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Victron Energy逆变器行业专题报告:新形势下崛起

时间:2022-12-11 21:56:24       点击数:

Victron Energy逆变器行业专题报告:新形势下崛起
微型逆变器:中小功率分布式光伏应用,打造高效安全光伏发电
 

 

应用性能优势逐步体现,综合性价比持续修复提升

 

 

产品定位光伏中小功率段的应用场景,适配价格敏感度相对不高、更注重应用属性与品牌的地区。 微型逆变器应用颗粒度相较当前市场主流组串式逆变器或集中式逆变器方案而言较细,在相对小 功率分布式应用场景在安全性、发电效率、可靠性以及灵活性等方面存在优势;但同样式因为其 较细的颗粒度,导致其历史维度上单瓦价格处于较高位置。

 

 

性能优势:微型逆变器应用颗粒度相对较细,在相对小功率分布式应用场景在安全性、发电效率、 可靠性以及灵活性等方面存在优势: (1) 安全性:相较采用集中式逆变器或者组串式逆变器的光伏发电系统整串线路中直流电压 累计一般可以达到 600V~1500V 的高电压等级,微型逆变器因与每一块光伏组件连接逆 变后并联接入电网,故其系统运行时的直流电压一般在 80V 以下,低电压等级降低了运 维触电风险、火灾风险和施救风险,提高了光伏发电系统的安全性。

 

 

(2)发电效率:分布式光伏发电系统,不可避免存在遮挡、阴影、灰尘、泥泞等因素,造成个 别组件功率严重下降。在光伏组件串联后接入逆变器的情形下,光伏发电系统中任意一块光伏组 件的失效或功率下降,将影响整串组件的功率输出,造成“短板效应”。微型逆变器由于与每一 块光伏组件连接后并联接入电网,故光伏组件之间不进行串联,所以能够对单块光伏组件实现最 大功率点跟踪功能,实现每块光伏组件以最大功率输出。根据 NREL 发布的《Photovoltaic Shading Testbed for Module-Level Power Electronics》研究发现,微型逆变器在不同的场景下, 相比于其他逆变器能够有效提升一定量的发电增益。

 



 

(3)可靠性:微型逆变器与每一块光伏组件连接后并联接入电网,独立性更高,发生故障后互 不干扰,即使部分组件出现故障,并不会影响系统其余部分运行。相较光伏发电系统可能因为集 中式逆变器或组串式逆变器的故障而导致整个光伏组串不发电的情况,微型逆变器为整个光伏发 电系统的运行提供相对更高可靠性。或在分布式光伏面对极端天气情况时,微型逆变器通过较高 的防尘防水等级,结合快速关断功能与结合低压拓扑,受到负面影响相对较小。

 

 

(4)灵活性:微型逆变器在建设使用方面具有相对较高的灵活性。安装灵活:微型逆变器体积小巧,质量较轻,安装使用方便,可以直接安装在光伏组件或者 支架上;运维灵活:由于微型逆变器搭配组件使用,采用并联结构,在出现单个微型逆变器故障的情 况下,无需整个系统停止运行进行更换,运维操作简单方便,灵活性高;扩容简便灵活:后期光伏发电系统因增加规模而需要新增设备投资时,无需更改之前配置, 可以直接安装新增设备,扩容简便,同时微型逆变器单机功率较小,扩容功率灵活性高,使 得整个光伏发电系统的投资建设具有更高的灵活性。

 

 

价格劣势:产品细分颗粒度相对较细,历史维度单瓦价格处于高位。据 Wood Mackenzie 统计数 据,2016-2020 微型逆变器单瓦售价相较组串式逆变器仍较高,处于 0.3-0.4$/W 单位价格区间, 相较各应用场景组串式逆变器 0.05-0.15$/W 价格水平仍有较明显价差。但随着微型逆变器行业技 术迭代后,微型逆变器多体架构持续渗透,其单瓦 售价有望触及 0.1$/W 水平。虽短期仍无法相较组串逆变器展现出直接价格优势,但基于对分布式 光伏发电系统中直流高压风险的重视,导致对光伏发电系统“组件级控制”的要求趋严,以及其 对发电量的提升,微型逆变器于分布式市场中的渗透率后续有望提升。

 



 

上游:电子元器件行业整体属于成熟产业,市场供给相对充足

 

 

电子元器件为主要上游原材料,产业相对成熟,市场供应充足。以昱能科技公司主要采购上游原 材料为例,主要包括线缆、集成电路、半导体器件、机构件、阻容、变压器、PCB 板等。上游供 应商通过采购铜、橡胶、铝材、磁性材料等基础性原材料,并采用通用性的技术工艺进行生产, 生产工艺流程及所需原材料均具有较强的通用性。上游材料中集成电路、半导体器件、阻容等原 材料为市场上的标准化材料;线缆、机构件、磁元件、PCB 板等原材料是需要匹配产品规格或性 能的定制类材料,根据产品研发设计方案形成物料选型,供应商按照需求规格参数完成相关材料 的生产,但该类材料仍整体属于市场中较为成熟的产品,综合而言上游供应商相对充沛,市场供 应充足。因为 MPLE 领域聚焦低压特性,故主要使用在组串式逆变器中的 IGBT 环节在微型逆变 器设计过程中可用 MOS 替代。

 

 

下游:聚焦分布式光伏产业应用,终端需求toC为主

 

 

下游应用核心领域为分布式光伏发电场景。下游终端用户聚焦分布式光伏发电系统,主要包括户 用业主、工商业主以及其他电站投资者。微型逆变器及智控关断器等 MLPE 产品将与太阳能电池 组件、支架等其他部件集合构成光伏发电系统并经专业安装后,提供给终端用户使用。

 

 

终端需求聚焦细分 toC 市场,销售以经销分销为主。客户主要包括设备经销商、系统集成商、系 统安装商、EPC 承包商以及部分终端用户等市场参与主体。直销类客户主要为户用业主、工商业 主以及其他电站投资者等终端用户(投资业主)。经销类客户为设备经销商、系统集成商、系统 安装商、EPC 承包商等。

 

 

供给端:微型逆变器应用颗粒度相对较细,当前参与者数量相对有限

 

 

当前市场以组串式逆变器为主,微型逆变器尚处于发展阶段。综合考虑逆变器的不同技术并结合 其市场策略做出选择的背景下,当前组串式逆变器仍是市场较为主流选择。目前,华为、阳光电源、固德威、锦浪科技等光伏逆变器的核心供应商均在组串式逆变器有布局。而微型逆变器作为 一种新的技术路线尚处于发展期,技术门槛较高,供应商较少。国外的微型逆变器市场发展较早, 但出货仍集中于海外龙头 Enphase。我国微型逆变器供应商较少,一方面是因为国内相关技术研 发较晚,另一方面是因为国内市场对于微型逆变器的需求处于导入阶段,尚未进入放量阶段。综 合而言,全球的微型逆变器市场仍处于发展阶段,供应商高度集中,头部效应明显。由于微型逆 变器的技术门槛较高,研发设计需要一定投入,技术更迭速度较快,存在一定进入壁垒。

 



 

需求端:“光伏+分布式占比+MLPE渗透”多维支撑需求景气成长

 

 

光伏:行业需求持续景气,欧美地区预期上行

 

 

光伏发电成本持续下行叠加全球绿色复苏,行业需求高度景气。全球变暖和资源枯竭问题已经成 为全球共同面临的威胁,为了应对危机,全球多个国家提出了“碳中和”气候目标。光伏发电作 为一种清洁发电资源大受推广,从 2009 年到 2021 年,光伏发电度电成本降低 90%,已经成为一 种有竞争力的电源形式。随着光伏发电技术逐步成熟,光伏发电在全球中的渗透率逐步提升,据 BP 数据统计,从 2010 年的 0.16%提升至 2021 年的 3.63%。展望未来光伏 LCOE 持续下降叠加 全球碳中和背景驱动,光伏行业需求有望迎来坚定成长,根据 CPIA 预测,至 2025 年全球光伏年 新增装机将有望达到 270-330GW 水平等级。

 

 

欧洲:俄乌冲突带来能源供应潜在变革,关注能源主权为光伏发展带来新支撑。2022年俄乌局势 影响欧洲能源体系,使得欧洲能源转型升级面临更大挑战。欧洲能源的对外依存度一直较高,在 整体能源格局动荡过程中,加速推动新能源电力发展,成为增强能源供给的独立性有效选择之一。 REPowerEU 光伏策略深化,欧洲光伏需求景气提升。

 

 

2022 年 5 月 18 日欧盟委员会发布了 REPower EU 计划的方案划分,其中将 2030 年欧盟可再生能源占比目标提升至 45%(相较之前 提升 5pct)。方案中具体的欧盟太阳能战略提到,计划在 2025 年欧盟整体光伏累计装机达到 320GW,2030年达到 600GW。根据 IRENA数据统计,2021年底欧盟光伏累计装机仅 158.1GW, 预计 2022-2025 年与 2026-2030 年两个时间段年均新增装机分别达到 40.5GW 与 56GW,相较 21 年欧盟新增装机 21.4GW 存在明显中枢提升。

 

 

以欧洲具体国家为例,德国内阁于 2022 年 4 月 6 日通过了一揽子法案(或称复活节法案),计划 到 2030 年 80%的电力由可再生能源提供,到 2035 年几乎所有的电力均由可再生能源提供。根据 该法案,到 2030 年德国太阳能发电能力将由目前的 59GW 提升至 215GW。德国的可再生能源目 前主要包括风电、太阳能发电和水电,在供应中所占比例约为 42%。法案表示,俄乌冲突带来德 国能源供应的转折,能源主权成为德国和欧洲安全问题。能源独立情绪蔓延,有望为光伏后续成 长提供强力支撑。此外 4 月 7 日,英国也于政府官网更新了英国能源安全战略,太阳能作为新战 略的一部分,当前英国的太阳能累计装机容量为 14GW,英国政府的目标是至 2035 年实现五倍 增长。能源独立情绪蔓延,为光伏发展带来新支撑。

 



 

美国:豁免东南亚四国光伏组件 24 个月关税,美国市场恢复生机。2022 年 6 月 6 日,白宫正式 声明:美国将对从柬埔寨、马来西亚、泰国和越南采购的太阳能组件给予 24 个月的关税豁免。此 外白宫表示,美国有望在2024年之前将其太阳能发电能力提高两倍,允许后续在公共土地上部署 更多清洁能源项目,并向城市和农村地区推广;也将通过高薪工作支持太阳能劳动力市场的多元 化;为盟国建立有弹性的清洁能源制造供应链。由于中国光伏厂商主要都通过东南亚等地区出口 光伏组件产品到美国,故豁免相关产品关税既有利于我国光伏相关产业持续出口渗透,而这也将有利美国的投资商和 EPC 厂商重新获取综合性价比相对合适的组件产品,为当地电站整体盈利水 平提供支撑,2022 年及后续美国光伏市场有望重新恢复生机。

 

 

欧美光伏需求景气成长,微逆环节有望充分受益。基于历史维度建筑光伏安全性法案推行节奏与 各地区装机体量而言,北美市场是全球最大的微型逆变器产品市场,其次是欧洲、拉美等地区, 其微型逆变器产品市场份额正在逐渐扩大。随着欧美光伏需求景气成长,微型逆变器有望充分受 益。

 

 

分布式占比:全球光伏装机增长,分布式光伏占比有望持续提升

 

 

光伏分布式装机持续增长,未来比重有望持续提高。2016 年之前,随着中国等发展中国家和地区 集中式光伏的快速发展,其发展速度高于分布式光伏,使得分布式光伏在新增装机量增加的背景 下占全球光伏新增装机量的比例有所下降,从 2013 年的 43%下降到 2016 年的 26%。

 

 

2017 年以 来,全球分布式光伏新增装机规模占比相对之前有较大的回升,主要原因在于:一是欧美、澳洲 以及南美等国家和地区环保意识和清洁能源意识增强,光照资源丰富;二是在前述众多国家和地 区,光伏发电已逐步具有成本优势;三是政府政策支持的推动作用。据 IEA 预测数据,2022 年分 布式占比短期下降,我们认为主要系2021年光伏组件处于价格高位,抑制了价格敏感度更高的集 中式项目推行,导致价格敏感性相对较低的分布式装机份额提升,在短期集中式需求弹性恢复过 程中,不排除在比重上分布式占比小幅波动的情况出现。但后续基于分布式光伏发电就近发电、 就近并网、就近转换、就近使用,在避免长距离输送造成的电能损耗方面等方面的优势,全球分 布式光伏新增装机占比有望持续提升。

 



 

中国光伏分布式持续发展。2013 年中国分布式光伏新增装机量仅为 0.8GW,占全年光伏新增装 机比例 7%,集中式光伏新增装机容量占比达 93%,占主导地位,主要原因是:甘肃、青海、宁 夏、新疆、内蒙等中西部地区地理面积广阔、太阳光照资源丰富,适合集中式光伏发电项目的建 设运营,因而我国光伏发电初期以集中式光伏项目为主。

 

 

后续为了缓解国内光伏东中西部发电、 用电的不平衡状况以及集中式光伏发电的输送损耗问题,2013-2014 年开始,国家发改委、国家 能源局等部门逐步推出了一系列鼓励分布式光伏的政策,我国分布式光伏发电进入了快速发展期, 从 2015 年的新增装机量 1.39GW 增长到2018年的 20.96GW。在经历国内光伏政策短期波动后, 2019 年至 2021 年中国分布式光伏新增装机恢复稳步增长,分别为 12.2GW、15.52GW 和 29.28GW,其中 2021 年分布式光伏在“整县推进”试点工作与户用光伏补贴的政策刺激下,其 新增装机占比占全部新增光伏发电装机的 53%。

 

 

MPLE于分布式光伏中渗透率:光伏发电系统“组件级控制”要求趋严,性价比优化MPLE 满足趋势性需求

 

 

分布式光伏对安全性能的要求增加,微型逆变器于分布式市场应用渗透率有望持续提升。由于分 布式光伏发电主要应用于家庭户用、工商业用等领域,安全性是系统需考虑的重要因素。光伏组 串中的直流串联存在直流高压风险,涉及运维触电风险、火灾风险以及施救风险。出于对直流高 压安全性的重视,相关法律法规陆续出台,组件级控制的电力电子设备成为市场发展的重要趋势, 具有广阔的市场空间,微型逆变器于分布式市场应用渗透率有望持续提升。

 

 

微型逆变器多体架构持续渗透,安全性法案外需求逐步起色。随着微型逆变器行业技术迭代后, 微型逆变器多体架构持续渗透,其单瓦售价有望触 及 0.1$/W 水平。虽短期仍无法相较组串逆变器展现出直接价格优势,但基于对分布式光伏发电系 统中直流高压风险的重视,以及其对发电量提升带来的潜在增益,微型逆变器于分布式市场中的 渗透率后续有望提升。

 



 

市场空间:微型逆变器市场成长空间较大

 

 

全球光伏装机持续提升,分布式光伏占比提高,微型逆变器渗透率提高。根据 CPIA 预测的情景, 我们选择采用中性偏乐观预期,全球光伏新增装机有望从 2021 年的 170GW 增长至 2025 年的 330GW。我们推测分布式光伏装机占比因 21 年组件价格处于高位,而导致价格敏感性相对较低 的分布式装机份额较高,结合分布式光伏自身成长属性维系,后续占比有望持续提升,2022- 2026 分布式占比由 44%提高至 49%。我们推测其中微型逆变器在分布式市场中依靠其安全性、 发电效率、可靠性以及灵活性等方面的优点叠加全球光伏组件级电力电子安全要求持续深化,微 型逆变器于分布式光伏市场渗透率有望由 9%提升至 19%,预计 2026 年,微型逆变器年出货量有 望达 33GW。

 

 

三、重点企业分析
 

 

微型逆变器行业集中度高,海外龙头 enphase 占据较大份额。根据 Wood Mackenzie 于 2021 年 10 月发布的《全球光伏逆变器与组件级电力电子设备市场展望 2021》,2020 年在全球微型逆变 器市场中,Enphase 处于主导地位,市场占有率多年维系全球第一,昱能科技则位居第二名,禾 迈股份相关销售金额达到第三。

 

 

国内企业规模维度相较海外龙头仍有较大成长提升空间。对比收入体量,海外公司 SolarEdge 与 Enphase领先行业,2021年营业收入分别为125.21亿元与88.12亿元;对比收入与净利润体量, 海外公司 SolarEdge 与 Enphase 2021 年净利润分别为 10.79 亿元与 9.27 亿元,从收入规模与利 润体量上看,国内公司相较海外龙头仍有较大成长提升空间。

 

 

国内企业注重产品研发,推出适合不同市场的多级架构。自海外企业 Enphase 于 2009 年首次实 现单体微型逆变器大批量商业化运用之后,国内企业在单体微型逆变器的基础上不断更新迭代, 推出多体微型逆变器及三相微型逆变器。多体逆变器不仅可以摊薄成本,而且可以适用于中小功 率的工商业场景,应用市场更广阔。

 



 

国内供应商在全球供应,关注在不同市场的出货情况。国内企业昱能科技和禾迈股份位列全球微 逆出货量前三,两家公司在美国、美洲、欧洲等地均有出货,优势区域各有不同。美国:受益于 NEC 法规推动,微逆产品市场接受度高;欧洲:受俄乌战争刺激,基于能源独立性思考,市场需 求增速较快;拉美:以巴西为例,市场受净计量等政策激励,分布式光伏发展迅速。