我国光伏并网逆变器未来发展初探

安徽颐和新能源科技股份有限公司 姚俊

2011年度以来，在光伏组件价格节节走低及我国1.15元/kWh光伏上网电价政策推出的双重影响下，国内光伏电站建设在2011下半年度呈爆发态势，这也极大地推动了我国光伏发电产业的发展，特别是带动了光伏汇流箱、配电柜、并网逆变器等相关产品的发展。

随着光伏发电技术的不断进步，竞争的不断加剧，市场对光伏产品也提出了许多新的课题，光伏产业未来如何发展？本文仅就光伏并网逆变器环节作初步分析，与大家分享并探讨。

一 价格竞争必将推动器件国产化

光伏并网逆变技术由欧洲率先发展并实现产业化，因此欧洲市场对于光伏逆变产品配套器件的研究开发、生产制造也较完善。我国光伏并网逆变技术虽然自上世纪九十年代即开始研究，但光伏逆变产品的产业化还是本世纪初才启动，因总量较小，相关元器件的研究开发国内少有厂商愿意开展。到目前为止，我国企业制造的光伏并网逆变产品中所用主要器件绝大部分采用欧美品牌，诸如IGBT，电容，电流传感器，交、直流断路器，交流接触器，防雷保护器，开关电源等。

近年来，随着涉足光伏逆变产品的企业越来越多，产品竞争白热化，市场价格一路下滑。如500kW光伏并网逆变器，2010年市场价格约在1.3～1.5元/W；2011年市场价格还可维持在0.8元/W左右，但到2012年，价格跳水到0.6～0.4元/W，甚至有人预言，2013年，500kW逆变器的价格可能跌破0.4元/W。仅仅3年时间，价格跌去近3/4。在这种情况下，各光伏逆变产品制造商成本压力越来越大，寻找价格更为低廉的替代器件成为一种必然的选择。而国外器件制造商由于其自身的运作模式与管理模式，很难同幅度地对其产品进行降价。另一方面，随着市场规模越来越大，很多国内器件制造商看到商机，纷纷投入光伏逆变产品器件的开发制造，技术也不断成熟，目前也有不少国产品牌器件可以满足光伏逆变产品的技术需求，而其价格较进口品牌要低廉得多，所以国产光伏逆变产品的器件国产化必将成为一种趋势。

当然，作为光伏逆变产品制造商，在国产化过程中，如何让成本大幅下降，又能保证产品的品质，这是一个需要深入思考的问题。笔者认为:

首先，逆变产品制造商要建立严格的测试机制，对于所选用的国产器件要按照严格的测试条件进行测试，确保所选用的国产替代器件满足使用要求，以保证产品的品质。

其次，逆变器制造商要与国内器件制造商进行充分合作，支持和帮助国产品牌技术水平与品质的提高。必须承认，目前国内的器件制造商较欧美企业还有一定的差距，同时，这些制造商对光伏行业的要求还未充分掌握，所以需要光伏逆变器制造商与器件制造商一起努力，共同研究和探讨，提高器件制造的技术水平，更加适应光伏行业应用，从而推动国产品牌器件技术水平与产品质量的稳定性。

第三，逆变器制造商必须加强生产管理，优化生产工艺，提高工艺的可靠性，降低制造与管理成本。

二 模块化、标准化将成趋势

所谓模块化，即逆变器各个功能部件成为独立的模块，将不同功能的模块通过简单的拼装、连接即可成为符合不同应用、不同需求的逆变产品。

目前逆变器行业已有制造商开始模块化生产，诸如西门子将其原变频器中的模组稍加修改，即成为了逆变模组，并单独对外销售。这种逆变模组的推出，降低了光伏逆变器行业的准入门槛，使一些有资金但缺乏核心技术的企业通过直接采购逆变模组的方式迅速进入光伏逆变器行业。

笔者认为，这种模式将来会成为一种趋势，并且功能模块将更趋丰富，市场分工将更为细化。届时，将有一部分公司专门设计开发光伏逆变器的功能模块，而有一些公司则通过采购不同功能模块的方式，组装整机。为了适应这种生产模式，各企业将会推动相关标准的产生，推动各功能模块的标准化与通用化。这种模块化、标准化可以带来行业的规模化、专业化生产，从而最大程度地降低产品成本。

目前的光伏逆变产品制造企业，必须要有充分的前瞻性，在产品设计时，就必须要考虑到标准化、模块化的设计与生产。一方面可以降低企业的制造成本，方便维护；另一方面，也可为将来市场的进一步细化奠定基础。

当然，这种模块化、标准化由各个企业各自为战是无法完成的，它需要光伏逆变产品从业者团结一致，共同研究、讨论制定出一个能被广泛接受的标准——包括接口、协议、功能等，以共同推动我国光伏逆变产品技术的发展。

三 电网友好型与智能化

大量新能源电力的入网与大量电力电子设备的挂网运行，对电网的安全性、稳定性与电能质量等都提出了严峻的挑战。为了减小新能源电力对电网的影响，电网公司必将会对入网的发电设备提出更为严格的要求。

2009年，我国颁布了《电能质量 公用电网间谐波》(GB/T 24337-2009)，提出了间谐波的概念。即对于用电设备及并网设备，除需测试传统的偶、奇次谐波外，还需测量间谐波，并要满足标准要求。

2011年，德国电网公司对连接到低压电网的光伏逆变器推出了VDE-AR-N4105；对连接到中压电网的设备提出了BDEW标准。这些标准对入网产品的功能、电能质量及电网异常情况下的响应提出了更多的要求，比如有功无功控制、无功补偿、功率因数调整、过频降额、孤岛防护、低电压穿越等等。符合上述要求的设备，在我国被称为电网友好型设备。

光伏并网逆变器，作为光伏电站并网的核心控制设备，为了适应越来越严格的电网标准要求，必须具备这种电网友好型的特征要求，即要求具有灵活的电网故障响应机制与远程控制机制。也就是说，在电网各种状态时，光伏逆变器可以根据电网调度的要求选择不同的响应，调整自己的状态，充分地参与到电网管理中，以满足电网在不同情况下的稳定、安全、可靠运行，同时为电网的稳定、安全、可靠运行提供强有力的支撑。另一方面，为了适应不同电网的需要，逆变器的这种电网响应机制必须具备良好的智能化与可编程化，由当地电网调度对光伏电站实行远程调控与编程。如何实现这种逆变器的智能化，具备充分的可编程特性，满足电网友好型的要求，应是目前光伏逆变器研究者急需思考和解决的问题。

四 小型化与高效化

光伏并网逆变器的小型化，也是发展趋势之一。体积越小，重量越轻，必然会带来运输成本、电站建设成本的下降。特别是近期传出将对电站建设用地开征“土地使用税”的传闻，逆变器的小型化更具意义，可减少电站的建设用地，减少“土地使用税”，降低电站的运行成本。

当然，要实现并网逆变器的小型化，则必须解决逆变器的系统散热问题，这也是目前的一个技术难点。笔者认为:实现并网逆变器的小型化一是有赖于逆变器自身技术的变革，如推出新的拓朴结构或新型的散热结构；二是需器件技术的变革，如推出更为小型、经济、高效的IGBT、电抗器、断路器等器件。

就高效化而言，笔者认为，在目前效率已超过98%、MPPT效率已达99.9%的情况下，光伏并网逆变器进一步的高效化，不应该成为目前的主要追求目标。因为在目前情况下，逆变器效率的进一步提高，对整个电站的效率提高影响十分有限，但所花费的代价则是非常巨大的，可谓得不偿失。但我们可以从改善逆变器工作电压、增加逆变器的适应性、优化逆变器MPPT、提高系统稳定性等方面着手，提高逆变器的运行时间及太阳能利用率，从而提高系统上网电量。