《CPIA:逆变器及光伏发电系统变化趋势》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-05-06
  • 2019年,我国光伏发电新增装机30.1GW,累计光伏并网装机容量超过204GW。虽然新增装机同比下降32%,但是新增和累计光伏装机容量继续领跑全球。

    作为光伏发电系统的核心设备,2019年光伏逆变器市场仍以集中式逆变器和组串式逆变器为主,二者整体市占率达到了93%。而集散式逆变器虽占比较小,但也拥有稳定的市场份额。在即将发布的《中国光伏产业发展路线图(2019年版)》中逆变器环节包含2个指标,系统环节包含8个指标。以下是其中4个关键指标在2019年的发展情况及“十四五”期间的发展趋势,以飨读者。

    国内光伏新增装机量

    2020年是我国光伏发电补贴退坡最后一年,也是我国迈入光伏平价上网的元年。伴随技术进步和初始投资的不断下降,叠加大批存量竞价项目的结转,预计2020年国内新增光伏装机市场将呈现恢复性增长趋势。

    我国地面光伏系统初始全投资(CAPEX)

    2019年,我国地面光伏系统的初始全投资成本为4.55元/W左右,较2018年下降0.37元/W,降幅为7.5%。其中,组件约占投资成本的38.5%,占比较去年下降1.5个百分点。非技术成本约占17.6%(不包含融资成本),较2018年上升了0.8个百分点。随着技术进步,降本增效,组件价格将持续降低,在总投资成本中的占比也将减少,其他成本虽有下降趋势但其降幅不大。接网、土地、项目前期开发费用、融资成本等非技术成本因不同区域、不同项目而差别较大,降低非技术成本有助于加快推动光伏发电平价上网。

    不同等效利用小时数LCOE估算(光伏地面电站)

    在全投资模型下,LCOE与初始投资、运维费用、发电小时数有关。2019年,全投资模型下地面光伏电站在1800小时、1500小时、1200小时、1000小时等效利用小时数的LCOE分别为0.28、0.34、0.42、0.51元/kWh。

    不同类型逆变器的市场占比

    2019年,光伏逆变器市场仍然主要以集中式逆变器和组串式逆变器为主,集散式逆变器占比较小。其中,组串式逆变器依然占据主要地位,虽然集中式光伏电站中组串式逆变器使用占比升高,但因分布式光伏市场占比下滑,组串式逆变器市场占有率较2018年小幅下滑至59.4%。2019年,集散式逆变器的市场占有率约为7.0%,同比提升了2个百分点。

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  • 《被光伏市场“带火”的逆变器迎来“高光时刻”》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-01-18
    • 在很长一段时间里,逆变器作为光伏系统的必要设备,将充分受益于光伏装机量的提升以及存量市场的替换需求。 2023年,全球光伏市场正处于大风口之上,而扮演着光伏系统“心脏”角色的逆变器,也可谓走在风口中的“风口”之上,迎来了属于自己的高光时刻。 在全球各主要经济体陆续公布了双碳目标的大背景下,叠加光伏发电成本持续下行,经济性不断提升,光伏装机需求高增长确定性较强,光伏行业延续蓬勃发展的态势具有较高确定性。众所周知,光伏发电系统由组件、逆变器、支架、电缆等部分构成,它们在系统中分工明确,各自承担不同的工作。组件是最直观的部件,它能将太阳光能转换成直流电;支架起到摆放、安装、固定组件的作用;电缆在电力传输系统中必不可少。   其中,逆变器作为衔接光伏组件与电网的重要设备,除了承担直交流电转换,将光伏发电系统产生的直流电通过电力电子技术转换为生活所需的交流电的作用外,其还能通过最大功率点跟踪技术让光伏板保持以最大功率进行工作,既是心脏又是大脑。可以预见,在很长一段时间里,逆变器作为光伏系统的必要设备,将充分受益于光伏装机量的提升以及存量市场的替换需求,预计全球光伏逆变器需求量将实现2020-2025年16.20%的CAGR,到2025年达到400GW级别,对应市场规模为800亿左右。 光伏市场快速发展,为逆变器市场打开了增量空间。此前,逆变器市场经历了怎样的波折坎坷?未来局面又将如何演变?今天,就请跟随《中国科技信息》的脚步,一起来聊聊逆变器这个话题。 逆变器市场“阳光灿烂” 2023年光伏市场的“第一缕阳光”照亮的就是逆变器领域,订单的持续增加,让多家头部逆变器厂商忙得不亦乐乎,整个行业对2023年逆变器出货预期表现出乐观态度。按照机构测算,2023年光伏逆变器需求量达到360GW以上,估算总体市场规模将超过600亿元,同比增幅超过50%。而储能逆变器总体规模则有望实现翻番。 经过了几年的关注,光伏产业已经是广为人知的“风口”,为什么又把逆变器“带火”了?这就不得不提及逆变器对于光伏系统的重要性了。逆变器是一种将直流电(电池、蓄电瓶)转化为交流电的装置,在汽车、轨道交通、通信设备和新能源发电等多领域有广泛的应用。目前市场上提及的逆变器主要指光伏发电系统中使用的光伏逆变器,以及用于储能系统的储能逆变器。 在太阳能光伏发电过程中,光伏阵列所发的电能为直流电能,然而许多负载需要交流电能。直流供电系统存在很大的局限性,不便于变换电压,负载应用范围也有限,除特殊用电负荷外,均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。因此,逆变器的可靠性和安全性直接关系到整个太阳能发电系统的平稳运行,具体体现在:其转换效率将直接关系到太阳能光伏发电系统发电效率;其使用寿命将直接影响到光伏发电系统的使用年限,转换效率和使用寿命都将进一步影响到光伏电站项目的投资收益率(IRR)。 此外,逆变器还要负责整个光伏系统的智能化控制。作为当前光伏系统中的主要智能化设备,逆变器还具有提升系统发电效率的最大功率点追踪(MPPT)功能,具有对系统状态进行监控、调节和保护的孤岛效应控制及零电压穿越等功能。 20年间从依赖进口到问鼎世界 别看逆变器领域如今是这样炙手可热,曾经这个领域也经历过低谷和坎坷。2003年,我国研发了首台拥有自主知识产权的10kW并网光伏逆变器。不过,直至2009年,我国在产的逆变器企业少之又少,大量设备依赖进口。2010年,全球光伏逆变器TOP10榜单均被欧美品牌霸占。 为了打破这样的尴尬局面,2013年起,中国政府出台标杆电价政策,国内项目开始陆续启动,中国光伏市场进入发展快车道,并逐渐取代欧洲成为全球光伏装机最大的市场。在此背景下,集中式逆变器供不应求,市场占有率一度接近九成。此刻,华为却决定以组串式逆变器入局,此举堪称是对红海市场与主流产品的“双重逆变”。 2016至2017年,国内逆变器厂商凭借产品技术持续迭代、全面服务能力与以国内工业体系为基础的性价比优势,快速崛起。2018年,国内出台“531”政策,大型电站项目规模骤减,国内企业开始向海外市场发力。在国内与海外市场共同的带动下,中国光伏逆变器产量不断突破新高,2020年达100.7GW。 功夫不负有心人,进入2021年,根据逆变器市占率排名数据,中国逆变器企业已位居全球前列。2022年6月,全球权威调研机构IHS Markit公布了2021年全球光伏逆变器市场排行榜,在这份榜单中,中国光伏逆变器企业排名产生了更多的变化。中国光伏逆变器企业终于问鼎世界前三,形成了新一代“三足鼎立”格局。 而在“双碳目标”的大背景下,光伏发电在全球能源结构中的比重将不断提高,带动光伏系统与电网连接的必要设备——逆变器的市场空间显著扩大,而国产逆变器企业在近年全球厂商的激烈竞争中显现优势,2020年国产CR6出货量占全球市场60%。另外随着光伏及风电在发电系统中的占比提升,其巨大的波动性对于电网和用户的一系列负面影响需要通过配置储能而降低,传统光伏逆变器企业凭借“技术相通,客户相近”的优势纷纷推出储能变流器产品以抢占新兴市场。 全球光伏逆变器市场将超800亿元 在光伏产业链中居于下游位置的逆变器,如今成为了广受各机构看好的环节。在业内人士看来,国内逆变器厂商快速成长具有高确定性。一方面,伴随全球光伏装机确定性增长,存量光伏装机逆变器替换需求释放,逆变器市场需求广阔。另一方面,国内企业在海外市场份额持续走高,海外市场带来高利润空间。 从国产逆变器出口金额来看,近5年来总额都出现了稳定增长的态势,由2016年的 68.85 亿元增长至 2020 年的240.14 亿元,年增幅均高于20%;截止2021年上半年已出口超过 240 亿,同比增长超过 26%。 根据 Wood Mackenzie 统计,在全球逆变器出货量前十的品牌中,中国品牌近五年来一直占据其中的 5-6 家左右,其中的这几家国产厂商总出货量总和维持在 50%左右,2020 年甚至达到了 60%;同样可以看到华为与阳光电源常年占据全球出货量的前二位,整体来看国产逆变器已成为全球毫无争议的出货量第一。 其中,阳光电源、锦浪科技和固德威作为当前全球逆变器行业的领先企业,2020年全球出货量市占率分别为19%、5%和4%左右;在包括拉美和东南亚等新兴市场的全球范围内建设了相对完善的销售渠道及响应迅速的售后服务体系,积累了丰富的项目经验;产品种类对于分布式领域及大型集中电站均有覆盖,并且于各自优势领域布局储能业务,阳光电源着力于源网侧大型储能项目的开展,锦浪科技和固德威专注于户用储能产品的推广。 专家预计2025年,全球光伏逆变器市场规模有望超过800亿元,而在新兴的储能领域,仅国内风光配储需求就有望产生超过200亿元的储能逆变器市场空间。在传统欧美市场之外,拉美、东南亚、中东和非洲市场发展迅速,在2021上半年已经占据了我国逆变器出口额的25%。尽管原材料涨价及个别国家补贴政策的变化会短期影响全球光伏装机进度,但长期来看各国政府为改善能源结构而推进光伏发电的大趋势不变,逆变器作为光伏系统的必要设备广阔的市场前景不变。
  • 《华为发布智能光伏未来十大趋势》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2021-03-31
    • 李克强总理在今年的两会政府工作报告中提出,“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作。制定2030年前碳排放达峰行动方案。”正值《巴黎协定》发布五周年之际,当前已有28个国家相继承诺“碳中和”目标。与此同时,5G、AI、云等技术也正在使能千行百业,加速行业智能化、数字化转型。 3月17日,华为携手全球技术专家、咨询公司、能源智库,立足更低LCOE,电网友好、智能融合、安全可信四个价值维度做出预测,发布了面向2025的智能光伏十大趋势,旨在为新能源下一步智能化发展提供战略参考。华为智能光伏市场营销部总经理武磊磊对智能光伏的十大发展趋势进行了阐述,摘要如下。 趋势一:高压高密 系统电压提升是LCOE降低的重要途径。从600V-1000V-1500V,未来将走向更高电压。随着碳化硅、氮化镓材料、芯片散热、拓扑架构技术的发展,提升功率密度的同时,光伏度电成本进一步下降,预计到2025年,将实现逆变器功率密度将提升50%以上。 趋势二:全模块化 光伏平价进入市场化运作,电站生命周期与补贴年限解耦。模块化将支撑更长电站生命周期,助力LCOE降低25%。 逆变器、PCS、储能等关键核心部件,设备间采用标准接口,灵活扩容,快速部署;逆变器不管交流还是直流侧,具备储能接口,面向未来演进。同时随着光伏电站规模和复杂度越来越高,专家上站维护的传统模式成本过高。模块化设计可以实现免专家维护,极大降低运维成本、提升系统可用度。全模块化设计将成为行业主流。 趋势三:主动支撑电网 新能源渗透率提高导致电网强度下降。未来5年,光伏电站必须从适应电网逐步向支撑电网演进。 随着全球新能源的迅猛发展,新能源电网适应性标准也在不断演进,对支撑电网稳定性提出更高要求。我们国家最新发布的2019新国标GB/T37408技术规范也与时俱进,特别强化了高穿有功稳定性、高低电压穿越能力、频率适应性等电网适应性要求,设定了更高的门槛。未来低SCR电网环境下,光伏逆变器需具备更精准的并网算法。 趋势四:光储一体 打造智能绿色发电机,助力光伏成为主力能源。光储的结合,能够使光伏电站从电流源变身为电压源,以光储协同控制算法,实现虚拟惯量等同步机特性,光伏发电技术指标向火电靠拢,可储可控,进一步增强电网。同时储能要解决安全、寿命等问题,保证在电池生命周期内,电池利用率最大化,这是未来储能电站的发展方向。预计到2025年,光储共生比例将达到30%以上。 趋势五:全面数字化 数字技术与光伏技术融合,使运维、生产管理和资产管理变得极简、智能、高效。数字化是智能化基础。随着5G、云等数字化技术快速演进,预计2025年将有90%以上的电站实现全面数字化,让光伏电站极简、智能、高效的管理成为可能,从一个哑电站变成一个有机的智能生命体。 趋势六:AI增效 AI将代替专家职能,使能系统自主协同优化,创造无限可能。 受益于人工智能及物联网技术,通过集成海量的专家经验和不断的自学习,让算法、算力、算据在计算中发挥最大作用,AI将在很大程度上代替运维专家进行诊断决策。通过智能跟踪算法,让组件、支架、逆变器协同运行,找到最佳角度,释放最大潜力。智能IV诊断,精准定位故障,将运维工作量从“月”降低到“分钟”。无人机空中巡检电站、清洗机器人清洗组件、智能安防和人脸识别等技术,使光伏电站不断完善系统设计优化、故障诊断、光储协同、智能巡检、智能清洗、机器视觉,全面提升发电效率和重构运维体验。从而助力电站生产力和安全性提升。预计到2025年,光伏电站应用AI技术比例达到70%。 趋势七:虚拟电站 协同管理的虚拟电站将参与电力系统调度及交易,成为分布式新的增长引擎。5G、区块链、云服务等ICT技术的大规模应用于分布式电站,组成协同管理的虚拟电站参与到电力系统的调度、交易与辅助服务中。未来5年,虚拟电站技术的发展会在分布式光伏场景中衍生出新的商业模式,以及新的市场参与者,成为分布式新的增长引擎。预计2025年,80%的户用光伏系统会接入各种VPP网络。 趋势八:重构极致安全 组件/组串级监控及智能关断、主动安全防护(AFCI),将成为光伏电站的标配,并形成统一的行业标准。主动安全是光伏成为主力能源的基石。“AI智能电弧防护”,是行业首次将AI算法融入AFCI,通过更精准的电弧检测,更迅速的故障保护,全面保障分布式光伏的安全。未来5年,屋顶0V电压快速关断(RSD)、电弧主动防护(AFCI)、组串智能关断(RSD)在分布式屋顶将成为标配,并形成行业国际标准。 趋势九:综合智慧能源 能源结构转向新一代综合能源系统。从管理角度看,综合能源模式会有效拉通生产和消费,助力实现碳中和,推广价值更高。综合能源是源-网-荷-储一体化的自治系统,需要以ICT基础设施为底座,通过平台+生态理念,融合创新,提升能源利用效率,降低能源成本。预计2025年,超融合能源架构会大行其道。 趋势十:安全可信 光伏电站网络安全风险与用户隐私安全要求与日俱增,愈发严格。2025年系统的可靠性、可用性、安全性、韧性、隐私性,将成为必要要求。在硬件端除了高可靠设计及制造外,同时加强预测性维护,夯实可靠地基;在软件端重点投入分层级防御,实现软件的分层可控、分层防御,使软件更加安全可靠,使光伏产业更加安全可靠。安全可信能力成为光伏电站的必要要求。