目前全球光伏逆變器市場主要集中在歐洲和美國,光伏逆變器廠家也主要來自這兩個地區。歐洲光伏逆變器廠家主導了整個市場,市場份額排名前十的廠商有八家來自歐洲,其中前五位全部來自歐洲,SMA占了全球市場份額的44%,Kaco約占10%,Fronius是9%,Ingeteam是7%,Siemens為6%,美國只有Power-One和Phoenixtec進入前十排行榜。加拿大大功率光伏逆變器比較著名的廠商有Xantrex。大功率光伏逆變器通常是指輸出功率在100kW以上的逆變器,應用在并網電站。大功率光伏逆變器由于開發成本和技術門檻較高,也基本被這些公司壟斷。SMA無論從技術、市場和即成標準看,都是這個領域的領導者。
大功率光伏逆變器根據隔離方式分為:帶隔離變壓器和不帶隔離變壓器;根據逆變器結構也可分為:單機大功率逆變器和模塊化并聯逆變器。下面著重從這兩個方面分析其技術特點和優缺點。
大功率光伏隔離變壓器通常是工頻變壓器。帶工頻變壓器的主要好處是:一方面光伏逆變器借助升降壓功能,其適應性會強,不同等級的電網、不同的太陽能電池板都能適用于同一光伏逆變器,只要改變變壓器變比即可;另一方面是安全性,考慮到安全規范,到目前為止美國市場的光伏逆變器被強制要求帶隔離變壓器。但是加入工頻變壓器后,整個逆變器設備體積和重量都會增加,隨之而來的就是成本的急劇增加。另外工頻變壓器根據不同材質,效率在98%~99%之間,因此也會引起效率的降低,延長客戶回收成本的時間和預期效益。基于這些原因,國外大功率光伏逆變器從兩方面解決帶隔離變壓器產生的問題:一是優化整個系統架構,二是提高變壓器的效率。對光伏電站普遍的架構,以電池電壓300V-600VDC為輸入的逆變器為例,通過低壓變壓器接400VAC電網,然后再通過變壓器接中壓10kV電網。整個系統通過兩級變壓器并入中壓電網,系統的成本增加,同時效率也會降低1%~2%。
目前國外光伏電站的一種趨勢是用一種并網的方式。由于省掉中間的低壓變壓器,直接用低壓轉中壓的變壓器,系統成本降低,同時系統效率也會提高。低壓轉中壓變壓器通常外置,且由系統廠商或電力公司配置,因此非隔離型大功率光伏逆變器的應用越來越廣。另一方面,為了提高變壓器的效率,借助采用新磁性材料來提升性能。例如用非晶做磁芯的大功率變壓器,滿載效率可以在99%以上。SMA推出的大功率SC100/200/250/300系列隔離型逆變器,借助高性能的變壓器,最高效率為97.6%,歐洲效率為97%;SMA的SC100HE/250HE/400HE/500HE/630HE系列非隔離型大功率逆變器,最高效率都在98.2%以上。在大功率逆變器效率指標方面,SMA遙遙領先于其他廠商。以加拿大XantrexGT100E100kW為例,最高效率為96.6%,這一效率水平也是目前大功率逆變器效率的平均水平。