一、行业情况
(一)基本情况
1、光伏发电
2、光伏发电系统
光伏发电系统主要由太阳能电池板(组件)、光伏逆变器等部分构成,并根 据应用场景需要配备能量通信器、关断器、配电柜、储能系统等设备。
光伏逆变器:是光伏发电系统的核心设备,将光伏发电系统所发的直流电转化 成交流电,并跟踪光伏组件阵列的最大输出功率,将其能量以最小的变换损耗、最佳的电能质量用于电器设备应用或馈入电网。
关断器:在光伏组件串联情形的分布式光伏发电场景中,光伏组串存在直流串联情形 从而产生直流高压而可能导致直流高压风险,包括运维触电风险、火灾风险、施救风险等,在每个组件上配备关断器,可以有效降低或消除前述危险。
3、光伏逆变器基本情况
(1)分类
光伏逆变器一般可以按照 技术路线及功率水平分为集中式逆变器、组串式逆变器、模块化逆变器和微型逆 变器等。
基于设计思路的差异,不同逆变器类型在功率等级、安全等级等多方面皆有所不同,因而主要应用场景亦有所差异。
微型逆变器由于单个逆变 器功率等级相对较低,安全系数高,主要应用于户用、小型工商业等分布式场景;
集中式逆变器单个逆变器功率等级较高,主要应用于光伏电站等集中发电场景;
组串式逆变器、模块化逆变器功率等级跨度较大,应用场景既可以包括集中式发 电场景,也可以包括分布式发电场景。
在实现组件级关断功能上,“组串式逆变器+关断器”方案与微型逆变器方案 的主要区别如下:
(2)光伏储能逆变器
光伏储能逆变器集成光伏并网发电、储能电站的功能,可以克服光伏组件受天气变化发电不 稳定的缺点,提高电网品质;通过波谷储存电能,波峰输出电能,电网峰值发电量可大幅削减,电网容量也可大幅增加,可提高电网利用率。光伏储能逆变器可应用于集中式和分布式光伏发电 站。
光伏储能逆变器的技术路线根据是否与电网连通主要分为并网型光伏储能和离网型光伏储能,其中以并网型光伏储能为主。离网型光伏储能系统主要应用于海岛、无电网覆盖的偏远地区等场 景。随着部分国家对光伏并网发电补贴越来越低、部分区域甚至取消补贴,以及并网售电价格的 下降,储能将成为提升并网光伏系统收益的重要手段。同时,光伏发电作为一种间歇性能源,发 电功率的波动给电网系统带来一定冲击,储能系统可抑制或减少上述冲击,光伏并网储能逆变器 将成为行业的重要发展方向之一。
在并网应用上,根据储能系统所处发、输、配、用不同环节,可以分为发电侧储能、配电侧 储能和用电侧储能。发电侧储能主要解决可再生能源并网发电的波动性和消纳问题,配电侧储能 则主要实现调峰调频功能,发电侧和配电侧储能系统应用通常具有容量大、占地面积大、投资成 本高等特点,主要应用于大型集中式地面电站和电网变电站等领域。用电侧光伏储能可分为户用 光伏储能和工商业光伏储能,主要用于提升发电收益、降低用电成本。近年来用电侧光伏储能系 统的安装呈上升趋势,未来随着储能电池价格的下降,上述进程将逐步加快。
光伏储能逆变器具体工作原理为:光伏所发的电能优先供本地负载使用,多余的能量存储到 蓄电池,在电能仍有富余的情况下可选择性并入电网。当光伏所发电能不足时,蓄电池放电提供 电能供本地负载使用,从而降低对电网和传统能源的依赖。分布式光伏储能逆变器具体应用示意 图如下:
储能与分布式光伏配合,在快速增长。随着光伏成本的持续下降,部分用户已经开始引入储 能设备,使得在太阳能不发电期间依然能够使用清洁电力,也有部分用户基于环保的因素配置储 能系统。理论上在一个完全由光伏供电的情境下,需要配置 1:3 至 1:5 的储能,即 1 瓦光伏配 置 3 瓦时至 5 瓦时的储能电池,才能够实现不间断的电源供给,由此带来的是巨大的储能需求。光储一体有望成为未来的清洁能源解决方案。
由于储能逆变器需满足逆变和整流双向电流转换,且并离网切换时间要短,对电网友好性要 求更高,因此其所用元器件数量可达并网逆变器的 2 倍,技术壁垒更高。在国内企业产品端赶超 海外、品牌渠道端逐步完善后,国产逆变器份额将快速提升。
4、行业趋势
(1)全球竞争,应用市场多点开花
光伏新能源领域系列产品属于充分竞争的市场,各国政府除对产品存在独立第三方的认证资 质外,无其他特别限制。光伏新能源经过多年的市场竞争,已成为较为集中、充分竞争的行业。
(2)主要抢占海外市场
国内逆变器产品迭代明显快于海外,国内逆变器企业将持续抢占海外市场份额。相较 于海外逆变器企业,国内逆变器企业拥有优秀的成本降低能力。逆变器成本降低主要依赖于产品 迅速迭代,不同代际产品成本降低的主要原因一方面是进行了电路设计优化,另一方面是电子元 器件不断发展,功能提升且价格下降。
具体而言,未来要持续降低逆变器成本可以通过以下途径:a.提升单机功率,则同系统逆变器 数量减少、电缆、施工运维成本降低;b.定制合适的磁性器件;c.使用更有性价比的功率器件,如 在高功率产品中使用碳化硅(SiC)以提升能效;d.优化电路设计,改善系统能效,例如缩短 IGBT 到电容之间的距离,以减少杂散电感和尖峰电压,延长系统寿命。
(3)能源互联
未来的能源形式变革,或有新的商业模式。由于光储能源的巨大发展潜力,未来的电力能源 形式将与目前有显著不同,目前的电力能源形式受制于电源的大型化,主要是源网荷结构,通过电网来将电源和负荷进行连接。
由于光伏+储能的天然分布式特性,未来可能是微电网相互链接耦 合的结构,微电网自带电源、负荷、储能,通过一定的电网连接互相协调。这将延伸出新的业务 模式和新的用电形态,未来公司将紧紧把握高比例可再生能源、以电力为核心的能源系统电力电 子化、多能互补的综合能源、信息物理深度融合的新一代电力系统的发展特征,构建智能电网+多 能互补的能源互联网业态,致力于成为能源互联网发展的引领者。
(4)BIPV
是分布式光伏电站的一 个分支,契合绿色建筑发展理念,使建筑材料与光伏器件相结成,兼具发电和建材功能。BIPV 的 表现形式可分为建材型和构件型光伏系统:建材型使太阳能电池与建筑材料形成不可分割的整体,如光伏瓦、光伏砖、光伏卷材;构件型结合光伏构件与建筑构件形成一个新的整体,如光伏屋顶、光伏幕墙、光伏车棚。BIPV 将“建筑”与“光伏”深度结合,项目经济优势明显,政策支持空前,市场空间巨大。
二、主要公司收入情况
1、昱能科技
2、禾迈
3、固德威
4、阳光电源
5、锦浪股份
6、德业股份
三、看好微逆
问题1:MLPE逆变器与集中式、组串式逆变器在技术设计、应用场景上的异同?
逆变器通过对光伏出力进行最大功率点跟踪(MPPT),最大化光伏系统的发电量。组件级电力电子(MLPE)逆变器实现组件级MPPT,优势是可以带来光伏系统发电量的提升及安全性的提高;劣势在于带来逆变器DC-AC转换效率的折损以及初始投资成本的增加。因此,MLPE逆变器在高阴影遮挡、复杂布局的屋顶场景率先实现了较组串式逆变器的性价比优势,我们看到当前MLPE逆变器的应用在海外高端的屋顶分布式市场率先铺开。
问题2:MLPE逆变器在各区域的渗透率情况,未来增长的驱动力?
根据估算,2020年MLPE逆变器在美国户用屋顶、美国商业屋顶、欧洲分布式市场的渗透率约80%、25%+、15%+,较2017年分别提升10/10/7个百分点。向前看,从用户回报率角度,居民电价走高+高功率组件推广+小功率分布式场景普及,均将加速改善MLPE逆变器的性价比;从安装商角度,MLPE逆变器帮助提升分布式光伏系统的组件排布灵活性及单户容量,有助摊薄系统软性成本和开发费用;从监管角度,我们观察到出于安全考虑,各国分布式光伏防火标准趋严,有望带动MLPE逆变器产品认可度提升。
问题3:MLPE逆变器相较传统产品更高溢价、更高毛利的原因及可持续性?MLPE逆变器企业毛利率普遍好于集中式、组串式逆变器企业~10ppt。究其原因,海外更高的软性成本占比+更高的零售电价,带动对于高附加值硬件的溢价接受度。
1)成本端来看,海外分布式光伏系统初始投资高于国内,主要在于软性成本占比更高(海外36% vs 国内20%,2020年),故对于硬件成本提升的敏感度更低、容忍度更高。
2)收入端来看,MLPE逆变器的定价反映发电增益价值,因此零售电价越高,其溢价定价空间就越大。
问题4:SolarEdge/Enphase双寡头格局下,中国MLPE逆变器企业如何突围?
2020年昱能、禾迈全球市占率分别4%/3%,增速19%/68%(SolarEdge 2%/ Enphase 24%),毛利率37%/54%(SolarEdge 32%/ Enphase 45%),成长性、盈利性上均不输海外龙头。我们看好国内企业凭借在一拖X产品、高功率产品上的成本、技术领先优势,率先打开欧洲、拉美、中国的市场空间。
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