在接下来的 10 年,可再生能源代的急速发展有望催生对起关键作用的电容器的需求,包括迅速发展的太阳能和风能领域的能量转换功能。根据市场调研公司弗若斯特沙利文 (Frost & Sullivan) 的调查,在接下来的十年,可再生能源的全球装机容量的增幅将有望超过 100%。2025 年的总容量将增加到 3203GW,而 2015 年的则为 1566GW。
太阳能光伏 (PV) 发电将引领增长,占该期间新增容量的 33.4%。风能发电紧随其后,占其他容量的 32.7%。在某种程度上,其他领域的增长较慢,包括水力发电。
Frost & Sullivan 援引了推动新能源激增发展的几个因素,包括技术进步和规模经济增长引发的价格暴跌。例如,从 2008 年到 2013 年,太阳电池板的成本下跌 70%。这样的下跌使得可再生能源比化石燃料发电更具有成本竞争优势。
太阳活动峰
电容器在太阳能市场上起到至关重要的作用。除了其他用途,电容器还用于太阳能转换器,这种设备将太阳能电池产生的直流电转换为可以在电网中使用的交流电。转换器一般广泛使用能储存电能的大型电容器。
根据 IHS 的统计,2014 年全球太阳能转换器市场的总价值达到 66 亿美元。目前,该市场竞争激烈,因为中国供应商进入该市场以满足迅速增长的国内需求。
对于这些转换器而言,可靠性是一个关键因素。太阳能系统的运行寿命必须是极长的,一些安装者为他们的系统提供 25 年的保证。大部分太阳能电池板可保持输出达 40 年或更长时间。由于这些系统安装在各种气候的户外环境中,因此,它们必须在较大的温度范围可靠运行。
由于太阳能转换器在太阳能发电系统中起着关键作用,因此,它们必须能够抵抗极端天气,并保持较长的运行寿命。过去,转换器的使用寿命通常较短,有时可短至 5 年。但是,大多数新产品的额定使用寿命较长,例如,SolarEdge Technologies 为其转换器提供 12 年的保证。
电容器故障
电容器故障是太阳能转换器发生故障的一个重要原因。这些元件受各种各样因素的影响,包括振动、机械应力以及持续在最大电压下运行。专家们也注意到,非固态电解质电容器的老化速度高于固态电解质电容器。这会缩短电容器寿命以及使用它们的太阳能转换器的寿命。关于这个问题,一些转换器设计人员将目光转向其他电容器,包括具有较长寿命的薄膜电容器和陶瓷电容器。
爱普科斯 (EPCOS) 提供的电力电容器 (PCC),就适合这样的应用。这种紧凑型电力电容器具有极低的等效串联电阻值 (ESR) 和等效串联电感值 (ESL),可以直接安装到绝缘栅门极晶体管 (IGBT) 模块上。电力电容器 (PCC) 坚固耐用、尺寸小,适合太阳能发电装置中空间受限的转换器。
微型转换器的大问题
对于新一代产品,也称为微型转换器,太阳能转换器中的电容器面临的机遇和问题同时增多。传统上,太阳能转换器在串联配置下运行,以结合多个太阳能模块的输出。相反,每个微型转换器与单个太阳能模块配对。这意味着,单个模块输出的减少并不会不成比例地降低整个模块组的输出。
微型转换器可以直接集成到太阳能电池板中,以产生太阳能交流模块。这可简化安装程序并降低材料成本。相对于串联转换器,它还可补偿微型转换器上涨的价格。根据市场调研公司 IHS 的调查,微型转换器市场有望迅速扩展,到 2018 年,全球市场收入有望上涨到 11 亿美元,是 2013 年 3.29 亿美元的三倍之多。但是,由于微型转换器有时候被直接连接到太阳能模快,这些设备的使用寿命必须相当于太阳能电池板的寿命,也就是大约 25 年。
就一个词:塑料
现在,一些微型转换器设计能够使用聚酯膜电容器。设计包括一种由聚酯膜(一种塑料)制成的 EPCOS 大容量电容器。这种设备的使用可避免产生与电解质电容器相关的使用寿命问题。
风力发电
电容器也在风力发电中起着关键作用。近几年,风力发电市场见证了可避开变速箱的新一代涡轮机的到来。这些无齿轮风力涡轮机直接连接转子和发电机。无齿轮技术的支持者称,这种方法降低了风力涡轮机的复杂性,并减少了维护需要。对于近海涡轮机而言,这是一个非常重要的特性,因为它们位于偏远地区,维修成本高。
无齿轮风力涡轮机的发电机需要能提供较高电容、可靠性强且坚固耐用的电容器。为了满足这种市场需求,EPCOS 提供了一系列适合无齿轮风力涡轮机的螺栓型接线端铝电解电容器。除了具有较高的电容量,EPCOS 电容器的设计满足了可靠性强、使用寿命长且能耐受高温的要求。该电容器有较高的能量密度,适合于风力涡轮机内部的受限空间。将它们串联和并联起来,可适合风力发电装置中的应用。
变化能力
由于可再生能源投资和生产处于上升阶段,电容器制造商将市场视为一个越来越具有吸引力的机会。生厂商在提供专为满足太阳能和风能系统需求的零件。凭借这些努力,电容器制造商可促进迅速配置、降低维护成本并提高可再生能源的效率。