從不足百兆瓦到1太瓦，經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，我國光伏發(fā)電已從單一能源、補充能源向主力能源進階。擔當“大腦”職能的光伏逆變器，也實現(xiàn)了由“獨木橋”向“立交橋”的跨越式進化，從單純的電能轉(zhuǎn)換設備，蛻變?yōu)榧咝Оl(fā)電、智能運維、電網(wǎng)支撐等多重功能于一體的能源中樞。在這一過程中，離不開逆變器龍頭企業(yè)的創(chuàng)新引領。
二十余載砥礪前行，陽光電源憑借持續(xù)的技術創(chuàng)新，積極順應市場新需求，引領逆變器技術不斷迭代升級。從第一款集中式逆變器的問世，到1500V逆變器的研發(fā)，再到行業(yè)首款模塊化逆變器的推出，陽光電源每一項前瞻性技術突破，無不精準把握逆變器技術的發(fā)展脈搏，引領行業(yè)風向。如今，136號文打開市場化新局面，行業(yè)旋即進入光儲深度融合新階段。變局之下，陽光電源又將如何展現(xiàn)龍頭擔當，為逆變器帶來新的價值賦能？
重塑收益與安全邊界
“市場化新時代，無論是參與機制電量競價還是直接參與市場化交易，只有進一步降低度電成本，才能有效平抑電價波動風險，從而使光伏發(fā)電在與火電及其他能源的競爭中占據(jù)更大優(yōu)勢。”陽光電源光儲集團中國大區(qū)解決方案副總經(jīng)理汪心旋點明市場化新時代下逆變器產(chǎn)品的研發(fā)邏輯。
據(jù)了解，在剛剛結(jié)束的SNEC光伏展上，陽光電源重磅推出1+X 2.0模塊化逆變器和全球首款400kW+組串逆變器SG465HX，以此重塑光伏電站收益邊界。
陽光電源1+X 2.0模塊化逆變器在兼具集中式和組串式雙重優(yōu)勢的基礎上，深耕靈活性，充分發(fā)揮模塊化方案的特有優(yōu)勢。具體來看，1+X 2.0模塊化逆變器進一步細化模塊顆粒度，單機功率降至800kW，可靈活匹配不同子陣，最高支持12臺并聯(lián)至9.6MW。通過大子陣設計、長串接入、MPLC通信等獨創(chuàng)技術，使GW電站節(jié)省投資超2900萬元。其分腔體設計，將關鍵器件置于上腔體，即插即用，無需專業(yè)人員和大型吊裝設備，1小時可實現(xiàn)快速更換，疊加AI自診斷技術，相比傳統(tǒng)集中式，發(fā)電損失降低97%。
陽光電源地面光伏事業(yè)部產(chǎn)品中心總經(jīng)理陳長春在新品發(fā)布中著重提及，1+X 2.0模塊化逆變器的另一大創(chuàng)新點在于，首創(chuàng)原生適配直流耦合功能，可以按需靈活增補擴容，降低初始投資超10%，提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率約5%。
SG465HX組串式逆變器則延續(xù)“大”功率優(yōu)勢，直流電壓提升至1600V，單串可多接2塊組件，交流電壓提升至1000V，額定功率465kW，最高功率達512kW，是目前全球最大功率的組串式逆變器。經(jīng)測算，5MW+大子陣方案，可顯著減少支架、線纜用量以及中壓設備投入，LCOE可再降1.5%。
提效方面，則依托“硬件”，實現(xiàn)效能大幅優(yōu)化、損耗顯著降低。具體來看，SG465HX組串式逆變器采用新一代高壓SiC器件，使系統(tǒng)效率提升0.2%；第三代散熱技術，將散熱效率提升15%；應用高頻磁性材料，將損耗降低25%，最終實現(xiàn)功率密度躍升28%。經(jīng)測算，GW電站全生命周期多發(fā)9000多萬度電。
除“降本增效”外，兩款產(chǎn)品更值得稱道的是，始終將安全置于首位，并未刻意追求低成本而犧牲安全性能，在行業(yè)普遍陷入價格內(nèi)卷的現(xiàn)狀下，這一堅守顯得尤為可貴。
陳長春表示，約90%的電站故障發(fā)生在直流側(cè)，因此陽光電源在產(chǎn)品設計之初，便充分考慮到直流側(cè)的安全隱患，并通過創(chuàng)新解決方案逐一破解。
以組串式逆變器為例，當出現(xiàn)直流側(cè)故障引發(fā)反灌電流時，智能跳脫開關可以快速切斷故障回路，保障系統(tǒng)安全。智能跳脫開關已經(jīng)成為直流側(cè)安全的守門員。“陽光電源在原有跳脫開關的基礎上，又通過功率半導體器件+軟件控制構建電子開關，實現(xiàn)機械開關+電子開關冗余保護，就像給電站安全配備兩名守門員！标愰L春進一步解釋，當發(fā)生反灌電流時，芯片先控制電子開關快速導通泄放故障電流，同時觸發(fā)機械開關跳脫，即使其中一環(huán)失效，另一重保護也能確；芈非袛，確保及時消除隱患。
除了切斷電氣側(cè)導火索之外，雷擊故障引發(fā)的安全隱患同樣不容忽視。特別是大型地面電站，由于施工周期較長，雷擊故障可能在任何階段發(fā)生。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，大約20%的雷擊故障發(fā)生在設備尚未正式運行的施工階段。然而，傳統(tǒng)防護方案僅針對運行階段待機時設計防護，忽視了未上電階段的系統(tǒng)風險。針對這一痛點，陽光電源自研全工況防雷技術，通過仿真模擬雷暴條件，加強雷擊薄弱點的硬件設計，確保逆變器具備全工況防雷能力，全方位守護電站安全。
1+X 2.0模塊化逆變器則發(fā)揮匯流箱和逆變器一體式解決方案的優(yōu)勢，智能匯流箱40毫秒識別拉弧并關斷，通過聯(lián)動逆變器，關斷同一逆變單元內(nèi)匯流箱，保護子陣安全。更為關鍵的是，該產(chǎn)品還應用了陽光電源全球首創(chuàng)的直流側(cè)激勵熔絲方案，在傳統(tǒng)熔絲基礎上，集成智能引弧、高效沖切和強力滅弧三大核心裝置，并可接收外部觸發(fā)信號，實現(xiàn)了被動保護和主動保護的雙重保障。此外，產(chǎn)品搭載的智能端子過溫保護技術，可提前發(fā)現(xiàn)溫度異常，構建起直流側(cè)全鏈主動安全體系。
依托28年的深厚技術積累，陽光電源在電力電子技術和AI技術的雙重賦能下，從經(jīng)濟性、可靠性、安全性等角度全維升級解決方案,重新定義光伏電站全生命周期價值。
引領光伏構網(wǎng)新時代
截至今年4月底，我國風電和光伏合計裝機達到15.3億千瓦，歷史性超過了火電裝機。隨著新能源占比不斷提高、滲透率的不斷提升，系統(tǒng)慣量支撐不足、短路比過低、寬頻振蕩、抗擾動能力弱等問題日益凸顯。
在陽光電源看來，電網(wǎng)的穩(wěn)定性與各類發(fā)電主體息息相關，當前光伏正從輔助能源邁向主力能源，因此也應承擔穩(wěn)定電網(wǎng)的相關責任。在此背景下，陽光電源以逆變器為創(chuàng)新核心，在行業(yè)內(nèi)率先提出光伏構網(wǎng)概念，通過技術革新重塑能源新生態(tài)。
汪心旋介紹，構網(wǎng)一詞是從“Grid-forming Control”延伸而來，狹義上的構網(wǎng)是指在無網(wǎng)地區(qū)構建一個電網(wǎng)，如海島、礦區(qū)的微電網(wǎng)系統(tǒng)。在廣義層面，構網(wǎng)不僅涉及電網(wǎng)的基礎構建，還包括主動響應、支撐并增強電網(wǎng)，在電網(wǎng)需要時“拉一把”，為電網(wǎng)提供慣量支撐、電壓支撐，通過提高系統(tǒng)阻尼水平，抑制寬頻振蕩，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
實際上，關于構網(wǎng)型技術，當前業(yè)內(nèi)應用較多是構網(wǎng)型儲能，因為儲能系統(tǒng)具備能量存儲功能，且功率調(diào)節(jié)相對可控，對電網(wǎng)的支撐能力較強。陳長春指出，光伏系統(tǒng)自身的構網(wǎng)能力對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行十分關鍵。光伏逆變器可通過構網(wǎng)型控制為系統(tǒng)提供主動支撐，光伏基于存量市場的規(guī)模優(yōu)勢，且保持一定的年均增長率，未來發(fā)展前景仍舊廣闊。相對而言，火電等傳統(tǒng)發(fā)電機的發(fā)電量和裝機占比在未來將持續(xù)下降。陽光電源開創(chuàng)性地推出光伏構網(wǎng)技術，正是前瞻未來能源格局下新一輪技術革新。
陳長春進一步解釋，逆變器要實現(xiàn)光伏構網(wǎng)主要圍繞幾個方面：第一，逆變器需要支持更大、更快速的慣量；第二，針對復雜電網(wǎng)，尤其是在故障前后強弱網(wǎng)突變場景下，逆變器須具備更強的穿越能力；第三，逆變器須具備直流耦合功能，通過能量自由分配，在光儲融合場景下實現(xiàn)峰谷套利。這些關鍵要點，在陽光電源推出的400kW+組串式逆變器和分體式模塊化逆變器兩款新品中得到了充分體現(xiàn)。
陽光電源400kW+組串逆變器SG465HX，支持電壓源MPPT模式，保障極弱電網(wǎng)下可靠發(fā)電；毫秒級慣量及無功響應，實現(xiàn)頻率和電壓主動支撐。此外，針對新能源高滲透率下帶來的電網(wǎng)寬頻振蕩，產(chǎn)生弱阻尼甚至負阻尼現(xiàn)象，該產(chǎn)品通過阻尼控制，可有效平抑電網(wǎng)振蕩；通過智能算法，可智能感知網(wǎng)況，實現(xiàn)跟/構網(wǎng)無縫切換。
1+X 2.0模塊化逆變器可毫秒級感知電網(wǎng)狀態(tài)，SCR1~40瞬時跳變適應，支持1.8Un暫態(tài)過電壓耐受，實現(xiàn)全網(wǎng)況可靠發(fā)電。值得一提的是，模塊化設計方案還具備傳統(tǒng)方案不可比擬的優(yōu)勢，即充分適配不同的網(wǎng)況，按需分配在線切換逆變器處于跟網(wǎng)狀態(tài)還是構網(wǎng)狀態(tài)。既可實現(xiàn)逆變器100%構網(wǎng)，也可實現(xiàn)部分單機提供電網(wǎng)支撐，部分單機工作在MPPT模式提高發(fā)電收益。
汪心旋表示，在實踐中光伏構網(wǎng)能力有多種展現(xiàn)形式。陽光電源上述兩款新品還延續(xù)了黑啟動功能，支持自建電網(wǎng)，解決了建站調(diào)試階段的取電難題。據(jù)介紹，此前在陽光電源參與的沙特PIF 2.6GW光伏項目中，通過逆變器的“光伏黑啟動”功能，實現(xiàn)預先“離網(wǎng)”發(fā)電。不僅解決了施工用電難題，還大幅提升了項目建設效率，使電站提前30天并網(wǎng)，額外收益約2100萬元。
“實際上，黑啟動和自建電網(wǎng)功能是陽光電源深耕用戶需求的又一具體體現(xiàn)。早期在北美及中東等大型地面電站中，設備調(diào)試與電網(wǎng)建設是分開的，在不通電的情況下只能租用柴油發(fā)電設備，客戶要支付很高的租金。陽光電源利用逆變器的自身優(yōu)勢，開發(fā)出自建電網(wǎng)及黑啟動功能，來滿足現(xiàn)場調(diào)試及生活用電的需求。如今，陽光電源黑啟動技術已經(jīng)進入3.0時代，可以支持更大功率設備用電”陳長春補充。
隨著市場化新時代的來臨，光伏市場的發(fā)展重心正從發(fā)電側(cè)逐步轉(zhuǎn)向負荷側(cè)，光伏逆變器的研發(fā)核心也將聚焦于解決發(fā)電與用電之間的平衡問題。陽光電源表示，公司將持續(xù)深耕用戶需求，以創(chuàng)新為驅(qū)動力，引領行業(yè)開啟光伏深度參與電網(wǎng)構建的新篇章。
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