全球光伏逆變器市場(chǎng)正在迎來第一波更換潮。市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)指出，隨著早期地面電站的光伏逆變器壽命到期，全球光伏逆變器升級(jí)更換需求正不斷顯現(xiàn)，預(yù)計(jì)今年全球光伏逆變器的更換需求將達(dá)百萬千瓦級(jí)，其中亞洲市場(chǎng)占比超四成，中國市場(chǎng)占比較大。
但由于早期國內(nèi)集中式光伏電站逆變器產(chǎn)品多為進(jìn)口產(chǎn)品，與國產(chǎn)產(chǎn)品輸出電壓等級(jí)并不相同，導(dǎo)致早期大型地面電站光伏逆變器更換面臨電壓等級(jí)和阻抗特性失配的難題。在此背景下，如何用最低成本做好光伏電站的升級(jí)改造，成為產(chǎn)業(yè)要解決的重要課題。
存量光伏逆變器技改需求攀升
方正證券預(yù)測(cè)，今年全球光伏逆變器替換需求為1320萬千瓦，到2025年將快速增長至3730萬千瓦。且隨著全球新增裝機(jī)規(guī)模的不斷提升，未來光伏逆變器的替換需求也將持續(xù)增長。光伏逆變器制造企業(yè)也將迎來新的重大發(fā)展機(jī)遇。
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)埃信華邁公司早前也發(fā)布報(bào)告稱，隨著早期地面電站的光伏逆變器壽命到期，或部分出現(xiàn)故障等，第一波光伏逆變器更換潮已然來臨。中國將會(huì)成為全球第二大光伏逆變器更換需求市場(chǎng)，體量龐大。但受光伏逆變器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以及產(chǎn)品更新?lián)Q代技術(shù)等因素影響，要想打開這一片藍(lán)海并不容易。
山東奧太電氣有限公司（下稱“山東奧太”）新能源事業(yè)部總經(jīng)理張洪亮說：“2014年以前，國內(nèi)地面電站多選用的是艾默生、西門子、GE等進(jìn)口品牌的光伏逆變器產(chǎn)品，其中艾默生等光伏逆變器的輸出電壓為380伏，和目前國內(nèi)光伏逆變器主流產(chǎn)品270伏或315伏的電壓等級(jí)并不匹配。如果單純地?fù)Q上國內(nèi)產(chǎn)品，則無法保障光伏逆變器最大功率輸出，導(dǎo)致發(fā)電效率下降，直接降低發(fā)電量。”
但要想找到以前的進(jìn)口產(chǎn)品十分困難。業(yè)內(nèi)人士指出，如今，國產(chǎn)逆變器品牌在國內(nèi)市場(chǎng)的占有率達(dá)98%，在全球光伏市場(chǎng)占有率更是在60%以上。當(dāng)年壟斷中國光伏逆變器市場(chǎng)的歐美品牌產(chǎn)品早已被迫退出。以艾默生為例，其在2014年就已停產(chǎn)，且不再提供升級(jí)服務(wù)。一旦光伏逆變器出現(xiàn)問題，只能更換兼容艾默生光伏逆變器的單元模塊，這種方式不僅費(fèi)用高昂，還存在散熱差、達(dá)不到現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)等的問題。
技改要“少花錢、多辦事”
在此背景下，我國新能源并網(wǎng)控制專家、山東大學(xué)講席教授張承慧及其團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的光伏逆變器自升壓技術(shù)為解決上述難題提供了新方案。
據(jù)介紹，自升壓技術(shù)主要解決的是光伏逆變器更換時(shí)的電壓匹配問題。在更換新光伏逆變器后，只需要增加占總?cè)萘?5%的自升壓裝置就可滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，既不用改變組件排列方式，也不用花大價(jià)錢去找原配件。
在業(yè)內(nèi)人士看來，這一技術(shù)有兩大優(yōu)勢(shì)，一是“花最少的錢辦最多的事”。“降本增效”是光伏行業(yè)的永恒主題，作為電站的重要電能變換裝備，光伏逆變器也要本著這一大目標(biāo)出發(fā)。運(yùn)用自升壓技術(shù)后，380伏光伏電站的升級(jí)改造工程成本極低，有“四兩撥千斤”之功效。
而作為山東大學(xué)的校辦企業(yè)，山東奧太首先將這一技術(shù)運(yùn)用在早期集中式光伏電站的逆變器技改上，并完成了系列光伏逆變器技術(shù)革新，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的推陳出新和升級(jí)換代。“自2014年開始，就有客戶向我們反映光伏逆變器技改難題，不是找不到合適的光伏逆變器更換，就是即使千辛萬苦找到了，也負(fù)擔(dān)不起更換費(fèi)用，而自升壓技術(shù)有效解決了這一難題。”張洪亮說。
“以軟代硬”高級(jí)算法促升級(jí)
電壓匹配問題解決了，新的挑戰(zhàn)隨之而來。增設(shè)自升壓裝置后，逆變器工作電壓范圍也有所拓寬。要讓光伏電站發(fā)揮其最大效用，就要實(shí)現(xiàn)效率、發(fā)電量和收益的最大化，找到光伏發(fā)電的最優(yōu)峰。基于“以軟代硬”的思想，張承慧提出自動(dòng)尋優(yōu)技術(shù)，從軟件層面出發(fā)尋找最大功率點(diǎn)，以達(dá)到提高發(fā)電量的目的。
此外，為了讓光伏電力保持較好的并網(wǎng)同步性和穩(wěn)定性，張承慧還將非線性控制和電力電子融合，攻克了電網(wǎng)故障和多源擾動(dòng)下的光伏精準(zhǔn)并網(wǎng)控制難題。張承慧表示：“光伏電力雖然是清潔電力，但輸出功率波動(dòng)大，對(duì)電網(wǎng)干擾也大，我們要做的就是通過升級(jí)控制系統(tǒng)、優(yōu)化控制算法，增強(qiáng)光伏逆變器的穩(wěn)定性和安全性，以軟件代替硬件，開發(fā)光伏逆變器新功能，以提高光伏供電品質(zhì)，做到給電網(wǎng)只幫忙不添亂。”
目前，張承慧及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的上述技術(shù)已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并在380伏光伏電站升級(jí)改造工程中成功應(yīng)用。其中，國內(nèi)第一批地面電站——青海華能格爾木5萬千瓦光伏電站在完成逆變器國產(chǎn)化更換升級(jí)后，發(fā)電量較此前增加了9%。
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史海拾趣
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