2016年10月31日-11月1日，由北極星太陽能光伏網主辦的“第二屆光伏電站質量·設備選型高峰論壇暨2016金融機構光伏電站投資風控研討會”在北京艾維克酒店舉辦。來自國內各大電站投資單位、電力設計研究院、大型金融機構、光伏發(fā)電設備企業(yè)等近300人參與此次盛會，共同探討光伏發(fā)電產業(yè)如何走上質量之路、效率之路。

會上，杭州禾邁電力電子技術有限公司總經理楊波發(fā)表了主題為《從逆變器角度看光伏發(fā)電系統的高效和安全》的演講。

杭州禾邁電力電子技術有限公司總經理 楊波

主要內容如下：

禾邁在美麗的杭州，是一家為光伏電站和戶用光伏系統戶外系統提供逆變器等專業(yè)產品和技術服務的電力電子公司。雖然公司還比較年輕，但是涉及的技術和產品已經很多，在新能源領域，除了太陽能，還有儲能技術、電動汽車充電技術的直流充電等。

禾邁的創(chuàng)立其實很簡單，是一家由浙江大學和杭開集團共同合作的高新技術企業(yè)。浙江大學是一座擁有百年歷史的高等學府，杭開集團則擁有雄厚的產業(yè)資源，禾邁創(chuàng)立之前就已經開展了全方位的產學研合作。2008年在浙江大學電力電子國家重點實驗室內，產品開始研發(fā)，2012年，在“浙江大學-杭開集團新能源研發(fā)中心”基礎上，成立了禾邁電力電子這家公司，走到現在，剛好4年的時間。

我們的技術團隊主要來自浙江大學電氣工程學院的電力電子國家實驗室，包括博士后3人，博士10人，碩士25人。禾邁團隊起步于學校，比較注重學術論文的發(fā)表創(chuàng)新技術的研究，已經擁有了很多國家專利和軟件著作權，值得一提的是，2016年我和浙江大學為主體，我們一起獲得了國家自然科學二等獎。

今天的演講主題和光伏逆變器產品有關，但同時也和大家分享一些我們的創(chuàng)新技術和理念。

眾所周知逆變器在光伏系統中的作用，所有太陽能的功率都要全額通過逆變器，所以逆變器是光伏系統里面除了組件以外最為重要的核心。我們很關注逆變器的轉換效率，但是我們又在思考，影響電力電子的變流器的因素有很多，研究關鍵的并不只是它的效率的提升，更重要的是要明白弄清我們的電源能量源來自于哪里，有什么特性，太陽能組件的特性跟普通電池的特性不一樣，必須明白它的特性，才能研究開發(fā)出一個與之適配的變流器。

反觀之過來，光伏系統的需求就對逆變器提出了很多特殊要求。有件事情我印象很深，我在廣州的時候，跟正泰電源接觸比較多，他們常光伏行業(yè)的前輩曾和我說:汽車有3萬的，有30萬的，有300萬的，都是出行用的，價格的不同那是因為汽車有溢價，但是光伏沒有溢價，每度電的收益是一樣的。讓我們的收益變多，必須從幾個方面來提出要求，比如說單位時間的發(fā)電量變高發(fā)電效率更高，發(fā)點時間更長，系統收入成本和維護費用降低，總收入必然增多。因此必須要實現高效的能量轉換，可靠的運營機制以及功率的匹配，以及更低的維護成本投入，這些也都是大家所關注的。這三件事情從我們電力電子角度總結，其實分成四大塊。

因此，除了電力電子要把轉換效率做到最高以外，在太陽能行業(yè)光伏逆變器還有三件要緊的事情需要解決，很多標準，很多企業(yè)都做了這些技術方面的要求。

回顧一下從我們公司產品的研發(fā)歷程講起。

首先，我們給中大型電站提供了模塊化逆變器的解決方案的模塊化逆變器，從整體機柜結構來看它就是一個集中式的逆變器，從內部電氣結構來看是把集中式逆變器分成了很多的幾個模塊，以實現組串式的功能。模塊并采用了國際上最先進的T型三電平變換，效率可做到99%。市面很多組串式逆變器效率都可以做到99%，未來禾邁即使做到了99.9%，由于不可能超過100%，進步空間是非常小的，但即使變換的效率盡量提高，但到底是不是滿足了系統高效的要求？

第二個，我們在給戶用系統上提供了第二個微型逆變器的解決方案，就是微型逆變器，在每個組件后面都加一個逆變器，這是另外一個解決方案。同樣我們禾邁現在微型逆變器做到了全球最高的效率，轉化效率有96.7%，靜態(tài)MPPT效率達到99.8%，CEC效率達到96.5%，但是是否就帶來了實質發(fā)電量的增加？我們認為完全不是不一定。

我現在要講就是從光伏系統的高效來看，轉換效率、MPPT效率只是對于光伏系統逆變器最表面的要求，實際要提高的是光伏發(fā)電系統效率，應該包括更多方面，比如說高效的組件，更合理的配置方式等。單從逆變器的角度來看怎么提高的系統效率呢？除了前面提到共同關注的指標，轉換效率99%，MPPT效率99.9%，其他可能更大的制約因素是哪些方面呢？比如怎么讓發(fā)電的時間更長。太陽能是隨季節(jié)和時間波動的，發(fā)電量差異每天、每周、每季的差異都很大。傳統的電池產品電力電子逆變器是針對傳統的電源輸入，輸出按額定功率和額定效率設計。但光伏系統的功率輸入變化就很大了，那對應逆變器該如何設計？另一方面，怎么讓系統可靠性更高，維修時間更短?一個5000千瓦的逆變器停工一天損失是幾千塊錢，組串式逆變器更好的方式是MPPT，戶用系統的效率也很要緊，現在很多廠家都宣稱電費不用了，每年還有收益，怎么做到的。這就些都是我想和大家分享的禾邁產品和貫穿的理念。

因此，除了高轉換效率以外要實現多MPPT技術、模塊化功率冗余技術、輕載高效技術等，我們認為這個基礎就是模塊化技術。模塊化技術，之前艾默生做的最好，在此基礎上，我們做的更進一步該做是什么呢？

第一個就是靈活可變的MPPT配置技術，目前據我了解只有禾邁推出了這樣的技術，現在我們都知道集中式逆變器現在可以做到125乘4一般一個MPPT，最多達到4個MPPT，組串式逆變器每個組串可以有一個MPPT，但它們的MPPT數量都是固定不可配置的，但是而對于模塊化來說，每個模塊組合就都可以實現靈活的MPPT配置了。在浙江，山地光伏應用很多，我們發(fā)現了一個應用需求，集中式逆變器解決不了山地光伏多MPPT的需求的問題，組串逆變器又貴，但禾邁模塊化逆變器可以很好解決這個問題?，F在一個500千瓦的逆變器，里面有63千瓦乘8個的模塊，每個任意模塊都可以任意組合，比如說一個500千瓦的機器，可以150千瓦一個MPPT，可以100千瓦、200千瓦任意組合，125乘4也可以一百、兩百任意組合，這就是模塊化帶來的靈活配置，這樣的靈活配置就可以根據山地實際情況而相應匹配。選址難，土地少條件差，可以通過模塊化逆變器可變MPPT配置來解決，集中式的監(jiān)控和運維成本，但是解決了集中式和組串式都無法解決的問題，這是我們第一個優(yōu)點。

第二個怎么增強增加它的發(fā)電時間呢？在輕載的時候，系統組件雖然是有效的，但發(fā)電量極低，如何解決逆變器不一定能啟動發(fā)電，怎么辦?由于模塊可以隨意的智能加載和卸載，基本逆變器可一直保持在最高效率工作，設定滿載時可以把效率做到最高，這就是禾邁產品加權平均效率可以做到很高的原因。這樣有好處，第一發(fā)電量增加了，第二發(fā)電時間延長了。早上和傍晚太陽能組件的輸出功率比較小，我們只用50千瓦模塊來發(fā)電，啟動功率就變得非常小，可以有效的延長發(fā)電時間。

第三個，在太陽能系統里面，太陽能電站的停機維護和停機檢修時間非常重要，這個事情上我一直認為UPS的概念可以延續(xù)，這也是艾默生當年做模塊化光伏逆變器的理念，任何一個模塊出現了故障，通常情況下一定要停機維修，組串式可以不停機維修其他模塊獨立工作，不用停機維修，理論上可以，稱為永不停機的逆變器。

禾邁另外一個是人性化的設計，禾邁永不停機這個人性化的設計，是在實踐中收受到的啟發(fā)。系統維護、運維兩者都很重要，5分鐘修好還是5天修好，意味著幾千甚至上萬塊錢的損失，禾邁模塊化逆變器模塊的替換，一個人即可完成操作，非常簡單，大大降低了運維時間，可以讓發(fā)電時間有效增加。

最后總結一下，無論是集中式逆變器、組串式逆變器、模塊化逆變器都有自己的應用場合。禾邁模塊化逆變器它在故障情況下的發(fā)電損失會降低到最小，即之加上之前所提的兩個靈活的配置，特別適合山地光伏等MPPT要求高的場合，這也是從業(yè)主的角度來考慮的。現在有很多山地光伏，分布式的大型電站，有50千瓦甚至100千瓦的特殊需求，順便提一下，目前分布式電站，功率大小比較分散，對我們來說50千瓦的模塊可以隨意配置,從50kW到1000kW都可匹配，這樣可以給業(yè)主除了組串式逆變器以外增加一個選擇，并且降低很多逆變器的成本，整體來講我們的的逆變器成本會降低很多。

以上是我從各個技術方面來分析，或者說把我們的技術理念放在融入我們產品中做出來的模塊化逆變器的一些簡單的介紹。

回歸到再來講我們的第二個產品，也是想把這個理念拓展，即為什么做微逆。微型逆變器做的最好的公司是美國的一家公司，它在美國的出貨量一年是500臺400萬臺左右，在美國已經有60%超過一半戶用光伏系統用微型逆變器而不是組串式逆變器。4年前我們開始研發(fā)微型逆變器，現在我們在國內國外占據了較大的市場份額。

戶外家庭系統，通過逆變器建立兩種方案，一個是組串式的方案，一個是微型逆變器的方案接入家庭電網。

模塊化逆變器和微型逆變器是一個理念，微逆針對每塊組件提供一個MPPT，從技術上來講有了多個MPPT對于每塊組件來講可以最高效的提供發(fā)電效益給大家。給用戶

美國雜志NERL上發(fā)表的一篇論文，大概在兩年多以前，在美國很多大量地區(qū)做了很多實踐和理論的工作，得出一個結論，就是在輕度陰影、中度陰影和重度陰影，微逆系統較比組串式系統發(fā)電效率提升5%到15%。，順便提一下，組件特性的不同也可以等效視為有陰影發(fā)生，即我們通常說的光伏發(fā)電短板效應，專業(yè)術語叫功率失配。

微逆可以允許不同組件在系統中混用，在國外采用微逆的系統可以有很多增加的隨意增加光伏組件，對同樣廠家每個快組件的性能質量電氣特性沒有任何要求，允許混用不同廠家組件，因為是每塊組件發(fā)揮作用獨立在逆變工作，可以隨意的DIY接入進去，可以隨意增加系統功率。

另外一個是系統安全，這個可能會涉及到引起組串式逆變器廠家的要求反感，所以這一段我們只談技術，現在基本上戶外用系統80%火災都是由于光伏組件串聯的直流高壓引起的，微型逆變器它的主流輸入電壓只有40伏以內左右，所以完全是安全的，它一方面很難發(fā)生引起電弧也很難導致起火，現在在國內做的扶貧屋頂項目據說已經有很多事故發(fā)生，主要是高壓直流引起的觸電和火災。當然，采用組串式逆變器如果安裝規(guī)范、配件質量有保障、安裝質檢到位，這些隱患也可以有效降低。

所以微型逆變器有很多優(yōu)點，微型逆變器什么時候能徹底取代組串式，我說現在還不行，微型逆變器現在還是相對高端，它有一個壞處不利就是價格相對比較高。但是從性價比的角度來說，我來北京之前，剛剛被我導師批評了，我在浙大的導師是我們中國第一位院士，我做這件事情他非常支持，他說微型逆變器作為一個電力電子轉換器質保15年，我非常看好國內的戶用實驗，他找我去約談，跟我講，他說他認為一個電力電子產品從技術的角度來講，從壽命的角度來講應該有3到5年的壽命，他說你不要壞了我的名聲，你這15年能不能保，我說我15年之內免費更換，你公正來說，其實性價比是超過組串式的。后來他被我說服了。

第一，太陽能系統本身的特點，因為我們長期的電子電離電平器是長時間滿額工作的，這個會影響它的壽命，而太陽能是早上、中午、晚上，他其實不是全額工作的，這個會降低它的要求，會延長它的壽命，這是太陽能系統本身的特點。

第二，其實現在器件技術以及我們對微型逆變器的一些掌控，可以把微型逆變器做到25年壽命，所以我們有信心去保這15年。

一方面是講這個故事跟大家聽，另外一方面是我想告訴大家，如果真正想持有一個好的戶用電站，甚至給老百姓安裝一個好的戶用電站，我覺得微型逆變器是一個非常好的選擇，我有15年的質保。，相對來說價格就比組串式價格的便宜了。

另外，微逆給后期運維帶來的方便也很重要。當然，在運維方面我覺得對系統商來說也很重要，我可以開放給安裝商每個組件包括運維商，禾邁微逆系統可以上網看到每塊組件的發(fā)電情況，可以有效的規(guī)避組串式只能看到一串的情況，。戶用是千家萬戶的，怎么上門維修，發(fā)電量少了你不知道哪一塊組件壞掉了，怎么修？而我們知道，但我們的微逆系統可以清楚地看到，這樣可以給運維用戶降低很多成本。

最后，總結一下，第一個是我們現在全新推出的模塊化逆變器，我們改變了很多艾默生留下提高了模塊化逆變器的穩(wěn)定性和可靠性的問題，還推出了全新的提供了靈活配置的多MPPT結構。

第二個，我們想為戶外客戶提供多一種選擇智能微型逆變器，是我們給家庭戶用光伏電站提供的另一種選擇就是我們的微型逆變器。我們的。禾邁微逆全球最高效率96.7%，最高防護等級IP67，國內最長免費質保15年，國內市場占占有率第一。

第三個，利用技術創(chuàng)新，為客戶提供更多的選擇。我希望我們禾邁的技術創(chuàng)新給客戶提供更多的多一種選擇，。技術方面講完了，跟大家簡單分享一下我們的典型案例。這是我們浙江的30MW山地電站，就應用了大量的智能微型逆變器，它全部采用禾邁模塊化的設備逆變器，這里運用到我們的多MPPT技術，因為它有不同的坡度，用到了很多的技術。這個電站現在發(fā)電狀況非常好，歡迎大家看一看。

前期更多的我們其實是針對了更多的中大型的屋頂，因為屋頂對于MPPT的技術要求多高一點，因為前期的地面電站主要在比較平的地方，現在山地電站多了很多，我們現在也蠻好。

我們做的最多的還是10兆瓦以內的屋頂，地面也做了幾十兆瓦等級的。這是我們在浙江上千戶的家庭光伏系統，全部采用其實微逆變器，布置非常方便，不需要任何培訓，跟組件一樣方便安裝，現在老百姓反饋非常好，也請大家可以去看一看。，而且是DIY模塊化的，謝謝大家！

今天就講到這里，謝謝大家!