集中式光伏逆变器的故障维修(光伏逆变器常见故障及其解决方法)
前沿拓展：
（文/程文智）光伏逆变器是光伏发电系统的核心设备，其主要功能是将光伏发电系统所发的直流电转化成交流电，并跟踪光伏组件阵列的最大输出功率，将其能量以最小的变换损耗、最佳的电能质量用于电器设备应用或馈入电网。
光伏逆变器主要由输入滤波电路、DC/DC MPPT电路、DC/AC逆变电路、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。光伏逆变器根据输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器；根据应用在并网发电系统，还是离网发电系统中，可分为并网逆变器和离网逆变器；根据应用的光伏发电类型，可分为集中式光伏发电逆变器和分布式光伏发电逆变器；根据能量是否存储，可分为并网逆变器和储能逆变器；根据技术路线的不同，可以分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器和微型逆变器。
图：逆变器简要原理图（来源：禾迈股份招股说明书）
目前，市场主要以集中式逆变器和组串式逆变器为主，随着分布式光伏市场的快速增长，及集中式光伏电站中组串式逆变器占比的不断提高。据公开数据显示，2021年，光伏逆变器市场中，组串式逆变器占了69.6%，集中式逆变器占比为27.7%，集散式逆变器和微型逆变器约占2.7%。不过，最近微型逆变器的渗透率有逐渐升高的趋势。
几种逆变器类型的优劣势比较
按照光伏逆变器的技术路线，可以将光伏逆变器分为集中式光伏逆变器、组串式光伏逆变器、集散式光伏逆变器和微型逆变器。
（1） 集中式光伏逆变器。将大量并行的光伏组件串连到同一台集中逆变器的直流输入端，汇总成较大直流功率，再转变为交流电的一种电力电子装置，其功率相对较大，单机容量一般为500kW以上。它具有输出功率大、技术成熟，以及电能质量高、成本低等优点，但其最大功率跟踪电压范围比较窄，组件配置灵活性较低，发电时间短，因此，要求光伏组件之间具有较高的匹配性，一旦出现多云、部分遮荫，或单个组串故障，将影响整个光伏发电系统的效率和产能。
主要应用于光照均匀的集中式地面大型光伏电站等集中式光伏发电系统。产品转换效率高，电网友好性强，安全可靠，经济性好，能适应高寒、低温、高海拔等多种环境, 广泛应用于荒漠、高原、商业屋顶等大、中型光伏发电系统。随着技术进步近年来开始与下游的变压器集成，形成“逆变升压”一体化的解决方案，以及与储能结合的光储一体化解决方案。
图：集中式光伏逆变器（来源：昱能科技招股说明书）
（2） 组串式光伏逆变器的逆变方式是对单串或数串光伏组件进行单独的最大功率点跟踪，再经过逆变以后并入交流电网，一台组串式逆变器可以有多个最大功率峰值跟踪模块，单机容量一般在200kW以下。组串式光伏逆变器最大功率跟踪电压范围宽，组件配置灵活，发电时间长。而且，其功率密度高，安装维护简单，可满足户内、户外等不同的应用环境要求，广泛应用于规模较小的电站，如户用分布式发电、中小型工商业屋顶电站等，也可应用于地形复杂的大型地面电站。
图：组串式逆变器
（3） 集散式逆变器结合了大型集中式光伏逆变器的集中逆变优势和组串式光伏逆变器的分散MPPT跟踪优势，达到集中式逆变器低成本高可靠性，组串式逆变器的高发电量。集散式逆变器具有工程经验少、安全性及稳定性还需验证的缺点，应用于我国光伏“领跑者”示范基地。
（4） 微型逆变器的逆变方式是 每个微型逆变器一般只对应单块或数块光伏组件，可以 对每一块光伏组件进行单独的最大功率点跟踪，再经过逆变以后并入交流电网。微型逆变器的单体容量一般在5kW以下。微型逆变器能够对每块光伏组件进行独立的最大功率跟踪控制，从而实现对每块光伏组件的输出功率进行精细化调节及监控。相较于集中式逆变器与组串式逆变器，在碰到部分遮挡或者组件性能差异的情形下，微型逆变器光伏发电系统能获得更高的发电效率。
此外，微型逆变器全部并联运行，并且直接将每块光伏组件的直流电逆变为交流电后并入电网， 运行时仅有几十伏的直流电压，最大程度降低了安全隐患 。其优点是高功率密度，安装维护简单，可自动适应复杂电网环境，延长发电时间，有效提升发电收益，同时内置防雷及高精度漏电流保护，具备储能接口和多种通讯方式，满足户内、户外等不同的应用环境要求，广泛应用于住宅屋顶、庭院等户用光伏发电系统。
图：微型逆变器
光伏逆变器市场格局
今年的光伏市场发展态势非常好，据业内人士透露，很多定单排期交付要到年底，原因是欧洲的天然气价格大涨，居民用能成本大幅增加，因此加大了光伏系统的安装量。有人预估今年光伏逆变器的装机量在220~240GWh之间，其中国内约为70~80GWh。
市场格局方面，根据IHS发布的最新报告，全球逆变器出货量排名的10家企业中，有6家为中国企业，包括阳光电源、华为、锦浪科技、古瑞瓦特、固德威和上能电气。全球逆变器的总出货为218.5GWh，相比2020年的172GWh，有明显的增长。
预计今年的市场份额阳光电源大概率还是会领跑，光伏和储能逆变器一起应该可以达到70GWh，华为应该也能达到65GWh。锦浪科技的今年的目标是16~18GWh、古瑞瓦特的目标是13~15GWh、固德威今年的目标是10~12GWh。
海外厂商中，SolarEdeg的光伏逆变器在北美市场表现不错，估计应该占了北美52%是市场，其中华为在北美失去的市场大都被它拿到了。另外，阳光电源在美国市场表现也还不错，大概占32%的市场份额。
业内人士表示，目前组串式逆变器是主流，且主要是大组串，结合工商业和地面电站需求来做的。在美国市场中，排名第一的是阳光电源，接下来是锦浪科技、固德威、古瑞瓦特和首航。
欧洲市场中，组串式逆变器做的最好的是华为，华为2021年成立了数字能源部，由于华为的变化导致了光伏行业出现了大的变化，华为的研发从原来华为体系剥离出来，研发成本从29%下降到了16%，可以用来招聘更多的人，华为数字能源有6大行业布局，其中他们最为看重的就是光储一体，在2021年，华为的光储业务以抢占市场为主，在产品类型方面，华为没有集中式逆变器，主要是组串式逆变器。排名第二的是阳光电源，第三的锦浪科技，随后是古瑞瓦特和固德威。
此外，特变电工、科士达和上能电气主要以集中式逆变器为主，但量不大。
微型逆变器方面，2021年欧洲市场上锦浪科技排名第一、紧随其后的是阳光电源和华为等厂商。
在国内市场中，2021年国内微型逆变器发展速度迅速，排名第一的是锦浪科技，随后是华为、阳光电源、固德威、古瑞瓦特和首航；组串式逆变器方面，排名第一的是华为、随后是阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、固德威和首航；集中式逆变器方面，阳光电源排名第一，特变电工、科华数据、上能电气和科士达紧随其后。
结语
总的来说，当前中国逆变器企业发展态势都很好，且主要市场在海外，预计海外市占在60%~70%之间。加上现在海外市场能源紧张的情况下，民众购买光伏和储能的意愿大大增加和越来越多的国家和城市推出了相应的补贴政策，未来几年光伏市场的发展空间很大。