电源优化技术为太阳能光伏产业带来更高的能效
发布时间:2012-12-19     来源: newmaker
本文摘要:作者:Kevin Kayser在新能源领域, 太阳能光伏(PV) 市场以30%以上的年增长率在过去10年不断吸引了众多投资者。事实上, 开发太阳...

  目前市场上有几种不同的DC/DC电源优化器解决方案,我们必须深入研究其差别,因为不同的架构有不同的效果。例如,当调整某一受损串内模块的MPPT时,部分模块的电压需要下调,另一部分需要调升。这个升/降压架构的优点是可以提高能量收集量,并提供最有效的设计方法。部分优化器只提供降压功能,虽然从电源转换效率的角度看,这个设计可以发挥较高的效率,但能量收集量未必能相应提高。此外,部分优化器只提供升压功能,其优点是可将模块的电压提高至与直流线路电压相等的水平,但缺点是电流较高以及输入电压范围较小,因此较难在有阴影的情况下充分发挥系统的性能。

  虽然所有的新技术都需要经过一段时间才会获业界接受及不断优化,但由于电源优化器不但性能可靠,而且芯片商还提供媲美太阳能模块厂商的保修服务,因此其市场需求持续增长,而且升势强劲。模块厂商都明白,若要产品有较好的销路,不但要保证工艺,而且还要保证性能稳定可靠。引进DC/DC电源优化技术能提高太阳能系统在整个生命周期内的能量采集量,加上本身又有25年的维护保证,那么规模化的系统安装公司以及设计、采购、施工(EPC)承包商都愿意采用这种产品。从技术角度看,更高的峰值效率(高达99.5%)、安全性、以及可与各类逆变器兼容等特性,有助于吸引更多系统安装公司及工程总承包商向家庭及商业用户大力推荐采用电源优化技术。

  系统均衡成本(BOS)对于系统安装公司及工程总承包商是一个重要的衡量因素。一般来说,他们会对系统的总成本提交一个估价,并保证系统在保修期内的性能。表面上看,加装电源优化器会增加成本,但事实上,系统的其它部分可以节省更多成本,使总成本低于当初的估价。采用基于优化器的模块,系统用户可安装集中式逆变器,而不用组串式逆变器。

  由于模块可安装在整个屋顶上或某个范围内,无需避开阻碍物和阴影,因此工程费用较低,而且还可节省机架、电缆用量,因为同一面积可以容纳更多光伏模块,串联的数量也不再是问题。

  微逆变器方案

  采用微逆变器是另一种解决方案,这个方案同样存在上面提到的安装和性能问题。光伏系统若采用微逆变器,就没必要装集中式逆变器,因为微逆变器可以将每一模块输出的直流电直接转为交流电。其主要面向家用太阳能光伏市场,市场占有率一直稳步上升,主要原因是易于安装且更灵活。例如,串联的数量随需求而定,用户需要多小的阵列都可以。采用微逆变器方案的另一优点是,安装者可以不用高压直流电缆,以避免产生电弧。

  从微逆变器和电源优化器的目前售价来看,这些新解决方案何时才能成为主流方案还无法下定论。根据部分报告的预测显示,未来3年会有10~15%新安装的太阳能系统采用电源优化器,而且未来5年内其占有率可能会高达太阳能系统市场的25%。这两种解决方案于2008年推向市场时,单位发电成本约为0.80~1.00美元/W。2010年,这两种解决方案的成本开始出现明显下跌,并具有竞争优势(见表1)。


  分布式光伏系统将成主流

  分布式光伏系统似乎更受用户欢迎,这总比等待光伏模块生产商大幅提高单元或模块的效率好,因为系统效率才是最值得关注的重要数据。由于在终端产品市场各有卖点,电源优化器及微逆变器都会被用户采用。添加了这些电子电路之后,每个模块都可独立工作,并达到最大效率。这些解决方案适用于不同的市场及不同的光伏安装,包括家用及商用系统、新安装的系统以及准备升级的旧系统。

  新技术若要抢占主流市场,必须符合业界规定的质量及可靠性标准。最重要的是低风险,且不会轻易发生故障。因此,市场开始转向模块集成技术,即“智能面板”,以提升效率。

  作者:美国国家半导体太阳能芯片业务部,生态系统战略高级经理Leslie Bane;高级市场营销经理

 

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