(文/程文智)這幾年光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展如火如荼,作為光伏發(fā)電系統(tǒng)核心設(shè)備的光伏逆變器自然也受到了行業(yè)的追捧,特別是2021和2022年,國內(nèi)外逆變器廠商的出貨量都呈現(xiàn)了100%以上的增長。而逆變器產(chǎn)品中增速更快的則是微型逆變器(簡(jiǎn)稱:微逆)產(chǎn)品。
圖:安裝在太陽能組件下的微型逆變器(圖片來源:昱能官網(wǎng))
為何微型逆變器會(huì)快速增長?
一般來說,根據(jù)技術(shù)路線的不同,逆變器可以分為集中式逆變器、組串式逆變器、及微型逆變器。目前,市場(chǎng)主要以集中式逆變器和組串式逆變器為主,據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示,2021年,光伏逆變器市場(chǎng)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%。但是,這兩年微型逆變器的滲透率得到了快速的提升。
為何會(huì)出現(xiàn)這種情況呢?首先全球光伏裝機(jī)量持續(xù)高速增長,各國政府對(duì)可再生能源行業(yè)普遍持鼓勵(lì)態(tài)度,相繼出臺(tái)了產(chǎn)業(yè)政策、財(cái)政政策支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比如美國持續(xù)推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)稅收抵免,拜登政府推出千億美元清潔能源法案;澳洲、歐盟各國、加拿大和巴西等地也推出了可再生能源計(jì)劃;再加上我國的光伏政策,可以說全球都在支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就必然會(huì)推動(dòng)逆變器需求的增長。
其次是微型逆變器的工作原理和特性決定了微型逆變器的增速會(huì)更快。微型逆變器的逆變方式是每臺(tái)機(jī)器一般只對(duì)應(yīng)單塊或數(shù)塊光伏組件,可以對(duì)每一塊組件進(jìn)行單獨(dú)的最大功率點(diǎn)跟蹤,再經(jīng)過逆變后并入交流電網(wǎng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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,微型逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率更高。此外,在傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)中,太陽能組件通常以串列方式進(jìn)行排列,整串線路電壓累計(jì)一般可以達(dá)到600V~1000V。在長年累月的運(yùn)行中,線纜破損、接頭松脫等問題都有可能造成直流電弧現(xiàn)象、擊穿空氣,引發(fā)火災(zāi)。不僅如此,光伏電站起火時(shí),只要有光照就會(huì)存在電壓,尤其當(dāng)直流側(cè)達(dá)到600V~1000V以上的高壓時(shí),危險(xiǎn)不言而喻,消防隊(duì)員無法開展救火工作,否則將有觸電的風(fēng)險(xiǎn)。
而微型逆變器系統(tǒng)采用全并聯(lián)電路設(shè)計(jì),組件之間不再有電壓疊加,直流電壓小于120V,具有天然無直流高壓的特點(diǎn),可以徹底解決“直流高壓拉弧火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)”與“施救風(fēng)險(xiǎn)”,有效避免火災(zāi)的發(fā)生。
也就是說,微型逆變器具有高功率密度,安裝維護(hù)簡(jiǎn)單,可自動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境,延長發(fā)電時(shí)間,有效提升發(fā)電收益,同時(shí)內(nèi)置防雷及高精度漏電流保護(hù),具備儲(chǔ)能接口和多種通訊方式等優(yōu)點(diǎn),可滿足戶內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用環(huán)境要求。
再加上各國都出臺(tái)了相關(guān)的安全政策,比如美國有強(qiáng)制性法規(guī),要求快速關(guān)斷后,30秒內(nèi)消除直流高壓風(fēng)險(xiǎn);德國、加拿大等國家也提出了這樣的快速關(guān)斷要求;我國的海寧、東莞,及深圳等地也出臺(tái)了相關(guān)的規(guī)范要求實(shí)現(xiàn)組件級(jí)關(guān)斷。
而微型逆變器的低壓接入特性可以滿足安全性規(guī)范要求,無需額外增加配件或者其他安全措施。
三是經(jīng)濟(jì)性。采用微型逆變器的光伏裝機(jī)成本略高于采用組串式逆變器。以美國市場(chǎng)為例,由于美國市場(chǎng)Enphase的微型逆變器市場(chǎng)占有率高于80%,以他們的價(jià)格為參考,一拖一型微型逆變器平均單價(jià)為0.32美元/W(含稅),光伏裝機(jī)總成本為2.59美元/W,相比組串式逆變器總成本提升約4%。如果以中國市場(chǎng)為例的話,中國目前的微型逆變器市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小,主要為一拖四產(chǎn)品,平均單價(jià)約0.73元/W,總成本約5.4元/W,相比組串式逆變器總成本高約7%。不過,國內(nèi)的微型逆變器的企業(yè)已經(jīng)推出了一拖八的微型逆變器產(chǎn)品,可以讓裝機(jī)成本更低。
結(jié)語
與組串式逆變器不同的是微型逆變器有更高的技術(shù)門檻,由于安裝空間有限,如果功率密度不夠大,產(chǎn)品體積就會(huì)太大,不便于安裝;如果做小,又會(huì)有散熱問題;加上微型逆變器的售后非常不方便,因此對(duì)故障率要求很嚴(yán)格;最重要的是,微型逆變器的核心是控制程序,這個(gè)沒有幾年的積累是很難超越的。
目前全球微型逆變器使用最多的地區(qū)是北美和歐洲,他們對(duì)成本不敏感,去年以前微型逆變器用得多的是一拖一、一拖二產(chǎn)品;其次是拉美、巴西、墨西哥地區(qū)主要采用一拖四的微型逆變器;印度和拉美類似,會(huì)沿用一些北美的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但覆蓋率沒有拉美高,可能不到10%,他們對(duì)成本更加敏感。
對(duì)于未來,有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)22年全球分布式微型逆變器的滲透率僅為7%左右,其中戶用滲透率11%左右,工商業(yè)滲透率低至2%,預(yù)計(jì)今年會(huì)快速提升。在格局方面,如果按照出貨臺(tái)數(shù)測(cè)算,2022年Enphase的市占率為82%,但如果按照功率測(cè)算,Enphase的市占率為58%,目前的微型逆變器格局與15年前的組串式逆變器市場(chǎng)格局相似,高成本高價(jià)格的海外廠商占比高,可以對(duì)未來三年價(jià)格和競(jìng)爭(zhēng)形成高的安全墊。國內(nèi)做微型逆變器的企業(yè)主要有3家,分別是昱能、禾邁和德業(yè),相比Enphase,他們目前的市占率還不高。
圖:安裝在太陽能組件下的微型逆變器(圖片來源:昱能官網(wǎng))
為何微型逆變器會(huì)快速增長?
一般來說,根據(jù)技術(shù)路線的不同,逆變器可以分為集中式逆變器、組串式逆變器、及微型逆變器。目前,市場(chǎng)主要以集中式逆變器和組串式逆變器為主,據(jù)公開數(shù)據(jù)顯示,2021年,光伏逆變器市場(chǎng)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%。但是,這兩年微型逆變器的滲透率得到了快速的提升。
為何會(huì)出現(xiàn)這種情況呢?首先全球光伏裝機(jī)量持續(xù)高速增長,各國政府對(duì)可再生能源行業(yè)普遍持鼓勵(lì)態(tài)度,相繼出臺(tái)了產(chǎn)業(yè)政策、財(cái)政政策支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。比如美國持續(xù)推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)稅收抵免,拜登政府推出千億美元清潔能源法案;澳洲、歐盟各國、加拿大和巴西等地也推出了可再生能源計(jì)劃;再加上我國的光伏政策,可以說全球都在支持光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這就必然會(huì)推動(dòng)逆變器需求的增長。
其次是微型逆變器的工作原理和特性決定了微型逆變器的增速會(huì)更快。微型逆變器的逆變方式是每臺(tái)機(jī)器一般只對(duì)應(yīng)單塊或數(shù)塊光伏組件,可以對(duì)每一塊組件進(jìn)行單獨(dú)的最大功率點(diǎn)跟蹤,再經(jīng)過逆變后并入交流電網(wǎng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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,微型逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率更高。此外,在傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)中,太陽能組件通常以串列方式進(jìn)行排列,整串線路電壓累計(jì)一般可以達(dá)到600V~1000V。在長年累月的運(yùn)行中,線纜破損、接頭松脫等問題都有可能造成直流電弧現(xiàn)象、擊穿空氣,引發(fā)火災(zāi)。不僅如此,光伏電站起火時(shí),只要有光照就會(huì)存在電壓,尤其當(dāng)直流側(cè)達(dá)到600V~1000V以上的高壓時(shí),危險(xiǎn)不言而喻,消防隊(duì)員無法開展救火工作,否則將有觸電的風(fēng)險(xiǎn)。
而微型逆變器系統(tǒng)采用全并聯(lián)電路設(shè)計(jì),組件之間不再有電壓疊加,直流電壓小于120V,具有天然無直流高壓的特點(diǎn),可以徹底解決“直流高壓拉弧火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)”與“施救風(fēng)險(xiǎn)”,有效避免火災(zāi)的發(fā)生。
也就是說,微型逆變器具有高功率密度,安裝維護(hù)簡(jiǎn)單,可自動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境,延長發(fā)電時(shí)間,有效提升發(fā)電收益,同時(shí)內(nèi)置防雷及高精度漏電流保護(hù),具備儲(chǔ)能接口和多種通訊方式等優(yōu)點(diǎn),可滿足戶內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用環(huán)境要求。
再加上各國都出臺(tái)了相關(guān)的安全政策,比如美國有強(qiáng)制性法規(guī),要求快速關(guān)斷后,30秒內(nèi)消除直流高壓風(fēng)險(xiǎn);德國、加拿大等國家也提出了這樣的快速關(guān)斷要求;我國的海寧、東莞,及深圳等地也出臺(tái)了相關(guān)的規(guī)范要求實(shí)現(xiàn)組件級(jí)關(guān)斷。
而微型逆變器的低壓接入特性可以滿足安全性規(guī)范要求,無需額外增加配件或者其他安全措施。
三是經(jīng)濟(jì)性。采用微型逆變器的光伏裝機(jī)成本略高于采用組串式逆變器。以美國市場(chǎng)為例,由于美國市場(chǎng)Enphase的微型逆變器市場(chǎng)占有率高于80%,以他們的價(jià)格為參考,一拖一型微型逆變器平均單價(jià)為0.32美元/W(含稅),光伏裝機(jī)總成本為2.59美元/W,相比組串式逆變器總成本提升約4%。如果以中國市場(chǎng)為例的話,中國目前的微型逆變器市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小,主要為一拖四產(chǎn)品,平均單價(jià)約0.73元/W,總成本約5.4元/W,相比組串式逆變器總成本高約7%。不過,國內(nèi)的微型逆變器的企業(yè)已經(jīng)推出了一拖八的微型逆變器產(chǎn)品,可以讓裝機(jī)成本更低。
結(jié)語
與組串式逆變器不同的是微型逆變器有更高的技術(shù)門檻,由于安裝空間有限,如果功率密度不夠大,產(chǎn)品體積就會(huì)太大,不便于安裝;如果做小,又會(huì)有散熱問題;加上微型逆變器的售后非常不方便,因此對(duì)故障率要求很嚴(yán)格;最重要的是,微型逆變器的核心是控制程序,這個(gè)沒有幾年的積累是很難超越的。
目前全球微型逆變器使用最多的地區(qū)是北美和歐洲,他們對(duì)成本不敏感,去年以前微型逆變器用得多的是一拖一、一拖二產(chǎn)品;其次是拉美、巴西、墨西哥地區(qū)主要采用一拖四的微型逆變器;印度和拉美類似,會(huì)沿用一些北美的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但覆蓋率沒有拉美高,可能不到10%,他們對(duì)成本更加敏感。
對(duì)于未來,有業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)22年全球分布式微型逆變器的滲透率僅為7%左右,其中戶用滲透率11%左右,工商業(yè)滲透率低至2%,預(yù)計(jì)今年會(huì)快速提升。在格局方面,如果按照出貨臺(tái)數(shù)測(cè)算,2022年Enphase的市占率為82%,但如果按照功率測(cè)算,Enphase的市占率為58%,目前的微型逆變器格局與15年前的組串式逆變器市場(chǎng)格局相似,高成本高價(jià)格的海外廠商占比高,可以對(duì)未來三年價(jià)格和競(jìng)爭(zhēng)形成高的安全墊。國內(nèi)做微型逆變器的企業(yè)主要有3家,分別是昱能、禾邁和德業(yè),相比Enphase,他們目前的市占率還不高。
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