光伏逆變器發展面臨三大挑戰

  中國儲能網訊：5月24-26日，SNEC第十六屆（2023）國際太陽能光伏與智慧能源（上海）大會暨展覽會在上海舉行。中國光伏行業協會理事長、陽光電源股份有限公司（下稱陽光電源）董事長曹仁賢在開幕式上致辭表示，隨著傳統化石能源的枯竭和價格的持續上升，光伏發電將很快成為最具經濟性的電力形式。

  隨著“雙碳”目標持續推進及全球能源轉型步伐加快，光伏產業在裝機規模、技術革新等方面正迎來跨越式發展，新業態、新模式、新需求不斷涌現，光伏電站也面臨發展新挑戰。作為光伏電站和電網之間的橋梁，光伏逆變器一頭連接組件、一頭連接電網，不僅決定了電站可以發多少電，還要適應和支撐電網安全穩定運行。在新發展形勢下，光伏逆變器需要做出哪些變革，牢牢牽引住電站和電網兩端？在2023上海SNEC展會期間，《中國能源報》記者就此采訪了陽光電源光儲集團副總裁、地面光伏事業部總裁張顯立。

  ■■ 支撐電網能力亟待提升

  據智庫服務機構前瞻產業研究院統計，2014-2022年，我國光伏發電量占全社會用電量比例逐年增長。2022年，我國光伏發電量占全社會用電量的比例已達到5.1%。未來，光伏將是推動我國實現能源變革的重要引擎之一。

  陽光電源在《5A融合-地面電站解決方案白皮書》中援引行業機構數據也預測了光伏未來廣闊的發展前景。2023年全球光伏新增裝機量將超過350吉瓦，到2030年新增裝機量將接近700吉瓦。

  在張顯立看來，光伏裝機規模、發電量占比的不斷提升，給逆變器發展提出了新要求。“原來光伏規模小，對電網影響不大，隨著規模越來越大，其特有的波動性和隨機性將對電網安全可靠運行帶來挑戰。如何提升電網強度將成為未來面臨的難題，為此，我們需要轉變發展思路，從被動適應到主動支撐，提升光伏逆變器對電網的支撐能力，這也是目前光伏逆變器產業公認的發展方向。”

  張顯立進一步解釋說：“具體來看，電網環境也各有差異，有的地方電網強，有的地方電網弱，光伏逆變器就需要自動適應當地的電網環境，始終保持系統穩定運行，這對逆變器的控制要求非常高。”

  ■■ 電站營運環境越發復雜

  地面光伏電站是光伏裝機的主力。2021年，我國啟動第一批以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地項目建設，地面光伏電站應用場景逐步向多元化、復雜化方向發展。

  “‘上山下海進沙漠’已經成為地面光伏電站的真實寫照。不僅是沙漠、戈壁、荒地，甚至是丘陵、灘涂和近海，都成為了光伏地面電站未來潛在開發地。”張顯立表示，地面光伏電站單體容量大、系統復雜，沙漠、戈壁、荒地地區風沙強度大，設備內部容易遭沙塵入侵，導致散熱不暢、零部件損壞，影響設備可靠運行。而灘涂和近海地區高鹽霧、高溫、高濕，易腐蝕，加劇電站設備老化和損壞，影響壽命。

  張顯立提出，地面光伏電站方案升級需綜合考慮不同地區應用環境、設計理念及電網要求等多重因素，因地制宜，科學設計。“應用環境決定了光伏逆變器產品的升級方向，一些差異化的需求也將顯現出來。我們通過組串式和模塊化產品組合及技術方案創新，可以適配各種應用場景。比如，針對山地、丘陵等起伏大、分散地塊，我們就要提供更為靈活的產品方案，充分利用土地，實現土地最大化利用。而針對沙漠項目，我們的產品就需要高效散熱，隔絕沙塵，保障電站可靠運行。”

  ■■ 智能運維需求快速增加

  從光伏逆變器技術發展方向上來看，張顯立認為，隨著市場對光伏逆變器的性能要求越來越高，一定要加大產品硬件和軟件的創新，兩者相輔相成，共同發展。硬件從產品質量、可靠性等方面出發，軟件則利用大數據、算法等技術實現快速精準識別和控制、達到發電量優化和智能化運維的目的。

  張顯立以光伏逆變器運維為例，說明硬件、軟件齊發力的積極作用。“傳統集中式逆變器單機功率大，故障期間發電量損失較大，且一般需要專業人員維護。采用模塊化設計后，各逆變器單元在電氣上相互獨立，單臺故障時不影響其余單元發電。同時，我們還研發了模塊化光伏逆變器智能IV診斷技術，通過軟件技術升級精準識別定位故障。目前，可識別16種主流故障，極大縮短了運維時間，提升了運維效率。”

  展望未來，張顯立認為，在構建新型電力系統目標下，市場對光伏逆變器的要求將越來越高。要做好光伏逆變器的創新工作，就要充分連接供應鏈上下游，加強和組件企業、電網公司等協同創新，才能發揮好橋梁的作用，有效支撐光伏電力成為主力電源。