新能源发电的核心——光伏逆变器和风电变流器(与相关企业)

光伏和风力发电相信大家都不陌生,之前的文章也对这两条产业链进行了梳理。今天我就重点讲讲光伏发电和风力发电的核心部分,光伏逆变器和风力发电变流器。

首先,什么是逆变器?简单来说,就是把低压直流电转换成交流电的电子器件。我们通常将交流电转换成直流电使用,逆变器的作用正好相反,因此得名。

变频器简单来说就是根据整流逆变的原理,将不稳定的电能转换成恒压恒频的电能的控制装置。包括整流器(交流到直流)、逆变器(直流到交流)、交流转换器和直流转换器。

光伏逆变器

因为太阳能光伏产生的是直流电能,需要通过逆变器转换成与电网同频同相的交流电能并入电网(电网一般是交流电网,直流电不能直接接入电网)由直流电变为交流电。此外,逆变器还具有有功运行和关断、最大功率跟踪MPPT、孤岛检测和控制、电网检测和并网等功能。更具体的说,逆变器不仅从DC变为交流,还监督电流运行,有点类似于“管家”的角色。

风力转换器

风力发电本身发出的电是交流电,但是由于风力发电的不稳定性很大,而且风速和设备本身都会直接影响发电机的转动,所以需要对风力发电变流器进行梳理,然后将交流电变成直流电,从而提高电能质量。在风力发电设备中,变流器是风力发电中非常重要的设备。如果要将风力发电产生的电能接入电网,变流器是必不可少的设备,因此也是决定能否产生经济效益的核心部件。

光伏逆变器的发展模式及趋势

近年来,世界各国都在大力发展新型光伏能源。光伏发电装机快速增长,也带动光伏逆变器产销量持续增长,行业保持快速发展。随着国内光伏逆变器市场显示出巨大潜力,逆变器市场竞争更加激烈,价格越来越接近利润临界点。较低的价格对光伏逆变器厂商的技术研发水平和产品生产实力提出了很大的要求。以采购元器件组装为主的中小变频厂商将面临生存考验,难以实现可持续发展。

纵观光伏逆变器市场竞争格局的发展变化,10年以来行业集中度逐渐提高,全球前十大企业市场份额达到73%。细分结构来看,1-3位置稳定,市场份额45%左右,4-10位置不断轮换,市场份额30%左右,头部稳定,腰部竞争激烈。

根据应用场景和功率,光伏逆变器可分为集中式逆变器(28.5%)、串联式逆变器(66.5%)和微型逆变器三种类型。其中,串联逆变器是未来行业的三大趋势之一。

集中式逆变器:大型地面、水面、工商业屋顶(500-3400kw)

优点:技术成熟,逆变器和元器件少,故障点少,可靠性高。

缺点:总功率受单个太阳能电池影响较大,需要较大空间布置逆变器,后期维护复杂,总成本高。

代表企业:华为、阳光电源、上能电气等企业。

系列逆变器:小型分布式和地面站——工商业屋顶、复杂山区(20-300kw)、家用(20kw以下)控制效果最佳;

优点:逆变器体积小,重量轻,安装方便,可以最大限度的发挥发电量。

缺点:逆变器和电子元件比较多,总故障率比较高。

代表企业:金朗科技、古德威等。

微型逆变器:单机容量一般在1kw以下,多路MPPT+单机集中式逆变器。

优点:安装简单安全,可以最大限度的发电。

缺点:价格较高,适用范围小。

从目前光伏逆变器的市场情况来看,微型逆变器的市场份额较小,集中式逆变器是光伏发展初期的首选。由于安装不方便,总成本高,增长速度不如以前。系列变频器以其价格低廉、安装方便等优势受到用户青睐,市场占有率不断提高。短短几年,已经成为全球光伏逆变器出货量最高企业的华为,主打系列逆变器产品。

串联逆变器适用于分布式光伏应用场景,同时扩展到集中式地面电站场景。随着下游应用场景的增加,分布式光伏占比持续提升。预计2020-2025年串联逆变器市场空间将达到523亿,复合增长率14%,空间巨大!

2021十大光伏逆变器品牌排行榜:

1,华为2,阳光电源

3.上能电气4。古瑞瓦特

5.6号公路。TBEA

7.柯华数据8。合演者

9.金朗科技10,首航新能源

风电变流器行业的竞争格局和发展趋势

国内风电变流器厂商整体起步较晚。长期以来,风电变流器由于技术和工艺设计难度大,可靠性要求高,一直被ABB、西门子、艾默生等几家国外电气巨头垄断。然而,随着国内风电行业的快速发展和国家政策的支持,国内变频器制造商做出了巨大的努力。经过行业在“十二五”期间的不断努力和竞争,国产陆上风电变流器已经成为国内市场的主导,进口产品的市场份额逐年下降,部分企业甚至已经淡出国内风电市场竞争。

值得注意的是,与陆上风电变流器相比,海上风电变流器对产品功率、可靠性、稳定性和高湿高盐雾性能的要求更加苛刻,技术壁垒极高。国际大型电气公司的变流器产品在我国主要用于海上风电。

目前国内风电变流器市场的参与者主要有两类:一类是能生产风电变流器的风电整机企业或其主要制造变流器的子公司,产品主要供应给自身或其母公司,以金风科技子公司天成同创为代表;二是以王赫电气为代表的广泛参与市场竞争的独立变流器制造商。

据了解,金风科技、杨明智能等行业龙头都有自己的转换器子公司,上述企业也使用一些第三方厂商生产的转换器产品。对于其他风力发电机制造商,转换器产品主要来自第三方供应商,如合和电气、阳光电源和日兴电气。

总结:

逆变器和变流器是光伏和风力发电的核心部件,技术含量比较高。我们基本实现了光伏逆变器的国产化;在风电变流器方面,国内陆上风电变流器在国内市场已经占据主导地位,但海上风电的技术还比较薄弱。在变流器关键技术方面,我国与欧美等发达国家还有一定差距。随着我国风电的快速发展,特别是海上风电的建设,需要掌握核心技术。未来,R&D投资高、自主创新能力强的企业会走出来,掌握核心技术。