光伏逆变器成本之战内幕初探

光伏电站设计寿命是25年，其中组件和其它器件的寿命应该可以达到，逆变器作为光伏电站的核心器件，设计寿命也应该到达25年。从逆变器系统上看到，寿命瓶颈是PCBA板和逆变器的心脏部位—逆变模块。PCBA由于技术限制，寿命很难达到25年，但由于PCBA价格不高，重量轻，一般放在容易更换的位置，所以相对好处理。逆变模块由IGBT，散热器，母排，直流支撑电容组成。IGBT现在随着技术的发现，如果系统设计得好，寿命可以到25年，直流支撑电容现在普通采用金属薄膜电解电容，寿命可以到25年，所以最关键的因素只有散热器和母排，这两个器件如果采用的器件不一样，成本也相差非常大，但寿命也相差很大。散热器寿命的控制点是鳍片和基板的连接工艺，母排寿命的控制点是正负极之间的局部放电电流，这两个关键点能处理好，寿命也就不成问题。

　　光伏逆变器最关键母排是指从IGBT到直流支撑电容这一段的母排，这就好比人体心脏周边的大动脉和大静脉，因为这一段电流大，频率高，温度高，其电气性能核心技术是减少杂散电感，因为杂散电感会产生尖峰电压，尖峰电压越高，对IGBT的损伤就越大，系统的损耗也越大。母排机械性能核心技术是减少局部放电，提高母排的寿命。减少杂散电感常用的方法有三个：1是电流正极和负极之间的距离尽可能短，2是电流正极和负极方向尽可能上下叠加，3是电容到IGBT之间的距离尽可能短。局部放电是由正负极之间的气隙造成的，所以在尽量减少气隙，方法有两个：1母排和绝缘片之间的粘合越紧密越好，不留下任何气隙，所以要选用好的粘结材料，2母排和绝缘片之间要非常干净，不能有任何灰尘和脏污。

　　现在正规生产厂家一般采用叠层母排，成本比较大，但性能优良，寿命长。叠层母排是把正负极铜排、绝缘片、粘胶有机地结合在一起，它的杂散电感少，寿命长。而社会上一些不良厂家，为了节省成本，直接用正极铜排，负极铜排和绝缘片叠加在一起，减去粘胶的工艺，这样做成本减少了大约50%，后果短时间3、5年也看不出来，但5年过后，逆变器的性能会大大降低，原因有2个：1母排的杂散电感会越来越大，系统的EMC干扰也越来越高，IGBT会经常受到损伤，2母排的局部放电会越来越大，因为母排和绝缘片之间没有粘结在一起，肯定会存在气隙，而且气隙会越来越大，最后造成绝缘性降低，而绝缘层的损坏，对逆变器而言，将是灾难性的。

　　散热器是由基板和鳍片组成，IGBT装在基板上，IGBT在运行过程中会产生大量热量，通过基板传到鳍片上，再通过流动的空气带走。散热器的核心技术有两个：1基板尽可能平整，和IGBT接触可靠性高;2基板和鳍片之间的热阻尽可能少。基板的平整度现在大都可以达到，通过好一点的加工中心，表面精飞一刀就可以了。难度就大的成本最高的是基板和鳍片之间的连接，目前连接工艺有4种：机械压合，环氧树脂粘接，锡焊，铜焊。其中机械压合设备投资小，速度快，加工成本低;环氧树脂粘接，锡焊这两种工艺设备投资小，但加工工艺较复杂，速度慢;铜焊设备投资大，加工工艺复杂，速度慢。所以采用铜焊工艺的散热器价格要比采用机械压合工艺的散热器贵30%左右。从散热技术上来看，采用机械压合工艺的散热器，基板和鳍片之间连接面积小，所以热阻大，而且随着时间的推移，基板和鳍片连接部位会发生形变，热阻会越来越大，采用这样散热器稳定工作寿命为5年左右，5年之后热量会越来越集中在基板上散不出去，10年后基本上就报废了。而采用铜焊接工艺的散热器，由于铜的散热效果比铝好，所以基板和鳍片之间的热阻就非常少，接近本体，寿命也可达20年之久。

　　现在光伏行业竞争已进入白热化，企业为了生存而采取各种手段。为了降低成本而不择手段，造成这一后果最根本的原来就是国家金太阳的补贴政策，采用“事前补贴”的政策，使业主不会去重视产品的性能，只关心产品的价格。光伏逆变器作为光伏系统核心器件，其成本比例已不到系统总成本的10%，如果光伏逆变器发电量提高1个百分点，相当于逆变器的价值提高10个百分点。有数据统计，现在国外优秀逆变器比国内普通逆变器发电量相差达20%，但国内的市场优秀的逆变器公司反而难以生存，“劣币驱逐良币”，但技术差距越来越大。值得欣慰的是国家政策的制订者已经注意这个现象了，光伏补贴政策可能很快由“事前补贴”转为“度电补贴”。那些靠低成本占领市场而产品性能低的公司终究会退出的。