伟德体育:逆变器行业最新研究

发布时间:2022-10-06 09:06:49 来源:伟德体育平台 作者:伟德体育投注

  逆变器可以根据技术路线、能量储存与否、输出交流电压的相数、下游应用领域等不同维度进行分类。具体来看:

  1)根据技术路线,分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器和微型逆变器;

  4)根据应用在并网发电系统还是离网发电系统中,分为并网逆变器和离网逆变器;

  5)根据应用的光伏发电类型,分为集中式光伏发电逆变器和分布式光伏发电逆变器。

  不同种类逆变器工作原理及性能的区别促使下游应用领域各不相同。上述分类标准里,应用较广泛的分类方法为按照技术路线区分,主要分为集中式、组串式、集散式和微型逆变器。各种类逆变器工作原理各不相同,具体来看:

  1)集中式逆变器:将光伏组件产生的直流电汇总成较大直流功率后再逆变,该种类逆变器的功率都相对较大,单体容量一般在500KW以上,具有输出功率大、技术成熟以及电能质量高、成本低等优点,但同时具有MPPT 跟踪精度不够的缺点,导致再遇到多云、遮阴或单个组串故障时将影响整个光伏电站的效率和电产能,且需要具备通风散热的专用机房,故该品种通常应用于光照均匀的集中型地面大型光伏电站。集中式逆变器生产领域的代表企业有阳光电源、上能电器等;

  2)组串式逆变器:将几组(一般 1-4 组)光伏组串进行单独的最大功率峰值跟踪,再经过逆变后并入交流电网,该种类逆变器功率相对较小,单体功率一般在 100KW 以下,随着技术进步及降本增效需求日益凸显,组串式逆变器功率逐渐增加,出现 136KW、175KW以上等较大功率的产品。

  组串式逆变器具有 MPPT 数量多且跟踪精度高、发电量高、组件配置灵活、便于安装、运营维护快捷等优点,但同时具有发电质量略差、成本高等缺点,主要运用于规模较小的户用分布式发电、中小型工商业屋顶电站等,在集中式光伏发电系统中也可以应用。组串式逆变器生产领域的代表企业有固德威、锦浪科技、古瑞瓦特等;

  3)集散式逆变器:通过前置多个MPPT 控制优化器,实现多路MPPT寻优功能,汇流后采用集中式逆变器逆变。该种类逆变器结合了大型集中式光伏逆变器的“集中逆变”优势和组串式光伏逆变器的“分散MPPT跟踪”优势,达到集中式逆变器低成本高可靠性,组串式逆变器的高发电量。集散式逆变器生产领域的代表企业有上能电气、禾望电气等;

  4)微型逆变器:对每块光伏组件进行单独的最大功率峰值跟踪,再经过逆变后并入交流电网,该种类逆变器单体容量一般在1KW以下,具有对每块组件进行独立最大功率跟踪控制、在遇到遮阴或组件性能差异情况下提高整体效率、最大程度降低安全隐患等优点,但同时具有价格高、出故障后较难维护等缺点,适用于较小的项目。微型逆变器生产领域的代表企业有禾迈股份、昱能科技等。

  逆变器行业较产业链其他环节具有轻资产+高周转+高ROE特征。我们选取光伏产业链各环节的龙头代表公司与逆变器龙头企业进行比较,逆变器企业具有轻资产、高周转、高 ROE 的特征。具体来看:

  1)轻资产:从资产结构来看,逆变器企业具有较高的流动资产占比。从单位投资来看,每GW 投资约 0.3 亿元;

  2)高周转:从固定资产周转率来看,逆变器企业具有较高的固定资产周转率,其中,阳光电源因持有电站而增加了固定资产规模,若剔除电站影响,固定资产周转率更高;

  3)高ROE:从摊薄ROE来看,逆变器行业 ROE 近三年均值相对处于较高位置。

  逆变器行业具有较高技术壁垒,技术为核心竞争力之一。逆变器作为光伏发电系统中的“心脏”和“大脑”,属于技术密集型行业,在产品设计水平、器件选择、制造工艺等方面均需经过长时间的实践摸索和技术积累,新进者难在短期积累相关技术和各种应用场景知识。

  逆变器行业除了需要先进的硬件设计和过硬的制造水平外,从电网端、用户端角度来看,开发精确的算法作为软件配合产品的运行和使用具有必要性。

  1)电网端:逆变器的应用需求逐渐从“自我保护、不影响电网”到“穿越故障、适应电网”再到“有功无功调节、支撑电网”;

  2)用户端:逆变器作为光伏系统中唯一具备多种数字化功能且直接衔接电网的智能设备,用户对逆变器的智能化提出了更高要求,为电站智能运维做好数据支撑。

  综上所述,逆变器生产对于硬软件均有较高的要求,且需要企业持续研发和推出新产品以适应各端需求,故行业具有较高技术壁垒。

  逆变器行业具有类消费属性,品牌+渠道为核心竞争力。逆变器作为光伏系统核心设备,技术标准要求高,对供应商的筛选严格。在业内有多年积累以及良好市场口碑的企业才能获取客户的信任,故客户一旦使用某品牌后会保持长期、稳定的合作关系,新进者较难在短期内打破行业领先服务商与下游客户建立的长期合作关系。

  逆变器因由功率半导体、电容、电感等电子元器件构成,其使用寿命一般在 10 年左右,但光伏电站平均可用年限在25 年左右,在光伏电站发电的生命期限内,逆变器具有存量替换需求。

  回顾全球光伏装机历史,2010年前后,欧洲地区正在经历光伏装机快速增长时期,以中国、日本为主的亚太地区及北美市场逐渐步入装机高峰期,未来全球存量装机逆变器替换需求将迈入高增长阶段。

  在光伏应用初期,光伏组件容量与逆变器容量的容配比为 1:1,故我们根据 2010-2015 年全球/中国新增光伏装机量来测算2020-2025 年全球/中国光伏逆变器存量替换需求。根据IRENA/国家能源局数据,2020-2025 年(对应 2010-2015 年新增装机量)全球/中国光伏逆变器存量替换需求 CAGR 分别为 22%/107%,我国将迈入逆变器存量替换高增长阶段。

  3.2.储能领域:政策+降本共同驱动储能行业景气上行,将打开逆变器行业第二增长极

  储能是大规模发展可再生能源的关键支撑。储能对新能源的利用具有重大意义,是能源革命的重要环节,例如对光伏发电来说,作为一种间歇性能源,发电功率波动会给电网系统带来冲击,光储一体化则可在一定程度上抑制冲击,有利于实现光伏发电灵活并网和充分消纳。储能在电力系统中的作用主要有三大类:

  1)发电侧:平滑发电,减少弃风、弃光应用,主要解决可再生能源并网发电的波动性和消纳问题;

  2)输配电侧:改善电能质量,实现调频、调峰功能,提高可再生能源的利用率;

  3)用户侧:消峰填谷、应急供电、负荷平滑、电网扩容,提升发电效率,降低用电成本。

  储能逆变器是储能系统产业链上的必要环节。从储能逆变器的功效来看,该逆变器集成了光伏并网发电和储能电站的功能:1)克服了光伏组件受天气变化发电不稳定的缺点,提高电网品质;2)通过波谷储存电能,波峰输出电能,大幅削减电网峰值发电量,大幅增加电网容量,提高电网利用率。

  海内外政策驱动储能装机量上行。从短期来看,储能装机量上行主要依靠国家政策驱动。从全球范围内来看,不同国家采取不同政策以促进储能行业规模化发展,主要可分为:

  1)在储能尚未推广或刚起步的国家或地区,发展储能逐渐被纳入国家战略规划,政府开始制定储能的发展路线)在储能已具备一定规模或产业相对发达的国家或地区,政府多采用税收优惠或补贴的方式,以促进储能成本下降和规模应用;

  3)在储能逐步深入参与辅助服务市场的国家或地区,政府通过开放区域电力市场,为储能应用实现多重价值、提供高品质服务创造平台。从中国范围内来看,储能是我国战略性新兴产业的重要组成部分,近年来国家及各地方政府出台一系列鼓励政策为储能产业发展蓄势,逐步推动行业进入规模化发展阶段。

  储能系统成本不断下探驱动储能行业景气上行。从长时间维度来看,因可再生能源发电具有间歇性,配备储能系统是必然发展方向,储能行业主要驱动因素将由政策逐渐过渡到经济性提升。根据彭博新能源财经(BNEF)统计,2020年一个完成安装的、4 小时电站级储能系统的平均成本为299 美元/千瓦时,同比下降 10%。根据 BNEF 预计,到 2030 年该成本将较2020 年下滑44%至167美元/千瓦时,主要系电池成本下降幅度较大。

  3.3.需求结构:集中式+组串式为最主要类型,分布式光伏高增长驱动组串式逆变器渗透率提升

  集中式和组串式为最主要类型,组串式逆变器逐渐成为主流。从逆变器需求结构来看,国内光伏逆变器以集中式和组串式为主,两者市占率稳定在 90%以上,其中,组串式逆变器市占率由2016 年的32%提升至2020年的 67%,现已逐渐成为主流类型。组串式逆变器渗透率不断提升的主要原因包括 :

  1)组串式逆变器主要应用于分布式光伏,受益于分布式光伏占比不断提升,2021 年分布式光伏新增装机量占比首次超过集中式光伏。相较集中式光伏,分布式光伏电站具有占地面积小、减少对电网供电依赖、灵活智能等优点,是未来发展趋势;

  2)组串式逆变器也可应用于集中式大型电站,组串式逆变器经济性提升驱动其在大型电站的渗透率提升。随着组串式逆变器功率持续变大,成本不断下行,与集中式逆变器平均每瓦价格差异不断缩小。

  2)组件与逆变器容配比:从技术层面来看,根据古瑞瓦特公司,因为光照条件、安装角度、线路损耗等各种因素,组件效率无法100%输出,大部分时间只有 70%额定功率左右即便天气非常好时只能达到90%的额定功率,这造成逆变器功率不能完全利用,故组件与逆变器容配比不宜为1:1。

  科学提高容配比可以增加系统收益,降低LCOE,实现整体效益的最大化。从政策层面来看,2020 年 10 月,国家能源局发布的《光伏发电系统效能标准》中全面放开了容配比规定,容配比限制提高到最高1.8:1。

  3)光伏逆变器替换需求量:光伏逆变器平均寿命在10 年左右,我们选取 10 年前全球/中国新增光伏装机量来测算逆变器存量替换需求。在光伏应用发展初期,常见容配比为 1:1,我们假设全球/中国逆变器替换需求等同于 10 年前全球/中国的新增光伏装机量;

  4)各种类光伏逆变器占比:中国:根据CPIA,2020/2021年集中式逆变器占比分别为 29%/28%,随着分布式光伏加速渗透,叠加组串式逆变器经济效益提升,在大型电站的渗透率也不断提升,组串式逆变器市占率将呈现上升趋势。根据历史数据,集中式逆变器渗透率已经历了大幅下降阶段,预计后续将保持较为缓慢的渗透率下行速度,我们假设集中式逆变器市占率每年下降 0.5pct;

  海外:根据 Allied Market Research,2020年集中式逆变器占比为 51%,根据历史数据变化叠加分布式光伏渗透率提升的发展趋势,我们假设集中式逆变器市占率每年下降1pct;

  5)光伏逆变器平均价格:我们根据大型中标项目的中标价格及项目容量来推算光伏逆变器平均价格,集中式逆变器价格下降空间不大,我们假设集中式逆变器单价每年下行 1%。组串式逆变器技术进步较快,大功率趋势化将减少单位成本,中短期价格下行空间较大,我们假设2021-2023组串式逆变器单价每年下行 5%,而后每年下行3%;

  7)储能逆变器价格:我们根据主流厂商平均价格来计算历史价格,目前储能尚未形成规模化发展,储能逆变器厂商毛利率较高,随着储能行业规模化提升,储能逆变器行业也将进入充分竞争状态,毛利率将回归正常水平,我们假设 2021-2023 储能逆变器单价每年下行1%,而后每年下行3%。

  根据以上假设测算可得:至 2025 年,全球光伏逆变器市场规模将达675亿元,全球储能逆变器规模将达 181 亿元,全球逆变器总体规模将达856亿元。(报告来源:未来智库)

  逆变器行业集中度逐渐提升,中国已成为主要生产国。从全球逆变器的竞争格局来看,行业集中度呈现显著增加的趋势,根据WoodMackenzie,CR 10 市占率(按出货量分)由 2013 年的55%提升至2020 年的80%。中国企业在全球市占率较高,是逆变器主要生产大国。

  根据WoodMackenzie,2020 年,中国共有 6 家企业上榜“全球逆变器出货十大厂商”,分别为华为/阳光电源/古瑞瓦特/锦浪科技/上能电气/固德威,全球市占率分别为23%/19%/5%/5%/4%/4%,6 家企业合计市占率高达60%,同比+11pct。从历年累计出货数量来看,华为和阳光电源均已累计出货超过100GW,是行业内的绝对龙头。

  产品品质+成本优势+海外渠道布局推动国产逆变器加速出海。2018年“531”政策之后,国产逆变器出海进程加速,2019 年逆变器累计出货数量2883 万个,同比+30%,累计出货金额 27.59 亿美元,同比+49%。展望未来,国内龙头全球化进程不断加速是行业发展趋势之一,主要得益于国产逆变器产品质量好、性价比高、渠道建设逐步完善。具体来看:

  1)随着国内技术进步,国产逆变器产品质量已接近国外水平,部分产品在性能上甚至反超国外产品。举例来看,目前华为、阳光电源、古瑞瓦特等公司产品的最大转换效率已超过 Fronius、SMA 等老牌光伏逆变器龙头。此外,欧洲效率反映了欧洲不同光照资源区实际工作效率,部分国产逆变器在欧洲效率方面也已超过欧洲老牌企业,从产品质量角度来看,国产产品在欧洲等海外市场极具竞争力。

  2)从成本端来看,中国逆变器企业平均单瓦成本显著低于海外逆变器厂商,主要得益于中国人工及制造成本较低,叠加大部分原材料均已实现国产化,且大部分原材料为市场通用材料,供应商较多,市场基本处于充分竞争状态。目前 IGBT 功率模块主要依赖进口,主要进口品牌包括德国的英飞凌、西门康,日本的富士、三菱,未来随着电子元器件国产化替代进程不断推进,原材料成本仍有一定的下行空间。

  此外,根据国内龙头企业内外销毛利率对比来看,外销毛利率远高于内销毛利率,主要原因系海外逆变器市场较成熟,产品价格仅是考虑因素之一,产品质量、品牌及服务等均是选择供应商的重要参考,故海外市场准入壁垒、品牌壁垒高,盈利能力也相对较强。对于中国厂商来说,积极拓展海外业务具有较高性价比。

  3)逆变器具有较强的 to C 属性,渠道建设是企业核心竞争力之一,国内厂商积极布局海外市场,助力中国企业在全球市场份额上的扩张。

  固德威股份有限公司成立于 2010 年,并于2020 年9 月于上海科创版上市。公司长期专注于太阳能、储能等新能源电力电源设备的研发、生产和销售,现已研发并网及储能全线二十多个系列光伏逆变器产品,并致力于为家庭、工商业用户及地面电站提供智慧能源管理等整体解决方案。

  公司现有产品包括户用逆变器、工商业逆变器、地面逆变器、储能逆变器等,功率覆盖0.7-250kW,市场份额位居行业前列。

  锦浪科技股份有限公司成立于 2005 年,并于2019 年3 月在深圳证券交易所上市。公司立足于新能源行业,专业从事光伏发电系统核心设备组串式逆变器研发、生产、销售和服务。公司研发团队多人在逆变器领域拥有超过 10 年以上的技术研发经验与工程设计经验,拥有多项国内外授权专利和首创技术,产品畅销世界多个国家和地区。

  作为国家企业技术中心,公司近年来主持和参与制定国家及行业标准十余项,并以第一起草单位的名义制订了两项国家标准,是光伏组串式逆变器行业标准的重要制订者和参与者之一。

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