市場化新局 光伏逆變器的“破局之策”

在持續(xù)推進(jìn)的能源轉(zhuǎn)型大勢下，光伏行業(yè)仍舊是少有的具備確定性的潛力賽道。然而毋庸置疑的是，136號文的落地打開了光伏等新能源的全面市場化新局，不僅將徹底改變新能源項目的經(jīng)濟(jì)測算模型進(jìn)而影響投資決策，而且也將進(jìn)一步重塑項目設(shè)計以及設(shè)備選型邏輯。

眼下，轟轟烈烈的“531”落幕，各地136號文承接方案陸續(xù)出臺，機(jī)制競價逐一展開。從本次上海SNEC展上不難發(fā)現(xiàn)，光伏產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)企業(yè)均在蓄力應(yīng)對這場變局，那么作為光伏系統(tǒng)大腦的逆變器，又是如何破題的呢？

直擊經(jīng)濟(jì)性難題

隨著136號文的一錘定音，光伏等新能源項目上網(wǎng)電量原則上全部進(jìn)入電力市場，上網(wǎng)電價通過市場交易形成。而由于出力特性，光伏大發(fā)時段往往遇上的是電價洼地，電價下滑成大概率事件，特別是現(xiàn)貨交易，據(jù)第三方機(jī)構(gòu)統(tǒng)計，4月山東市場光伏現(xiàn)貨均價僅0.01元/度。

當(dāng)然值得重視的是，為保障項目合理穩(wěn)定預(yù)期，136號文創(chuàng)新設(shè)置了可持續(xù)發(fā)展價格結(jié)算機(jī)制。其中增量項目能否納入機(jī)制電量的競價下限，有省份設(shè)定為具體參考先進(jìn)電站造價水平折算度電成本合理確定。

無論是收益波動抑或提升項目經(jīng)濟(jì)競爭力，都將倒逼光伏項目進(jìn)一步降低度電成本，事實上這也是光伏行業(yè)持之以恒的不變訴求。

由此，本次上海SNEC展會上，特變電工新能源最新發(fā)布的新一代1500V/450kW組串式逆變器（TS450KTL-HV-C1）瞬間吸引了全場目光。相比同一電壓系統(tǒng)下業(yè)內(nèi)普遍推出的300kW+逆變器，特變電工新能源在保持產(chǎn)品體積不變的情況下一舉將功率拉升至450kW，這主要得益于特變電工新能源第三代半導(dǎo)體（SiC）器件、磁集成、熱集成等新技術(shù)的深度融合，可有效提高產(chǎn)品效率，降低系統(tǒng)損耗，增加客戶收益。

進(jìn)一步追蹤，據(jù)介紹，特變電工新能源1500V/450kW組串式逆變器專為光伏大基地子陣設(shè)計，配置了855~1400Vdc超寬滿載電壓范圍。眾所周知，超寬滿載電壓設(shè)計可顯著提高每日有效發(fā)電量，為客戶帶來更高的投資收益。

不僅如此，在1500V/450kW組串式逆變器，特變電工新能源還將交流側(cè)電壓提升至1000V，進(jìn)一步降低線纜成本，以此協(xié)同超寬滿載電壓雙效降低LCOE 1%~2%，顯著提升電站投資回報率。

新型半導(dǎo)體器件等新技術(shù)的應(yīng)用也使得特變電工新能源1500V/450kW組串式逆變器具備-40℃至70℃超寬工作溫度區(qū)間，5000m高海拔不降額，結(jié)合IP66防護(hù)等級與C5高防腐設(shè)計，從容應(yīng)對極寒、高溫、高濕、高鹽霧等全球極端環(huán)境。

在特變電工新能源看來，在國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下，光伏產(chǎn)業(yè)正在加速向高電壓、大功率升級，這也是逆變器技術(shù)迭代的底層邏輯。

除1500V/450kW組串式逆變器產(chǎn)品外，前不久應(yīng)用特變電工新能源2000V/450kW組串式逆變器（TS450KTL-HV）的創(chuàng)新實證項目已成功并網(wǎng)，首次實現(xiàn)了系統(tǒng)電壓提升與SiC功率半導(dǎo)體實證應(yīng)用。

據(jù)悉，TS450KTL-HV具備2000VDC最大直流輸入電壓、450kW額定功率與495kVA最大視在功率，在高壓高頻、新型結(jié)構(gòu)與散熱設(shè)計等新技術(shù)的賦能下，體積功率提升了37%，兼具高功率密度與輕量化優(yōu)勢，可通過減少電站逆變器用量及交流線纜數(shù)量等有效降低光伏電站LCOE，顯著提升電站經(jīng)濟(jì)性、優(yōu)化運維成本等?，F(xiàn)場實證數(shù)據(jù)顯示，截至目前所有逆變器均保持高效穩(wěn)定發(fā)電狀態(tài)，實際效果遠(yuǎn)超預(yù)期目標(biāo)。

電站安全“必答題”

除經(jīng)濟(jì)性外，新型電力系統(tǒng)下，光伏新能源邁向主力能源，電站安全、電網(wǎng)友好也成為“必答題”。

在保障光伏電站安全方面，特變電工新能源1500V/450kW組串式逆變器“雙管齊下”，一方面，創(chuàng)新集成智能滅火系統(tǒng)，實現(xiàn)端子測溫實時預(yù)警，直流故障分?jǐn)嘞到y(tǒng)毫秒級切斷隱患，并且輔以優(yōu)化拓?fù)渑c器件冗余設(shè)計，從監(jiān)測預(yù)警到底層架構(gòu)全方位保障電站全生命周期安全。另一方面，融合智能IV+CV故障診斷技術(shù)，實現(xiàn)組件級無盲區(qū)掃描監(jiān)控；智能風(fēng)道系統(tǒng)支持自動反轉(zhuǎn)除塵，配合關(guān)鍵器件壽命預(yù)測算法，提前預(yù)警潛在故障，匹配TB-eCloud云端大數(shù)據(jù)智能化技術(shù)分析，光伏電站全生命周期智慧化運維管理提升運維效率40%以上。

以電站安全為基，保障新能源大規(guī)模接入下的電網(wǎng)安全更是系統(tǒng)“橋梁”逆變器的終極使命。從政策角度來看，電網(wǎng)要求也持續(xù)升級。如2024年頒布實施的《光伏發(fā)電站接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》，相比舊標(biāo)準(zhǔn)在并網(wǎng)性能、電能質(zhì)量、故障穿越能力等多方面均提高了要求。與此同時，電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步向分布式領(lǐng)域延伸，新老項目均須具備“可觀、可測、可調(diào)、可控”功能。

實際上，據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，復(fù)雜的電網(wǎng)穩(wěn)定技術(shù)于集中式逆變器而言更是“得心應(yīng)手”。如新能源高滲透率下諧波痛點，易引發(fā)諧振現(xiàn)象、影響電能質(zhì)量甚至嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在此特變電工新能源TC4400KF模塊化逆變器采用特定次諧波抑制算法，逆變器輸出電流總諧波畸變率（THD）＜3%，2~50 次諧波分量均控制在嚴(yán)苛范圍內(nèi)，指標(biāo)均大幅優(yōu)于國標(biāo)要求，減少對電網(wǎng)的諧波污染。同時能夠支撐SCR ~1.0弱電網(wǎng)，滿足各國電網(wǎng)有功無功調(diào)節(jié)及電壓控制等技術(shù)要求，疊加65kA低壓交流側(cè)短路電流分?jǐn)嗄芰?，可為電網(wǎng)及場站提供更好的保護(hù)。

作為當(dāng)下業(yè)內(nèi)少有的同時兼?zhèn)浼惺侥孀兤骱徒M串式逆變器的頭部企業(yè)，特變電工新能源認(rèn)為，組串式逆變器憑借 MPPT較多的優(yōu)勢，在光照分布復(fù)雜的山地、丘陵電站中，可顯著提升發(fā)電量。隨著光伏項目向土地資源有限、地形多樣化的區(qū)域延伸，這類 “精細(xì)化發(fā)電” 的需求將推動組串式占比持續(xù)提升。

但在西北荒漠、戈壁等光照均勻、地形平坦的大基地項目中，集中式逆變器的規(guī)?；杀緝?yōu)勢依然顯著，且維護(hù)界面集中，適合對成本敏感的超大型項目。隨著甘肅、內(nèi)蒙古等荒漠地區(qū)大基地電站的開發(fā)，集中式逆變器并不會退出行業(yè)，短期內(nèi)將維持現(xiàn)有比例。

未來技術(shù)演進(jìn)

無論是“大腦”，還是“橋梁”，于光伏系統(tǒng)中逆變器的重要性不言而喻，并且隨著功能升級，其早已超越“直流轉(zhuǎn)交流”，正演變?yōu)殡娬局悄芑?、電網(wǎng)交互化、收益多元化的核心樞紐。因此，逆變器技術(shù)的迭代升級也成為未來新型智能光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)。

就逆變器技術(shù)演進(jìn)，特變電工新能源展望，長期來看，隨著電力電子技術(shù)與系統(tǒng)集成的發(fā)展，首先集中式和組串式的邊界可能逐漸模糊，集中式可引入模塊化設(shè)計思路，實現(xiàn) “類組串式” 的故障隔離能力和多路 MPPT 功能；組串式則可通過高效并聯(lián)技術(shù)進(jìn)一步提升單機(jī)功率，趨近集中式的系統(tǒng)效率，兩種技術(shù)路徑或在融合中形成更具綜合優(yōu)勢的解決方案。

此外，匹配新能源占比提升、電力入市加快的新形勢，光伏逆變器進(jìn)一步向高效高密、智能化、電網(wǎng)友好型邁進(jìn)成為業(yè)內(nèi)普遍觀點。

正如包括特變電工新能源在內(nèi)的頭部企業(yè)的技術(shù)演進(jìn)路徑，持續(xù)增強(qiáng)光伏電站經(jīng)濟(jì)性，2000V系統(tǒng)升級早已暗流涌動，這需要逆變器匹配更高電壓系統(tǒng)，進(jìn)一步提高功率密度。但在提升單機(jī)功率的同時，保障設(shè)備的友好性和安裝便利性則依賴于功率半導(dǎo)體器件等技術(shù)的革新。這也是當(dāng)下逆變器不斷變“大”的根本所在，不過功率不斷增大，現(xiàn)有風(fēng)冷散熱可能達(dá)到極限，急需新的散熱技術(shù)推陳出新，如液冷式散熱等，以此更好地控制核心元器件工作溫度，延長設(shè)備使用壽命，提高發(fā)電量。

智能化方面，需要具備更強(qiáng)大的智能監(jiān)控和管理功能，實現(xiàn)對逆變器自身運行狀態(tài)以及光伏電站整體運行情況的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，提高電站運維效率，降低運維成本。此外，還應(yīng)具備與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的智能交互能力，根據(jù)電網(wǎng)需求靈活調(diào)整發(fā)電功率，參與電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù)。

尤為重要的是電網(wǎng)適配性，除連續(xù)高低電壓穿越、調(diào)頻響應(yīng)、弱網(wǎng)適應(yīng)性等支撐電網(wǎng)技術(shù)方面持續(xù)突破外，模擬同步發(fā)電機(jī)的特性，主動構(gòu)建電網(wǎng)電壓和頻率的構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)或?qū)⑹悄孀兤鳟a(chǎn)品下一步升級的重中之重。

聚焦當(dāng)下，在終端市場變革下，可以肯定的是，光伏逆變器新一輪的技術(shù)競賽已然開啟！