磁性元器件在光伏中的損耗是客觀存在的,那么光伏企業(yè)該如何降低損耗呢?
光伏建設已經(jīng)成為一個不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。一方面隨“碳中和”成為全球命題,越來越多的國家公布了明確的減排目標和實現(xiàn)時間;另一方面“俄烏戰(zhàn)爭”停止對歐洲的石油天然氣出口,將加速歐洲各國對光伏、儲能建設。
而光伏熱則為磁性元器件市場提供了新的土壤。光伏熱給磁性元器件行業(yè)帶來新市場的同時,也對其提出了更高的技術要求,其中磁性元器件損耗問題最為光伏企業(yè)所關注。
磁性元器件在光伏系統(tǒng)中損耗占比為20%-30%
磁性元器件作為光伏系統(tǒng)中的必不可少的電子元件,主要應用于逆變器。而逆變器在光伏系統(tǒng)中主要的作用是將光伏組件發(fā)出的直流電轉(zhuǎn)變成交流電。逆變器不僅具有直交流變換功能,還具有最大限度地發(fā)揮太陽電池性能的功能和系統(tǒng)故障保護功能。
由于電子器件和電感元件的熱損耗,逆變器內(nèi)部不可避免地出現(xiàn)功能損耗。記者在采訪中得知磁性元器件損耗在分布式光伏系統(tǒng)中的損耗占比為20%-30%。
太原理工大學楊玉崗在采訪中表示高頻磁性元器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,引起磁滯和渦流損耗;線條損耗主要是繞組損耗,高頻脈沖電流導致線條里產(chǎn)生高頻渦流損耗,一是趨膚效應產(chǎn)生的損耗,另一個是多匝繞組產(chǎn)生的高頻鄰近效應損耗,是趨膚效應損耗的好幾倍。
光伏電池效率短期內(nèi)難以較大提升的情況下,降低磁性元器件損耗成為較為關鍵的一環(huán)。
優(yōu)選材質(zhì) 打造專業(yè)團隊不可或缺
當前生產(chǎn)的大部分磁性元件是基本能滿足下游企業(yè)的要求,但隨著不同應用領域的變化,特別是新能源領域的發(fā)展,要從降本增效等多方面進行衡量考慮,磁性元器件如何優(yōu)化設計,提高性能和更好的滿足應用端的需求,降低其在分布式光伏系統(tǒng)中的損耗,是目前磁性元器件專家學者與磁性元器件從業(yè)人員最為關注的重點。
艾克比縱浩認為不斷降低磁性元器件損耗,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(zhì)原材料、找準設計缺陷、工藝缺陷和生產(chǎn)缺陷,用品質(zhì)和數(shù)據(jù)說話,力求產(chǎn)品的效率和壽命兼得。
三盛源袁永華則認為選用低損耗的變壓器磁芯和電感磁芯,可以讓磁芯損耗大幅度降低。此外增大銅線的截面積,降低線圈的損耗。增大產(chǎn)品的散熱面積以及提高散熱能力,縮小產(chǎn)品空間,降低產(chǎn)品線圈的溫升。
降低磁元件損耗,對材料提出更高要求
優(yōu)質(zhì)的材料不僅能夠保證磁性元器件產(chǎn)品的質(zhì)量,且在降低磁性元器件損耗、提高效率方面也起到至關重要的作用。要提高磁性元器件產(chǎn)品的良率和性能,除了進行磁性元器件優(yōu)化設計外,還需要從原材料入手加以改進。
楊玉崗認為利茲線可以有效降低分布式光伏產(chǎn)品趨膚效應損耗,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。
此外,東睦科達陸慶表示提高對粉末粒度、包覆層改善、成型工藝等方面的技術,可降低各類金屬磁粉芯的損耗。古瑞瓦特吳良財認為有完整的打樣鏈條和有完整的測試條件,對損耗進行模擬性或者接近實際測試臺很有必要。
記者在采訪中得知目前最大的限制在于磁性元器件材料頻率無法跟上第三代半導體的頻率,主要卡在了300k Hz頻率段,磁性元器件行業(yè)針對1M Hz和3M Hz磁性材料研發(fā)也已取得實驗突破,產(chǎn)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(jīng)接近鐵氧體材料。
原標題:光伏市場火熱背景下 如何降低磁元件損耗