站在分布式风口上：微逆能否顺势而上？

时间: 2024-06-30 11:57:48 |   作者: 产品品牌

  2021年于中国的分布式光伏市场而言，是浓墨重彩的一年。这一年，在整县推进政策的加持下，叠加限电、能耗双控等社会环境，已经培育良久的分布式光伏市场再次迎来了高光时刻。无论是社会对于分布式光伏的认知，还是投资企业的趋之若鹜，分布式光伏以其灵活的应用场景、就地消纳等优势在这一年几乎与大型地面电站平分秋色。

  随着分布式光伏的快速上量，安全性是目前亟需关注的一个核心问题。众所周知，分布式光伏电站一般建设在人口或者工厂密集地区，若发生问题将带来不可估量的生命财产损失。火灾、暴风等带来的分布式光伏安全事故也在过去几年中频繁发生。

  2021年11月，为了规范分布式光伏发电安全事项，国家能源局发布了关于公开征求对《关于加强分布式光伏发电安全工作的通知(征求意见稿)》意见的公告。其中，在“项目设计管理”相关章节中明确要求：安装电弧故障断路器或采用拥有相对应功能的组件，实现电弧智能检测和快速切断功能;光伏组件应具有安全关断保护功能，保证逆变器关机，交流断电后，系统子阵外直流电压低于安全电压。公告对于分布式光伏安全性的提高给出了大方向的指引，也对光伏电站中存在的“直流高压”等问题提出了具体性的解决引导措施。其核心诉求就两个点“安全低压”和“安全关断”。

  分布式光伏的安全性要求也对总系统提出了挑战。对于分布式光伏电站系统来说，微型逆变器显然更具备应用的先天优势。

  众所周知，光伏逆变器是连接光伏系统与电网，确保长期可靠运行和提升项目投资回报的关键设备，同时逆变器还要负责整个光伏系统的智能化控制。与目前市场主流逆变器不同的是，微型逆变器最核心的技术就是对单块光伏组件进行逆变，整个微逆系统没直流高压存在。而传统逆变器在工作时是存在直流高压的，需要额外添加设备才能进行关断，并且微型逆变器能做到组件级别的最大化功率追踪(组件级MPPT)。有别于传统逆变器，微逆更多的是集合了微电子和芯片技术，功率器件也更偏向于小功率，所以从本质上来看微逆更适合分布式，特别是工商业和户用光伏系统。

  多年来专注于微逆产品的昱能科技资深首席技术官崔利广介绍到，在传统光伏系统中，每块组件电压只有约为40V，但是20-30块组件串联到一起后，整个光伏系统的直流电压就会达到1000伏，而直流高压会造成电弧，从而引发火灾风险。同时，在光伏电站进行日常维护或者发生火灾的时候，由于直流高压的存在，也会给运维及消防人员带来电击危险，对人身安全有极大威胁。而微型逆变器为全并联电路设计，光伏组件之间不再有电压叠加，直流电压小于60伏，从而能够完全解决由于直流高压引起的“拉弧火灾风险”和“电击危险”。

  事实上，在分布式光伏系统安全方面，发展较早且市场更为成熟的国外市场标准更为严格。比如美国在2017版的NEC690.12中，对此快速关断做了严格的要求以距离到光伏矩阵305mm为界限，在快速关断装置启动后30S内，界限范围外电压降低到30V以下，界线V以下，也就是要求实现“组件级关断”。由此，微型逆变器产品在美国分布式市场占有率迅速增长。

  此次国内分布式光伏发电安全政策尚处于征求意见阶段，正式文件暂未出台。但从长远来看，分布式光伏发电系统安全问题已然成为行业未来进入规范发展的关键，从而将对分布式光伏设备选型带来改变，微逆无疑在“出身”上占据了优势。

  另一方面，随着整县推进政策的落地实施，逐步推动了央企国企进入分布式光伏投资领域，而国有企业对于安全标准的要求要远高于市场中等水准。崔利广介绍到，“在政策的推动下，不少投资公司开始主动联系我们采购微逆，特别是在工厂、学校、医院这些高安全需求场景的应用。此外，各地绿色建筑政策将加快BIPV的推广，由于BIPV将组件安装在建筑物表面，与人体的距离更近，微逆的安全优势将越来越明显。”

  此次发电安全政策还没有具体的细化，最终落地的版本将对各种最优选技术路径带来较大变化。从短期看，将使不具备AFCI(电弧故障断路器)、组串级关断功能的企业被淘汰;长期看，有望出台类似美国NEC2017的规定，强制使用组件级关断以保障分布式光伏的安全性，来规范整个行业的健康发展。

  与市场对逆变器的一般认知不同，微型逆变器是一个国内尚未大规模普及，但海外认可度高的细致划分领域，国产微逆产品目前还是“墙内开花墙外香”的现状，但随着国内对于光伏行业安全性、智能运维、高效发电等要求提升，微型逆变器在国内的市场渗透率将进一步提高。

  随着光伏行业进入全面平价上网时代，系统成本是光伏电站投资的关注重点。而微型逆变器之所以在国内迟迟无法放量最主要的原因主要在于成本问题。但是崔利广认为，在计算光伏系统成本时，不能仅考虑到建设系统的前期固定投入成本，还应该要考虑系统生命周期内设备更换费用和运维支出。

  “在设备更换费用方面，一般光伏系统中组件质保为25年，而大多传统组串逆变器标准质保仅5年，所以在电站生命周期内常常要换掉2-3次逆变器。使用传统组串逆变器，虽然前期投入成本较低，然而加上后期的设备更换费用后，整体投入大幅度的增加。而微型逆变器一般标准质保都在10年，还可选择延保至25年，覆盖组件的全生命周期，这一下就可以把微逆的投入成本和组串逆变器拉平”，崔利广解释道。

  除了设备更换费用之外，微逆在光伏电站生命周期内的优势还体现在运维支出上。一般来说，分布式光伏项目布局分散，尤其是户用光伏，具有小而微、杂而乱的特点，这更加考验企业整体管理和运维能力。而当光伏系统要运维时，一般是组件端或者是逆变器发生故障两种情况。

  “在传统运维时，面对组件端故障要专业人士做组串抽检，再做维修整改，这样的形式周期长、效率低，检测不充分。面对逆变器故障时需要断电后维修，造成总系统停机，影响系统整体收益”，崔利广进一步补充道，“而在微型逆变器的光伏系统中，运维面对上述两种问题就很方便快捷，相比传统逆变器，微逆自带组件级监控，能够实时检测到每块组件的电压、电流、功率、等发电状态信息，运维时直接精准定位到故障组件和问题类型。若需要更换单块组件或者微逆，也只会影响单片组件的发电功率，不会让总系统停机，而且因为微逆是安全低压的，不需要专门的电工执业人员，普通老百姓就可以换新，方便操作的同时也节省了运维时间，从而大幅度的提升了整个电站的可靠性以及系统可用性。”

  微逆对于系统的贡献并不仅限于此，在整县推进下，分布式光伏的应用场景日益丰富，但同时也将面临更多要解决的问题，例如建筑、树木的遮挡以及而不同朝向组件对于整体效率的影响。传统逆变器的光伏系统中，一块或者部分组件的发电效率变低，会连带总系统的发电受影响，也是所谓的“短板效应”。而微型逆变器交流系统的并联电路设计，则能够大大减少甚至彻底消除“短板效应”，从而解决了组件功率衰减、遮挡、朝向和角度不同而造成的失配问题，大幅度的提升了发电量，总体能多产生5%~25%的发电量，非常适合于城市别墅和新农村等户用光伏的应用。

  通过昱能科技提供的一组数据能够正常的看到，该系统某天在上午10:30~12:00之间，下午15:30~17:00之间，每块组件的发电量都不一样，甚至在上午屋顶最西面的组件已经近乎满功率输出时，最东面的组件才刚刚启动仅有十几W的功率输出。根据后台发电多个方面数据显示，在上午10:30~12:00之间，系统发电量约为8度;若该系统采用传组串式逆变器，那么组件的发电功率将受到整串中输出最小的一块组件的限制，该段时间的发电量约为0.375度。采用微逆的发电量是采用组串的发电量的20余倍。系统当天发电为30.19度，那么采用微逆比组串逆变器发电量高25.4%。

  此外，在系统匹配方面，面对大功率组件不断普及的行业趋势，崔利广表示这对微逆企业来说是“躺赢”。“微逆本身就是组件级产品，单块组件功率越大，微逆的单瓦投资所需成本就越低。由昱能科技自主研发的微逆DS3系列新产品就是采用了全新的直流升压拓扑结构，最高输出功率达2000W，QT2系列产品，最高输出功率达到了3600W，全球首创，最大直流输入电流达20A，可完全满足182mm、210mm大功率组件对于逆变器电流的要求，通过满足低电压、大电流的要求，充分的发挥大功率组件的发电增益和成本优势。”

  好风凭借力，扬帆正当时。2022对于国内分布式光伏来说是充满期望的年份，从微型逆变器厂商角度而言，分布式装机占比持续提高，组件级关断市场迎来增长，诸多利好因素都在催化着国内微逆市场的成熟。面对发展空间广阔的星辰大海，微逆行业的挑战与机遇并存，征程漫漫，行业仍然任重道远。

  国电力网于1999年正式上线运行，是中国电力发展促进会主力的全国性电力行业门户网站。