光伏逆變器的分類及市場(chǎng)格局

目錄

1. 光伏逆變器的原理
2. 幾種逆變器類型的優(yōu)劣勢(shì)比較
3. 光伏逆變器市場(chǎng)格局
4. 武漢普思立激光錫焊在華為逆變器生產(chǎn)中的應(yīng)用

1. 光伏逆變器的原理

光伏逆變器是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心設(shè)備，其主要功能是將光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)的直流電轉(zhuǎn)化成交流電，并跟蹤光伏組件陣列的最大輸出功率，將其能量以最小的變換損耗、最佳的電能質(zhì)量用于電器設(shè)備應(yīng)用或饋入電網(wǎng)。

光伏逆變器主要由輸入濾波電路、DC/DCMPPT電路、DC/AC逆變電路、輸出濾波電路、核心控制單元電路組成。光伏逆變器根據(jù)輸出交流電壓的相數(shù)，可分為單相逆變器和三相逆變器；根據(jù)應(yīng)用在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，還是離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，可分為并網(wǎng)逆變器和離網(wǎng)逆變器；根據(jù)應(yīng)用的光伏發(fā)電類型，可分為集中式光伏發(fā)電逆變器和分布式光伏發(fā)電逆變器；根據(jù)能量是否存儲(chǔ)，可分為并網(wǎng)逆變器和儲(chǔ)能逆變器；根據(jù)技術(shù)路線的不同，可以分為集中式逆變器、組串式逆變器、集散式逆變器和微型逆變器。

圖：逆變器簡(jiǎn)要原理圖（來(lái)源：禾邁股份招股說(shuō)明書）

目前，市場(chǎng)主要以集中式逆變器和組串式逆變器為主，隨著分布式光伏市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)，及集中式光伏電站中組串式逆變器占比的不斷提高。據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，2021年，光伏逆變器市場(chǎng)中，組串式逆變器占了69.6%，集中式逆變器占比為27.7%，集散式逆變器和微型逆變器約占2.7%。不過(guò)，最近微型逆變器的滲透率有逐漸升高的趨勢(shì)。

2、幾種逆變器類型的優(yōu)劣勢(shì)比較

按照光伏逆變器的技術(shù)路線，可以將光伏逆變器分為集中式光伏逆變器、組串式光伏逆變器、集散式光伏逆變器和微型逆變器。

集中式光伏逆變器。將大量并行的光伏組件串連到同一臺(tái)集中逆變器的直流輸入端，匯總成較大直流功率，再轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷囊环N電力電子裝置，其功率相對(duì)較大，單機(jī)容量一般為500kW以上。它具有輸出功率大、技術(shù)成熟，以及電能質(zhì)量高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但其最大功率跟蹤電壓范圍比較窄，組件配置靈活性較低，發(fā)電時(shí)間短，因此，要求光伏組件之間具有較高的匹配性，一旦出現(xiàn)多云、部分遮蔭，或單個(gè)組串故障，將影響整個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率和產(chǎn)能。主要應(yīng)用于光照均勻的集中式地面大型光伏電站等集中式光伏發(fā)電系統(tǒng)。產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率高，電網(wǎng)友好性強(qiáng)，安全可靠，經(jīng)濟(jì)性好，能適應(yīng)高寒、低溫、高海拔等多種環(huán)境, 廣泛應(yīng)用于荒漠、高原、商業(yè)屋頂?shù)却?、中型光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著技術(shù)進(jìn)步近年來(lái)開(kāi)始與下游的變壓器集成，形成“逆變升壓”一體化的解決方案，以及與儲(chǔ)能結(jié)合的光儲(chǔ)一體化解決方案。

圖：集中式光伏逆變器（來(lái)源：昱能科技招股說(shuō)明書）

組串式光伏逆變器的逆變方式是對(duì)單串或數(shù)串光伏組件進(jìn)行單獨(dú)的最大功率點(diǎn)跟蹤，再經(jīng)過(guò)逆變以后并入交流電網(wǎng)，一臺(tái)組串式逆變器可以有多個(gè)最大功率峰值跟蹤模塊，單機(jī)容量一般在200kW以下。組串式光伏逆變器最大功率跟蹤電壓范圍寬，組件配置靈活，發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)。而且，其功率密度高，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，可滿足戶內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用環(huán)境要求，廣泛應(yīng)用于規(guī)模較小的電站，如戶用分布式發(fā)電、中小型工商業(yè)屋頂電站等，也可應(yīng)用于地形復(fù)雜的大型地面電站。

圖：組串式逆變器

集散式逆變器結(jié)合了大型集中式光伏逆變器的集中逆變優(yōu)勢(shì)和組串式光伏逆變器的分散MPPT跟蹤優(yōu)勢(shì)，達(dá)到集中式逆變器低成本高可靠性，組串式逆變器的高發(fā)電量。集散式逆變器具有工程經(jīng)驗(yàn)少、安全性及穩(wěn)定性還需驗(yàn)證的缺點(diǎn)，應(yīng)用于我國(guó)光伏“領(lǐng)跑者”示范基地。

微型逆變器的逆變方式是 每個(gè)微型逆變器一般只對(duì)應(yīng)單塊或數(shù)塊光伏組件，可以 對(duì)每一塊光伏組件進(jìn)行單獨(dú)的最大功率點(diǎn)跟蹤，再經(jīng)過(guò)逆變以后并入交流電網(wǎng)。微型逆變器的單體容量一般在5kW以下。微型逆變器能夠?qū)γ繅K光伏組件進(jìn)行獨(dú)立的最大功率跟蹤控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每塊光伏組件的輸出功率進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)及監(jiān)控。相較于集中式逆變器與組串式逆變器，在碰到部分遮擋或者組件性能差異的情形下，微型逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)能獲得更高的發(fā)電效率。此外，微型逆變器全部并聯(lián)運(yùn)行，并且直接將每塊光伏組件的直流電逆變?yōu)榻涣麟姾蟛⑷腚娋W(wǎng)， 運(yùn)行時(shí)僅有幾十伏的直流電壓，最大程度降低了安全隱患 。其優(yōu)點(diǎn)是高功率密度，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，可自動(dòng)適應(yīng)復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境，延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間，有效提升發(fā)電收益，同時(shí)內(nèi)置防雷及高精度漏電流保護(hù)，具備儲(chǔ)能接口和多種通訊方式，滿足戶內(nèi)、戶外等不同的應(yīng)用環(huán)境要求，廣泛應(yīng)用于住宅屋頂、庭院等戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)。

圖：微型逆變器

3、光伏逆變器市場(chǎng)格局

今年的光伏市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢(shì)非常好，據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，很多定單排期交付要到年底，原因是歐洲的天然氣價(jià)格大漲，居民用能成本大幅增加，因此加大了光伏系統(tǒng)的安裝量。有人預(yù)估今年光伏逆變器的裝機(jī)量在220~240GWh之間，其中國(guó)內(nèi)約為70~80GWh。

市場(chǎng)格局方面，根據(jù)IHS發(fā)布的最新報(bào)告，全球逆變器出貨量排名的10家企業(yè)中，有6家為中國(guó)企業(yè)，包括陽(yáng)光電源、華為、錦浪科技、古瑞瓦特、固德威和上能電氣。全球逆變器的總出貨為218.5GWh，相比2020年的172GWh，有明顯的增長(zhǎng)。

預(yù)計(jì)今年的市場(chǎng)份額陽(yáng)光電源大概率還是會(huì)領(lǐng)跑，光伏和儲(chǔ)能逆變器一起應(yīng)該可以達(dá)到70GWh，華為應(yīng)該也能達(dá)到65GWh。錦浪科技的今年的目標(biāo)是16~18GWh、古瑞瓦特的目標(biāo)是13~15GWh、固德威今年的目標(biāo)是10~12GWh。

海外廠商中，SolarEdeg的光伏逆變器在北美市場(chǎng)表現(xiàn)不錯(cuò)，估計(jì)應(yīng)該占了北美52%是市場(chǎng)，其中華為在北美失去的市場(chǎng)大都被它拿到了。另外，陽(yáng)光電源在美國(guó)市場(chǎng)表現(xiàn)也還不錯(cuò)，大概占32%的市場(chǎng)份額。

業(yè)內(nèi)人士表示，目前組串式逆變器是主流，且主要是大組串，結(jié)合工商業(yè)和地面電站需求來(lái)做的。在美國(guó)市場(chǎng)中，排名第一的是陽(yáng)光電源，接下來(lái)是錦浪科技、固德威、古瑞瓦特和首航。

歐洲市場(chǎng)中，組串式逆變器做的最好的是華為，華為2021年成立了數(shù)字能源部，由于華為的變化導(dǎo)致了光伏行業(yè)出現(xiàn)了大的變化，華為的研發(fā)從原來(lái)華為體系剝離出來(lái)，研發(fā)成本從29%下降到了16%，可以用來(lái)招聘更多的人，華為數(shù)字能源有6大行業(yè)布局，其中他們最為看重的就是光儲(chǔ)一體，在2021年，華為的光儲(chǔ)業(yè)務(wù)以搶占市場(chǎng)為主，在產(chǎn)品類型方面，華為沒(méi)有集中式逆變器，主要是組串式逆變器。排名第二的是陽(yáng)光電源，第三的錦浪科技，隨后是古瑞瓦特和固德威。

此外，特變電工、科士達(dá)和上能電氣主要以集中式逆變器為主，但量不大。

微型逆變器方面，2021年歐洲市場(chǎng)上錦浪科技排名第一、緊隨其后的是陽(yáng)光電源和華為等廠商。

在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中，2021年國(guó)內(nèi)微型逆變器發(fā)展速度迅速，排名第一的是錦浪科技，隨后是華為、陽(yáng)光電源、固德威、古瑞瓦特和首航；組串式逆變器方面，排名第一的是華為、隨后是陽(yáng)光電源、古瑞瓦特、錦浪科技、固德威和首航；集中式逆變器方面，陽(yáng)光電源排名第一，特變電工、科華數(shù)據(jù)、上能電氣和科士達(dá)緊隨其后。

4、武漢普思立激光錫焊在華為逆變器生產(chǎn)中的應(yīng)用

激光焊接加工精度高，光斑可達(dá)微米級(jí)，相比較傳統(tǒng)波峰焊能更節(jié)約焊接空間。微小的激光束代替了焊頭，在工件表面有其他干擾的情況下也很容易加工。激光焊接加工效率高，虛焊風(fēng)險(xiǎn)低，通孔插件透錫率達(dá)75%以上。而且是非接觸焊接，沒(méi)有接觸焊接產(chǎn)生的應(yīng)力。激光焊接是局部加熱，熱影響區(qū)小，激光焊接沒(méi)有靜電威脅。加工易于程序控制，精度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)工藝。

激光焊接在逆變器單板焊接優(yōu)勢(shì)：

1、焊接過(guò)程為非接觸式焊接，焊接過(guò)程對(duì)焊接板機(jī)械應(yīng)力降低到最低；

2、焊接過(guò)程不產(chǎn)生其他溢料和其他釋放物質(zhì)，防止二次污染；

3、焊接的強(qiáng)度和氣密性高，可滿足功能需要；

4、激光焊接可滿足不同物質(zhì)之間的焊接，也可以實(shí)現(xiàn)膜類材料、也可以實(shí)現(xiàn)異種物質(zhì)之間連接技術(shù)；

5、激光焊接方便自動(dòng)化集成，也可以根據(jù)產(chǎn)能需要做到同步激光焊接工藝方案，效率高，焊接內(nèi)應(yīng)力小；

6、激光焊接涉及到的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單方便，降低模具結(jié)構(gòu)難度系數(shù)；

7、焊接過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智能監(jiān)控，滿足了焊接過(guò)程數(shù)據(jù)化可視化的需要；

8、該類型焊接工藝方案，可以有效地與自動(dòng)化產(chǎn)線集成，滿足了量產(chǎn)方案的需要，實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，消耗低等特點(diǎn)。

結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前中國(guó)逆變器企業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)都很好，且主要市場(chǎng)在海外，預(yù)計(jì)海外市占在60%~70%之間。加上現(xiàn)在海外市場(chǎng)能源緊張的情況下，民眾購(gòu)買光伏和儲(chǔ)能的意愿大大增加和越來(lái)越多的國(guó)家和城市推出了相應(yīng)的補(bǔ)貼政策，未來(lái)幾年光伏市場(chǎng)的發(fā)展空間很大。