光伏逆變器市場(chǎng)格局“驟變”

光伏逆變器市場(chǎng)最近風(fēng)起云涌，4月22日，ABB傳出收購(gòu)Power One 的消息振動(dòng)業(yè)界。人們紛紛猜測(cè)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(duì)光伏產(chǎn)業(yè)帶來(lái)哪些變化。與組件市場(chǎng)各大巨頭紛紛割肉離場(chǎng)不同，逆變器市場(chǎng)確是并購(gòu)頻頻。4月初，在Photon雜志上表現(xiàn)十分搶眼的德國(guó)逆變器廠商REFUsol 被美國(guó)公司Advanced Energy 收購(gòu)，去年底業(yè)界一哥SMA 收購(gòu)國(guó)內(nèi)廠商兆伏愛(ài)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(guó)西部的光伏“躍進(jìn)”，一些國(guó)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(kāi)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(zhǎng)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(chǎng)開(kāi)拓，政府關(guān)系，資金支持，今后鹿死誰(shuí)手還未可知，但跨國(guó)巨頭們?cè)诙鄠�(gè)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(guò)丹麥Aalborg 大學(xué)Frede Blaabjerg教授和他學(xué)生寫(xiě)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(gè)發(fā)展趨勢(shì)，大型的集中式逆變器(centralized inverter)已經(jīng)非常成熟的過(guò)去式，當(dāng)時(shí)(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(lái)的趨勢(shì)會(huì)是交流組件甚至交流電池(AC cell)。

Frede Blaabjerg 教授的這幾篇過(guò)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(bào)(Transaction on Power Electronics)總編輯的過(guò)去幾年中，光伏逆變器的研究成了一個(gè)非常熱門(mén)的領(lǐng)域。我個(gè)人認(rèn)為文章的預(yù)測(cè)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(kāi)始被學(xué)術(shù)圈外的人認(rèn)識(shí)，該公司憑借其在硅谷的優(yōu)勢(shì)迅速融資擴(kuò)張發(fā)展很快，隨后其他幾個(gè)品牌快速跟進(jìn)形成競(jìng)爭(zhēng)。幾大主流品牌先是觀望，最近也開(kāi)始在微逆市場(chǎng)布局了。行業(yè)老大SMA 買(mǎi)下了微逆先鋒OKE-Services 的產(chǎn)品平臺(tái)OK4ALL，并以此開(kāi)發(fā)出了微逆產(chǎn)品SunnyBoy 240。這款產(chǎn)品目前只在SMA的美國(guó)網(wǎng)站可以看到，具體上市時(shí)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(gè)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(jià)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(shí)間(payback time)方面也無(wú)優(yōu)勢(shì)。其實(shí)微逆還有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，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(duì)微逆的安裝放寬了很多要求，同時(shí)由于電壓等級(jí)的降低，安裝工人也感覺(jué)更安全。這可能會(huì)成為將來(lái)這一技術(shù)開(kāi)拓市場(chǎng)的主要優(yōu)勢(shì)。

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(shí)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(guó)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(kāi)始發(fā)展澳洲市場(chǎng)。Enphase與澳洲領(lǐng)先的分銷(xiāo)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(bào)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(lái)自三個(gè)電力電子的大牛組MIT, UIUC 和U of Colorado。這種技術(shù)把一個(gè)組件中的電池分為三組，給每一組加裝一個(gè)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(kāi)關(guān)頻率的變換器(very high switching frequency converter)來(lái)減小儲(chǔ)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(jià)值，也不一定能證明就是未來(lái)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(kāi)關(guān)元件等方面都不相同，并不存在競(jìng)爭(zhēng)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(jià)值。但是我個(gè)人認(rèn)為在小型分布式系統(tǒng)中這一技術(shù)帶來(lái)的高效率，安裝安全方便，設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)勢(shì)會(huì)讓它脫穎而出的。價(jià)格因素可以阻礙某個(gè)產(chǎn)品的推廣，但從歷史的角度看，價(jià)格因素并不能阻礙一項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。