摘要:隨著全球對新能源建設的推進,光伏逆變器市場保持了高速增長態勢。2023年全球光伏逆變器市場規模達到324.0千兆瓦,同比增長26.22%。未來幾年,光伏逆變器市場將會繼續增長。首先,歐洲危機的爆發以及新興經濟體清潔能源裝機需求的增長等都將推動市場的發展。同時,國內裝機數量的持續發力也將為市場帶來新的動力。
一、定義及分類
光伏逆變器是將太陽能電池在光生伏特效應下產生的直流電轉換成交流電的電力電子設備。根據技術路徑以及功率水平的差異,可以將其分為集中式光伏逆變器、組串式光伏逆變器、集散式光伏逆變器以及微型逆變器。集中式光伏逆變器主要應用于集中式光伏發電系統,功率范圍在250kW-10MW,單體功率高成本低,具有較優的電網調節性;組串式光伏逆變器主要應用于分布式光伏發電系統,功率范圍在1.5kW-250kW;集散式光伏逆變器是集集中式光伏逆變器和組串式光伏逆變器于一體,集合兩種逆變器優點,主要用于復雜的大型地面電站,功率范圍在1MW-10MW;微型逆變器比組串式逆變器還小,主要用于戶用等小型電站,功率范圍在4kW以下。
二、行業政策
1、主管部門和監管體制
光伏逆變器屬于制造業中的電氣機械和器材制造業,主管部門主要包括國家發展和改革委員會、科學和技術部、工業和信息化部、國家能源局等。行業主管部門主要通過制定產業政策、行業發展規劃、行業技術規范和標準進行宏觀調控和指導,以及統籌協調前沿技術研究,牽頭組織重大關鍵技術攻關,對行業內的重大技術創新予以扶持等。
光伏逆變器的全國性自律組織主要包括中國光伏行業協會、中國電力企業聯合會、中國可再生能源學會、中國電源學會等。協會的主要職責是組織會員開展各類業務技術培訓,組織會員間的經驗交流,幫助協調、解決會員單位生產經營中的問題,組織會員單位進行自我管理,舉辦會展,開展對外經濟、技術合作和交流等。
2、行業相關政策
光伏逆變器是光伏發電系統中的核心部件,隨著國內光伏市場的快速增長,光伏逆變器市場需求也迅速擴大。國內政府對新能源的發展給予了大力支持,鼓勵企業進行技術創新和產品升級,提高光伏逆變器的性能和質量。2023年1月,工信部等六部門印發《關于推動能源電子產業發展的指導意見》,提出加快智能光伏創新突破,鼓勵開發先進適用的智能光伏組件,發展智能逆變器等關鍵部件,并開發新型高效率和高可靠性逆變器,提高光伏電站監控運維水平。
三、行業壁壘
1、技術壁壘
光伏逆變器作為光伏發電系統的核心設備,扮演著重要的角色。光伏逆變器具有技術密集型特征,因此對產品質量有較高的要求。首先,光伏逆變器的安全性、穩定性和可靠性對整個光伏電站的正常運行至關重要。逆變器需要能夠有效地將光伏陣列產生的直流電轉換為交流電,并確保最大可能的能量轉化效率。同時,它必須具備精確的功率控制功能,以適應不同的光照條件和電網要求。其次,光伏逆變器在運行過程中需要能夠應對各種異常情況,如過電壓、過電流、短路等,從而確保電站的安全運行。此外,光伏逆變器還需要能夠適應極端環境條件的要求。無論是高溫、高原還是高寒地區,光伏逆變器都必須具備良好的散熱設計和耐受能力,以確保在各種復雜環境下的正常運行。這些都對企業的技術提出較高要求。
2、產品認證壁壘
光伏逆變器在不同國家和地區需要通過當地市場對產品的認證才能進入該市場,被接受和認可。這些認證程序是由當地政府或權威機構制定并執行的,旨在確保光伏逆變器產品符合當地法規和標準,具有安全、可靠、高效等特點。歐洲有CE認證,德國有TüV認證,意大利有DK5940認證,我國有CQC認證等。這些認證過程較為復雜的,要求廠商具備先進的技術水平和專業知識,并進行嚴格的測試和評估,以確保產品的質量和性能達到當地標準的要求。此外,認證周期也相對較長,從幾個月到一年或更長時間都有可能。這對于進入新的市場的企業來說,需要耐心和長期的投入。
3、品牌壁壘
在消費者選擇光伏逆變器產品時,安裝案例和品牌形象是兩個非常重要的因素。對于新進入者來說,建立良好品牌形象和積累一定規模的安裝實例是至關重要的,且良好的品牌形象可以幫助企業贏得更多客戶,增強消費者的信任感和忠誠度,并提高企業市場占有率,提高企業知名度和盈利能力。因此,企業需要加強市場推廣,提高品牌知名度和美譽度,打造品質保障和服務體系,以滿足客戶需求和提升品牌形象。
四、發展歷程
隨著太陽能光伏技術的不斷發展和應用,光伏逆變器也經歷了以下幾個階段的發展歷程。發展初期,光伏逆變器使用簡單的線性逆變技術,將直流電轉換為交流電。它們的效率較低,體積較大,成本昂貴,主要用于小規模太陽能光伏系統。普及階段,光伏逆變器采用了高頻開關技術(如MOSFET、IGBT等),提高了轉換效率和穩定性,并減小了體積和重量。此時,光伏逆變器已經能夠應用于中小規模的分布式光伏發電系統。高效能階段,光伏逆變器采用了更先進的功率電子器件和拓撲結構,如硅碳化物(SiC)和氮化鎵(GaN)等寬禁帶半導體材料,提高了轉換效率、可靠性和功率密度。此時,光伏逆變器已經能夠滿足大規模商業和工業用途的需求。智能化階段,光伏逆變器結合了智能化控制技術、互聯網和大數據等先進技術,實現了更高的系統集成度、精確的電能管理和運維監測。此時,光伏逆變器已經具備遠程監控、故障診斷和優化運行等功能,為光伏發電系統的運營和管理提供了更多便利。
五、產業鏈
1、行業產業鏈分析
我國逆變器上游主要為制作光伏逆變器所需的原材料,主要包括功率器件IGBT、傳感器、電容器等。其中功率器件技術先進企業大部分來自國外企業,這在供給上有所限制。中游主要為光伏逆變器生產制造,主要制成集中式逆變器、集散式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器。下游主要為集中式光伏電站和分布式光伏電站。















2、行業領先企業分析
(1)陽光電源股份有限公司
陽光電源股份有限公司自1997年公司成立起,就致力于研發生產光伏逆變器為核心的光伏系統設備研發和生產。公司產品包括戶用逆變器、組串式逆變器、集中式逆變器和模塊化逆變器,功率覆蓋范圍在3kW-8800kW,全面覆蓋戶用、工商業和大型地面電站等應用場景。2023年前三季度,陽光電源營業收入為464億元,同比增長108.85%;歸母凈利潤為72億元,同比增長250.53%。隨著全國可再生能源裝機數量的不斷攀升,這為企業高速增長的業績帶來強力支撐。
(2)上能電氣股份有限公司
上能電氣股份有限公司主要從事電子電力變換技術的研發生產工作,主要產品包括光伏逆變器、儲能雙向變流器以及有源濾波器等,其中光伏逆變器產品主要為組串式光伏逆變器、集中式光伏逆變器及集散式光伏逆變器。2023年上能電氣光伏逆變器營業收入為13億元,同比增長275.55%;光伏逆變器毛利率為19.85%,同比下降0.97個百分點。隨著光伏電站建設不斷加快,公司光伏逆變器市場需求不斷增長,但由于市場上新進入者不斷增加,且產品受到原材料價格上漲,導致光伏逆變器毛利率有所下滑。2024年1月11日,上能電氣成功獲得了一項基于混合邏輯驅動的變換器電流控制方法及裝置的專利。這項專利的取得對于上能電氣來說是一個重要的突破。通過采用混合邏輯驅動的控制方法,公司可以更加精確地控制變換器的電流,從而提高系統的穩定性和效率。這不僅有助于降低成本,還可以為公司帶來更高的競爭優勢。
六、行業現狀
隨著全球對新能源建設的推進,光伏逆變器市場保持了高速增長態勢。2023年全球光伏逆變器市場規模達到324.0千兆瓦,同比增長26.22%。未來幾年,光伏逆變器市場將會繼續增長。首先,歐洲危機的爆發以及新興經濟體清潔能源裝機需求的增長等都將推動市場的發展。同時,國內裝機數量的持續發力也將為市場帶來新的動力。需要注意的是,光伏逆變器的使用年限一般為10年左右,而光伏電站及組件的壽命約為25年。因此,未來市場需求將受到新建裝機和更換老舊設備的有力支撐。
七、發展因素
1、有利因素
(1)產業鏈完整
得益于國內較為完整的光伏產業鏈,中國光伏逆變器企業正處于高速發展階段。產業鏈上下游的協同發展不斷推動著企業實現技術突破和創新。國內光伏產業鏈的完善為逆變器企業提供了良好的支撐。從原材料采購、組件制造到銷售服務,每個環節都有相應的企業參與,形成了緊密的合作關系。這種產業鏈的完整性使得企業能夠更好地掌握整個生產過程,提高生產效率和產品質量。同時,產業鏈上下游的協同發展促進了技術的持續突破。企業之間的緊密合作和信息共享加速了技術創新的傳播和應用,推動了逆變器產品的不斷升級。例如,逆變器與光伏組件之間的匹配優化、智能控制系統的研發等方面取得了顯著的進展。
(2)政府支持推動市場需求增長
中國是全球最大的光伏市場之一,也是光伏發電技術應用最為廣泛的國家之一。在中國國家能源戰略中,光伏發電已被列為重點發展領域之一。這表明未來市場需求將會繼續增長,其中包括逆變器市場。隨著清潔能源的不斷普及,中國政府對光伏產業的支持力度不斷加大。這種支持包括政策和資金等多方面,旨在推動企業加強技術創新,提高產品性能和質量,促進行業的健康發展。這為國內逆變器企業提供了良好的發展機遇。
(3)成本優勢
中國的光伏逆變器企業在與國際競爭對手的比較中通常具備較低的生產成本優勢。這主要歸因于中國在制造領域擁有一定的優勢。中國制造業在全球供應鏈中扮演著重要角色。中國的制造業基礎雄厚,并且擁有完善的供應鏈網絡,這使得企業能夠從供應商那里獲得相對廉價的原材料和零部件。這降低了生產成本,使得中國的光伏逆變器企業能夠以更具競爭力的價格提供產品。同時,中國具有龐大而廉價的勞動力資源,這使得企業能夠以更低的人工成本來生產光伏逆變器設備。相比其他國家,中國的勞動力市場競爭激烈,使得勞動力成本相對較低。這為國內企業提供了一個在價格上具備競爭優勢的機會。
2、不利因素
(1)主要原材料供應風險
光伏逆變器主要原材料包括IGBT、IC等半導體器件。然而,在國際市場上,領先的功率半導體技術主要掌握在一些境外企業手中,因此,國內光伏逆變器企業在采購功率半導體等材料時對境外生產廠商品牌存在一定程度的依賴。近年來,全球政治局勢動蕩,市場風險加劇,導致境外功率半導體等材料可能出現供應偏緊情況,從而直接影響國內生產節奏,給企業生產經營帶來較大不利影響。
(2)新技術研發風險
國內光伏逆變器企業在新技術研發方面存在一定的風險,首先,光伏逆變器的新技術研發需要投入大量的資金、人力和時間。研發過程中可能會遇到技術難題或者技術突破的困難,導致項目進展緩慢或無法達到預期目標。這可能會造成企業在研發階段的投入浪費和經濟損失。其次,新技術的研發周期較長。在研發過程中,技術和市場環境可能發生變化,原有的技術方案可能面臨落后或者不符合市場需求的風險。這可能導致企業投入大量資源和時間,最終無法實現商業化應用或者無法滿足市場需求。
(3)競爭激烈
在光伏逆變器市場,競爭異常激烈。國內外的競爭對手都在積極進行技術創新和產品研發,以滿足市場需求并保持競爭優勢。現階段,國內外大型企業不斷進行產能擴張和市場開拓,同時也吸引了大量競爭者進入行業中,行業競爭日趨激烈。如果企業不能跟上行業發展的步伐,可能面臨技術落后的困境,若企業沒有及時更新自己的技術,就有可能被其他競爭對手迅速超越,失去市場份額。
八、競爭格局
就國內光伏逆變器市場布局而言,華為連續多年以來一直是全球光伏逆變器出貨量榜首。然而,華為的產品主要集中在組串式逆變器和戶用逆變器領域。相比之下,陽光電源在光伏逆變器產品技術路徑布局上更加全面。除了微型逆變器外,其他類型的逆變器均有涉及。目前,在模塊化逆變器領域,只有陽光電源和禾邁股份有所涉獵。而布局微型逆變器的企業相對較少。然而,隨著分布式光伏的快速發展,預計微型逆變器的滲透率將會提高。
九、發展趨勢
1、光伏逆變器朝儲能發展
未來市場,隨著電力需求的不斷增長,光儲融合將成為大勢。這將帶動光伏逆變器市場規模擴展延伸至儲能方面。2023年上海SNEC光伏展和德國慕尼黑Intersolar兩大展會中,一些逆變器企業推出了針對儲能的創新產品,例如阿特斯公司所推出的SolBank儲能系統。未來,隨著光伏裝機量的持續增加,儲能系統的運用將成為光伏逆變器能源結構轉型和大規模應用的關鍵要素。通過儲能系統的引入,光伏逆變器企業可以更好地應對棄光問題,實現光伏發電的平穩輸出和供應。
2、組串式逆變器隨分布式光伏發電市場需求增長而增長
在政策的推動下,國內市場仍以集中式光伏發電站建設為主。隨著日后建設成本降低,居民市場需求上升,分布式光伏發電站將得到強力支撐。而組串式逆變器主要應用于分布式光伏發電系統。相比較集中式逆變器,組串式逆變器具有智能化程度高、安裝靈活、安全性高和易于維護等特點,逐漸得到市場認可。隨著技術的不斷發展,組串式逆變器的生產成本不斷下降,發電功率也將逐漸接近甚至超過集中式逆變器。同時,未來分布式光伏發電的廣泛應用將為組串式逆變器提供更多的市場機會,使其在未來整體市場份額中呈現不斷增長的態勢。
3、智能化、高效化發展
隨著智能電站建設的不斷推進,光伏逆變器的作用日益凸顯。在大數據、物聯網、云計算等相關技術的持續發展下,智能型的電力電子設備需求也將不斷提升。此時,光伏逆變器將不斷向智能化、多元化、高效率、多功能化發展,以滿足不同場景的需求。這種發展趨勢將使得光伏逆變器逐步成為光伏電站中的核心部件,進一步推動光伏電站的智能化、高效化等建設進程。
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光伏逆變器可以將光伏太陽能板產生的可變直流電壓轉換為市電頻率交流電的逆變器,可以反饋回商用輸電系統,或是供離網的電網使用。我國光伏逆變器市場規模自2019年以來始終保持增長趨勢,據統計,2022年我國光伏逆變器市場規模較上年同期增長52.48%至131.13億元。
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2022年我國光伏逆變器產量達169.3GW,較2021年增長52.8%。除開國內整體需求大幅度增長,我國光伏逆變器出口規模重要性逐步提升,逆變器出口規模快速增長。
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光伏逆變器是光伏發電行業中技術密集度最高的產品之一,其轉換效率及可靠性將直接影響到光伏發電系統的運行效益。近年來,伴隨著全球對能源、環境危機關注的不斷增強和“碳達峰、碳中和”目標的提出以及逆變器技術環節不斷革新,各種新技術、新產品層出不窮,光伏逆變器是整個光伏行業技術迭代革新最快的部分之一。