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。
图1、光伏逆变器与光伏电网
1、光伏逆变器分为四大类：集中式、组串式、集散式和微型。其中，集中式逆变器与组串式逆变器为我国光伏逆变器的主流产品，占比分别为45%、42%。
图2、光伏逆变器分类
2、从光伏逆变器的成本构成上看，直接材料成本占比非常高，超过80%，可大致分为四个部分：功率半导体(主要为IGBT)，机构件( 塑胶件、压铸件、散热器、钣金件等)，辅材(绝缘材料、包材等)，以及其它电子元器件(电容、电感、集成电路等)。
图3、光伏逆变器成本构成
3、光伏逆变器电子电路部分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。以组串型逆变器为例，常用的电子元器件主要有：
1）IGBT和MOSFET等功率器件;光伏逆变器的作用是将光伏系统发的直流电转化为可以上网的交流电，而实现该功能的核心元件就是功率半导体，比如IGBT、MOSFET等，部分厂商也开始采用GaN和SiC等第三代半导体器件。IGBT和MOSFET功率器件的主要供应商有：英飞凌(INFINEON)、富士电机(FUJI ELECTRIC)、三菱(Mitsubishi)、赛米控(Semikron)、东芝(TOSHIBA)、斯达半导、中车时代、扬杰、士兰、比亚迪、宏微、华微电子、新洁能、华润微、飞虹等。
2）MCU主控芯片、驱动芯片;MCU主控芯片在逆变器中的作用很大。为了确保逆变器在直流/交流转换时损失最少，效率最高，需要MCU来保障功率级电压和电流的准确采样，为DC-DC和DC-AC中的电源开关准确生成脉宽调制(PWM)。MCU还需要负责逆变电路的过温、过压、欠压等监控保护功能，以及一些智能化的功能，比如与外界通讯、人机交互、数据记录等。MCU主要供应商有恩智浦/飞思卡尔(NXP/Freescale) 、德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、微芯(Microchip)、英飞凌(INFINEON)、瑞萨(Renesas)等国外厂商。国内的芯片原厂有兆易创新、雅特力、合泰、先楫半导体等。
3）电容、电阻、电感、变压器等磁性元件;电容原厂主要有爱普科斯(EPCOS)、日本尼吉康(Nichicon)、德国威马(WIMA)、威世/BC元件等，国内供应商主要有基美(Kemet)、法拉、洛尔法、创格、宸瑞、飞达、明路、江海和意壳等。电感等磁性元器件原厂有京泉华、可立克和伊戈尔，三者的全球市场份额都分别超过10%。全球逆变器出货量前二且遥遥领先的华为和阳光电源，其采购总量的6成来自京泉华和伊戈尔。磁性元器件原厂有国巨/普思、TDK、胜美达、田村、台达、光宝、京泉华、可立克、顺络电子、铭普光磁、麦捷科技、伊戈尔、永创星科技、中富电路、阿图姆、维胜科技、柔性磁电、格利尔、菲力克斯、云创电子、大忠、慧华电子、利通、鸿华、贝塔、麦新、辉烨、海能达、普奥、立一、星火电子、中策亿特、舜大、裕正、立强、三盛源、达鑫、经纬达、宜兴文达、恒升、德珑、安登利、科德电子、联泰兴、创世富尔、鸿润恒一、雅玛西等。
4）电流传感器、直流开关、AC/DC连接器、散热器等;电流传感器的供应商主要有莱姆(LEM)、瓦克华(VAC)、村田(Murata)、霍尼韦尔(Honeywell)、埃戈罗(Allegro)等。国内原厂主要有锦澄、中旭、世特美、安科瑞等。
5）散热器的原厂有依必安派特(EBM-PAPST)、建准(SUNON)、台达(DELTA)、NOCTUA、AVC、美蓓亚(MINEBEA)、尼得科(NIDEC)等。国产散热器原厂有三巨电机、赛极、九州风神等。
6）电路保护器件。光伏系统防雷器的主要原厂有菲尼克斯(Phoenix Contact)、盾牌(DEHN)、库柏(Cooper)、西岱尔(CITEL)等。国产原厂有中光、海鹏信、新维等。
图5、光伏逆变器产业链
(末完、待续) |
