光伏逆变器各环节材料品牌调查
回顾 2014 年光伏并网逆变器,可以用两个字来形容 “ 惨烈 ” 来形容。集中式逆变器的价格2012 年的 0.8 元 /W , 到 2013 年是 0.4 元 /W , 2014 年初的 0.32 元 /W , 降到年末的 0.24 元 /W ,受到帐期和价格影响, 一批企业逐渐退出市场。 这几年但新进来的逆变器公司则很少。 笔者认为, 2015 年价格战还将继续, 将会有更多公司退出, 能够坚持到最后的公司在 10 家左右。让我们回顾一下逆变器技术的发展历史, 光伏逆变器是新兴的设备, 电力电子发展比较成熟的设备有变频器, UPS,机车牵引变流器。早期的光伏逆变器是属于贵族,所采用的技术是参考从机车牵引变流器而来的,所用的器件都是世界一流公司最好的器件,如采用 infineon牵引级别的功率开关管 FF1200R12IP4, Rogers 的叠层母排, Aavid 的散热器, Concept 的驱动器, Schaffner 的滤波器,随着逆变器价格一路走低,这个尖端品牌的器件逐渐从国内逆变器市场退出,逆变器的技术也向 UPS靠拢。国产的元器件占领了市场。近年来逆变器行业几次大的降成本措施:1、功率器件 IGBT降价: 2012 年前 500KW 的逆变器大部分是英飞凌公司的 FF1200R12IP4,近年来英飞凌公司推出了工业级的 FF600R12ME4,成本一下降了 50%,加上富士,三菱也推出了替代英飞凌的器件,价格也比它便宜。经过两年多时间的运行,工业级的 IGBT表现还算可以。光伏逆变器 IGBT品牌调查 *(1) 英飞凌 infineon (2) 富士 Fuji (3) 三菱 Mitsubishi (4) 西门康 semikron (5) 东芝 TOSHIBA (6) 仙童 Fairchild * (没有做详细市场调查,排名不分先后,仅供参考,以下同形)2、电抗器降价:线材由铜改为铝,铁芯由进品的硅钢片改为国产硅钢片,由取向的硅钢片改为无取向硅钢片, 电抗器的成本约下降 60%, 造成的后果是电抗器损耗增大, 铜的电阻比铝少, 但铝可以通过增加面积来减少电阻, 因此线损增加不大。 取向硅钢具有强烈的方向性; 在易磁化的轧制方向上具有优越的高磁导率与低损耗特性。 因此采用无取向的硅钢片后,会导致电抗器铁损增大。3、结构件降低:大部分厂家都推出了结构紧凑型的逆变器, 500KW 逆变器, 2012 年前宽度一般在 2.8 米,到 2013 年宽度一般在 2 米, 2014 年后新推出的一般在 1.5 米左右,体积变小, 对逆变器厂家的结构设计人员技术要求是一个挑战, 要综合考虑安装, 维护和散热的问题。逆变器集成直流配电柜,可以节省直流配电柜的结构件,配电柜到逆变器之间的电缆。取消直流叠层母排, 大部分厂家采用两个铜排中间夹一层绝缘片, 这样逆变器的性能会降低,原因有 2 个:母排的杂散电感会越来越大,系统的 EMC 干扰也越来越高, IGBT会经常受到损伤;母排的局部放电会越来越大,母排和绝缘片之间没有粘结在一起,肯定会存在气隙,而且气隙会越来越大,最后造成绝缘性降低。采用低端的机械压合的散热器, 从散热技术上来看,采用机械压合工艺的散热器,基板和鳍片之间连接面积小,所以热阻大, 而且随着时间的推移, 基板和鳍片连接部位会发生形变, 热阻会越来越大, 而采用铜焊接工艺的散热器,由于铜的散热效果比铝好, 所以基板和鳍片之间的热阻就非常少, 接近本体, 寿命也可达 20 年之久。4、节省一些非重要器件:如去掉直流和交流滤波器,绝缘阻抗检测仪;减少直流母线电容的数量;直流和交流开关由断路器改为负荷开关加熔断器;电流传感器、防雷器、风机、熔断器等器件由进口高端品牌改为优秀国产品牌。5、 大量采用国产器件: 断路器国外高端品牌有 ABB, 施耐德, 西门子, 国外中端品牌有 LS,国内这几年也出现了很多流断路器, 如诺雅克, 北京人民, 上海良信, 新驰电气, 奔一电气,常熟开关, 这些开关厂看到了商机, 也推出了光伏逆变器,汇流箱专用的断路器, 目前逐渐替代了国外高端品牌。但国产器件产品性能到底怎么样,还得靠时间去检验。6、逆变器输出电压等级由 270V 提高 315V,交流输出最大电流由 1176A 降到 1008A,电流的减少可以使逆变器电抗器变小,接触器, IGBT,断路器也可以选择小一型号的产品,有利于降低成本,同时整机效率也会提高。不利之处是 MPPT电压范围缩小,在某些地区会影响系统发电量。 可以看到, 这几年国内逆变器在降成本方案上还是下了很多功夫, 还得益于元器件厂家价格降下来, 以及国产品牌的崛起。 不过国内逆变器厂家对新技术和新器件的应用还是太少,日本的 TMEIC 就已以推出以碳化硅为功率器件的逆变器,并且开始大批量应用,碳化硅内阻很少,可以把效率做很高,开关频率可以达到 10K,也可以节省 LC 滤波器和母线电容。光伏逆变器散热风扇品牌调查· 1、 EBM-papst(依必安特)· 2、台湾建准 SUNON · 3、 AVC · 4、 NMB 美蓓亚· 5、 SANYO 日本山洋· 6、 NIDEC 日电产· 7、国产:三巨,赛极光伏逆变器电流传感器品牌调查· 1、莱姆 LEM · 2、瓦克华 VAC · 3、田村 TAMURA,霍尼韦尔 Honeywell, ALLEGRO · 4、国产:宁波锦澄,南京中旭,世特美,安科瑞光伏系统防雷器品牌调查· 1、德国盾 DEHN · 2、菲尼克斯 PHOENIX · 3、库柏 Bussmann · 4、法国西岱尔 CITEL · 5、国产:中光,深圳盾,深圳海鹏信,深圳新维光伏逆变器电容品牌调查· 1、 EPCOS (爱普科斯)· 2、 Kemet (基美)· 3、 Electronic concept (日本 EC) · 4、 Nichicon (日本尼吉康、蓝宝石)· 5、 WIMA (德国威马、红宝石)· 6、国产:夏门法拉,创格, EACO 2015 年展望与发展光伏逆变器使用环境和 UPS,变频器不一样,光伏组件的寿命是 25 年,所以要求逆变器的寿命也要到 25 年,但目前由于价格战,逆变器已经慢慢远离机车牵引变流器方向,笔者认为这个是不正常的。 随着国内越来越多有志之士加入光伏行业, 以及国内对行业质量的控制力度, 光伏电站的补贴将不会向不合格的电站发放。 逆变器行业经过一轮低价洗礼, 将会回到正常的轨道, 产品的稳定性, 整体发电量是首要考虑的因素, 招标时不再是价格最低者中标。 光伏逆变器高度依赖于电力电子和微电子技术的发展, 特别是半导体开关器件, 以及微处理器。从 TI 公司 C 系列 MCU 的发展情况可以看到,逆变器的微处理器是向着速度更高,功能更强的方向发展,每一代产品更新时间约为 5-6 年,逆变器使用时间约为 8-10 年,从芯片上市到逆变器大规模采用的时间约为 2-3 年,芯片的生产批量生产时间约为 10-15 年,对于集中式逆变器而言, 更换主芯片,就意味着要更换控制板,对于组串式逆变器,更换主芯片,就意味着要更换整机。提高系统电压,在相同的功率情况下,电流将会减少,因此国内有些厂家在研发直流 1500V 的逆变器,这个技术在机车行内已经成熟,对逆变器来说没有很大的难度,关键是组件,直流电缆和接头等器件相应的技术要跟上来, 1500V 的直流输入,组件的最高工作电压就可以串联到 1200V,可以由 40 块组件串联,和现在的 20-24 块组件串联相比, 可以大幅减少直流电缆的数量, 还可以提高系统的效率。 但凡事有利必有弊,电压上去了, 对组件的一致性要求更高的, 因为串联电路的电流是由电路最小的一块组件决定的。 对系统的安全性能也要求更高了, 直流电和交流电不同, 没有过零点, 一旦出现漏电,将会造成大的事故。所以在国外发达地区如美国和日本,光伏系统是 600V 为主。作者简介刘继茂: ,深圳晶福源市场部业务员,哈尔滨工业大学电力电子研究生。 1994 年开始从事设备维修和设计工作, 2008 年开始从事逆变器研发和光伏系统设计工作。长期跟踪国内外 100 多个光伏电站运行情况,设计过 1000 多个并网和离网系统,对设备的选型,可靠性设计,运行维护有独到的理解。