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太阳能电池功率调节器技术有望快速推进

2013-05-15 11:54:51 来源:日经BP社 点击:2612

摘要:  日本自2012年7月开始实施可再生能源发电固定价格收购制度后,太阳能电池的装机容量迅速增加。受此影响,太阳能电池功率调节器的技术开发有望得到快速推进。通过太阳能电池功率调节器积累的技术不久也将应用于蓄电池及燃料电池等其他能源设备。

关键字:  功率调节器太阳能电池蓄电池

日本自2012年7月开始实施可再生能源发电固定价格收购制度后,太阳能电池的装机容量迅速增加。受此影响,太阳能电池功率调节器的技术开发有望得到快速推进。通过太阳能电池功率调节器积累的技术不久也将应用于蓄电池及燃料电池等其他能源设备。

太阳能电池功率调节器技术有望快速推进

功率调节器承担着将太阳能电池输出的直流电力转换为交流电力的作用,其需求在日本国内迅速增大。东芝三菱电机产业系统公司在2011财年承接的订单量还不到100MW,而在2012财年,订单量飞速增加到10倍以上,有望超过1GW。

日本于2012年7月开始实施可再生能源发电固定价格收购制度,功率调节器的需求之所以如此迅速增大,正是因为受其影响。截至2012年3月底,日本的太阳能电池累计装机容量约为5.3GW,而实施固定价格收购制度后,仅在2012年7月~12月,就有约4.7GW的设备获得审批注1)。

注1)要按照固定价格收购制度售电,需要事先接受国家的设备认证。如果是大规模发电设备,有时从认证到启动需要较长时间。

今后,这种量变将促使功率调节器发生质变(图1)。这是因为,随着量的扩大,从事其生产的厂商会增加,为削减成本和实现差异化,企业势必要加速开发新技术。而且,随着太阳能电池安装量的大增,电网的负荷也将增加,因此功率调节器还须具备电网支持技术,以增加太阳能发电采用量。

量变将引发质变

图1:量变将引发质变

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在日本,由于太阳能电池装机容量迅速增加,太阳能电池功率调节器的竞争日益激化。随着竞争激化和配备EMS功能,功率调节器将发生质变。

在太阳能电池领域迅速进化的功率调节器,今后将成为增加可再生能源采用量所不可或缺的技术,还将大大影响到蓄电池、燃料电池及风力发电等其他能源设备。

瞄准功率调节器的质变,太阳能电池厂商也开始致力于功率调节器业务。松下环境解决方案公司能源系统事业部新事业推进中心主任矶崎典夫称:“功率调节器是连接电网、作为各能源设备指令塔的重要组成部分,是能够通过技术和经验实现差异化的稀有产品。”

以前一直从外部采购功率调节器的京瓷公司也在2012年的展会上,公开了自主开发的试制品,令相关人士倍感惊讶。关于自主开发产品的原因,该公司太阳能事业本部太阳能营销部长池田一郎解释称:“不能让EMS(Energy Management System)的关键技术黑盒化。”

“各司其职”的格局瓦解

在日本,功率调节器厂商原本是按用途“各司其职”,比如住宅用途、小型和中型产业用途以及大型产业用途等,各用途产品的厂商不会有太大变化(图2)。比如在住宅用途,各太阳能电池厂商使用的功率调节器是固定的。

发生变化的行业格局

图2:发生变化的行业格局

功率调节器制造行业在以前没有发生过太大变化,而如今“各司其职”的格局开始瓦解,全球厂商纷纷开始从事该项业务。以前从外部采购功率调节器的太阳能电池厂商也开始转向自行生产。功率调节器厂商的世界排名(2011年)为IMS Research的数据。(摄影:各公司)

但是,由于出现产品供不应求,需求激增的小型和中型产业方面开始使用住宅用途的产品等,如此一来,不但“各司其职”的格局瓦解,新加入这一领域的厂商也在增加。

而且,海外厂商也瞄准了兴隆的日本市场,开始投放符合日本标准的产品。在全球功率调节器市场上排名靠前的厂商,在2012年前后陆续进入了日本市场。日本有望在2015年成为全球第三大市场,各企业纷纷发起了攻势(图3)。

日本的存在感增强

图3:日本的存在感增强

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日本市场在2012年全球排名居第五位,预计在2015年将上升至第三位,之后也会继续扩大。(本图根据美国NPD Group太阳能电池部门Solarbuzz的资料制作)

全球份额高居榜首的德国SMA Technology公司赢得了预定在2013年秋季完工的“鹿儿岛七岛百万瓦级太阳能发电站”的订单。计划供货140台500kW的功率调节器。全球份额排名第二的美国Power-One公司于2013年2月,与松下缔结了战略性合作协议。Power-One的目标是,通过合作将产业用途功率调节器投入日本市场,同时引进松下的蓄电池技术。此外,以低价格为卖点的中国中兴昆腾公司等也涉足了日本市场。

产业设备厂商纷纷涉足功率调节器业务,充分利用功率电子领域的技术经验

日本IDEC公司太阳能智能事业部事业部长田近雄彦说:“太阳能电池领域的准入门槛低,任何人都能参与其中。”安川电机公司于2010年、IDEC于2012年,作为新业务加入了该领域,产业设备厂商涉足太阳能电池功率调节器业务的事例越来越多。

上述两家公司的共同点是,都拥有通过FA设备等磨练出来的功率电子技术经验。而且,IDEC还通过与三社电机制作所公司开展业务合作,设计出了功率调节器专用核心部件IPM(Intelligent Power Module),从而抑制了发热。由此,不仅使额定容量为4kW的产品实现了业界最小的外形尺寸420mm×280mm×127mm,还能以密集状态设置多台产品(图A-1)。

提高温度特性

图A-1:提高温度特性

IDEC通过采用专用设计的IPM等抑制了发热,能在相互接触的状态下设置多个功率调节器。

中国厂商以低价格为竞争武器,产品比以往便宜4~5成

以价格为武器进攻日本市场的是中国中兴昆腾公司(图B-1)。该公司一直在无电地区等利用太阳能电池作为通信设备的电源,如今利用这方面的经验,涉足了太阳能电池功率调节器业务。中兴昆腾原本打算继中国市场之后进军欧洲,但因市场低迷,便将目标转向了日本。

以价格取胜

图B-1:以价格取胜

中兴集团的中兴昆腾公司计划向日本推出低价格功率调节器。首先将从销售产业用途产品开始,还备有住宅用途产品。

中兴昆腾日本公司董事长总经理王锐祥称,该公司之所以能够实现低价格化,是因为“人工费便宜”。虽然主要部件使用与全球的大厂商相同的产品,但运用中兴集团的购买力能以低价格采购到。因此,额定容量为100kW的产品售价在250万日元以下,250kW产品售价在400万日元以下,能以比以往产品低4~5成的价格提供。

(未完待续)

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