光伏逆變器行業(yè)流行誤區(qū)之我見

——文，張彥虎，陽光電源股份有限公司市場總監(jiān) 光伏逆變器行業(yè)及逆變器在光伏電站中的應(yīng)用存在一些誤區(qū)，結(jié)合個人的理解寫一點個人看法，供大家參考。一家之言，如有不妥的地方，請指正。 誤區(qū)1，是不是組串逆變器可以適應(yīng)所有應(yīng)用場景？ “因地制宜、科學(xué)設(shè)計”是陽光電源提出的光伏電站設(shè)計及逆變器選型的理念，已經(jīng)深入人心。站在客戶角度，為了客戶價值最大化，針對不同應(yīng)用場景應(yīng)該選擇不同類型的逆變器。例如，對于大型地面電站推薦集中式逆變器；對于山丘電站推薦多路MPPT集中式逆變器，部分容量小、復(fù)雜地形的電站使用組串式；對于工商業(yè)屋頂推薦使用組串式逆變器；對于戶用屋頂推薦使用單相組串逆變器。 道理也很簡單，一種藥治一種病，如果一種藥治能治百病，工商局和藥監(jiān)局要會找這個廠家談話。更多信息參考中國能源報上文章《“因地制宜，科學(xué)設(shè)計”光伏電站逆變器選型指南》，參見：http://www.cnenergy.org/qyxw/201409/t20140929_327698.html 誤區(qū)2，是不是只有組串逆變器才能監(jiān)控組串的信息？ 光伏組串檢測或組件檢測這個功能，可以集成在逆變器、智能匯流箱或者其它單獨的設(shè)備。在組串解決方案中，組串逆變器集成了組串檢測功能，具有管理組串的能力。集中式逆變器解決方案則是通過智能匯流箱實現(xiàn)組串檢測功能，同樣具有管理組串管理的能力。組串式方案沒有直流匯流箱，但是必須配置交流匯流箱（這點經(jīng)常會被某些逆變器廠家選擇性遺忘）。相對組串式方案，集中式方案成本約低0.2元/W，兩種方案發(fā)電量持平。這個結(jié)論已經(jīng)在多個對比電站中被反復(fù)驗證。 誤區(qū)3，是不是客戶只關(guān)注初始投資？ LCOE（光伏系統(tǒng)生命周期內(nèi)平均化度電成本）是光伏電站系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備選型的最核心的優(yōu)化目標(biāo)，也是驅(qū)動行業(yè)向前健康發(fā)展的力量。理性的業(yè)主，不僅僅只考慮初始投資，而是關(guān)注整個生命周期的度電成本。當(dāng)前市場已經(jīng)不是“金太陽”，“特許權(quán)”招標(biāo)時代的市場，客戶已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗，電站設(shè)計日趨理性和精細(xì)化，客戶會更加重視自己的每一分投入。 舉個例子，在光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計時，過去的光伏系統(tǒng)組件容量與逆變器容量的配比通常是(1：1)，(1:1)配比是否是最優(yōu)的呢？在以LCOE為目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計時，發(fā)現(xiàn)(1:1)并不是最優(yōu)的配比，而最優(yōu)的配比可能是（1.2:1）,或者是（1.3:1）等等。在當(dāng)下的實際應(yīng)用中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)越來越多的電站在使用（1.1:1）的配比。我接觸到很多客戶，包括業(yè)主、投資人、設(shè)計院都已經(jīng)非常重視投資收益率的問題，追求更低的LCOE，客戶也是在不斷進(jìn)步中，不能用老眼觀看待我們親愛的客戶。關(guān)于超配的思想，請參考超配系列三篇文章《光伏系統(tǒng)設(shè)計中的組件超配與投資收益提升（一）、（二）、（三）》。參見：http://www.pv-tech.cn/technical_papers/Compensation_module_of_pv_system_design_in_super_distribution_and_investmen 可以參考一個基本的大邏輯，相對于組串式方案，集中式方案投資成本低，收益持平，那么集中式方案LCOE相對更低。 誤區(qū)4，是不是逆變器效率做到更高已經(jīng)沒有意義？ 前面提到，驅(qū)動行業(yè)向前發(fā)展的動力之一是追求更低的LCOE。為了達(dá)到更低的LCOE,一是要降低成本，二是要提高發(fā)電量收益。當(dāng)前光伏行業(yè)各個產(chǎn)業(yè)鏈，包括組件廠家和逆變器廠家都在不遺余力地在這兩個方面做努力。為了提高收益，從系統(tǒng)層面看，需要優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計，從設(shè)備層面看需要提高各部件的效率。光伏組件效率提升0.1%的背后是無數(shù)汗水和無數(shù)的微創(chuàng)新，同樣的道理也適用于逆變器。逆變器效率每提高0.1個百分點，背后都隱含著研發(fā)人員大量努力的工作，需在在研發(fā)、測試等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行各種技術(shù)攻關(guān)，代表著當(dāng)前行業(yè)內(nèi)最高水平的99%效率來之不易。其目的是可以把功率密度做得更大，溫升做得更小，壽命更長；還是希望進(jìn)一步提升投資者的發(fā)電量收益。說提高逆變器的效率不重要是對客戶不負(fù)責(zé)任的一種誤導(dǎo)，引發(fā)這個誤區(qū)的人完全是酸葡萄心理。 誤區(qū)5，是不是提升逆變器的性能時都不考慮可靠性? 逆變器屬于工業(yè)品，具有生產(chǎn)力特性，能幫助客戶獲得收益。所有逆變器創(chuàng)新活動，都一個隱性前提條件，那就是產(chǎn)品必須可靠、安全，這樣的企業(yè)才具有可持續(xù)發(fā)展的前提，請一定要注意這個前提。提升逆變器的性能，尤其是效率，需要多方面的創(chuàng)新和努力，其中使用高效功率器件也是手段之一。逆變器的發(fā)展與功率器件的發(fā)展是相互促進(jìn)的。SiC器件比IGBT或MOSFET具有優(yōu)越性。SiC器件是已經(jīng)大批量量產(chǎn)的成熟產(chǎn)品，并且已經(jīng)批量化使用。如果SiC器件不是成熟產(chǎn)品，全球所有做SiC器件的廠家可能都要倒閉，SiC供應(yīng)商應(yīng)該不會這么傻，只干一票就跑路了，做一個可持續(xù)發(fā)展的企業(yè)是所有有正常思維的企業(yè)家的夢想。SiC的應(yīng)用已經(jīng)是潮流，行業(yè)發(fā)展和技術(shù)發(fā)展是不會開倒車的。過于擔(dān)憂SiC器件的可靠性猶如杞人憂天。 誤區(qū)6,是不是無熔絲的組串逆變器就是安全的？ 逆變器直流側(cè)熔絲對于保護(hù)逆變器、保護(hù)組件、保護(hù)整個電站系統(tǒng)的安全是非常有必要的。如果把熔絲這種器件的功能全部否定，如果熔絲沒有用，這個器件就可以從世界上消失了，做熔絲的廠家可能就要倒閉了。這是一種因噎廢食的誤導(dǎo)。 市場上有這樣一種組串逆變器，具有3路MPPT,每路MPPT有2個組串。其有兩種工作模式，第一種是升壓電路工作，六路組串在直流母線不會并聯(lián)模式，第二種是升壓電路旁路后，六路組串會在直流母線處并聯(lián)模式。如果沒有直流側(cè)熔絲，在這兩種模式下，都會存在安全隱患。第一種模式，當(dāng)其中一路組串短路時，雖然不會來自其它四路組件的大電流反灌，但是會來自直流母線電容上的大電流，依然可能會瞬間燒毀端子、線纜，或者因為長時間過流、發(fā)熱、起火。第二種模式，當(dāng)組串電壓較高并且電壓接近相等時，六路組串會在直流母線處并聯(lián)起來，這時當(dāng)有一個組串短路時，會來自其它五路組串和直流母線大電流的雙重沖擊，燒毀設(shè)備。 光伏系統(tǒng)中拉弧現(xiàn)象，主因是接線端子沒有擰緊，或者是電纜破損等原因，而不是來自熔絲。解決拉弧問題的主要手段是在逆變器或匯流箱中，增加防拉弧監(jiān)測裝置，這也是UL-1699B標(biāo)準(zhǔn)所要求的。 直流側(cè)的安全十分重要，除了熔斷器外，防雷保護(hù)設(shè)計也十分關(guān)鍵，部分廠家為了降低成本，采用壓敏電阻式的板級防雷設(shè)計，保護(hù)能力差，且一旦防雷動作后，需要整機(jī)更換，無形中增加了用戶的使用成本。 如果每路MPPT都只有兩路組串，大大降低了組串配置的靈活性。例如不能使得組件功率和逆變器功率做到最優(yōu)配置，導(dǎo)致組件功率少配或過配。 誤區(qū)7，是不是逆變器功率越做越大是逆潮流？ 能滿足需求的、可以給客戶帶來更多價值、更多收益的發(fā)展趨勢就是潮流?？疾煜?.5MW逆變器和1MW逆變器在電站中使用，哪個更有優(yōu)勢。我們做了測算，結(jié)果是使用2.5MW逆變器相比使用1MW,100MW電站可節(jié)約投資約1000萬, 相當(dāng)于節(jié)省0.1元/W投資 ，同時發(fā)電量提升了約1%。為什么呢，（1）因為功率大了后，單位成本降低；（2）逆變器功率的加大，不是簡單的功率的提升，在提高功率的同時做了很多技術(shù)創(chuàng)新，給客戶提供更多的價值，例如功率密度也增加，占地面積相對更小，相對單位重量輕，維護(hù)成本也降低，這也是當(dāng)今歐美光伏發(fā)達(dá)地區(qū)，2MW以上解決方案是大型電站主流解決方案的原因。 誤區(qū)8，組串逆變器是不是無風(fēng)扇更好？ 有小孩子的家庭應(yīng)該都經(jīng)歷過，小孩發(fā)燒時，家長非常擔(dān)心，為了更好的保持大腦散熱通常會用熱毛巾擦拭或者用降溫貼貼在腦門和動脈上。如果不采用這種物理法進(jìn)行輔助降溫，小孩的大腦有可能因為高燒而造成永久傷害。 組串逆變器適合應(yīng)用于工商業(yè)屋頂?shù)确植际焦夥娬尽＿@種電站的主要特點是高溫，而不是風(fēng)沙，因此逆變器設(shè)計時散熱是主要考量因素。在烈日炎炎的夏季，屋頂?shù)孛娓浇鼫囟冗_(dá)到60℃以上，組串逆變器面臨內(nèi)部功率損耗帶來的熱量及外部烘烤。如果有外部風(fēng)扇的組串逆變器，風(fēng)扇加速了逆變器散熱，以保證逆變器正常工作，同時可以保證內(nèi)部元器件溫度盡可能低，不至于由于內(nèi)部器件長時間工作在高溫下而縮短了使用壽命。而沒有外部風(fēng)扇的組串逆變器，在高溫環(huán)境下，雖然短時間能工作，但是由于過高的內(nèi)部溫度，產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性存在問題，壽命也是大打折扣的。 經(jīng)過測試，某廠家無風(fēng)扇的組串逆變器內(nèi)部溫度比有風(fēng)扇的組串逆變器溫度高10℃，根據(jù)壽命評估算法，溫度升高10℃，壽命將會縮短一半。同時高溫時還存在降功率運行的問題，嚴(yán)重影響用戶收益。