集中式光伏逆變器的故障維修(光伏逆變器常見故障及其解決方法)

前沿拓展：

（文/程文智）光伏逆變器是光伏發電系統的核心設備，其主要功能是將光伏發電系統所發的直流電轉化成交流電，并跟蹤光伏組件陣列的最大輸出功率，將其能量以最小的變換損耗、最佳的電能質量用于電器設備應用或饋入電網。

光伏逆變器主要由輸入濾波電路、DC/DC MPPT電路、DC/AC逆變電路、輸出濾波電路、核心控制單元電路組成。光伏逆變器根據輸出交流電壓的相數，可分為單相逆變器和三相逆變器；根據應用在并網發電系統，還是離網發電系統中，可分為并網逆變器和離網逆變器；根據應用的光伏發電類型，可分為集中式光伏發電逆變器和分布式光伏發電逆變器；根據能量是否存儲，可分為并網逆變器和儲能逆變器；根據技術路線的不同，可以分為集中式逆變器、組串式逆變器、集散式逆變器和微型逆變器。

圖：逆變器簡要原理圖（來源：禾邁股份招股說明書）

目前，市場主要以集中式逆變器和組串式逆變器為主，隨著分布式光伏市場的快速增長，及集中式光伏電站中組串式逆變器占比的不斷提高。據公開數據顯示，2021年，光伏逆變器市場中，組串式逆變器占了69.6%，集中式逆變器占比為27.7%，集散式逆變器和微型逆變器約占2.7%。不過，最近微型逆變器的滲透率有逐漸升高的趨勢。

幾種逆變器類型的優劣勢比較

按照光伏逆變器的技術路線，可以將光伏逆變器分為集中式光伏逆變器、組串式光伏逆變器、集散式光伏逆變器和微型逆變器。

（1） 集中式光伏逆變器。將大量并行的光伏組件串連到同一臺集中逆變器的直流輸入端，匯總成較大直流功率，再轉變為交流電的一種電力電子裝置，其功率相對較大，單機容量一般為500kW以上。它具有輸出功率大、技術成熟，以及電能質量高、成本低等優點，但其最大功率跟蹤電壓范圍比較窄，組件配置靈活性較低，發電時間短，因此，要求光伏組件之間具有較高的匹配性，一旦出現多云、部分遮蔭，或單個組串故障，將影響整個光伏發電系統的效率和產能。

主要應用于光照均勻的集中式地面大型光伏電站等集中式光伏發電系統。產品轉換效率高，電網友好性強，安全可靠，經濟性好，能適應高寒、低溫、高海拔等多種環境, 廣泛應用于荒漠、高原、商業屋頂等大、中型光伏發電系統。隨著技術進步近年來開始與下游的變壓器集成，形成“逆變升壓”一體化的解決方案，以及與儲能結合的光儲一體化解決方案。

圖：集中式光伏逆變器（來源：昱能科技招股說明書）

（2） 組串式光伏逆變器的逆變方式是對單串或數串光伏組件進行單獨的最大功率點跟蹤，再經過逆變以后并入交流電網，一臺組串式逆變器可以有多個最大功率峰值跟蹤模塊，單機容量一般在200kW以下。組串式光伏逆變器最大功率跟蹤電壓范圍寬，組件配置靈活，發電時間長。而且，其功率密度高，安裝維護簡單，可滿足戶內、戶外等不同的應用環境要求，廣泛應用于規模較小的電站，如戶用分布式發電、中小型工商業屋頂電站等，也可應用于地形復雜的大型地面電站。

圖：組串式逆變器

（3） 集散式逆變器結合了大型集中式光伏逆變器的集中逆變優勢和組串式光伏逆變器的分散MPPT跟蹤優勢，達到集中式逆變器低成本高可靠性，組串式逆變器的高發電量。集散式逆變器具有工程經驗少、安全性及穩定性還需驗證的缺點，應用于我國光伏“領跑者”示范基地。

（4） 微型逆變器的逆變方式是 每個微型逆變器一般只對應單塊或數塊光伏組件，可以 對每一塊光伏組件進行單獨的最大功率點跟蹤，再經過逆變以后并入交流電網。微型逆變器的單體容量一般在5kW以下。微型逆變器能夠對每塊光伏組件進行獨立的最大功率跟蹤控制，從而實現對每塊光伏組件的輸出功率進行精細化調節及監控。相較于集中式逆變器與組串式逆變器，在碰到部分遮擋或者組件性能差異的情形下，微型逆變器光伏發電系統能獲得更高的發電效率。

此外，微型逆變器全部并聯運行，并且直接將每塊光伏組件的直流電逆變為交流電后并入電網， 運行時僅有幾十伏的直流電壓，最大程度降低了安全隱患 。其優點是高功率密度，安裝維護簡單，可自動適應復雜電網環境，延長發電時間，有效提升發電收益，同時內置防雷及高精度漏電流保護，具備儲能接口和多種通訊方式，滿足戶內、戶外等不同的應用環境要求，廣泛應用于住宅屋頂、庭院等戶用光伏發電系統。

圖：微型逆變器

光伏逆變器市場格局

今年的光伏市場發展態勢非常好，據業內人士透露，很多定單排期交付要到年底，原因是歐洲的天然氣價格大漲，居民用能成本大幅增加，因此加大了光伏系統的安裝量。有人預估今年光伏逆變器的裝機量在220~240GWh之間，其中國內約為70~80GWh。

市場格局方面，根據IHS發布的最新報告，全球逆變器出貨量排名的10家企業中，有6家為中國企業，包括陽光電源、華為、錦浪科技、古瑞瓦特、固德威和上能電氣。全球逆變器的總出貨為218.5GWh，相比2020年的172GWh，有明顯的增長。

預計今年的市場份額陽光電源大概率還是會領跑，光伏和儲能逆變器一起應該可以達到70GWh，華為應該也能達到65GWh。錦浪科技的今年的目標是16~18GWh、古瑞瓦特的目標是13~15GWh、固德威今年的目標是10~12GWh。

海外廠商中，SolarEdeg的光伏逆變器在北美市場表現不錯，估計應該占了北美52%是市場，其中華為在北美失去的市場大都被它拿到了。另外，陽光電源在美國市場表現也還不錯，大概占32%的市場份額。

業內人士表示，目前組串式逆變器是主流，且主要是大組串，結合工商業和地面電站需求來做的。在美國市場中，排名第一的是陽光電源，接下來是錦浪科技、固德威、古瑞瓦特和首航。

歐洲市場中，組串式逆變器做的最好的是華為，華為2021年成立了數字能源部，由于華為的變化導致了光伏行業出現了大的變化，華為的研發從原來華為體系剝離出來，研發成本從29%下降到了16%，可以用來招聘更多的人，華為數字能源有6大行業布局，其中他們最為看重的就是光儲一體，在2021年，華為的光儲業務以搶占市場為主，在產品類型方面，華為沒有集中式逆變器，主要是組串式逆變器。排名第二的是陽光電源，第三的錦浪科技，隨后是古瑞瓦特和固德威。

此外，特變電工、科士達和上能電氣主要以集中式逆變器為主，但量不大。

微型逆變器方面，2021年歐洲市場上錦浪科技排名第一、緊隨其后的是陽光電源和華為等廠商。

在國內市場中，2021年國內微型逆變器發展速度迅速，排名第一的是錦浪科技，隨后是華為、陽光電源、固德威、古瑞瓦特和首航；組串式逆變器方面，排名第一的是華為、隨后是陽光電源、古瑞瓦特、錦浪科技、固德威和首航；集中式逆變器方面，陽光電源排名第一，特變電工、科華數據、上能電氣和科士達緊隨其后。

結語

總的來說，當前中國逆變器企業發展態勢都很好，且主要市場在海外，預計海外市占在60%~70%之間。加上現在海外市場能源緊張的情況下，民眾購買光伏和儲能的意愿大大增加和越來越多的國家和城市推出了相應的補貼政策，未來幾年光伏市場的發展空間很大。

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