最新微型逆變器研究報告

1、PAGE PAGE 17第 頁 共 NUMPAGES 18 頁微型逆變器相關(guān)資料目 錄一、微型逆變器（一）微型逆變器簡介什么是微型逆變器？其發(fā)展歷程如何？為何會出現(xiàn)此種產(chǎn)品？應(yīng)該如何使用（是否要與其他產(chǎn)品配套使用）？最先是由誰研發(fā)出來的？是否是某些企業(yè)的研發(fā)成果？還是國家的研究機(jī)構(gòu)研發(fā)出來的？目前的研究情況如何？是否已可達(dá)到批量生產(chǎn)？目前有哪些廠家（簡要列舉，在后面再詳細(xì)介紹）？概述：普通太陽能光伏系統(tǒng)都是由許多緊密相連的太陽能電池板組成。這些電池板先分組串聯(lián)，再將不同的串聯(lián)電池組并聯(lián)起來形成電池陣列。（這樣，當(dāng)有局部陰影或碎礫等遮蔽光伏系統(tǒng)時，存在著如果有因日照不均以及特性不均等導(dǎo)致輸出功率

2、下降的模塊，整體的輸出功率就會大幅降低的問題。假如串聯(lián)中的任何某個電池發(fā)生故障，也會導(dǎo)致整個電池組失效。）太陽能電池板陣列產(chǎn)生的直流電流到位于電池板側(cè)旁的逆變器。逆變器有兩個基本功能：一方面是為完成DC/AC轉(zhuǎn)換的電流連接到 HYPERLINK /CAT-2821-SmartGrid.html o 電網(wǎng) t _blank 電網(wǎng)，另一方面是找出最佳的操作點(diǎn)以優(yōu)化太陽能光伏系統(tǒng)的效率。對于特定的太陽光輻射、溫度及電池類型，太陽能光伏系統(tǒng)都相應(yīng)有唯一的最佳電壓及電流，從而使 HYPERLINK o 光伏 t _blank 光伏系統(tǒng)產(chǎn)生最大的能量。如果光伏系統(tǒng)在非最佳電壓及電流水平下運(yùn)行，系統(tǒng)的效率就

3、非常低，白白浪費(fèi)采集太陽能的良機(jī)。太陽能光伏微型逆變器是一種轉(zhuǎn)換 HYPERLINK /translate_c?hl=zh-CN&sl=zh-TW&u=/wiki/Direct_current&prev=/search%3Fq%3D%25E4%25BB%2580%25E4%25B9%2588%2B%25E5%25BE%25AE%25E5%259E%258B%25E9%2580%2586%25E5%258F%2598%25E5%2599%25A8%26start%3D20%26hl%3Dzh-CN%26newwindow%3D1%26safe%3Dstrict%26sa%3DN&rurl=.hk

4、&usg=ALkJrhjA9_v1fYPvcInwndugXUQcVZDKmA o 直流 t _blank 直流從單一 HYPERLINK /translate_c?hl=zh-CN&sl=zh-TW&u=/wiki/Solar_module&prev=/search%3Fq%3D%25E4%25BB%2580%25E4%25B9%2588%2B%25E5%25BE%25AE%25E5%259E%258B%25E9%2580%2586%25E5%258F%2598%25E5%2599%25A8%26start%3D20%26hl%3Dzh-CN%26newwindow%3D1%26safe%3

5、Dstrict%26sa%3DN&rurl=.hk&usg=ALkJrhg1CgUsDIKwadImCWerT-MiwYBKkg o 太陽能電池組件 t _blank 太陽能電池組件至 HYPERLINK /translate_c?hl=zh-CN&sl=zh-TW&u=/wiki/Alternating_current&prev=/search%3Fq%3D%25E4%25BB%2580%25E4%25B9%2588%2B%25E5%25BE%25AE%25E5%259E%258B%25E9%2580%2586%25E5%258F%2598%25E5%2599%25A8%26start%3D

6、20%26hl%3Dzh-CN%26newwindow%3D1%26safe%3Dstrict%26sa%3DN&rurl=.hk&usg=ALkJrhiaTmKvnnjRAr67OLG_xHdnTW_6kQ o 交流電 t _blank 交流電的裝置。微型逆變器的直流電源轉(zhuǎn)換是從一個單一的太陽能模塊交流，各個太陽能電池模塊配備逆變器及轉(zhuǎn)換器功能，每塊組件可單獨(dú)進(jìn)行電流的轉(zhuǎn)化，所以這被稱之為“微型逆變器”及“微型轉(zhuǎn)換器”。微型逆變器能夠在面板級實現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT），擁有超越中央逆變器的優(yōu)勢。這樣可以通過對各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化，使得整體的輸出功率最大化。此外，與通信功能組合，還可用

7、于監(jiān)視各個模塊的狀態(tài)，檢測出出現(xiàn)故障的模塊。歷程：在大規(guī)模部署的太陽能并網(wǎng)發(fā)電廠中，光伏電池板的數(shù)量很大，為此，TI公司提出了“微型逆變器”的概念，它既能夠在較寬的范圍內(nèi)掃描各個獨(dú)立的太陽能電池板的峰值功率點(diǎn)，避免把局部峰值作為MPP點(diǎn)，同時，又能夠提高最大功率點(diǎn)輸出跟蹤的效率。TI提出的這種系統(tǒng)的架構(gòu)對于DC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/AC轉(zhuǎn)換器以及控制器、 HYPERLINK /CAT-2828-CommunicationNetwork.html o 通信 t _blank 通信 HYPERLINK /CAT-2809-Interfacebusdriverclockswitch.html o 接口

8、 t _blank 接口的需求也非常大。在過去的幾年里，美國國家半導(dǎo)體實驗室的研究人員一直在積極研究太陽能發(fā)電系統(tǒng)的效率問題。一個解決方案就是所謂的“微型逆變器”?？墒牵绊懝夥到y(tǒng)的關(guān)鍵因素是可靠性、成本和效率。微型逆變器并不能全面地平衡這幾個關(guān)鍵因素。過去，太陽能電池板被定為無源電子組件，主要原因是太陽能電池板沒有包含任何具備智能及可靠的有源電子組件。但這種情況現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生變化。此外，當(dāng)考慮到成本和效率因素時，更沒必要為每塊電池板都加裝電網(wǎng) HYPERLINK /CAT-2809-Interfacebusdriverclockswitch.html o 接口 t _blank 接口。實際上

9、，現(xiàn)行光伏系統(tǒng)迫切需要優(yōu)化功能。而這個功能可通過若干個可靠及精密的 HYPERLINK /601.html o 集成電路 t _blank 集成電路來實現(xiàn)。憑借50年的集成電路開發(fā)和銷售經(jīng)驗，美國國家半導(dǎo)體將微型優(yōu)化器的專業(yè)知識帶到太陽能領(lǐng)域。2009年，美國國家半導(dǎo)體公司宣布推出太陽能產(chǎn)業(yè)有史以來首款光電板專用的SolarMagic HYPERLINK /product/searchfile/6465.html t _blank 芯片組。這宣告了“智能型太陽能發(fā)電系統(tǒng)”全新時代的來臨。普通的 HYPERLINK /news/listbylabel/label/太陽能 太陽能光伏系統(tǒng)架構(gòu)都極易

10、受到實際操作環(huán)境的影響。例如只要幾塊電池板有陰影或樹葉遮蔽，整個系統(tǒng)的發(fā)電量便會大幅地下跌。具體來說，只要有10%的電池板面積被遮蓋，系統(tǒng)的總發(fā)電量便會下跌50%。而且隨著時間的推移，被遮蔽的電池板面積會越來越大， HYPERLINK /news/listbylabel/label/太陽能 太陽能系統(tǒng)的效率會受到嚴(yán)重的影響。采用 HYPERLINK /news/listbylabel/label/SolarMagic SolarMagic技術(shù)則可將挽回57%的發(fā)電損失。從發(fā)電系統(tǒng)的角度來看，光伏并網(wǎng)在技術(shù)上的重點(diǎn)在于以下兩個方面。一是從光伏系統(tǒng)的角度來看，光伏行業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是太陽能面板

11、的陰影問題。二是從功率器件的角度來看，由于主要的光伏系統(tǒng)廠商擁有各自的光伏逆變應(yīng)用專利拓?fù)洌雽?dǎo)體供應(yīng)商必須開發(fā)專用的產(chǎn)品。例如，由于需要提高輸入電壓以獲得更高的效率，所以必須使用650V或以上 HYPERLINK /search.html?key=MOSFET o IC庫存:MOSFET t _blank MOSFET/ HYPERLINK /search.html?key=IGBT o IC庫存:IGBT t _blank IGBT。此外也需要使用SiCSBD作為成套 HYPERLINK /technology/list_55.html o 技術(shù)資料:解決方案 t _blank 解決方案。

12、另外，要擴(kuò)大10kW以上市場份額，就必須使用 HYPERLINK /search.html?key=IGBT o IC庫存:IGBT t _blank IGBT/SPM模塊。對于10kW以下并網(wǎng)光伏逆變器解決方案，飛兆半導(dǎo)體提供場截止（FS） HYPERLINK /search.html?key=IGBT o IC庫存:IGBT t _blank IGBT和SupreMOS HYPERLINK /search.html?key=MOSFET o IC庫存:MOSFET t _blank MOSFET器件，具備進(jìn)入這一高性能市場所需的低EOFF優(yōu)勢和高可靠性。對于微型逆變器，飛兆半導(dǎo)體擁有中等電

13、壓 HYPERLINK /search.html?key=MOSFET o IC庫存:MOSFET t _blank MOSFET和SupreMOS技術(shù)，可為這類應(yīng)用提供卓越性能。除了功率半導(dǎo)體之外，對各模塊的輸出功率進(jìn)行優(yōu)化的控制 HYPERLINK /CAT-2801-ICDesign.html o IC t _blank IC，以及傳遞各模塊狀況的通信IC的重要性也將日益提高。微 HYPERLINK /SEARCH/WENZHANG/控制器.HTM o 控制器 t _blank 控制器要運(yùn)行MPPT HYPERLINK /CAT-2818-DevelopmentToolsAlgorith

14、ms.html o 算法 t _blank 算法，以調(diào)節(jié) HYPERLINK /CAT-2820-PV.html o 太陽能電池板 t _blank 太陽能電池板的方向、輸出的直流電壓和電流，使之獲得峰值功率輸出，就需要采用微控制器以及 HYPERLINK /CAT-2822-Sensors.html o 傳感器 t _blank 傳感器來跟蹤太陽方位角以及高度角。（二）微型逆變器的關(guān)鍵技術(shù)最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）以及MPPT算法智能調(diào)節(jié)太陽能發(fā)電板的工作電壓，使太陽能板始終工作在V-A特性曲線的最大功率點(diǎn)，從而提高了對太陽能板發(fā)電功率的利用率。MPPT 算法主要有三種：擾動觀察法、電導(dǎo)增量

15、法和恒定電壓法。擾動觀察法 (P&O) 最為常見。該算法以特定方向?qū)ぷ麟妷哼M(jìn)行微擾，然后對 dP/dV 進(jìn)行采樣。如果 dP/dV 為正，則算法知道其朝 MPP 方向調(diào)節(jié)了電壓。然后，繼續(xù)以該方向調(diào)節(jié)電壓，直到 dP/dV 為負(fù)。電導(dǎo)增量 (INC) 法使用 PV 陣列的增量電導(dǎo)dI/dV 來計算 dP/dV 的符號。相比 P&O，INC 快速追蹤變化的光照條件更加準(zhǔn)確。然而，與 P&O 相同，它會產(chǎn)生振蕩，并會在快速變化的空氣條件影響下變得混亂不清。另一個缺點(diǎn)是，其高復(fù)雜性增加了計算時間，并降低了采樣頻率。第三種方法是恒定電壓法，其利用這樣一個事實：一般而言，VMPP/VOC 的比約等于

16、0.76。這種方法所出現(xiàn)的問題在于它要求立刻設(shè)置 PV 陣列電流為 0 來測量陣列的開路電壓。這樣，陣列的工作電壓便被設(shè)置為這一測量值的 76%。但是，在這期間，陣列被斷開，浪費(fèi)掉了有效能源。同時還發(fā)現(xiàn)，76% 開電路電壓是一個非常接近值的同時，它卻并非總是與 MPP 一致。由于沒有一個能夠成功地滿足所有常用情景要求的 MPPT 算法，因此許多設(shè)計人員都會走一些彎路，它們對系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境條件評估然后選擇最佳的算法。實際上，有許多 MPPT 算法可以用，并且太陽能板廠商提供其自己的算法也很常見。對于一些廉價的控制器來說，執(zhí)行 MPPT 算法會是一項難以完成的任務(wù)。因為，除 MCU 的正常控制功能以

17、外，算法還要求這些控制器擁有高性能的計算能力。先進(jìn)的 32 位實時微控制器（例如：TI C2000 平臺中的一些微控制器）就適用于眾多太陽能應(yīng)用。二、廠家動態(tài)（一）國外企業(yè)1、SMA公司（德國）（1）基本情況SMA是光伏逆變器的全球市場領(lǐng)導(dǎo)者，產(chǎn)品應(yīng)用遍及全球，已經(jīng)在全世界四大洲的九個國家設(shè)立了分公司。SMA并網(wǎng)和獨(dú)立運(yùn)行逆變器在中國的應(yīng)用已經(jīng)有七年多的時間，截至目前，已經(jīng)在包括香港和臺灣在內(nèi)的二十多個省市地區(qū)完成了五百多個項目。2009年，SMA公司光伏逆變器銷售量達(dá)到了3400兆瓦，約占世界逆變器總銷售量的40%，創(chuàng)造了高達(dá)9.34億歐元的銷售額，連續(xù)幾年保持著超過100%的增長速度，且在

18、未來數(shù)年仍會保持強(qiáng)勁的增長態(tài)勢。（2）研發(fā)/生產(chǎn)現(xiàn)狀在微型逆變器技術(shù)方面，SMA將采用OKE的技術(shù)開發(fā)自己的產(chǎn)品線。這使得SMA成為全球唯一一家包含各種現(xiàn)存逆變器技術(shù)產(chǎn)品線的廠商，可操作各種尺寸的太陽能光伏系統(tǒng)，并采用最有的技術(shù)系統(tǒng)配置。（3）市場動態(tài)SMA Solar Technology AG (SMA) 宣布向OKE-Services公司購買微型逆變器技術(shù)平臺。SMA計劃在今后的幾年里進(jìn)一步開發(fā)該項技術(shù)并最終實現(xiàn)微型逆變器的產(chǎn)業(yè)化。2、EnphaseEnergy科技有限公司（美國）（1）基本情況太陽能微逆變器發(fā)明制造商Enphase2008年開始微型逆變器商業(yè)化的量產(chǎn)，至今已經(jīng)售出30多

19、萬件微型逆變器。（2）市場動態(tài)太陽能微逆變器發(fā)明制造商Enphase能源宣布，公司最新一輪6300萬美元融資完成。Enphase說，擁有這些資金，公司將能夠加快產(chǎn)品開發(fā)，推出全球擴(kuò)張計劃，并加強(qiáng)其資產(chǎn)平衡性。3、Kaco新能源股份有限公司市場份額則為30%（1）基本情況KACO是德國知名的逆變器專業(yè)生產(chǎn)廠商，是全球逆變器第二大品牌，以轉(zhuǎn)換效率高，性能穩(wěn)定，保質(zhì)期長等優(yōu)質(zhì)的性能深受國內(nèi)顧客的喜愛。近年來，由于光伏市場在德國的快速發(fā)展，KACO利于自己多年逆變器研究&生產(chǎn)的技術(shù)和經(jīng)驗，開發(fā)出總類豐富，質(zhì)量卓越的太陽能逆變器。公司2009年逆變器銷售900MW,比前年的480MW增長近一倍，占全球市

20、場份額為30%。（2）研發(fā)/生產(chǎn)現(xiàn)狀基于美國市場將成為繼歐洲之后，另一個太陽能需求強(qiáng)大的地區(qū)，KACO為拓展美國市場，研發(fā)出一系列的高功率太陽能逆變器產(chǎn)品，并在韓國設(shè)立高功率的研發(fā)中心，此次獲得Intertek的ETL證書，對KACO拓展美國市場帶來極大的助益。（3）市場動態(tài)基于中國迅速的 HYPERLINK o 光伏 t _blank 光伏逆變器需求，德國KACO公司近日宣布與國內(nèi)系統(tǒng)集成商昆山中洋實業(yè)聯(lián)合，2010年起全面進(jìn)軍中國光伏市場。正是瞄準(zhǔn)了中國正在崛起的巨大市場潛力，KACO公司決定進(jìn)一步在中國實施其全球擴(kuò)張策略，經(jīng)過幾番考察，選擇位于昆山的系統(tǒng)集成商中洋實業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略合作?！皣鴥?nèi)

21、的逆變器轉(zhuǎn)換效率，結(jié)構(gòu)工藝和逆變器的穩(wěn)定性上與國際品牌存在一定的差距，若中國 HYPERLINK /496.html o 上網(wǎng)電價 t _blank 上網(wǎng)電價補(bǔ)貼實施，逆變器的轉(zhuǎn)換效率更為重要，這是我們最終選擇中國的主要原因。” 4、Fronius集團(tuán)（奧地利）（1）基本情況奧地利伏能士（Fronius)國際公司創(chuàng)立于1945年，1992年設(shè)立太陽能電子部進(jìn)行太陽能并網(wǎng)逆變器的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。2008年公司全球營業(yè)額3.7億歐元，全年研發(fā)投入高達(dá)2500萬歐元，有效專利585件。自2006 年起，伏能士（Fronius)公司成為太陽能并網(wǎng)逆變器世界上排名第二的生產(chǎn)商。公司總部位于奧地利，在中

22、國授權(quán)北京綠洲協(xié)力新能源科技有限公司作為代理商負(fù)責(zé)伏能士（Fronius)公司太陽能并網(wǎng)逆變器的銷售、安裝、調(diào)試、售后服務(wù)、維修和技術(shù)支持。5、Xantrex科技有限公司（加拿大）（1）基本情況Xantrex技術(shù)有限公司是在可再生、可編程和移動供電市場中進(jìn)行先進(jìn)電源產(chǎn)品及系統(tǒng)開發(fā)、生產(chǎn)和營銷的全球領(lǐng)先企業(yè)，是全球太陽能和風(fēng)能逆變器市場中的三大廠商之一，具備強(qiáng)大的增長潛力：在前景廣闊的北美太陽能逆變器市場中居于領(lǐng)導(dǎo)地位。Xantrex總部位于加拿大溫哥華，在美國、德國、西班牙和英國設(shè)有工廠，在中國也成立有一家合資公司。Xantrex的高增長潛力和可實現(xiàn)的顯著協(xié)同預(yù)計能夠在2011年創(chuàng)造4.70億

23、美元的總銷售額。（二）國內(nèi)企業(yè)就中國而言，中國光伏變頻器整體企業(yè)在轉(zhuǎn)換效率、結(jié)構(gòu)工藝、做工、穩(wěn)定性上跟國外最先進(jìn)水平有一定差距，小功率技術(shù)水平基本跟國外處于相同水平。合肥陽光電源是中國最大新能源電源供應(yīng)商，產(chǎn)品涵蓋風(fēng)力、光伏、電力系統(tǒng)電源，產(chǎn)品成功運(yùn)用于國內(nèi)眾多大型示范工程，2009年光伏逆變器出貨量約80MW。1、合肥陽光電源（1）基本情況合肥陽光電源有限公司是一家專注于太陽能、風(fēng)能等可再生能源電源產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。主要產(chǎn)品有光伏逆變器和控制器、風(fēng)機(jī)變流器、回饋式節(jié)能負(fù)載、電力系統(tǒng)電源等，并提供系統(tǒng)解決方案的設(shè)計及技術(shù)服務(wù)，是我國最大的光伏電源產(chǎn)品的研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，也是我國光

24、伏和 HYPERLINK /view/248785.htm t _blank 風(fēng)力發(fā)電行業(yè)為數(shù)極少的掌握多項核心技術(shù)并擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)之一。每年將不少于銷售收入10%投入研發(fā)。2002年起到2005年間，在國家“送電到鄉(xiāng)工程”光伏/風(fēng)能獨(dú)立電站建設(shè)項目中，陽光電源生產(chǎn)的光伏控制器和逆變器以最優(yōu)的性價比占領(lǐng)了國內(nèi)市場份額的70%，僅此一項就為公司帶來了7000多萬元的銷售收入（2）現(xiàn)狀陽光電源在保持國內(nèi)領(lǐng)先的同時，積極拓展國際市場。產(chǎn)品先后成功應(yīng)用于上海世博會、敦煌10MW光伏電站、寧夏太陽山10MW光伏電站、杭州節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)園光伏電站、北京奧運(yùn)鳥巢、上海臨港大型光伏發(fā)電項目、東汽集團(tuán)

25、風(fēng)電項目、內(nèi)蒙古通遼風(fēng)場項目、湘電集團(tuán)風(fēng)電項目、國家送電到鄉(xiāng)工程、南疆鐵路、廣州白云機(jī)場等眾多的國內(nèi)重大工程項目；產(chǎn)品現(xiàn)已通過TV、CE、UL、DK5940、CSA、CEC等多項國際認(rèn)證，批量銷往意大利、西班牙、英國等歐洲國家，并遠(yuǎn)銷美洲、非洲及東南亞地區(qū)。（3）市場動態(tài)2007年，公司引進(jìn)外資并順利改制為中外合資企業(yè)。陽光電源一直堅持并重視自主創(chuàng)新，先后承擔(dān)了國家“十一五”863計劃等10多個光伏、風(fēng)電領(lǐng)域的重大科研課題，取得了一系列重大科研成果，產(chǎn)品多次填補(bǔ)國內(nèi)空白。能源局領(lǐng)導(dǎo)李福龍對陽光電源在光伏 HYPERLINK /nibianqi.html o 逆變器 t _blank 逆變器、風(fēng)

26、能變流器領(lǐng)域所取得的諸多創(chuàng)新成果和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成績表示贊賞。三、市場分析雖然微型逆變器在全球逆變器市場仍然只占有小份額。微型逆變器和分布式最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）解決方案作為光伏逆變器市場的新興領(lǐng)域，預(yù)計將會大幅增長，2010年到2015年的年均復(fù)合增長率可達(dá)77。供貨量便有望超過現(xiàn)有逆變器。美國iSuppli預(yù)測，原有逆變器的供貨量2012年為130萬140萬臺，而微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器的合計供貨量2012年將達(dá)到約800萬臺。目前美國已有風(fēng)險企業(yè)等多家企業(yè)對微型逆變器和微型轉(zhuǎn)換器展開開發(fā)。 IR的AlbertoGuerra預(yù)測，在未來幾年中，太陽能工程的市場每年的增長率將達(dá)到20%到30%

27、。相應(yīng)地，太陽能逆變器的價格也會隨之下降。由于逆變器的成本占整體太陽能系統(tǒng)成本的15%到20%，因為存在更大的市場需求而得到價格支持。中國政府安排預(yù)算12.7億元， HYPERLINK /nibianqi.html o 逆變器 t _blank 逆變器補(bǔ)貼國內(nèi)光電建筑應(yīng)用示范項目共111個，總規(guī)模為91兆瓦，示范工程分布在中國的30個省、市、自治區(qū)，重點(diǎn)向產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好、陽光資源豐富的江蘇、浙江、內(nèi)蒙、河南等省傾斜，重點(diǎn)引導(dǎo)光電建筑一體化發(fā)展，逆變器重點(diǎn)扶持技術(shù)先進(jìn)的光伏產(chǎn)品推廣應(yīng)用。為鼓勵可再生能源的發(fā)展,中國政府今年3月份啟動了關(guān)于加快推進(jìn)太陽能光電建筑應(yīng)用的實施意見、太陽能光電建筑應(yīng)用財政補(bǔ)

28、助資金管理暫行辦法（簡稱“屋頂計劃”）,對建筑用太陽能產(chǎn)品實施補(bǔ)貼太陽能屋頂計劃。繼“屋頂計劃”出臺4個月后，中國財政部、科技部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)了關(guān)于實施金太陽示范工程的通知，計劃在2-3年內(nèi)，政府補(bǔ)助不低于500兆瓦的光伏發(fā)電示范項目，加快中國國內(nèi)光伏發(fā)電的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展。與此同時的各地政府也紛紛出臺政策刺激光伏電站的發(fā)展，杭州市提出“陽光屋頂”計劃，廣州，南昌，無錫，保定，上海紛紛提出了本地的光伏電站發(fā)展規(guī)劃，中國光伏最發(fā)達(dá)的江蘇省率先出臺了太陽能光電建筑應(yīng)用財政補(bǔ)助資金管理暫行辦法，其中規(guī)定，通過3年努力，力爭在全省建成光伏并網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量400兆瓦。附錄：逆變器的功能要求 太陽

29、能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成；太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，逆變器按激勵方式可分為自激式振蕩逆變和他激式振蕩逆變。主要功能是將蓄電池的直流電逆變成交流電。通過全橋電路，一般采用SPWM處理器經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與照明負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供系統(tǒng)終端用戶使用。有了逆變器，就可使用直流蓄電池為電器提供交流電。 逆變器的類型 （一）按應(yīng)用范圍分類： （1）普通型逆變器 直流12V或24V輸入，交流220V、50Hz輸出，功率從75W到5000W,有些型號具有交、直流轉(zhuǎn)換即UPS功能。 （2）逆變/充電一體機(jī) 在

30、此類逆變器中，用戶可以使用各種形式的電源為交流負(fù)載供電：有交流電時，通過逆變器使用交流電為負(fù)載供電，或為蓄電池充電；無交流電時，用蓄電池為交流負(fù)載供電。它可與各種電源結(jié)合使用：如蓄電池、發(fā)電機(jī)、太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。 （3）郵電通信專用逆變器 為郵電、通信提供高品質(zhì)的48V逆變器，其產(chǎn)品質(zhì)量好、可靠性高、模塊式（模塊為1KW）逆變器，并具有N+1冗余功能、可擴(kuò)充（功率從2KW到20KW）。 （4）航空、軍隊專用逆變器 此類逆變器為28Vdc輸入，可提供下列交流輸出：26Vac、115Vac、230Vac，其輸出頻率可為：50Hz、60Hz及400Hz,輸出功率從30VA到3500VA不等

31、。還有供航空專用的DC-DC轉(zhuǎn)換器及變頻器。 （二）按輸出波形分類： （1）方波逆變器 方波逆變器輸出的交流電壓波形為方波。此類逆變器所使用的逆變線路也不完全相同，但共同的特點(diǎn)是線路比較簡單，使用的功率開關(guān)管數(shù)量很少。設(shè)計功率一般在百瓦至千瓦之間。方波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是：線路簡單、價格便宜、維修方便。缺點(diǎn)是由于方波電壓中含有大量高次諧波，在帶有鐵心電感或變壓器的負(fù)載用電器中將產(chǎn)生附加損耗，對收音機(jī)和某些通訊設(shè)備有干擾。此外，這類逆變器還有調(diào)壓范圍不夠?qū)?，保護(hù)功能不夠完善，噪聲比較大等缺點(diǎn)。 （2）階梯波逆變器 此類逆變器輸出的交流電壓波形為階梯波，逆變器實現(xiàn)階梯波輸出也有多種不同線路，輸出波形的階

32、梯數(shù)目差別很大。階梯波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是，輸出波形比方波有明顯改善，高次諧波含量減少，當(dāng)階梯達(dá)到17個以上時輸出波形可實現(xiàn)準(zhǔn)正弦波。當(dāng)采用無變壓器輸出時，整機(jī)效率很高。缺點(diǎn)是，階梯波疊加線路使用的功率開關(guān)管較多，其中有些線路形式還要求有多組直流電源輸入。這給太陽電池方陣的分組與接線和蓄電池的均衡充電均帶來麻煩。此外，階梯波電壓對收音機(jī)和某些通訊設(shè)備仍有一些高頻干擾。 （3）正弦波逆變器 正弦波逆變器輸出的交流電壓波形為正弦波。正弦波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是，輸出波形好，失真度很低，對收音機(jī)及通訊設(shè)備干擾小，噪聲低。此外，保護(hù)功能齊全，整機(jī)效率高。缺點(diǎn)是：線路相對復(fù)雜，對維修技術(shù)要求高，價格較貴。 上述三種類

33、型逆變器的分類，有利于光伏系統(tǒng)和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計人員和用戶對逆變器進(jìn)行識別和選型。實際上，波形相同的逆變器在線路原理，使用器件及控制方法等等方面仍有很大區(qū)別。 主要性能參數(shù) 描述逆變器性能的參量和技術(shù)條件很多，這里僅就評價逆變器時常用的技術(shù)參數(shù)做一扼要說明。 a使用環(huán)境條件逆變器正常使用條件：海拔高度不超過1000m，空氣溫度0+40。b直流輸入電源條件輸入直流電壓波動范圍：蓄電池組額定電壓值的15%。c額定輸出電壓在規(guī)定的輸入電源條件下，輸出額定電流時，逆變器應(yīng)輸出的額定電壓值。電壓波動范圍：單相220V5%，三相3805%。d額定輸出電流在規(guī)定的輸出頻率和負(fù)載功率因數(shù)下，逆變器應(yīng)輸出的額定

34、電流值。e額定輸出頻率在規(guī)定的條件下，固定頻率逆變器的額定輸出頻率為50Hz：頻率波動范圍：50Hz2%。f最大諧波含量正弦波逆變器，在阻性負(fù)載下，輸出電壓的最大諧波含量應(yīng)10%。g過載能力在規(guī)定的條件下，在較短時間內(nèi)，逆變器輸出超過額定電流值的能力。逆變器的過載能力應(yīng)在規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)下，滿足一定的要求。h效率在額定輸出電壓、輸出，乜流和規(guī)定的負(fù)載功率因數(shù)下，逆變器輸出有功功率與輸入有功功率(或直流功率)之比。i負(fù)載功率因數(shù)逆變器負(fù)載功率因數(shù)的允許變化范圍，推薦值0.71.0。j負(fù)載的非對稱性在10%的非對稱負(fù)載下，固定頻率的三相逆變器輸出電壓的非對稱性應(yīng)10%。k輸出電壓的不對稱度在正常

35、工作條件下，各相負(fù)載對稱，輸出電壓的不對稱度應(yīng)5%。l起動特性在正常工作條件下，逆變器在滿載負(fù)載和空載運(yùn)行條件下，應(yīng)能連續(xù)5次正常起動。m保護(hù)功能逆變器應(yīng)設(shè)置：短路保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)及缺相保護(hù)。n干擾與抗干擾逆變器應(yīng)在規(guī)定的正常工作條件下，能承受一般環(huán)境下的電磁干擾。逆變器的抗干擾性能和電磁兼容性應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。o噪聲不經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器，應(yīng)95db；經(jīng)常操作、監(jiān)視和維護(hù)的逆變器，應(yīng)80db。p顯示逆變器應(yīng)設(shè)有交流輸出電壓、輸出電流和輸出頻率等參數(shù)的數(shù)據(jù)顯示，并有輸入帶電、通電和故障狀態(tài)的信號顯示。 確定逆變器技術(shù)條件： 在光伏/風(fēng)力互補(bǔ)系統(tǒng)選用逆變器時，

36、首要的是確定逆變器如下幾個最主要的技術(shù)參數(shù)：輸入直流電壓范圍，如DC24V、48V、110V、220V等；額定輸出電壓，如三相380V，還是單相220V；輸出電壓波形，如正弦波、梯形波或方波。利用微型逆變器優(yōu)化太陽能系統(tǒng)的設(shè)計對于優(yōu)化太陽能系統(tǒng)的效率和可靠性而言，一種較新的手段是采用連接到每個太陽能板上的微型逆變器(micro-inverter)。為每塊太陽能面板配備單獨(dú)的微型逆變器使得系統(tǒng)可以適應(yīng)不斷變化的負(fù)荷和天氣條件，從而能夠為單塊面板和整個系統(tǒng)提供最佳轉(zhuǎn)換效率。微型逆變器架構(gòu)還可簡化布線，這也就意味著更低的安裝成本。通過使消費(fèi)者的太陽能發(fā)電系統(tǒng)更有效率，系統(tǒng)“收回”采用太陽能技術(shù)的最初

37、投資所需的時間會縮短。電源逆變器是太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵電子組件。在商業(yè)應(yīng)用中，這些組件連接光伏(PV)面板、儲存電能的電池以及本地電力分配系統(tǒng)或公用事業(yè)電網(wǎng)。圖1顯示的是一個典型的太陽能逆變器，它把來自光伏陣列輸出的極低的直流電壓轉(zhuǎn)換成電池直流電壓、交流線路電壓和配電網(wǎng)電壓等若干種電壓。在一個典型的太陽能采集系統(tǒng)中，多個太陽能板并聯(lián)到一個逆變器，該逆變器將來自多個光伏電池的可變直流輸出轉(zhuǎn)換成干凈的50Hz或60Hz正弦波逆變電源。此外，還應(yīng)該指出的是，圖1中的微控制器(MCU)模塊TMS320C2000或MSP430通常包含諸如脈寬調(diào)制(PWM)模塊和A/D轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵的片上外設(shè)。圖1：傳統(tǒng)電

38、源轉(zhuǎn)換架構(gòu)包含一個太陽能逆變器，它從PV陣列接收低DC輸出電壓并產(chǎn)生AC線路電壓。設(shè)計的主要目標(biāo)是盡可能提高轉(zhuǎn)換效率。這是一個復(fù)雜且需反復(fù)的過程，它涉及最大功率點(diǎn)跟蹤算法(MPPT)以及執(zhí)行相關(guān)算法的實時控制器。最大化電源轉(zhuǎn)換效率未采用MPPT算法的逆變器簡單地將光伏模塊與電池直接連接起來，迫使光伏模塊工作在電池電壓。幾乎無一例外的是，電池電壓不是采集最多可用太陽能的理想值。圖2說明了典型的75W光伏模塊在25電池溫度下的傳統(tǒng)電流/電壓特性。虛線表示的是電壓(PV VOLTS)與功率(PV WATTS)之比。實線表示的是電壓與電流(PV AMPS)之比。如圖2所示，在12V時，輸出功率大約為5

39、3W。換句話說，通過將光伏模塊強(qiáng)制工作在12V，輸出功率被限制在約53W。但采用MPPT算法后，情況發(fā)生了根本變化。在本例中，模塊能實現(xiàn)最大輸出功率的電壓是17V。因此，MPPT算法的職責(zé)是使模塊工作在17V，這樣一來，無論電池電壓是多少，都能從模塊獲取全部75W的功率。高效DC/DC電源轉(zhuǎn)換器將控制器輸入端的17V電壓轉(zhuǎn)換為輸出端的電池電壓。由于DC/DC轉(zhuǎn)換器將電壓從17V降至12V，本例中，支持MPPT功能的系統(tǒng)內(nèi)電池充電電流是：(VMODULE/VBATTERY)IMODULE，或(17V/12V)4.45A =6.30A。假設(shè)DC/DC轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率是100，則充電電流將增加1.8

40、5A(或42)。雖然本例假設(shè)逆變器處理的是來自單個太陽能面板的能量，但傳統(tǒng)系統(tǒng)通常是一個逆變器連接多個面板。取決于應(yīng)用的不同，這種拓?fù)浼扔袃?yōu)點(diǎn)又有缺點(diǎn)。MPPT算法主要有三種類型的MPPT算法：擾動-觀察法、電導(dǎo)增量法和恒定電壓法。前兩種方法通常稱為“爬山”法，因為它們基于如下事實：在MPP的左側(cè)，曲線呈上升趨勢(dP/dV0)，而在MPP右側(cè)，曲線下降(dP/dV 0)。擾動-觀察(PO)法是最常用的。該算法按給定方向擾動工作電壓并采樣dP/dV。如果dP/dV為正，算法就“明白”它剛才是在朝著MPP調(diào)整電壓。然后，它將一直朝這個方向調(diào)整電壓，直到dP/dV變負(fù)。PO算法很容易實現(xiàn)，但在穩(wěn)態(tài)

41、運(yùn)行中，它們有時會在MPP附近產(chǎn)生振蕩。而且它們的響應(yīng)速度也慢，甚至在迅速變化的氣候條件下還有可能把方向搞反。電導(dǎo)增量(INC)法使用光伏陣列的電導(dǎo)增量dI/dV來計算dP/dV的正負(fù)。INC能比PO更準(zhǔn)確地跟蹤迅速變化的光輻照狀況。但與P&O一樣，它也可能產(chǎn)生振蕩并被迅速變化的大氣條件所“蒙騙”。其另一個缺點(diǎn)是，增加的復(fù)雜性會延長計算時間并降低采樣頻率。第三種方法“恒壓法”則基于如下事實：一般來說，VMPP/VOC0.76。該方法的問題來源于它需要瞬間把光伏陣列的電流調(diào)為0以測量陣列的開路電壓。然后，再將陣列的工作電壓設(shè)置為該測定值的76。但在陣列斷開期間，可用能量被浪費(fèi)掉了。人們還發(fā)現(xiàn)，雖

42、然開路電壓的76是個很好的近似值，但也并非總是與MPP一致。由于沒有一個MPPT算法可以成功地滿足所有常見的使用環(huán)境要求，許多設(shè)計工程師會讓系統(tǒng)先評估環(huán)境條件再選擇最適合當(dāng)時環(huán)境條件的算法。事實上，有許多MPPT算法可用，太陽能面板制造商提供他們自己算法的情況也屢見不鮮。對廉價控制器來說，除了MCU本份的正?？刂乒δ芡猓瑘?zhí)行MPPT算法絕非易事，該算法需要這些控制器具有高超的計算能力。諸如德州儀器C2000平臺系列的先進(jìn)32位實時微控制器就適合于各種太陽能應(yīng)用。電源逆變器使用單個逆變器有許多好處，其中最突出的是簡單和低成本。采用MPPT算法和其它技術(shù)提高了單逆變器系統(tǒng)的效率，但這只是在一定程度

43、上。根據(jù)應(yīng)用的不同，單個逆變器拓?fù)涞娜秉c(diǎn)會很明顯。最突出的是可靠性問題：只要這個逆變器發(fā)生故障，那么在該逆變器被修好或更換前，所有面板產(chǎn)生的能量都浪費(fèi)掉了。即使逆變器工作正常，單逆變器拓?fù)湟部赡軐ο到y(tǒng)效率產(chǎn)生負(fù)面影響。在大多數(shù)情況下，為達(dá)到最高效率，每個太陽能電池板都有不同的控制要求。決定各面板效率的因素有：面板內(nèi)所含光伏電池組件的制造差異、不同的環(huán)境溫度、陰影和方位造成的不同光照強(qiáng)度(接收到的太陽原始能量)。與整個系統(tǒng)使用一個逆變器相比，為系統(tǒng)內(nèi)每個太陽能電池板都配備一個微型逆變器會再次提升整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。微型逆變器拓?fù)涞闹饕锰幨?，即便其中一個逆變器出現(xiàn)故障，能量轉(zhuǎn)換仍能進(jìn)行。采用微型

44、逆變器的其它好處包括能夠利用高分辨率PWM調(diào)整每個太陽能板的轉(zhuǎn)換參數(shù)。由于云朵、陰影和背陰會改變每個面板的輸出，為每個面板配備獨(dú)有的微型逆變器就允許系統(tǒng)適應(yīng)不斷變化的負(fù)載情況。這為各面板及整個系統(tǒng)都提供了最佳轉(zhuǎn)換效率。微型逆變器架構(gòu)要求每個面板都有一個專用MCU來管理能源轉(zhuǎn)換。不過，這些附加的MCU也可被用來改善系統(tǒng)和面板的監(jiān)測。例如，大型的太陽能發(fā)電場就受益于面板間的通信以幫助保持負(fù)載平衡并允許系統(tǒng)管理員事先計劃有多少能量可用，以及用這些能量做什么。不過，為充分利用系統(tǒng)監(jiān)測的好處，MCU必須集成片上通信外圍設(shè)備(CAN、SPI、UART等)以便簡化與太陽能陣列內(nèi)其它微型逆變器的接口。在許多應(yīng)

45、用中，使用微型逆變器拓?fù)淇梢燥@著提高系統(tǒng)整體效率。在面板級，效率有望提升30。但由于各應(yīng)用差異很大，系統(tǒng)級改善的“平均”百分比并沒多大意義。應(yīng)用分析當(dāng)評估微型變頻器在具體應(yīng)用中的價值時，應(yīng)從幾個方面考慮拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在小型應(yīng)用中，各面板有可能面臨基本相同的光照、溫度和陰影等條件。因此，微型逆變器在提升效率方面作用有限。為使各面板工作在不同電壓以獲得最高能效，要求采用DC/DC轉(zhuǎn)換器使各面板的輸出電壓統(tǒng)一于儲能蓄電池的工作電壓。為盡可能降低制造成本，可把DC/DC轉(zhuǎn)換器和逆變器設(shè)計成一個模塊。用于本地電源線路或連接配電網(wǎng)的DC/AC轉(zhuǎn)換器也可被整合進(jìn)該模塊。太陽能面板必須要互相通信，這會增加導(dǎo)線和復(fù)雜性。這是對在模塊中包含進(jìn)逆變器、DC/DC轉(zhuǎn)換器和太陽能電池板的另一個爭論點(diǎn)。每個逆變器的MCU仍然必須有足夠能力來運(yùn)行多個MPPT算法以適應(yīng)不同的操作環(huán)境。采用多個MCU會加大整體系統(tǒng)的材料成本。每當(dāng)考慮改變架構(gòu)時都會關(guān)注其成本。為滿足系統(tǒng)的價格目標(biāo)，為每個面板都配備一個控制器意味著該控制器的成本必須要有競爭力、外形較小，但仍能同時處理所有的控制、通信和計算任務(wù)。片上集成恰當(dāng)?shù)目刂仆庠O(shè)以及高模擬集成度是保證系統(tǒng)低成本的兩個基本要素。為執(zhí)行針對優(yōu)化轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)監(jiān)控和能量存儲各環(huán)節(jié)中的效率所開發(fā)出的算法，高性能也是必需的。使用除可滿足微型逆變器本身要求之外，還可處理包括AC/D