光伏逆變器“升級”潮來襲

全球光伏逆變器市場正在迎來第一波更換潮。市場研究機構指出，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更換需求正不斷顯現，預計今年全球光伏逆變器的更換需求將達百萬千瓦級，其中亞洲市場占比超四成，中國市場占比較大。

但由于早期國內集中式光伏電站逆變器產品多為進口產品，與國產產品輸出電壓等級并不相同，導致早期大型地面電站光伏逆變器更換面臨電壓等級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改造，成為產業要解決的重要課題。

存量光伏逆變器技改需求攀升

方正證券預測，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規模的不斷提升，未來光伏逆變器的替換需求也將持續增長。光伏逆變器制造企業也將迎來新的重大發展機遇。

市場研究機構埃信華邁公司早前也發布報告稱，隨著早期地面電站的光伏逆變器壽命到期，或部分出現故障等，第一波光伏逆變器更換潮已然來臨。中國將會成為全球第二大光伏逆變器更換需求市場，體量龐大。但受光伏逆變器市場競爭以及產品更新換代技術等因素影響，要想打開這一片藍海并不容易。

山東奧太電氣有限公司（下稱“山東奧太”）新能源事業部總經理張洪亮說：“2014年以前，國內地面電站多選用的是艾默生、西門子、GE等進口品牌的光伏逆變器產品，其中艾默生等光伏逆變器的輸出電壓為380伏，和目前國內光伏逆變器主流產品270伏或315伏的電壓等級并不匹配。如果單純地換上國內產品，則無法保障光伏逆變器最大功率輸出，導致發電效率下降，直接降低發電量。”

但要想找到以前的進口產品十分困難。業內人士指出，如今，國產逆變器品牌在國內市場的占有率達98%，在全球光伏市場占有率更是在60%以上。當年壟斷中國光伏逆變器市場的歐美品牌產品早已被迫退出。以艾默生為例，其在2014年就已停產，且不再提供升級服務。一旦光伏逆變器出現問題，只能更換兼容艾默生光伏逆變器的單元模塊，這種方式不僅費用高昂，還存在散熱差、達不到現行國家標準等的問題。

技改要“少花錢、多辦事”

在此背景下，我國新能源并網控制專家、山東大學講席教授張承慧及其團隊所研發的光伏逆變器自升壓技術為解決上述難題提供了新方案。

據介紹，自升壓技術主要解決的是光伏逆變器更換時的電壓匹配問題。在更換新光伏逆變器后，只需要增加占總容量15%的自升壓裝置就可滿足現場需求，既不用改變組件排列方式，也不用花大價錢去找原配件。

在業內人士看來，這一技術有兩大優勢，一是“花最少的錢辦最多的事”。“降本增效”是光伏行業的永恒主題，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出發。運用自升壓技術后，380伏光伏電站的升級改造工程成本極低，有“四兩撥千斤”之功效。

而作為山東大學的校辦企業，山東奧太首先將這一技術運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革新，實現了產品的推陳出新和升級換代。“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，也負擔不起更換費用，而自升壓技術有效解決了這一難題。”張洪亮說。

“以軟代硬”高級算法促升級

電壓匹配問題解決了，新的挑戰隨之而來。增設自升壓裝置后，逆變器工作電壓范圍也有所拓寬。要讓光伏電站發揮其最大效用，就要實現效率、發電量和收益的最大化，找到光伏發電的最優峰。基于“以軟代硬”的思想，張承慧提出自動尋優技術，從軟件層面出發尋找最大功率點，以達到提高發電量的目的。

此外，為了讓光伏電力保持較好的并網同步性和穩定性，張承慧還將非線性控制和電力電子融合，攻克了電網故障和多源擾動下的光伏精準并網控制難題。張承慧表示：“光伏電力雖然是清潔電力，但輸出功率波動大，對電網干擾也大，我們要做的就是通過升級控制系統、優化控制算法，增強光伏逆變器的穩定性和安全性，以軟件代替硬件，開發光伏逆變器新功能，以提高光伏供電品質，做到給電網只幫忙不添亂。”

目前，張承慧及其團隊研發的上述技術已實現大規模產業化，并在380伏光伏電站升級改造工程中成功應用。其中，國內第一批地面電站——青海華能格爾木5萬千瓦光伏電站在完成逆變器國產化更換升級后，發電量較此前增加了9%。

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