太陽能發(fā)電目前是全球最有投資前景的熱點(diǎn)市場之一。歐盟目前是全球光伏發(fā)電量最大的地區(qū)。在2008年，這個區(qū)域占全球光伏發(fā)電量的80%。歐盟預(yù)計在2020年，太陽能光伏發(fā)電將占?xì)W盟總發(fā)電量的12%。日本也是太陽能發(fā)電的強(qiáng)國，一般家庭都可以使用太陽能光伏裝置發(fā)電。到2020年，日本的太陽能發(fā)電量將會達(dá)到2005年的20倍左右；到2030年，將達(dá)到40倍左右。美國奧巴馬政府則出臺一系列鼓勵發(fā)展新能源的政策，計劃到2025年要使可再生能源發(fā)電量占到電力供應(yīng)總量的25%。

中國也不例外，中國政府近年內(nèi)也出臺了一系列發(fā)展可再生能源的政策，其中以《關(guān)于實施金太陽示范工程的通知》最為引人注目。該通知重點(diǎn)內(nèi)容就是要大力支持用戶側(cè)并網(wǎng)光伏發(fā)電、獨(dú)立光伏發(fā)電、大型并網(wǎng)光伏發(fā)電等示范項目建設(shè)，以及硅材料提純、并網(wǎng)運(yùn)行等光伏發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和相關(guān)基礎(chǔ)能力建設(shè)。

專家估計，中國可再生能源發(fā)電所占的比重在2020年將占中國總發(fā)電量的15%，其中并網(wǎng)光伏發(fā)電將達(dá)到2000萬千瓦，而目前全中國的太陽能裝機(jī)容量約30萬千瓦，其間蘊(yùn)含的巨大商機(jī)不言而喻。

太陽能逆變器是關(guān)鍵

太陽能逆變器是太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中最關(guān)鍵的電子組件，其主要功能是將收集到的可變直流電壓輸入轉(zhuǎn)變?yōu)闊o干擾的交流正弦波輸出，既可供設(shè)備使用，也可反饋給電網(wǎng)。其它組件包括光伏(PV)面板陣列、蓄電池、局域配電系統(tǒng)和變壓器。

英飛凌科技(中國)公司家電及工業(yè)功率器件市場經(jīng)理陳子穎認(rèn)為，中國目前主要發(fā)展的是中大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)，金太陽示范工程財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法規(guī)定，單個項目裝機(jī)容量不低于300kWp。他說：“隨著單機(jī)功率增大，太陽能逆變器受技術(shù)和器件限制，電路形式就比較單一，主要還是三相逆變橋。”

飛思卡爾MCU部資深產(chǎn)品經(jīng)理張明峰也表示，目前大型太陽能發(fā)電站均采用三相逆變器。他說：“通過低頻變壓器進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電，可以是低壓并網(wǎng)，變壓器僅作為電氣隔離裝置；也可以是中高壓并網(wǎng)，變壓器作為升壓和電氣隔離裝置。”

一般來講，大型光伏發(fā)電的發(fā)電功率較大，從幾百千瓦到幾個兆瓦。而在家用型太陽能發(fā)電市場上，戶用小型太陽能發(fā)電站則主要采用幾百瓦到幾千瓦功率級別的單相逆變器。

目前，家用型太陽能逆變器較常采用的智能控制芯片供應(yīng)商包括TI、飛思卡爾、NSC、Microchip和英飛凌等，功率器件供應(yīng)商包括IR、英飛凌、ST、飛兆、東芝、Vishay和Mitsubishi等。

實際上，除了實現(xiàn)交直流的轉(zhuǎn)換之外，逆變器還能執(zhí)行其它功能。如將電路斷開、避免電路因電流突波而損壞，此外，還能為電池充電、對數(shù)據(jù)的使用和性能進(jìn)行存儲，以及跟蹤最大功率點(diǎn)(MPPT)等，以盡可能提高發(fā)電的效率。

“提高中大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)能源效率，逆變器是一個重要環(huán)節(jié)，它是保證太陽能轉(zhuǎn)換效率和投資回報的關(guān)鍵因素?！标愖臃f特別強(qiáng)調(diào)。

隨著實際應(yīng)用的愈來愈普遍，太陽能逆變器也開始不斷面臨諸如并網(wǎng)性能、電磁兼容、保護(hù)功能等各類新的技術(shù)挑戰(zhàn)。“對逆變器并網(wǎng)性能的要求，就是要提高并網(wǎng)效率、減少并網(wǎng)電流諧波、確保輸出功率因數(shù)和消除直流分量；電磁兼容方面，則是要控制電壓波動和閃爍、減少電磁輻射并提高抗擾度?！睆埫鞣逯赋觯岸鴮τ谀孀兤鞯谋Ｗo(hù)功能要求，即是指電網(wǎng)故障保護(hù)(防孤島檢測)、防反放電保護(hù)、極性反接保護(hù)和過載保護(hù)等?！?/p>

“傳統(tǒng)的太陽能系統(tǒng)有其結(jié)構(gòu)性的缺陷，以致系統(tǒng)性能無法得到充分發(fā)揮，而且系統(tǒng)的使用時間越長，效率便越低，這些缺點(diǎn)限制了太陽能系統(tǒng)的市場發(fā)展，令太陽能系統(tǒng)無法普及起來?！盢SC亞太區(qū)核心市場業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)張耀強(qiáng)一針見血地指出，太陽能系統(tǒng)面對的最大挑戰(zhàn)是優(yōu)化逆變器性能。

市電和太陽能逆變器進(jìn)行切換時，會帶來諸多技術(shù)挑戰(zhàn)。張明峰表示，要實現(xiàn)電網(wǎng)與逆變器間的快速、平滑切換，需要解決以下幾個問題：一是逆變器的輸出始終與電網(wǎng)保持同步；二是切換開關(guān)裝置安全可靠；三是切換條件的快速和準(zhǔn)確的檢測。

針對這些問題，張明峰認(rèn)為，基于現(xiàn)有的半導(dǎo)體芯片技術(shù)，可以采用高性能的MCU或DSC芯片來進(jìn)行控制，使用軟件鎖相技術(shù)來同步電網(wǎng)與逆變器的輸出，快速和高精度的片內(nèi)ADC實時檢測并網(wǎng)電壓和電流，并根據(jù)檢測結(jié)果智能地判斷切換條件；此外，切換開關(guān)裝置可以采用電子開關(guān)(晶閘管)或電磁接觸開關(guān)(繼電器或接觸器)來實現(xiàn)。

太陽能逆變器供應(yīng)商

近年來，太陽能逆變器廠商數(shù)量增長很快，已成為兵家必爭之地。知名的供應(yīng)商基本集中在起步較早的歐美日地區(qū)，例如美國的Power-one、Emerson，加拿大的Xantrex，德國的SMA、KACO，意大利的Frouis、日本的Sanyo和Mitsubishi。此外，近幾年來中國本土太陽能逆變器廠商也獲得了超快速發(fā)展，表現(xiàn)不錯。張明峰強(qiáng)調(diào)，“中國本土的龍頭供應(yīng)商合肥陽光應(yīng)該是產(chǎn)品最全，中國企業(yè)市場占有率最大的一家?！?/p>

不過，由于市場啟動時間較晚，因此本土供應(yīng)商在技術(shù)上與國外一流廠商存在一定水平差距。如高頻逆變器技術(shù)，國內(nèi)產(chǎn)品僅能在小功率型號上使用，且大多為離線產(chǎn)品；再例如大功率逆變器技術(shù)，目前國內(nèi)很少有企業(yè)能開發(fā)出百千瓦級以上的產(chǎn)品；雙向逆變器技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)中僅有陽光電源有類似的產(chǎn)品；此外，還有模塊化設(shè)計技術(shù)，以及性能穩(wěn)定性等等關(guān)鍵性技術(shù)，本土供應(yīng)商都存在明顯差距。