全球光伏逆变器市场正在迎来第一波更换潮。市场研究机构指出，随着早期地面电站的光伏逆变器寿命到期，全球光伏逆变器升级更换需求正不断显现，预计今年全球光伏逆变器的更换需求将达百万千瓦级，其中亚洲市场占比超四成，中国市场占比较大。
但由于早期国内集中式光伏电站逆变器产品多为进口产品，与国产产品输出电压等级并不相同，导致早期大型地面电站光伏逆变器更换面临电压等级和阻抗特性失配的难题。在此背景下，如何用最低成本做好光伏电站的升级改造，成为产业要解决的重要课题。
存量光伏逆变器技改需求攀升
方正证券预测，今年全球光伏逆变器替换需求为1320万千瓦，到2025年将快速增长至3730万千瓦。且随着全球新增装机规模的不断提升，未来光伏逆变器的替换需求也将持续增长。光伏逆变器制造企业也将迎来新的重大发展机遇。
市场研究机构埃信华迈公司早前也发布报告称，随着早期地面电站的光伏逆变器寿命到期，或部分出现故障等，第一波光伏逆变器更换潮已然来临。中国将会成为全球第二大光伏逆变器更换需求市场，体量庞大。但受光伏逆变器市场竞争以及产品更新换代技术等因素影响，要想打开这一片蓝海并不容易。
山东奥太电气有限公司（下称“山东奥太”）新能源事业部总经理张洪亮说：“2014年以前，国内地面电站多选用的是艾默生、西门子、GE等进口品牌的光伏逆变器产品，其中艾默生等光伏逆变器的输出电压为380伏，和目前国内光伏逆变器主流产品270伏或315伏的电压等级并不匹配。如果单纯地换上国内产品，则无法保障光伏逆变器最大功率输出，导致发电效率下降，直接降低发电量。”
但要想找到以前的进口产品十分困难。业内人士指出，如今，国产逆变器品牌在国内市场的占有率达98%，在全球光伏市场占有率更是在60%以上。当年垄断中国光伏逆变器市场的欧美品牌产品早已被迫退出。以艾默生为例，其在2014年就已停产，且不再提供升级服务。一旦光伏逆变器出现问题，只能更换兼容艾默生光伏逆变器的单元模块，这种方式不仅费用高昂，还存在散热差、达不到现行国家标准等的问题。
技改要“少花钱、多办事”
在此背景下，我国新能源并网控制专家、山东大学讲席教授张承慧及其团队所研发的光伏逆变器自升压技术为解决上述难题提供了新方案。
据介绍，自升压技术主要解决的是光伏逆变器更换时的电压匹配问题。在更换新光伏逆变器后，只需要增加占总容量15%的自升压装置就可满足现场需求，既不用改变组件排列方式，也不用花大价钱去找原配件。
在业内人士看来，这一技术有两大优势，一是“花最少的钱办最多的事”。“降本增效”是光伏行业的永恒主题，作为电站的重要电能变换装备，光伏逆变器也要本着这一大目标出发。运用自升压技术后，380伏光伏电站的升级改造工程成本极低，有“四两拨千斤”之功效。
而作为山东大学的校办企业，山东奥太首先将这一技术运用在早期集中式光伏电站的逆变器技改上，并完成了系列光伏逆变器技术革新，实现了产品的推陈出新和升级换代。“自2014年开始，就有客户向我们反映光伏逆变器技改难题，不是找不到合适的光伏逆变器更换，就是即使千辛万苦找到了，也负担不起更换费用，而自升压技术有效解决了这一难题。”张洪亮说。
“以软代硬”高级算法促升级
电压匹配问题解决了，新的挑战随之而来。增设自升压装置后，逆变器工作电压范围也有所拓宽。要让光伏电站发挥其最大效用，就要实现效率、发电量和收益的最大化，找到光伏发电的最优峰。基于“以软代硬”的思想，张承慧提出自动寻优技术，从软件层面出发寻找最大功率点，以达到提高发电量的目的。
此外，为了让光伏电力保持较好的并网同步性和稳定性，张承慧还将非线性控制和电力电子融合，攻克了电网故障和多源扰动下的光伏精准并网控制难题。张承慧表示：“光伏电力虽然是清洁电力，但输出功率波动大，对电网干扰也大，我们要做的就是通过升级控制系统、优化控制算法，增强光伏逆变器的稳定性和安全性，以软件代替硬件，开发光伏逆变器新功能，以提高光伏供电品质，做到给电网只帮忙不添乱。”
目前，张承慧及其团队研发的上述技术已实现大规模产业化，并在380伏光伏电站升级改造工程中成功应用。其中，国内第一批地面电站——青海华能格尔木5万千瓦光伏电站在完成逆变器国产化更换升级后，发电量较此前增加了9%。
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