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非晶合金能为光伏逆变器“争光”?
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非晶合金能为光伏逆变器“争光”?
* 来源 : 非晶合金公众号。我们注重分享,版权归原作者。 如有异议,请告知,我们将及时删除。 * 作者 : xmqhchenjiabin * 发表时间 : 2016-10-12 * 浏览 : 372

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光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,光伏逆变器是太阳能光伏电站的核心设备之一,在太阳能光伏发电系统中,太阳能通过电池组件转换为直流电能,再通过光伏逆变器中的功率变换及控制系统将直流电转化为符合电网电能质量要求的交流电。逆变器在此过程中承担直交变换功能,还具有最大限度发挥太阳电池性能和系统保护功能,在业界,逆变器号称“光伏之芯”,可见其在光伏设备技术及产业链中的重要地位。过去几年,光伏设备价格下降主要在于太阳能电池板,随着电池板成本的探底,其它成本就会占比越来越大,因此其它成本下降就显得越来越重要。在此当中核心就是光伏逆变器。



一.光伏逆变器行业发展与挑战并存



      光伏逆变器作为太阳能发电的核心组成部分,其发展与挑战同时存在。发展:国家政策的支持,使光伏逆变器的发展充满生机,电力电子技术的进步推动光伏逆变器技术飞速发展;挑战:市场的竞争过于激烈,国家补助相对减少。所以光伏逆变器在发展的过程中面临着巨大的成本压力,光伏逆变器厂家迫切需求性价比高的材料与器件。


 

二.非晶合金材料在逆变器的优势与不足



1. 非晶材料的发展



      随着中国磁性材料研发水平与生产制造技术的进步,中国的磁性材料得到了飞速发展,表现最为突出的应该是非晶磁芯材料;不论是技术还是生产制造,都已经达到国际先进水平。目前我国的非晶材料已经可以国产化,不再依靠国外进口,使得非晶材料的成本大幅度降低。




2. 非晶材料的优点

优良磁性
高强韧性
灵活的处理工艺
制备工艺简单环保
损耗低
应用频率范围宽
批量生产成本低





3. 与传统硅钢对比

损耗低,效率高,温升低
应用频率范围宽,可用于较高频率
应用具体表现



非晶铁心的损耗低,电感温升低,使逆变器的效率提高,同时寿命得到延长。




4. 现阶段逆变器技术水平



      目前的技术水平,转换效率做到97%到99%,MPPT效率做到98%到99.9%,单机最大功率大概为2.5MW,电路拓扑结构主要目前是以2电平为主少量为3电平,冷却方式风冷为主,少量为自冷、液冷、功率器件以IGBT为主,MOSFET为辅,现在目前电压等级在1000伏以内。

      随着电力电子技术的发展,开关频率会逐步提高,3电平会将会替代传统的2电平。所以随着电力电子技术的进步,非晶磁芯应用在大功率光伏逆变器上,其优越的性能将能够得到充分体现。

      综上所述,非晶材料作为铁心使用可以满足电力电子技术的发展需求,在大功率光伏逆变器上将大有作为。




三.应用领域及生产现状





1. 应用领域



(1)荒漠电站(规模大,大于等于10MW;地势平坦,无遮挡;电网接入要求高);

(2)山丘、鱼塘等一些土地的附加利用(地势复杂,设计难度大;存在遮挡和朝向不一致,电网友好性);

(3)工商业屋面(屋顶结构复杂;接近用户端,安全要求高;容量和接入的多样化);

(4)家庭电站(功率在2-10kW之间,主要为家庭自发自用,余电上网)。

这些电站规模逐步在减小,荒漠电站规模最大,家庭主要在4000W以下。从四个应用当中可见现在光伏逆变器这几年技术发展非常快,在分类上面出现了这四种形态:

(a)集中逆变器:将光伏组件大规模串并联以后集中逆变馈入电网;

(b)组串逆变器:针对每一串(或几串)光伏组编变馈入电网;

(c)微型逆变器:针对每一块(或几块)光伏组件逆变后独立馈入电网;

(d)功率优化器:针对每一块组件采用DC-DC变换。




2. 影响发展的主要问题



(1)产品质量、故障率、使用寿命和发达国家相比还有些差距;

(2)设备智能化及与电网、环境还有上升空间;

(3)笨重、不轻便、能效还有待提高。




四.未来发展分析

1. 产业情况



      近日,国家能源局新能源和可再生能源司司长朱明表示,国家已经起草编制了《可再生能源发展“十三五”规划》,根据十三五规划到2020年太阳能发电确保达到1.1亿千瓦以上,如果条件允许,力争达到1.5亿千瓦。

      2016年根据“非晶中国大数据”统计分析,目前新增光伏电站装机量达到20兆千瓦,并有进一步提高的趋势。行业依然是SMA是全球逆变器龙头老大,ABB目前是第二。华为在2015年已经赶超阳光电源股份有限公司成为中国第一。




2. 未来市场分析



      2015年度逆变器市场统计:华为技术有限公司以出货量10500兆瓦位居第一名,阳光电源股份有限公司出货量8906.7兆瓦和特变电工西安电气科技有限公司出货量4000兆瓦进入前三。国内集中式逆变器的价格从2012年的0.8-0.9元/W,到2013年的0.4元/W,再到2014年的0.30元/W,直至2015年底接近0.20元/W;组串式逆变器从0.8元—0.9元/W降到了不到0.5元/W。受到价格的影响,一批企业已经逐渐退出市场。但目前我国逆变器市场仍处于整合阶段,所以预测未来光伏逆变器行业的价格战还会持续。2015年,中国逆变器产出值达65亿元,预计2016年将有10%-15%的增长。

      随着中国本土企业国际竞争力的增强,不少国内逆变器供应商也将不断扩大其海外市场。美国是国内逆变器供应商的首要目标市场,其次是亚洲。阳光电源发布了针对美国等国际市场的新型单相逆变器;特变电工在巴基斯坦和印度非常活跃;晶福源、Omnik等的逆变器则在澳大利亚的住宅市场占有很大份额。

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