光伏逆变器的“战争”-北极星太阳能光伏网

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逆变器，光伏系统的核心设备，俗称光伏“大脑”，是连接组件方阵与电网的重要“桥梁”。

2003年，由阳光电源推出的我国首台自研光伏逆变器成功应用。

至今二十余年时间，历经技术拼杀，中国光伏逆变器企业围剿外企成功站稳全球巅峰，曾经数百家的市场混战优胜劣汰至不足二十家。

但与此同时，充分技术竞赛下的光伏逆变器，效率、电压穿越、智能化、支撑电网等关键技术不断飞跃，成本曲线俯身下冲。

而战争远不止此，辅助新能源电力跃升主力能源，光伏逆变器技术厮杀仍旧激烈，这是领跑企业的“护城河”，同样也是行业前行的不竭动力。

大、小机并驾齐驱

回溯市场主流光伏逆变器技术，与应用场景密不可分。

2008年特许权项目拉开我国商业化光伏电站的历史序幕。市场开端，地处西北荒漠地区，设备选型更多基于初始投资成本这一重要维度，集中式逆变器即“大机”成为业主的统一选择。

彼时，学院派掌门曹仁贤掌舵下的阳光电源继2003年后再度刷新历史，将逆变器功率拉高至500kW。而巨大的单机功率，也让集中式逆变器成本优越，应用至大型电站，台数少、保护功能齐全、有功率因素调节、电压穿越等，备受电网青睐。

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（敦煌特许权电站 500kW集中式逆变器）

而此后多年以地面电站为主的市场环境也成就了集中式逆变器飞速发展的肥沃土壤，成本与性能不断突破。

一改传统水泥房，集装箱式逆变器应用而生，逆变房内部配置2台500kW逆变器，并且可进一步集成直流配电柜等其他设备，满足业主及EPC单位对项目施工周期和工程成本要求的同时，大大降低了施工难度和现场风险。

进一步降低成本，1500V系统进入市场，通过增加串联光伏组件块数，减少并联电路数量、减少接线盒及线缆数量，同时电压提高后，线缆损耗进一步降低，提高系统发电效率。适配1500V系统，1500V集中式逆变器汹涌而来。

1.25MW、2.5MW、3.125MW……集中式逆变器功率不断增大。

再观另一大光伏应用市场——分布式光伏，受规模、并网电压限制等，以组串式逆变器即“小机”应用为主。

直至2015年左右，在补贴刺激之下，我国分布式光伏市场揭开“黄金时代”，原本以海外市场为主的组串式逆变器企业开始了国内市场的争夺。

值得重视的是，受消纳影响，大型地面电站由西部向中东部转移，平地向山地、丘陵等复杂地形的变迁，也带给了“小机”另一大机遇。

据介绍，组串式逆变器具备多路MPPT功能，不受组串间模块差异和阴影遮挡影响，最大程度提高了发电量，且体积小、重量轻，搬运和安装方便，单机故障影响颗粒度小，智能运维便捷，度电成本优越。由此，大功率组串逆变器逐渐挤入地面市场。

此外，适配182、210超大尺寸组件，组串式逆变器输出功率不断创下新高，250kW、320kW、350kW……

行至当下，根据应用场景不同，大、小机可谓并驾齐驱，大型平地电站及水面电站多采用集中式逆变器，而复杂山地、小型分布式则是组串式逆变器的主战场。

新品类突袭

聚焦于竞争更为激烈的地面市场，集中、组串逆变器多路线争夺。

而且远不止此。

2021年，揭开中国光伏逆变器历史征程序幕，并在集中、组串技术演变的多个关键节点留下里程碑式产品的逆变器“标签”企业，阳光电源重磅推出“1+X”模块化逆变器，让逐渐稳定的地面市场再起波澜。

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（1+X应用于宁夏300MW荒漠光伏项目）

阳光电源高级副总裁、光储集团总裁顾亦磊直言，集中式逆变器系统LCOE更优；组串式逆变器在复杂地形应用场景中更灵活高效，这也催生了兼具两者优势的新品类——模块化逆变器。据介绍，“1+X”模块化逆变器，一是单机模块化，1.1MW单元独立运行，故障时不影响其他设备发电，可整机替换，降低发电损失，与此同时又可多机并联实现1.1MW~8.8MW子阵灵活配置，满足全球不同市场的多样化应用；二是器件模块化，包括IGBT、风扇、电容等，即插即用，无需专业人员维护，相较传统逆变器更换效率提升70%。

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在阳光电源光储集团副总裁史晓锋看来，模块化逆变器的诞生不仅符合逆变器技术发展趋势，而且完美契合地面电站需求变化。

数十年前，集中式逆变器功率是100kW，当下逐渐发展到3.125MW乃至更大，而组串式逆变器的功率同样飙升至320kW且将不断提升，史晓锋认为，未来集中、组串的界限将越来越模糊，模块化逆变器集合了两种品类的发展趋势。

从地面电站需求变化来看，一是大基地逐渐成为开发主流形势，高温、高湿、高盐雾、风沙等，应用场景多元化，逆变器须适应各类复杂环境；二是从标杆电价到平价再到市场化电价，光伏电站收益风险加大，需要更低的度电成本；三是新能源渗透率越来越高，主动支撑电网势在必然。“模块化逆变器适配各类需求。” 史晓锋总结道。截至目前，“1+X”模块化逆变器全球签单已超12GW。

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数据更为直观，据测算，“1+X”模块化逆变器支持多机并联形成大子阵，支持长串接入，逆变器与汇流箱集成直流MPLC通讯模块，运维平台与油槽一体化设计生产，光储直流耦合等，百兆瓦光伏电站可节省投资近1000万元。

下一代技术壁垒？

站位构建新型能源体系的关键时期，及时响应光伏方阵以及电网的双向需求，光伏逆变器无疑仍待进一步升级。未来技术走向何方？从龙头逆变器企业技术动向或可窥探一二。

高压高功率密度趋势广受业内首肯。正如从1000V过渡至1500V，通过抬高系统直流侧电压，可以降低线损，提高系统效率，并且降低系统成本。未来光伏系统电压或朝着DC2000V、DC3000V以及AC35kV中压直挂系统不断突破。

同步逆变器端，在电路拓扑方面，向五电平、七电平、多电平级联不断突破。在功率半导体支撑层面，从目前的硅和碳化硅混合电路设计，逐步向新一代碳化硅器件、第四代高压半导体逐渐进化。而逆变器功率密度越高，设备的综合成本越低，使用体验越好。在阳光电源看来，未来行业将主要从功率半导体和电磁两条技术线推动进步，使设备功率密度从目前的 5W/In3，逐步走向 8 W/In3、16 W/In3、32 W/In3不断突破

。在功率半导体层面，从第七代IGBT，不断进化到平面 SiC MOS、宽禁带GaN MOS，使器件开关频率不断提高；在电磁技术方面，从目前的差模共模磁集成技术逐步向下一代多段混合磁耦合、超高频磁技术不断突破。与此同时，基于高压高功率密度技术持续突破，未来逆变器设备形态的小型化、轻量化以及模块化趋势将进一步加深。对此，阳光电源已揭开“面纱”，模块化逆变器在降低投资成本、提高建站效率、提升运维效率等方面价值凸显。

此外，走向主力能源，光伏电力难以避开的两大趋势：光储融合、支撑电网，两者均指向核心设备逆变器。就光储融合方案，业内主要围绕直流耦合与交流耦合两个技术方案进行创新。交流耦合是光伏和储能在交流侧连接；直流耦合是指储能系统接入直流侧，两个系统之间功率转换环节少，能量损耗低，设备投资少，但需光伏逆变器预留储能接口。阳光电源“1+X”模块化逆变器即为直流耦合，内置储能接口，无需增配PCS设备即可实现光储灵活扩容，百MW电站可节省投资 600万元，相比交流耦合系统循环效率提升2~3%。

支撑电网方面，阳光电源表示，行业未来将围绕算力和算法两个维度不断创新，通过大数据、高算力、智能算法的结合，在增强型连续高低穿、多层级宽频振荡抑制、虚拟同步机（VSG）技术、微秒级电网电压构建、GW级并联黑启动等技术上实现不断突破，使新能源设备的并网特性未来逐步走向主动支撑、智能构网、自愈系统。

当然，逆变器技术的每一步跃升，均构成了未来主力能源跃升的坚实基础，与此同时，也将带来新一轮的行业洗牌。市场汹涌，谁又将是最终的“守望者”呢？

( 来源: 北极星太阳能光伏网（独家）作者: 水七沐 )

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