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    風口中的“風口”:光伏逆變器現狀調查

    鄭晨燁 來源:經濟觀察報 記者 鄭晨燁 編輯:jianping 光伏逆變器
    8月7日,立秋。我國西南邊陲小城曲靖,正迎來一年中日照最長的時段!8月份的曲靖早上六點半左右日出,到晚上七點四十分左右日落,全天日照時長能達到13個小時,峰值日照時數有4.5個小時,立秋時節正是裝光伏電站的好時候!标惲赵陔娫捴懈嬖V記者。

    這位“85后”的重慶女孩是江蘇一家分布式光伏企業的銷售工程師,夏秋之交的八九月份,通常是她一年中最忙的時候。而眼下,陳琳正在跟進自己今年最大的一個光伏電站項目的交付,就在數日以前,她隨著公司的幾輛重型卡車從位于常州的廠區出發,載著成套的光伏組件,翻山越嶺來到了云南曲靖!斑@是一個468kW的工商業電站,這個項目從安裝到并網都由我們公司來做,綜合估算下來,這個電站首年總發電量能達到63萬度,實現二氧化碳減排650噸!标惲盏恼Z氣中帶著一絲驕傲。

    不過,就在8月7日當天,陳琳同客戶在現場一起驗收清點貨物的過程中,還是出現了一些小波折!澳孀兤鳑]有跟著其他組件一起送到,缺了逆變器的話,項目施工(就)需要暫緩一下!碧岬侥孀兤,陳琳變得有些焦慮。

    陳琳所在的公司屬于光伏行業中的集成廠商,主要做一站式光伏解決方案,業務涵蓋項目前期咨詢、系統設計及運維監控。

    但這家公司本身并不具備生產包括從太陽能板、配電箱、光伏支架和電纜在內的光伏組件的能力,而陳琳口中那個暫時還沒有運到的逆變器,就屬于整個光伏電站當中的“心臟”。


    風口中的“風口”

    全球的光伏產業正處于“風口”,呈現出的是“井噴式”的發展。

    7月29日,國家能源局公布了2022年上半年光伏發電建設運行情況,其中,上半年光伏新增裝機30.88GW,集中式光伏電站11.22GW,分布式光伏19.65GW。戶用分布式光伏新增裝機8.91GW,同比增長51.5%。

    據浦銀安盛光伏ETF基金經理高鋼杰近日預測稱,十四五期間,我國光伏年均新增光伏裝機或將超過75GW。

    而在海外市場方面,今年五月,歐盟發布了一項名為REPowerEU的計劃草案,其中提出:“到2025年,所有新建筑以及能耗等級D或以上的現有建筑,都應安裝屋頂光伏設備”!敖衲瓯l的俄烏沖突,讓歐洲對自己的能源安全變得更加重視,所以今年歐洲市場的銷量十分不錯!睆V東欣頓電源有限公司銷售經理唐濤向記者表示。

    記者查詢歐洲統計局數據發現,今年一季度,國內出口到歐洲的光伏組件規模為16.7GW,同比暴增145%。

    在記者走訪光伏企業的過程中,有多家企業的市場經理向記者透露,其所在公司當前均已戰略性放棄國內市場,正全力挖掘跟進海外市場需求!拔覀儸F在主要做海外市場,國內的就不用來咨詢了!鄙钲诿朗罉沸履茉纯萍加邢薰镜囊幻N售經理如此表示。

    在唐濤看來,今年歐洲市場的銷量增長,有部分原因在于當地采用的市場化電價結算模式。他認為,在能源供應緊張的情況下,飆漲的電價開始讓很多歐洲家庭考慮光伏發電的可行性!案鷩鴥鹊拇蟪鞘胁灰粯,歐洲的居民戶型,本身就很合適做屋頂發電!碧茲f。

    中信證券在近期發布的相關研究報告中稱,歐洲加快光伏項目建設進度,海外裝機量將保持較高速增長,2022年全球光伏裝機有望超230GW。

    而在全球光伏市場正處于大風口之時,扮演著光伏電站“心臟”角色的逆變器,也迎來了屬于自己的高光時刻。

    根據中商產業研究院年初的統計數據,全球光伏逆變器出貨量從2017年的98.5GW快速攀升至2020年的185.1GW,年 復 合 增 長 率 高 達22.51%!皠e看逆變器在整套系統中所占的成本不高,一般也就5%,但是沒有逆變器的光伏電站就等于(只是)立了幾塊空板子!标惲崭嬖V記者。

    “光伏發電主要是利用了中學就學過的‘光電效應’,即當太陽光中的光子照射到光伏板上時,硅晶中的電子由于吸收了能量產生移動,從而形成了直流電!奔闻d一家小型光伏企業的技術工程師郝哲向記者解釋,對于用電側來說,太陽能板產生的直流電是沒辦法直接用的,逆變器的作用就是將直流電轉換為工頻交流電,即我們常說的市電。

    郝哲表示,逆變器作為銜接光伏組件與電網的重要設備,除了承擔直交流電轉換的作用外,其還能通過MPPT技術(最大功率點跟蹤)讓光伏板保持以最大功率進行工作!俺讼瘛呐K’,還像是光伏電站的‘大腦’!焙抡苷f。

    眼下,伴隨著愈吹愈猛烈的光伏之風,下游的逆變器廠商也掙得“盆滿缽滿”!皢巫咏拥矫Σ贿^來,像撿錢一樣,我自己上半年就做了上千萬的業績!眹鴥纫患翌^部逆變器企業的銷售經理王方在電話中告訴記者。

    王方表示,其所在公司在今年上半年的銷售額已經突破了30億元,且多是主動上門來咨詢合作的客戶,F在的他,相比起入行之初已經“懶”了許多,除了個別大客戶外,其已經很少主動出門去進行拓客拜訪!拔覀儸F在的重點是怎么做好需求對接,而不是開拓市場!蓖醴秸f。

    “三兄弟”勢力消長

    “現在的逆變器市場是集中式、組串式和微型‘三兄弟’的天下!币孜牧几嬖V記者。

    易文良是蘇州一家光伏集成商在華南區域的負責人,2022年上半年,他們在全國各地做了20多個工商業及戶用電站項目,在逆變器的選型上,他頗有心得。

    目前光伏電站大體上可分為大型地面電站、工商業和戶用電站,而針對這三類主要的場景,逆變器也可以分為集中式、組串式和微型三大類,區分方式主要在于接入光伏組串的數量與最大支持功率。

    “你可以把它們簡單地理解成排插,集中式逆變器的插孔最多,能接的光伏組件最多,而微型逆變器就一個插孔,只能接一個光伏組件!币孜牧颊f。

    記者了解到,在常見的光伏發電場景中,集中式逆變器主要被用于總功率在1兆瓦以上的大型光伏電站,而組串式逆變器則常被用于中小型的分布式光伏項目中。

    “我們在規劃整體解決方案的時候,會根據會根據項目方的需求,從安全性、經濟性及可靠性三個角度出發進行逆變器選型,并不拘泥于各類產品理論上的適用場景!币孜牧枷蛴浾邚娬{。

    易文良用近期國內一個超大型電站的項目作為案例,向記者說明了逆變器的選配邏輯。在他向記者展示的照片中,記者看到了鱗次櫛比的光伏板在大地上匯成了一片藍色的海洋!斑@個電站的裝機規模達到了1吉瓦,光伏板就用了200多萬塊!币孜牧颊f。他表示,對于這樣的超大型電站,理論上應該選用大型集中式逆變器!斑@個電站的建設地點位于四川甘孜,高原地區,地形條件復雜,占地面積較大的集中式逆變器部署困難,且可靠性較差。所以,此項目最后選用了5000多臺組串式逆變器,通過接入云端,以智能運維的方式來保障發電!币孜牧歼M一步解釋。

    記者了解到,諸如此類棄用“笨重”的集中式逆變器,轉而擁抱“靈活”的組串式逆變器的案例,是近年來逆變器行業發展趨勢的縮影,在當前的市場中,各家主流逆變器廠商的產品基本都屬于組串式逆變器。

    根據中國光伏行業協會的統計數據,在國內市場上,自2018年起,組串式逆變器的占比就超過了50%,到了2021年已接近70%,而集中式逆變器的市場占比則縮水至不足30%。

    除了集中式、組串式兩類已較為成熟的逆變器產品外,行業內各家廠商也正積極探索下一代“逆變器”的發展方向,而微型逆變器就是其中的代表之一。

    “微型逆變器主要是針對傳統逆變器在效率、安全、運維三個方面存在的痛點進行優化開發!焙贾莺踢~股份有限公司的高級產品經理張新耀說,“關于安全層面,在傳統的組串逆變器架構中,將電壓在四五十伏左右單個光伏組件串聯起來后,整個系統中就存在300v-1500v左右的高壓!

    “在直流高壓系統中,若線路中出現了故障電弧,其一旦發生燃燒便很難熄滅!睆埿乱f。

    張新耀展示了禾邁實驗室針對“高壓直流拉弧”故障所做的實驗,記者看到,當系統中的直流電壓達到兩百伏時,光伏組件的線路兩端產生了劇烈的“弧閃”(電弧閃光現象),且持續保持著燃燒狀態。

    在他看來,雖然當下許多光伏組件都有相關的防火認證,但目前國內的防火認證的測試溫度通常在幾百度左右,而直流拉弧所產生的溫度卻能達到八九千度。

    此外,當屋頂光伏發生火災時,由于現場依舊處在高電壓狀態,也會給到達現場救援的消防人員帶來很大的安全隱患。

    “甚至有一些國外的消防員,在到達光伏電站的火災現場之后,會等到大火完全熄滅之后再去進行搶救!睆埿乱f。

    在這樣的背景下,通過單獨接入光伏組件,以并聯形式構建光伏系統的微型逆變器,在安全方面就具備得天獨厚的優勢。

    記者了解到,在使用微型逆變器的搭建方案中,其系統電壓為單組件電壓,而當直流系統中的電壓在四五十伏左右時,線端產生的直流拉弧便輕微很多,從而在源頭上解決了屋頂光伏高電壓所帶來的安全隱患。

    除了在安全方面具有優勢,以單組件進行接入的微型逆變器還可以避免組串式系統中存在的“木桶效應”,發電效率通常比采用傳統逆變器的光伏電站高5%-22%,且運維也更加便捷。

    張新耀表示,相比傳統逆變器,微型逆變器可以監控到單個組件的電壓、電流、功率等信息,通過布局圖可以實現故障的精準定位,并快速解決問題。

    不過,易文良告訴記者,包括逆變器領域的龍頭企業在內,當下并沒有多少廠家急于切入微型逆變器賽道,包括他們自身也很少在項目中采用微型逆變器。

    因為,在易文良看來,微型逆變器針對傳統逆變器的痛點所做的優化,完全對不起其因此帶來的價格上升。

    據記者了解,在今年,集中式逆變器在國內的價格通常為0.15元/瓦左右,而主流的組串式逆變器價格則在0.2元/瓦左右,若以額定功率為125kW的組串式逆變器為例,其單臺采購價格在2.5萬元左右。

    而相比之下,微型逆變器在國內市場的售價則高達1.5元/瓦,在此背景下,同樣是125kW功率的逆變器,微型逆變器的單臺售價就需要18.75萬元,相比組串式逆變器直接翻了7倍多。

    “對于直流高壓帶來的潛在安全風險,傳統逆變器也采用了很多方式予以規避,像是加入防直流拉弧檢測模塊,而對于發電效率和便于運維這兩點,每個廠家就各有說法了,反正在我跟進的項目上,現在還沒有采用過帶微型逆變器的解決方案!币孜牧颊f。


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