本文总览:
并网逆变器?和离网逆变器叠加加啥设备
光伏逆变器最主要的功能是把太阳能电池板所发出的直流电转化成家电使用的交流电,太阳能电池板所发出的电全部都要通过逆变器的处理才能对外输出,而对于光伏逆变器的用途可分为:并网逆变器和离网逆变器,那么这两种逆变器有什么区别呢?
并网逆变器
并网逆变器一般分为光伏发电并网逆变器、风力发电并网逆变器、动力设备发电并网逆变器和其他发电设备发电并网逆变器,并网逆变器的最大特点是系统的功率高,成本低。
并网逆变器一般用于大型光伏发电站的系统中,很多并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相的IGBT功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流。
并网逆变器最大的区别就是不做任何的蓄电池储存,从太阳能电池板产生的直流电经过逆变直接转换为交流电直接并到公共电力网,不过也有一定的门槛,就是要符合当地电网的相关的规定及政策,否则是不能提供并网。

离网逆变器
离网逆变器一般采用模块部件的完整系统解决方案,由一些可管理的构建块组成:逆变器、太阳能充电控制器、自动发电机起动模块以及系统控制板。
离网逆变器顾名思义就是脱离公共电网的系统,将太阳能电池板所发出来的直流电先是存储在蓄电池内,再由蓄电池输送到离网逆变器内进行逆变出来的就是交流电,可以直接给负载使用,也可以返回到蓄电池存储,对于哪些没有电力网络覆盖的偏远地区如:沙漠、高原、深林地带比较适用,可以随时随地的提供电力需求。
光伏逆变器、风电变流器—新能源发电的核心(附相关企业)
光伏、风力发电相信大家都不陌生,前面的文章也对这两个产业链进行了一些梳理。今天就重点说一说光伏发电和风能发电中比较核心的部分,光伏逆变器和风电变流器。
首先,什么是逆变器?简单来说是一种将低压 直流电 转变为 交流电 的电子设备。我们通常是将交流电整流变成直流电来使用,而逆变器的作用与此相反,因此而得名。
变流器,简单来说就是通过整流、逆变原理将 不稳定的电能 变换成为电压、频率恒定等符合并网要求电能的控制装置。包括整流器(交流变直流)、逆变器(直流变交流)、交流变流器和直流变流器。
光伏逆变器
由于太阳能光伏所发的是直流电能,因此需要通过逆变器转换为与电网同频率同相位的交流电能并入电网(电网一般为交流电网,直流电不能直接并网)起直流变交流之用。除此之外,逆变器还有主动运转和停机功能、最大功率追踪MPPT功能、孤岛效应的检测及控制功能、电网检测及并网功能等功能。说得具体一点,逆变器除了直流变交流之外,还监管电流运行情况,有点类似于“管家”的角色。
风电变流器
风力发出来的电本身是交流电,但由于风力发电有很大的不稳定性,且风速和设备本身等都会直接影响发电机转动,因此需要风电变流器进行整理,先交流变直流,再变交流,从而提高电能质量。在风电设备中,变流器是风力发电中非常重要的一种设备,如果想把风力的发出的电能实现并网,那么变流器是不可缺少的设备,所以也是决定能否产生经济利益的核心部件。
光伏逆变器发展格局及趋势
近几年,世界各国对光伏新能源大力发展,光伏发电装机容量快速增长的同时也带动了光伏逆变器产销量的不断增加,行业保持了快速发展。随着国内光伏逆变器市场表现出巨大的潜力,逆变器市场竞争更为激烈,价格越来越接近盈利临界点。更低的价格对光伏逆变器生产厂商的技术研发水平、产品生产实力等方面都提出极高要求。以购买元器件组装为主的中小逆变器生产企业将面临生存考验,难以获得持续发展。
纵观光伏逆变器市场竞争格局的发展变化,近10年以来,行业集中度逐步提升,全球前十家企业的市场份额已达到73%。细分结构来看,1-3名地位稳固,市占率维持在45%左右,4-10名名次不断轮换,市占率在30%左右,头部稳定,腰部竞争激烈。
按应用场景与功率划分:光伏逆变器可分为 集中型逆变器 (28.5%)、 组串型逆变器 (66.5%)与 微型逆变器 三种。其中组串型逆变器是未来行业三大趋势之一。
集中型逆变器 :大型地面、水面、工商业屋顶(500-3400kw)
优势:技术成熟,逆变器和元器件数量少,故障点少可靠性高。
劣势:总功率受个别太阳能电池影响大,需要较大空间布置逆变器,后期维护较为复杂,总成本较高。
代表企业: 华为、阳光电源、上能电气 等企业
组串型逆变器 :小型分布式和地面站-工商业屋顶、复杂山区(20-300kw),户用(20kw以下)控制效果最好;
优势:逆变器体积小,重量轻便于安装,可最大限度提高发电量。
劣势:逆变器数量多,电子元器件多,总故障率相对较高。
代表企业: 锦浪 科技 、固德威 等
微型逆变器 :单体容量一般在1kw以下,多路MPPT+单机集中逆变。
优势:安装简单,安全,可最大限度提高发电量。
劣势:价格较高,适用范围小。
以目前光伏逆变器的市场情况来看,微型逆变器市场份额小,集中式逆变器是光伏发展早期的首选,因安装不方便和总成本较高的限制,增速大不如前。组串式逆变器因价格较低,安装方便的优势,得到了用户的青睐,市场份额不断提高。在短短几年间就成为全球光伏逆变器出货量最高企业的华为,其主打产品就是组串式逆变器。
组串型逆变器适应于 分布式光伏 应用场景,同时向集中地面电站场景扩展。随着下游应用场景增加,分布式光伏占比不断提升,预计组串型逆变器的市场空间将达到523亿,2020-2025年间的复合增长率14%,增长空间巨大!
2021十大光伏逆变器品牌排行榜:
1、华为 2、阳光电源
3、上能电气 4、古瑞瓦特
5、固德威 6、特变电工
7、科华数据 8、科士达
9、锦浪 科技 10、首航新能源
风电变流器行业竞争格局及发展趋势
国内风电变流器厂商整体起步较晚,长期以来,风电变流器因技术及工艺设计难度大、可靠性要求高等因素而被ABB、西门子、艾默生等国外几个电气巨头所垄断。但随着国内风电行业的快速发展,以及国家政策的扶持,国产变流器厂家纷纷发力。经过“十二五”期间产业界的持续努力和竞争,目前国产陆上风电变流器在国内市场上已成为主导,进口产品的市场占有率逐年下滑,部分企业甚至淡出了国内风电市场竞争。
值得注意的是,与陆上风电变流器相比,海上风电变流器对产品功率、可靠性、稳定性以及抗高湿高盐雾性能的要求更为苛刻,技术壁垒极高。我国海上风电使用的主要还是国际大型电气公司的变流器产品。
目前国内风电变流器市场,主要有以下两类参与者:一是能够生产风电变流器的风电整机企业或其设立的以制造变流器为主业的子公司,产品主要供给自身或母公司,以金风 科技 子公司天诚同创为代表;二是广泛参与市场竞争的独立变流器生产厂商,以 禾望电气 为代表。
据了解, 金风 科技 、明阳智能 等行业龙头设有自己的变流器子公司,同时上述企业亦使用了部分第三方生产厂商生产的变流器产品。而其他风机厂商,变流器产品则主要外采自 禾望电气、阳光电源、日风电气 等第三方供应商。
总结:
逆变器和变流器是光伏和风电发电并网的核心部分,技术含量相对较高。光伏逆变器环节我们基本上实现了国产化;风电变流器方面,国产陆上风电变流器在国内市场上已成为主导,但海上风电目前技术还相对薄弱,在变流器的关键技术层面,我国与欧美等发达国家还有一定的差距,随着我国风电的快速发展特别是海上风电的建设,掌握核心技术是必须要做的事情。未来研发投入高,自主创新能力强,掌握核心技术企业将会走出来。
并网逆变器的风力发电并网逆变器
针对风力发电系统的特性,设计了与电网并联的PWM逆变器控制系统,该系统采用电流瞬时值反馈控制,直接以电网电压同步信号为逆变器输出电流跟踪指令,通过对网侧电流的闭环跟随控制,实现以单位功率因数向电网馈送电能。对系统的稳定性进行了分析,实验结果证明了该逆变器控制系统的可行性和正确性。
随着环保意识的加强以及对于可再生能源的需求,风力发电技术日益受到重视。由于风能具有不稳定性和随机性,风力发电机发出的电能是电压、频率随机变化的交流电,必须采取有效的电力变换措施后才能够将风电送入电网。为了改进风力发电机发电系统的运行性能,近年来发展了基于交-直-交变流器的变速风力发电系统。
在交-直-交变速风力发电系统中,逆变器的控制技术是关键,国内外纷纷展开这方面的研究工作。文献[2]~文献[5]对此都有专门的研究。本文综合以上几个文献中逆变器的优点,提出了一种新型的逆变器控制方案。该逆变器直接以电网电压同步信号为逆变器输出电流的跟踪信号,能够使输出电流快速跟踪电网电压。该控制系统结构简单,试验结果表明该控制系统能实现单位功率因数输出,且输出电流的谐波含量低。 《中国风能逆变器行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》
报告利用前瞻资讯长期对风能逆变器行业市场跟踪搜集的市场数据,从行业的整体高度来架构分析体系。本报告主要分析了风能逆变器行业发展背景;风力发电行业发展现状及趋势;风能逆变器行业发展现状、趋势及前景;风能逆变器行业的企业经营状况;风能逆变器行业发展趋势及前景。 交-直-交变速风力发电系统,整流器和逆变器分别采用二极管整流器及基于全控型器件的PWM逆变器。为了解决在低风速时整流以后的电压幅值过低、频率变化太快、直流纹波较大、电压尖刺等问题,在整流器与逆变器之间加入了直流环节部分,该环节具有升压和稳压功能。逆变器将直流转换成适合并网条件的交流后再通过变压器或直接并入电网。
这种交-直-交系统最显著的特点是在风力发电机和电网之间连接了缓冲电路,在并网时无电流冲击,逆变器不仅可以调节电压、频率,而且可以调节输出功率,是一种稳定的并网方式。 PWM逆变器的拓扑结构如图2a所示。逆变器输入与直流稳压的输出端相连,其输入端的电压为直流稳压后的电压值udc,输出端通过滤波电感上后并入电网,对于风力发电并网逆变器系统,输出相电压、相电流与电网电动势满足图2b所示矢量关系。
对于无穷大公共电网,该并网逆变器作为电流源向电网输送电能。因此通过对逆变器输出电流的控制即可达到控制输出功率的目的。由图2b可知,为了不对公用电网产生谐波污染,必须使逆变器各相输出电流与电网电压反相,以实现逆变器的单位功率因数输出。为了实现这一目的,设计了如图3所示的逆变器控制系统。 图6a为蓄电池电压与a相电流波形图,图6b为a相电压与电流波形图。图6c为输出电流的频谱图。实验结果表明,在蓄电池电压稳定的条件下,逆变器输出电流是稳定的正弦波,且与电网电压相位相反,因而实现了单位功率因数传送电能。逆变器输出电流频率基本是50Hz。谐波含量达到了并网要求。