光伏產業的冬天已經到來,光伏產業鏈上的各個廠家都在絞盡腦汁拼命削減成本,以應會客戶越來越狠的降價要求,作為光伏逆變器產業鏈上最具技術含量的天之嬌子—光伏并網逆變器,也未能幸免,500KW并網逆變器的價格,已從2009年的2.0元每瓦降到如今的0.5元每瓦,逆變器生產廠家在降低利潤的同時,也對光伏逆變器價格比較貴的元器件進行的替代甚至取消,以保證整機的價格下降。然而,由于光伏逆變器在光伏電站的特殊地位,有些逆變器生產廠家的降成本措施,已經嚴重危害了整個行業。因為在光伏電站中,逆變器的成本不到10%,損耗卻占80%以上,光伏電站發電效率90%由逆變器來控制,考核逆變器的方法,不能光靠價格,更重要的是看逆變器的實際發電能力。現在國內生產逆變器的廠家多達300家,最終能留下來有影響力的廠家也就10來家,到底哪些企業會最終生存下來,哪些企業會率先出局,筆者認為:只有堅持回到產品質量路線,有社會責任感,有道德底線,有持續改進能力的公司才是最終的勝利者。筆者從事光伏逆變器設計5年多,從一個系統工程師的角度,向大家揭密一些不良廠家降成本的內幕。
MPPT效率之謎,在光伏逆變器的技術規格書里,大多數廠家都有MPPT效率這個指標,有些標為99%,有些甚至標為99.9%,MPPT效率目前還沒有可靠的儀器去測量,做認證也不需要測量,其實,MPPT效率是決定光伏逆變器發電量最關鍵的因素,其重要性遠超過光伏逆變器本身的效率,現在國內外光伏逆變器在相同的條件下對比發電量,相差可能高達20%,這個差異的主要原因就是MPPT效率。有不懂MPPT的同學可以先百度MPPT的基本原理和實現方法。筆者主要向大家揭密MPPT效率的計算方法和來源,MPPT的效率等于硬件效率乘以軟件效率,硬件效率主要由電流傳感器的精度,采樣電路的精度來決定的,軟件效率主要由采樣頻率來決定的,MPPT實現的方法有很多種,但不管用哪種方法,首先要測量組件功率的變化,再對變化做出反應。這其中最最關鍵的元器件就是電流傳感器,它的精度和線性誤差將直接決定硬件效率,而軟件的采樣頻率也是由硬件的精度來決定的。目前電流傳感器有開環和閉環兩種,開環的電流傳感器測量精度99%,線性精度99%,總測量誤差2%,閉環的電流傳感器測量精度99.6%,線性精度99.9%,總測量誤差0.5%,這里面是什么意思,我向大家解釋下,如果采用開環電流傳感器,組件功率發生2%的變化,逆變器根本就測不出來,由于開環電流傳感器誤差大,所以采樣頻率也要降低,否則會發生振蕩,所以軟件的效率也只能達到99%,也就是說,使用開環電流傳感器的逆變器,它MPPT極限效率只有97%,而采用使用閉環電流傳感器的逆變器,它MPPT極限效率可達到99.5%。在市面上,開環電流傳感器比閉環電流傳感器大約便宜30%,現在社會有些不良廠家,為了降低成本,采用價格低的開環電流傳感器,但對外宣稱MPPT效率還能超過99%,嚴重誤導廣大EPC和業主,損害人們的利益,這種不恥行為必將遭到人們的唾棄,成為光伏市場率先出局的廠家。
逆變器本身效率主要由功率開關器件如IGBT和磁性器件如變壓器和電抗器來決定的,功率器件的選擇性較少,使用各種方案對系統效率的影響也較少。磁性器件是定制性器件,材料選擇性很廣,選用產品不一樣,價格會相差很大。磁性元器件的損耗包括銅損和鐵損,銅損是線圈損耗,隨著電流呈線性變化,線圈現在主要材料有銅和鋁,銅的損耗相對較少,但價格太貴,現在大型逆變器上基本上不用銅做磁性材料了,鋁的價格便宜,損耗相對較大,但可以加大面積減少損耗。鐵損主要是磁心損耗,是空載損耗,恒定的損耗,目前工頻機廣泛使用的材料是硅鋼片,硅鋼片又分取向和無取向兩種,取向硅鋼片要求高,價格是無取向硅鋼片的兩倍,但損耗僅為取向硅鋼片的三分之一,而且取向硅鋼片對電流諧波有明顯的抑制作用,現在社會有些不良廠家,為了降低成本,磁性元器件采用無取向的硅鋼片,這種做法直接的后果就是整機效率降低,電流諧波加大,在陰雨天等低照度天氣下,根本就發不出來的電,在低功率運行時,電能質量很差。
光伏電站設計壽命是25年,其中組件和其它器件的壽命應該可以達到,逆變器作為光伏電站的核心器件,設計壽命也應該到達25年。從逆變器系統上看到,壽命瓶頸是PCBA板和逆變器的心臟部位—逆變模塊。PCBA由于技術限制,壽命很難達到25年,但由于PCBA價格不高,重量輕,一般放在容易更換的位置,所以相對好處理。逆變模塊由IGBT,散熱器,母排,直流支撐電容組成。IGBT現在隨著技術的發現,如果系統設計得好,壽命可以到25年,直流支撐電容現在普通采用金屬薄膜電解電容,壽命可以到25年,所以最關鍵的因素只有散熱器和母排,這兩個器件如果采用的器件不一樣,成本也相差非常大,但壽命也相差很大。散熱器壽命的控制點是鰭片和基板的連接工藝,母排壽命的控制點是正負極之間的局部放電電流,這兩個關鍵點能處理好,壽命也就不成問題。
下章我將就這兩個問題向大家揭密正確的處理方法應該是怎么的,不良廠家為了節省成本又是怎么處理的,以及所造成的嚴重后果。