碳中和的隐形“风口”，SiC产业链迎来光伏市场发展机遇

时间：2022-02-22 11:22:22 来源：中国电力网

随着整个光伏市场景气发展，做为光伏系统大脑的光伏逆变器市场也迎来了发展风口，逆变器在光伏系统中承担着整个系统的交直流转换、功率控制、并离网切换等重要功能。

光伏逆变器是可以将光伏(PV)太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电(AC)的逆变器，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用。光伏逆变器中机构件成本占比最高，为25%。

光伏逆变器成本占比情况

预计到2025年全球逆变器需求达到455GW，其中国内逆变器需求143GW，海外逆变器需求312GW;逆变器市场规模832亿元，其中国内逆变器市场规模159亿元，海外逆变器市场规模将达673亿元。

碳化硅器件是光伏逆变器降本的良好途径

目前，国内光伏产业正在迈入 “大组件、大逆变器、大跨度支架、大组串” 这样的 “大时代”。其中，大组串节省支架、土地和人工的效果明显，在组件价格触底且在系统比重越来越小的今天，意义越发凸显。目前第一轮的尺寸提升已初步完成，而HIT等高效电池技术效率提升、成本降低的工作还有一段路要走。

随着行业迈入 “后1500V” 以及 “20A大电流” 时代，要建成更大组串，进一步降低成本，目前常见的有两种办法：

一是降低组件工作电压。

二是提高电站的电压等级，近年来光伏电站电压等级从1000V提升至1500V，就必须使用第三代半导体材料也就是碳化硅功率器件。据了解，目前业内在研发1700V甚至2000V及以上电压等级技术，碳化硅的性能优势将进一步凸显。

有人要问，碳化硅的价格目前比硅要高出几倍，为什么还会有价格优势?

实际上，在光伏发电的系统当中，硅基的逆变器的成本占到系统的10%左右，但它却是系统损耗的一个主要来源。如果通过使用碳化硅功率模块的光伏逆变器，系统的转化效率可以从96%提升到99%以上，能量损耗能够降低50%以上，能够显著的提高循环设备的使用寿命，能够降低系统的体积，增加功率密度，从而降低生产成本。

实际上，在光伏逆变器企业降本之路的探索上，通过元器件升级，提高功率密度一直是提效降本最主要方式：效率更高，体积更小，发热量更低，同时耐高温性能更好也让产品更加可靠。

近年来，集中式逆变器的箱体越来越小就是功率器件升级的最直观体现，而同样体积的中小型逆变器，功率则提高了数倍，目前组串式光伏逆变器功率做到了275kW，与功率器件升级密不可分。

这时，宽禁带半导体的优势就显现出来了。碳化硅(SiC)的击穿电压是传统硅器件的十倍以上，并具有比硅更低的导通电阻，栅极电荷和反向恢复电荷特性，以及更高的热导率。这些特性意味着SiC器件可以在比硅器件更高的电压，频率和电流下切换，同时更有效地管理散热。由于功率转换效率与开关频率直接相关，因此碳化硅器件既可以处理比硅器件更高的电压，又可以确保超高开关和导通频率。

当前，从行业发展趋势来看，采用碳化硅器件可有效提高光伏发电转换效率，碳化硅MOSFET或碳化硅MOSFET与碳化硅SBD结合的功率模块的光伏逆变器，转换效率可从96%提升至99%以上，能量损耗降低50%以上，设备循环寿命提升50倍。

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