回顧2014年光伏并網(wǎng)逆變器，可以用兩個字來形容“慘烈”來形容。集中式逆變器的價格2012年的0.8元/W，到2013年是0.4元/W，2014年初的0.32元/W，降到年末的0.24元/W，受到帳期和價格影響，一批企業(yè)逐漸退出市場。這幾年但新進來的逆變器公司則很少。筆者認為，2015年價格戰(zhàn)還將繼續(xù)，將會有更多公司退出，能夠堅持到最后的公司在10家左右。
讓我們回顧一下逆變器技術(shù)的發(fā)展歷史，光伏逆變器是新興的設(shè)備，電力電子發(fā)展比較成熟的設(shè)備有變頻器，UPS，機車牽引變流器。早期的光伏逆變器是屬于貴族，所采用的技術(shù)是參考從機車牽引變流器而來的，所用的器件都是世界一流公司最好的器件，如采用infineon牽引級別的功率開關(guān)管FF1200R12IP4，Rogers的疊層母排，Aavid的散熱器，Concept的驅(qū)動器，Schaffner的濾波器，隨著逆變器價格一路走低，這個尖端品牌的器件逐漸從國內(nèi)逆變器市場退出，逆變器的技術(shù)也向UPS靠攏。國產(chǎn)的元器件占領(lǐng)了市場。
近年來逆變器行業(yè)幾次大的降成本措施：
1、功率器件IGBT降價：2012年前500KW的逆變器大部分是英飛凌公司的FF1200R12IP4，近年來英飛凌公司推出了工業(yè)級的FF600R12ME4，成本一下降了50%，加上富士，三菱也推出了替代英飛凌的器件，價格也比它便宜。經(jīng)過兩年多時間的運行，工業(yè)級的IGBT表現(xiàn)還算可以。
光伏逆變器IGBT品牌調(diào)查*
(1) 英飛凌 infineon
(2) 富士 Fuji
(3) 三菱 Mitsubishi
(4) 西門康 semikron
(5) 東芝TOSHIBA
(6) 仙童Fairchild
* （沒有做詳細市場調(diào)查，排名不分先后，僅供參考，以下同形）
2、電抗器降價：線材由銅改為鋁，鐵芯由進品的硅鋼片改為國產(chǎn)硅鋼片，由取向的硅鋼片改為無取向硅鋼片，電抗器的成本約下降60%，造成的后果是電抗器損耗增大，銅的電阻比鋁少，但鋁可以通過增加面積來減少電阻，因此線損增加不大。取向硅鋼具有強烈的方向性；在易磁化的軋制方向上具有優(yōu)越的高磁導(dǎo)率與低損耗特性。因此采用無取向的硅鋼片后，會導(dǎo)致電抗器鐵損增大。
3、結(jié)構(gòu)件降低：大部分廠家都推出了結(jié)構(gòu)緊湊型的逆變器，500KW逆變器，2012年前寬度一般在2.8米，到2013年寬度一般在2米，2014年后新推出的一般在1.5米左右，體積變小，對逆變器廠家的結(jié)構(gòu)設(shè)計人員技術(shù)要求是一個挑戰(zhàn)，要綜合考慮安裝，維護和散熱的問題。逆變器集成直流配電柜，可以節(jié)省直流配電柜的結(jié)構(gòu)件，配電柜到逆變器之間的電纜。
取消直流疊層母排，大部分廠家采用兩個銅排中間夾一層絕緣片，這樣逆變器的性能會降低，原因有2個：母排的雜散電感會越來越大，系統(tǒng)的EMC干擾也越來越高，IGBT會經(jīng)常受到損傷；母排的局部放電會越來越大，母排和絕緣片之間沒有粘結(jié)在一起，肯定會存在氣隙，而且氣隙會越來越大，最后造成絕緣性降低。
采用低端的機械壓合的散熱器， 從散熱技術(shù)上來看，采用機械壓合工藝的散熱器，基板和鰭片之間連接面積小，所以熱阻大，而且隨著時間的推移，基板和鰭片連接部位會發(fā)生形變，熱阻會越來越大，而采用銅焊接工藝的散熱器，由于銅的散熱效果比鋁好，所以基板和鰭片之間的熱阻就非常少，接近本體，壽命也可達20年之久。
4、節(jié)省一些非重要器件：如去掉直流和交流濾波器，絕緣阻抗檢測儀；減少直流母線電容的數(shù)量；直流和交流開關(guān)由斷路器改為負荷開關(guān)加熔斷器；電流傳感器、防雷器、風(fēng)機、熔斷器等器件由進口高端品牌改為優(yōu)秀國產(chǎn)品牌。
5、大量采用國產(chǎn)器件：斷路器國外高端品牌有ABB，施耐德，西門子，國外中端品牌有LS，國內(nèi)這幾年也出現(xiàn)了很多流斷路器，如諾雅克，北京人民，上海良信，新馳電氣，奔一電氣，常熟開關(guān)，這些開關(guān)廠看到了商機，也推出了光伏逆變器，匯流箱專用的斷路器，目前逐漸替代了國外高端品牌。但國產(chǎn)器件產(chǎn)品性能到底怎么樣，還得靠時間去檢驗。
6、逆變器輸出電壓等級由270V提高315V,交流輸出最大電流由1176A降到1008A，電流的減少可以使逆變器電抗器變小，接觸器，IGBT，斷路器也可以選擇小一型號的產(chǎn)品，有利于降低成本，同時整機效率也會提高。不利之處是MPPT電壓范圍縮小，在某些地區(qū)會影響系統(tǒng)發(fā)電量。
可以看到，這幾年國內(nèi)逆變器在降成本方案上還是下了很多功夫，還得益于元器件廠家價格降下來，以及國產(chǎn)品牌的崛起。不過國內(nèi)逆變器廠家對新技術(shù)和新器件的應(yīng)用還是太少，日本的TMEIC就已以推出以碳化硅為功率器件的逆變器，并且開始大批量應(yīng)用，碳化硅內(nèi)阻很少，可以把效率做很高，開關(guān)頻率可以達到10K，也可以節(jié)省LC濾波器和母線電容。
光伏逆變器散熱風(fēng)扇品牌調(diào)查
· 1、EBM-papst(依必安特）
· 2、臺灣建準 SUNON
· 3、AVC
· 4、NMB 美蓓亞
· 5、SANYO 日本山洋
· 6、NIDEC 日電產(chǎn)
· 7、國產(chǎn)：三巨，賽極
光伏逆變器電流傳感器品牌調(diào)查
· 1、萊姆 LEM
· 2、瓦克華VAC
· 3、田村 TAMURA，霍尼韋爾Honeywell，ALLEGRO
· 4、國產(chǎn)：寧波錦澄，南京中旭，世特美，安科瑞
光伏系統(tǒng)防雷器品牌調(diào)查
· 1、德國盾 DEHN
· 2、菲尼克斯 PHOENIX
· 3、庫柏Bussmann
· 4、法國西岱爾CITEL
· 5、國產(chǎn)：中光，深圳盾，深圳海鵬信，深圳新維
光伏逆變器電容品牌調(diào)查
· 1、EPCOS （愛普科斯）
· 2、Kemet (基美）
· 3、 Electronic concept（日本EC)
· 4、Nichicon （日本尼吉康、藍寶石）
· 5、WIMA （德國威馬、紅寶石）
· 6、國產(chǎn)：夏門法拉，創(chuàng)格，EACO
2015年展望與發(fā)展
光伏逆變器使用環(huán)境和UPS，變頻器不一樣，光伏組件的壽命是25年，所以要求逆變器的壽命也要到25年，但目前由于價格戰(zhàn)，逆變器已經(jīng)慢慢遠離機車牽引變流器方向，筆者認為這個是不正常的。隨著國內(nèi)越來越多有志之士加入光伏行業(yè)，以及國內(nèi)對行業(yè)質(zhì)量的控制力度，光伏電站的補貼將不會向不合格的電站發(fā)放。逆變器行業(yè)經(jīng)過一輪低價洗禮，將會回到正常的軌道，產(chǎn)品的穩(wěn)定性，整體發(fā)電量是首要考慮的因素，招標時不再是價格最低者中標。
光伏逆變器高度依賴于電力電子和微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是半導(dǎo)體開關(guān)器件，以及微處理器。從TI公司C系列MCU的發(fā)展情況可以看到，逆變器的微處理器是向著速度更高，功能更強的方向發(fā)展，每一代產(chǎn)品更新時間約為5-6年，逆變器使用時間約為8-10年，從芯片上市到逆變器大規(guī)模采用的時間約為2-3年，芯片的生產(chǎn)批量生產(chǎn)時間約為10-15年，對于集中式逆變器而言，更換主芯片，就意味著要更換控制板，對于組串式逆變器，更換主芯片，就意味著要更換整機。
提高系統(tǒng)電壓，在相同的功率情況下，電流將會減少，因此國內(nèi)有些廠家在研發(fā)直流1500V的逆變器，這個技術(shù)在機車行內(nèi)已經(jīng)成熟，對逆變器來說沒有很大的難度，關(guān)鍵是組件，直流電纜和接頭等器件相應(yīng)的技術(shù)要跟上來，1500V的直流輸入，組件的最高工作電壓就可以串聯(lián)到1200V，可以由40塊組件串聯(lián)，和現(xiàn)在的20-24塊組件串聯(lián)相比，可以大幅減少直流電纜的數(shù)量，還可以提高系統(tǒng)的效率。但凡事有利必有弊，電壓上去了，對組件的一致性要求更高的，因為串聯(lián)電路的電流是由電路最小的一塊組件決定的。對系統(tǒng)的安全性能也要求更高了，直流電和交流電不同，沒有過零點，一旦出現(xiàn)漏電，將會造成大的事故。所以在國外發(fā)達地區(qū)如美國和日本，光伏系統(tǒng)是600V為主。
作者簡介：劉繼茂，深圳晶福源市場部業(yè)務(wù)員，哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子研究生。1994年開始從事設(shè)備維修和設(shè)計工作，2008年開始從事逆變器研發(fā)和光伏系統(tǒng)設(shè)計工作。長期跟蹤國內(nèi)外100多個光伏電站運行情況，設(shè)計過1000多個并網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)，對設(shè)備的選型，可靠性設(shè)計，運行維護有獨到的理解。
