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时间: 2024-12-29 00:14:52 | 作者: 爱游戏体育官网平台入口
逆变器在光伏产业链中居于下游位置，与组件共同构成发电系统。光伏产业 链可分为硅料、硅片、光伏电池片、光伏组件、光伏系统五个环节。其中上游包 括原料高纯度多晶硅材料的生产，单晶硅和多晶硅的制造，硅片的生产。中游包 括光伏电池，光伏组件（玻璃，支架等）等环节。下游包括逆变器和光伏发电系统环节，逆变器在整个光伏产业链中具备极其重大地位。
光伏逆变器是太阳能光伏系统的心脏，其基本功能为将太阳电池组件产生的 直流电转化为交流电，并入电网或供负载使用。光伏逆变器是连接太阳能光伏电 池板和电网之间的电力电子设备，基本功能是将太阳能电池板产生的直流电通过 功率模块转换成可以并网的交流电，是太阳能光伏发电系统的“心脏”。光伏逆变 器的可靠性、安全性必然的联系太阳能发电系统整体的平稳运行，其转换效率直接 影响太阳能光伏发电系统的发电效率，其常规使用的寿命必然的联系到光伏发电系统的使 用年限，最终影响光伏电站项目的投资收益率。
光伏逆变器不仅仅具备直流电到交流电的转换功能，还具有上限功率跟踪功能 （MPPT）以及最大限度发挥太阳能电池性能和光伏发电系统保护等功能。
与电网实现交互。电网是一个庞大且复杂的系统，外来能量的输入如果 不满足电网电能质量发展要求，就会对电网运行造成严重影响，光伏逆变器 需保证光伏系统所发电安全稳定输送至电网。具体表现在：①提供高质 量电能。光伏逆变器需要保证输入电网的电能质量（如谐波含量、直流 分量、电压、频率、相位等）符合标准要求。②具备准确的电网波形采样功 能。能够对电网电压进行相对有效采样，确保并网的瞬间能与电网变化过程 同步。保证逆变器同步、可靠、安全地接入电网。③能够监测和处理 电网故障。电网运行过程中出现的各种故障会反过来波及到并入电网的 光伏系统，因此逆变器需要具备对电网故障的监测和判断能力，并能根 据情况自动与电网断开、电网故障恢复后又能自动连接电网。④支持电 网远程调度。光伏逆变器同时是电网实现智能远程调度的关键性设备。 电网智能远程调度是电网能根据接入负荷的耗电情况，远程控制接入电 网的所有光伏系统的逆变器进行功率输出调节，确保电网能量的供-耗平 衡。
使光伏发电系统获得最大输出效率。太阳能电池组件在不同光照辐射下 有不同的最佳功率输出点，并且该最佳功率点时刻都在发生明显的变化。只有 光伏发电系统中所有太阳能电池组件都同时工作在各自的最佳功率输出 点时，整个光伏发电系统才可以获得最大输出功率。单纯的直流—交流电 子变换设备没办法实现对光伏系统的上限功率进行追踪的功能。光伏并网 逆变器可通过动态智能扫描算法（MPPT 算法）确保光伏组件能稳定工 作在各自的最佳功率点上，进而达到光伏发电系统获得最大输出效率的 目的。
逆变器能够判断和处理光伏系统故障。逆变器在向电网输送电能的同 时，能够实时监测整个光伏系统出没出现各种故障，并判断出这些故障 的类型并主动采取比较有效措施，防止光伏系统故障影响到电网。例如，光 伏组件因安装不规范或者本身质量上的问题，造成光伏组件对地绝缘阻抗偏 低，从而引起光伏组件对地形成漏电回路，当人接触光伏组件时，可能 产生安全威胁。光伏逆变器能够在前期对系统组件的安全来进行诊断， 从而提前断开漏电回路，防止事故的发生。
逆变器是多种信息交互的设备，人机交互的重要平台。光伏逆变器能够 检测记录并上传所有发电信息，如直流电压、直流电流、直流功率、交 流电压、交流电流、交流功率、电网频率、功率因数、日发电量、累计 发电量、日发电时间、累计发电时间、无故障运行时间、每天发电曲线、 日发电收益、总发电收益、电站环境检验测试数据等，该等信息都可被光伏 逆变器记录并上传到用户的监控设备上（电脑、手机等）。另外，光伏逆 变器能够检测记录并上传所有关于电网以及光伏系统的各种故障信息， 如电网电压过高及过低、电网频率过高及过低、电网电压不平衡、直流 电压过高等，被光伏逆变器记录并上传到用户的监控设备上。
逆变器是其它应用加入及扩展接口。光伏逆变器可扩展多种功能接口， 如电池储能接口，能利用储能系统将光伏系统生产的多余电能储起来， 在停电或者电价峰值时，消耗储能电池的能量。光伏逆变器也是家庭的 能源管理、智能家电的能源接口。光伏逆变器具备能耗监测系统，结合 相关扩展设备，可以实时监测家庭的能耗情况，为家庭的能源智能管理 提供数据支撑。
光伏发电系统分为独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电 系统。光伏（Photovoltaic）是太阳能光伏发电系统（Solar power system）的简 称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电 能的一种新型发电系统，系可再次生产的能源使用的一种重要方式。光伏发电系统分为 独立光伏发电系统、并网光伏发电系统及分布式光伏发电系统。
独立光伏发电也叫离网光伏发电，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄 电池组成，若为交流负载供电，还需要配置交流逆变器。独立光伏电站 包括边远地区的村庄供电系统、太阳能户用电源系统、太阳能路灯等各 种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
并网光伏发电系太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市 电电网要求的交流电之后直接接入公共电网。并网光伏发电主要有集中 式大型并网光伏电站和分布式小型并网光伏电站。集中式大型并网光伏 电站主要特征是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供 电，具有电站投资大、建设周期长、占地面积大等特点。而分布式小型 并网光伏电站，特别是光伏建筑一体化光伏发电，具有投资小、建设快、 占地面积小、政策支持力度大等特点，系并网光伏发电的主要发展方向。
分布式光伏发电系统是指在用户现场或靠近用电现场配置较小的光伏发 电供电系统，以满足特定用户的需求，支持现存配电网的经济运行，或 者同时满足此两方面的要求。分布式光伏发电系统的基本设备包括光伏 电池组件、光伏方阵支架、并网逆变器、交流配电柜等设备，其他的还有 供电系统监控装置和环境监视测定装置。其运行模式是在有太阳辐射的条件 下，太阳能电池组件阵列将太阳能转换为电能，由并网逆变器逆变成交 流电供给负载就近消纳，多余或不足的电力通过联接电网来调节。
据上能电气招股书，按照光伏逆变器的技术路线，可以将光伏逆变器分为以 下几类： （1） 大型集中式光伏逆变器：大型集中式光伏逆变器是将光伏组件产生的 直流电汇总成较大直流功率后再转变为交流电的一种电力电子装置。 因此，此类光伏逆变器的功率都相对较大，一般都会采用 500KW 以上的 集中式逆变器。特别是近年来，随着电力电子技术的加快速度进行发展，大型 集中式光伏逆变器的功率慢慢的变大，从最初的 500KW 逐步提升至 630KW、1.25MW、2.5MW、3.125MW 等，同时电压等级也慢慢变得 高。大型集中式光伏逆变器具有输出功率大、运维简单、技术成熟以 及电能质量高、成本低等优点，通常适用于大型地面光伏电站、农光 互补光伏电站、水面光伏电站等。同时，由于其单体输出功率大、电 压等级高，随技术进步近年来开始与下游的变压器集成，形成“逆 变升压”一体化的解决方案，以及与储能结合的光储一体化解决方案。
（2） 组串式光伏逆变器：组串式光伏逆变器是将较小单元光伏组件产生的 直流电直接转变为交流电的一种电力电子装置。因此，组串式光伏逆 变器的功率都比较小，一般功率在 50kW 以下的光伏逆变器称为组 串式光伏逆变器。但是近年来，随技术进步和降本增效的考虑，组 串式光伏逆变器的功率也开始慢慢地增加，出现了 60KW、70KW、 100KW、136KW、175KW 以上等大功率的组串式光伏逆变器。组串 式光伏逆变器由于单台功率小，在同等发电规模情况下增加了逆变器 的数量，因此单台逆变器与光伏组件最佳工作点的匹配性较好，在特 殊的环境下能够增加发电量。组串式光伏逆变器主要运用于规模较小 的电站，如户用分布式发电、中小型工商业屋顶电站等，但是近年来 也应用于一些大型地面电站。
（3） 集散式光伏逆变器：集散式逆变技术是近年来研发并推出的一种逆变 方案，其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”。由于集散式光伏逆变器继 承了大型集中式光伏逆器的优势，近年来大型集中式光伏逆变器的高 功率、高电压等级、“逆变升压”一体化、“光储”一体化等技术，逐 步应用到集散式光伏逆变技术中，在提高发电效率的同时能够大幅降 低成本。
光伏逆变器市场以集中式和组串式逆变器为主。根据中国光伏行业协会中国 光伏产业发展路线 年，光伏逆变器市场仍然以组串式逆 变器和集中式逆变器为主。其中，组串式逆变器市场占比为 80%，集中式逆变器 市场占比为 20%。
组串式逆变器在大型电站中渗透率提升，并且组串式逆变器更适合分布式光 伏，将进一步驱动组串式应用市场增长。2023 年大型地面电站占全部新增光伏 发电装机的 55.6%，分布式电站占比为 44.4%，其中户用光伏占到分布式市场约 45.3%。2023 年，我国大基地项目开工建设，集中式增长点明显。分布式市场方 面，我国户用光伏装机表现良好，并且随着多个传统户用装机市场接近饱和，户 用安装开始向南部转移，如江西、湖南、福建等省份 2023 年增长突出。未来， 随着分布式光伏市场的持续发展，以及集中式光伏电站中组串式逆变器占比不断 提升，组串式逆变器市场规模将持续增长。
长期技术积累才能有效提高产品的稳定性可靠性。根据上能电气招股说明书， 电力电子行业属于技术密集型产业，涉及电力、电子、控制理论等学科，研发人 才需具备电力系统设计、电力电子技术、机械结构设计、微电脑技术、通讯技术、 控制技术、软件编程等专业知识，以及产品应用场景知识。产品从设计、研制到 持续创新性改进都需要大量的研发人员共同努力才能完成。研发人员的技术水平 和知识的深度和广度都会直接影响到产品的质量和水平，长期技术积累才能有效 提高产品的稳定性可靠性。对于新进入者，很难在短期内积累相关技术和各种应 用场景知识，从而形成一定的技术壁垒。
逆变器生产需要用到功率芯片和器件，我国逆变器功率模块在地化供应率较 低，供应链保供能力铸造相关企业壁垒。根据上能电气招股说明书，电力电子行 业具有独特的生命周期特征，产品迭代快，因此对供应商的要求较高。不仅要求 供应商能按时提供优质原材料，还要求供应商能应对行业的快速变化，保证本行 业的产品优化和升级。对于新进入者而言，首先要在短期内培育出好的供应链体 系，然后还需帮助供应商在短期大幅度降低生产成本，从而形成一定的供应链壁垒。 据中国光伏行业协会，在近几年国际局势影响下，出于加强我国产品供应链 安全的角度考虑，我国需要具备一定的功率芯片和器件的在地化生产能力。2023 年集中式逆变器在地化供应率为 30%，部分头部企业的功率器件在地化率已超过 50%；1500V 组串式逆变器在地化供应率为 20.3%，部分头部企业已超过 50%； 1000V 组串式逆变器在地化供应率为 40%，部分头部企业已超过 60%。随着逆 变器厂商技术进步，我国逆变器功率模块在地化供应率将得到显著提升。逆变器 主控制芯片在地化供应率指的是使用国内本土产主控制芯片的逆变器占出货至国 内所有逆变器总量的比例。2023 年我国逆变器主控制芯片在地化供应率约23.2%， 同比提升了超过 5 个百分点，头部企业已达到约 30%以上。随着国内控制芯片厂 商的不断发展，2030 年我国逆变器主控制芯片在地化供应率或将提升至 70%，行业对本土产芯片技术有所期待。
光伏逆变器产品在全球主要市场中多有强制认证要求，各项认证的程序相对 复杂，技术水平要求比较高，测试严格且周期长，从而形成进入本行业的资质壁垒。 据上能电气招股书，逆变器最终用途多与电力能源有关，由于电力能源关系重大 国计民生问题，因此对直接或间接作用于电网的相关产品均有严格的认证要求。 光伏逆变器产品在全球主要市场中多有强制认证要求，比如北美的 ETL 认证、欧 洲市场的 CE 认证等。此外各个国家还有自己的认证标准，比如德国的 TÜV 认证、 意大利国家电网的 DK5940 认证。我国设有 CQC 太阳能产品认证、金太阳认证、 CE 认证、CGC 认证、低电压穿越测试等；电能质量设备需 CQC 认证、储能双 向变流器需 CQC 认证、低电压穿越测试等。各项认证的程序相对复杂，技术水 平要求比较高，测试严格且周期长，从而形成进入本行业的资质壁垒。
从客户的角度，品牌和服务是选择逆变器的关键考虑因素。根据锦浪科技 2022 年度向特定对象发行股票募集说明书，光伏行业目前正处于快速发展期，行 业竞争水平逐渐加剧，市场对于产品的选择会倾向于拥有丰富行业应用经验的品 牌。光伏逆变器作为太阳能光伏系统的关键设备，技术标准要求比较高，对供应商 的筛选较为严格。在逆变器行业多年积累以及良好的市场口碑是获取客户信任的 关键。因此，客户一旦接受并使用某品牌后会保持长期、稳定的合作关系，使用 忠诚度较高。行业新进者要想在短期内打破行业领先销售服务商与下游客户建立 的长期合作关系，存在较大难度。
逆变器环节单位产能资本开支相对较低，优秀的成本控制能力是保障盈利水 平的关键。根据 CPIA，2023 年，逆变器设备投资成本由 2022 的 4.7 万元/MW 下降到 4.5 万元/MW。未来随着逆变器功率密度的提升和自动化水平的提高，以 及市场需求的增加使得产线利用率有所提升，都将使单位容量设备投资额呈下降 趋势，预计 2030 年可降低至 4.1 万元/MW。在人均产出率方面，2023 年，我 国逆变器人均产出率约为 27.3MW/（人·年），随着产线自动化、数字化、智能 化水平及单台逆变器容量的提高，未来逆变器人均产出率有望实现大幅提升，到 2030 年有望达到 36.4MW/（人·年）。
光伏逆变器的市场规模取决于每年新增光伏发电项目的需求和存量项目的替 换需求。近年来，国际社会对可持续能源的支持和《巴黎协定》推动了欧盟、美 国、中国等主要地区和国家的碳达峰政策公布，从而促进了光伏新增装机量的增 长，为光伏逆变器的市场需求提供了市场空间。并且，根据古瑞瓦特招股说明书， 光伏逆变器的平均使用寿命约为 10 年，随着更多光伏项目的安装，未来对光伏逆 变器的替换需求也将快速增长。
全球光伏逆变器市场规模预计未来几年仍将保持增长状态。根据古瑞瓦特招 股说明书，弗若斯特沙利文分析，在 2022 年中国、EMEA、美洲及亚太地区（不 包括中国）分别约占光伏逆变器全球总出货量的 36.2%、23.6%、20.2%、20.1%， 受利好政策及可持续能源需求增长等多重因素驱动，按出货量计的全球光伏逆变器市场规模预期将于 2027 年达到 690.7 千兆瓦，自 2022 年的 253.3 千兆瓦起复合年增长率为 22.2%。2027 年中国、EMEA、美洲及亚太地区（不包括中国）预计分别约占全球光伏逆变器全球总出货量的 35.2%、28.3%、19%、17.5%。
从按类别划分的角度，未来几年分布式市场的全球光伏逆变器出货量预计将 维持较高增长速度。根据古瑞瓦特招股说明书，弗若斯特沙利文分析，由于太阳 能光伏行业的加快速度进行发展和每年太阳能光伏新增装机量的不断增加，全球分布式、 集中式和离网光伏逆变器以容量计的出货量预计将从 2022 年的 127.3 千兆瓦、 124.7 千兆瓦及 1.4 千兆瓦增至 2027 年的约 403.5 千兆瓦、284.5 千兆瓦及 2.8 千兆瓦，复合年增长率分别为 26%、17.9%及 14.9%。预计分布式分部的增长将 远快于集中式及离网分部。
储能存在多种技术方法，但不同储能技术所处发展阶段并不相同。根据沙利 文研究，储能是通过化学或物理的方法将电能储存起来并在需要时释放的相关技 术及措施，依据储存方式，储能可大致分为机械储能、电磁储能、电化学储能、热 储能和化学储能。在不同的储能技术中，机械储能中的抽水蓄能是当前商业化应 用最为成熟的储能方式，以锂电池、钠硫电池为代表的电化学储能整体处于示范 和部署到商业化过渡阶段，近年来发展迅速。其他储能方式如机械储能中的高速 飞轮储能，电磁储能中的超导储能、超级电容储能，化学储能等仍处于研发阶段， 尚未得到产业化应用。
电化学储能成为主流储能技术。根据沙利文研究，在不同储能技术路线中， 抽水蓄能储能装机规模占比超 90%。然而，抽水蓄能存在地理位置限制、电站建 设周期长、前期投资大等缺陷。与抽水蓄能相比，电化学储能具备地理位置限制 小、建设周期短、成本持续下降等优势，已成为近年来增长最快的储能方式，其 市场占比由 2017 年的不到 1%，快速提升至 2022 年的 20%左右。电化学储能预 计成为未来主流储能技术。电化学储能技术路线不停地改进革新，其技术多元化发展趋 势明显，除锂离子电池外，新兴技术例如钠离子电池的循环寿命也正逐步的提升， 将有望成为未来电化学储能的发展趋势。随着储能电池市场的加快速度进行发展，储能电 池有望在电网侧和用户侧场景应用更为丰富，为行业发展带来持续动力。
随着碳中和推进，储能市场呈现增长趋势。根据古瑞瓦特招股说明书，弗若 斯特沙利文分析指出，在碳中和的趋势下，储能已成为提高可持续能源发电灵活 性及稳定性的最重要支撑技术之一。全国各国政府相继出台政策推动储能产业发 展。在 2022 年，按新增装机容量计的全球储能市场规模达至 69 千兆瓦时，并预 计全球储能市场新增装机容量将以 56.7%的复合年增长率增长于 2027 年将进一 步增至 652.4 千兆瓦时。在 2022 年，美洲拥有全球规模最大的储能新增装机容 量，约占总新增装机容量的 30.7%，其次为中国及 EMEA，分别占 29.3%及 26.3%。
据古瑞瓦特招股说明书，储能按照应用可划分为：（1）集中式储能儲能，由发电侧和电网侧组成。（2）分布式储能，即用户侧储能。发电侧储能最重要的包含平 滑电力输出、促进可持续能源并网等功能。电网侧储能最重要的包含辅助服务（调峰、 调频、调压等）。用户侧储能最重要的包含削峰、填谷、提升供电可靠性等家庭及工商 业应用。就下游客户而言，集中式储能主要是针对集中式电站、电力及电网公司， 而用户侧储能主要是针对家庭及工商业用户。发电侧和电网侧储能的容量较高、规 模较大，在经过多年的加快速度进行发展后已形成自身的经济规模。用户侧储能具有低容 量特点，且通常与分布式发电设备配合使用。受分布式能源大发展，预期用户侧 储能 2027 年将达到 374.6 千兆瓦时，2022-2027 年的复合年增长率为 69.3%。 预计用户侧应用到 2027 年将占储能新增装机容量的 57.4%。
当前储能 PCS 领域众多企业来自光伏逆变器厂商。根据《储能产业研究白皮 书》，2023 年度,海外市场中,储能 PCS 出货量排名前十位的中国企业,依次为:阳光 电源、科华数能、南瑞继保、盛弘股份、首航新能源、科士达、华自科技、上能 电气、株洲中车时代电气和智光储能。2023 年度,全球市场中,储能系统出货量排 名前十位的中国企业,依次为:阳光电源、中车株洲所、海博思创、南都电源、远景 能源、新源智储、电工时代、融和元储、金风零碳和平高。储能市场的加快速度进行发展 将为逆变器相关公司带来发展机会。
随着海外新能源市场的发展，众多中国企业走向海外。根据艾罗能源招股说 明书，受益于国内较为完整的光伏产业链，产业链上下游协同发展持续推动国内 光伏产业厂商持续实现技术突破。国内逆变器企业正处于快速地发展阶段，中国逆 变器厂商产品在全球主要光伏市场的市场占有率持续上升。根本原因：一方面，国 内逆变器产品通过快速升级迭代，产品质量不断获得提升，部分关键性能指标达 到甚至超过海外老牌逆变器企业；另一方面国内光伏产业链较为完整，光伏逆变 器原材料大部分实现了国产化替代，再加上人工成本、制造成本相比海外更低， 国内逆变器企业在海外的竞争优势较为显著，在主要光伏市场中出货占比持续提 升。据伍德麦肯兹和集邦新能源网，2023 年，全球光伏逆变器出货量实现 536 GWac，同比增长 56%，彰显出全球光伏行业的强劲发展势头。全球光伏逆变器 出货量排名前十的厂商市占率达到 81%。其中，有九家中国企业。
逆变器产品境外市场毛利率高，驱动中国逆变器企业走向海外。从逆变器相 关上市公司 2023 年年报可发现，中国企业在境外市场相较于大陆市场能获得更 高毛利率，从而在境外市场实现更高盈利，这也驱动中国企业走向境外。从营收 占比构成看，多家企业境外营收占比超 30%。从海关出口数据看，从 2017-2023 年我国逆变器出口数量和金额呈现逐年递增。
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