8月7日，立秋。我國西南邊陲小城曲靖，正迎來一年中日照最長的時段。“8月份的曲靖早上六點半左右日出，到晚上七點四十分左右日落，全天日照時長能達(dá)到13個小時，峰值日照時數(shù)有4.5個小時，立秋時節(jié)正是裝光伏電站的好時候?！标惲赵陔娫捴懈嬖V記者。
這位“85后”的重慶女孩是江蘇一家分布式光伏企業(yè)的銷售工程師，夏秋之交的八九月份，通常是她一年中最忙的時候。而眼下，陳琳正在跟進(jìn)自己今年最大的一個光伏電站項目的交付，就在數(shù)日以前，她隨著公司的幾輛重型卡車從位于常州的廠區(qū)出發(fā)，載著成套的光伏組件，翻山越嶺來到了云南曲靖?！斑@是一個468kW的工商業(yè)電站，這個項目從安裝到并網(wǎng)都由我們公司來做，綜合估算下來，這個電站首年總發(fā)電量能達(dá)到63萬度，實現(xiàn)二氧化碳減排650噸?！标惲盏恼Z氣中帶著一絲驕傲。
不過，就在8月7日當(dāng)天，陳琳同客戶在現(xiàn)場一起驗收清點貨物的過程中，還是出現(xiàn)了一些小波折?！澳孀兤鳑]有跟著其他組件一起送到，缺了逆變器的話，項目施工(就)需要暫緩一下?！碧岬侥孀兤鳎惲兆兊糜行┙箲]。
陳琳所在的公司屬于光伏行業(yè)中的集成廠商，主要做一站式光伏解決方案，業(yè)務(wù)涵蓋項目前期咨詢、系統(tǒng)設(shè)計及運(yùn)維監(jiān)控。
但這家公司本身并不具備生產(chǎn)包括從太陽能板、配電箱、光伏支架和電纜在內(nèi)的光伏組件的能力，而陳琳口中那個暫時還沒有運(yùn)到的逆變器，就屬于整個光伏電站當(dāng)中的“心臟”。
風(fēng)口中的“風(fēng)口”
全球的光伏產(chǎn)業(yè)正處于“風(fēng)口”，呈現(xiàn)出的是“井噴式”的發(fā)展。
7月29日，國家能源局公布了2022年上半年光伏發(fā)電建設(shè)運(yùn)行情況，其中，上半年光伏新增裝機(jī)30.88GW，集中式光伏電站11.22GW，分布式光伏19.65GW。戶用分布式光伏新增裝機(jī)8.91GW，同比增長51.5%。
據(jù)浦銀安盛光伏ETF基金經(jīng)理高鋼杰近日預(yù)測稱，十四五期間，我國光伏年均新增光伏裝機(jī)或?qū)⒊^75GW。
而在海外市場方面，今年五月，歐盟發(fā)布了一項名為REPowerEU的計劃草案，其中提出：“到2025年，所有新建筑以及能耗等級D或以上的現(xiàn)有建筑，都應(yīng)安裝屋頂光伏設(shè)備”?！敖衲瓯l(fā)的俄烏沖突，讓歐洲對自己的能源安全變得更加重視，所以今年歐洲市場的銷量十分不錯?！睆V東欣頓電源有限公司銷售經(jīng)理唐濤向記者表示。
記者查詢歐洲統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，今年一季度，國內(nèi)出口到歐洲的光伏組件規(guī)模為16.7GW，同比暴增145%。
在記者走訪光伏企業(yè)的過程中，有多家企業(yè)的市場經(jīng)理向記者透露，其所在公司當(dāng)前均已戰(zhàn)略性放棄國內(nèi)市場，正全力挖掘跟進(jìn)海外市場需求?！拔覀儸F(xiàn)在主要做海外市場，國內(nèi)的就不用來咨詢了?！鄙钲诿朗罉沸履茉纯萍加邢薰镜囊幻N售經(jīng)理如此表示。
在唐濤看來，今年歐洲市場的銷量增長，有部分原因在于當(dāng)?shù)夭捎玫氖袌龌妰r結(jié)算模式。他認(rèn)為，在能源供應(yīng)緊張的情況下，飆漲的電價開始讓很多歐洲家庭考慮光伏發(fā)電的可行性?！案鷩鴥?nèi)的大城市不一樣，歐洲的居民戶型，本身就很合適做屋頂發(fā)電?！碧茲f。
中信證券在近期發(fā)布的相關(guān)研究報告中稱，歐洲加快光伏項目建設(shè)進(jìn)度，海外裝機(jī)量將保持較高速增長，2022年全球光伏裝機(jī)有望超230GW。
而在全球光伏市場正處于大風(fēng)口之時，扮演著光伏電站“心臟”角色的逆變器，也迎來了屬于自己的高光時刻。
根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院年初的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球光伏逆變器出貨量從2017年的98.5GW快速攀升至2020年的185.1GW，年 復(fù) 合 增 長 率 高 達(dá)22.51%?！皠e看逆變器在整套系統(tǒng)中所占的成本不高，一般也就5%，但是沒有逆變器的光伏電站就等于(只是)立了幾塊空板子?！标惲崭嬖V記者。
“光伏發(fā)電主要是利用了中學(xué)就學(xué)過的‘光電效應(yīng)’，即當(dāng)太陽光中的光子照射到光伏板上時，硅晶中的電子由于吸收了能量產(chǎn)生移動，從而形成了直流電?！奔闻d一家小型光伏企業(yè)的技術(shù)工程師郝哲向記者解釋，對于用電側(cè)來說，太陽能板產(chǎn)生的直流電是沒辦法直接用的，逆變器的作用就是將直流電轉(zhuǎn)換為工頻交流電，即我們常說的市電。
郝哲表示，逆變器作為銜接光伏組件與電網(wǎng)的重要設(shè)備，除了承擔(dān)直交流電轉(zhuǎn)換的作用外，其還能通過MPPT技術(shù)(最大功率點跟蹤)讓光伏板保持以最大功率進(jìn)行工作?！俺讼瘛呐K’，還像是光伏電站的‘大腦’?！焙抡苷f。
眼下，伴隨著愈吹愈猛烈的光伏之風(fēng)，下游的逆變器廠商也掙得“盆滿缽滿”?！皢巫咏拥矫Σ贿^來，像撿錢一樣，我自己上半年就做了上千萬的業(yè)績。”國內(nèi)一家頭部逆變器企業(yè)的銷售經(jīng)理王方在電話中告訴記者。
王方表示，其所在公司在今年上半年的銷售額已經(jīng)突破了30億元，且多是主動上門來咨詢合作的客戶?，F(xiàn)在的他，相比起入行之初已經(jīng)“懶”了許多，除了個別大客戶外，其已經(jīng)很少主動出門去進(jìn)行拓客拜訪?！拔覀儸F(xiàn)在的重點是怎么做好需求對接，而不是開拓市場。”王方說。
“三兄弟”勢力消長
“現(xiàn)在的逆變器市場是集中式、組串式和微型‘三兄弟’的天下。”易文良告訴記者。
易文良是蘇州一家光伏集成商在華南區(qū)域的負(fù)責(zé)人，2022年上半年，他們在全國各地做了20多個工商業(yè)及戶用電站項目，在逆變器的選型上，他頗有心得。
目前光伏電站大體上可分為大型地面電站、工商業(yè)和戶用電站，而針對這三類主要的場景，逆變器也可以分為集中式、組串式和微型三大類，區(qū)分方式主要在于接入光伏組串的數(shù)量與最大支持功率。
“你可以把它們簡單地理解成排插，集中式逆變器的插孔最多，能接的光伏組件最多，而微型逆變器就一個插孔，只能接一個光伏組件?！币孜牧颊f。
記者了解到，在常見的光伏發(fā)電場景中，集中式逆變器主要被用于總功率在1兆瓦以上的大型光伏電站，而組串式逆變器則常被用于中小型的分布式光伏項目中。
“我們在規(guī)劃整體解決方案的時候，會根據(jù)會根據(jù)項目方的需求，從安全性、經(jīng)濟(jì)性及可靠性三個角度出發(fā)進(jìn)行逆變器選型，并不拘泥于各類產(chǎn)品理論上的適用場景?！币孜牧枷蛴浾邚?qiáng)調(diào)。
易文良用近期國內(nèi)一個超大型電站的項目作為案例，向記者說明了逆變器的選配邏輯。在他向記者展示的照片中，記者看到了鱗次櫛比的光伏板在大地上匯成了一片藍(lán)色的海洋?！斑@個電站的裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了1吉瓦，光伏板就用了200多萬塊。”易文良說。他表示，對于這樣的超大型電站，理論上應(yīng)該選用大型集中式逆變器?！斑@個電站的建設(shè)地點位于四川甘孜，高原地區(qū)，地形條件復(fù)雜，占地面積較大的集中式逆變器部署困難，且可靠性較差。所以，此項目最后選用了5000多臺組串式逆變器，通過接入云端，以智能運(yùn)維的方式來保障發(fā)電?！币孜牧歼M(jìn)一步解釋。
記者了解到，諸如此類棄用“笨重”的集中式逆變器，轉(zhuǎn)而擁抱“靈活”的組串式逆變器的案例，是近年來逆變器行業(yè)發(fā)展趨勢的縮影，在當(dāng)前的市場中，各家主流逆變器廠商的產(chǎn)品基本都屬于組串式逆變器。
根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在國內(nèi)市場上，自2018年起，組串式逆變器的占比就超過了50%，到了2021年已接近70%，而集中式逆變器的市場占比則縮水至不足30%。
除了集中式、組串式兩類已較為成熟的逆變器產(chǎn)品外，行業(yè)內(nèi)各家廠商也正積極探索下一代“逆變器”的發(fā)展方向，而微型逆變器就是其中的代表之一。
“微型逆變器主要是針對傳統(tǒng)逆變器在效率、安全、運(yùn)維三個方面存在的痛點進(jìn)行優(yōu)化開發(fā)?！焙贾莺踢~股份有限公司的高級產(chǎn)品經(jīng)理張新耀說，“關(guān)于安全層面，在傳統(tǒng)的組串逆變器架構(gòu)中，將電壓在四五十伏左右單個光伏組件串聯(lián)起來后，整個系統(tǒng)中就存在300v-1500v左右的高壓。”
“在直流高壓系統(tǒng)中，若線路中出現(xiàn)了故障電弧，其一旦發(fā)生燃燒便很難熄滅?！睆埿乱f。
張新耀展示了禾邁實驗室針對“高壓直流拉弧”故障所做的實驗，記者看到，當(dāng)系統(tǒng)中的直流電壓達(dá)到兩百伏時，光伏組件的線路兩端產(chǎn)生了劇烈的“弧閃”(電弧閃光現(xiàn)象)，且持續(xù)保持著燃燒狀態(tài)。
在他看來，雖然當(dāng)下許多光伏組件都有相關(guān)的防火認(rèn)證，但目前國內(nèi)的防火認(rèn)證的測試溫度通常在幾百度左右，而直流拉弧所產(chǎn)生的溫度卻能達(dá)到八九千度。
此外，當(dāng)屋頂光伏發(fā)生火災(zāi)時，由于現(xiàn)場依舊處在高電壓狀態(tài)，也會給到達(dá)現(xiàn)場救援的消防人員帶來很大的安全隱患
“甚至有一些國外的消防員，在到達(dá)光伏電站的火災(zāi)現(xiàn)場之后，會等到大火完全熄滅之后再去進(jìn)行搶救?！睆埿乱f。
在這樣的背景下，通過單獨(dú)接入光伏組件，以并聯(lián)形式構(gòu)建光伏系統(tǒng)的微型逆變器，在安全方面就具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。
記者了解到，在使用微型逆變器的搭建方案中，其系統(tǒng)電壓為單組件電壓，而當(dāng)直流系統(tǒng)中的電壓在四五十伏左右時，線端產(chǎn)生的直流拉弧便輕微很多，從而在源頭上解決了屋頂光伏高電壓所帶來的安全隱患。
除了在安全方面具有優(yōu)勢，以單組件進(jìn)行接入的微型逆變器還可以避免組串式系統(tǒng)中存在的“木桶效應(yīng)”，發(fā)電效率通常比采用傳統(tǒng)逆變器的光伏電站高5%-22%，且運(yùn)維也更加便捷。
張新耀表示，相比傳統(tǒng)逆變器，微型逆變器可以監(jiān)控到單個組件的電壓、電流、功率等信息，通過布局圖可以實現(xiàn)故障的精準(zhǔn)定位，并快速解決問題。
不過，易文良告訴記者，包括逆變器領(lǐng)域的龍頭企業(yè)在內(nèi)，當(dāng)下并沒有多少廠家急于切入微型逆變器賽道，包括他們自身也很少在項目中采用微型逆變器。
因為，在易文良看來，微型逆變器針對傳統(tǒng)逆變器的痛點所做的優(yōu)化，完全對不起其因此帶來的價格上升。
據(jù)記者了解，在今年，集中式逆變器在國內(nèi)的價格通常為0.15元/瓦左右，而主流的組串式逆變器價格則在0.2元/瓦左右，若以額定功率為125kW的組串式逆變器為例，其單臺采購價格在2.5萬元左右。
而相比之下，微型逆變器在國內(nèi)市場的售價則高達(dá)1.5元/瓦，在此背景下，同樣是125kW功率的逆變器，微型逆變器的單臺售價就需要18.75萬元，相比組串式逆變器直接翻了7倍多。
“對于直流高壓帶來的潛在安全風(fēng)險，傳統(tǒng)逆變器也采用了很多方式予以規(guī)避，像是加入防直流拉弧檢測模塊，而對于發(fā)電效率和便于運(yùn)維這兩點，每個廠家就各有說法了，反正在我跟進(jìn)的項目上，現(xiàn)在還沒有采用過帶微型逆變器的解決方案。”易文良說。
儲能逆變器境外“吃香”
在今年5月，光伏“大市”濟(jì)南下屬的平陰縣印發(fā)的一份文件，曾引起市場較廣泛的關(guān)注。
這份文件要求平陰縣未來分布式光伏的建設(shè)應(yīng)就地消納，原則上各類光伏總計開發(fā)規(guī)模不應(yīng)超過其城區(qū)全年最大用電負(fù)荷60%，要避免向220千伏及以上電網(wǎng)反送電。
該文件還指出，平陰縣分布式光伏的開發(fā)要按照“光伏+儲能”方式推進(jìn)，根據(jù)具體消納情況配建或租賃不低于15%、2小時的儲能設(shè)施。電網(wǎng)消納能力不足時，應(yīng)提高儲能配置比例及充放電時長，確保分布式光伏就地就近消納、滿足95%利用率要求。
這份文件的發(fā)布，引出了近年來分布式光伏發(fā)展面臨的一個“老大難”問題—光伏消納。
“光伏發(fā)電的一大先天缺陷就是不穩(wěn)定性，太陽的升起下落，天氣是多云還是晴天，這都是不可控的，所以這給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了很大挑戰(zhàn)?！焙抡苷f，“而光伏消納就是指如何充分地利用光伏發(fā)電量，既不產(chǎn)生浪費(fèi)，也避免給電網(wǎng)帶來沖擊?！?/p>
在中科院廣州能源研究所副主任陳炯聰看來，高滲透率的分布式光伏將考驗配電網(wǎng)地承載能力，目前國內(nèi)配電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施水平尚難滿足源荷互動、電量平衡的需要。
因此，在電網(wǎng)建設(shè)尚需時日，但光伏建設(shè)卻在一直加速的大背景下，推進(jìn)“光伏+儲能”建設(shè)，實現(xiàn)就地消納成為了破解當(dāng)下消納難題的可行措施，而國內(nèi)廠商針對這一場景專門研發(fā)的儲能逆變器也就開始走向臺前。
現(xiàn)在常見的戶用儲能系統(tǒng)包括儲能逆變器、光伏組件以及鋰電池儲能模塊，陳永告訴記者。
陳永在深圳一家專注儲能逆變器生產(chǎn)的企業(yè)擔(dān)任銷售經(jīng)理，據(jù)他介紹，今年上半年，其在公司非洲、東南亞以及歐洲市場獲得了不少訂單，但在國內(nèi)的進(jìn)展卻并不大。
“其實光儲一體很好理解，在逆變器底下接上蓄電池，以前光伏發(fā)電是上電網(wǎng)，現(xiàn)在都是自發(fā)自用，用不完就充到電池里?！标愑勒f。
在他看來，之所以光儲一體在國內(nèi)進(jìn)展較慢，原因還是在于市場對成本的考慮。
陳永以一個裝機(jī)容量為5KW的戶用電站項目為例，跟記者算了一筆賬。他指出，在該戶用電站的建設(shè)中，主要的成本項包括光伏板、支架、并網(wǎng)箱、逆變器及人工。
陳永進(jìn)一步表示，單晶硅光伏板目前的價格為4元/瓦，裝機(jī)5KW就需要2萬元，配套相同功率的逆變器需要1萬元，余下的支架、并網(wǎng)箱及人工加總費(fèi)用大約1.4萬元，合計安裝費(fèi)用在4萬元-5萬元左右。
“按一天有效光照在4個小時來計算，這個5KW的電站一年的發(fā)電量能達(dá)到7000度以上，滿足一般三口之家的日常用電需求基本沒有問題?！标愑勒f。
但是，如果要給這個電站配套儲能電池，情況就發(fā)生了變化。
“你如果要做光儲一體，配電池最起碼要配一個能滿足自家一天用電需求的吧，現(xiàn)在家庭日均用電在15度左右，儲能電池對應(yīng)的價格卻在2000元1度電左右?！标愑勒f。
按照陳永的計算，仍以上述5KW戶用電站為例，若要配一塊容量在15度左右的儲能電池，用戶就需要多掏3萬元，且在5KW電站剛剛滿足該用戶日常用電的背景下，很難有余電供給電池充電。
所以，在實際落地項目的過程中，陳永通常建議客戶將電站并入電網(wǎng)，若要做離網(wǎng)電站，也會優(yōu)先建議客戶直接采購普通逆變器，通過加裝防逆流裝置達(dá)到發(fā)電不上電網(wǎng)的效果。“光儲一體對于小型的戶用電站尚且不劃算，就更不用說規(guī)模再大一些的工商業(yè)電站了?！标愑缆燥@無奈。
在陳永眼中，光儲一體化的解決方案，當(dāng)下更合適那些缺電、少電以及電價高的地區(qū)，對于國內(nèi)的家庭或是企業(yè)來說，落地一套光儲電站確實不如直接用市電來的劃算。
IGBT芯片難題
在當(dāng)前，眾多積極探索不同場景下的光伏解決方案，試圖幫行業(yè)解決煩惱的逆變器廠商，其實也有著自己的煩惱。
去年下半年，“芯荒”陡然席卷了逆變器行業(yè)，諸如陽光電源、固德威等頭部企業(yè)均在去年的年報中明確了公司所面臨的半導(dǎo)體部件供應(yīng)風(fēng)險。“公司電力電子設(shè)備中的半導(dǎo)體器件主要包括功率半導(dǎo)體器件和各類芯片，主要生產(chǎn)商為國外企業(yè)，目前國內(nèi)生產(chǎn)商較少且性能指標(biāo)尚有差距。疊加全球疫情對生產(chǎn)商產(chǎn)能的影響，半導(dǎo)體器件存在一定的供應(yīng)不足和價格波動風(fēng)險?！标柟怆娫丛?021年年報中表示。
而固德威則在2021年報中指出，lGBT芯片的產(chǎn)能無法匹配需求，且IGBT元器件國內(nèi)生產(chǎn)商較少，與進(jìn)口部件相比，產(chǎn)品穩(wěn)定性、技術(shù)指標(biāo)存在一定差異，預(yù)計短期內(nèi)不能完全實現(xiàn)進(jìn)口替代。
據(jù)深圳一家逆變器企業(yè)的客戶經(jīng)理吳東向記者回憶，在去年11月左右，他們公司采用了配額銷售的方式，每月定額定量地向客戶供應(yīng)產(chǎn)品，這些排隊的生產(chǎn)訂單直到今年3月份才消化完畢。
“那段時間逆變器屬于‘有價無市’，很多客戶有錢也拿不到貨，只能干等?！眳菛|說。
這個讓逆變器行業(yè)集體“心慌”的芯片名為IGBT，中文全稱為絕緣柵雙極型晶體管，該芯片主要用于電力設(shè)備的電能變換和電路控制，是進(jìn)行電能處理的核心器件，實現(xiàn)直流電轉(zhuǎn)交流電的橋梁。
“如果說逆變器是光伏電站的心臟，那么lGBT芯片就是逆變器的心臟?！焙抡芟蛴浾呓忉?。
知名私募敦和資管曾在今年6月發(fā)文稱，當(dāng)前1GW光伏裝機(jī)量需要消耗大約4000片IGBT8寸片，其中，采用集中式逆變器消耗3800片，采用組串式逆變器需消耗4200片。
敦和資管認(rèn)為，以2021年以光伏170GW的裝機(jī)量為基礎(chǔ)，2022年IGBT最多可以支撐240GW的裝機(jī)量，若2022年光伏裝機(jī)規(guī)模超過250GW，IGBT很可能成為光伏裝機(jī)的一個瓶頸。
而就當(dāng)下逆變器行業(yè)IGBT缺芯現(xiàn)象，記者曾向多個頭部廠商表達(dá)了采訪意向，但均被以“問題較為敏感”的理由婉拒。
不過，就記者在市場一線走訪的情況來看，相比去年底，光伏逆變器行業(yè)的缺芯現(xiàn)象現(xiàn)已基本得到了緩解，除個別大功率逆變器的生產(chǎn)受IGBT產(chǎn)能影響仍需排隊外，其他產(chǎn)品基本都能保證穩(wěn)定供貨。
浙江一家小型逆變器企業(yè)的副總經(jīng)理李賀向記者表示，目前其公司產(chǎn)品所用lGBT芯片主要采購自英飛凌、富士、三菱等國外企業(yè)，而關(guān)于國內(nèi)廠商所生產(chǎn)的lGBT芯片，他所在的公司在今年3月方才有所了解。
郝哲告訴記者，lGBT芯片生產(chǎn)的技術(shù)壁壘較高，目前，國產(chǎn)IGBT芯片只能滿足35kW以內(nèi)的光伏應(yīng)用場景，且在性能指標(biāo)上仍與海外廠商的產(chǎn)品存在一定差距。
記者曾與陽光電源的一位區(qū)域經(jīng)理就lGBT芯片自產(chǎn)的話題展開交流，該經(jīng)理表示，公司目前并沒有自研自產(chǎn)lGBT芯片的規(guī)劃?！耙切酒敲春迷?，華為不早就造出來了。”他說。
中國光伏行業(yè)協(xié)會名譽(yù)理事長王勃華在7月份的一場研討會上表示，光伏lGBT芯片在今年二季度的國產(chǎn)化率僅為4%至5%，據(jù)其預(yù)計，到今年年底，lGBT芯片的國產(chǎn)化率或能升至10%。(應(yīng)受訪者要求，王方為化名)
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