光伏并网逆变器的现状及发展前景

来源:OFweek太阳能光伏网发布时间:2010-12-01 11:43:59

地球表面每年接受太阳辐射能量高达5.4*1024J,若能将其中的十万分之一转化为电能,就可以满足目前全世界的能耗需求,因此,太阳能发电对缓解日益严重的环境和能源危机具有特别重要的意义,太阳能发电主要指光伏发电。据统计资料显示,目前光伏发电系统中,接近99%的安装容量为并网应用,这是因为并网应用相对独立光伏系统有成本低和免维护等优势,并网式光伏发电系统式当今发展方向,全世界并网式光伏系统年增长率约为25~30%。

并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置,将光伏电池的电能转换成交流电能并传输到电网上,在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用,现代逆变技术为光伏并网发电的发展提供了强有力的技术和理论支持。并网逆变器正朝着高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。并网逆变器性能的改进对于提高系统的效率、可靠性,提高系统的寿命、降低成本至关重要。

  逆变器技术发展历程

逆变器技术的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密结合,从开始发展至今经历了五个阶段。
 
  第一阶段:20世纪50-60年代,晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件;

第二阶段:20世纪70年代,可关断晶闸管GTO及双极型晶体管BJT的问世,使得逆变技术得到发展和应用;

第三阶段:20世纪80年代,功率场效应管、绝缘栅型晶体管、MOS控制晶闸管等功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础。

第四阶段:20世纪90年代,微电子技术的发展使新近的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊控制等技术在逆变领域得到了较好的应用,极大的促进了逆变器技术的发展;
 
  第五阶段:21世纪初,逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进,逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展。


  光伏并网逆变器的分类

光伏并网发电系统原理图如图1所示,其中图1(a)为两级式光伏并网发电系统,图1(b)为单级式光伏并网发电系统。两级式光伏并网发电系统中,并网逆变器只需进行逆变控制,光伏阵列最大功率点跟踪(MPPT)由前级DC/DC变换器完成,并网逆变器通过控制DC/DC变换器的输出电压实现系统功率平衡,并网逆变器控制的任务是保证输出电流与电网电压频率、相位完全一致;单级式光伏并网发电系统中,并网逆变器要同时完成MPPT和并网电流控制的任务,即保证光伏阵列输出功率最大化的前提下控制并网电流与电网电压同频同相。

光伏并网逆变器可以按照拓扑结构、隔离方式、输出相数、功率等级、功率流向等进行分类。按照拓扑结构分类,目前采用的拓扑结构包括:全桥逆变拓扑、半桥逆变拓扑、多电平逆变拓扑、推挽逆变拓扑、正激逆变拓扑、反激逆变拓扑等,其中高压大功率光伏并网逆变器可采用多电平逆变拓扑,中等功率光伏并网逆变器多采用全桥、半桥逆变拓扑,小功率光伏并网逆变器采用正激、反激逆变拓扑。

按照隔离方式分类包括包括隔离式和非隔离式两类,其中隔离式并网逆变器又分为工频变压器隔离方式和高频变压器隔离方式,光伏并网逆变器发展之初多采用工频变压器隔离的方式,但由于其体积、重量、成本方面的明显缺陷,近年来高频变压器隔离方式的并网逆变器发展较快,非隔离式并网逆变器以其高效率、控制简单等优势也逐渐获得认可,目前已经在欧洲开始推广应用,但需要解决可靠性、共模电流等关键问题。
 
  按照输出相数可以分为单相和三相并网逆变器两类,中小功率场合一般多采用单相方式,大功率场合多采用三相并网逆变器。按照功率等级进行分类,可分为功率小于1kVA的小功率并网逆变器,功率等级1kVA~50kVA的中等功率并网逆变器和50kVA以上的大功率并网逆变器。从光伏并网逆变器发展至今,发展最为成熟的属于中等功率的并网逆变器,目前已经实现商业化批量生产,技术趋于成熟,光伏并网逆变器未来的发展将是小功率微逆变器也即光伏模块集成逆变器和大功率并网逆变器两个方向并行。微逆变器在光伏建筑集成发电系统、城市居民发电系统、中小规模光伏电站有其独特的优势,大功率光伏并网逆变器在大规模光伏电站,如沙漠光伏电站,等系统具有明显优势。

按照功率流向进行分类,分为单方向功率流并网逆变器和双方向功率流并网逆变器两类,单向功率流并网逆变器仅用作并网发电,双向功率流并网逆变器除可用作并网发电外,还能用作整流器,改善电网电压质量和负载功率因素,近几年双向功率流并网逆变器开始获得关注,是未来的发展方向之一。未来的光伏并网逆变器将集并网发电、无功补偿、有源滤波等功能与一身,在白天有阳光时实现并网发电,夜晚用电时实现无功补偿、有源滤波等功能。

下一页>  

纵观光伏并网逆变器的发展历程,高频化、小型化、智能化、模块化将是其主要发展方向之一,未来最具发展前景和发展潜力的光伏并网逆变器当属微逆变器(光伏模块集成逆变器),因为其具有突出的发电效率高、模块化生产、系统扩展灵活、易于集成等突出优势,据研究报道,采用微逆变器技术可以在现有技术的基础上,使光伏发电系统的发电效率提升5%~25%,美国Enphase公司的Microinverter和美国国家半导体的Solarmagic技术获得了业界的广泛关注,国内英伟力(Involar)新能源公司推出的微逆变器产品也成为了业界的一大亮点。

  光伏并网逆变器产业链

光伏并网逆变器的产业链包括上游的电力电子元器件生产商、中游的光伏并网逆变器生产商和下游的光伏并网发电系统。

电力电子器件包括:电阻、电容、功率器件、磁性元器件生产商,集成电路、数字信号处理器生产商、变压器、机壳机柜生产制造上等。其中核心器件为半导体功率器件,它在电路结构设计、逆变器性能表现等方面起到举足轻重的作用,但光伏并网逆变器行业与上游的关联性仍较低,上游行业的影响主要体现在本行业的采购成本方面。
 
光伏并网逆变器行业与下游的光伏并网发电系统行业的发展密切相关,下游行业对本行业的发展具有较大的牵引和驱动作用,国家光伏项目建设与投资是决定本行业未来需求的重要部分,其需求变化直接决定了本行业未来的发展状况。

  国内外发展现状

近几年,随着西班牙、德国、美国、日本对本国光伏产业的政策扶持,全球光伏发电逆变器的销售额逐年递增,光伏发电用逆变器进入了一个快速增长的阶段。但目前全球光伏逆变器市场基本被国际几大巨头瓜分,欧洲式全球光伏市场的先驱,具备完善的光伏产业链,光伏逆变器技术处于世界领先地位。SMA是全球最早也是最大的光伏逆变器生产企业(德国市场占有率达50%以上),约占全球市场份额的三分之一,第二位是Fronius。全球前七位的生产企业占领了近70%的市场份额。

下一页>  余下全文

目前国内光伏并网逆变器市场规模较小,国内生产逆变器的厂商众多,但专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多,但是不少国内企业已经在逆变器行业已经研究多年,已经具备一定的规模和竞争力,但在逆变器技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距,目前具有较大规模的厂商有合肥阳光、北京科诺伟业、北京索英、志诚冠军、南京冠亚、上海英伟力新能源科技有限公司等企业。目前这些企业用于光伏系统的产量呈逐年上升的趋势。

国内市场规模虽然较小,但未来光伏电站市场的巨大发展空间和发展潜力给国内企业带来发展的历史机遇。目前国内光伏逆变器主要被阳光电源、艾思玛、KACO等品牌所占领,国外企业多数通过代理渠道进入国内市场,由于售后服务提供难度大整体市场占有率不高。2008年统计数字显示,合肥阳光电源公司占据70%以上的光伏逆变器市场份额,国内重点光伏项目大功率产品几乎全部选用国内产品。

从技术方面来看,国内企业在转换效率、结构工艺、智能化程度、稳定性等方面与国外先进水平仍有一定差距,目前我国在小功率逆变器技术上与国外处于同一水平,在大功率并网逆变器上,大功率并网逆变器仍需进一步发展。

  结论

从技术层面来讲,大功率并网逆变器和小功率并网逆变器是未来的两个主要发展方向,其中小功率光伏并网逆变器——微逆变器是最具发展潜力和市场应用前景的发展方向,高频化、高效率、高功率密度、高可靠性和高度智能化是未来的发展方向。英伟力(Involar)新能源科技公司是国内最早从事微逆变器研究的公司,公司从2008年初开始微逆变器技术的开发,经过近两年的努力已完全自主掌握了微逆变器的核心技术,并于2010年5月份成功发布了其第一代产品MAC250,目前该款微逆变器产品已经推向市场。
 
  从市场层面来讲,国外光伏企业起步早、技术成熟,在市场上占据了主导地位,国内下游光伏系统市场规模仍较小,但未来的发展潜力巨大,使得众多国际光伏企业纷纷抢滩国内市场,国内企业近几年发展势头迅猛,占领了国内市场的主要份额。未来国内市场将是众多光伏并网逆变器企业争夺的焦点。

索比光伏网 https://news.solarbe.com/201012/01/272829.html

责任编辑:solar_robot
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
禾望电气携手中国绿发,联合发布《采用自同步技术的构网型光伏逆变器白皮书》来源:禾望电气 发布时间:2025-11-06 10:11:18

为将这一理念转化为现实解决方案,禾望电气联合上海中绿新能源科技有限公司,依托主力电源型新能源场站整体解决方案,成功研制全球首个实际应用的构网型光伏逆变器。基于这一重大突破,双方联合发布了《采用自同步技术的构网型光伏逆变器白皮书》。欢迎点击文末的或前往下载阅读《采用自同步技术的构网型光伏逆变器白皮书》,共同探索零碳路径!

多维解析:沙戈荒光伏并网的多重挑战与破解之道来源:索比光伏网 发布时间:2025-08-14 14:19:59

然而,在沙戈荒地区,光伏发电接入面临着消纳、可靠性以及送端集中式大基地的系统安全等挑战。信息安全方面,偏远的沙戈荒地区面临通信风险、网络攻击和数据安全威胁。针对这些问题,孙振权提出了一系列应对策略和技术措施。展望未来,沙戈荒大基地面临电力平衡和运行稳定挑战,通过高耐候设备、构网型控制、电磁仿真、生态协同等体系,可降低强迫停运率,提高外送通道利用率。

光伏电站AGC与AVC调度中逆变器的核心作用来源:古瑞瓦特 发布时间:2025-07-29 16:03:15

在光伏电站参与电网调度时,AGC和AVC是实现电站有功功率和无功功率/电压精确控制的核心系统。逆变器是最终执行这一调节指令的设备。没有高性能、高可靠性且具备完善调度接口功能的逆变器,光伏电站就不可能有效、可靠地参与电网的AGC和AVC调度,也就无法成为支撑电网安全稳定运行的友好型电源。因此,逆变器的技术水平和性能参数是设计和评估光伏电站AGC/AVC系统时最关键的考量因素之一。

5GW,晋能控股开启新能源基地光伏逆变器采购来源:索比光伏网 发布时间:2025-07-11 12:06:55

7月10日,晋能控股发布晋北能源(山西)有限公司晋北采煤沉陷区新能源基地光伏逆变器采购招标公告。本招标项目划分为1个标段,包括组串式逆变器4.5GW、集中式逆变器500MW。技术要求如下:注:配套通讯设备、防PID模

国电电力江西新能源彭家园光储电站成功入选AAAAA级光伏电站来源:国电电力 发布时间:2025-07-10 15:42:45

7月3日,中电联发布2024年度电力行业光伏发电运行指标对标结果,国电电力江西新能源彭家园光储电站成功入选AAAAA级光伏电站。

CPIA:我国钙钛矿太阳能电池发展情况来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-07-10 15:20:25

近日,中国光伏行业协会分享了年度报告中第七篇,我国钙钛矿太阳能电池发展情况我国钙钛矿太阳能电池发展情况

投资50亿!年产3GW!西南一钙钛矿太阳能电池组件项目将解决2000+就业来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-07-10 11:51:07

近日,记者从白沙工业园发展中心获悉,年产3GW钙钛矿太阳能电池组件西南基地项目表现尤为亮眼——完成投资1.4亿元,投资完成率达46.43%,成为拉动园区投资增速的“头号引擎”。

国能投、中核、中广核等多家央企启动光伏电站灾后修复紧急采购来源:光伏們 发布时间:2025-07-10 11:30:48

7月8日,国家能源集团海南公司乐东公司发布崇高岭光伏电站“蝴蝶”台风灾后修复项目紧急采购采购。

北京:光伏项目可获最高30%初投资补贴,7月17日前申报!来源:智汇光伏 发布时间:2025-07-10 10:47:43

近日,北京市发改委发布《关于公开征集市政府固定资产投资支持新能源供热、光伏发电项目的通知》,文件提出:给予新能源供热、光伏发电项目资金支持。

总投资50亿!西南最大钙钛矿电池基地投资完成率近半!来源:钙钛矿工厂 发布时间:2025-07-10 10:27:43

近日,记者从白沙工业园发展中心获悉,年产3GW钙钛矿太阳能电池组件西南基地项目表现尤为亮眼——完成投资1.4亿元,投资完成率达46.43%,成为拉动园区投资增速的“头号引擎”。

“源网荷储智”转动零碳园区!固德威赋能打造国内首个重卡风光储充一体化标杆来源:固德威GOODWE 发布时间:2025-07-10 09:47:55

在“531新政”重塑光伏产业格局、部分省份区划为“光伏红区”的背景下,探索光储融合新路径成为破局关键。固德威于江西德安打造的风光储充一体化项目成功并网运行,正是这局势下的全新之路!该项目不仅是国内首个专为重卡充电打造的风光储充一体化标杆,更在“新政后时代”为工业园区智慧零碳供用电树立了典范。通过深度融合固德威核心技术与创新策略,项目实现了从“阳光”到“车轮”的全链路高效绿色赋能,其背后,正是固德威“源网荷储智”能源一体化解决方案的生动实践与成功落地。