全球光伏逆變器市場正在迎來第一波更換潮。多家市場研究機構釋出研報稱，隨著早期地面電站的光伏逆變器壽命到期，全球光伏逆變器升級更換需求正不斷顯現，預計今年全球光伏逆變器的更換需求將達1320萬千瓦，其中亞洲市場佔比超四成，中國市場佔鰲頭。
值得注意的是，早期國內集中式光伏電站逆變器產品多為進口產品，國內市場被國外光伏逆變器品牌壟斷。隨著國產光伏逆變器競爭力不斷提升，國內自主品牌全面崛起，在國內光伏逆變器市場佔有率達98%，在全球光伏逆變器市場佔有率也在60%左右。然而，國產產品與進口產品的輸出電壓等級並不完全相同，導致早期大型地面電站光伏逆變器更換面臨電壓等級和阻抗特性失配公認難題。如何抓住市場重大需求機遇，用最低成本做好光伏電站升級改造，使存量電站升值、達到降本增效的目的，成為目前國內光伏逆變器市場要解決的重要課題。
存量光伏逆變器技改需求攀升
據方正證券預測，今年全球光伏逆變器替換需求為1320萬千瓦，到2025年將快速增長至3730萬千瓦。而且隨著全球新增裝機規模的不斷提升，未來光伏逆變器的替換需求也將持續增長。光伏逆變器製造企業也將迎來新的重大發展機遇。
市場研究機構埃信華邁公司早前也釋出報告稱，隨著早期地面電站的光伏逆變器壽命到期，或部分出現故障等，第一波光伏逆變器更換高潮已然來臨。而中國將會是全球第二大光伏逆變器更換需求市場，體量龐大。
但受光伏逆變器市場競爭以及產品更新換代技術等因素影響，要想開啟這一片藍海並不容易。山東奧太電氣有限公司（下稱“山東奧太”）新能源事業部總經理張洪亮告訴記者：“2014年以前，國內地面電站多選用的是艾默生、西門子、GE等進口品牌的光伏逆變器產品，其中艾默生等光伏逆變器的輸出電壓為380伏，和目前國內光伏逆變器主流產品270伏或315伏的電壓等級並不匹配。如果單純地換上國內產品，則無法保障光伏光伏逆變器最大功率輸出，導致發電效率下降，直接降低發電量。”
市場調查顯示，要想找到以前的進口產品十分困難。如今，我國光伏逆變器產品在全球市場競爭力有目共睹，國產品牌的國內市場佔有率已達98%，全球光伏市場佔有率更是60%以上。當年壟斷中國光伏逆變器市場的歐美品牌產品早已被迫退出。以艾默生為例，其在2014年就已停產，且不再提供升級服務。一旦光伏逆變器出現問題，只能更換相容艾默生光伏逆變器的單元模組，這種方式不僅費用高昂，還存在散熱差、達不到現行國家標準等的問題。
技改要“少花錢、多辦事”
“2014年開始，就有客戶向我們反映光伏逆變器技改難題，不是找不到合適的光伏逆變器更換，就是即使千辛萬苦找到了，也負擔不起更換費用。”張洪亮表示。山東奧太作為山東大學的校辦企業，率先的參與了國內光伏市場，依靠託我國新能源併網控制專家、山東大學講席教授張承慧及其團隊的核心技術，完成了系列光伏光伏逆變器技術革新，實現了產品的推陳出新和升級換代。
在多年光伏逆變器技術研發和經驗積累下，張承慧帶領團隊研發了光伏逆變器自升壓技術，解決了早期存量光伏逆變器的更換難題。自升壓技術主要解決的是光伏逆變器更換時的電壓匹配問題。
據瞭解，這一技術有兩大優勢。一是“花最少的錢辦最多的事”。“降本增效”是光伏行業的永恆主題。作為電站的重要電能變換裝備，光伏逆變器也要本著這一大目標出發。在運用自升壓技術後，既不用改變元件排列方式，也不用花大價錢去找原配件。在更換新光伏逆變器後，只需要增加佔總容量15%的自升壓裝置就可滿足現場需求，有“四兩撥千斤”之功效，成本極低。二是，實現元件最大功率輸出，一舉多得。
“以軟代硬”高階演算法促升級
業內人士指出，光伏逆變器是連線元件發電側和電網輸出側的咽喉，只有咽喉暢通了，才能促使電站發揮其最大效用。因此，僅實現電壓匹配還不夠。如何最大的利用控制演算法等軟體手段讓電站展現最好的狀態，讓效率、發電量和收益最大化，才是光伏逆變器技術發展的主旋律。
增設自升壓裝置後，光伏逆變器輸出電壓與電網電壓匹配了，同時光伏逆變器工作電壓範圍也拓寬了。要達到最高發電量，就要尋找到最優峰，這就需要透過高階自動尋優演算法來實現，而張承慧提出的自動尋優技術則是從軟體方面尋找最大功率點以提高發電量的技改技術。
事實上，光伏發電受天氣影響光伏波動大，加之電網質量差、不確定性強，為了讓光伏電保持較好的併網同步性和穩定性，張承慧還將非線性控制和電力電子融合，攻克了電網故障和多源擾動下的光伏精準併網控制難題。
張承慧表示：“光伏發電看似清潔，但是輸出功率波動大，對電網干擾也大，我們要做的就是透過升級控制系統、最佳化控制演算法，增強光伏逆變器的穩定性和安全性，以軟體代硬體，開發光伏逆變器新功能，以提高光伏供電品質，做到給電網只幫忙不添亂。”
顯然，利用控制理論解決實際工程問題已成發展必然，山東大學還基於“以軟代硬”思想，提出光伏逆變器漏電流抑制、直接並聯擴容等控制技術，藉助於零阻抗旁路+低共模調製、虛擬阻抗匹配等軟體手段取代了共模電抗器、阻尼電阻、隔離變壓器等傳統硬體，其中，直接並聯技術比歐洲還要早兩年，促進了我國光伏產業實現從跟跑到並跑，再到領跑的跨越。
目前，張承慧及其團隊研發的上述技術已實現大規模產業化，成果成功應用在山東奧太等企業的光伏逆變器產品上，並研製出國際首臺自升壓式光伏逆變產品。其中，國內第一批地面電站青海華能格爾木50萬千瓦光伏電站的光伏逆變器完成了國產化更換升級。實際執行資料顯示，在完成技改後，該電站的發電量較此前增加了9%。這項成果被華能、華電等集團推廣，在全國380V光伏電站升級改造工程佔比約68%，成效顯著。面臨全球光伏逆變器市場第一波更換潮，存量電站技術升級改造工程方興未艾。
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