【科普】光伏逆变器五大技术路线及代表企业

一、逆变器的关键性能参数：MPPT

1MPPT简介

MPPT，即Maximum Power Point Tracking的简称，中文为“最大功率点跟踪”，即：逆变器根据外界不同的环境温度、光照强度等特性来调节光伏阵列的输出功率，使得光伏阵列始终输出最大功率。MPPT是逆变器非常核心的技术，MPPT电压在进行光伏电站设计时一项非常关键的参数。

图1：单块光伏组件的I-V、P-V曲线

上图中，光伏组件的输出电压和电流遵循I-V曲线（绿色）、P-V曲线（蓝色），如果希望逆变器输出的功率最大，就需要直流电压运行在红点所在的最大点，这个点就是最大功率点。假如最大功率点是550V，550V时功率是200W。此时，运行在520V时的功率约为190W，580V时约为185W，都没有550V时的功率大。逆变器如果跟踪不到550V，就损失了发电量，但不会对系统产生其他影响。

P-V曲线随着光照强度、温度和遮挡的不同在变化着，最大功率点也随着变化。可能早上最大功率点电压是560V，中午是520V，下午是550V，所以逆变器需要不断地寻找这个最大功率点，也就是最大功率点跟踪了，这样才能保证全天的电池板能量都能最大化地输出出来，不浪费太阳能资源。

2光伏发电单元的 MPPT 及其算法

在实际工程中，一个500kW的逆变器，往往要接80~90个光伏组串。由于遮挡不一致、组件功率偏差等原因，不同的组串间必然存在输出功率偏差。因此，每个逆变器接入的光伏组串的输出特性曲线变得复杂，呈多极值点，如下图所示。

图2：光伏方阵的输出功率曲线

图2中，光伏方阵的输出功率曲线出现了多个功率的峰值。如何找到功率最大的那个点，就需要进行MPPT计算了!目前，MPPT计算有下列几种方法：

1）单峰值功率输出的MPPT的算法，如：恒电压跟踪法(Constant Voltage Tracking 简称CVT)、干扰观察法(Perturbation And Observation method简称P&O)、增量电导法(Incremental Conductance method简称INC)、基于梯度变步长的电导增量法，等等。

2）多峰值功率输出MPPT算法，如：结合常规算法的复合 MPPT 算法、Fibonacci 法、短路电流脉冲法。

想了解更多关于逆变器MPPT的内容，可以在平台回复“172”查看《逆变器的MPPT介绍》，原文为“索比光伏网”的《光伏逆变器MPPT算法全面解析》，作者张喆。

二、逆变器的分类

根据逆变器的单机容量、MPPT跟踪精度，可以分为以下4类。

三、不同技术路线的逆变器代表企业

技术路线一：大型集中式逆变器

代表企业：阳光电源、特变电工、南车、TMEIC

大型逆变器仍然是目前地面电站的主流，也是其它技术路线的逆变器常常用以对比的样本。

阳光电源：阳光电源的箱式逆变房在满足性能和质量要求后，开始更多的注重散热、防尘等细节。阳光电源与阿里云合作成立了“智慧光浮云”电站运维管理平台。“光伏发电将从单一电站管理开始进入集团化电站管理阶段，借助阿里云，智慧光伏云将为客户提供标准化运维服务及投融资参考。”阳光电源将融合近20年太阳能电站的运维管理经验及系统设计能力和产品技术，为用户提供智慧运维服务。并可以通过阿里云美国资料中心，向海外的太阳能电站提供运维服务。

特变电工：特变电工站在电网的角度思考怎么去做智能电站，包括在发电端、输电端和配电端如何去衔接。同时提供了通道，包括云计算平台、实时的模型调动以及集中的控制。此外，特变电工还推出了单机2MW的解决方案，将2台500kW集中式逆变器更换为1MW模块化并联型逆变器。

南车：南车国家变流重心拥有最核心的IGBT技术，是国内其它企业所没有的。新的四代机型在经过前三代效率、质量以及低电压穿越等功能的开发后，从高功率密度和降低运维成本入手。

TMEIC：TMEIC是全球第一台MW级逆变器的制造者，日本地面电站占有率超过一半的逆变器霸主。近两年TMEIC不断加大在中国的投入，2014年在上海设立工厂，2015年2月盐城工厂开业，命名为“盐城提迈克电力电子有限公司”。生产500kW和630kW两种型号的光伏逆变器。

技术路线二：集散式解决方案

代表企业：禾望电气、无锡上能、大族逆变

分散式跟踪集中逆变光伏并网方案（简称“集散式方案”）是在传统光伏汇流箱基础上，增加DC/DC升压变换硬件单元和MPPT控制软件单元，构成智能光伏控制器实现多路MPPT的分散跟踪，可降低组件参数不一致、局部阴影、仰角差异等因素导致的效率损失；改进的光伏汇流箱输出电压升高至820V-1000V后，至逆变器集中逆变，可减少交直流传输损耗和逆变器发热损耗。在实现精确MPPT跟踪、升压降损的同时，通过集中逆变保证了输出的电能质量。

这个技术最早源于美国的赛康（Satcon），国内目前有三家在采用这个技术路线，分别是禾望电气、无锡上能、大族逆变。其中，国内最早应用集散式方案的是禾望电气，至今已经超过两年，累计业绩约100MW。

禾望电气的升压模块采用Sic材料Mos管替代传统的IGBT模块，实现耐高频、高压、高温特性，转换效率较高；从汇流箱端实现每2路并联支路就有1路MPPT跟踪。同时，产品具备零电压穿越功能，在国内尚属首家。

技术路线三：组串式逆变器

小功率组串式逆变器代表企业：阳光电源、古瑞瓦特、欧姆尼克、锦浪、三晶电气、首航新能源、山亿新能源。

目前小功率组串式逆变器在国内由于分布式局面没有打开，除了部分地区的农村光伏扶贫项目外，仍然以海外市场为主。

阳光电源：在海外，包括澳大利亚、荷兰等成熟的光伏市场，阳光电源的小功率组串逆变器机型应用很广。阳光电源在2014年面对全球推出了全新的小功率单相组串式逆变器，功率范围覆盖3-5kW，整机仅重9kg，可一个人轻松进行安装搬运；同时具备远程实时监控功能，便于运维商对电站的诊断和维护。该类型号产品在安徽等地已大规模应用于农村户用光伏系统。

山亿新能源在2014年大力发展分销商，以应对分布式光伏市场。

欧姆尼克在国内采用和中盛等企业合作，共建光伏产业链的合作模式。

锦浪于2014年底推出了全球最轻的商业化2kW并网光伏逆变器，重量只有5.6KG，又成功将其产品应用于巴黎标志性建筑埃菲尔铁塔。对于国内市场，锦浪更倾向于提供整体解决方案以满足用户需求，该方案日前已在福达轴承集团的屋顶上的光伏系统中得到应用。

首航新能源的逆变器在无锡、河南、安徽等地均有使用，拥有智能、高效、可靠的特点，IP65防护等级，可以室内和室外自由选择安装地点。

三晶电气是业内独辟蹊径的企业之一，除在荷兰、巴基斯坦和印度等地大获成功外，在光伏扬水系统方面处于国际领先水平。

中功率组串式逆变器代表企业：华为、阳光电源、KOSTAL

华为先后与黄河水电、中利腾晖、中民投、隆基股份、爱康等业内巨头开展了深层次的合作。华为为黄河水电建立了数字技术、互联网和光伏发电相融合的监控与运维体系。示范电站中，采用光伏专用的4G无线系统，用Wifi覆盖整个电站，配置了设定好飞行路线的无人机巡检实时查看组件发电状况。黄河水电西宁总部的监控人员发现通过光伏云传递过来的发电量数据有波动，在后台排查发现有问题的组件阵列，然后通过高清摄像头发现问题，呼叫现场运维人员处理。目前黄河水电已经有200MW“集中运行、远程诊断、实时维护”的智能光伏电站。未来华为更多强化的将是如何更全面、更智能地提供服务而并非仅限于产品本身。

阳光电源：从2003年国内第一个并网光伏电站应用开始，阳光电源在奥运鸟巢、上海世博等地标型光伏示范项目中广泛应用，2014年推出效率超过99%的全球最高效组串逆变器系列。至今，该机型已经应用于日本、美国、欧洲以及中国多个大型电站，发货量超过20000台。

KOSTAL :科世达PIKO逆变器2003年开始在全球率先提出三相多路MPPT组串逆变器的设计理念，并应用于产品中，是全球应用最早的小型3MPPT 三相组串逆变器，2005年即开始大规模运用于欧洲市场。同时，PIKO逆变器具有灵活的负载控制功能，当光照满足所需功率时，自动开启负载，这样可以减少对电网的需求，提高用户的经济效益。KOSTAL PIKO采用直流电子输入开关，能克服普通开关在开闭期间的强电压、电流冲击及直流拉弧，从根源上解决了直流电压和电流冲击，防止次生事故的发生，延长了设备寿命及系统可靠性。

技术路线四：微逆和电源优化器

代表企业：昱能和美国国家半导体

昱能科技在闻泰通讯的屋顶投资建设了2MW光伏电站，用不同尺寸的微型逆变器解决传统系统诸如阴影、灰尘、树叶遮挡等发电短板。

美国国家半导体（NS）最早推出的电源优化器，当时产品叫SolarMagic，获奖无数但市场一直没有大的起色，在光伏行业步入精细化管理时代后，有望取得突破。

技术路线五：超大逆变器

代表企业：万银科技

SMA于2014年推出了单机功率2.5MW的超大型逆变器，但在国内仍然多以500kW和630kW为主。而一个由西班牙顶尖科研团队为核心的中国公司——万银科技，研发的3.2MW超大逆变器或许给行业带来另一个突破的方向。

万银科技推出的ZENIT3.2逆变器，在包含两面直流柜的前提下，其尺寸仅为4000/2400/1130mm，重量为5800kg，采用了一种新型冷却方式。目前江山控股在敦煌的项目已经开始采用万银的产品，这也是他们推出产品后的第一个客户。