CTIMES / 文章 /

輸出功率提高 微型逆變器勢不可檔   【作者： 王岫晨】   2011年10月17日 星期一

瀏覽人次：【13615】 近年來，太陽能電池製造商持續致力於開發高效能太陽電池，但就以2010年2月的標準結晶矽太陽電池的最高光電轉換效率來看，面積156mm×156mm厚度為200μm的太陽電池，也只能達到19.3％的轉換效率。由於太陽電池模組的光電轉換效率並不高，因此要想從太陽電池模組獲得盡可能最大輸出功率的重任，就落到了逆變器身上。 逆變器的主要功能，是將電源的可變直流電壓輸入，轉變成為無干擾的交流正弦波輸出，既可供應設備使用之外，也可反饋給電網。如此不僅可實現交流與直流的轉換之外，逆變器還能執行其它功能，例如將電路斷開，避免電路因電流突波而損壞。此外，例如控制蓄電池充放電、儲存數據以及追蹤最大功率點（MPPT）等功能，都有助於提高發電的效率。 只不過，太陽電池若和一般電子設備的使用環境相比，太陽發電系統所處的環境更為惡劣。一般模組安裝在郊區或建築物頂樓，局部的雲朵陰影、不同的傾斜角度及向陽方位、污垢、不同的老化程度、細小的裂縫或不同的模組、不同溫度等問題，都會成系統的電壓不均衡，若太陽電池模組之間的電壓及電流不穩，整個太陽能發電系統便會出現調配不均的問題。另外，太陽能發電系統的使用時間越長，其發電量將減少，這也使得投資回報大幅下跌。 傳統的太陽電池存在結構性的缺陷，導致系統無法充分發揮其性能，加上系統的使用時間越長，效率便越低，這些缺點成了太陽電池發展的阻礙，以致於到今天太陽電池都難以大量普及。因此，太陽能系統面對的最大挑戰之一，就是透過逆變器來提升系統的整體性能。 《圖二　微型逆變器將資訊送至監控器》

《圖三　監控器將資料傳送至系統，使用者可得知目前系統運作狀況》

太陽能逆變器的五大發展趨勢

2011年上半年，太陽能逆變器的市場發展狀況不如預期，反而呈現低迷的狀況。推測其可能的原因有二：第一，2010年Q2至Q3市場供不應求，使得客戶大量重複下訂單，這是導致太陽能逆變器過量生產的主因，也使2010年第4季開始，太陽能逆變器的庫存不斷攀升。到了2011年上半，通路商仍處在努力清除2010年庫存的窘境。第二，歐洲主要市場的太陽能補助費用持續調低，導致終端市場需求量大幅下降，相對地也讓太陽能逆變器的需求大減。

而從目前市場發展，可以觀察出太陽能逆變器的五大發展趨勢：

《圖六　UL亞洲區諮詢事業發展經理陳立閔認為，太陽光電模組市場明顯地往兩極化發展，一端是大型的太陽能電廠，另一端則是屋頂式的簡便方案。》

台廠布局中高功率市場

太陽能模組能產生一個直流電壓，而透過太陽能逆變器，就可把這一直流電壓轉換為交流電壓，並直接接入電網之中供電。目前太陽能逆變器市場的一個重要趨勢，就是採用更高的功率。目前，峰值發電量超過100kW的太陽能發電廠越來越普遍，而較小規模的發電系統當然也往這種趨勢發展，平均功率已經從過去5kWp提高到10kWp。

觀察太陽能逆變器長久以來的發展，轉換效率正不斷上升，由過去90～92％已經上升到98％以上，廠商未來的目標是達到99～100％。除此之外，系統商在選用逆變器也越來越重視產品的各項特性，包括可靠度與耐用度的提升、安裝的簡易性與便利性，以及併網是否安全等議題。

目前全球太陽能逆變器大廠所推出的逆變器，已經出現幾個明顯的趨勢。市場上逆變器仍以併網型為主流，其中又以小功率的0～5kWp逆變器為大宗，此類逆變器又以無變壓器型的架構為市場主力。至於中功率的10～50kWp逆變器產品，目前大多是採用多階串連式架構，內建多個MPPT追蹤器，藉以提高系統設計彈性與系統總輸出功率。而在大功率逆變器方面，則更為重視其與電網間的支援功能，必須維持電力品質並同時提高系統電力輸出的穩定度。

目前台灣太陽能逆變器業者的產品，大部分仍以小功率0～5kWp的逆變器為主流，轉換效率則不差，都能維持在水準之上。另外，因為逆變器重視在地化與品牌，並非台灣業者長處，因此台灣業者過去多瓜分代工市場。但隨著技術的成熟，且歐洲市場對於中高功率的逆變器需求也不斷增加，使得台灣部分業者有機會逐步擴增產品線，布局中高功率逆變器市場。

目前，太陽能逆變器的價格佔整體太陽能系統成本的15～20％，價格算是偏高，在太陽能電池市場逐步普及之下，未來生產逆變器的廠商，在價格上仍有進一步降低的空間。

《圖七　恩智浦大中華區資深行銷協理梅潤平認為，逆變器與智慧電網管理功能整合已經成為趨勢，但必須擁有豐富的電力聯網相關經驗。》

微型逆變器提高發電效率

目前，逆變器效率可以達到97.2％左右，因此想要繼續提高其效率的空間非常有限。傳統逆變器與多個太陽能電池模組串聯的架構，容易在日照不均、電池性能不同等原因之下，使得輸出效率下降，進而導致整體太陽電池的輸出功率大幅降低。為了解決這個問題，市場上已經出現了單一太陽能電池模組配備逆變器及轉換器功能的新架構，也就是微型逆變器。微型逆變器可將各單一太陽電池模組的輸出功率進行最佳化，將風險分散，每一塊太陽能板各自連接至不同的小型逆變器，如果其中單一太陽能板發生問題造成效率低落，其他發電板不會受到影響，進而提升整個系統運作的穩定度，並使整體系統可得最大的輸出功率。

微型逆變器的原理，在於傳統太陽能系統中，所有太陽能板都連接至一個大型逆變器，也因此，整體系統性能的高低，就取決於性能最差的那塊太陽能板。萬一這塊太陽能板遇到如前述的狀況而影響其發電性能，整體效率也隨之降低。因此，太陽能系統新的發展趨勢，是將每一塊太陽能板都連接至許多小型逆變器，也就是微型逆變器。如此一來，性能較差的太陽能板，就不會影響整個系統的效率，同時還能提高整體太陽能發電的效率，加速系統初期成本的回收時間。

專家指出，微型逆變器可單獨追蹤每個模組的最大輸出功率，改善遮蔽問題，並大幅簡化了系統的線路設計。多家廠商看好微型逆變器的前景，並投入研發微型逆變器，目前微型逆變器市場雖仍小，但未來成長空間極大。也因此，專家認為微型逆變器將是未來的藍海市場。