光伏逆变器质量“生命线”

　    2015年3月，微信圈一则“西北某光伏电站逆变器爆炸了！”令业内一片哗然(实际是自燃)，据业主反映：因起火之前该地区遭受持续性的沙尘爆，灰尘的堆积导致长期散热受阻，最终引起内部器件自燃。2015年6月中山长虹光伏发电项目中一名施工人员在连接组件阵列时被直流电电击身亡。据了解，是组串的端子没接汇流箱就放屋顶上了，适逢广东连续几天暴雨，端子进水，施工人员碰到后发生了该事故。
　　
　　甚嚣尘上的光伏电站火灾事故发生后，虽然第一时间，包括逆变器、组件、电气系统供应商都极力撇清与事故的关系。但疏理包括鉴衡、TUV莱茵等行业研究机构事故后发布的报告不难发现，除却安装过程中的可控因素外，更多的事故出现在升压和强电部分，而这其中，逆变器和汇流箱成为事故的高发地。

　　
　　“光伏电站着火，或者光伏组件着火主要是由于直流拉弧造成的，而这其中集中问题最严重的一般是逆变器和汇流箱，”中山大学太阳能研究院电站研究室主任孙韵琳对记者表示，目前一些逆变器产品器件质量和规定不符合一般技术规定；同时在向业主交货后没有建立起电气连接周期性巡检和维护计划，来确保各器件的连接稳固可靠，避免造成由于短路拉弧造成的火灾隐患；甚至有些厂家在设备检测技术与流程上完全之后，很多检测过程都无法顺利完成就开始推向市场。
　　
　　偷梁换柱的逆变器
　　
　　对于逆变器以及汇流箱的安全问题，欧美国家和日本都有严格的规定，中国是世界光伏逆变器组装大国，并非没有能力完成高质量产品的生产。事实上，低质量的内销产品与高品质外销产品可能并存在同一工厂中。
　　
　　新疆哈密某电站技术人员潘峰（应被采访者要求，隐去真实姓名）告诉笔者，自己以前在逆变器厂家做技术人员的时候，同样功率的机器，向国内业主供应的机器的成本约为向国外业主供应机器的90%（同等机型），“这种成本上的差距导致了质量上的差距”。
　　
　　“下游客户-电站业主对逆变器单瓦压价压的太厉害，企业也是迫不得已，在模块上没有更多的成本操作空间，只能在器件上算些成本账，”潘峰明确表示，这种偷梁换柱的做法在前两年的逆变器行业非常普遍，如近两年很多故障出现在“电感器性能下降、电容器不稳定、塑料器件变脆劣化、寿命缩短、器件绝缘性能下降、散热性能下降、半导体器件失效”这些环节也是前几年种下的恶果。
　　
　　“在国内，你可以找到最好的器件；也可以找到与最好器件功能极度接近的器件，但却是完全不同的技术参数及技术保障。除非由专业技术工程师，否则包括业主在内的（外行人）、甚至一些从业时间稍短的采购人员都区分不出来。”潘峰表示。
　　
　　行业内的潜规则，大家都是心知肚明。但在一些大企业看来，这种现象并不具有代表性。
　　
　　“因为各个国家（地区）对逆变器的标准有差异，所以在阳光电源内部我们大致会这样分：以中国、欧洲、澳洲等地区的机型，和以北美和日本等地区的机型。这样划分的目的主要是因为当地的电网接入标准有差异。在阳光电源内部，不存在所谓的出口机型和内销机型的差别。对待国内外业主，阳光电源所采用的技术标准以及所有的内部器件都是一样的。”全球逆变器领军企业阳光电源市场总监张彦虎如是说。
　　
　　在张彦虎看来，从供应链管理，生产管理，备货管理来看，像阳光电源这样大的逆变器供应商业都希望是同一个物料清单，这样，生产效率相对高，而成本相对低。阳光电源也抱着积极的态度看待“友商”，希望没有这样的情况出现。
　　
　　尽管行业鱼龙混杂，但要找到好的器件也不是太难。但逆变器价格从0.48元/瓦下滑至目前的0.28/瓦只用了不到一年的时间，对于厂家来说，残酷的市场竞争是僧多粥少的典型写照。
　　
　　“国内很多业主的‘成本下降路线图’导致逆变器在内的三大系统（组件、逆变器、支架）企业在投标过程中非常难受，对于有些项目，食之无味，弃之可惜，你不做，也有公司做，你做不了这样的价格，有公司能做这样的价格。至于质量，使用寿命等，那是后面的事。”潘峰无奈地说道。
　　
　　据陕西某逆变器公司负责人介绍，中国市场的逆变器利润并不比一些新兴市场低多少，但是大量的边缘成本（例如投标成本，公关成本）吃掉了很大利润，使得一些逆变器厂家在生产环节的传统利润优势被“提前预支”。因此在不影响五年发电效能以及安全的前提下一些厂家采购期间时降低了标准，低成本器件必然造成电站后期发电过程中的隐患。
　　
　　“由于下游电站市场投资的唯价格论。如今的下游电站投资，一切投入都追求低价，甚至以最低价为荣。可是，任何产品要保证质量，都会有其最基本的成本是不可能突破的。唯价格论带来的结果，可想而知。”中国南车国家变流中心总经理任其昌之前在接受媒体采访时告诉笔者，“表面来看，是由于无序的价格竞争造成了目前的乱局。但根本上，还是因为行业缺少标准，或者说标准很宽泛，没有办法执行。”
　　
　　“国内订单与国际上一比，两者差距非常明显，价格低是一方面，另一方面是对质量的监测无法执行到位，”潘峰表示，国内客户对组件有入场监造这样的流程，同时组件供应商还需要提供材料清单，而对逆变器来说，并没有这样的质量控制流程，更多的是一些“纯感官签收”。
　　
　　检测与认证的无奈
　　
　　“有些业主想保障自己的中标的逆变器的产品质量也是心有余而力不足。”中国电力工程顾问集团西北电力设计院某负责人向笔者表示，“因为对于业主来说，他们不可能具体到每一个器件的使用寿命，这样的工作量也是受不了的。”
　　
　　由于逆变器里面的器件更多是来自上游器件厂家供应，要想完全控制质量，就需要对逆变器的整体技术以及组装流程有较为全面的掌握。
　　
　　“现在个别逆变器厂家假借‘降额设计’游说业主和设计院，尤其是在一些大的地面电站项目中，这种情况已经有出现。”该负责人表示，有些逆变器元器件的负荷应力是不能降额或者对最大降额有限制的，如电子管的灯丝电压、继电器线包的吸合电流是不能降额的，否则电子管的寿命要降低；有些元器件降额到一定程度时却得不到预期的降额效果。如薄膜电阻器的功率减额到10%以下时，一般二极管的反向电压减额到最大反向电压的60%以下时，失效率将不再下降；有些类型电容器的降额可能发生低电平失效，即当电容器两端电压过低时呈现开路失效，也就是说，降额不但不能使失效率下降，反而会使失效率增高。
　　
　　“降额系数的选择大部分是依靠试验数据和根据元器件使用的环境因子来确定，而不应该成为个别企业“抠”成本的忽悠招数”，该负责提醒国内业主总工：降额设计应当参考数学模型及基本失效率与温度、降额系数之间的关系曲线；降额曲线给出了为保证元器件可靠工作所选择的降额系数与温度之间的函数关系，当在该减额曲线上工作的半导体结温达到其最高结温时，其失效率仍然较高；应用减额图，即在减额曲线的下方，通过试验找到一条半导体结温较低的减额曲线；各种元器件的减额因子参见“国家标准”。
　　
　　中广核能哈密某电站负责人表示，许多企业是他们要求送检才去检验，或者用之前其它批次的检验报告应付一下，而检测机构相关部门的抽检密度太低，对出货量相对密集的地面电站业主来说，没有太大作用。
　　
　　对该负责人的说法，记者通过相关渠道了解到，目前个别认证申请人在所提出的检验范围中很多只提供一个型号产品(依据送检原则“申请单元中只有一个型号的，送本型号的样品”)，这给最终最终的检测结果的客观性带来了一定的问题。
　　
　　虽然在《光伏发电系统用并网逆变器产品描述》（CQC33-461239.01-2013）中虽然明确了“为确保获证产品的一致性，关键零部件/元器件的技术参数、规格型号、制造商、生产厂发生变更时，持证人应及时提出变更申请，并送样进行试验（或提供书面资料确认），经CQC批准后方可在获证产品中使用。”但这些对于申请人不置可否的规定，在实际认证过程中理解为形同虚设并不过份。
　　
　　另外，企业送检的机型并不能真实展现出其实际运营性能指标以及发电指标。“一些公司送检的机型，在检测过程中包括转换效率、并网电网谐波、功率因素、电网电压响应、电网频率响应、电压不平衡度、防孤岛效应结果都不错，但这并不能完全反映出逆变器产品在室外实际环境中的运行状态，更不能体现某些单元的使用寿命。”国家电科院专家说。
　　
　　该专家认为，相关主管单位不仅仅需要加大对光伏逆变器产品检测以及认证的力度，同时还要求逆变器企业加强对检测以及认证过程有深刻的认知，不能为了送检而送检。
　　
　　国家相关标准是明确，而操作层面一直被企业所诟病。
　　
　　事实上，在“金太阳”出现一系列问题后，整个逆变器行业在产品标准上已经达成了某种默契，也有一些大的企业制定了“企业标准”。“但这种标准体系的建立仅限于几个大企业。现在的标准，不少都是一些龙头企业制订的企业标准，后来慢慢演变成大家比较认可的行业标准。但由于对标准的理解有差异，因此造成产品质量差别较大。另外，甚至还有一些企业，根本都不具备建立标准执行机制的能力。如此，一旦市场环境恶化，即使标准制订者自己执行很严格，但其他企业可能就根本不在意这个标准，一些企业为了生存，就会不择手段地降低标准，甚至干脆以次充好。”任其昌对当前标准不统一如此表示。
　　
　　任其昌的看法得到了孙韵琳的认同。“虽然标准是有，但业界执行情况并不乐观。”据孙韵琳介绍，目前有的企业拿的是CE认证，有的拿的是CCC认证，有的拿的是金太阳认证。没有统一的标准，乱像可见一斑。
　　
　　在欧美国家，都是由第三方检测机构执行质量检测。机器进入某一国家市场，只要进口商指定第三方检测机构，就可以随时获得检测数据。
　　
　　TUV南德业务人员也表示，“包括澳洲的SAA、美国和加拿大UL、ETL、CSA、德国VDE、法国、意大利、西班牙、英国CE以及中国‘金太阳’在内的所有的认证机构，对于部分厂家存在的偷梁换柱的做法并没有针对性的措施。更多地还需要在逐渐形成的良性竞争下形成责任意识”。
　　
　　准入“门槛”逐步形成
　　
　　我国光伏产品质量在国际上一直不被认可，一方面是由于相关职能部门对整个市场的监管不到位；另外，光伏相对一些产业还属于培育期，行业市场竞争形态并没有完全形成，致使低于成本价中标，赔本赚吆喝的事情时有发生。但这是行业发展的必经阶段。
　　
　　国家发改委能源研究所研究员、中国可再生能源学会理事王斯成就曾对记者表示，在过去的3-5年中，不仅光伏组件过剩造成了低价竞争，逆变器也同样存在这样的问题，所以低价竞争必然带来一些部件的质量问题，且部件质量问题占到整个故障率的50%。
　　
　　在王斯成所调研的西部电站中，关于电站中逆变器的出现的问题并不在少数。除了逆变器普遍存在的故障率高以外，一些电站火灾频发成为了国内逆变器企业的“狼来了”。
　　
　　据他介绍，40%的着火都是由于直流电弧引起的，因为整个电站的接头有成千上万个，任何一个接头质量有问题或者松了，都有可能造成直流电弧，一有电弧就会引起火灾。
　　
　　对于逆变器在电站中的实际应用现状，记者在山峡新能源瓜州100MW光伏电站走访中与电站运维人员攀谈。在该电站中选用了包括阳光电源在内的两个品牌的逆变器，自2013年该电站并网以来，很多实际的问题就反映出来了。如开机速度、故障率、使用便捷程度、实地平均发电效率等，使该电站运维人员坚信“技术还是有差异的”！“通过长时间的应用，在整体上，阳光还是要好很多。”该运维人员对记者表示。
　　
　　记者在现场看到，因瓜州当地电网采取限电措施，该电站并网消纳率已从过去的60%降至30%，70%的电都上不了网。阳光电源个别机器处于停机状态，而另一品牌机器则被大部分停机。
　　
　　张彦虎对记者表示，这些年来，阳光电源作为中国最大的光逆变器专业制造商，一直非常重视各类并网机型从技术创新到实地电站发电过程中的性能考核。2013年中国电科院、国网青海电力公司等单位联合对新疆与西北主网联网750千伏鱼卡开关站至柴达木变电站线路进行实地的低电压穿越测试性能验证时，阳光电源的逆变器没有一台脱网，而其它多个品牌逆变器均出现不同程度的脱网现象。
　　
　　当然，对于整个逆变器行业来说，阳光电源只是之一。行业的技术创新和良性竞争氛围不仅仅是阳光的事。
　　
　　在张彦虎看来，标准化工作只有扎根在企业，贯穿产业发展全过程，才能带动整个光伏行业及逆变器行业更好更快发展。因此，应该加强对光伏逆变器产品质量标准、强制性标准质量要求和相关准入机制的贯彻实施，增强企业的产品质量意识，使企业真正认识到提高逆变器产品质量的必要性。
　　
　　据悉，今年5月份工信部修订并公告《光伏制造行业规范条件(2015年本)》(以下简称《规范》)。新版第一次将电气配套设备纳入其中。《规范》明确，含变压器型的光伏逆变器中国加权效率不得低于96%，不含变压器型的光伏逆变器中国加权效率不得低于98%(微型逆变器相关指标分别不低于94%和95%)。该标准严苛程度超出业界预期。
　　
　　牵头编制并网逆变器“中国效率”认证技术规范的北京鉴衡认证中心主任秦海岩表示，业界已深刻认识到光伏发电系统效率的重要性，组件以外的配套发电设备将受到市场与政策的进一步关注。工信部将逆变器列入新版《规范》，就是政府主管部门越来越重视光伏发电系统效率、发电量和全产业链质量的体现。
　　
　　同时，为落实《关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见》(国能新能[2015]194号)指示精神，并支持国家先进技术光伏示范基地的建设工作，秦海岩所在的鉴衡认证中心根据CNCA/CTS0002-2014《光伏并网逆变器中国效率技术条件》，对国内光伏并网逆变器企业的主要型号逆变器产品进行了检测认证，并已经公布第一批光伏并网逆变器“领跑者”名录（简称名录），一定程度上将为国内电站业主的光伏设备选型和招标提供参考依据。
　　
　　在这份名单中，包括阳光电源、华为、永联科技等7家公司15个系列产品（亦称“中国效率”认证效率等级A级产品）得到推荐。
　　
　　《规范》的出台和名录的发布是国家以及相关单位从生产质量源头规范光伏逆变器市场的必要行为，更意味着逆变器行业的门槛将再次提升。
　　
　　更为可喜的是王斯成也表示，目前IEC针对光伏系统也提出了两个新的标准，一个是IECNP62446-2关于光伏系统的维护，现在正在征求意见稿；而另一个标准IECNP60904-9-1就是针对光伏系统直流电弧监测与断开的，这就涉及到包括逆变器在内等所有电气系统的标准问题。
　　
　　在标准体系逐渐得到完善的过程中，孙韵琳也呼吁国内电站业主：不要把低价中标作为门槛。“一方面是增加了施工质量的隐患，同时也为业主电站的发电量以及收益保障埋下了隐患。如果在验收完毕后，建设方在运维1-2年把电站交给业主运维后，最后买单的恐怕还是业主自己。”孙韵琳说。