2011年充满变数的逆变器市场

充满变数的逆变器市场充满变数的逆变器市场 近年来 太阳能发电行业持续受到市场看好 太阳能发电在未来的 3 5 年内将可能 达到平价上网 由此带来的对太阳能发电需求的爆发增长 也将使光伏逆变器市场获得重 点关注 近期 组件下跌及国内装机容量目标大幅上调 市场拉动必将带来对光伏产品需 求的爆发增长 逆变器作为光伏电站的关键设备 日益受到市场的高度关注 被称为是光 伏产业中最后一个规模巨大且没有被充分挖掘的 富矿 但与此同时 不得不重视光伏 逆变器存在的问题 当下 不少国内逆变器企业累积多年的技术研究与实践 已具备一定 的竞争力 但技术含金量 产品质量以及市场份额等方面还是不尽人意 被寄予厚望的光 伏逆变器将来究竟能否迎来市场发展的 黄金期 且看下文 竞争现状分析 逆变器又称电源调整器 根据逆变器在光伏发电系统中的用途可分为独立型电源用和 并网用两种 根据波形调制方式又可分为方波逆变器 阶梯波逆变器 正弦波逆变器和组 合式三相逆变器 对于用于并网系统的逆变器 根据有无变压器又可分为变压器型逆变器 和无变压器型逆变器 在太阳能发电系统中 逆变器效率的高低是决定太阳电池容量和蓄 电池容量大小的重要因素 光伏逆变器不仅具有直交流变换功能 还具有最大限度地发挥 太阳电池性能的功能和系统故障保护功能 全球企业布局 光伏逆变器国内起步较晚 比较有实力的并网逆变器企业有 合肥阳 光电源 中达电通 山亿新能源 SIEMENS 中国 科诺伟业 湖北追日新能源 南京冠 亚 北京恒电等 目前 逆变器行业领军者是最早进入市场的德国公司艾斯玛 SMA 技术处在行业的顶点 独霸全球 是毫无争议的龙头 全球光伏逆变器 60 以上市场主要 是由以 SMA 为代表的前四大厂商所垄断 而国内企业在光伏逆变器市场所占的份额较小 约占 5 左右 已经开始生产或者刚刚进入逆变器这一领域的上市公司有科士达 许继电 气 荣信股份 九州电气和科华恒盛等 合肥阳光电源作为国内生产光伏逆变器的佼佼者 其国内光伏逆变器所占市场份额在 40 以上 近期该公司亦有进入资本市场的打算 光伏逆变器是光伏系统接入电网的核心设备 其质量好坏直接影响到光伏发电系统的 稳定 目前 逆变器造价在 1 元 l 5 元 瓦之间 占到整个光伏发电系统成本的 10 15 实际上 从行业属性来看 光伏逆变器是较为适合在中国成长的行业 主要 原因为 首先 中国已经是全球最大的电池生产基地 在市场上有先天的优势 其次 中 国企业具有成本优势 据测算 国产逆变器成本有望达到进口的 40 此外 中国企业具 有技术基础 光伏逆变器从本质上看是电力电子产品 而国内企业在电力电子领域的生产 经验和技术水平都具备很强的竞争力 近期出货量概览 虽然近乎整个光伏产业都处于下滑状态 但光伏逆变器出货量在今 年整个第二季度处于较平稳状态 没有较大波动 受其他光伏产品影响较小 但 2011 年 第一季度全球光伏逆变器出货量下降至 4GW 比上一季减少 39 2010 年底德国开始在逆变器市场表现不佳 2011 第一季也同样如此 意大利市场以 1 2GW 的出货量在 2011 年第一季度首次超过德国 而由于 2011 年第一季度意大利上网电 价政策审查引发的不确定性 使得光伏项目的融资停止 市场停滞不前 这些逆变器很可 能全部成为库存 德国在逆变器市场中份额下降 在供应商身上也有很大程度的体现 许多德国供应商 在全球市场的份额正在持续下降 例如全球最大光伏逆变器厂商 SMA 但该公司首席执 行官 Pierre Pascal Urbon 预计 光伏市场需求将在今年下半年开始回暖 并表示 由于德 国政府削减对太阳能行业的补贴 SMA 计划进一步开拓德国以外的全球市场 而美国供 应商如 Satcon 和 Advanced Energy 较少受欧洲市场影响 表现继续抢眼 多重挑战并存 传统逆变器效率目前可以达到 97 2 左右 继续提高效率的空间极其有限 需要创新 半导体技术来应对新的挑战 而设计者在设计传统太阳能逆变器时遇到的挑战与设计微型 逆变器和转换器时遇到的不同 对于传统逆变器 因为多个功率转换级和通信的要求 设计者面临的主要挑战更多 是控制这些功率转换级和实现所有的通信 系统监测功能所需要的控制器 徵处理器和关 联电路 解决方案中的关键指标包括 CPU 速度 片上闪存数量 PWM 的数量 ADC 精 度与速度以及可用的通信端口 德州仪器半导体事业部业务拓展经理陈思儒表示 对于 徵型逆变器和转换器 重要的是既能达到高性能又能保持低成本 这也就是为什么高电压 和高功率集成那么重要的原因 随着实际应用的愈来愈普遍 太阳能逆变器也开始不断面临诸如并网性能 电磁兼容 保护功能等各类新的技术挑战 对逆变器并网性能的要求 就是要提高并网效率 减少 并网电流谐波 确保输出功率因数和消除直流分量 电磁兼容方面 则是要控制电压波动 和闪烁 减少电磁辐射并提高抗扰度 飞思卡尔 MCU 部资深产品经理张明峰指出 而对于逆变器的保护功能要求 即是指电网故障保护 防孤岛检测 防反放电保护 极性反接保护和过载保护等 针对这些问题 张明峰认为 基于现有的半导体芯片技术 可以采用高性能的 MCU 或 DSC 芯片来进行控制 使用软件锁相技术来同步电网与逆变器 的输出 快速和高精度的片内 ADC 实时检测并网电压和电流 并根据检测结果智能地判 断切换条件 此外 切换开关装置可以采用电子开关 晶闸管 或电磁接触开关 继电器 或接触器 来实现 与此同时 中国光伏逆变器的出口量在未来几年必将持续大规模增长 但逆变器厂商 苦于对出口地的行业壁垒 相关法规一知半解 对认证准备不充分等 也可能成为日后的 一大绊脚石 关于这一点 T V 南德意志集团资深认证专家朱海峰先生提到 中国光伏 逆变器企业在出口之前 建议向相关专家了解市场准入资讯 切不可盲目 而这时选择 一位既了解欧洲市场认证法规 又富有社会责任的企业作为自己的伙伴 协助企业走过市 场导入的阶段 不失为一种良策 问题解决之道 提高效率为先 尽管光伏应用需求不断上升 但全球太阳能逆变器每瓦的平均价格已 经下降了 13 5 逆变器供应商在持续不断地提高产能的同时 应首先着重考虑逆变器的 成本以及整体效率的问题 这也是逆变器供应商孜孜以求的终极目标 而智能控制芯片和 功率器件 担当重任 目前 逆变器智能控制芯片供应商和功率器件供应商包括 TI 飞思卡尔 NSC Microchip 英飞凌 ST 飞兆 IR NS 东芝 Vishay 和 Mitsubishi 等 逆变器 会根据不同功率采用 IGBT MOSFET 和高速二极管作为功率变换的主要器件 市场要求 这些器件具有更低的传导损耗与开关损耗及高可靠性等优点 随着高能效的功率变换技术 不断引入 新一代的 IGBT 超级结 MOSFET 和碳化硅二极管的使用 使得效率的标杆不 断被刷新 一般来说 在逆变器系统设计中 选择 IGBT 器件的基本准则是提高转换效率 降低系统散热片的尺寸 提高相同电路板上的电流密度 从功率分立器件来看 随着太阳 能光伏并网发电站规模的增大 采用 l200V IGBT 将是未来的发展趋势 针对各种不同规 格的逆变器的需求 IGBT 模块呈现集成度越来越高的发展趋势 而微型逆变器需要监测 电流 电压 温度等模拟参数 具有模拟和数字混合信号处理能力的 MCU 有望找到用武 之地 为实现更高效率这一目标 不仅要对单个器件进行优化 而且还要对这些器件组合在 一起发生作用的方式进行优化 比如在设计中应努力减小功率电路的寄生电感 把 IGBT 驱动得稳定一些 更快一些 这都直接影响着光伏逆变器系统的转换效率 创新是关键 近期的若干报告显示 约 59 的光伏项目失败是由于光伏逆变器而造成 的 这一令人吃惊的数字再次证实了 GTM 市场调研公司对于光伏逆变器市场及其技术的 一项深入评估所显示出的关联性 但是 好消息是 GTM 的分析认为新一代逆变器技术 大规模和宅用市场 预计将对此作出大规模的改善 更重要的是 能够大幅提高公共事 业规模光伏设备的适用性 以及在上网电价补贴率下调的情况下为宅用设备客户带来更高 的回报率 光伏逆变器技术的先进性提高了太阳能在商业运营上的可行性 GTM 的分析师 此份报告作者 MJShiao 表示 在大型系统中 诸如故障穿透和无功电压支持等电网支持 特点将使得其更适用于公共事业规模设备和电网运营商 以将光伏发电设备集成至电网内 凭借小型安装设备 微型逆变器和分布式功率优化器显示出了各自降低安装成本 提高系 统性能的潜力 这份名为 全球光伏逆变器全景 2011 2015 年技术与市场发展趋势 的报告称 大量的新技术正在开发当中 这些新兴的模式将同样对现有市场领军企业产生 影响 在此份报告所提列的问题中 还谈到了近期出现的组件级别智能电子设备 其中将直 流 直流优化器和逆变器归在同一个名为 分布式发电优化 的类别下 此份报告称 分布 式发电优化技术可将转换率相对于传统逆变器提高许多 并将成为 未来 10 年内唯一可 提高产品性能的重要技术 鉴于微型逆变器和电源优化器市场由 2009 年的 50MW 安装 量增长到了 2010 年的 l64MW 安装量 这一论断不可轻视 不仅主要的新兴企业需要继续进行创新以增强竞争力 同时 随着欧洲以外市场的不 断形成并快速发展 欧洲市场同样也需要进行多样化发展 否则将面临来自美国和亚洲制 造商的激烈竞争 由报告对相关问题的详细讨论不难发现 这一担忧并非毫无根据 由 SunEdison 等项目开发商对光伏电站故障原因所进行的实地调查均显示逆变器是造成这些 故障的关键原因 而此前 软件因素常被指做是造成光伏逆变器故障频发的原因 黄金期 市场 十一五 期间 诸如逆变器等光伏发电配套设备多处在研发和创 新阶段 较少受到政策关注 而 十二五 时期 光伏发电市场的趋势是向全产业链发展 晶硅 组件以外的配套设备将受到市场与政策的进一步关注 国家发改委将逆变器列入指 导目录鼓励类 也正是这一趋势的体现 2010 年逆变器的全球出货量达 260 万台 这是一组惊人的数字 而根据 IMSResearch 市场调研机构最新报告显示 预计到 2014 年 全球太阳能逆变器的出货量可望超过 2330 万台 与 2