光伏逆變器的分類及市場格局

目錄

1. 光伏逆變器的原理
2. 幾種逆變器類型的優(yōu)劣勢比較
3. 光伏逆變器市場格局
4. 武漢普思立激光錫焊在華為逆變器生產(chǎn)中的應(yīng)用

1. 光伏逆變器的原理

光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其主要功能是將光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的直流電轉(zhuǎn)化成交流電，并跟蹤光伏組件陣列的最大輸出功率，將其能量以最小的變換損耗、最佳的電能質(zhì)量用于電器設(shè)備應(yīng)用或饋入電網(wǎng)。

光伏逆變器主要由輸入濾波電路、DC/DCMPPT電路、DC/AC逆變電路、輸出濾波電路、核心控制單元電路組成。光伏逆變器根據(jù)輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器；根據(jù)應(yīng)用在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，還是離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，可分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器；根據(jù)應(yīng)用的光伏發(fā)電類型，可分為集中式光伏發(fā)電逆變器和分布式光伏發(fā)電逆變器；根據(jù)能量是否存儲，可分為并網(wǎng)逆變器和儲能逆變器；根據(jù)技術(shù)路線的不同，可以分為集中式逆變器、組串式逆變器、集散式逆變器和微型逆變器。

圖：逆變器簡要原理圖（來源：禾邁股份招股說明書）

目前，市場主要以集中式逆變器和組串式逆變器為主，隨著分布式光伏市場的快速增長，及集中式光伏電站中組串式逆變器占比的不斷提高。據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示，2021年，光伏逆變器市場中，組串式逆變器占了69.6%，集中式逆變器占比為27.7%，集散式逆變器和微型逆變器約占2.7%。不過，最近微型逆變器的滲透率有逐漸升高的趨勢。

2、幾種逆變器類型的優(yōu)劣勢比較

按照光伏逆變器的技術(shù)路線，可以將光伏逆變器分為集中式光伏逆變器、組串式光伏逆變器、集散式光伏逆變器和微型逆變器。

集中式光伏逆變器。將大量并行的光伏組件串連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，匯總成較大直流功率，再轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷囊环N電力電子裝置，其功率相對較大，單機(jī)容量一般為500kW以上。它具有輸出功率大、技術(shù)成熟，以及電能質(zhì)量高、成本低等優(yōu)點，但其最大功率跟蹤電壓范圍比較窄，組件配置靈活性較低，發(fā)電時間短，因此，要求光伏組件之間具有較高的匹配性，一旦出現(xiàn)多云、部分遮蔭，或單個組串故障，將影響整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和產(chǎn)能。主要應(yīng)用于光照均勻的集中式地面大型光伏電站等集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)。產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率高，電網(wǎng)友好性強(qiáng)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)性好，能適應(yīng)高寒、低溫、高海拔等多種環(huán)境, 廣泛應(yīng)用于荒漠、高原、商業(yè)屋頂?shù)却?、中型光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著技術(shù)進(jìn)步近年來開始與下游的變壓器集成，形成“逆變升壓”一體化的解決方案，以及與儲能結(jié)合的光儲一體化解決方案。

圖：集中式光伏逆變器（來源：昱能科技招股說明書）

組串式光伏逆變器的逆變方式是對單串或數(shù)串光伏組件進(jìn)行單獨的最大功率點跟蹤，再經(jīng)過逆變以后并入交流電網(wǎng)，一臺組串式逆變器可以有多個最大功率峰值跟蹤模塊，單機(jī)容量一般在200kW以下。組串式光伏逆變器最大功率跟蹤電壓范圍寬，組件配置靈活，發(fā)電時間長。而且，其功率密度高，安裝維護(hù)簡單，可滿足戶內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用環(huán)境要求，廣泛應(yīng)用于規(guī)模較小的電站，如戶用分布式發(fā)電、中小型工商業(yè)屋頂電站等，也可應(yīng)用于地形復(fù)雜的大型地面電站。

圖：組串式逆變器

集散式逆變器結(jié)合了大型集中式光伏逆變器的集中逆變優(yōu)勢和組串式光伏逆變器的分散MPPT跟蹤優(yōu)勢，達(dá)到集中式逆變器低成本高可靠性，組串式逆變器的高發(fā)電量。集散式逆變器具有工程經(jīng)驗少、安全性及穩(wěn)定性還需驗證的缺點，應(yīng)用于我國光伏“領(lǐng)跑者”示范基地。

微型逆變器的逆變方式是 每個微型逆變器一般只對應(yīng)單塊或數(shù)塊光伏組件，可以 對每一塊光伏組件進(jìn)行單獨的最大功率點跟蹤，再經(jīng)過逆變以后并入交流電網(wǎng)。微型逆變器的單體容量一般在5kW以下。微型逆變器能夠?qū)γ繅K光伏組件進(jìn)行獨立的最大功率跟蹤控制，從而實現(xiàn)對每塊光伏組件的輸出功率進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)及監(jiān)控。相較于集中式逆變器與組串式逆變器，在碰到部分遮擋或者組件性能差異的情形下，微型逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)能獲得更高的發(fā)電效率。此外，微型逆變器全部并聯(lián)運行，并且直接將每塊光伏組件的直流電逆變?yōu)榻涣麟姾蟛⑷腚娋W(wǎng)， 運行時僅有幾十伏的直流電壓，最大程度降低了安全隱患 。其優(yōu)點是高功率密度，安裝維護(hù)簡單，可自動適應(yīng)復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境，延長發(fā)電時間，有效提升發(fā)電收益，同時內(nèi)置防雷及高精度漏電流保護(hù)，具備儲能接口和多種通訊方式，滿足戶內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用環(huán)境要求，廣泛應(yīng)用于住宅屋頂、庭院等戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)。

圖：微型逆變器

3、光伏逆變器市場格局

今年的光伏市場發(fā)展態(tài)勢非常好，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，很多定單排期交付要到年底，原因是歐洲的天然氣價格大漲，居民用能成本大幅增加，因此加大了光伏系統(tǒng)的安裝量。有人預(yù)估今年光伏逆變器的裝機(jī)量在220~240GWh之間，其中國內(nèi)約為70~80GWh。

市場格局方面，根據(jù)IHS發(fā)布的最新報告，全球逆變器出貨量排名的10家企業(yè)中，有6家為中國企業(yè)，包括陽光電源、華為、錦浪科技、古瑞瓦特、固德威和上能電氣。全球逆變器的總出貨為218.5GWh，相比2020年的172GWh，有明顯的增長。

預(yù)計今年的市場份額陽光電源大概率還是會領(lǐng)跑，光伏和儲能逆變器一起應(yīng)該可以達(dá)到70GWh，華為應(yīng)該也能達(dá)到65GWh。錦浪科技的今年的目標(biāo)是16~18GWh、古瑞瓦特的目標(biāo)是13~15GWh、固德威今年的目標(biāo)是10~12GWh。

海外廠商中，SolarEdeg的光伏逆變器在北美市場表現(xiàn)不錯，估計應(yīng)該占了北美52%是市場，其中華為在北美失去的市場大都被它拿到了。另外，陽光電源在美國市場表現(xiàn)也還不錯，大概占32%的市場份額。

業(yè)內(nèi)人士表示，目前組串式逆變器是主流，且主要是大組串，結(jié)合工商業(yè)和地面電站需求來做的。在美國市場中，排名第一的是陽光電源，接下來是錦浪科技、固德威、古瑞瓦特和首航。

歐洲市場中，組串式逆變器做的最好的是華為，華為2021年成立了數(shù)字能源部，由于華為的變化導(dǎo)致了光伏行業(yè)出現(xiàn)了大的變化，華為的研發(fā)從原來華為體系剝離出來，研發(fā)成本從29%下降到了16%，可以用來招聘更多的人，華為數(shù)字能源有6大行業(yè)布局，其中他們最為看重的就是光儲一體，在2021年，華為的光儲業(yè)務(wù)以搶占市場為主，在產(chǎn)品類型方面，華為沒有集中式逆變器，主要是組串式逆變器。排名第二的是陽光電源，第三的錦浪科技，隨后是古瑞瓦特和固德威。

此外，特變電工、科士達(dá)和上能電氣主要以集中式逆變器為主，但量不大。

微型逆變器方面，2021年歐洲市場上錦浪科技排名第一、緊隨其后的是陽光電源和華為等廠商。

在國內(nèi)市場中，2021年國內(nèi)微型逆變器發(fā)展速度迅速，排名第一的是錦浪科技，隨后是華為、陽光電源、固德威、古瑞瓦特和首航；組串式逆變器方面，排名第一的是華為、隨后是陽光電源、古瑞瓦特、錦浪科技、固德威和首航；集中式逆變器方面，陽光電源排名第一，特變電工、科華數(shù)據(jù)、上能電氣和科士達(dá)緊隨其后。

4、武漢普思立激光錫焊在華為逆變器生產(chǎn)中的應(yīng)用

激光焊接加工精度高，光斑可達(dá)微米級，相比較傳統(tǒng)波峰焊能更節(jié)約焊接空間。微小的激光束代替了焊頭，在工件表面有其他干擾的情況下也很容易加工。激光焊接加工效率高，虛焊風(fēng)險低，通孔插件透錫率達(dá)75%以上。而且是非接觸焊接，沒有接觸焊接產(chǎn)生的應(yīng)力。激光焊接是局部加熱，熱影響區(qū)小，激光焊接沒有靜電威脅。加工易于程序控制，精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝。

激光焊接在逆變器單板焊接優(yōu)勢：

1、焊接過程為非接觸式焊接，焊接過程對焊接板機(jī)械應(yīng)力降低到最低；

2、焊接過程不產(chǎn)生其他溢料和其他釋放物質(zhì)，防止二次污染；

3、焊接的強(qiáng)度和氣密性高，可滿足功能需要；

4、激光焊接可滿足不同物質(zhì)之間的焊接，也可以實現(xiàn)膜類材料、也可以實現(xiàn)異種物質(zhì)之間連接技術(shù)；

5、激光焊接方便自動化集成，也可以根據(jù)產(chǎn)能需要做到同步激光焊接工藝方案，效率高，焊接內(nèi)應(yīng)力??；

6、激光焊接涉及到的結(jié)構(gòu)簡單方便，降低模具結(jié)構(gòu)難度系數(shù)；

7、焊接過程可以實現(xiàn)數(shù)字化智能監(jiān)控，滿足了焊接過程數(shù)據(jù)化可視化的需要；

8、該類型焊接工藝方案，可以有效地與自動化產(chǎn)線集成，滿足了量產(chǎn)方案的需要，實現(xiàn)高效生產(chǎn)，消耗低等特點。

結(jié)語

總的來說，當(dāng)前中國逆變器企業(yè)發(fā)展態(tài)勢都很好，且主要市場在海外，預(yù)計海外市占在60%~70%之間。加上現(xiàn)在海外市場能源緊張的情況下，民眾購買光伏和儲能的意愿大大增加和越來越多的國家和城市推出了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，未來幾年光伏市場的發(fā)展空間很大。