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說10點助力光儲的逆變器與溫度傳感器

特普生科技 特普生科技 2022-11-09 12 1078

【第1點】光儲需求共振,逆變器增長可期

逆變器為光伏發電系統并網的必要部件,以實現電力變換的基本功能。逆變器為協助電能轉換,面對光伏、儲能兩大高增需求場景:

光伏逆變器,將組件產生的直流電轉化為符合并網電能質量要求的交流電;儲能變流器,兼具離網、并網功能,可實現直流交流雙向變流,協助儲能裝置與外界進行電能交換。

光伏逆變器作為光伏系統核心,具有多種復合功能: 

1、使光伏發電系統獲得最大輸出效率,通過MPPT追蹤并控制光伏組件穩定工作在最佳功率點上。* MPPT,最大功率點跟蹤系統

2.與電網實現交互,如波形采樣、電網遠程調度。

3.檢測并記錄發電信息并及時上傳至用戶監控設備,包括功率、發電量、發電收益等數據。

4.監測并判斷光伏系統是否出現故障及故障類型,并主動采取措施,譬如關斷。

5.擴展多種功能接口,如電池儲能、智能家電,可實時監測家庭能耗情況,為家庭能源智能管理提供數據支撐。

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(光伏逆變器原理圖)

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(MPPT 最大功率跟蹤原理)

國家能源集團,于2022 年1月發布的《新能源智能電站建設規范》,提出了包含智能發電平價時代開啟,光伏新增裝機需求打開。

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(2018-2025年集中式光伏電站LCOE)

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(2018-2025年分布式光伏電站LCOE)

平價時代開啟,光伏新增裝機需求打開。

隨上游硅料擴產節奏推進和技術進步對沖,成本端短期壓力逐步緩解,光伏系統LCOE下降趨勢不變,將刺激光伏裝機需求進一步打開。

*LCOE(Levelized Cost of Electricity, 平準發電成本)

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(2021 年全球新增光伏裝機容量達 133GW)

【第2點】逆變器集中式,成本較低組串式滲透率提升明顯

根據技術路線的不同,逆變器可分為集中式、組串式、微型和集散式。

1、集中式逆變器

將多個光伏組件產生的直流電進行匯流和最大功率峰值跟蹤 MPPT,經集中逆變 后并入電網實現發電。集中式逆變器單體容量 500kW 以上,接入光伏組串數量多,減少逆變器使用數量,便于集中管理,應用成本較低,但最大功率跟蹤電壓范圍較窄,需獨立機房放置,僅適用于大型光伏電站。

2、組串式逆變器

將組件產生的直流電先轉換為交流電, 再經過匯流、變壓的步驟并入電網。組串式逆變器采用模塊化設計,可實現分散式 MPPT 尋優,最大功率跟蹤電壓范圍較大,當單個組件出現故障問題時只影響相應模塊,提高光 伏系統整體發電效率穩定性。

3、微型逆變器

實現對單個組件進行最大功率峰值跟蹤控制, 大幅提升系統整體發電量,具備體積小、質量輕等特點,但成本顯著高于集中式、組串式 逆變器方案,適用于戶用項目。

4、集散式逆變器

兼具集中式和組串式優點,但起步較晚,目前應用于部分領跑者項目。

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(集中式、組串式及微型逆變器對比)

分布式市場高景氣疊加大功率化趨勢,組串式逆變器成為主流。據 CPIA,組串式逆變器占逆變器總出貨量占比逐年提升,2021 年我國組串式逆變器市占率達 70%,已成為光伏逆變器主流。

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(我國分布式光伏及大型地面電站占比)

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(2021 年我國組串式逆變器市占率達 70%)

組串式逆變器功率大型化明顯,打開集中式光伏市場應用空間。

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(同等功率下組串式逆變器較集中式逆變器優勢明顯)

分布式光伏裝機容量持續提升,帶動中小功率組串式逆變器高增。

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(分布式光伏新增裝機占比提升)


【第3點】海外戶用及工商業光伏加速,驅動微型逆變器需求

微型逆變器安全、高效、靈活為核心競爭力。

微型逆變器單體容量一般在5kW以下,主應用于工商業和戶用分布式光伏場景。分布式光伏場景下包括三種方案, 即微型逆變器、組串式逆變器+優化器、組串式逆變器+關斷器。

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(同等功率下微型逆變器較組串式逆變器優勢明顯)

北美、歐洲為主要市場,多重因素驅動微逆滲透率持續提升。

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(微型逆變器在全球分布式光伏市場滲透率持續提升)

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(北美、歐洲為微型逆變器主要市場)

【第4點】儲能變流器,配儲經濟性突顯,PCS 需求激增

電化學儲能裝機規模快速增長,PCS 作為產業鏈核心環節受益明顯。

儲能變流器與光伏逆變器單向直流轉交流不同,可控制儲能電池與電網間直/交流間雙向轉換,其電力拓撲結構更復雜 且技術壁壘更高,為儲能系統核心環節,有望受益于下游儲能新增裝機高增。

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(PCS 為電化學儲能產業鏈核心環節)

歐洲和國內市場雙輪驅動,儲能變流器需求有望迎來快速放量。根據數據顯示2020 年中/美/歐洲占比分別為33/30/23%,三者總計市占率超八成,成為電化學儲能主要市場。

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(2013-2020年歐洲戶用儲能裝機量CAGR達 67%)

國內市場強制配儲政策為主驅動,共享儲能為主要落地形式,看好集中式儲能新增裝機帶來的大功率PCS需求。


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(超1GW儲能項目匯總)


【第5點】存量替換貢獻新增量,驅動逆變器環節α機會

逆變器壽命僅為電站壽命一半,預計逆變器環節增速超光伏行業整體增 速。光伏組件平均壽命一般為20-25年,逆變器核心部件平均使用壽命僅10年左右, 光伏電站全運營周期內至少更換一次逆變器。

假設光伏電站平均壽命20年,光伏逆變器壽命10年,則2022-2026年存量替換需求對應2012-2016 年光伏新增裝機,根據數據顯示,研究員測算2026 年全球/國內逆變器存量替換需求分別達72/34GW,對應2022-2026年CAGR 為17.71/75.01%。

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(全球逆變器替換需求2022-2026 年CAGR達18%)


【第6點】市場空間測算

全球逆變器市場規模預計2022年達千億規模,2025 年達1865億元,2022-2025 年 CAGR 達 23.37%。

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(逆變器市場空間測算邏輯)

在需求端,新能源配儲下國內市場共享儲能及海外戶用、工商業儲能有望進一步放量。

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(全球逆變器市場空間測算)


【第7點】成本和渠道是逆變器競爭關鍵

逆變器企業具有流動資產占比高、資產周轉率較高的特點。凈利率與總資產周轉率系逆變器企業 ROE 主要驅動因素。

1、看產品:微逆毛利率高于組串,儲能打造新增長極

集中式、組串式、集散式和微型逆變器四類產品單體容量以及直接與逆變器連接的光伏組件數量不同,有不同的下游應用場景。

根據 CPIA、CNESA、IRENA數據顯示,21年全球市場上按容量計算的組串式逆變器出貨量約67%左右,集中式逆變器約占30%,集散式和微型逆變器所占份額小。當前組串式既適用于大功率場景,也適用于小功率場景,同時疊加其便于安裝等優勢,滲透率逐步提升。2021年,我國組串式逆變器出貨量占比達到 69.6%。

微逆毛利率高于組串產品,滲透率預計持續提升。目前,微型逆變器應用市場主要在境外。儲能拓展成長空間,盈利能力增量可觀。

2、看市場:國內外競爭格局有異,發展邏輯差異化

國外:利潤空間廣闊,競爭格局良好

國內:價格競爭激烈,降本為破局之道

此外,主管部門尚未針對分布式光伏發電系統的直流高壓問題出臺強制性政策,大多數分布式用戶出于成本因素的考慮,并未選擇安全性好但成本較高的微型逆變器,仍主要采用性價比更高的組串式逆變器。

3.看渠道:境外市場周轉率低于境內

為保證供貨穩定性,海外商品儲備要求較高。我國逆變器產品的境外銷售活動主要通過全球各市場區域當地子公司開展,為保證供貨的及時性、穩定性,需在當地儲備一定量的商品。

海外戶用市場深挖渠道優勢,國內企業市場構筑成本壁壘。從逆變器市場的價格看,戶用 市場>企業市場,海外市場>國內市場,高價格帶來高盈利空間。


【第8點】PCS 與儲能系統集成

初期競爭激烈,龍頭公司逐漸顯現。據 CNESA 統計,2021年國內市場儲 能變流器前十名企業總出貨量達 2.19GW,同比高增 72.6%。

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(2021 年中國供應商國內市場儲能系統裝機前十)

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(2021 年中國供應商海外市場儲能系統裝機前十)

儲能系統集成上,逆變器優勢明顯,市占率有望提升。

根據下游應用場景需求不同,專門從事組合儲能子系統并最大化提升系統性能的業務,需具備電化學、電力電子、IT、電網調度等多行業基礎能力,對集成商綜合要求高,進入壁壘較高。

系統集成競爭主體由光伏逆變器企業、鋰電池企業 、電力企業、專門化集成商構成。研究員認為,在以陽光電源為代表的光伏逆變器企業在光儲業務 上協同效應明顯,在技術、客戶及供應端具有競爭優勢,市占率或進一步提升。


【第9點】逆變器競爭格局

1、格局:國產廠商市占率提升,陽光華為雙龍頭格局穩定

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(廠商格局情況)

2020 年全球前十逆變器企業榜單中有 6 家中國企業,分別為華為/陽光電源/古瑞瓦特/錦浪 科技/上能電氣/固德威。

2、成本優勢:國產逆變器企業憑借材料國產化及更低人工費用成本優勢,盈利能力強于海外。

3、產品優勢:高性價比、品類齊全、快速迭代。

4、供應鏈優勢:IGBT 國產化替代加速,國內龍頭優先保供。

IGBT 被譽為電力電子行業里的 CPU,是光伏逆變器上游核心元器件,是逆變器實現直流 交流電轉換的基礎。據固德威招股說明書,IGBT 占光伏逆變器總成本 10-15%。根據華經 產業院測算,2022 年光伏 IGBT 的市場規模約 35 億元。

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(逆變器產業鏈)

IGBT 國產化替代加速,緊缺局面優先緩解。

IGBT 技術壁壘高且國外企業起步較早,國產 IGBT 廠商難以達到逆變器技術要求,當前國產光伏逆變器 IGBT 主要依賴海外廠商供應, 如德國英飛凌、日本三菱、富士。2020 年 IGBT 出貨全球前十排名中海外企業占比96%,國產廠商中僅斯達半導上榜。

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(2020 年 IGBT 市場競爭格局)

今年5 月,鐵鋰電池龍頭比亞迪發布光伏逆變專用 IGBT,產品采用光伏逆變器典型應用拓撲、性能高效、模塊結構緊湊,標志IGBT 國產化進程全面加速。

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(國產光伏 IGBT 廠商進展)

核心競爭要素主要是“海外市場重品牌及渠道,國內市場性價比為王”。

海外市場有認證和渠道壁壘。逆變器產品出口海外目前難點在于:

1、認證周期長,國家要求不同,認證種類多。

2、新品牌認知度低。

海外市場戶用產品占比更高, 客戶主要為安裝商、戶用投資者等,較集中式產品客戶更為復雜。

同時,開拓海外市場需要與項目開發商、系統集成商、經銷商、安裝商等建立聯系。此外,建立完善的售后服務體系,為客戶及渠道商進行必要的培訓,針對客戶的突發需求及時響應,保障售后服務質量。

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(海內外 PCS 供應鏈對)

國內市場上,性價比為王,成本有優勢的公司或脫穎而出。

國內逆變器需求以央企國企為主,通常以招標方式進行。中國能建集團每年進行光伏逆變器集中招標,其招標價格具有代表性,可反映國內逆變器單價走勢。只有加強研發、掌握價格優勢才能在招標中斬獲訂單。


【第10點】與溫度傳感器

1、溫度傳感器在逆變器產品上的應用

“光伏發電系統,主要由太陽能電池、蓄電池、控制器和逆變器組成,溫度傳感器在光伏發電系統中是必不可少的,有了它將自動檢測太陽電池板的溫度和空氣溫度。具體地說,電池溫度由電池超溫保護控制器中的外部溫度傳感器檢測。控制器的過熱保護是通過內部傳感器檢測溫度以實現自動保護。逆變器中通過CPU指揮系統運行,逆變器包含電壓、電阻、溫度傳感器和電流,可隨時檢測內芯和外界的運行情況。”石冢、芝浦、大泉、華工高理與特普生等溫度傳感器領域的專家告訴溫度傳感器研究院的研究員。

綜上所述,光伏逆變器的主要作用,就是把光伏組件發出來的直流電轉變成交流電。作為電力電子產品,主要部件有結構件和電子器件,結構件是不怕低溫的,電子器件有電阻,電容,電感,繼電器,顯示屏,風扇,功率開關管,傳感器,CPU芯片等等,各元器件耐低溫性能不一樣,逆變器的低溫取決于這些元器件。

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(光伏逆變器內部組件工作與儲存溫度)

逆變器作為光伏電站系統的核心部分,不僅有直流電變交流電的功能,還反饋著整個電站的信息。逆變器需要9大保護,有直流過電壓保護 、電網過/欠壓保護 、頻率異常保護 、防孤島效應保護、極性反接保護、過載保護、接地保護、模塊過溫保護、機內過溫保護。

通常光伏逆變器的工作環境都是在室外,面對溫差變化、潮濕度、暴風雨等惡劣環境對逆變器本身是一種考驗,利用溫濕度傳感器來測量并且加以控制自身溫濕度,譬如逆變器內部出現溫度過高情況時,使逆變器停止運行或降額輸出,以保護設備的穩定運行。所以這個環節必不可少,這樣才能專業、有效的保證設備長期穩定運行。”

“根據功率大小,逆變器用的數量有多有少,一般在幾個點:1.繼電器上,市面上用環氧熱敏電阻和小線仔的比較多,靠近繼電器表面,還有就是繼電器的焊盤上;2.共模電感、直流母線電容、交流濾波電容、電抗器要用到NTC溫度傳感器;3.IGBT基板上,用安裝孔式NTC溫度傳感器,線長較短。4.環溫檢測上,要用到NTC溫度傳感器。”

一直在這塊經營客戶的特普生聽上去尤其有一些經驗,“特普生溫度傳感器最高工作溫度可以達到150度, 當溫度傳感器檢測到 IGBT 散熱器溫度超過限制,逆變器斷開交流接觸器。我們可以根據客戶的要求, 對阻值、長度、 連接器進行訂制。”

2、逆變器在溫度傳感器銷售渠道上的應用

溫度傳感器公司的銷售團隊,要判斷這些逆變器客戶,是不是自己公司的產品方向與優勢,也要判斷團隊是不是深耕細作于光伏產業。

如果是精耕細作,那就搭建“光伏(含逆變器)行業銷售小組”,梳理這些涉足的廠家客戶名單及其區域布點,深耕光伏、光伏逆變器行業。一旦深耕這個行業,豁然開朗!IGBT元器件廠家、PMIC廠家、無源器件(占了光伏逆變器成本30%)廠家,都是逆變器的供應商,溫度傳感器也是逆變器的供應商。

那么,溫度傳感器與IGBT元器件、PMIC、無源器件的銷售人員就是合拍的,就容易建立起對公司、對自己都是雙贏的戰略合作客戶共享關系!

3、逆變器在溫度傳感器營銷推廣上的應用

線下推廣光伏逆變器用溫度傳感器,要把他歸納到光伏這個行業大類。借助光伏產業的專業論壇、展會與協會組織。譬如中國光伏行業協會CPIA、國際能源網、亞洲太陽能光伏工業展、國際新能源展覽會、美國太陽能光伏展會。另外,臺灣、上海、廣州等光伏或新能源展會,也是光伏用溫度傳感器獲客的平臺。

線上推廣光伏逆變器用溫度傳感器,主要方式是內容營銷。搭建提高客戶信任的PC站、微信號是基本功,更少不了客戶總經理、工程師、采購利用搜索引擎來“人找貨”的守株待兔,也就是說,涵蓋百度、知乎的內容營銷是溫度傳感器品牌的上推廣大盤。

“溫度傳感器大客戶銷售代表,面對光伏逆變器這類典型的ToB營銷模式的客戶,要清楚“高客單、數量少、強關系、長服務、能復購”的客戶特點,也要清楚“決策鏈長、產品功能與客戶需求溝通復雜、產品要定制開發”的重難點,要找到雙方開始合作的信任預期。

以過往的經驗來看,優秀的溫度傳感器大客戶銷售代表,必須做到且不止這四點:1.公司背書顯實力;2.方案與溝通內容顯專業;3.案例細節顯效果;4.會面暢談顯信任”

4、逆變器在溫度傳感器人力資源上的應用

IGBT元器件廠家、PMIC廠家、無源器件(占了光伏逆變器成本30%)廠家等等逆變器上游企業的渠道銷售人員,與逆變器用溫度傳感器的渠道銷售銷售人員,渠道是重疊的,客戶資源是重疊的,銷售人員在這2個行業跳槽,可以實現客戶資源無縫銜接,客戶效率最大化。

5、 在溫度傳感器投融資上的應用

溫度傳感器研究院的研究員認為“溫度傳感器與IGBT元器件廠家、PMIC廠家、無源器件(占了光伏逆變器成本30%)廠家的一些客戶是重疊的、一些渠道是重疊的、多數營銷推廣模式是重疊的、多數經營管理模式也是重疊的,也就是說,他們之間適合相互投融資的比例很高!”

特普生,成立于2011年,是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片熱敏電阻溫度傳感器儲能線束儲能CCS集成采集母排儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生,競爭力優勢明顯:自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度;專利百項,保留不公開技術2項;為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。

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