文|光伏頭條
太陽能光伏市場的火爆，帶動(dòng)了太陽能逆變器行業(yè)的發(fā)展，一般來說，太陽能逆變器分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器三種。
集中式逆變器先匯流、再逆變，主要適用在光照均勻的大型集中式電站場景。因其成本低，主要應(yīng)用日照均勻的大型廠房，荒漠電站等大型集中式光伏電站中。
組串式逆變器先逆變、再匯流，主要適用于中小型屋頂、小型地面電站等場景。應(yīng)用場景更為豐富，可適用于集中式電站、分布式電站及屋頂電 站等各類電站，價(jià)格略高于集中式。
微型逆變器直接逆變并網(wǎng)，主要適用于戶用及小型分布式場景。一般功率在1kw以下，主要適用于分布式戶用及小型分布式工商業(yè)屋頂電站，但價(jià)格高昂，一旦出現(xiàn)故障難以維護(hù)。
低成本領(lǐng)先
2010年以前的逆變器行業(yè)不屬于中國。歐洲作為最主要的光伏市場，2004-2011年間的每年光伏新增裝機(jī)量占比超過全球的60%。作為電氣大國，其中光伏巨頭企業(yè)SMA在1987年首先研發(fā)出光伏逆變器，并推出首款商用組串式逆變器和集中式逆變器，依靠技術(shù)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)跑行業(yè)。
全球市場幾乎被歐洲企業(yè)所壟斷，光伏逆變器出貨量前十名中，除三家北美公司以外，其余企業(yè)均為來自于歐洲。僅SMA、KACO、Fronius、Ingeteam以及Siemens五家歐洲企業(yè)就占據(jù)了70%的市場份額。其中SMA公司市占率達(dá)到了44%，相當(dāng)于光伏逆變器市場的半壁江山。
在歐洲光伏發(fā)展如火如荼的時(shí)候，中國的光伏發(fā)展尚還在萌芽階段：缺乏技術(shù)研發(fā)成果成為制約發(fā)展的最大因素。眾所周知，光伏逆變器連接光伏方陣和電網(wǎng)，可以將系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電通過電力電子變換技術(shù)轉(zhuǎn)換為生活所需的交流電，堪稱整個(gè)光伏系統(tǒng)的心臟所在。
作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的“大腦”，其生產(chǎn)和制造結(jié)合了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、電力電子技術(shù)、微電腦技術(shù)、軟件算法編程技術(shù)等，這樣一個(gè)需要依靠技術(shù)高度配合才能完成的高精尖行業(yè)，逆變器更像是一個(gè)靠腦力部署其它部件的領(lǐng)導(dǎo)者，它的一舉一動(dòng)，均會(huì)直接影響光伏系統(tǒng)的整體走向。
它的轉(zhuǎn)換效率和可靠性也成為判斷逆變器性能的主要指標(biāo)。只要當(dāng)功率變高的時(shí)候，才能意味著損耗低，是降低光伏項(xiàng)目度電成本的重要突破點(diǎn)之一。2003年12月，陽光電源推出中國首臺(tái)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的10kW光伏并網(wǎng)逆變器，使得轉(zhuǎn)換效率邁出了一大步，并由此打破了國外壟斷。
逆變器應(yīng)用場景多為高海拔、溫差大、風(fēng)沙大等惡劣環(huán)境，要求逆變器可以適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境并配有保護(hù)功能。對(duì)逆變器在隔熱、散熱、防塵、高溫降額等方面的要求越來越高，逆變器先后經(jīng)歷了低電壓、零電壓、高電壓穿越、大面積脫網(wǎng)事故檢驗(yàn)、有功無功調(diào)度支持、諧波要求等，不斷提升逆變器技術(shù)門檻要求和實(shí)際應(yīng)用參考。
在此不得不提到專家組在魚柴進(jìn)行的光伏行業(yè)尤其是逆變器行業(yè)具有劃時(shí)代意義的實(shí)驗(yàn)：“魚柴短路實(shí)驗(yàn)”。
“魚柴短路試驗(yàn)”是對(duì)光伏電站進(jìn)行大擾動(dòng)試驗(yàn)，所有電站都同時(shí)進(jìn)入低電壓穿越狀態(tài)。這次測(cè)試結(jié)果為國外光伏逆變器全部脫網(wǎng)，而國內(nèi)領(lǐng)先的逆變器品牌全部非常堅(jiān)挺。這個(gè)實(shí)驗(yàn)讓全球逆變器市場發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，也結(jié)束了中國光伏投資企業(yè)盲目迷信國外產(chǎn)品的歷史，奠定了中國光伏逆變器的性能與地位。
2009年前后，受益于國內(nèi)金太陽示范工程和特許權(quán)項(xiàng)目的推動(dòng)，我國光伏行業(yè)發(fā)展駛?cè)肟燔嚨?。彼時(shí)，大型地面電站市場高歌猛進(jìn)，集中式逆變器憑借成本低，容量大的優(yōu)勢(shì)迎來大規(guī)模發(fā)展機(jī)遇。而巨大的利潤空間則吸引了眾多UPS、通訊電源等行業(yè)供應(yīng)商涌入，在迅速拉低光伏逆變器價(jià)格的同時(shí)，中國光伏逆變器。直到2013年國內(nèi)新增裝機(jī)容量達(dá)到11.3GW。全球光伏逆變器企業(yè)前20強(qiáng)中，有15家是中國企業(yè)。
技術(shù)引領(lǐng)成本下降
2013年，度電補(bǔ)貼盛裝出場。國內(nèi)光伏項(xiàng)目開始陸續(xù)啟動(dòng)，中國光伏市場也由此進(jìn)入了發(fā)展快車道，很快便一躍成為全球光伏裝機(jī)最大的市場。
隨之逆變器技術(shù)也呈現(xiàn)出百花齊放的模式，既有傳統(tǒng)的大型集中式逆變器，組串式逆變器，又出現(xiàn)了集散式逆變器，以及直流高壓逆變器等技術(shù)。
而集中式逆變器，由于不具備精確定位故障的能力，許多光伏電站本身就建造在自然環(huán)境較為惡劣的地方，需要經(jīng)常性的維護(hù)和故障檢修。集中式逆變器在這方面天然具有劣勢(shì)，許多集中式逆變器在使用幾年后就問題頻頻，最終導(dǎo)致整個(gè)光伏電站發(fā)電量嚴(yán)重下降。因此不僅設(shè)備易損壞，而且維修困難，人工成本極高。
華為將自己過去做基站防護(hù)的經(jīng)驗(yàn)用在了組串式逆變器上，不僅讓單個(gè)逆變器變得防火防水防雷，還重新設(shè)計(jì)了逆變器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，把其中容易出故障的風(fēng)扇，熔絲等部件全部去除。將組串式逆變器的整體故障率降到了不到千分之三。
華為首次登上全球光伏逆變器市場排行榜位，陽光電源也完成了首次對(duì)SMA的超越。至此，中國光伏逆變器終于冠絕世界，包攬下全球前二的位置，完成了一場“逆變”大戲。
2014年慕尼黑intersolar論壇上，資深的光伏從業(yè)人士ManfredBachler甚至提出用組串式逆變器改造現(xiàn)存的集中式逆變器的方案。此外，伴隨政策變化，國內(nèi)分布式光伏、戶用光伏爆發(fā)出極大的潛力，組串式逆變器迎來發(fā)展機(jī)遇，市場份額持續(xù)激增。技術(shù)更迭、行業(yè)洗牌在光伏逆變器市場交替上演。
反觀歐洲市場，逆變器廠商的市場份額持續(xù)不斷受到?jīng)_擊，老牌企業(yè)ABB、Schneider等多家逆變器廠商陸續(xù)退出了逆變器業(yè)務(wù)。
中國逆變器企業(yè)在積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后推出和驗(yàn)證了很多先進(jìn)技術(shù)，中國的逆變器產(chǎn)品在這期間實(shí)現(xiàn)了彎道超車，躋身國際一線水準(zhǔn)，甚至在很多方面性能超過國際同行。
向增加功能性方向邁進(jìn)
光伏全面平價(jià)以后，光伏應(yīng)用場景愈發(fā)多樣和復(fù)雜，對(duì)技術(shù)、產(chǎn)品與市場需求的深度協(xié)同能力提出了更高要求。逆變器一方面要滿足自身散熱需求，另一方面需提升防護(hù)等級(jí)以應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境，這無疑對(duì)逆變器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料工藝提出了更高要求。于是，逆變器技術(shù)不斷升級(jí)，集成了更多功能，如組件PID防護(hù)和修復(fù)，與跟蹤支架、清掃系統(tǒng)等外圍設(shè)備融合等，以提升整個(gè)光伏電站性能，保障發(fā)電收益最大化。
全球主流廠家逆變器最大效率普遍突破99%，下一個(gè)目標(biāo)是99.5%。2020年下半年，光伏組件紛紛推出基于182mm、210mm硅片尺寸的高功率組件。不足半年，陽光電源、特變電工、古瑞瓦特、錦浪科技、上能電氣、固德威等一批企業(yè)快速跟進(jìn)，相繼推出與之適配的大功率組串式逆變器。
技術(shù)做到極致之后的中國光伏逆變器企業(yè)開始尋求對(duì)整個(gè)光伏系統(tǒng)進(jìn)行深度優(yōu)化。更大功率的逆變器開始廣泛應(yīng)用，同時(shí)不斷提升功率密度和系統(tǒng)效率，最直觀的例子是逆變器的“外殼”逆變柜：2011年，中國第一臺(tái)箱式逆變器在陽光電源廠房下線，替代了傳統(tǒng)的土建房。隨后通過三電平等新技術(shù)的應(yīng)用、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化、功能集成等技術(shù)，不斷投入、不斷升級(jí)，集中逆變器占地面積從最初的20平，逐步縮小至10平米、7平米、3平米，到目前的SG1250UD成為首款可直接在戶外應(yīng)用的集中型逆變器，降低了土地、建設(shè)和運(yùn)維成本，并明顯縮短施工周期。
而直流1500V電壓等級(jí)也在這期間開始應(yīng)用，2015年，陽光電源率先推出了1500V電壓等級(jí)的系統(tǒng)解決方案，這項(xiàng)技術(shù)首先被用于國外電站項(xiàng)目，憑借更低的BOS成本和更低損耗，成為光伏電站邁向平價(jià)的重要助力。
隨著中國市場競價(jià)政策推出，2019年也被認(rèn)為是中國1500V電壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用元年。采用新的“1500V電壓系統(tǒng)＋大方陣＋高超配”技術(shù)，可以將發(fā)電曲線做得更加平滑，讓新能源變成更穩(wěn)定的能源，同時(shí)可以大幅降低光伏度電成本5％以上。
在整體競爭格局下，光伏逆變器行業(yè)不同細(xì)分領(lǐng)域和市場的競爭格局亦存在一定差異。如在地面電站領(lǐng)域，華為、陽光電源等企業(yè)具有較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢(shì)和市場地位，在分布式光伏逆變器領(lǐng)域，古瑞瓦特、錦浪科技、固德威及首航新能源等企業(yè)保持了較快的增長和較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢(shì)，而在微型逆變器領(lǐng)域，禾邁、昱能等公司的市場占有率具有顯著優(yōu)勢(shì)。
光儲(chǔ)一體化是必然趨勢(shì)
傳統(tǒng)并網(wǎng)光伏逆變只能進(jìn)行從直流電到交流電的單向轉(zhuǎn)換，僅在白天發(fā)電，發(fā)電功率也會(huì)受到天氣影響，具有不可預(yù)見性等問題，而儲(chǔ)能逆變器集成了光伏并網(wǎng)發(fā)電+儲(chǔ)能電站的功能，在電能富余時(shí)將電能存儲(chǔ)，電能不足時(shí)將存儲(chǔ)的電能逆變后向電網(wǎng)輸出，平衡晝夜及不同季節(jié)的用電差異，起到削峰填谷的作用。
而儲(chǔ)能逆變器與并網(wǎng)逆變器技術(shù)同源，雖然保護(hù)回路、緩沖回路有差別，但硬件平臺(tái)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似，因而降本路徑與光伏逆變器基本一致。
短期內(nèi)，儲(chǔ)能裝機(jī)需求主要受政策端推動(dòng)，受制消納空間及電力波動(dòng)性等影響，各國政府加速出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)儲(chǔ)能市場的相關(guān)政策，國內(nèi)部分省市甚至強(qiáng)制要求新能源配儲(chǔ)。
從長期看，光儲(chǔ)一體化是必然趨勢(shì)，政策先行推動(dòng)新能源配儲(chǔ)。理論上，在一個(gè)完全由光伏供電的情境下，需配置 1：3 至 1：5的儲(chǔ)能后才能實(shí)現(xiàn)不間斷電源供給，光儲(chǔ)一體有望成為未來的清潔能源解決方案。