4、组串式光伏发电到底是啥
分布式光伏发电系统的发展促使光伏发电靠近负荷侧、从而减小输配电损耗。分布式光伏电站一般建在中、大型工商业厂房及个人家庭屋顶,主要使用组串式,而无需汇流箱、直流配电柜,如图7所示。组串式光伏并网发电系统主要采用380vac低压并网,少部分厂房屋顶分布式采用10kv中压并网。与集中式相似,组串式光伏并网发电系统中除了交直流功率流外,还有监控系统组成的信号流。
图7组串式光伏并网发电系统
组串式系统中光伏组件串联构成光伏组串,单个或两个并联的光伏组串经过组串式逆变器内部各自独立的dc/dc直流升压变换器后,再共用组串式逆变器内部的同一套逆变电路实现并网发电,如图8所示。因此,这种组串式系统架构具有多路mppt功能。这种系统一般具有直流升压及交流逆变两级功率变换结构,输入电压较低时直流升压变换器会工作同时完成mppt功能,而输入电压较高时,mppt功能则由交流逆变实现。
图8组串式光伏并网发电示意图
分布式光伏中广泛使用组串式逆变器,一般安装在工商业或家用屋顶,也可安装在农业大棚、渔塘水面、荒山荒坡等地方。家用屋顶分布式使用单相并网逆变器,如茂硕sf系列,功率段一般从1.6~5kw。其他中大功率场合使用三相并网逆变器,如茂硕st系列,功率段一般从5~60kw,金刚系列50、60kw尤其适用于光伏扶贫村级电站。
图9茂硕sf/st全系列组串式逆变器
茂硕sf3/5ktn金钻系列家用单相逆变器,采用了自主知识产权的改进型h6拓扑结构,如图10所示,新型高效低漏电流技术担保了人身与系统安全。同时单极性软件调制方式进一步提高了工作效率和产品体积与重量,另外采用了加强版农村弱电网软件算法及家电化外观设计,这些特点让金钻系列逆变器尤其适用于农村家庭屋顶。
图10茂硕金钻系列家用逆变器
茂硕st系列三相组串式逆变器采用了耦合电感交错并联技术及t型三电平拓扑结构,igbt功率模块选用经过市场验证大批量出货的常规器件,同时采用成熟可靠的德国元件及驱动电路,如图11所示。
这种新型技术的直流升压变换器使用了耦合电感交错并联技术,一方面降低了电流纹波,使mppt跟踪控制更加稳定;同时类似多缸发动机技术,既省油同时马力更强劲,减小了直流母线电容损耗,延长了电容寿命。另一方面耦合电感技术减小了直流升压储能电感的体积与尺寸,从而提高了升压变换器性能,降低了电感成本。特别是金刚系列st50/60ktl采用自然对流完全无风扇设计,从而降低了后期维护成本;同时具有5路mppt,提高了组串式光伏系统的发电量。
图11茂硕金刚系列三相逆变器
5、国内组串式逆变器的前世今生和未来
咱们上一篇有讲集中式逆变器的黄埔军校是艾默生,国内组串式逆变器当之无愧的黄埔军校是深圳山特。山特本来主业是不间断电源(ups),由于技术结构类似就做起了。后来山特被美国伊顿收购,但却放弃了逆变器只做ups,如今山特这个牌子在逆变器领域已经销声匿迹了,再一次验证了那句话:“长江后浪推前浪,前浪被拍在沙滩上”,惜哉、善哉!
正因为山特最开始做了,如艾默生一样,不断培育出国内组串式逆变器的团队、技术和产品,如茂硕电气、艾索、山亿、昆兰、比亚迪等,如图12所示。与集中式类似,下图中非常多的企业后来可能有了更高的追求,以至于缩小产品领域或干脆退出了光伏行业。
图12 国内组串式逆变器企业历史溯源
s公司当年如日中天,产品系列齐全,完全涵盖集中式和组串式,后来因为种种原因业绩有所下滑,甚至近年来传出破产传闻,产品、技术仍在但不知道心还在不在了。b公司是锂电池行业龙头,如今虽然不搞组串式了,但大功率储能做得风生水起。k公司算得上当年出征海外市场的状元,可惜也是由于种种原因,时至今日市场鲜有发声。a公司与k公司其实不分伯仲,排名绝对靠前,只是后来被人收购了,团队变化比较大。正是有了s、k、a这些先驱,感谢他们几经裂变后培育出了这么多家新的逆变器企业。
无论怎样裂变、怎样培育,如果只重复以前的老产品、老经验、老技术,那只相当于同一杆枪挂靠不同地主,有其名无其实而已。
组串式逆变器真的能包打天下吗,其实也不见得!
是的,与集中式比较,组串式逆变器的mppt路数更多从而提高了光伏电站发电量。但是,注意这个“但是”,组串式系统仍然存在大量的组件串联,并且还有两个组串并联,仍然不可避免存在“木桶效应”,这个缺陷同样造成组件热斑问题,影响系统长期工作的稳定性和安全性;也会导致失配损耗,降低光伏电站的长期发电收益。
组串式逆变器还有一大变数,就是技术门槛更低(与集中式逆变器比较),因为工艺和技术水平更低,所以组串式逆变器如今变成了国产企业的天下。2015年组串式企业曾经超过300多家,反正也不要啥技术积累只挖几条枪过去,那些八杆子打不着的企业都干起了组串式逆变器,还好到今天仍然活跃着的只不到20家。
这么看起来,组串式企业也苦啊,如此多的好朋友一鼓脑跑进来,想吃这碗饭越来越费劲,只有祈求,祈求好朋友别再降价了。但是,市场不会同情弱者,还得苦练内功做出差异化的产品才是正途!
无论如何,分布式光伏市场空间越来越大,逆变器市场前景只会越来越好,咱们做组串式逆变器的,应当把心思、精力专注在追求更高效率和更高收益上,持续不断提高分布式光伏发电的稳定性和发电量。虽然逆变器成本占比低但实在是光伏电控的“心脏”,而且毕竟要开挂运行那么多年,一味血战低价就难以保证品质,后面会留下更多的隐患。而且,随着市场发展,在实际运行过程中,用户只会越来越专业化,有些器件环节、应用领域,国内组串式企业还需更多努力。
最后祝组串式逆变器持续雄起,如同深圳四季如春的气候,相信市场也一直是春天!