隨著整個(gè)光伏市場(chǎng)景氣發(fā)展,做為光伏系統(tǒng)大腦的光伏逆變器市場(chǎng)也迎來了發(fā)展風(fēng)口,逆變器在光伏系統(tǒng)中承擔(dān)著整個(gè)系統(tǒng)的交直流轉(zhuǎn)換、功率控制、并離網(wǎng)切換等重要功能。
光伏逆變器是可以將光伏(PV)太陽能板產(chǎn)生的可變直流電壓轉(zhuǎn)換為市電頻率交流電(AC)的逆變器,可以反饋回商用輸電系統(tǒng),或是供離網(wǎng)的電網(wǎng)使用。光伏逆變器中機(jī)構(gòu)件成本占比最高,為25%。
光伏逆變器成本占比情況
預(yù)計(jì)到2025年全球逆變器需求達(dá)到455GW,其中國內(nèi)逆變器需求143GW,海外逆變器需求312GW;逆變器市場(chǎng)規(guī)模832億元,其中國內(nèi)逆變器市場(chǎng)規(guī)模159億元,海外逆變器市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)673億元。
碳化硅器件是光伏逆變器降本的良好途徑
目前,國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)正在邁入 “大組件、大逆變器、大跨度支架、大組串” 這樣的 “大時(shí)代”。其中,大組串節(jié)省支架、土地和人工的效果明顯,在組件價(jià)格觸底且在系統(tǒng)比重越來越小的今天,意義越發(fā)凸顯。目前第一輪的尺寸提升已初步完成,而HIT等高效電池技術(shù)效率提升、成本降低的工作還有一段路要走。
隨著行業(yè)邁入 “后1500V” 以及 “20A大電流” 時(shí)代,要建成更大組串,進(jìn)一步降低成本,目前常見的有兩種辦法:
一是降低組件工作電壓。
二是提高電站的電壓等級(jí),近年來光伏電站電壓等級(jí)從1000V提升至1500V,就必須使用第三代半導(dǎo)體材料也就是碳化硅功率器件。據(jù)了解,目前業(yè)內(nèi)在研發(fā)1700V甚至2000V及以上電壓等級(jí)技術(shù),碳化硅的性能優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步凸顯。
有人要問,碳化硅的價(jià)格目前比硅要高出幾倍,為什么還會(huì)有價(jià)格優(yōu)勢(shì)?
實(shí)際上,在光伏發(fā)電的系統(tǒng)當(dāng)中,硅基的逆變器的成本占到系統(tǒng)的10%左右,但它卻是系統(tǒng)損耗的一個(gè)主要來源。如果通過使用碳化硅功率模塊的光伏逆變器,系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率可以從96%提升到99%以上,能量損耗能夠降低50%以上,能夠顯著的提高循環(huán)設(shè)備的使用壽命,能夠降低系統(tǒng)的體積,增加功率密度,從而降低生產(chǎn)成本。
實(shí)際上,在光伏逆變器企業(yè)降本之路的探索上,通過元器件升級(jí),提高功率密度一直是提效降本最主要方式:效率更高,體積更小,發(fā)熱量更低,同時(shí)耐高溫性能更好也讓產(chǎn)品更加可靠。
近年來,集中式逆變器的箱體越來越小就是功率器件升級(jí)的最直觀體現(xiàn),而同樣體積的中小型逆變器,功率則提高了數(shù)倍,目前組串式光伏逆變器功率做到了275kW,與功率器件升級(jí)密不可分。
這時(shí),寬禁帶半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來了。碳化硅(SiC)的擊穿電壓是傳統(tǒng)硅器件的十倍以上,并具有比硅更低的導(dǎo)通電阻,柵極電荷和反向恢復(fù)電荷特性,以及更高的熱導(dǎo)率。這些特性意味著SiC器件可以在比硅器件更高的電壓,頻率和電流下切換,同時(shí)更有效地管理散熱。由于功率轉(zhuǎn)換效率與開關(guān)頻率直接相關(guān),因此碳化硅器件既可以處理比硅器件更高的電壓,又可以確保超高開關(guān)和導(dǎo)通頻率。
當(dāng)前,從行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)來看,采用碳化硅器件可有效提高光伏發(fā)電轉(zhuǎn)換效率,碳化硅MOSFET或碳化硅MOSFET與碳化硅SBD結(jié)合的功率模塊的光伏逆變器,轉(zhuǎn)換效率可從96%提升至99%以上,能量損耗降低50%以上,設(shè)備循環(huán)壽命提升50倍。
評(píng)論