绿能新趋势专栏─影响太阳能模块最终输出功率 逆变器扮关键角色

系统电子PV INVERTER

太阳能光电产业早在1973年发生石油危机时，世界各国就察觉到能源开发重要性，虽开始寻找替代能源，只是态度一直不够积极，直到近年发生冰山大面积融化、臭氧层破洞、飓风强度增加...等种种天候异相日趋严重，让人们重新关注再生能源议题，太阳能光电产业因此再度跃上世界舞台。

太阳能产业蓬勃发展，虽然市场商机无限，但太阳能系统目前尚未普及化，至今仍旧呈现叫好不叫座状态，主要原因除价钱昂贵外，另一重点是太阳光能无法完全转换成电能。目前结晶矽太阳能电池的最高光电转换效率，以156mm × 156mm厚度200μm的太阳能电池换算，最多也只能实现19.3%转换效率，因此太阳能逆变器(PV Inverter)成了影响太阳光电系统最后功率输出的关键。

在太阳能发电系统中，堪称系统心脏的逆变器，主要功能是将太阳能模块输出直流电转成交流电，同时还能做最大功率追踪，并兼具保护系统及监控系统功能。逆变器的成本虽然只占了太阳光电系统成本的10%~13%，但却是连接太阳光电系统与市电的关键，太阳能逆变器品质好坏直接影响到系统的输出功率，也与用户可获得的收购电价补助直接相关。

根据DIGITIMES Research研究报告指出，目前全球第1大德国太阳能逆变器大厂SMA(System Mess Anlagentechnik)生产的逆变器，转换效率最高可达98.1%，但仍旧无法达到完全1：1转换效率，而如何提高逆变器的转换效率，已经成为逆变器制造商主要研发方向，而方法大略可分为四种。第一，内建多个最大功率追踪技术(Maximum Power Point Tracking；MPPT)，使太阳能模块随时保持在最大功率输出的状态；第二，采用无变压器架构，也就是拿掉变压器换成电容器；第三，降低内部元件功率的耗损，以SiC(碳化矽)取代传统开关二极管；第四，内建冷却机制，防止系统内部过热导致多余的能源散逸。现在市面上的太阳能逆变器制造厂商都是取四个方法中的1-3个进行综合，期望有一天可达到完全的能源转换。

然而业界对于太阳能逆变器的期望不仅是提高能源转换功率，更希望提高其耐用性与寿命，目前太阳能逆变器寿命约为5-10年，相较于太阳能系统其他元件，逆变器的使用寿命相对较低。对此，系统电子能源暨电源事业部协理潘立元表示，目前各家厂商对逆变器研发重点仍放在提升转换效率，至于提高寿命是否成为逆变器设计重点，系统电子持保留态度。潘立元认为站在一个制造商角度，出货量是企业生存的重点之一，因此未来是否会研发出寿命高于10年的逆变器，主要还是必需要看各家制造商的想法。

新微型逆变器已成业者开发重点 未来商机潜力可期

太阳光电系统的架构、安装弹性、转换效率、可靠度还有系统成本与太阳能逆变器息息相关。近几年，太阳光电系统安装量大幅增加，为提升系统输出功率、整体转换效率及改善过往被人诟病的可靠度问题，许多创新太阳能逆变器架构相继推出，其中因微型逆变器的系统架构可使逆变器能单独追踪每个模块最大输出功率，改善遮蔽问题，并可大量简化系统线路设计，逐渐成为制造商开发重点之一。

系统电子能源暨电源事业部副总经理刘俊鑫认为，微型逆变器的市场未来是否会成长，会取决于不同市场需求。大功率电场将使用更高效率太阳能电池和发电量更大的变频器；一般的光伏建筑BIPV(Building Integrated PV)可能使用小于10KW的光伏；以住宅为例，大多可能会使用小于1KW光伏逆变器即可，且方便维修。

虽然目前太阳能系统在一般住宅尚未普及化，微型逆变器市场仍小，但成长空间极大，预计微型逆变器市场将可能会成为极大的蓝海市场。[绿能新趋势专栏每周四刊载]