作者:曹宇(《光能》总编辑)
刊发:2014 年 6 月《光能》总第 74 期
写在开篇
从 2003 到 2014,中国逆变器也随着光伏行业发展了十年,不同于组件的先扬后抑,中国逆变器厂商确实开局默默无闻,到后面则是星光熠熠。诞生了阳光、特变、南车、欧姆尼克、古瑞瓦特,再到华为这样一大批明星企业。同组件业一样,中国企业从无到有,从弱到强,给整个行业带来翻天覆地的变化。
与组件业目前较为单一的产品路线不同的是,针对不同的电站应用,逆变器的流派众多。笔者查阅了第三方机构 IHS 的标准,并对各类产品的国内代表品牌分类如下:
大功率机代表品牌:阳光电源、特变电工、艾默生、南车时代电气、科诺伟业、京仪绿能。
中功率机代表品牌:阳光电源、山亿新能源、华为等。
小功率机代表品牌:欧姆尼克、古瑞瓦特、山亿、阳光电源等。
功率优化器代表品牌:国内暂无代表品牌,且未形成市场。
微逆变器代表品牌:昱能、北电。
其中大功率机,为单机 35KW 以上的集中型逆变器,国内一般简称为 “大机”;中功率和小功率,为单机 35KW 以下 1KW 以上的组串型逆变器,国内一般简称为 “小机”。
从 2003 年第一台并网逆变器应用起,中国逆变器产业历经漫漫长路。大机和小机由于其所针对的应用环境不同,流派的交锋和发展可以定义为 “三大战役”:2008 大机出口西班牙,2009 年小机年底开始出口说服缺货的国外客户接纳中国产品;2011 年前后国产大机成为地面电站 “主力部队”,国内分布式市场开始发力,小机在工商业屋顶电站应用中逐渐展现优势,开始形成国内市场小机品牌阵营,同时小机在澳洲、荷兰等海外市场蓬勃发展;第三阶段是小机代表品牌尝试进行地面电站市场使用,以及大机推陈出新发展新的应用技术,这个阶段可以预见会有较多的技术路线的交锋。再加上主流品牌对光伏方案的应用理念不同,有的推崇 “一套方案解决所有应用”,有的强调 “因地制宜选用合理方案”,使得交锋更加精彩纷呈。
有点类似博派和狂派,不是么?而且还有大力金刚(SMA、GE 等公司推出的超大机型)正在投入 “战斗”。仔细想想不禁热血沸腾,在《变形金刚 4》即将上映的 6 月,让我篡改一句最喜欢的台词:The inverters,roll out!
第一次战争:大机 “反围剿”,小机 “打酱油”
中国最早的光伏并网项目是 2003 年应用于上海奉贤的 10KW 组串式电站,该项目是中国并网光伏逆变器行业里程碑式的项目,从此中国品牌正式登上舞台。
2008 年欧洲市场爆发,光伏逆变器大量出口意大利和西班牙,型号以集中型为主。
在 2009 年西北荒漠电站以特许权招标的形式拉开国内光伏并网应用规模化探索和发展时起,由于主要以大型荒漠电站应用形式为主,也与中国电网并网要求的技术要求有关,当时市场全部选用了大机方案。之后大机的研发、技术改进提升、以及应用在肥沃的市场土壤上得到了快速发展。
2009 年以前逆变器在大多数人眼中是很神秘的东西。在狂热追捧多晶硅的年代,光伏这个不差钱的行业,中国制造生存艰难。那是一个 SMA、KACO 在中国市场受到追捧的年代,中以阳光电源(当时的 “合肥阳光”)、冠亚电源为代表的企业处境尴尬。在那个时候,无论是大机还是小机厂商,都把逆变器的转换效率放在第一位。从 96% 提高到 98% 左右,但市场缺乏统一的论调,有宣传 MPPT 效率,也有着眼系统效率的,但实际上欧洲市场最认可的仍然还是欧洲效率(EU 效率),这个更严格,但体现出来的数字却不如上面两个好看。
那个时候客户的项目很少考虑逆变器的性价比,大多挑国外品牌的买,因此国内厂家每天忙于应对国外品牌的 “入侵”。
在 2008 年,国内光伏最初起步,其时国内市场基本为海外品牌垄断,SMA, SIEMENS, KACO,施耐德,POWERONE 等品牌主导国内项目的圈地运动。当时国内企业不断地寻求突破。其时项目规模并不大,达到几百 KW 就可以说是大项目了,第一次国内品牌实现正面交锋的突破,是在 2008 年年中,阳光电源在竞标中战胜当时不可逾越的国际巨头,并凭借价格优势不断扩大战果,最终实现对海外品牌的围剿,同时也带动了一些嗅到商机的国内企业进入光伏逆变器细分行业。
相比大机的处境,小机从无到有却是在 “打酱油” 的过程中逐步得到了欧洲、澳洲等市场的认可。2009 年底,多晶硅结束暴利时代后,价格下调了近 80%,使得光伏成本大幅下降,按照之前成本计算的补贴,在当时显得极具吸引力。市场开始抢装热潮,在 SMA、KACO、Refusol 等国际厂商的产品被抢购一空后,欧洲和澳洲市场颇为不情不愿的接受了中国企业,从此中国的大机和小机一发不可收拾,而在以家庭屋顶电站为主的澳洲市场,基本支撑了整个中国小机出口应用的 90%。
第二次战争:大机性价比取胜,小机 “农村” 包围城市
时间跳到 2010 年后,产能和政策双重影响,组件已呈过剩态势,逆变器企业仍然如雨后春笋,纷纷出现,据不完全统计,仅国内就有 300 余家逆变器厂商,往往一个项目,投标企业多达数十家。因此,继组件价格跳水后,逆变器价格也急剧下滑。这时除艾默生外,几乎所有的外国逆变器厂家都放弃了中国市场,而艾默生逆变器业务是收购在国内扎根多年的华为电源事业部(安圣电气)改编而来,一直自认自己就是个本土化的公司。
2010 年科诺、京仪绿能、阳光电源、能高自动化等企业配合金太阳统一招标,推出了逆变器相关规范,规范市场的同时,也提高了逆变器市场的门槛。而组件方面则由英利领衔,海润和上海太阳能科技三家上榜。2010 年的金太阳的统一招标,虽然是不合理政策下的不合理做法,次年,统一招标就因为反对意见强烈废除,但仍然具有一定意义:且不提阳光龙头、英利这些业内龙头,科诺有着中科院电工所背景,京仪绿能归北控集团所有,从质量到规模,都是业内佼佼者。
海外厂商大机工业品的产品卖出艺术品的价格,让中国厂商看到了市场契机。海外品牌价格奇高,对市场需求反应迟钝傲慢,在此情况下,阳光电源迅速崛起,撕开国际品牌垄断的市场并获得成功。阳光电源的成功引来更多的国内企业迅速跟进,由于注重短期效益,以牺牲产品长期稳定高效为代价的低价,一定程度上引起了市场环境的恶化。现在西北等地一大批 2011 年前后做的电站已经出现问题。反映在逆变器上的多数是零部件质量差和散热设计不合理,而当时的短视的供应商,早已退出了市场,业主不得不重新购买逆变器更换,付出了沉重的学费。
在逆变器活跃厂家多的时候,有很多企业赔本赚吆喝的行为,让阳光电源非常头疼。单纯陷入价格战,不仅不利于企业自身和电站长期运营,更将使整个逆变器产业陷入混乱和缺乏发展后劲,从而必将影响整个光伏行业的产业健康。
电企在推动光伏电站建设以及降低成本方面功不可没,但也带来一些隐患。电企之前大多采取火电的招标办法:一次性将几百 MW 甚至上 GW 的量在年初锁定。客户的心理预期,往往是在比较了很多小厂急于成单而爆出的不合理报价后形成,对于阳光电源等逆变器大厂来说,这些客户属于不得不做的鸡肋,而另外一些价格实在太低的项目,很多小厂拿到后,除核心零部件外,几乎什么都敢换国产的便宜货。要知道,阳光电源这样的大厂起码还有规模优势,小厂是连这个优势都没有的。
数年时间,大型逆变器价格从每瓦 2 块降到目前的 3 毛,大多数抱着投机心态的企业退出了大机市场。目前大型逆变器生产企业佼佼者不过十余。
很多国外的逆变器厂商,进到中国来不接地气,醉心于将逆变器认定为高附加值,高利润的产品。但逆变器从本质来说并没有什么核心的差别,核心零部件也高度集中于英飞凌、ABB、西门子等几个少数厂家,逆变器厂家的差别大多在于拓扑结构、零部件质量、应用设计和生产管控,在不考虑产品应用积累和未来持续升级的情况下,没有哪家的逆变器是不可替代的,所以逆变器价格才会快速下滑。
日本大机厂家 TMEIC 也试图在中国光伏市场分一块蛋糕。这家有着东芝和三菱血统的公司已经做到全球逆变器销售额的第五位,目前正在试图寻求最符合中国市场情况的方式进军中国市场。从价格到日系企业的强项服务,TMEIC 是目前看来有望掌握中国光伏市场游戏规则的外国企业。
无论如何,中国的大机依靠价格全面扭转了海外品牌垄断市场的局势,尔后靠着应用经验,进一步提升质量。凭借市场的主动选择和与市场的良性互动,在之后的市场发展中,大机的发展和积累也就更为突出。从几个方面看,这期间大机的发展有如下几个方面:
电网稳定性要求出发:大机先后经历了低电压、零电压、高电压穿越、大面积脱网事故检验、有功无功调度支持、谐波要求等,不断提升逆变器技术门槛要求和实际应用案例参考。
环境要求:市场多为高海拔、温差大、风沙大等恶劣环境,逆变器在隔热、散热、防尘、高温降额等应对自然环境要求越来越高。
整体方案及成本:汇流、配电、逆变、升压、通讯等各个方面的整合和提升,以及对用户的电站建设、维护检测成本降低。
把视角转到小机这里。中国的小机厂家在澳洲等家庭住宅电站和工商业屋顶电站为主的地区站稳了脚步,荷兰、丹麦东南亚、东欧以及非洲等地多点开花。在澳洲、荷兰等几个地区,中国厂家已经占据绝对优势。小机对于外观和服务特别敏感,且基本上是通过分销商渠道进行销售,安装商进行安装和服务。中国品牌进入欧洲,最大的障碍在于突破分销商渠道和提供完善的服务。由于资源有限,大家都考虑聚焦重点市场:山亿重点聚焦了英国小机市场,欧姆尼克聚焦荷兰市场,2013 年销售额突破 1 亿元;而阳光重点从欧洲的光伏中心德国进行突破。于 2010 年成立分公司,30kW 组串型中功率产品 2013 年一口气销售了 7000 多台,销售额 2 亿元。山亿、欧姆尼克等企业也通过澳洲等市场确立了 “江湖地位”。尤其是古瑞瓦特,2011 年在澳洲市场份额超过 SMA、施耐德等国际厂商,当年海外销售额实现 2 亿元。中国企业已经完成 “农村包围城市” 的工作,下一步做的就是如何进入传统的德国以及新兴的日本和美国这几个主流市场。
在美国双反、德国也对组件限价限量后,国外客户也对价格越来越敏感,在德国、意大利市场,客户为了平衡组件涨价带来的成本问题,也在越来越多的考虑着中国品牌。古瑞瓦特总裁丁永强称 2014 年海外逆变器市场仍然会保持 3% 的降幅,因为国外逆变器厂商几乎已经全线亏损,而国内逆变器价格降幅可能达到 15%。
地面电站:小机的新应用?
小机厂家还有更大的野心:取代大机,占领中国的地面电站市场份额。
这并不容易。
它们有前辈已经死在路上。Danfoss,有着丹麦血统的最优秀组串式逆变器厂家之一,也是国内最早推行分布式的公司。他们保持着组串式单体最大光伏电站的记录 ——80MW,技术也被业内认可。但就是这样一个公司,在国内直接过寥寥几个 5MW 级以下的订单,最后折戟沉沙,中国公司被砍。甚至海外 Danfoss 品牌也被其他厂商收购,曾经有的记录并没有带来市场的认可和成功。
笔者分析了小机难于推广的原因:
首先,初始成本高,大机每瓦 1 块钱的时候,小机 2-3 块钱。2013 年大机每瓦 4 毛钱,小机 1.1 元,现在大机的成本在 3 毛左右,个别可以谈到 2 毛 8,小机 6 毛。以去年光伏电站每瓦成本 8.5 元计算,成本提升 8%,今年这个差距缩小到 4% 左右。业主方对于初始成本大多极为敏感,同时许多业主方将 EPC 业务外包,除小机往往进不到业主方的采购短名单之外,承诺价格后,EPC 方也不会主动提高系统造价。
其次,小机的应用缺乏市场需求,不论在欧洲还是澳洲,业主都只在屋顶电站应用时选用小机,鲜有大型地面电站案例。在国内,在大型荒漠电站应用环境,以及在强势的电网接入要求下,业主也是几番比较后选定大机,即使是早期的大型屋顶电站金太阳项目中,大机还是市场的首选。大部分小机厂商在做分布式时,想与电企合作时,临时抱佛脚,“烧香都找不到庙门”。而部分小机厂商如山亿新能源、古瑞瓦特也生产大机,对小机推动力也不足。
而 Danfoss 曾经遇到过的另一个问题也摆在小机厂商面前:用户的惯性思维以及对新事物了解不够,在地面光伏中大机占据统治地位的时代,不少的分布式屋顶项目都采用的大机。天合中国市场南区销售总监曾义说:“我在一个项目现场,看一个屋顶边上有个大烟囱,问项目业主说这个怎么不用小机,客户说屋顶这么大,那点地方不做就是了……。” 小机厂商往往因为在行业内发不出自己的声音而直接被客户拒之门外。
同时,地面电站采用组串式逆变器导致谐波过多,会降低电能质量。特别是在大量应用组串逆变器后,电网容易出现谐振状况,造成停电保护等大事故,这也是国家电网最为担心的情况。国外大于 10MW 的电站几乎清一色选用大机,也是出于这方面的考虑。
华为的出现,让市场再次审视小机。
5 月的 SNEC,最热的三个话题:资金、分布式、华为。
华为公布的数据显示,2013 年作为华为逆变器发展元年,当年出货量达到 1GW。华为在逆变器本身的创新主要来源于信号基站设备应用和积累。“都说光伏应用环境恶劣,但我们做的信号基站有时环境恶劣的多,而且也不会像光伏电站这么频繁的维护,所以对设计和品质要求更高。” 华为市场总监许映童说,“我们在深圳有个部门专门搜集全球各地项目出现的问题,在设计逆变器的时候,就参照我们过去犯过的错误和各种环境下电子元件的工作和老化情况。”
所以设计逆变器方案之时,华为做了三项重大调整:重新设计了散热方案;不用直流熔丝接地,避免直流拉弧故障引起火灾,取而代之的是华为专利的智能残余电流检测 RCD 及电路切断技术,也避免了可能引起的电击事故。据《光能》和Solarbe.com联合调查的结果中,国内光伏电站电击事故已经屡有发生,笔者朋友公司的一个同事,在检查一个屋顶分布式光伏电站时,手无意中触摸到电池板,瞬间被电流弹开,如果不是被其它同事拉住,就要从六楼摔下,酿成惨剧。
第三点改进是华为采用了硅元器件替代了铜制元器件,从而实现逆变器 25 年寿命的承诺。
在市场方面,华为的 500MW 小机大多发往约旦、罗马尼亚、喀麦隆、西非 15 国等,在这些地区的知名度,华为是远超 SMA 等纯粹的逆变器厂商的。而在中国市场,包括英利 CEO 苗连生在内的多少中国企业家奉任正非为最尊敬的企业家,《华为的冬天》等文章,也成为企业居安思危的新《圣经》。华为,在市场方面有着天然统治力。
目前华为又接连签订了 4GW 左右的战略协议,其中 1.3GW 的订单(非合同)。虽然最终落实多少需要看项目具体执行情况,但目前部分用户的热情已经被点燃了。
欧姆尼克在最近的一次发布会上,除了介绍自己逆变器的 wifi 和监控技术之外,也对比了组串式相比集中式的发电能力的提高,跟华为相似的,发电量提升 5% 左右。
改进型大机:未来的中流砥柱
逆变器市场跟组件不同,类似互联网产业,只认老大,而且客户都是一样的 “没良心”,缺乏忠诚度。近几年大机市场一直波动很厉害,除了阳光始终稳坐钓鱼台,高居榜首,其它企业排名调整幅度非常大。(历年出货量排名,2013 年第二名特变电工,第三名艾默生;2012 年第二名特变电工,第三名艾默生;2011 年第二名艾默生,第三名兆伏)有企业战略、质量 / 设计因素、自产自销等原因。排名前十的大机厂商中,特变电工得益于集团在西北地区如火如荼的地面光伏电站;正泰逆变器在北美市场反响不错,国内也有正泰太阳能助其消化产能;南车近两年销量大幅上升的一大重要原因是从 2009 年开始做的很多铺垫工作,如同三峡新能源的合作已经陆续铺开;科诺伟业则是靠着 EPC 提高逆变器的销量;艾默生则市场份额有所下降。
而南车也刚刚和协鑫新能源签订了三年共同开发 1GW 光伏电站的目标。株洲南车时代电气总经理任其昌称南车此举并不只是为了逆变器销售,而是希望在新能源产业走的更快、更远。今年计划交付 400MW 的光伏电站,但从目前各省缓慢的审批进度来看,难度颇大。
另外阳光电源的市场化程度也是这些企业里面最高的之一。现在许多逆变器厂商在利润低下、竞争激烈的市场环境下选择了 EPC + 产品的模式。如特变电工 2013 年逆变器销量约 1.2GW,其中自己的 EPC 项目就做了近 1GW。而阳光出货量 3.5GW,虽然也开始从事 EPC 业务,但去年阳光都没有能够排进国内 EPC 前十。目前虽然还不能确定特变电工用的都是自己的逆变器,但在《光能》&Solarbe.com的联合调查中发现,大多数逆变器厂商的电站项目是要用自己的产品和 EPC 的。一位知名逆变器厂商的工作人员对笔者说:“你说我们现在算是什么公司?虽然是做逆变器,但利润的九成都来自 EPC。”
正因为如此,面对小机 “群狼” 的围攻,笔者认为阳光的压力是最大的,在不能像特变、科诺、南车那般通过 EPC 业务确保逆变器选择的情况下,阳光电源的大机市场份额将直接受到小机挑战。
“选用什么逆变器方案,取决于所应用的电站的多方面因素,是由客户和市场决定的。” 阳光电源光伏事业部总经理程程说,“我们对小机的研究和应用经验积累丝毫不输于我们在大机领域所获得的成就。我们仍然认为地面电站还是适合使用大机,小机方案还是要着力在中小型屋顶项目里展现优势。” 从创立迄今,阳光电源一直是中国逆变器行业稳定,坚实的推动力,但在舆论宣传上,学者型的企业往往表现更加内敛,以至于业内少有人注意到阳光电源在 2003 年就已经应用小机,且其主力机型 SG30KTL 在推向市场不到一年的时间里全球累计应用超过 10000 台。
在详细对比二者优劣之前,公布笔者调查得到的结论:小机在部分新兴市场应用中有其优势所在,而大机在传统的大型规模化地面应用中综合表现更强。
在笔者看到小机厂家所做的各项数据对比中,大多数是用几年前的大机性能对比最新型的小机,同时价格和技术路线也都是早前的,这有点类似对比两国军力时,用自家的太空武器去比较对方的二战时代的武器。而大机厂家这几年新推出的产品,已经远超前代性能。
用发展的眼光看待大小机的应用,是形成行业默契,稳定市场的关键。应该看到,小机在今天也在走大机几年前走过的提升单机功率的必经之路,甚至某些功率段的产品,以前是大机,而今天已经是小机了;而大机也在由单 MPPT 发展成为了多 MPPT 机型,模组化大机产品在综合优势方面又更进一步。
日前有企业撰文提醒电站业主传统的箱式逆变站存在使用寿命短,通风散热差和维护困难。而阳光则直接以推向市场半年及销售超过 1.5GW 的 ——SG1000TS 的突出市场表现予以回复,其灵活四面开门和内置可选直流配电及通讯设备,安装维护的便利性尤为市场认同;基于最小标准集装箱的专利风口、隔热、组合散热设计,“散热、防尘、维修” 三大难点,被阳光突破性改进所化解。
再比较组串式逆变器津津乐道的多点 MPPT 解决方案,实际上大机也有。阳光电源 2014 年 5 月推出的 SG1000TS-M 就具备 8MPPT 的技术,可以覆盖数种不同发电环境,一方面兼顾了光伏组串失配带来的功率损失;另一方面更是可靠满足电网的稳定性要求。对于地面电站和山坡和丘陵的应用都很适合,散热和维护更有提升。散热方面,由于采用智能风冷方案,具有更好的过载能力,集装箱本身就是一个天然的隔热层,无论冬天还是夏天,都比小机的裸奔要舒服一些。SG1000TS 的维护十分快捷,直接插拔功率模块就可以完成。十分钟搞定。特别是在保修期后,相比于小机的整机更换,显得更加有经济性。
小机与大机之争,也就是光伏在不同环境下应用的方案之争,二者之间的交锋,似乎还要持续下去。无论如何,我们都很乐于看到不同技术路线互相砥砺,互相进步。甚至偶尔的 “拆台” 也是促进行业快速发展的一大法宝。
更大与更小:超大尺寸和微逆
SMA 在最近 6 月初的 intersolar 展会上,隆重展出了 2.45MW 的整体解决方案。即使是在去年兼并 Danfoss 光伏逆变器部门后,这款象擎天柱的大块头仍旧是占据了 SMA 展台的中心位置。直到展会第一天的上午,才揭开面纱,和大家见面。
GE 已经宣布和美国 First Solar 合作完成了 1500V 直流 2MW 功率等级光伏逆变器的研发工作,并将批量应用于电站中。
微逆以美国的 Enphase 一家独秀,占据北美微逆市场的 80%。但国内的一些微逆厂家也发展不错,以浙江昱能,青岛北电,上海英伟力为代表,2013 年开始都有不俗的表现。
针对当今大机和小机在全球所实际被选用的情况,笔者也收集到了相关统计数据,以全球范围、中国、德国、美国四个市场大机小机在不同类型电站应用比例现状来看,各市场现阶段对不同的方案所适用的电站类型判断和选择基本一致。
大机和小机之争,虽然是技术路线之争,最终还是得由市场这个唯一标准进行。正如我们开篇所说的博派和狂派的胜负,并不在于双方打得多凶,而是看地球人类的选择。
鸣谢:本文感谢阳光电源光伏事业部总经理程程、欧姆尼克总经理赵磊、古瑞瓦特总裁丁强、山亿新能源市场总监李小愿、以及三晶电气副总经理欧阳家淦先生和艾伏新能源总经理孟广敏先生等人的大力支持。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201412/30/50021818.html

