解剖光伏逆变器的市场现状

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  近年来,中国光伏产业发展极为迅速。2009 年7 月,财政部、科技 部、国家能源局联合印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》,决定 综**取财政补助、科技支持和市场拉动方式,加快国内光伏发电的产 业化和规模化发展。目前,有意在国内光伏发电产业布局的企业包括五 大电力集团:华能、大唐、华电、国电、中电投,以及电网运营企业: 国家电网、南方电网及各地方电网,中国节能、中广核等央企,尚德、 保利协鑫等光伏生产企业亦有在光伏电站建设领域布局。 对于光伏逆变器产业,国内企业在转换效率、结构工艺、做工、稳 定性上跟国外*先进水平有一定差距,小功率技术水平基本跟国外处于 相同水平,在大功率上龙头企业接近国外先进水平。加大投资和研发力 度,有赶超国外先进水平的潜力。随着国家加大新能源扶持政策,中国 光伏逆变器产业已经形成了从电池硅片—光伏组件—逆变器、控制器—光伏电站成套系统较为成熟的产业链,未来光伏产业将焕发生机。

  随着实际应用的愈来愈普遍,太阳能逆变器也开始不断面临诸如并网性能、电磁兼容、保护功能等各类新的技术挑战。“对逆变器并网性能的要求,就是要提高并网效率、减少并网电流谐波、确保输出功率因数和消除直流分量;电磁兼容方面,则是要控制电压波动和闪烁、减少电磁辐射并提高抗扰度。”飞思卡尔MCU部**产品经理张明峰指出,“而对于逆变器的保护功能要求,即是指电网故障保护(防孤岛检测)、防反放电保护、极性反接保护和过载保护等。”

  针对这些问题,张明峰认为,基于现有的半导体芯片技术,可以采用高性能的MCU或DSC芯片来进行控制,使用软件锁相技术来同步电网与逆变器的输出,快速和高精度的片内ADC实时检测并网电压和电流,并根据检测结果智能地判断切换条件。此外,切换开关装置可以采用电子开关(晶闸管)或电磁接触开关(继电器或接触器)来实现。

  而微逆变器需解决逆变器拓扑,高频软开关、并网电流控制、MPPT技术等多个关键核心技术,智能控制芯片也不断向更高集成度发展。陈思儒表示,技术的发展趋势是将集成了闪存、控制外设和诸如CAN等符合业界标准的通信端口与32位MCU相结合。同时,在微逆变器和转换器领域电源IC和数字控制器的集成技术将有很大发展。因此,32位高速CPU、高精度脉宽调制、高速高**度片上ADC都是至关重要的因素。

  光伏逆变器的市场环境分析

  1、 国际环境分析

  2010 年末全球太阳能光伏累计装机容量接近40GW,比2009 年的 23GW 增加70%。欧洲是太阳能利用*多的地区,占世界光伏发电装机总 容量的 74.5%;亚太地区光伏发电装机容量虽仅次于欧洲,但仅占世界总 量的14.7%;北美地区占世界份额为6.9%。

  尽管受到德国、意大利、捷克和法国等核心欧洲市场的驱动,2010 年全球光伏逆变器市场增长了140%,但全球光伏逆变器市场在2010年十 二个月内经历了由长期供应短缺至产能严重过剩的转变。IHSiSuppli公司 调查显示,2011年光伏逆变器出货量从2010年的23.6GW下降到23.4GW,减少了1%,与此同时,由于平均销售价格急剧下跌,去年光伏逆变器销售额下滑15%至61亿美元。去年逆变器价格锐降14%,跌幅远大于先前预 测的10%。(另据IMSResearch的初步研究结果显示,2011年光伏逆变器市场出货量创纪录,**超过26GW。这家研究机构发现,尽管库存过剩情况十分严重,但2011年光伏逆变器的出货量增长仍超过了10%。)。 但是,分析机构预测今年逆变器出货量预计将恢复增长,有望上升5%至24.5GW,并在接下来的三年连续扩张。

  随着全球光伏安装规模的逐渐增大,光伏逆变器市场也将随之急剧 放大。根据研究机构的测算,2010年全球光伏 逆变器的市场规模为430 亿人民币左右,预计到2015年,即使考虑售价下降,光伏逆变器市场规 模也将超过1000 亿人民币。

  2、 国内环境分析

  2010 年,我国光伏并网容量500 MW,累计达893MW,逆变器市场 在 5 亿元左右。2011 年 6 月,《“十二五”可再生能源发展规划》已上 报国务院待批,明确到“十二五”末国内的光伏装机容量目标大幅上调 到10GW,较之前公布的目标翻了一番。假设这些装机全部并网,按照 1 元/瓦造价计算,预计到 2015 年,国内逆变器市场将达到 100 亿元。而 到2011年12月,光伏产业2015年发展目标又上调50%,能源局所新制定 的光伏装机目标为15GW,所以,即使考虑售价下降,光伏逆变器到2015 年达到100亿元的规模应该是保守估计。

  光伏逆变器的行业产业链

  逆变器行业主要原材料包括各种电子元器件、结构件、电气元器件、电线电缆等。核心元器件为半导体功率开关管,它在电路结构设计、机 器性能表现中有重要作用,1KW 以下 低压半年前一般使用 MOSFET,几十KW 以上的大功率逆变器一般使用 IGBT 模块,特大功率(500KW, 1000KW)使用 IGCT、GOT。

  光伏逆变器行业影响因素

  影响光伏逆变器行业效益的主要因素有:

  1)政策支持行业发展。2008 年中国累计安装量达到140MW,但光伏 应用仍然以独立系统为主,并网光伏发电应用比例还很小。2009 年中国针对 太阳能行业出台了一系列的促进政策,如太阳能屋顶计划、金太阳计划等。 这些政策都将有力地促进中国光伏产业的发展,而光伏逆变器行业也将得到 迅速的发展。

  2)技术促进行业盈利能力提升。虽然中国光伏逆变器行业的生产技术 基本被国外企业所垄断,技术壁垒较高,但也有少数逆变器生产企业具有一 定的研发能力,研发出性能较好的逆变器产品,从而能够有效地降低成本, 快速占领市场,并提升行业盈利能力。

  3)半导体器件(如功率器件等)仍然依靠进口,成为了国内逆变器厂 商加速发展的一个瓶颈。

  光伏逆变器的国内主要供应商

  目前国内光伏逆变器主要被阳光电源、艾思玛、KACO、SATCON 等 品牌所占领。国外企业多数通过代理渠道进入国内市场,由于成本较高,交货周期长,因而整体市场占有率不高。而国内重点光伏项目大功率产品几乎全部选用国内产品,所以国内企业市场集中度较高。统计数字显 示,合肥阳光电源公司2008 年占据70%以上的光伏逆变器市场份额,2009 年出货量约80MW,所占市场份额约63%。国内逆变器企业产品序列主要集中于离网与并网逆变器,主要生产 离网逆变器的企业基本为出口外向型企业,而并网逆变器生产企业主要 集中于内销企业,如合肥阳光电源90%的并网逆变器市场在国内,而上海 航锐电源的小型离网逆变器产品100%出口。

  2007 年以前进入市场的国内主要厂商有合肥阳光(专业生产离网/ 并网光伏及风力发电逆变器)、南京冠亚(控制逆变为主)、北京科诺 伟业(系统集成及逆变器)、安徽颐和新能源(光伏并网/离网变频器)、 志诚**(光伏逆变器为主)、北京索英(回馈电源及逆变器)等;

  逆变器行业投资风险和行业壁垒分析

  1、 行业风险分析

  1)政策风险,近年来国家出台了一系列扶持太阳能光伏产业发展的 政策,并且扶持力度将逐渐加大,政策风险较小。

  2)市场风险,由于光伏产业的发展前景巨大,吸引了众多参与者进

  入,行业的竞争未来将会越来越激烈,市场风险会有所加大。同时,光 伏逆变器行业受宏观经济的影响较大。金融危机使得光伏逆变器需求下滑,导致西方国家的政府补贴减少,新建太阳能发电系统推迟或取消,而个人太阳能使用产品市场也出现萎缩。国内一些光伏逆变器企业不得 不减产甚至停产。随着全球经济的复苏,各国加大了对光伏行业的扶持 力度,各项投资持续回暖,光伏逆变器行业发展向好。

  3) 变器市场垄断程度较高,体现了光伏逆变器较高的技术壁垒。

  光伏发电的电力并网问题一直都是热电行业讨论的焦点问题,和传统能源相比,光伏发电属于能量密度低、稳定性差、调节能力差的能源。 由于光伏发电的发电量受天气和地域影响较大,自然条件的任何变化都 会造成其实时出力产生波动,从而造成与负荷需求的严重不匹配。为此 电网公司不得不配备相应容量的发电机处于旋转备用状态并增加无功补 偿装臵,也就是说光伏发电增加的发电量并不能减少对电网装机容量的 需求,电网将以牺牲经济运行方式为代价来保证电网的**稳定运行。 此外光伏并网发电后还会对电网的供电质量以及系统的保护调度等方面 造成一定影响。在中国,由于光伏发电发展较晚,它对电网的干扰问题也一直被电力部门作为拒绝其并网的理由之一。

  为此,国家电网公司组织有关科研单位编制了《国家电网公司光伏 电站接入电网技术规定(试行)》并于2009 年7 月印发执行。《规定》 提出了国家电网所属电力区域内的光伏电源接入电网运行时应遵循的一 般原则和技术要求,还对光伏电站的**和继电保护、通用技术条件、电能计量、通信于信号、光伏电站接入电网检测等方面提出了具体要求。

  4)供应链风险,在光伏逆变器行业的上游产业中,功率器件在光伏 逆变器成本中占到50%以上,其价格水平对光伏逆变器价格有直接影响,从而在较大程度地影响了光伏逆变器企业的盈利水平。

  2、行业进入壁垒分析

  1)技术壁垒,对于光伏发电产业链的各个环节,进入壁垒*高的环 节为光伏逆变器的生产,由于其技术与工艺上的难度,目前基本被国际上7 大厂家垄断。由于目前太阳电池的价格偏高,必须设法提高逆变器的效率,以*大限度地利用太阳电池,提高系统效率。同时也要求逆变器 具有合理的电路结构,并要求逆变器具备各种保护功能,如输入直流极性接反保护,交流输出短路保护,过热、过载保护等。这都对新进入者形成了较高的技术壁垒。

  2)设备壁垒,作为新兴产业,行业设备制造存在较高的壁垒。与生 产工艺一样,目前行业的生产设备主要依靠进口,国内只能生产辅助设 备。进口设备需要巨额外汇投资,通常外方为了防止技术外泄,会派驻 外方的技术人员,这样不但会增加企业的成本,而且也没有机会真正掌 握这些技术。比较常见的情况还有,目前国内进口的设备多是国外二流 设备或已经淘汰的设备,使用过程中经常出现机器无法正常运转的问题, 安装维护成本高,且常常因为升级成本过高无法做到及时更新,造成设备闲臵或无法发挥其*大效率。

  3)资质壁垒,目前,我国光伏并网逆变器认证采用的标准水平与国 际水平相当,除等同采用IEc标准外,还结合国情自行起草了国标、行标 或企标,但是我国的光伏标准体系并不健全。目前,由中电联牵头,国 内多家权威院所及企业参与,正在编写40多项光伏并网关键技术标准, 预计今年上半年将完成上述多项光伏标准的编写,以此构建光伏并网关 键标准的主要骨架,同时国内光伏逆变企业将由此面临重新**。 此外,我国的光伏逆变器主要用于出口,不同国家和地区的光伏并 网逆变器认证时采用的标准也各不相同;再者,光伏逆变器的产品具有 多样性,对于安规测试与认证要求差异也大,在全球还没有形成权威统 一的认证标准。 国内认证主要有中国质量认证中心发布的2010年《光伏发电系统用 逆变器/控制器认证规则》;欧洲,CE认证;美国,UL认证;加拿大, CSA认证;澳大利亚,AS4777认证,AS3100认证,C-Tick认证;德国, VDE0126-1-1等。

  光伏产业是国家乃至国际上重点发展的产业,预计在未来五到十年 将呈高速增长趋势,作为光伏发电系统的重要组件,光伏逆变器市场潜 力巨大。大功率逆变器现在就有很好的投资机会,而3-5千瓦的小功率逆 变器随着以家庭为单位的离网及并网的大规模的应用,未来应用占比会 有所提升,可作为其次投资对象。目前,光伏逆变器整机毛利率基本维 持在30%以上,但整个光伏产业链利润正逐渐向终端转移,随着电站的大 规模安装以及逆变器行业投资者激增,预计毛利率会有所下降,但在中 短期内仍会维持在较高水平。

  3)技术风险,逆变器技术也是太阳能发电技术的主要组成部分,逆变器技术水平的高低直接影响着光伏发电转换效率,因此对逆变器的要求较高。

  光伏逆变器市场价格分析

  中国是主要的光伏组件出口国,而光伏逆变器是光伏组件的配套设 备。目前光伏逆变器售价约在0.8-1.5元/瓦。从均价来看,2010 年光伏逆变器价格在1.0元/瓦左右。随着技术水平的提高,光伏逆变器价格将呈逐年下降趋势,但降幅较小,保持在3%以内。

��� 目前,我国光伏发电还处于试验、探索阶段,投资建设项目规模小, 投资主体呈多元化发展态势。截至2010 年,我国光伏发电项目估计有94个。光伏发电项目中,已建成并网项目30 个,建成未并网项目1 个,在建项目63 个(其中有2 个项目部分容量已并网)。截至2010 年6 月底, 中国节能环保集团公司和江苏中能硅业科技发展有限公司的已并网光伏发电装机容量均达到了2 万千瓦。甘肃省电力投资集团公司、海南省发展控股有限公司的光伏发电在建容量均达到了2 万千瓦。这些项目无疑给光 伏逆变器行业的发展带来了巨大的机遇。

  另外经调查发现,在近年随着国内光伏业发展而崛起的企业,如山 东博奥斯、北京高能自动化、北京恒电等80%左右的市场在国内,同时国 内有十年左右的专业逆变器生产企业,其大部分市场也在国内,如合肥 阳光电源60%、南京冠亚90%、特变电工新疆新能源80%的市场在国内;3-5 年的企业其出口地区大部分在德国、澳大利亚、西班牙、美国等光伏安装较发达的国家。