逆變器在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中居于下游位置,與組件共同構(gòu)成發(fā)電系統(tǒng)。光伏產(chǎn)業(yè)鏈可分為硅料、硅片、光伏電池片、光伏組件、光伏系統(tǒng)五個環(huán)節(jié)。其中上游包括原料高純度多晶硅材料的生產(chǎn),單晶硅和多晶硅的制造,硅片的生產(chǎn)。中游包括光伏電池,光伏組件(玻璃,支架等)等環(huán)節(jié)。下游包括逆變器和光伏發(fā)電系統(tǒng)環(huán)節(jié),逆變器在整個光伏產(chǎn)業(yè)鏈中具有重要地位。
光伏逆變器是太陽能光伏系統(tǒng)的心臟,其主要功能為將太陽電池組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)化為交流電,并入電網(wǎng)或供負載使用。光伏逆變器是連接太陽能光伏電池板和電網(wǎng)之間的電力電子設備,主要功能是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電通過功率模塊轉(zhuǎn)換成可以并網(wǎng)的交流電,是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的“心臟”。光伏逆變器的可靠性、安全性直接關(guān)系太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體的平穩(wěn)運行,其轉(zhuǎn)換效率直接影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率,其使用壽命直接關(guān)系到光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用年限,最終影響光伏電站項目的投資收益率。
光伏逆變器市場以集中式和組串式逆變器為主。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖(2023-2024),2023年,光伏逆變器市場仍然以組串式逆變器和集中式逆變器為主。其中,組串式逆變器市場占比為80%,集中式逆變器市場占比為20%。
圖表:2023-2030年我國不同類型逆變器市場占比變化趨勢
數(shù)據(jù)來源:CPIA
組串式逆變器在大型電站中滲透率提升,并且組串式逆變器更適合分布式光伏,將進一步驅(qū)動組串式應用市場增長。2023年大型地面電站占全部新增光伏發(fā)電裝機的55.6%,分布式電站占比為44.4%,其中戶用光伏占到分布式市場約45.3%。2023年,我國大基地項目開工建設,集中式增長點明顯。分布式市場方面,我國戶用光伏裝機表現(xiàn)良好,并且隨著多個傳統(tǒng)戶用裝機市場接近飽和,戶用安裝開始向南部轉(zhuǎn)移,如江西、湖南、福建等省份2023年增長突出。未來,隨著分布式光伏市場的持續(xù)發(fā)展,以及集中式光伏電站中組串式逆變器占比不斷提升,組串式逆變器市場規(guī)模將持續(xù)增長。
長期技術(shù)積累才能有效提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性可靠性。根據(jù)上能電氣招股說明書,電力電子行業(yè)屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè),涉及電力、電子、控制理論等學科,研發(fā)人才需具備電力系統(tǒng)設計、電力電子技術(shù)、機械結(jié)構(gòu)設計、微電腦技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)、軟件編程等專業(yè)知識,以及產(chǎn)品應用場景知識。產(chǎn)品從設計、研制到持續(xù)創(chuàng)新性改進都需要大量的研發(fā)人員共同努力才能完成。研發(fā)人員的技術(shù)水平和知識的深度和廣度都會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和水平,長期技術(shù)積累才能有效提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性可靠性。對于新進入者,很難在短期內(nèi)積累相關(guān)技術(shù)和各種應用場景知識,從而形成一定的技術(shù)壁壘。
逆變器生產(chǎn)需要用到功率芯片和器件,我國逆變器功率模塊在地化供應率較低,供應鏈保供能力鑄造相關(guān)企業(yè)壁壘。根據(jù)上能電氣招股說明書,電力電子行業(yè)具有獨特的生命周期特征,產(chǎn)品迭代快,因此對供應商的要求較高。不僅要求供應商能按時提供優(yōu)質(zhì)原材料,還要求供應商能應對行業(yè)的快速變化,保證本行業(yè)的產(chǎn)品優(yōu)化和升級。對于新進入者而言,首先要在短期內(nèi)培育出好的供應鏈體系,然后還需幫助供應商在短期大幅降低生產(chǎn)成本,從而形成一定的供應鏈壁壘。
據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會,在近幾年國際局勢影響下,出于加強我國產(chǎn)品供應鏈安全的角度考慮,我國需要具備一定的功率芯片和器件的在地化生產(chǎn)能力。2023年集中式逆變器在地化供應率為30%,部分頭部企業(yè)的功率器件在地化率已超過50%;1500V組串式逆變器在地化供應率為20.3%,部分頭部企業(yè)已超過50%;1000V組串式逆變器在地化供應率為40%,部分頭部企業(yè)已超過60%。隨著逆變器廠商技術(shù)進步,我國逆變器功率模塊在地化供應率將得到顯著提升。逆變器主控制芯片在地化供應率指的是使用國內(nèi)本土產(chǎn)主控制芯片的逆變器占出貨至國內(nèi)所有逆變器總量的比例。2023年我國逆變器主控制芯片在地化供應率約23.2%,同比提升了超過5個百分點,頭部企業(yè)已達到約30%以上。隨著國內(nèi)控制芯片廠商的不斷發(fā)展,2030年我國逆變器主控制芯片在地化供應率或?qū)⑻嵘?0%,行業(yè)對本土產(chǎn)芯片技術(shù)有所期待。
逆變器環(huán)節(jié)單位產(chǎn)能資本開支相對較低,優(yōu)秀的成本控制能力是保障盈利水平的關(guān)鍵。根據(jù)CPIA,2023年,逆變器設備投資成本由2022的4.7萬元/MW下降到4.5萬元/MW。未來隨著逆變器功率密度的提升和自動化水平的提高,以及市場需求的增加使得產(chǎn)線利用率有所提升,都將使單位容量設備投資額呈下降趨勢,預計2030年可降低至4.1萬元/MW。在人均產(chǎn)出率方面,2023年,我國逆變器人均產(chǎn)出率約為27.3MW/(人·年),隨著產(chǎn)線自動化、數(shù)字化、智能化水平及單臺逆變器容量的提高,未來逆變器人均產(chǎn)出率有望實現(xiàn)大幅提升,到2030年有望達到36.4MW/(人·年)。