光伏發(fā)電系統(tǒng)是當(dāng)代新能源行業(yè)的核心方向之一,其主要由光伏組件、光伏逆變器和其他配電設(shè)備等組成。其中,光伏逆變器的主要作用為實(shí)現(xiàn)電能的形式轉(zhuǎn)換,主要用于將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)傳輸和用戶使用的交流電,是光伏系統(tǒng)的核心組成要素之一。
光伏逆變器根據(jù)技術(shù)路線:分為集中式、組串式和微型逆變器。集中式逆變器:將光伏組件產(chǎn)生的直流電匯總轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姾筮M(jìn)行升壓、并網(wǎng),功率相對(duì)較大,主要用于日照均勻的大型廠房、荒漠電站、地面電站等大型發(fā)電系統(tǒng);組串式逆變器:能夠直接跟組串連接,將單串或數(shù)串光伏組串產(chǎn)生的直流電匯總后轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⑦M(jìn)行并網(wǎng),主要用于功率較大的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)和集中式光伏發(fā)電系統(tǒng);微型逆變器:能夠?qū)γ恳粔K光伏組件進(jìn)行單獨(dú)的最大功率點(diǎn)跟蹤,直接連接單塊或數(shù)塊光伏組件并將其產(chǎn)生的直流電逆變后并入交流電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)對(duì)每塊光伏組件的輸出功率進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)。
例如上能電氣其主要研發(fā)的逆變器產(chǎn)品多為集中式逆變器和組串式逆變器。公司的組串式逆變器可提供3~350kW全功率段產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了較廣的功率覆蓋;采用多電平/軟開(kāi)關(guān)變換技術(shù),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的最大化;采用超寬MPPT電壓輸入范圍設(shè)計(jì),可實(shí)現(xiàn)戶用電站、工商業(yè)電站、大型地面電站等全場(chǎng)景應(yīng)用。集中式逆變器可提供2500~8800kW功率段產(chǎn)品,所有產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)大于99%的高轉(zhuǎn)換效率,高防護(hù)等級(jí)、高可靠性設(shè)計(jì),滿足各種應(yīng)用場(chǎng)景的需求。產(chǎn)品過(guò)載能力強(qiáng),且支持高容配比設(shè)計(jì)。
光伏逆變器根據(jù)光伏發(fā)電類(lèi)型分為集中式光伏發(fā)電逆變器和分布式光伏發(fā)電逆變器。集中式光伏發(fā)電逆變器:利用荒漠、鹽堿地等,集中建設(shè)大型光伏電站,發(fā)電直接并入公共電網(wǎng),接入高壓輸電系統(tǒng)供給遠(yuǎn)距離負(fù)荷。分布式光伏逆變器:在建筑物屋頂?shù)扔脩魣?chǎng)地附近建設(shè),運(yùn)行方式以用戶側(cè)自發(fā)自用、余電上網(wǎng),且以配電系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電。
儲(chǔ)能逆變器由MPPT單元、充放電單元、逆變單元等核心硬件單元及其相關(guān)控制模塊等構(gòu)成。儲(chǔ)能逆變器需要處理來(lái)自光伏組件發(fā)電端、負(fù)載耗能端、儲(chǔ)能電池端傳遞的各種信息,并結(jié)合客戶的需求痛點(diǎn),以及不同的應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)計(jì)控制策略。儲(chǔ)能逆變器既要控制儲(chǔ)能電池的充電和放電過(guò)程,實(shí)現(xiàn)交直流電變換;也要為用戶提供能量管理功能,幫助用戶解決能量管理痛點(diǎn),提升經(jīng)濟(jì)性。
全球能源轉(zhuǎn)型加速推進(jìn),光伏發(fā)電成為可再生能源發(fā)展的重要引擎。根據(jù)國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)在《全球能源轉(zhuǎn)型展望》中提出的1.5℃情景,到2030年,可再生能源裝機(jī)需要達(dá)到11,000GW以上,其中太陽(yáng)能光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電約占新增可再生能源發(fā)電能力的90%。2023年,全球光伏新增裝機(jī)超過(guò)390GW,創(chuàng)歷史新高。未來(lái),在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和全球綠色復(fù)蘇等有利因素的推動(dòng)下,全球光伏新增裝機(jī)仍將持續(xù)增長(zhǎng)。
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)(BNEF)在《2024年第三季度全球光伏市場(chǎng)展望》報(bào)告中預(yù)測(cè),光伏組件的低價(jià)可能會(huì)繼續(xù)推動(dòng)2024年全球光伏裝機(jī)的增長(zhǎng),預(yù)計(jì)今年將部署592GW的新增光伏裝機(jī)量。
圖表:2011-2023年全球光伏年度新增裝機(jī)規(guī)模以及2024-2030年新增規(guī)模預(yù)測(cè)(單位:GW)
資料來(lái)源:中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖(2023-2024)
國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)呈現(xiàn)集中式和分布式齊頭并進(jìn)的趨勢(shì),其中集中式增長(zhǎng)動(dòng)能尤為強(qiáng)勁。2023年,我國(guó)國(guó)內(nèi)光伏新增裝機(jī)216.88GW,同比增加148.1%。其中,我國(guó)大部分大基地項(xiàng)目在2023年年底前并網(wǎng),集中式光伏電站新增裝機(jī)120.59GW,同比增長(zhǎng)232.2%;分布式光伏電站新增裝機(jī)96.29GW,同比增長(zhǎng)88.4%。2023年大型地面電站占全部新增光伏發(fā)電裝機(jī)的55.6%,分布式電站占比為44.4%,其中戶用光伏占到分布式市場(chǎng)約45.3%。
儲(chǔ)能為能源轉(zhuǎn)型中關(guān)鍵一環(huán),儲(chǔ)能逆變器為關(guān)鍵部分。鑒于光伏發(fā)電的間歇性特征,其輸出受季節(jié)性、晝夜變化及氣象條件的顯著影響,表現(xiàn)出明顯的波動(dòng)性和不確定性,導(dǎo)致供需匹配存在問(wèn)題。儲(chǔ)能技術(shù)可提升可再生能源的利用效率,同時(shí)確保電網(wǎng)的安全性與穩(wěn)定性。儲(chǔ)能逆變器在此過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色,它不僅負(fù)責(zé)將光伏系統(tǒng)產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為交流電,還負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池與電網(wǎng)的互聯(lián)。通過(guò)執(zhí)行交直流電的雙向轉(zhuǎn)換以及對(duì)儲(chǔ)能電池的充放電過(guò)程進(jìn)行精確控制,儲(chǔ)能逆變器確保了光伏發(fā)電優(yōu)先滿足本地負(fù)載需求,并將剩余電能存儲(chǔ)于儲(chǔ)能電池中。在光伏發(fā)電過(guò)剩時(shí),系統(tǒng)可選擇性地將電能輸送至電網(wǎng);而在光伏發(fā)電不足時(shí),儲(chǔ)能電池則釋放存儲(chǔ)的電能,以供本地負(fù)載使用,從而實(shí)現(xiàn)能源的高效管理和優(yōu)化配置。當(dāng)前,美歐日韓等主要經(jīng)濟(jì)體將發(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上升為國(guó)家或地區(qū)戰(zhàn)略,我國(guó)也加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展以支撐新型能源體系建設(shè)和碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
新型儲(chǔ)能市場(chǎng)在2023年實(shí)現(xiàn)了顯著增長(zhǎng)。2023年國(guó)內(nèi)新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)約為22.6GW,平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)約2.1小時(shí)。隨著政策進(jìn)一步執(zhí)行、成本超預(yù)期下降和技術(shù)持續(xù)改進(jìn),新型儲(chǔ)能將更能滿足發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)的電力儲(chǔ)能需求。預(yù)計(jì)2025年,全球及我國(guó)新型儲(chǔ)能年度新增裝機(jī)或分別超過(guò)60GW、31GW,有望達(dá)到67GW、35GW。