的逆變器是直接鑲嵌安裝在組件的背面,和組件形成一體。這樣的設計大大減少了安裝時間。目前Solarbridge公司在這一領域處于領先地位。這家公司的前身是由UIUC的教授PhilipKrein和他的學生,同在UIUC的副教授PatrickChapman共同創立的一家高科技公司。在公司壯大后PatrickChapman辭去了終身教職出任公司CTO.在技術方面由于交流組件的電力電子設備直接安裝在電池背后,需要經受更加惡劣的環境考驗。Solarbridge應用了獨特的拓撲結構盡量減小容易老化和出故障的元件。得到了風投支持的美國微逆公司正在積極的全球擴張,兩家大公司不約而同的在今年開始發展澳洲市場。Enphase與澳洲領先的分銷商RFISolar建立了伙伴關系,而Solarbridge則直接和澳洲本土的組件廠商(TindoSolarland)合作生產交流組件。

   在學術界最近各大教授們紛紛打碎組件,朝著交流電池的方向大步邁進。20136月的IEEE電力電子學報是電力電子在光伏領域應用的特刊,其中有三篇文章不約而同的瞄準了submoduleconverter(作者譯:‘組件內轉換器’),他們分別來自三個電力電子的大牛組MIT,UIUCUofColorado。這種技術把一個組件中的電池分為三組,給每一組加裝一個最大功率MPPT這樣就可以最大程度上的減少失配損失。這種的技術的器件的大小、效率和穩定性提出了很高的要求,MIT的研究小組使用了一種超高開關頻率的變換器(veryhighswitchingfrequencyconverter)來減小儲能元件的大小使其可以輕松的裝進原有的組件接線盒中(junctionbox)。

    當然,學術界的火熱不一定等同于很高的實用價值,也不一定能證明就是未來的發展方向。大型逆變器和小型逆變器在拓撲結構,控制方法,和開關元件等方面都不相同,并不存在競爭關系。至少在大型的光伏電站中,目前微逆還看不到任何應用的價值。但是我個人認為在小型分布式系統中這一技術帶來的高效率,安裝安全方便,設計靈活等優勢會讓它脫穎而出的。價格因素可以阻礙某個產品的推廣,但從歷史的角度看,價格因素并不能阻礙一項技術的廣泛應用。

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