光伏逆變器領軍企業破局及技術路線盤點
第一部分：逆變器平臺化趨勢加速
困境：利潤趨近于零
春暖花開，光伏復蘇。
正如嚴冬對所有野獸都是一場考驗一樣，逆變器產業也在2014年經過了一輪洗牌。《光能》在3月期報道了光伏逆變器正在經歷著“大浪淘沙”般的產業整合，但從目前的市場狀況來看，光伏逆變器市場尤其是國內市場仍然不容樂觀。逆變器價格下墜之勢仍然不減，帶來該環節產值急速萎縮。
以SMA為例，2010年，全球裝機15GW，SMA的銷售額在當年達到了峰值，19億歐元，但在2014年卻只有8.85億美元。減半的銷售額讓SMA在2014年巨虧1.649億歐元。
有消息稱，補貼可能在明年下調。但過度萎縮的產業環節，到后面會讓企業無法維持公司規模，造成崩潰，因此筆者建議，“平價上網”的愿望是好的，但切不可重現“大躍進”的情形。在低利潤的制造業，不去用科學手段分析而憑空想象，會給仍然脆弱的光伏產業造成無可挽回的損失。
參考逆變器企業經常生產的匯流箱環節，為何發展至今，匯流箱只出現了一家上市公司——隆瑪科技？而且隆瑪科技還是登陸的新三板。究其原因，市場體量太小的緣故，所以隆瑪科技在2014年做了份報告，專門發布為何光伏電站問題多出于匯流箱。逆變器行業切不可重蹈覆轍。
這并非危言聳聽，目前的光伏逆變器巨頭已經開始尋求新的利潤增長點。
SMA、陽光電源、華為：做平臺的三巨頭
SMA在2014年8月收購了Phoenix Solar在歐洲的運維業務，SMA首席執行官Pierre-Pascal Urbon表示：“憑借200MW在北美成功建立這一業務領域后，我們現在通過收購Phoenix Solar的運營和維護業務，尋求為SMA發展大容量的歐洲市場。我們將繼續在歐洲和北美拓展我們的運營和維護服務，因此獲益于我們杰出的專業知識和安裝基礎。”在前不久于北京召開的一個小型逆變器會議上， SMA亞太區執行副總裁John Susa先生也不遺余力的給客戶推薦除逆變器之外“更好、更放心”的服務。
陽光電源在愚人節那天認真了一把。此前本刊采訪陽光電源總經理曹仁賢時獲悉，陽光正在計劃做平臺化業務。4月1日，陽光電源攜手阿里云合作推出的“智慧云光伏iSolarCloud”，這個全新發布的平臺將集成數十萬光伏電站接入阿里云，從而擁有互聯網屬性。而陽光電源借此進一步夯實了亞洲最大的光伏系統解決方案供應商地位。在發布現場，振發新能源、安悅節能與陽光電源簽訂了“智慧光浮云”采購協議。
華為是國內最早推行智能光伏電站一站式解決方案的廠商。通過華為在通信領域的經驗和強勁的整合能力，通過與中廣核、黃河水電等一批代表性企業合作，打開了局面。
雖然目前整體解決方案和平臺服務仍然是逆變器廠商鞏固市場份額的手段，實際的經濟效益仍未顯露，但這卻是對于未來布局的一手好棋。雖然目前尚不能定論隨著逆變器價格進一步下滑和解決方案重要性上調，劉強東所說的“免費冰箱”模式是否會實現，但通過服務和數據賺錢，這樣的光伏行業才變得更往“互聯網+”靠攏。“冰箱里便可以有很多傳感器，能夠感應到你放了多少飲料，蔬菜、水果、肉類。如果用戶買了我的冰箱，允許我獲取數據，冰箱就可以免費送給你。然后廠商再通過互聯網的方式賺錢，比如你冰箱里邊沒有飲料了，可以在屏幕上推送京東的購買信息，一鍵購買。”劉強東說。單純靠逆變器企業很難實現這種“免費”服務，但如果從整體來看，以2毛錢/瓦的代價換取為光伏電站提供整體服務帶來的收益是可行的。
逆變器VS組件：誰才是光伏電站核心？
雖然在地面電站中，光伏組件每瓦售價十幾倍于逆變器，但逆變器才是電站真正的核心部件。在光伏系統中，逆變器承載著發電側和電網側的連接，并向監控系統傳遞電站實時發電信息和判斷是否需要運維。
這同樣也是為什么平臺化企業都出現在逆變器領域的另一個原因。因此選擇逆變器，不應該對采購成本過于敏感。
以陽光電源的智慧光伏云為例，借助云平臺，陽光電源可提供標準化運維服務和融資參考，為集團用戶建立標準化的運行維護管理平臺，實現旗下所有光伏電站的實時標準數據信息共享、電站設備故障預警、遠程專家咨詢和大數據分析、知識庫建設等功能，可有效提升電站發電效率、節省運維成本、提高電站自動化及專業化程度。
同時，智慧光伏云還擁有自動結算功能，可通過綁定銀行賬戶，實現電站業主、用戶、電網的多方電費自動劃撥結算。
“智慧光伏云，是我們推出的第四代電站運維管理系統，可為客戶大幅節省電站運行維護成本并提升發電量，每年預計可提升光伏電站收益3-7%。”據陽光電源副總裁鄭桂標介紹，該系統平臺可管理總計100GW的光伏電站，支持地面、屋頂以及戶用各種類型的應用，適合擁有多個光伏電站的集團客戶。目前陽光電源已經對全球光伏系統已進行了連續四年的長期運營和數據收集，中短期數據跟蹤覆蓋電站總量超過12GW。
在黃河水電的格爾木和拉西瓦項目中，一直醉心于“互聯網+”體系的華為為黃河水電建立了數字技術、互聯網和光伏發電相融合的監控與運維體系。格爾木和項目采用了光伏專用的4G無線系統，用Wifi覆蓋整個電站，配置了設定好飛行路線的無人機巡檢實時查看組件發電狀況。
目前黃河水電已經有200MW“集中運行、遠程診斷、實時維護”的智能光伏電站。在示范中可以看到，黃河水電西寧總部的監控人員發現通過光伏云傳遞過來的發電量數據有波動，在后臺排查發現有問題的組件陣列，然后通過高清攝像頭發現問題，呼叫現場運維人員處理。這種運維模式解決了技術專家每天在路上疲于奔命的問題，只需要在集控中心遠程監控即可。此舉也是中電投響應李克強總理的“互聯網+”的號召，實現“互聯網+光伏”的實例。
目前，中電投黃河公司已將12個光伏電站和茶卡、景泰、李家梁3個風電場的生產實時數據匯總至公司西寧集控中心，將管轄范圍內多個電站統一在一個平臺上運行，實現光伏電站智能數字化，實現電站之間技術數據、經濟指標的綜合對比分析、備品備件的統一管理、生產運行管理的資源共享。
第二部分：各種逆變器技術路線及代表企業介紹
另一個側面能說明逆變器核心地位的是其多樣化的技術路線。相比組件環節被晶硅技術牢牢統治，逆變器行業則呈現百花齊放的態勢。行業一直爭論不休卻沒有公論，關鍵在于逆變器所涉及的功能相比組件復雜得多。此外，業主也常常會根據不同類型的光伏電站選用不同種類的逆變器。
本刊搜集整理了在國內活躍的幾家逆變器廠商資料和近況，以備讀者參考。
大型集中式逆變器：陽光電源、特變電工、南車、TMEIC
大型逆變器仍然是目前地面電站的主流，也是其它技術路線的逆變器常常用以對比的樣本。目前大型逆變器在地面電站的統治地位正在接受以華為代表的組串式逆變器挑戰，但同時大型逆變器的技術也在不斷發展。這種激烈地“搏殺”帶來雙方的技術進步和新的商業模式，是全行業樂于看到的。
陽光電源：每次陽光電源展出自己的新產品都會受到業內圍觀。在采訪過程中記者發現，陽光電源的箱式逆變房在滿足性能和質量要求后，開始更多的注重散熱、防塵等細節。陽光電源總經理曹仁賢也稱公司目前處在逆變器發展道路的第三個階段：追求產品的便利性，領先處在追求質量的企業一個階段。
近日，陽光電源與阿里云合作成立了“智慧光浮云”電站運維管理平臺，未來將有數十萬光伏電站接入阿里云。“光伏發電將從單一電站管理開始進入集團化電站管理階段”，陽光電源副總裁趙為稱，借助阿里云，公司智慧光伏云將為客戶提供標準化運維服務及投融資參考。”陽光電源將融合近20年太陽能電站的運維管理經驗及系統設計能力和產品技術，為用戶提供智慧運維服務。并可以通過阿里云美國資料中心，向海外的太陽能電站提供運維服務。
特變電工：特變電工近五年逆變器銷量排在全國第二位，2014年產銷達3GW。據特變電工西安電氣科技有限公司總經理阮少華介紹，特變電工在逆變器環節投入了大量精力和資金，站在電網的角度怎么去做智能電站，包括在發電端、輸電端和配電端如何去銜接。同時提供了通道，包括云計算平臺、實時的模型調動以及集中的控制。
此外，特變電工還推出了單機2MW的解決方案。不改變方陣的任何布局，僅將2臺500千瓦集中式逆變器更換為1MW模塊化并聯型逆變器。通過科學設計，可提高2.46%-2.8%的發電量。
南車：原本南車就將新能源版塊做為新興戰略產業，在南北車合并后，對南車逆變器業務有著很強的拉動作用。南車國家變流重心擁有最核心的IGBT技術，是國內其它企業所沒有的。新的四代機型在經過前三代效率、質量以及低電壓穿越等功能的開發后，從高功率密度和降低運維成本入手。
日前，南車也攜手SPI簽訂了焉耆1GW光伏及產業延伸項目的合作。
TMEIC：TMEIC是全球第一臺MW級逆變器的制造者，日本地電站占有率超過一半的逆變器霸主。近兩年TMEIC不斷加大在中國的投入，2014年在上海設立工廠，2015年2月鹽城工廠開業，命名為“鹽城提邁克電力電子有限公司”。生產500kW和630kW兩種型號的光伏逆變器。
大機變種：集散式解決方案
分散式跟蹤集中你變光伏并網方案（簡稱“集散式方案”）是在傳統光伏匯流箱基礎上，增加DC/DC升壓變換硬件單元和MPPT控制軟件單元，構成智能光伏控制器實現多路MPPT的分散跟蹤，可降低組件參數不一致、局部陰影、羊角差異等因素導致的效率損失。
同時，改進的光伏匯流箱輸出電壓升高至820V-1000V后，至逆變器集中逆變，可減少交直流傳輸損耗和逆變器發熱損耗。
這個技術最早源于美國的賽康（Satcon），據了解國內目前有三家在采用這個技術路線，分別是上能、禾望電氣，以及大族逆變。這種技術路線的逆變器企業一般會搭配自己研發的匯流箱銷售。據大族逆變介紹，該公司正在推出提高系統整體效率的匯流箱集成最大功率追蹤功能和提高人生命安全的防面板拉弧解決方案。
小功率組串式逆變器：陽光電源、古瑞瓦特、歐姆尼克、錦浪、三晶電氣、首航新能源、山億新能源
目前小功率組串式逆變器在國內由于分布式局面沒有打開，除了部分地區的農村光伏扶貧項目外，仍然以海外市場為主。但各家企業均做了多樣的嘗試。
陽光電源：在海外，包括澳大利亞、荷蘭等成熟的光伏市場，陽光電源的小功率組串逆變器機型應用很廣。陽光電源在2014年面對全球推出了全新的小功率單相組串式逆變器，功率范圍覆蓋3-5KW，整機僅重9kg，可一個人輕松進行安裝搬運；同時具備遠程實時監控功能，便于運維商對電站的診斷和維護。該類型號產品在安徽等地已大規模應用于農村戶用光伏系統。
山億新能源在2014年大力發展分銷商，以應對分布式光伏市場。
歐姆尼克在國內采用和中盛等企業合作，共建光伏產業鏈的合作模式。
錦浪于2014年底推出了全球最輕的商業化2kW并網光伏逆變器，重量只有5.6KG，近日又成功將其產品應用于巴黎標志性建筑埃菲爾鐵塔。對于國內市場，錦浪更傾向于提供整體解決方案以滿足用戶需求，該方案日前已在福達軸承集團的屋頂上的光伏系統中得到應用。
首航新能源是2014年崛起的逆變器新貴，除為隆瑪在無錫的光伏項目“萬家光伏萬家福”工程提供逆變器外，在河南、安徽等地均有使用。在3月舉行的英國倫敦國際節能環保及綠色建筑展上，首航展出了Sofar2200TL和Sofar4000TLM兩款逆變器。據悉，該幾款機器擁有智能、高效、可靠的特點，IP65防護等級，可以室內和室外自由選擇安裝地點，同時，具備行業領先的實時精確MPPT算法，確保電站的最大收益。
三晶電氣是業內獨辟蹊徑的企業之一。除小型逆變器在荷蘭、巴基斯坦和印度等地大獲成功外，在光伏揚水系統方面處于國際領先水平。2015年能源局對光伏農業和光伏扶貧工作加大力度，相信三晶電氣有望在這個領域收獲頗豐。
中功率組串式：華為、陽光電源、KOSTAL
在國內中功率逆變器應用分兩種，一種是陽光電源的組串式逆變器，以商用分布式為主，另一種是華為這樣“一招鮮吃遍天下”，通過設計和布局，用組串式逆變器適應所有電站環境的。
華為在業內率先扛起組串式和智能化的旗幟后，在受到業內爭議的同時，也收獲甚豐。先后與黃河水電、中利騰暉、中民投、隆基股份、愛康等業內巨頭開展了深層次的合作。
除了上文所述為黃河打造了智能監控運維系統外，這個傳統通信巨頭也在其它企業中不斷釋放著影響力。可以預見的是，未來華為更多強化的將是如何更全面、更智能地提供服務而并非僅限于產品本身。
陽光電源：從2003年國內第一個并網光伏電站應用開始，陽光電源就開始持續推出了組串式光伏逆變器，并在奧運鳥巢、上海世博等地標型光伏示范項目中廣泛應用。在2014年SNEC展會上，陽光電源推出全球領先的組串系列機型及各類系統應用，包括效率超過99%的全球最高效組串逆變器系列。至今，該機型已經應用于日本、美國、歐洲以及中國多個大型電站，發貨量超過20000臺。
KOSTAL :來自于具有103年悠久歷史的德國百年家族企業的KOSTAL集團，其母公司在全球汽車行業汽車電子供應商中位列72位。汽車電子行業堅實厚重的技術底蘊造就了科世達PIKO逆變器穩定高效的性能特點。同時與來自汽車行業的“零質量缺陷”一脈相承的質量控制體系也切實保證了KOSTAL的PIKO逆變器產品的可靠性。
PIKO逆變器2003年開始在全球率先提出三相多路MPPT組串逆變器的設計理念，并應用于產品中，是全球應用最早的小型3MPPT 三相組串逆變器，2005年即開始大規模運用于歐洲市場。同時，PIKO逆變器具有靈活的負載控制功能，當光照滿足所需功率時，自動開啟負載，這樣可以減少對電網的需求，提高用戶的經濟效益。
KOSTAL PIKO采用直流電子輸入開關，在閉合時預先平衡兩端電壓再閉合，斷開時預先切斷交流輸出實現零負載切斷，能克服普通開關在開閉期間的強電壓、電流沖擊及直流拉弧，從根源上解決了直流電壓和電流沖擊，防止次生事故的發生，延長了設備壽命及系統可靠性。而KOSTAL PIKO產品每年的產量平均在5萬臺以上，在這樣的數量級上采用自動化生產制造過程和100%的產品質量功能檢測，能從根本上解決人為因素造成的不可控隱患。從迄今為止25萬多個項目的成功經驗表明，KOSTAL PIKO系列光伏逆變器產品還能保持高度的一致性和穩定性。
微逆和電源優化器：昱能和美國國家半導體
日前，昱能科技在聞泰通訊的屋頂投資建設了2MW光伏電站，用不同尺寸的微型逆變器解決傳統系統諸如陰影、灰塵、樹葉遮擋等發電短板。
電源優化器是美國國家半導體（NS）最早推出的，當時產品叫SolarMagic，獲獎無數但市場一直沒有大的起色，在光伏行業步入精細化管理時代后，有望取得突破。
IHS Technology最新報告預計，隨著成熟與新興市場逐步提升新興技術的使用率，2018年光伏微型逆變器與電源優化器全球市場銷售額將提高三倍以上，超出10億美元。
IHS 預測，光伏微型逆變器與電源優化器（統稱為模塊級電力電子元件，MLPE）全球銷售額將以27%的復合年均增長率（CAGR）從2013年的3.29億美元增至2018年的11億美元。此外，未來，成熟市場對MLPE的市場需求有望進一步提升。
超大逆變器探討：萬銀電子的3.2MW會是下一代逆變器研發標準嗎？
SMA于2014年推出了單機功率2.5MW的超大型逆變器，但在國內仍然多以500kW和630kW為主。而一個由西班牙頂尖科研團隊為核心的中國公司——萬銀科技，研發的3.2MW超大逆變器或許給行業帶來另一個突破的方向。
許多人第一次聽到這么大功率逆變器后的第一印象會以為是對方在開玩笑，因為一家從來沒有聽說過的公司橫空推出這一巨型機確實會讓人覺得難以置信。但這個研發團隊在電網領域則是赫赫有名。“低電壓穿越”等新能源行業標準就是萬銀的研發團隊帶給中國的電網公司的。
萬銀科技推出的ZENIT3.2逆變器，在包含兩面直流柜的前提下，其尺寸僅為4000/2400/1130mm，重量為5800kg。除去直流柜后尺寸僅僅比傳統500kW逆變器大約1/3，但功率卻是6倍多。傳統大型地面電站1MW單元子系統逆變房內包含兩臺直流柜和兩臺500kW逆變器，而ZENIT3.2逆變器房內只有一臺帶直流柜的逆變器，因此在逆變房尺寸要求上，傳統1MW子系統要比3.2MW系統大。
在功率密度方面，ZENIT3.2的功率密度比傳統的500kW集中型逆變器提高了約70%。以SMA最大單機2475kW的逆變器為例，其尺寸為2761 / 2300/ 1668 mm，功率密度約233.5 kW/m3；而ZENIT3.2逆變器在集成了直流柜前提下，功率密度仍達到296 kW/m3。
傳統集中型逆變器大多采用強制風冷的散熱方式，對于在一定功率密度范圍內的逆變器，強制風冷可以得到令人滿意的綜合性能和經濟性。對于功率密度更大的超大型逆變器，需要采用比強制風冷更高效的散熱方式，那就是液冷。雖然在風電領域已有功率在MW級以上的變流器采用液冷的先例，但這種冷卻方式大都需要外置水箱，如果簡單的把這套冷卻系統搬到超大型光伏并網逆變器中，無疑為逆變器的運行和維護增加了不少工作量。
ZENIT3.2采用了一種新型冷卻方式：液態與強制風冷相結合的冷卻方式應運而誕生。這種冷卻方式在規避了液冷和強制風冷的缺點。整個散熱系統由防凍冷卻液、內置冷卻水管、冷卻液調節泵、熱交換器、離心式風扇組成。液態冷卻循環系統無需外置水箱，冷卻液將逆變器內主要散熱部件IGBT和電抗器的熱量帶到熱交換器后，再經一個離心式風扇將熱量排出。逆變器內所有IGBT、電抗器以及熱交換器等部件的工作溫度都是實時監測，然后由控制器判斷后對冷卻液泵作出調節，當溫度超過一定值是，加速冷卻循環系統達到散熱效果；當低溫運行時，減速冷卻循環系統。
目前江山控股在敦煌的項目已經開始采用萬銀的產品，這也是他們推出產品后的第一個客戶。實際表現如何，我們會進行后續報道。
結語：目前其它種類的逆變器廠商幾乎以大型逆變器作比較，但也從側面證明了大型逆變器在地面光伏電站仍然占統治地位，而從目前來看，其它種類的逆變器技術也同樣會受到各種各樣的質疑。但不管怎么說，逆變器行業就是在這樣的“吵鬧”中快速發展。陽光電源總經理曹仁賢較為客觀的評判說：“質量、性能、降低發電成本是光伏逆變器的三要素，好產品要經得起市場考驗。”
- 上一篇：變頻器過電流保護產生的原因和解決辦法 2015/7/15
- 下一篇：【微·電動汽車】集聚上海灘 新能源汽車發展動向 2015/4/30
