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光伏逆变器市场风起云涌
时间:2013-06-03 点击:1213 次

    光伏逆变器市场最近风起云涌,422日,ABB传出收购PowerOne的消息振动业界。人们纷纷猜测这次电气设备巨头和全球第二大光伏逆变器厂商的联姻将对光伏产业带来哪些变化。与组件市场各大巨头纷纷割肉离场不同,逆变器市场确是并购频频。4月初,在Photon杂志上表现十分抢眼的德国逆变器厂商REFUsol被美国公司AdvancedEnergy收购,去年底业界一哥SMA收购国内厂商兆伏爱索。各大厂商朝着更大更强的方向大步迈进,再加上我国西部的光伏“跃进”,一些国内的厂商表示“一百千瓦以下的小机子我们根本不去做”。

与组件相比,逆变器技术革新更为缓慢。尤其是大型逆变器(utility-scaleinverter)各家的拓扑结构(topology),控制方法,开关器件都差不多,但是产品的稳定性和实际效率却是需要长期的工程设计经验积累的。另一方面,做这种大型项目还需要本土化的技术支持,市场开拓,政府关系,资金支持,今后鹿死谁手还未可知,但跨国巨头们在多个方面已占先机。      

在学术界却是另一番景象,实验室中的逆变器是越做越小。搞光伏逆变器研究的应该都读过丹麦Aalborg大学FredeBlaabjerg教授和他学生写的关于光伏逆变器(PVinverter)的综述文章。文章中提到了逆变器的一个发展趋势,大型的集中式逆变器(centralizedinverter)已经非常成熟的过去式,当时(2005)比较流行的是组串式(stringinverter)和交流组件(ACmodule)/微逆变器(micro-inverter),将来的趋势会是交流组件甚至交流电池(ACcell)

    FredeBlaabjerg教授的这几篇过于逆变器的综述文章已经达到了将近1000的引用数,这在电力电子领域已经十分惊人。而且在他担任IEEE电力电子学报(TransactiononPowerElectronics)总编辑的过去几年中,光伏逆变器的研究成了一个非常热门的领域。我个人认为文章的预测还是很准确的,自从2008Enphase公司推出了第一款商业产品,微逆变器开始被学术圈外的人认识,该公司凭借其在硅谷的优势迅速融资扩张发展很快,随后其他几个品牌快速跟进形成竞争。几大主流品牌先是观望,最近也开始在微逆市场布局了。行业老大SMA买下了微逆先锋OKE-Services的产品平台OK4ALL,并以此开发出了微逆产品SunnyBoy240。这款产品目前只在SMA的美国网站可以看到,具体上市时间未知。PowerOne也在2011年推出自己的微逆产品AuroraMicro

    微型逆变器可以提高系统效率,由于每块组件都配有一个逆变器,组件之间的失配损耗(mismatchloss)可以消除。但是由于目前微逆价格高出组串逆变器几倍,即使总发电量略高,在系统的成本偿还时间(paybacktime)方面也无优势。其实微逆还有一个很大的优势,就是安装方便安全,据一些做光伏系统设计的UNSW的校友介绍,目前最新的澳大利亚光伏安装标准AS5033对微逆的安装放宽了很多要求,同时由于电压等级的降低,安装工人也感觉更安全。这可能会成为将来这一技术开拓市场的主要优势。

    提到了安装方便,就不能不提到跟微逆非常相似的交流组件,两者的差别是交流组件的逆变器是直接镶嵌安装在组件的背面,和组件形成一体。这样的设计大大减少了安装时间。目前Solarbridge公司在这一领域处于领先地位。这家公司的前身是由UIUC的教授PhilipKrein和他的学生,同在UIUC的副教授PatrickChapman共同创立的一家高科技公司。在公司壮大后PatrickChapman辞去了终身教职出任公司CTO.在技术方面由于交流组件的电力电子设备直接安装在电池背后,需要经受更加恶劣的环境考验。Solarbridge应用了独特的拓扑结构尽量减小容易老化和出故障的元件。得到了风投支持的美国微逆公司正在积极的全球扩张,两家大公司不约而同的在今年开始发展澳洲市场。Enphase与澳洲领先的分销商RFISolar建立了伙伴关系,而Solarbridge则直接和澳洲本土的组件厂商(TindoSolarland)合作生产交流组件。

   在学术界最近各大教授们纷纷打碎组件,朝着交流电池的方向大步迈进。20136月的IEEE电力电子学报是电力电子在光伏领域应用的特刊,其中有三篇文章不约而同的瞄准了submoduleconverter(作者译:‘组件内转换器’),他们分别来自三个电力电子的大牛组MIT,UIUCUofColorado。这种技术把一个组件中的电池分为三组,给每一组加装一个最大功率MPPT这样就可以最大程度上的减少失配损失。这种的技术的器件的大小、效率和稳定性提出了很高的要求,MIT的研究小组使用了一种超高开关频率的变换器(veryhighswitchingfrequencyconverter)来减小储能元件的大小使其可以轻松的装进原有的组件接线盒中(junctionbox)

    当然,学术界的火热不一定等同于很高的实用价值,也不一定能证明就是未来的发展方向。大型逆变器和小型逆变器在拓扑结构,控制方法,和开关元件等方面都不相同,并不存在竞争关系。至少在大型的光伏电站中,目前微逆还看不到任何应用的价值。但是我个人认为在小型分布式系统中这一技术带来的高效率,安装安全方便,设计灵活等优势会让它脱颖而出的。价格因素可以阻碍某个产品的推广,但从历史的角度看,价格因素并不能阻碍一项技术的广泛应用。

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