光伏逆变器“风向标”

北极深度 2024-07-23 19:18:48

组件之外,光伏系统的另一大核心设备即逆变器,其不仅承担着连接光伏方针与电网的重要使命,同时也是电站实现智能化的关键一环。

而相比电池组件技术的“刀光剑影”,近年来掣肘于功率半导体器件,逆变器技术革新相对沉寂。不过纵观近期展会上主流厂商展出的拳头产品以及思想碰撞,逆变器新一轮技术竞赛已暗流涌动。

变“大”

适配组件功率的快速变“大”,逆变器输出功率同步变“大”,进而减少设备数量,降低初始投资以及运维成本。

就集中式逆变器,采用模块化设计,最大子阵逆变器功率达到8.8MW,代表企业如阳光电源、上能电气、特变电工新能源等。

地面电站组串式逆变器,据了解,尽管350kW组串式逆变器已纷纷上市,但由于供货企业相对较少,业主招标仍倾向于300kW及以上,因此上半年展会320/330kW组串式逆变器也成为各家企业的竞争焦点。

与此同时,工商业组串式逆变器也由此前主流110kW、125kW迈向150kW,甚至160kW。微型逆变器同样向“大”,禾迈推出全球首台功率高达5000W的微逆新品。

注:企业排名不分先后,仅统计了SNEC展上

部分企业的高功率产品,如有疏漏请留言补充。

高压高功率密度

进一步突破降本增效瓶颈,在头部企业看来,未来逆变器输出功率或将继续变“大”,特别是更高电压系统的倒逼。

追溯系统电压变革,2017年左右,光伏系统由传统1000V向1500V迈进。1500V系统可支持单串接入更多组件而减少组串数量,逆变器、汇流箱、支架及直流侧电缆的用量、成本也随之减少达到系统降本。

今年3月,阳光电源率先发布2000V光储系统,据其测算,相比1500V系统,2000V光伏系统全生命周期投资可节省165亿元/100GW。

匹配2000V系统,今年snec展会,中车时代电气率先展出了5MW集中式逆变器以及455KW组串式逆变器,后者也是目前单机功率最大的组串式逆变器。

当然,正如1500V系统迭代,2000V系统的进一步推广和应用同样需要相关标准以及产业链设备的协同。而更高功率的逆变器,同时保障设备的友好型和安装的便利性,逆变器的功率密度也将进一步提高,这有赖于功率半导体器件的同步革新。

探寻更优散热技术

随着逆变器功率的变大,散热技术也成为厂商的关注焦点,这不仅系关核心元器件的工作温度,进而影响发电量,而且也决定着设备的使用寿命。

当下,光伏逆变器普遍采用间接式风冷散热。但在部分厂商看来,当逆变器功率继续变大时,将达到风冷散热的极限。如科华数能推出了5MW集中式逆变器,一改传统风冷散热,采用了直接式液冷散热。

据悉,此前液冷应用多掣肘于成本因素,但当单机模块增大至1.5-2MW时,液冷性价比优势则将凸显。

主打可靠性和支撑电网

在逆变器效率无限接近的市况之下,产品可靠性也成为竞争焦点。纵览各大厂商逆变器产品亮点,如IV扫描及诊断,实现电站组件级故障诊断;直流拉弧检测,快速精准识别电弧风险;交直流智能端子温感检测,智能直流关断,保障设备与系统安全等“黑科技”一应俱全,并且这些多应用于地面电站产品的技术也开始向工商业及户用产品复制,进一步拔高产品可靠及安全性能。

此外,直面新能源大规模接入对电网稳定以及安全的极大挑战,作为连接光伏方针和电网的关键“桥梁”,光伏逆变器的支撑电网技术甚至构网能力成为重中之中,包括连续高低电压穿越、调频响应、弱网适应性等。当然,从业内人士也了解到,电网技术颇具门槛,这也构成了头部逆变器企业的技术壁垒。

光储融合

光储融合大势下,光伏企业跨界储能早已势不可挡,特别是光伏逆变器企业,从PCS到储能电池、储能系统集成,一众企业挤上储能市场争霸赛。

注:企业排名不分先后,仅统计了SNEC展上部分企业的重点储能产品,如有疏漏请留言补充。由于篇幅有限,具体产品信息可登录企业官网了解

在技术路线上,组串式储能方案渐成主流。据悉,相比集中式方案,组串式储能将每个储能电池簇连接到一个储能变流器,采用一对一电池簇管理,使得能量管理精细化到电池簇级别,可大幅提高放电容量和系统寿命。

与逆变器产品冲上大功率相对应,储能也向“大”迈进,如阳光电源、科华数能等纷纷推出了5MW/10MWh储能系统。据悉,当下最大单舱容量已到6.9MWh。而在功率和容量的快速变大下,液冷也成为主流冷却方式。

同样应对新能源渗透率大幅提升对电网运行造成的影响,储能系统向构网型演变,采用虚拟同步发电机技术,通过复制同步电机的行为和性能来加强电网,起到快速调频调压、增加惯量和短路容量、抑制宽频震荡等作用。

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