做为光伏电站的重要设备,逆变器市场一直备受关注并蓬勃发展,仅中国的逆变器企业就超过 300 家。那么如何辨别逆变器的质量是很多客户头疼的问题,同时由于也要考虑逆变器与整个电站是否配套,同时如屋顶、地面和 BIPV 等不同范围的应用,所用逆变器也不尽相同。因此在选择逆变器时,客户经常会倾向选择常规的设计方式、设备和品牌,在光伏项目刚刚兴起的中国如此,较为成熟的欧洲也同样存在这个现象。所以相比群雄并起的组件厂商,逆变器市场的格局极不平衡,国内外的市场都集中在几个主要厂商手中。
为让客户更深入的去了解自己购买的产品,本刊特别请来来自丹麦的著名逆变器厂商 Danfoss 中国区销售主管文华先生和业务发展经理周洋为大家解答相关的问题,通过了解 Danfoss 的三相逆变器 TripleLynx Pro,来了解符合哪些条件才是好的逆变器。
应用 —— 中国缺失的一环
问:现在光伏行业最紧缺的人才是电力行业的人才,有丰富项目设计、施工和管理经验的技术人才可谓 “一将难求”,很多安装公司还需要参观并模仿其它公司的设计,您怎么看这个问题?
文:这个问题很好,中国是组件生产大国,是电力消费大国,同时也是最大的潜在市场之一,但在中国缺失了一环:应用能力,如何用好组件、逆变器甚至包括支架,中国在这方面刚刚起步,水平还有待提升。
问:你们在中国的服务内容会不会因此与欧洲有所不同?
文:做为逆变器厂商,我们会尽可能多的为客户提供备选的解决方案,但我们并不能像系统集成商一样去设计完整的解决方案,我们要做的是如何告诉客户如何让我们的逆变器更好的融入整体电站。
这和欧洲有区别,在欧洲系统集成商、分销商,已经具备至少 7、8 年的经验,已经拥有一批拥有电站建设经验的公司,中国现在缺乏成熟的系统集成商,成熟的 EPC,我们会很愿意深入相关领域与中国系统集成商合作,交流相关的经验。我们也会积极去和客户探讨如何用好我们的逆变器,我们逆变器的优势是什么。
中国许多的光伏电站不是以盈利为目的的,如果中国光伏电站走向商业化后,客户更注重回报率,你们 5% 左右的额外发电量会是客户选择你们的决定性因素。
理想的系统 —— 全年不休
在包括光伏在内的很多领域,都有着 “集中” 与 “分散” 的理念,逆变器也有 “集中型” 和 “分布式” 之分。集中式逆变器简便,易于配置监控系统,也更便于统一调配电压、功率等参数,而 “分布式” 逆变器,也叫 “小逆变器” 或 “微逆变器”,成本较低、维护简便,不需要专门的电气房,被认为是光伏行业最具潜力的几项技术之一。
Danfoss 的业务发展经理周洋介绍说:“具体采购要根据某些项目的案例,屋顶型和地面型,东部和西部的差异,在设计上会有很大差异,辐射量不一样,中国西北部大概有 1200-1400,东部可能会有 900,从设计的角度来看,基本每家厂商都是一样的,但屋顶项目,安装角度和组件阵列可能不一样,有一些还会有水箱、空调机组等阴影遮挡,这样我们的三相逆变器就比较有优势。还有就是工作电压也是我们的重要考虑范围,光伏逆变器需要效率越高越好,而且尽可能降低损耗。”
“大家都懂得不要把鸡蛋都放在一个篮子里,但过于分散成本又会提高,所以大家一直在研究如何取得平衡,我们追求的是平衡,对工程实施、系统效率、服务成本、系统风险、生产成本等各个因素的综合考虑。” 文华说。
目前逆变器在不同场合、类型的电站应用中表现也有所不同,单纯的从厂商给出的数据上看很难了解其中的差别,目前主流的峰值效率大多集中在 96%-98%,而在实际应用中,效率并不是第一要素。对于电站来说,最为重要的是尽可能长的稳定运行时间。
在大型光伏电站中,集中型逆变器必须要有冗余的配件设计,减少宕机事件的发生。但即使如此,整个逆变器出现故障的概率也是存在的,以 1MW 的逆变器为例,如果这个逆变器出现问题,这么大的体积不可能运回工厂返修,只能由厂家派专人解决,而中国的电站大多建设在西北部地区,且不论国外人员往返困难,即使是国内厂家赶赴现场也要 48 小时左右,期间,这 1MW 的组件是无法工作的。
Danfoss 在分布式逆变器的基础上做了改进,开发了独一无二的标准化组串式设计,小到十几千瓦,大到前不久在德国 Mohring 接到的一个 80MW 的项目,同一种逆变器产品都可以满足应用。Danfoss 的 TripleLynx Pro,标准功率 15kW,这样的好处在于如果有一台逆变器出现故障,只影响几十块组件,对 MW 级电站影响非常小。而且对于出故障的逆变器处理非常简单:一个 15kW 的 TripleLynx Pro 重量约为 35KG,2 个成年人可以轻松卸下,换上全新的部件后将故障设备返厂检查,而且就现在中国来说,光伏电站人才非常紧缺,维护人员往往不具备专业知识,那么分布式逆变器对客户来说显然是更加友好的。而且虽然在中国人力成本相对较低,但专业人才待遇与国外所差无几,更简便的维护方式也能节省成本。
“集中型系统每年会有至少 1-2 天的正常检修,而我们理论上可以达到每个阵列永远不会停机,全年不休。” 文华说道。
颗粒归仓 —— 让逆变器更 “智能”
业内目前仍然公认集中式逆变器是技术层面最简便、最为大家熟知的应用方式,因此,在光照情况良好、组件型号统一的电站,集中式逆变器仍然会是几年内的主流。但如果是追求最大收益,则需要在电站方面做出调整或者使用分布式逆变器,这其中三相逆变器尤佳。
电池板里面的电池片都是串联的,阴影和损坏的组件成为木桶效应中的短板,这可以理解为在串联的几节电池中,如果一节没电,那么这一节不再是发电装置,而是会通过旁路二极管把这个组件旁路。如果一个组串和其它组串并联到一个逆变器,那么这个组串将影响整个电路。据统计,阴影、组件损坏等带来的损失高达 10% 左右。
分布式逆变器用一定相对比较分散的拓扑结构,让系统受影响比较小,不至于牵一发动全身,降低系统风险。而三相逆变器比单相逆变器更为智能的原因在于每一个 MPPT 都是独立工作,每一路组件不需要如集中式逆变器一样和另外一路进行匹配。单晶和多晶、薄膜,不同功率都没有影响。同时如果出现阴影时,一个 MPPT 上挂的组件越少,受到的影响越小。这也是很多人关注微型逆变器的原因。集中式逆变器的用户也可以了解下美国国家半导体的 Solar Magic 技术,都是以不同方式来减少阴影和组件局部故障带来的影响。
电站设计的标准中,前后组件阵列的标准距离为 9:00—15:00 这段时间内前后排组件无遮挡,但早上 6:00-9:00 和 15:00-18:00 这段时间的电力也不容忽视。例如早上 7 点的时候,上面一排得到阳光,其它两排遮挡,上面一排可以发电,而传统的逆变器在这个时候是无法工作的。
同时要留意的还有逆变器的工作电压,直流工作电压范围宽的逆变器对延长发电时间很有好处。一般集中式逆变器在电站没有负载的情况下,开路电压需要达到 450-520V 才可以较稳定的工作。对于此类逆变器,在早上,尤其是冬天的早上会由于光弱或者不稳定而无法工作,甚至连续接入接出电网,对电网端造成影响,因此在选购时应多加注意。据周洋介绍,Danfoss 的逆变器的工作电压为 1000 最大输入电压 VDC_max 和 250 - 800 VDC 的 MPP 追踪范围,对电站各种情况有良好的适应性。
通过上面介绍的几个方面,合理的使用逆变器获得的回报收益是非常可观的,与集中型逆变器相比,分布式逆变器的年发电量理论上可以增加 10% 左右。据 Danfoss 在欧洲做的统计,实际上的提升在 4%-8%。在电站利润率普遍 “保 8” 的情况下,这个提升无疑是巨大的。“我们给客户做过分析,整个系统在满负荷的运行下,可以延长 1.8 的年运行时间,但是客户在深入了解我们的产品后,认为我们是比较保守的。” 文华说。
经济简便的安装保养
“在中国,光伏系统很简单,组件、汇流箱、配电箱、逆变器,很多客户问逆变器多少钱一瓦,往往没有包含辅件在里面,很少去关注细节。” 文华说。
在客户考虑购买逆变器时,安装和维护成本往往被忽略掉,但实际上,这部分的成本不容忽视。尤其是集中型逆变器的售后非常昂贵。同时汇流箱、线缆这部分也要综合考虑进去。集中型逆变器只有一个 MPPT,有很多串,不能直接并到一起,因为如果一个阵列有遮挡或者故障时,可能由于电压不均匀出现环流,所以要防止逆流功能对组件造成损害,如果没有对每串电流监控,出现故障的话,很困难,这也是必须配备汇流箱的原因。集中逆变器也需要把许多的接口汇集在一起,分布式三相逆变器可以直接同时汇流箱和组件、汇流箱和并网设备之间使用的电缆型号不同,分类采购成本较高,而分布式三相逆变器直流侧由于无需汇流,所有的保护以及监测功能都集成于逆变器中间,所以只需要采购 4mm 的电缆,采购成本较低。
同时分布式三相逆变器不需要汇流箱,安装也更简便,只需将逆变器挂在支架后面即可。“客户做过计算,我们和国外集中型逆变器相比我们会有 10% 的初装优势。” 文华说,“当然,目前国内逆变器的价格太低了,所以我们在给客户介绍产品的时候,会给客户一些数据和实例,让他们相信他们的回报远超过初期投入。我们在中国做了一些项目,并做了案例分析。初装成本差多少我们还需要细化,但这个案例如果用其它逆变器,成本肯定会增加,而且收益也会减少。所以即使在中国,我们仍然具备一定优势的。”
逆变器的 “软” 基础
说了那么多分布式三相逆变器的好处,那么为何集中式逆变器仍然是大型电站的主流?这是因为分布式三相逆变器主电路结构大部分都采用三电平拓扑,控制算法、保护以及内部时序等都会有更多的要求,同时要在体积小重量轻的前提下做到 10kW 以上的容量,会面临散热、机构以及 PCB 布局、干扰等等问题,所以对于生产厂家来说技术要求过硬。做逆变器主要功率部件的厂家 semikron、三菱、英飞凌等几家,所以主电路的原理拓扑结构都几乎是一样的,关键在于软件控制以及硬件的布局与辅助电路的设计。同时在光伏电站收益较大的时候,粗放型电站即可获利,而且对于电网和监控都较为简便,而且许多配套设施是根据传统的逆变器设计。但随着补贴下降,整个产业链都在寻求极限的性价比来提高利润率,因此可以预期未来分布式逆变器会有大的发展。目前大部分国际领先的企业都在这两年开始了分布式逆变器的生产和研发,只不过 Danfoss 是走在这个领域的前头,同时 Danfoss 的创新的应用模式是独有的。
但这似乎又存在一个问题,如果分布式逆变器的质量不过关,那么更换频率和更换次数可能会数十倍于集中式逆变器,这会不会让客户疲于应对?
“不会,我们的逆变器在设计初期就是以和组件相同寿命为目标的。所以质量的稳定性没有问题,据我们的经验来看,最初的一年磨合期度过后,就不会有什么问题。基于我们的变频器的经验和生产平台,生产出的产品全部是丹麦水准。” 周洋说,“我们每个产品出厂前都会放到全自动的测试系统里面,做相关的模拟检测。分散逆变器允许我们这么做,而集中型逆变器如果赶工期的话,是没有时间这么测试的。”
这些企业如果没有具备电站设计能力,如何让他们敢于应用?
“我们会把在中国做过的项目从小到大介绍给客户,也可以请他们到德国参观 10MW、40MW、80MW 级别的大项目,这些都会有些数据反馈,但有些可能不全,原因在于德国的开发商安装能力很强,逆变器卖到对方就不用我们介入了。”
给逆变器厂商的建议
本刊在和欧洲逆变器厂商交流过程中,很多厂商表示对中国市场失去信心。“我很理解他们怎么想的,因为表象是很迷惑人的。很多国外企业来中国说,这个没有,那个没有,价格太低没办法做。Danfoss 不会这样说,如果这个没有,我们帮着客户一起做。各个层次的产品,无论来自哪个国家,只要通过正确的策略,都会打开销路。” 文华说,做为丹麦最大的跨国工业集团之一,Danfoss 很早就瞄准了中国市场,并在几年前收购了中国的一家变频器厂。
“我们很早就做好了准备,但仍然有些原则性的问题我们需克服,我们的方式和原则是更多的依靠本地的合作伙伴,我们相信 Danfoss 在中国的光伏市场是有需求的,我们在中国经营了很多年,我们了解中国市场,所以面对这些困难,我们不会抱怨。我们也相信中国会有很多优质的合作伙伴,具备一起拿项目的能力,至少具备和 Danfoss 一起拿项目能力,共同设计出好的、稳定的发电量高的系统我们会帮助他们分析大家具备哪些能力,有哪些不足,我们一起准备。”
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201112/30/50021762.html

