未來兩年將出貨超過100 GW的1500V太陽能逆變器

在過去十年中，太陽能光伏的成本大幅下降，該技術(shù)現(xiàn)在可以在許多地區(qū)與傳統(tǒng)發(fā)電競爭。從 2013 年到 2018 年，公用事業(yè)規(guī)模光伏系統(tǒng)硬件的全球平均成本下降了驚人的 50%，2018 年的平均成本降至 1 美元/瓦以下（許多地區(qū)遠(yuǎn)低于此水平）。在如此令人印象深刻的削減之后資本支出光伏系統(tǒng)方面，目前認(rèn)為技術(shù)比較成熟，利潤空間相對較小，成本的改善幅度很小。因此，重點(diǎn)已更多地轉(zhuǎn)向提高性能和可靠性以降低 LCOE（水平化電力成本）的系統(tǒng)。有時(shí)，一些此類創(chuàng)新可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)前期成本的顯著增加——例如跟蹤器，現(xiàn)在在世界各地的公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)中已經(jīng)司空見慣——但系統(tǒng)輸出的整體改進(jìn)不僅僅是抵消這導(dǎo)致整體較低的 LCOE。這方面的另一個(gè)主要趨勢是向更高的直流電壓發(fā)展，在全球公用事業(yè)規(guī)模的光伏市場中，正迅速轉(zhuǎn)向 1500 伏 （V） 系統(tǒng)。這一趨勢的主要推動(dòng)因素之一是該市場上現(xiàn)在可用的 1500V 逆變器數(shù)量不斷增加

為什么要切換到更高的電壓？

在光伏系統(tǒng)中推動(dòng)更高電壓的基本原理實(shí)際上植根于相當(dāng)基礎(chǔ)的科學(xué)和課堂教學(xué)關(guān)系電功率 （P）、電流 （I） 和電壓 （V） 之間 – “P=IV”。這種公式關(guān)系表明，要提供固定量的功率，所需的電流量會(huì)隨著電壓的增加而減少。碰巧的是，在較低的電流水平下，電損耗也較小。與沿輸電線路長距離傳輸電力時(shí)使用高壓相同的原因，光伏系統(tǒng)電壓一直在盡可能地增加以減少系統(tǒng)中的電力損耗，從而提高系統(tǒng)的產(chǎn)量。此外，創(chuàng)建更長——因此更少——串的能力還簡化了系統(tǒng)，并可以減少所需的其他組件（例如串組合器）的數(shù)量，旨在降低系統(tǒng)的總體成本。

長期以來，提高電壓的趨勢一直存在。大約十年前，業(yè)界就向 1000V 逆變器的過渡進(jìn)行了討論，現(xiàn)在這在世界大部分地區(qū)的光伏系統(tǒng)中都很常見。早在2012年，德國集成商Belectric就宣布已在德國的地面安裝工廠使用1500V逆變器。第二年，它宣布他們將繼續(xù)推出該技術(shù)。從那時(shí)起，1500V 逆變器技術(shù)已不再是貿(mào)易展覽會(huì)和會(huì)議， 以非常真實(shí)的數(shù)量在世界各地部署，其中最重要的早期數(shù)量已安裝在美國、德國、英國、智利和墨西哥等國家/地區(qū)。

1500V已迅速成為大型光伏項(xiàng)目的要求。大量采用 1500V 技術(shù)的著名項(xiàng)目，包括沙特阿拉伯薩卡卡的 300 兆瓦項(xiàng)目，該項(xiàng)目在 2018 年簽署了破紀(jì)錄以約 2.3 美分/千瓦時(shí)（Halala 8.78/千瓦時(shí)）的價(jià)格出售電力的協(xié)議。印度（未來三年僅次于中國的第二大公用事業(yè)規(guī)模市場）的主要公用事業(yè)規(guī)模招標(biāo)也以 1500V 技術(shù)為主，其他市場也遵循同樣的趨勢。

事實(shí)上，IHS Markit 預(yù)測，在中國以外（與國際市場相比，中國采用該技術(shù)的速度相對較慢），2020 年 1500V 產(chǎn)品將占大功率光伏逆變器出貨量的 84%，而 4年前。

圖 1：按電壓分列的三相光伏逆變器出貨量——全球不包括。中國（占兆瓦的百分比）

有哪些挑戰(zhàn)？

當(dāng)然，過渡到 1500V 光伏系統(tǒng)也存在一些特定的挑戰(zhàn)。早些時(shí)候，除了缺乏具有 1500V 輸出的 PV 模塊外，熔斷器和開關(guān)等合適組件的可用性阻礙了這一趨勢。在過去幾年中，供應(yīng)商做出了回應(yīng)，成熟的供應(yīng)鏈現(xiàn)已到位，可以隨時(shí)提供所需的電氣組件和光伏組件。

雖然 1500V 正在成為大型光伏系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，但屋頂系統(tǒng)的采用卻滯后。在此類系統(tǒng)中，1500V 的部署受到安全標(biāo)準(zhǔn)、建筑規(guī)范和電力法規(guī)的限制。在某些情況下，當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)可能允許在商業(yè)建筑中使用此類系統(tǒng)，但預(yù)計(jì)不會(huì)普遍推廣。在可預(yù)見的未來，預(yù)計(jì)不會(huì)在住宅領(lǐng)域使用 1500V 系統(tǒng)。

串式逆變器也采用 1500V 技術(shù)

除了越來越多地采用 1500V 技術(shù)之外，公用事業(yè)規(guī)模的光伏行業(yè)近年來也越來越多地轉(zhuǎn)向“串式”逆變器。在中國電信巨頭華為的帶領(lǐng)下，更加分布式的光伏逆變器方法的好處已被大量推廣，全球 EPC 已開始青睞大型中央逆變器的方法。IHS Markit 估計(jì)，2017 年有近 25 GW 的組串式逆變器被運(yùn)往公用事業(yè)規(guī)模的光伏裝置。 當(dāng)然，隨著組串式逆變器供應(yīng)商現(xiàn)在積極瞄準(zhǔn)大規(guī)模光伏領(lǐng)域，他們現(xiàn)在越來越多地發(fā)布 1500V 產(chǎn)品以利用這一點(diǎn)增長趨勢。下表顯示了全球 12 家最大的光伏逆變器供應(yīng)商的 1500V 產(chǎn)品組合。它清楚地表明，每個(gè)大功率（中央）逆變器供應(yīng)商都已經(jīng)提供了 1500V 產(chǎn)品。十家低功率組串逆變器供應(yīng)商中有六家也發(fā)布了產(chǎn)品，隨著 1500V 組串逆變器項(xiàng)目越來越多地被世界各地的大型項(xiàng)目采用，預(yù)計(jì)還會(huì)有更多產(chǎn)品發(fā)布。

圖 2：12 大光伏逆變器電源的 1500V 組合

1500V 逆變器的未來

顯然，1500V 光伏逆變器技術(shù)在行業(yè)中獲得了巨大的吸引力，并且這種方法的好處越來越被 EPC、開發(fā)商和項(xiàng)目業(yè)主所接受。

圖 3：全球 1500V 光伏逆變器出貨量（GW）

向 1500V 系統(tǒng)的過渡是一個(gè)重大的全球 趨勢 并且它們的使用預(yù)計(jì)將繼續(xù)增長——特別是在大型公用事業(yè)規(guī)模系統(tǒng)（IHS Markit 定義為大于 5 MW）中，到 2020 年它們將成為主流。IHS Markit 預(yù)測 有 從 2016 年的 2 GW 出貨量增長到 2018 年超過 30 GW 的里程碑，1500V 逆變器將繼續(xù)其增長軌跡，2019 年和 2020 年的總出貨量將超過 100 GW?！　?/p>