微逆在分布式系统中的应用

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储能专题（2）：PCS行业—产品为基，海外为王

中邮证券2023年3月31日储能专题（2）：PCS行业—产品为基，海外为王证券研究报告姓名：***SAC编号：S1340522080004邮箱：***********************行业投资评级：强于大市|维持核心观点Ø产品介绍：PCS可分为5类=光伏3类（集中、组串、微逆）+储能2类（储能变流器、一体机）；Ø需求测算：预计2022年全球PCS总需求预计达到244GW，增速26%，中国57%，美国15%，欧洲119%；预计2023年全球PCS总需求达到354GW，增速45%，中国48%，美国45%，欧洲40%；Ø竞争分析：增长：2019年前PCS行业主要由光伏拉动，2020年-2022年，与光伏+储能装机增速相关；2023年起，储能装机影响权重将越来越大；ROE：PCS企业ROE核心在于盈利，重点关注毛利率和费用率，毛利率核心在于定价，与产品类型+销售区域相关，费用率上PCS企业趋于同质化，德业股份是例外； Ø未来趋势：PCS企业基础在于制造，未来将在大储、工商业和户储三处发力；Ø重点标的：阳光电源、锦浪科技、固德威、禾迈股份、昱能科技、德业股份、上能电气、科华数据、盛弘股份、科士达（十家）；Ø风险提示：政策调整风险；需求不及预期风险；供给释放过快风险；技术迭代颠覆原有格局风险；上游成本高企风险；品牌和渠道恶化风险。

目录需求测算二未来趋势四竞争分析三重点标的五产品介绍一风险提示六一产品介绍1.1 PCS分为5类=光伏3类+储能2类n PCS产品可以分为集中式、组串式、微逆、储能变流器及一体机五大类；n 光伏系统（3）：集中式、组串式、微逆；n 储能系统（2）：储能变流器、一体机。

图表1：PCS产品分类资料来源：阳光电源官网，锦浪科技官网，固德威官网，禾迈股份官网，昱能科技官网，科华数据官网，科士达官网，特斯拉官网，中邮证券研究所产品类型集中式逆变器组串式逆变器微型逆变器储能变流器一体机产品型号阳光电源SG系列科华数据SPI-B系列科士达BLUE-S系列昱能科技QT2D三相微逆禾迈股份单相微逆阳光电源SC系列固德威ETC系列锦浪科技S5系列特斯拉Powerwall 应用场景大型地面电站工商业户用工商业户用地面电站、独立储能电站工商业户用户用输出功率＞250kW ≤250kW ≤10kW ≤5kW ≤2kW ＞250kW ≤250kW ≤10kW ≤10kW 输出电压≥500V三相（变压器接入）380V三相220V单相380V三相220V单相≥500V三相（变压器接入）380V三相220V单相220V单相单位价格0.20元/W 0.43元/W 0.73元/W 0.22元/W 0.54元/W 0.82元/W 5.86元/Wh 单位成本0.14元/W 0.32元/W 0.42元/W 0.15元/W 0.32元/W 0.48元/W 4.36元/Wh 单位毛利0.06元/W 0.11元/W 0.31元/W 0.07元/W 0.22元/W 0.34元/W 1.50元/Wh 单位净利0.03元/W0.04元/W0.24元/W0.03元/W0.13元/W0.17元/W0.91元/Wh1.2 光伏逆变器：集中、组串、微逆集中式逆变器n优点：功率水平高、电压等级高、单瓦建设成本低等；n缺点： MPPT电压范围窄发电时间短，不具备组件级MPPT、组件级关断和组件级监控，不可室外安装；n适用范围：大型地面电站，分布式工商业光伏；n定价成本盈利：单位价格约0.20元/W，单位成本约0.14元/W，单位净利约0.03元/W；组串式逆变器n优点：重量轻，体积小，可室外安装，便于维护，MPPT路数多适合复杂场景，MPPT电压范围宽，延长日间发电时间；n缺点：不具备组件级MPPT，组件级关断和组件级监控；n适用范围：大型地面电站、分布式工商业光伏、户用光伏；n定价成本盈利：单位价格约0.43元/W，单位成本约0.32元/W，单位净利约0.04元/W；微型逆变器n优点：体积小巧，安装方便，安全性、可靠性、拓展性强，具备组件级MPPT，组件级关断和组件级监控；n缺点：产品单瓦成本远高于组串；n适用范围：分布式工商业、户用光伏系统；n定价成本盈利：单位价格约0.73元/W，单位成本约0.42元/W，单位净利图表3：组串式逆变器资料来源：科华数据官网，科士达官网，中邮证券研究所工商业户用一拖一一拖二一拖四图表4：微型逆变器图表2：集中式逆变器资料来源：阳光电源官网，中邮证券研究所1.3 储能变流器：传统储能变流器+Hybrid图表5：储能变流器在不同场景及技术方案光储系统中的位置资料来源：科华数据官网，锦浪科技官网，中邮证券研究所n 储能变流器相较于光伏逆变器，最大的不同是实现交流直流双向转换；n 传统储能变流器主要使用交流耦合方案，应用场景主要是大储；n Hybrid （整合并网逆变器+传统储能变流器），主要使用直流耦合方案，应用场景主要是户储。

分布式发电系统与微电网技术

分布式发电系统与微电网技术随着能源需求的不断增长以及对可再生能源的关注度日益提高，分布式发电系统与微电网技术成为电子与电气工程领域的研究热点。

本文将从技术原理、应用场景和未来发展方向三个方面探讨这一主题。

一、技术原理分布式发电系统是指将发电设备分布在用户侧，通过小型化的发电装置进行电能的生产。

而微电网技术则是将分布式发电系统与传统电网相连接，形成一个小型的电力系统。

这两种技术的核心在于能源的分散和可再生能源的利用。

分布式发电系统通过利用太阳能、风能、水能等可再生能源进行发电，将电能直接供给用户。

这种分布式的发电方式能够减少能量传输过程中的能量损失，提高能源利用效率。

同时，分布式发电系统还可以通过能量存储装置将多余的电能储存起来，以备不时之需。

微电网技术则是将分布式发电系统与传统电网相连接，形成一个小型的电力系统。

通过智能电网管理系统，微电网可以实现对能源的有效调度和优化控制。

当传统电网出现故障或停电时，微电网可以独立运行，为用户提供可靠的电力供应。

二、应用场景分布式发电系统与微电网技术在许多领域都有广泛的应用。

首先，在偏远地区或无电区域，分布式发电系统可以为当地居民提供可靠的电力供应，改善生活条件。

其次，在工业和商业领域，分布式发电系统可以降低能源成本，提高能源利用效率。

此外，分布式发电系统还可以应用于农业温室、城市照明和交通系统等领域。

微电网技术在城市和社区中的应用也日益增多。

通过将分布式发电系统与传统电网相连接，微电网可以实现对能源的灵活调度。

在城市中，微电网可以实现对电动车充电桩的管理和优化，提高能源的利用效率。

在社区中，微电网可以实现对居民家庭能源的管理和监控，促进能源的节约和环保。

三、未来发展方向分布式发电系统与微电网技术在未来的发展中还有许多挑战和机遇。

首先，需要进一步提高可再生能源的利用效率和稳定性，以满足不同场景下的能源需求。

其次，需要加强对分布式发电系统和微电网的智能化管理和控制，以实现对能源的优化调度。

电气设备微逆深度2：为什么微逆渗透率会提升？竞争壁垒是什么？

证券研究报告作者：行业评级：行业报告| 强于大市维持2022年06月29日（评级）分析师孙潇雅SAC 执业证书编号：S1110520080009行业专题研究摘要☐本篇报告主要回答市场关心的两个问题：微逆的渗透率与市场空间测算、微逆企业间的差异性与行业壁垒，核心结论为微型逆变器行业空间受益于安全性、经济性、组件级运维三大优势，正处于高增长阶段（2020-2025年CAGR有望在44%+），而国内企业短期凭一拖四等产品错位竞争拓展市场，长期优化一拖一产品直接与Enphase进行竞争，同时在拉美等地区国内企业已经占据优势，未来国内头部微型逆变器企业或可享受微逆赛道高增速+自身市占率提升的增长。

☐1、微逆渗透率为什么会提升？如何看未来增长空间？（1）产品特点：为提升发电量而开发，单瓦价格较高；属于MLPE系列产品之一，但功能多于关断器、优化器。

（2）渗透率提升：①安全性：欧美已有低压快速关断要求，国内逐步转型；②经济性：20kW以下初投成本低于组串+优化，3kW以下低于组串+关断；若发电增益在10、15%，则微逆在10、20kW以下IRR高于组串；③组件级运维：户用可单人安全便捷运维，工商业可带来1pct的IRR提升。

（3）市场空间：我们测算2020年分布式装机占比33%，微逆渗透率8%（对应需求3.4GW），单价2.1元/W（主要是一拖一），市场规模72亿，随分布式装机占比提升（假设25年47%）+微逆渗透率提升（假设25年24%），单价年降20%至0.7元/W（为加速推广，主要产品变为经济性更好的一拖四），则2025年微逆行业市场规模将达452亿元，5年CAGR=44%（行业2020-2025年装机增速CAGR=33%），其中美国（假设微逆在分布式渗透率55%）、欧洲（假设渗透率40%）、中国（假设渗透率15%）、巴西（假设渗透率25%）、澳洲（假设渗透率25%）分别占40、29、14、6、4%。

☐2、公司对比&行业壁垒（1）公司对比：①市占率：Enphase一家超70%，禾迈、昱能、德业分别4、4、1%，提升空间巨大；②产品：Enphase多年优化一拖一产品，国内企业先凭一拖四等产品错位竞争拓展市场，再逐步优化一拖一产品；③盈利：国产供应链体系+更低人力成本使国内企业净利率大幅领先Enphase；④渠道：Enphase、昱能渠道类型和数量丰富，各企业均有自身核心客户；昱能、禾迈销售地区分散，Enphase和德业分别集中在美国和巴西市场，禾迈、德业主打经销商和安装商类大客户（2）行业壁垒：①能力：微逆的进入门槛较组串式更高（拓扑结构较组串更复杂且差异性大+质保期限起步10年&高端市场长达25年+只换不修客户分散因此售后成本高）；②意愿：组串式企业抢夺微逆份额的意愿不强（可以做关断器、优化器，纯增量）；③时间：其他企业即使开发出微逆产品，其影响也要多年（≥3）后才能体现。

微型逆变器行业分析

微型逆变器行业分析1、微型逆变器是组件级控制观念的呈现逆变器是光伏发电系统的心脏。

逆变器不仅承担将太阳能光伏产生的直流电转换为交流电的重要角色，在完成最大功率点跟踪后还要将电能并入电网或用于家用电器。

作为分布式电源与电网的接口，逆变器性能将直接影响到光伏发电系统的发电效率及运行稳定性。

逆变器主要分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。

在工作原理方面，集中式逆变器是将大量并行的光伏组串连接到同一台集中式逆变器的直流输入端，完成最大功率点跟踪后，再统一并网。

组串式逆变器对数串光伏组件单独进行最大功率追踪，在经过逆变单元后并入交流电网。

微型逆变器则是每个逆变器只对应少数光伏组件，实现对每块光伏组件单独的最大功率点跟踪，在逆变转化之后单独并入交流电网。

微型逆变器运行效率更高、安全性更好，主要应用于户用发电场景。

微型逆变器作为组件级电力电子设备可以对每块光伏组件的输出功率进行精细化调节及监控，在遇到部分阴影遮挡和个别组件性能出现故障的情况下，能够提升光伏系统整体的运行效率。

同时比起集中式、组串式逆变器输入端的1000V直流高压，微型的最大输入电压仅为60V，很大程度上降低了电站的安全隐患，在安装和调试方面也更为简单。

不过相比集中式逆变器和组串式逆变器，微逆的单瓦价格较高，当下的应用场景主要以户用光伏电站为主。

2、需求端：三重渗透下的百亿市场2.1、分布式光伏是当下光伏装机主力2.1.1、能源绿色革命，光伏责无旁贷作为清洁能源的太阳能在电力装机结构中的渗透率正在提升。

其主要原因在于（1）加快以光伏为代表的新能源建设已经日益成为全球主要经济体的政策共识；（2）近年来全球通胀导致的大宗商品价格高企使得太阳能作为一种能源具备了相当的经济性。

因此我们推断光伏在未来将进一步提升其在全球电力结构中的占比。

2.1.2、组件价格高企，分布式渐成光伏装机主力光伏装机需求高企，组件价格飙升。

在全球光伏装机需求持续高增下，产业链上游原材料多晶硅料价格出现了剧烈的上涨，从而带动组件价格出现了飙升。

分布式计算中的容错与恢复机制(二)

分布式计算中的容错与恢复机制分布式计算是指将计算任务分散到多个节点上进行同时处理的一种计算模式，它可以提高计算效率和可靠性。

然而，由于网络节点的不稳定性和故障可能性，分布式计算系统中的容错与恢复机制变得至关重要。

本文将探讨分布式计算中的容错与恢复机制的实现和优化方法。

一、容错机制在分布式计算中，容错机制旨在应对节点故障或通信错误的情况，确保系统能够继续正常运行。

以下是几种常见的容错机制：1. 容错节点容错节点是指分布式计算系统中的备用节点，用于替代故障节点的角色。

这些节点通常拥有与主节点相同的计算能力和数据存储，可以实时同步主节点的状态和数据。

当主节点发生故障时，容错节点将接管其工作并恢复系统的正常运行。

2. 冗余备份冗余备份是指将数据在系统中复制多份，以确保数据的可靠性和可恢复性。

主节点和备份节点之间可以通过数据同步协议保持数据一致性。

当主节点发生故障时，备份节点可以立即接管工作，避免数据的丢失。

3. 心跳监测心跳监测是指分布式计算系统中的一种检测机制，通过周期性地向其他节点发送心跳信号以判断节点的健康状态。

如果某个节点在一定时间内没有响应心跳信号，系统会认为该节点发生故障，并采取相应的恢复措施。

二、恢复机制当分布式计算系统发生故障时，恢复机制起到了至关重要的作用，它可以帮助系统尽快恢复正常运行。

以下是几种常见的恢复机制：1. 任务重新分配当主节点发生故障时，系统需要将该节点上的任务重新分配到其他健康节点上。

这个过程需要综合考虑节点的负载情况、网络延迟和数据传输速度等因素，确保任务能够平均分配到最合适的节点上。

2. 数据重传在分布式计算系统中，数据传输是一个常见的问题。

当节点发生故障时，可能会导致数据丢失或传输错误。

因此，系统需要通过数据重传机制来确保数据的完整性和正确性。

该机制可以通过数据校验和和冗余备份来实现。

3. 部分恢复在某些情况下，由于网络不稳定或其他原因，只有部分节点发生故障，而其他节点仍然可用。

enphase 微逆拓扑

enphase 微逆拓扑
摘要：
1.引言
2.Enphase 微逆拓扑的定义和作用
3.Enphase 微逆拓扑的优点
4.Enphase 微逆拓扑的缺点
5.总结
正文：
Enphase 微逆拓扑是一种在分布式光伏发电系统中广泛应用的技术。

它能够有效地提高系统的整体性能和可靠性，受到了业界的广泛关注。

Enphase 微逆拓扑主要通过将每个光伏组件与一个独立的微型逆变器相连接，从而实现对每个组件的电压和电流进行精确的控制。

这种设计方式不仅可以防止由于组件间的电压差异造成的损失，还可以避免因为单点故障导致整个系统失效的风险。

Enphase 微逆拓扑的优点主要有以下几点：
首先，由于每个组件都配备了独立的微型逆变器，因此系统的电压和电流得到了有效的控制，从而提高了系统的整体发电效率。

其次，由于Enphase 微逆拓扑采用了模块化的设计理念，因此系统的安装和维护都变得非常方便。

用户可以根据需要随时增加或减少组件的数量，而无需改动系统的其他部分。

然而，Enphase 微逆拓扑也存在一些缺点。

首先，它的成本相对较高，可
能会限制其在一些预算紧张的项目中的应用。

其次，由于每个组件都需要一个独立的微型逆变器，因此系统的复杂性也会相对较高，可能会增加故障的风险。

总的来说，Enphase 微逆拓扑是一种非常先进的分布式光伏发电技术，它能够有效地提高系统的性能和可靠性。

微型逆变器并网发电系统方案-5KW

2) 光伏板阵列间距的计算在北半球，对应最大日照辐射接收量的平面为朝向正南，与水平面夹角度数与当地纬度相当的倾斜平面，固定安装的太阳能电池组件要据此角度倾斜安装。阵列倾角确定后，要注意南北向前后阵列间要留出合理的间距，以免前后出现阴影遮挡，前后间距为：冬至日（一年当中物体在太阳下阴影长度最长的一天）上午 9：00 到下午 3： 00，组件之间南北方向无阴影遮挡。固定方阵安装好后倾角不再调整。
5KWp 微型逆变器光伏并网发电系统方案
0
目
录
1. 方案总述 ................................................................. 2 1.1 微型逆变器并网系统优势 ............................................................................................................ 3 1.2 微型逆变器并网系统框图 ............................................................................................................ 4 1.3 系统电气框图 ................................................................................................................................ 5 2. 方案设计 ................................................................. 6 2.1 设计依据 ........................................................................................................................................ 6 2.2 光伏组件 ........................................................................................................................................ 7 2.3 光伏阵列设计 .............................................................................................................................. 10 2.4 逆变器 .......................................................................................................................................... 12 2.5 交流配电箱 .................................................................................................................................. 15 2.6 远程智能管理软件 ...................................................................................................................... 16 3. 系统主要设备清单 ........................................................ 17

微电网中分布式电源逆变器数字多环反馈控制方法

电力系统继电保护和配电系统自动化等领域的理论与应用．
东北电力大学学报
第３４卷
１微电网与分布式电源的结构与组成
１．１微电网的结构和组成
本文选择的微电网主体结构，见图１。
微电网中心控制器（ＭｉｃｒｏＧｒｉｄＣｅｎｔｒａｌＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＧＣＣ）安装在中压一低压变电站，对微电网进行统
文献标识码：Ａ
中图分类号：ＴＭ７３２
很多分布式电源都需要通过电力电子接口设备与微电网相连。实现直流一交流变换的逆变器是微电网运行与控制的重要基础，逆变器控制的主要目标是控制输出电压的幅值和相角并输出一定的有功和无功功率＿】Ｊ。文献［４］、［５］主要研究微电网中逆变器的控制方法，对微电网的并网及孤岛运行方
ｒｏｓｏｕｒｃｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＣ）从属于
ＭＣ
ＭＧＣＣ，分别控制具体的负荷和微电源；ＭＧＣＣ和ＬＣ、ＭＣ之间需要建立可靠的通信连接。本文采
波干扰。外围的功率控制器通过模拟下垂特性实现与微电网中其他分布式电源逆变器之间的协调。本文还对各个控制环节的闭环稳定性进行分析和参数设计，并通过仿真实验证明了方法的有效性。关键词：：微电网；逆变器；多环反馈控制；无差拍控制；重复控制

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APS前进历程
• • • • • • • • • 全球最大微逆光伏发电系统（6.75MW,2013年）中国光伏电站-分布式应用贡献大奖(2013年度) 建筑节能之星（住建部重点推广产品，2012年度）中国分布式发电及微电网十佳企业（2013年）澳大利亚微型逆变器销售量第一(2011年至今）全国微型逆变器排名第一（2012年）全国十大名牌逆变器厂商（2012年）中国首个微型逆变器光伏系统招标项目(2012年) 中国首个分布式家庭太阳能发电项目(2012年) 全球首台三相微型逆变器YC1000-3，2013
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微逆系统组成图
单电缆入室
ZIGBEE
GPRS
WIFI
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民用/商用三相太阳能并网系统解决方案
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一，价格覆盖
• 全系列产品开发，满足各市场应用。
价格（/Wp）
1 2 <￥2.0 ￥2.5-3.0
产品型号
YC500-ST，YC1000-ST
典型应用领域
标准民用，商用
YC-500-AD，YC1000-AD，高端民用，商用;离网 OG500，OG300
3
￥3.0-3.5
YC250-AD
交流组件;高端民用，商用
Others 30%
Enphase 35%
APS 35%
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APS微逆与串行及其他微逆比较
与SMA串行逆变器对比
与国内微逆变器对比
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APS微逆与串行逆变器比较
典型民用微逆光伏系统
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典型商用微逆光伏系统
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微逆变器连接头 280瓦太阳能组件原室内交流配电箱
电网三相电表
A相微逆变器组
20米交流电缆
A
B
C
N
B相微逆变器组
C相微逆变器组零线
能量监控分析（EMA） 2013/10/19
监控器（ECU） 33
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民用/商用三相太阳能并网系统解决方案
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产品线分布及竞争优势
单相-单核全球8家厂商进入量产
YC250 ，体积
最小
单相-双核全球3家进入量产 YC5并进入量产 YC1000-3 全球
MTBF
200年 333年 250年
如果3KW系统，使用6台YC500：MTBF=250/6 =
41.7 年；系统寿命受限。
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六，全寿命期节省
• 人力：不需要高资质专业安装维护人员；无需全国布点(1500元）； • 时间：设计，安装，调试（25%）； • 资金：辅料，安装空间（10-15%）； • 维修：无需维修/紧急维修，无需专业人员，无需逐点排查，设备故障时不中断，实时了解系统情况。
微型逆变器在建筑光伏系统市场占有率（美国）
2013年微型逆变器在住宅光伏系统中的市场占有率将达 52%，商业楼宇将达18.4%。
Source： IHSSolar
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Solar Microinverter Shipments to Quadruple and Reach 2.1 Gigawatts (GW) in 2017 • 2013, 500 MW ;
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光伏系统要求： -自用要多（阶梯电价决定）； -每瓦发电要多； -系统工作寿命要长（大于10年）； -系统一次性投资尽量少。
kWh/瓦.年 24kWh/18kWh=1.33, 33%差别
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典型商用微逆光伏系统监控界面
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海宁皮革城300KW光伏系统，2012
2012年中国最大规模微型逆变器光伏系统项目
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（数据来源： Fire Protection in Photovoltaic Systems –Facts replace Fiction，Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE ）
美国NEC2014修改建议（对于2014年安规条文的修改）： 690.12 PV Arrays on Buildings Response to Emergency Shutdown.
– 30GW的全球安装量，占比约为2%。
• 2017 2.1GW;
– 50GW的全球安装量，占比约为4%。
• The U.S. to other regions;
– 美国本土向欧洲等地发展。
• Residential market shifting to commercial;
– 经过5年发展，居民系统普遍接受，随着技术成熟，向商用系统发展。
APS 建立20,000个系统，无火灾发生。
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传统系统易起火且扑救困难
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无短板效应；单板 MPPT；弱光特性好。单组件积木式；1到 20,000片任意组合；无失配问题。
室外 -40至+65°； IP65防尘防潮。
系统串联连接， 16%电能多产出；脆弱耐阴影影响以方阵为单位配设计简单，组件置，设计量大。可任意配置
室内机房，额外节省空间；高海用电。拔5,000米，耐恶劣环境工作
4
环境适应性
5
可靠性
100kW系统，每年500w 3-5年质保；会微逆系统对维修故障几率；全系统不引起全系统中断无迫切性；产电会中断。多，维修点少
6
监控及传输
组件级功率监控，全球性网络监视。
本地监视，全系与智能网络和微统中断控制。电网匹配好
5
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为2013-10-19 国家发改委杭州会议准备
浙江昱能光伏科技集成有限公司
理性看待微逆在分布式系统中的应用
2013-10-19
微型逆变器基本结构
10/19/2013
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2
不同拓扑对交流输出功率的影响
220VAC cables
10/19/2013 昱能光伏机密 ALTENERGY POWER System, INC. CONFIDENTIAL 7
微型逆变器世界市场出货
APS 12%
Others 8%
2013
Enphase 80%
一家独大；一招鲜，吃遍天。 2015
技术导向，市场细分，三分天下。
10/19/2013
10/19/2013
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微逆三相系统及汇流
10/19/2013
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18
APS组织全球分布图
10/19/2013
When the source circuits are deenergized, the maximum voltage at the module and module conductors shall be 80 volts. 微型逆变器在任何情况下，单组件输出都不会超过80V，所以可以满足以上美国安规要求。
有阴影遮挡情况
典型民用系统（<10KWp）
>20%
15%
典型商用系统（<500KWp）
10%
10/19/2013
昱能光伏机密 ALTENERGY POWER System, INC. CONFIDENTIAL
35
五，高可靠性
产品型号
1 2 3 YC200 YC250 YC500