光伏项目成本优势凸显,微型逆变器渗透率提升,中国企业起势

细说光伏 2022-10-19
3548 字丨阅读本文需 9 分钟

逆变器不仅承担将太阳能光伏产生的直流电转换为交流电的重要角色,在完成最大功率点跟踪后还要将电能并入电网或用于家用电器。作为分布式电源与电网的接口,逆变器性能将直接影响到光伏发电系统的发电效率及运行稳定性。

逆变器主要分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。微型逆变器运行效率更高、安全性更好,主要应用于户用发电场景。

对于国内身处微型逆变器赛道的国内厂商来说,尽管不如光伏逆变器厂商在全球榜单大放异彩,但也是“闷声发财”。

10月17日,国内“微逆双雄”之一的昱能科技公布了前三季度业绩预告,报告期内,该公司预计实现归属于上市公司股东的净利润约为2.49亿元至2.79亿元,同比增长330%至382%。

另一家微型逆变器厂商禾迈股份同样公布了一份大增的业绩预告,前三季度归属于上市公司股东的净利润最高增幅超过198%。

01

当光伏成为最便宜的能源

光伏系统成本持续下降,发电效率不断提升。目前,光伏发电已经基本实现与火电平价。 CPIA数据显示,2022年地面电站的初始成本预计下降为3.93元/W,较2016年下降46%; 工商业分布式电站初始投资成本预计为 3.53 元/W,较 2017 年下降 58%。初始成本和效 率提升带动光伏发电的LCOE迅速下降。LAZRD 数据显示,2009-2021年,光伏发电LCOE 累计下降 90%,达到 36 美元/MWh,是成本最低的能源方式。

光伏发电量当前占比较小。根据 BloombergNEF 测算,2022 年 3 月全球光伏累计装机达 到 1TW。尽管光伏行业已经快速发展多年,但截至 2021 年底,全球光伏发电量占比约 为 5%,占比仍然较低。 新能源替代趋势强劲,光伏发电未来提升空间较大。目前中国、美国、欧盟等多个国家 和地区正在加速新能源替代,未来光伏发电量占比将持续提升。假设 2030/2050 年光伏 发电量占比提升至 23.7%/40%,预计光伏累计装机将达到 6.8/18.7TW,到 2030/2050 年 光伏每年新增装机平均增速将达到 22%/16%。

分布式光伏具有单个项目容量小、可安装范围广、并网流程简单、收益率高的特点。按 照使用场景分类,可以分为工商业分布式和户用分布式。 在全球光伏市场中,由于中国等发展中国家集中式光伏快速发展,2011-2016 年全球分布 式装机占比呈现下降的趋势。随着分布式光伏装机成本与集中式差距逐步缩小,分布式 装机开始发力。同时,欧美等国家和地区推进屋顶光伏计划,全球分布式光伏占比得以 逐渐回升。2021 年,全球新增分布式项目约 77GW,占比达到 44%。 从全球光伏装机的主流国家来看,我们认为未来 2-3 年分布式光伏装机增速将保持较高 增速。

从历史数据来看,集中式逆变器的份额正在逐年下降,组串式逆变器和微逆的份额正在 提升。展望未来,我们认为组串式逆变器在集中式电站的占比将会逐渐提升;中短期来 看,微逆在户用光伏领域的占比将逐渐提升;长期来看,当微逆性价比进一步提升后, 微逆在工商业电站的份额有望提升。

02

独具优势的微型逆变器

逆变器是光伏发电系统的心脏。逆变器不仅承担将太阳能光伏产生的直流电转换为交流电的重要角色,在完成最大功率点跟踪后还要将电能并入电网或用于家用电器。作为分布式电源与电网的接口,逆变器性能将直接影响到光伏发电系统的发电效率及运行稳定性。

微逆变器作为一种组件级电力电子(MLPE)设备主要应用于小功率户用领域。从功率上看,目前集中式逆变器的单机功率基本达到3MW以上,集成度高,整体成本较低,但在控制精度与发电量损失上相对较差,主要用于大型地面电站。组串式逆变器的单机功率则一般覆盖3-300kW+的区间,适用范围较为灵活,广泛应用于户用、工商业以及大型电站等场景。微逆变器目前的单体容量则一般在几百瓦至 2-3kW,通常与光伏组件配套安装,主要应用于小功率户用场景。

微型逆变器具有更高的安全性:从原理上看,集中式或组串式逆变器首先将多块组件串联后再进行逆变,每串组件接入的直流电压可达600-1500V, 安装运维人员在直流高压环境下存在一定的触电风险。此外,在光伏组串存在直流高压的情况下,一旦出现接头松脱、接触不良、电线受损等现象,就极易引发直流电弧,从而造成巨大的火灾隐患。相较而言,微型逆变器将每一块组件产生的直流电先转换为交流电后再进行并联,因此整个系统中涉及的直流电压一般不超过80V,大大降低了触电以及直流拉弧的风险,具有更高的安全系数。

微型逆变器可以实现更高的发电效率:在一定的温度以及光照条件下,光伏组件的输出电压和电流遵循特定的I-V曲线,因此存在一个特定的电压电流组合使得组件的输出功率最大。与此同时,光伏组件的I-V曲线会随着光照、温度的变化而发生改变,因此在不同的外部条件下,光伏组件最大功率点所对应的电压、电流通常存在差异。

因此,除了DC/AC的转换,光伏逆变器的另一个核心作用就是通过不断调节电路参数使光伏组件始终在其最大功率点上进行输出,即最大功率点跟踪(MPPT)。对于集中式或组串式逆变器,由于每串组件都在同一电流下进行输出,如果某块组件因为故障、遮挡、阴影等原因出现失效或输出功率下滑,则整串组件的发电效率都将受到影响。

而对于采用微型逆变器的光伏系统,每块组件均对应独立的一路 MPPT,可保证每块组件都在各自的最大功率点上进行输出,因此系统的整体发电效率不会受到“短板”的影响而出现明显下滑。

微型逆变器的安装与运维更为灵活:一般微型逆变器的单体重量仅为1-3千克左右(单体/双体机型),而户用组串式逆变器的单体重量一般超过10千克,因此无论是在运输、存放还是安装环节,微型逆变器均有更佳的便利性。

与此同时,对于采用集中式或组串式逆变器方案的光伏系统,在完成初始设计后改造或扩建的难度较大,而微型逆变器与组件一一对应,在后续改造时可直接在交流侧并联至原有系统,整体的部署更为灵活。

从光伏系统运维的角度来看,微型逆变器亦能够实现更好的监测与管理,降低全生命周期的维护成本。一方面,微型逆变器可以实时跟踪到每块组件的输出情况,出现故障时更容易进行精准定位,单台微型逆变器的故障也不影响其他组件的正常工作。另一方面,当前微型逆变器主要采用灌胶等一系列方式对于核心电路进行保护,设计寿命一般达到20年以上,质保期达到10年以上,而组串式逆变器的寿命一般仅为10-20年,标准质保期仅为5年左右。对于人工成本较高的海外地区,微型逆变器在后续维护成本上的优势将较为明显。

03

中国企业起势

根据各家2020年出货量计算,Enphase出货占比高达 77.8%,昱能科技与禾迈股份占比共计 20.2%。

微型逆变器市场呈现出 Enphase 寡头垄断的局面,原因主要是微逆市场在过去高度集中于北美市场,而 Enphase其自身在产品力方面具有很强的先发优势,因此成功占据全球出货第一的位置。

国产微逆厂商因为海外消费者偏好和自身产品力尚不足的缘故,过去在北美这一微逆主流市场并不具备优势,因此整体的市场份额也较小。传统逆变器国产龙头出口优势明显,微型逆变器可复制其国产替代路径。

根据Woodmac和IHS 等第三方咨询公司统计,2021年华为、阳光电源、锦浪科技和古瑞瓦特等四家国产逆变器企业已经成功占据了全球逆变器出货量前四的席位,前十大逆变器品牌当中,国产品牌独占六席。

据禾迈股份招股书披露,Enphase、禾迈股份一拖二的单位体积功率密度分别为 232.2、672.3kW/m³,Enphas的一拖二单位体积功率密度落后国产产品约一倍。国产产品单瓦价格更低,更具有性价比。据公司出货台数与单台功率进行测算,2021年Enphase的单瓦价格约为2.43元/W,昱能科技与禾迈股份的单瓦价格分别为1元/W 与0.77元/W。昱能科技与禾迈股份在单位功率售价方面相比Enphase 具有较大优势,产品性价比突出。其中昱能科技在2021年实现技术壁垒突破,首创了匹配20A大电流大功率组件的单相&三相多体微逆,可完美匹配双面和182、210大功率组件,实现大幅降本。

昱能科技自2010年就持续深耕分布式光伏发电系统中组件级电力电子设备领域,是行业内最早实现微型逆变器量产出货的境内厂商之一,2013 年开创全球首款三相微型逆变器和单相四体微型逆变器,产品性能处于领先地位,2020 年全球微型逆变器市场占有率全球第二,国内第一。昱能科技的营业收入从 2018 年的 2.4 亿元增长到 2021年的6.7亿元,年均复合增长率超过40%。前三季度,昱能科技扣非后的净利润达到了2.35亿元至2.65亿元,较去年同期增长331%至386%。而翻倍式增长下,昱能科技第三季度净利润也突破亿元大关。

禾迈股份微型逆变器收入占比从 2018 年的8%上升至2021年的56.8%,业务规模快速增加主要受益于微逆在海外市场的安全优势及优异的产品性能,公司在模块化逆变器及电器成套设备也具有较高的客户认可度,正在尝试整合客户资源,实现更好的业务增长。今年上半年,禾迈股份实现归属于上市公司股东的净利润为2.02亿元。这意味着,仅在第三季度,该公司获得的净利润将达到1.43亿元至1.61亿元。而这是禾迈股份到目前为止最高的单季度净利润。

两家公司利润大涨的一个重要原因,是海外市场表现带动业绩攀升。事实上,对于逆变器厂商而言,销售渠道的建立是其经营的命脉之一。在今年,随着欧洲、北美的户用市场需求增加,微逆厂商更是将海外市场作为销售的重点拓展市场。

根据开源证券的预测,到 2025 年全球微型逆变器的出货量或将超过 29GW,年化增速达近 70%,市场规模超过450亿元以上。这注定是个具有强爆发力的赛道,上述公司均值得关注。

总结

微型逆变器未来市场空间广阔,且相较于现有的集中和组串式逆变器有明显的优势,同时,微型逆变器尚处于低渗透率和低国产化率的阶段,行业投资潜力巨大。

文章来源: 电力电子研究院, 广州圆石投资,每日财报

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