近期光伏硅料產能搶奪大戰(zhàn)進入白熱化階段，訂單金額也節(jié)節(jié)攀升，9月份通威股份簽下到硅料訂單金額已超過1000億元，吸引了整個光伏產業(yè)鏈的目光，但對于磁元件廠商而言，又該關注哪些問題?

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要采用微型逆變器，只對應單塊或數(shù)塊光伏組件，能夠對每塊光伏組件進行獨立的最大功率跟蹤控制，從而實現(xiàn)對每塊光伏組件的輸出功率進行精細化調節(jié)及監(jiān)控，具有安全性高、發(fā)電效率高、可靠性高、靈活性高等特點。本期《對話》將通過與整機廠商、磁性元器件廠商等光伏行業(yè)上下游產業(yè)鏈廠商的對話，以探究分布式光伏行業(yè)現(xiàn)狀、磁元件在分布式光伏應用中面臨的技術難點以及磁元件廠商應具備的資質等問題。

問題導覽：

1、目前分布式光伏功率主要在什么范圍?主流的分布式光伏功率一般是多少KW?

2、分布式光會用到哪些磁元件?磁元件用量如何?

3、特變電工閆立棟：相比于過往的集中式光伏，分布式光伏對逆變器的功率現(xiàn)正不斷減小，未來一拖一、一拖四的微型逆變器有可能成為市場主流，磁元件對此有何具體的產品解決方案?

4、分布式光伏對磁元件的技術指標有哪些?作為逆變器里的定制型產品，您認為磁元件的設計人員應該特別注重哪些技術指標的實現(xiàn)，才會有助于逆變器的品質穩(wěn)定和性能提升?

5、古瑞瓦特吳良財：磁元件應該是半導體以外的第二大損耗源，不同廠家、不同設計、不同產品，磁元件對分布式光伏逆變器效率的影響都不一樣，我個人預估占到20%-30%，貴司產品的損耗目前處于什么水平?

6、你希望上游的磁元件企業(yè)能夠提供什么樣的配合(選材、設計、技術解決方案、生產工藝、售后服務等方面要求及配合方式)?

7、古瑞瓦特吳良財：貴司是否有完整的打樣鏈條和測試條件，對磁元件損耗能進行模擬性或接近實際的測試平臺?

8、古瑞瓦特吳良財：針對第三代半導體材料的應用，貴司在磁元件、材料上是否有配套的產品或研發(fā)?

分布式光伏對話嘉賓

1、目前分布式光伏功率主要在什么范圍?主流的分布式光伏功率一般是多少KW?

臺達電子楊海軍：從我了解到的信息，6-10KW是比較分布式光伏主流的功率范圍。

英威騰陳威：分布式光伏以15-110KW功率段使用較多，三相機15KW，固定機30KW，工商業(yè)100-110KW較多。

2、分布式光會用到哪些磁元件?磁元件用量如何?

陽光電源楊志剛：現(xiàn)階段分布式光伏主要有功率電感、EMC濾波電感、Boost升壓電感、逆變電感、高頻隔離變壓器、驅動變壓器等，磁元件合計占比25%-30%。

臺達電子楊海軍：Boost電感2顆，三項密電基本是3顆電感，再加上一些驅動，一個分布式光伏變換器需要12-15顆磁元件。因為分布式光伏安裝在屋頂，人其實很難接觸到，不再需要強制隔離，較以前少了安規(guī)隔離變壓器。

英威騰陳威：分布式光伏一般單臺電感用量不超過10個，變壓器則要少一些。

東睦科達陸慶：粉芯材料主要運用到升壓電感及逆變電感上，在逆變器中的占比約為10%~20%。

3、特變電工閆立棟：相比于過往的集中式光伏，分布式光伏對逆變器的功率現(xiàn)正不斷減小，未來一拖一、一拖四的微型逆變器有可能成為市場主流，磁元件對此有何具體的產品解決方案?

順絡電子袁聰：從集中式光伏到分布式光伏，意味著單個磁元件的功率有下降趨勢，用多個中功率的磁元件來替代單個高功率的磁元件，對順絡來說反而有優(yōu)勢，我們主推的是高頻，自動化的器件解決方案，中功率產品適應自動化的生產要求，比如我司主推的平板變壓器，在100kHz以上工作頻率下，1.5kW是完全能自動化生產且具有成本可比性的額，并且具有更高的功率密度，更低的損耗，更小的尺寸，是磁元件的發(fā)展趨勢，也完全能應對分布式光伏中微型逆變器的要求。磁元件主要通過新型磁材的開發(fā)使用、優(yōu)化結構設計等方面去提升產品，例如順絡電子推出的ATPPER系列LLC變壓器，采用PCB+扁平線結構，高度比傳統(tǒng)結構降低10%，產品電流密度高(≤300A)，低損耗，并且具有良好的散熱性能，最高效率≥98.3%，磁路均勻，結合第三代半導體高頻應用，可以大幅提升微逆的功率密度，提升效率，減小體積及重量;同時，生產自動化水平的提升，也有助于增強產品的一致性及穩(wěn)定性。

艾克比縱浩：面對方興未艾的分布式光伏領域，微型逆變器應運而生。在PV發(fā)電系統(tǒng)中，每一塊光伏板接入一臺微型逆變器。當其中一塊電池板不能良好工作的時候，不影響其它電池板正常運行。這使得系統(tǒng)效率更高、發(fā)電量更大。

分布式光伏微型逆變器安裝方便、更換方便，使得1KW以下的分布式光伏領域更加細化和豐富。微型逆變器的交流輸出端電壓為0，直流輸入端電壓小于40V，更加安全，還可以遠程監(jiān)測。目前來看，分布式光伏微型逆變器還處于示范和應用階段，成本較高，市場占有率不高。面臨極大的需求前景，微型逆變器成為市場主流是不可逆轉的趨勢。陽關電源、錦浪、昱能科技、固德威、德業(yè)股份等企業(yè)紛紛布局分布式光伏，在全球微型逆變器市場中成績顯著。

逆變的效率越高，損耗的直流電能越少。越來越多的微型逆變器廠家會把效率、高增益比的拓撲作為分布式光伏主要技術指標進行研發(fā)。高頻變壓器使得微型逆變器的成本高、體積大、重量重、效率低，為解決這個問題，不包含隔離變壓器的非隔離型微型逆變器成為逆變器企業(yè)研究的重要內容。同樣，對于逆變器的微型化，磁元件的可靠性和效率更加苛刻。高溫、高濕、低溫、干燥、通風情況、灰塵、震動等因素下，磁元件工作環(huán)境影響著微型逆變器的工作效率。這對磁元件選材、設計、工藝和生產制造環(huán)節(jié)提出了嚴格要求，考量著磁元件企業(yè)在微型逆變器領域的技術研發(fā)實力和服務水平。

三盛源袁永華：分布式光伏微型逆變器產品因其功率降低，磁元件將更加容易實現(xiàn)自動化生產，有利于性能一致性提升與成本降低，敝公司有成熟的分布式光伏磁元件全自動生產線和產品方案，可按客戶項目提供設計服務。

4、分布式光伏對磁元件的技術指標有哪些?作為逆變器里的定制型產品，您認為磁元件的設計人員應該特別注重哪些技術指標的實現(xiàn)，才會有助于逆變器的品質穩(wěn)定和性能提升?

太原理工大學楊玉崗：高頻磁元件損耗包括磁芯損耗和線條損耗，磁芯損耗主要是因為高頻脈沖電流導致磁通也按高頻變化，引起磁滯和渦輪損耗;線條損耗主要是繞組損耗，高頻脈沖電流導致線條里產生高頻渦流損耗，一是趨膚效應產生的損耗，另一個就是多匝繞組產生的高頻鄰近效應損耗，是趨膚效應損耗的好幾倍。

利茲線可以有效降低趨膚效應損耗，對鄰近效應損耗也有效果，如果采用常用的扁平立繞線圈或者PCB繞組，通過線圈導體多匝之間的交錯排列，可以大幅度降低鄰近效應損耗。

陽光電源楊志剛：感量、匝比、損耗、溫升、噪音、EMC、重量、壽命、成本等;我認為分布式光伏磁元件的設計人員應該追求∶高感量密度、寬溫工作特性、極致散熱能力、高機械強度、長期耐久性、高性價比。

臺達電子楊海軍：首先是鐵芯的牌號和形狀，在需要工作條件下的損耗，最惡劣環(huán)境下的偏置情況等，我們會提供參數(shù)給供應商，或者請他們推薦幾種類型供我們篩選;

二是結合本身的形狀，變換器的散熱條件并形成配合，這是很重要的;

三是長期耐久性，10年甚至15年，這也是我們很看重的。

古瑞瓦特吳良財：要求主要有兩個方面，一是長期的可靠性，因為分布式光伏的設計至少要在15年以上，正常情況下面板的壽命設計要求有20到25年，逆變器在良好的條件下，事實上會需要達到20年的壽命設計要求;二是效率，現(xiàn)在很多大功率逆變器對效率的要求是能要達到99%以上，中功率逆變器需要達到98.5%左右，小功率逆變器盡可能接近98%。就效率而言，業(yè)界本身也有較高的要求，鐵硅鋁用的比較多也是因為效率的原因。

從提升逆變器品質和性能的角度，我覺得磁元件廠商可以從三個方面著手。一是磁粉的材料選擇看是否有機會降低損耗，為分布式光伏開發(fā)新的產品方案;二是如何減少各種加工工藝帶來的損耗。加工工藝帶來的損耗也是比較明顯的，如銅線繞制、塊狀堆疊、氣隙、渦流損耗等，需要考慮提高加工工藝水平，減少各種工藝帶來的邊際損耗;三是本身的鐵損，我相信這也是大家一直努力的方向。

東睦科達陸慶：分布式光伏磁元件的主要技術指標分為，磁導率，抗飽和能力及磁芯損耗。

5、古瑞瓦特吳良財：磁元件應該是半導體以外的第二大損耗源，不同廠家、不同設計、不同產品，磁元件對分布式光伏逆變器效率的影響都不一樣，我個人預估占到20%-30%，貴司產品的損耗目前處于什么水平?

太原理工大學楊玉崗：電源的損耗分為開關損耗，磁元件損耗，現(xiàn)在采用LLC諧振變換和氮化鎵材料，開關管采用0電壓開通、0電流關斷，開關損耗是逐步降低的，但因為頻率的提高，磁元件損耗也呈上升趨勢。隨著磁性材料不斷發(fā)展、新的排列組合方式不斷被開發(fā)，目前其高頻損耗也逐步地降低，總體上實現(xiàn)了平衡，我認為應該還是和以往一樣，總體占比在20%-30%左右。

錦浪科技侯博譯：具體的損耗配比，因為涉及到開關管和磁元件，可能也不好一概而論，要看具體工程方案的選擇。一般而言，在功率變換過程中，磁元件損耗在單機損耗的占比約30~50%。

順絡電子袁聰：順絡電子擁有磁性材料開發(fā)團隊，可以根據(jù)應用需求，開發(fā)對應的低損耗磁材，目前針對分布式光伏逆變器應用開發(fā)的合金材料，在相同工作條件下，磁材損耗已經接近鐵氧體，但飽和特性更加優(yōu)異，可以完美應對高頻率大電流低損耗的應用需求;除了基礎材料外，產品本身的設計和自動化生產也是產品性能的保障。通過不斷的創(chuàng)新優(yōu)化，順絡電子的產品性能包括損耗始終處于行業(yè)領先水平。

艾克比縱浩：如上所述，磁元件的工作效率取決于逆變器的工作環(huán)境。目前我司的分布式光伏產品效率通過模擬現(xiàn)場工作和環(huán)境條件進行深入分析。總體來看，我司的分布式光伏產品實驗室模擬效率一直在90%以上?？蛻舯容^關注的是分布式光伏產品的使用壽命期和低損耗，這本身就是一對矛盾體?；诖?，我司投入數(shù)十萬元建設了新能源器件可靠性實驗室，利用產學研合作平臺，通過專兼職技術團隊，對產品的研制階段就進行嚴格的測試、實驗和分析，制定了合理的工藝篩選條件;對成品通過高低溫、鹽霧老化、震動跌落、高濕干燥和Halt測試等可靠性試驗進行鑒定和驗收。

不斷降低產品的損耗，就要打造對口的技術團隊，不斷進行可靠性增長試驗。通過反復“試驗—分析—糾正—提高—再試驗”的方法，遴選優(yōu)質原材料、找準設計缺陷、工藝缺陷和生產缺陷，用品質和數(shù)據(jù)說話，力求產品的效率和壽命兼得。目前來看，我司器件的效率達到90%以上，通過經驗積累和技術升級，效率還會更高，為微型逆變器領域提供有力支持。

三盛源袁永華：降低分布式光伏磁元件的損耗有以下方法：

一是變壓器磁芯選用低損耗的材質，例如：頻率100KHZ左右選用PC47;頻率300KHz 以下選用PC95或96材;

二是電感磁芯選用低損耗的材質，使用超級鐵硅鋁/鐵硅三代/超級鐵鎳，磁芯損耗均有大幅度的降低，約40%左右;

三是線圈使用絞線設計，為了充分利用繞線的空間，絞線先進行整形，整形成所需要的正方形或長方形，提升窗口利用率，可以增大銅線的截面積，以降低線圈的損耗;

四是為了降低產品線圈的溫升，線圈外表注塑導熱粉料，以增大產品的散熱面積及散熱能力，可以有效的降低產品的溫升(10~20℃)。同時可以縮小產品空間。

東睦科達陸慶：我司各材質的損耗水平均處于行業(yè)第一梯隊水平。隨著半導體器件的發(fā)展，高頻化、高功率密度的要求，對金屬軟磁粉芯的損耗提出了更高的要求。經過多年的技術開發(fā)，通過對粉末粒度、包覆層改善、成型工藝等方面進行改善，各類金屬磁粉芯的磁芯損耗都在不斷降低。

6、你希望上游的磁元件企業(yè)能夠提供什么樣的配合(選材、設計、技術解決方案、生產工藝、售后服務等方面要求及配合方式)?

陽光電源楊志剛：管理上∶三化一穩(wěn)定(人員專業(yè)化、管理IT化、作業(yè)自動化、關鍵崗位人員穩(wěn)定);

選材∶材料高性價比，易一體成型;

技術方案∶未來上下游的供應鏈穩(wěn)定性非常重要，上下游之間的技術溝通會越來越緊密，希望上游企業(yè)多培養(yǎng)磁元件應用端工程師，加強與下游企業(yè)技術溝通的廣度和深度，減少方案設計時上下游之間信息理解的不對稱;

生產工藝∶標準化、流程化、易自動化組裝，減少人為作業(yè)占比;

售后服務∶上下游之間命運緊密連接，成為命運共同體，上游企業(yè)應占位從下游企業(yè)應用產品全生命周期提供服務;

配合方式∶疫情常態(tài)化促使上下游之間改變配合方式，由線下溝通更多轉變成線上交流。

臺達電子楊海軍：小功率分布式光伏產品不同鐵芯廠商都有其標準材料，可以結合實際功率應用需求提供相應解決方案，100KW及更大功率產品則需要定制化磁元件解決方案，電源企業(yè)對磁元件相關工藝了解相對沒有那么全面，比如功率分段、特殊結構、空間預留以及如何開模以保證磁元件損耗相對穩(wěn)定且較小，我們是非常希望磁元件廠商可以給出一些指導意見或咨詢資料，甚至能夠提前介入前期開發(fā)以確定產品形狀、特性等。

古瑞瓦特吳良財：一是有完整的打樣鏈條和有完整的測試條件，對損耗能進行模擬性或者接近實際測試平臺;三是與第三代半導體配套的磁元件、材料研發(fā)，尤其是材料的研發(fā)我覺得是偏慢的，大家在材料使用方面都大同小異，粉芯性能水平差別不大，而且材料性能沒有逐年上升的這種趨勢。隨著第三代寬禁帶半導體的使用，磁元件并沒有提出很直接的、跨時代、跨專業(yè)的配套產品，使用第三代半導體之后，就磁元件而言，有部分比如像鐵氧體可能比較適合，但就粉芯類來講，可能目前沒有看到適合，或者能用但性能指標上沒有那么突出，我們是比較擔心磁元件廠商是否能夠跟上第三代半導體材料相關的研發(fā)配套。

7、古瑞瓦特吳良財：貴司是否有完整的打樣鏈條和測試條件，對磁元件損耗能進行模擬性或接近實際的測試平臺?

順絡電子袁聰：目前順絡電子擁有將近40人的樣品制作團隊，3D打印設備可以快速應對工程樣品的交付;順絡的中心實驗室是CNAS認可實驗室，符合ISO/IEC17025：2005要求，同時也是“順絡-是德”電子測量聯(lián)合實驗室，順絡CYBERNET仿真聯(lián)合實驗室，可以提供專業(yè)的產品測試能力，其中，磁元件/磁性材料的損耗測試，也是常規(guī)的測試項目。

艾克比縱浩：我司進軍新能源領域多年來，積累了一大批國內外優(yōu)質客戶，目前研發(fā)、打樣、生產條件日臻成熟，規(guī)模和實力不斷擴大。公司專項資金投入研發(fā)，建立新能源器件可靠性實驗室，可對產品進行各類篩選試驗、增長試驗、鑒定試驗和交收試驗。此外，與高校進行聯(lián)合科研攻關，解決了諸多磁元件復雜技術難題，為產品的創(chuàng)新升級夯實基礎。

三盛源袁永華：有完整的打樣鏈條，變壓器/共模濾波器/電感產品都可以打樣，特殊產品可以開?；蜷_發(fā)生產設備;磁元件損耗可以通過仿真軟件(ANSYS MAXWELL/ICEPAK)進行模擬評估。

東睦科達陸慶：我司具有完整的打樣鏈條，可滿足客戶多元化的打樣需求，我司具有多樣的損耗測試平臺，可測試不同頻率、不同磁通密度下的磁芯損耗，每次出樣前都會針對電感值、抗飽和能力及磁芯損耗進行測試。經過這幾年的長期市場開發(fā)和送樣測試，我司已經在分布式光伏逆變器全功率段都形成了量產，同時我們還在不斷開發(fā)新材料為下一代光伏逆變器做技術儲備。

8、古瑞瓦特吳良財：針對第三代半導體材料的應用，貴司在磁元件、材料上是否有配套的產品或研發(fā)?

太原理工大學楊玉崗：據(jù)我了解，國內著名磁性材料專家浙江工業(yè)大學車聲雷教授研究的新型軟磁材料能開關頻率可以達到5M Hz，其損耗比業(yè)內先進的，如TDK的PC50材料也有大幅度的降低，但產業(yè)化規(guī)模還比較小。目前我們也在利用東磁的DM53材料進行磁芯的開發(fā)，可以滿足500k Hz~1M Hz開關頻率要求，已經入樣機制造階段。我認為隨著磁性材料的不斷進步是可以跟上第三代半導體材料發(fā)展步伐的。

浙江工業(yè)大學車聲雷：以往頻率對電源損耗的影響很大，大概2015年以前，半導體材料的頻率其實是落后于磁元件頻率的。第三代半導體材料應用以后，能效和功率密度隨頻率提升都有了改善，目前形勢已經逆轉，變壓器、電感用的材料頻率較低，如PC95/96等100k Hz的材料，300k Hz幾乎已到極限，現(xiàn)在很多產品雖然已經使用氮化鎵材料，但其頻率仍停留在300k Hz，其原因就在于此。目前我們的目標主要是針對1M Hz和3M Hz能夠盡快開發(fā)出具有實用價值的材料并實現(xiàn)產品化，這樣就能夠跟得上電源高頻化發(fā)展趨勢。當然，產品化除了解決材料問題，還需要磁元件設計及周邊配套能夠跟上。再往上提升到5M Hz，可能會出現(xiàn)更多新的問題需要攻克，這是未來再去探討的問題。

順絡電子袁聰：為應對第三代半導體高頻率、大電流、低損耗的應用需求，順絡的材料研發(fā)團隊已經開發(fā)多款合適的合金材料，其具有合金材料高飽和特性的同時，高頻損耗已經接近鐵氧體材料，在應用層面上綜合來看，采用新材料的產品損耗更低。我們已經和多家第三代半導體芯片公司合作，在OBC、充電樁等大功率應用提供了完整的磁器件方案。另外，在結構上我們更推薦采用平面變壓器的設計方案，高頻特性、性能一致性更好，在消費工業(yè)的電源領域，平面變壓器配合GaN的高頻應用已經非常成熟。

三盛源袁永華：金屬粉芯對應粉料有鐵硅三代APA/超級鐵硅鋁APH/低損耗超級鐵硅鋁APH-L/超級鐵鎳AH-H等，粉芯類的形狀除環(huán)形外，還有EE/ER/EQ/PQ/異形組合體等，磁芯損耗相應降低了40%左右。

東睦科達陸慶：從目前來講，金屬磁粉芯已經形成了10-100kHz為主流應用的全系列產品線?，F(xiàn)有光伏逆變器主要功率頻率為16-32kHz，主要采用氣霧化鐵硅鋁和鐵硅材質，后期在采用50-100kHz的工作頻率時，可以通過調整磁粉芯的粉末顆粒，降低氣霧化鐵硅鋁和鐵硅的損耗，來適應第三代半導體器件的應用，在其他行業(yè)如100kHz-1MHz我們也有定制開發(fā)的適用于高頻磁元件的超細粉粉末材料。

結語

從需求方面看，綜合整機端企業(yè)觀點來看，其較為看重以下幾個方面的指標：

一是磁元件損耗。磁元件損耗在系統(tǒng)損耗占比約20%-30%，是除功率器件外的第二大損耗源，尤其是隨著第三代半導體材料應用的不斷普及，頻率的提升導致磁元件損耗呈上升趨勢，迫切需要磁元件，特別是磁芯或者說磁性材料能夠有所突破，充分發(fā)揮第三代半導體材料的優(yōu)勢。

二是第三代半導體材料配套的研發(fā)和產品。目前其最大的限制在于磁性材料頻率無法跟上第三代半導體材料的頻率，主要卡在了300k Hz頻率段，磁元件行業(yè)針對1M Hz和3M Hz磁性材料研發(fā)也已取得實驗突破，產業(yè)層面合金材料具有合金材料高飽和特性的同時高頻損耗已經接近鐵氧體材料。

三是提前介入整機企業(yè)產品開發(fā)的方案解決能力，以及完整的生產、打樣、測試和驗證等軟硬件資質，尤其是產品開發(fā)階段的方案解決能力，越來越為終端企業(yè)所看重，而具備則可與整機端企業(yè)進行更深層次的綁定，這種模式也越來越受頭部企業(yè)青睞。

四是成本或性價比。過去十年間，光伏發(fā)電成本下降近九成，目前光伏系統(tǒng)成本下降到9000元/千瓦，光伏發(fā)電成本下降到0.7元/度，但仍高于煤電成本，發(fā)電成本高仍是阻礙光伏發(fā)電普及的難點之一，光伏發(fā)電成本的下降也是其未來普及的主要驅動因素，性價比也是整機企業(yè)較為看中的產品指標之一。

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審核編輯 黃昊宇