光伏逆變器市場格局突變

光伏逆變器市場最近幾經(jīng)突變，4月22日，ABB傳出收購Power One 的消息振動業(yè)界。人們紛紛猜測這次電氣設(shè)備巨頭和全球第二大光伏逆變器廠商的聯(lián)姻將對光伏產(chǎn)業(yè)帶來哪些變化。與組件市場各大巨頭紛紛割肉離場不同，逆變器市場確是并購頻頻。4月初，在Photon雜志上表現(xiàn)十分搶眼的德國逆變器廠商REFUsol 被美國公司Advanced Energy 收購，去年底業(yè)界一哥SMA 收購國內(nèi)廠商兆伏愛索。各大廠商朝著更大更強(qiáng)的方向大步邁進(jìn)，再加上我國西部的光伏“躍進(jìn)”，一些國內(nèi)的廠商表示“一百千瓦以下的小機(jī)子我們根本不去做”。

與組件相比，逆變器技術(shù)革新更為緩慢。尤其是大型逆變器(utility-scale inverter)各家的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(topology)，控制方法，開關(guān)器件都差不多，但是產(chǎn)品的穩(wěn)定性和實(shí)際效率卻是需要長期的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)積累的。另一方面，做這種大型項(xiàng)目還需要本土化的技術(shù)支持，市場開拓，政府關(guān)系，資金支持，今后鹿死誰手還未可知，但跨國巨頭們在多個方面已占先機(jī)。

在學(xué)術(shù)界卻是另一番景象，實(shí)驗(yàn)室中的逆變器是越做越小。搞光伏逆變器研究的應(yīng)該都讀過丹麥Aalborg 大學(xué)Frede Blaabjerg教授和他學(xué)生寫的關(guān)于光伏逆變器(PV inverter)的綜述文章。文章中提到了逆變器的一個發(fā)展趨勢，大型的集中式逆變器(centralized inverter)已經(jīng)非常成熟的過去式，當(dāng)時(2005)比較流行的是組串式(string inverter)和交流組件(AC module)/微逆變器(micro-inverter)，將來的趨勢會是交流組件甚至交流電池(AC cell)。

Frede Blaabjerg 教授的這幾篇過于逆變器的綜述文章已經(jīng)達(dá)到了將近1000的引用數(shù)，這在電力電子領(lǐng)域已經(jīng)十分驚人。而且在他擔(dān)任IEEE 電力電子學(xué)報(Transaction on Power Electronics)總編輯的過去幾年中，光伏逆變器的研究成了一個非常熱門的領(lǐng)域。我個人認(rèn)為文章的預(yù)測還是很準(zhǔn)確的，自從2008年 Enphase公司推出了第一款商業(yè)產(chǎn)品，微逆變器開始被學(xué)術(shù)圈外的人認(rèn)識，該公司憑借其在硅谷的優(yōu)勢迅速融資擴(kuò)張發(fā)展很快，隨后其他幾個品牌快速跟進(jìn)形成競爭。幾大主流品牌先是觀望，最近也開始在微逆市場布局了。行業(yè)老大SMA 買下了微逆先鋒OKE-Services 的產(chǎn)品平臺OK4ALL，并以此開發(fā)出了微逆產(chǎn)品SunnyBoy 240。這款產(chǎn)品目前只在SMA的美國網(wǎng)站可以看到，具體上市時間未知。Power One 也在2011年推出自己的微逆產(chǎn)品Aurora Micro。

微型逆變器可以提高系統(tǒng)效率，由于每塊組件都配有一個逆變器，組件之間的失配損耗(mismatch loss)可以消除。但是由于目前微逆價格高出組串逆變器幾倍，即使總發(fā)電量略高，在系統(tǒng)的成本償還時間(payback time)方面也無優(yōu)勢。其實(shí)微逆還有一個很大的優(yōu)勢，就是安裝方便安全，據(jù)一些做光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的UNSW的校友介紹，目前最新的澳大利亞光伏安裝標(biāo)準(zhǔn)AS 5033對微逆的安裝放寬了很多要求，同時由于電壓等級的降低，安裝工人也感覺更安全。這可能會成為將來這一技術(shù)開拓市場的主要優(yōu)勢。

提到了安裝方便，就不能不提到跟微逆非常相似的交流組件，兩者的差別是交流組件的逆變器是直接鑲嵌安裝在組件的背面，和組件形成一體。這樣的設(shè)計(jì)大大減少了安裝時間。目前Solarbridge公司在這一領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。這家公司的前身是由UIUC的教授Philip Krein和他的學(xué)生，同在UIUC 的副教授Patrick Chapman共同創(chuàng)立的一家高科技公司。在公司壯大后Patrick Chapman辭去了終身教職出任公司CTO。在技術(shù)方面由于交流組件的電力電子設(shè)備直接安裝在電池背后，需要經(jīng)受更加惡劣的環(huán)境考驗(yàn)。 Solarbridge應(yīng)用了獨(dú)特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)盡量減小容易老化和出故障的元件。得到了風(fēng)投支持的美國微逆公司正在積極的全球擴(kuò)張，兩家大公司不約而同的在今年開始發(fā)展澳洲市場。Enphase與澳洲領(lǐng)先的分銷商RFI Solar建立了伙伴關(guān)系，而Solarbridge則直接和澳洲本土的組件廠商(Tindo 和Solarland)合作生產(chǎn)交流組件。

在學(xué)術(shù)界最近各大教授們紛紛打碎組件，朝著交流電池的方向大步邁進(jìn)。2013年6月的IEEE電力電子學(xué)報是電力電子在光伏領(lǐng)域應(yīng)用的特刊，其中有三篇文章不約而同的瞄準(zhǔn)了submodule converter(作者譯：‘組件內(nèi)轉(zhuǎn)換器’)，他們分別來自三個電力電子的大牛組MIT，UIUC 和U of Colorado。這種技術(shù)把一個組件中的電池分為三組，給每一組加裝一個最大功率跟蹤器(MPPT)這樣就可以最大程度上的減少失配損失。這種的技術(shù)的器件的大小、效率和穩(wěn)定性提出了很高的要求，MIT的研究小組使用了一種超高開關(guān)頻率的變換器(very high switching frequency converter)來減小儲能元件的大小使其可以輕松的裝進(jìn)原有的組件接線盒中(junction box)。

當(dāng)然，學(xué)術(shù)界的火熱不一定等同于很高的實(shí)用價值，也不一定能證明就是未來的發(fā)展方向。大型逆變器和小型逆變器在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制方法，和開關(guān)元件等方面都不相同，并不存在競爭關(guān)系。至少在大型的光伏電站中，目前微逆還看不到任何應(yīng)用的價值。但是我個人認(rèn)為在小型分布式系統(tǒng)中這一技術(shù)帶來的高效率，安裝安全方便，設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢會讓它脫穎而出的。價格因素可以阻礙某個產(chǎn)品的推廣，但從歷史的角度看，價格因素并不能阻礙一項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。