1. Introduction aux transformateurs PV Step-up
La génération d'énergie photovoltaïque (PV) convertit l'énergie lumineuse en énergie électrique grâce à l'effet photoélectrique à l'interface des semi-conducteurs. Le processus de production consiste à convertir le courant continu (DC) des centrales photovoltaïques en courant alternatif (AC) via un onduleur. En fonction de la tension d'entrée, un transformateur effectue une opération de renforcement pour transmettre la puissance au réseau national, où la tension typique du réseau est de 10 kV. Pour les utilisateurs finaux, la tension est abaissée à 220 V pour un usage résidentiel et à 380 V pour un usage commercial via des transformateurs avant d'être livrée aux utilisateurs de terminaux.
Les transformateurs jouent un rôle crucial dans la transmission et la distribution d'énergie, fournissant non seulement la livraison de puissance et la conversion de tension, mais également l'isolation électrique (empêchant les composants CC et les courants de fuite d'entrer dans le réseau) et l'adaptation de tension dans les systèmes PV. En règle générale, tous les deux systèmes photovoltaïques de 500 kW nécessitent un transformateur de 1 000 kVA. Les centrales photovoltaïques ont également besoin de transformateurs et d'équipements de sous-station associés pour le raccordement au réseau. Les transformateurs survolteurs PV sont conçus pour élever la sortie basse tension alternative des onduleurs PV à un niveau de tension plus élevé adapté à la transmission.
2. Aperçu du marché mondial des transformateurs PV Step-up
En 2023, le marché mondial des transformateurs élévateur photovoltaïques a atteint 1,229 milliard de dollars et devrait atteindre 2,407 milliards de dollars d'ici 2030, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 9,05%.
Du côté de la production (volume), la Chine et l'Europe sont les principales régions manufacturières, avec des parts de marché de 63,77% et 15,34% respectivement en 2023. Au cours des prochaines années, la Chine devrait maintenir la croissance la plus rapide, sa part de marché devant atteindre 64,00% d'ici 2030.
En ce qui concerne les types de produits, les transformateurs secs occupent une position importante, avec une part de marché attendue de 68,37% d'ici 2030. En termes d'applications, les systèmes photovoltaïques au sol représentaient environ 87,73% du marché en 2023, avec un TCAC prévu d'environ 10,25% dans les années à venir.
Actuellement, les principaux fabricants mondiaux comprennent Mingyang Electric, Ingeteam, TBEA, Hitachi Energy, Siemens, Prolec GE et Chint Electric, les principaux acteurs détenant collectivement plus de 78% des parts de marché en 2023. L'industrie devrait devenir de plus en plus concurrentielle, en particulier sur le marché chinois.
Du côté de la consommation, la Chine est le plus grand marché mondial, avec une part de 56,31% en 2023, suivie par l'Europe et l'Amérique du Nord, avec des parts de 13,44% et 13,39%, respectivement.
L'Europe devrait connaître la croissance la plus rapide dans les années à venir, avec un TCAC d'environ 12,40% de 2024 à 2030.
3. Application de nouvelles technologies de base dans les transformateurs PV Step-up
Noyau en acier ultra-mince de silicium
La puissance de sortie et la tension de la production d'énergie fluctuent souvent largement. Les hauts transformateurs à fréquence moyenne sont bien adaptés pour adapter à ces grandes variations d'entrée, assurant l'opération stable et la transmission efficace d'énergie dans différentes conditions de génération. Leurs excellentes caractéristiques de filtrage éliminent efficacement les harmoniques à haute fréquence générées par les systèmes PV, améliorant la qualité de l'alimentation et améliorant le succès et l'efficacité de l'intégration du réseau.
Les noyaux en acier au silicium ultra-minces présentent des propriétés magnétiques exceptionnelles dans la gamme de fréquence moyenne à haute, permettant une distribution et un ajustement rapides et précis de la puissance en fonction de la demande du réseau, améliorant ainsi l'efficacité du transformateur pendant le processus de conversion. De plus, leur réduction du bruit supérieure et leurs performances mécaniques contribuent à améliorer les performances globales du transformateur.
Noyau amorphe d'alliage
Par rapport aux noyaux en acier au silicium traditionnels, les noyaux en alliage amorphe offrent une perte à vide nettement inférieure à des capacités équivalentes. Compte tenu de la nature spécifique de la production photovoltaïque, qui produit intrinsèquement des pertes à vide lors de la connexion du système, les projets photovoltaïques exigent des pertes à vide encore plus faibles des transformateurs. De plus, les transformateurs photovoltaïques sont souvent déployés dans des environnements difficiles, où les propriétés physiques et chimiques stables des matériaux en alliage amorphe-telles qu'une excellente résistance à la corrosion et une adaptabilité à la température-s'avèrent avantageuses. Leur conception compacte et légère facilite également l'installation dans divers arrangements provocants.
Technologie tridimensionnelle de noyau de blessure
Comparé aux noyaux stratifiés conventionnels, la technologie tridimensionnelle de noyau de blessure peut réduire l'utilisation matérielle magnétique d'environ 20%, optimisant l'espace, l'épargne, et la réduction de perte. Cette conception bénéficie également de la réduction du bruit, avec des structures d'enroulement compactes et symétriques qui diminuent de manière significative les champs magnétiques parasites autour du transformateur, atteignant des niveaux de bruit de 10 à 25 dB inférieurs à ceux des transformateurs à noyau stratifié, atteignant efficacement un fonctionnement quasi silencieux.
Les transformateurs PV, classés comme transformateurs d'énergie renouvelable, ont de vastes applications potentielles dans le secteur PV.
À mesure que les technologies de production nationales pour les matériaux magnétiques doux avancés se développent rapidement et que les processus de fabrication continuent de mûrir, le marché des matières premières haut de gamme comme l'acier au silicium ultra-mince et les bandes d'alliage amorphe se développe, l'offre devenant de plus en plus suffisante. Les défis liés aux coûts des matières premières et à la sécurité de la chaîne d'approvisionnement devraient être encore atténués. Actuellement, l'industrie du transformateur élévateur PV se caractérise par une concurrence féroce dans les produits haut de gamme et une surcapacité dans les produits bas de gamme. L'innovation technologique et l'adoption généralisée stimuleront davantage les mises à niveau des produits et favoriseront un développement sain de l'industrie.