什么是組件級電力電子？
組件級電力電子，字面意思即為組件級別的電子設備。該技術(shù)包含電力電子、半導體器件、通訊、云計算及高可靠制造等多個(gè)方面。目前現有產(chǎn)品系列包括微型逆變器、優(yōu)化器、關(guān)斷器（RSD）等等。
圖1.逆變器技術(shù)發(fā)展圖
組件級電力電子市場(chǎng)
圖2.MLPE市場(chǎng)體量（來(lái)源:IHS報告）
目前全球市場(chǎng)體量在2016年為3GW左右，截止到2020年將會(huì )接近10GW。截止到2020年，微型逆變器系列的主流產(chǎn)品交流組件和獨立微逆將會(huì )平分秋色；而優(yōu)化器系列產(chǎn)品將出現三足鼎立的局面，分別是優(yōu)化器結合常規逆變器、優(yōu)化器結合簡(jiǎn)化版逆變器及智能組件。
組件及電力電子應用優(yōu)勢
一、安全
先引入一個(gè)概念：直流高壓。光伏系統采用組串/集中式逆變器，每一串由幾塊甚至幾十塊太陽(yáng)能組件串聯(lián)而成，系統中即存在600V-1000V的直流高壓，而直流高壓是導致直流拉弧的直接原因。根據相關(guān)數據顯示，直流拉弧占光伏火災起因的52%。
圖3.單串中存在600-1000V的直流高壓
各國安規
ü美國:防火協(xié)會(huì )修改國家電氣規范(2014NECARTICLE690DRAFT)：“住宅用光伏發(fā)電系統中，在緊急情況發(fā)生時(shí)，光伏系統交流并網(wǎng)端斷開(kāi)后，直流端電壓最大不能超過(guò)80伏；
ü德國：率先執行VDE防火安全標準，明確規定在光伏系統中逆變器與組件之間需要增加一個(gè)直流電切斷裝置。此外，德國保險公司也有明確規定，對于消防員在滅火過(guò)程中由于光伏電站帶電造成的人身傷害不予賠付；
ü意大利：消防員在建筑物帶電的情況下，是不可以進(jìn)行滅火工作的；
ü澳大利亞:根據OVER11-1:2013規范，在組件附近必須有斷路裝置；
在國內，目前暫無(wú)光伏安全規范對光伏系統中的直流高壓進(jìn)行明確的規定。逆變器廠(chǎng)商也試圖通過(guò)引入“電弧檢測功能”來(lái)保證系統安全性，然而該裝置并不能裂解直流高壓（組件級別），無(wú)法實(shí)現組件級別的關(guān)斷，依然會(huì )在滅火時(shí)對消防員人身安全造成傷害。
微型逆變器技術(shù)采用全并聯(lián)電路設計，組件之間不再有電壓疊加，直流電壓小于60伏(不高于組件最高輸出直流電壓)，徹底解決了由于高壓直流拉弧引起火災的風(fēng)險，同時(shí)也解決了當房屋起火時(shí)，因光伏電站而阻礙了施救的問(wèn)題。
圖4.微逆系統中單串組件電壓不超過(guò)60V
優(yōu)化器系統/斷路器（RSD）雖然不能直接解決直流高壓?jiǎn)?wèn)題，但在發(fā)生火災之后能夠關(guān)斷每塊組件的直流輸出，不會(huì )威脅到消防員的人身安全。當逆變器與電網(wǎng)斷開(kāi)時(shí)，交流端輸出為0V時(shí)，優(yōu)化器/斷路器會(huì )自動(dòng)切斷連接，實(shí)現組件級別的關(guān)斷，真正意義上的裂解了組件串聯(lián)形成的直流高壓。
二、優(yōu)化系統效率
圖5.傳統逆變器系統VS組件級電力電子系統
傳統逆變器系統中存在的“短板效應”是造成功率輸出損失的主要原因。從生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的組件間失配（mismatch）、安裝及后期維護過(guò)程中的損壞、使用過(guò)程中的陰影遮擋、污漬（動(dòng)物排泄物、落葉、灰塵等等），及系統后期由于衰減程度不同，這些原因都將造成組件間的失配問(wèn)題。而組件級電力電子從技術(shù)到應用上解決了光伏電站整個(gè)生命周期的組件間不匹配的問(wèn)題。通過(guò)采用組件電力電子技術(shù)最大程度上保證組件輸出功率，保證系統效率。通過(guò)測試及長(cháng)期的數據收集，在相同條件下，組件級電力電子系統相較于傳統逆變器系統，發(fā)電量可增加5-25%。
三、組件級智能監控
組件級電力電子是目前技術(shù)可以企及的最小單位范圍內的監控系統。一方面是日常系統運維需求，組件可以在線(xiàn)上平臺進(jìn)行遠程集中管理、故障遠程診斷，線(xiàn)下團隊的維護、檢修。組件級電力電子實(shí)現真正意義上的O2O運維。
圖6.組件級監控界面展示
另一方面是建筑智能化能源管理需求，在未來(lái)在統一平臺上完成負載/發(fā)電量/供暖/供冷/熱水等監控是發(fā)展趨勢，組件級智能監控可以直接融入成為能源管理系統一部分。
圖7.建筑智能化能源管理需求
四、著(zhù)眼未來(lái)進(jìn)一步提升系統效率
由于國內光伏市場(chǎng)發(fā)展，光伏組件技術(shù)相對瓶頸，各大組件廠(chǎng)紛紛推出疊片、半片、黑硅、N型、雙玻雙面、多珊等多款新型組件，希望能夠占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)。其中雙玻雙面組件（中來(lái)、英利、晶科、中盛光電等等）是相對成熟的技術(shù)，據相關(guān)數據顯示，雙面組件發(fā)電效率高于單面組件（最高可超過(guò)30%），整個(gè)周期的發(fā)電量增加，固定建筑安裝投資/運維成本降低，電力成本下降。然而，雙面組件的背面發(fā)電量不確定因素太大，組件間失配很?chē)乐?，配合組件級電力電子技術(shù)是理想的解決方案。
圖8.戶(hù)用系統（采用微型逆變器）及商用系統（采用智能優(yōu)化器）
組件級電力電子技術(shù)在安全、優(yōu)化系統效率、智能監控及創(chuàng )新技術(shù)方面優(yōu)勢顯著(zhù)，是分布式，特別是建筑光伏的最佳解決方案，必將成為未來(lái)5年內的一大行業(yè)亮點(diǎn)！
