光伏逆变器上下游产业链分析,产品技术升级更换潮已来临

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2020年公司光伏逆变器全球出货35GW,市占率27%。中国厂商市占率稳步提升,叠加龙头效应强化,产品技术成熟,市场格局基本确定。新进入者面临产品认证、渠道搭建与客户培养三大壁垒,短期难以对格局形成扰动。公司全球销售网络加速建设、扩产有序进行,市占率提升确定性大。

2020-2025年全球光伏逆变器市场规模将从458亿元人民币增长至1096亿元,国内新增市场从72亿元增长至164亿元,海外新增市场从368亿元增长至915亿元。按IGBT占逆变器价值量20%来算,2025年全球、中国光伏逆变器用IGBT的市场规模将分别达到274、41亿元。

光伏组件发出来的电是直流电,既没法直接卖给电网,也无法直接供我们家庭自己使用。需要加一种装置将直流电变成交流电,这个装置叫逆变器。逆变器中没有带蓄电池,单纯负责直流变交流,然后把交流连到电网上的,我们称之为“并网逆变器”;如果逆变器中带有蓄电池,那么其具备了储能功能,我们称之为“储能逆变器”。

光伏逆变器根据规模大小分为三种:大型地面电站、水面电站、大型工商业屋顶电站使用的——集中式逆变器;小型地面电站、小型工商业屋顶电站使用的组串式逆变器;家庭屋顶光伏使用的(集散式逆变器)微型逆变器。2020年逆变器类型比例集中式:组串式:集散式=29:67:5。由于产品性能、成本随着最近几年的发展,组串式在多数地区已具备替代集中式的确定性,市场预计2025年全球组串式逆变器将占到80%的比例。

逆变器根据光伏组件的容量决定,功率不能比光伏组件的功率小,如果功率过小,就会造成电量浪费。集中式逆变器、组串式逆变器、微型逆变器最大功率跟踪对应组件数量分别为大于4个、1-4个、单个组件。单块组件故障仅影响所在串联回路的发电功率,而逆变器故障则会导致整体系统瘫痪。逆变器特点是光伏的“大脑”。

需求端

并网逆变器:全球光伏新增装机量从2014年的38GW上升至2020年的127GW,而逆变器出货量也由2014年的38.7GW上升至2020年的185GW。理论上讲,光伏新增装机量1GW对应需要1-1.5GW逆变器。据光伏协会预计,2021-2025年全球光伏新增装机量将达到1050~1295GW,其中中国新增装机量达到355~440GW。也就是说,全球光伏新增装机量未来五年平均新增210-259GW(年复合增长率19-22%),对应每年需要210-389GW逆变器。

逆变器更新:光伏组件的寿命一般在20-25年,而逆变器中的IGBT等部件寿命在10-15年左右,在组件的寿命周期中,至少需要更换一次逆变器。根据卖方测算,在2020年全球逆变器更换市场规模约有7.1GW,2025年将增长至37.3GW。意思平均每年有7.46GW逆变器更新。

储能逆变器:2025年全球储能装机可达209GWh,对应光伏储能逆变器需求为104GW,2020年全球仅装机5.3GW,未来五年CAGR为82%。线性算的话,平均每年光伏储能逆变器需求20.8GW。

并网+更新+储能逆变器三者需求加起来为238.26-417.26GW。

供给端

全球逆变器生产企业设计产能目前没有确切的具体数据。2020年全球光伏逆变器出货量185GW,2019年为130GW,同比增长42.3%。产能扩张/释放存在空间。

2020年,排名前六的国产企业出货在全球的占比高达60%。其中,第一名华为23%,第二名阳光电源19%。逆变器厂商出口市占率前五企业分别为华为17%、阳光电源8%、锦浪科技4%、中达电子4%、固德威3%。

商业模式

逆变器属于进入壁垒较低的领域,单GW投资额0.3亿元,相关企业固定资产占总资产比例普遍低于20%,属于轻资产模式。但是随智能运维+支撑电网+组件适配需求变化,企业需持续快速开发与迭代可靠的新产品,使得行业淘汰率高;另外,全球各地电网不同,逆变器海外认证周期长;地面电站要求项目经历,分布式需要售后服务。

2020年中国逆变器占海外出货的60%,未来几年这比例可能会更大,主要原因是单价低,譬如集中式和户用逆变器单价为0.25元/W和0.5元/W,而SMA、Solar Edge等海外企业为0.57元/W和0.78元/W。性能方面,像阳光电源多数产品的效率达到99%,比海外企业的产品还要高1-2个百分点。

因此,虽说逆变器进入壁垒低,但能不能把份额做大,后来者是有点难度的,这行业目前更看重品牌及售后服务、单价。

阳光电源:公司主营电站投资、光伏逆变器、风电变流器、储能系统、其它,收入占比43:39:7:6:5。其中电站投资包括大型地面光伏电站、风力电站、分布式能源(工商业屋顶光伏系统、储能系统等)、家庭光伏和运营管理;公司电站投资主要采取BT、EPC两种模式。通俗理解BT就是垫资建设好再移交,EPC是总承包,不用自己先垫资。

2020年公司光伏逆变器产量35.5GW(销量33.5GW),风电变流器发货量16GW,储能系统发货量0.8GW。根据公司今年8月份定增扩产通过的公告看,远期规划至 2025 年公司预计将实现光伏逆变器/风电变流器/储能变流器出货量分别为124/37/8.5GW。

卖方对阳光电源今、明两年实现电站投资/光伏逆变器/储能系统/其它收入预估分别为129.4/84.1/26.2/21.9、138.7/124.6/70/24.1亿元。电站投资/光伏逆变器/储能系统/其它净利率分别为4%/17%/7%/19%。对应今、明两年电站投资/光伏逆变器/储能系统/其它净利润分别为5.2/14.3/1.8/4.2、5.5/21.2/4.9/4.6亿元,即今、明两年公司净利润预估分别对应25.5、41.1亿元。当前公司市值2152亿元,对应今、明年分别为84、52倍。公司近十年的估值中枢为40倍。

锦浪科技:公司主营并网逆变器、新能源电力生产、储能逆变器、其它,收入占比为95:2:2:1。目前公司光伏逆变器单位生产成本大多在0.1-0.3元/W之间。

2020年公司逆变器产量53.28万台,销量48.17万台;2020年产能25万台/年,在建产能52万台/年,计划产能77万台/年。按照公司占全球出货量5%份额来计算,即为185*5%=9.25GW,对应销量48.17万台,意味着平均每万台为0.192GW。卖方预计今、明两年公司出货量分别为87、120万台,即为17、24GW。

卖方对锦浪科技今、明两年实现并网逆变器/储能逆变器/其他收入预估分别为36.6/2/1.5、49.2/5.9/1.7亿元,并网逆变器/储能逆变器/其他净利率分别为13.4%/30%/28%,即今、明两年并网逆变器/储能逆变器/其他净利润分别为4.9/0.6/0.42、6.59/1.77/0.476亿元,也就是说,今、明两年预估净利润分别为5.92、8.84亿元。当前公司市值为582亿元,今、明两年对应98、66倍PE。

固德威:公司主营光伏并网逆变器、光伏储能逆变器、其他,收入占比为86:10:4。

2020年光伏并网逆变器、储能逆变器产量分别为360220、26142台,销量分别为330090、22257台。也就是说,2020年公司逆变器销量352347台,对应出货量为185*4%=7.4GW,相当于每万台为0.21GW。卖方预计公司并网逆变器今、明两年出货57、85万台,对应9.5、15GW,明年储能逆变器公司预估能出货10万台。

卖方对固德威今、明两年实现并网逆变器/储能逆变器/其他收入预估分别为23.8/3.8/0.6,36.3/6.6/3亿元,并网逆变器/储能逆变器/其他净利率分别为12.5%/26.4%/1.4%,对应的净利润为2.975/1/0.008、4.54/1.74/0.042亿元,即今、明两年卖方预估公司净利润分别为3.983、6.322亿元。当前公司市值341.4亿元,今、明两年对应86、54倍PE。

上能电气:公司主营光伏逆变器、其它,收入占比为89:11。公司光伏逆变器单位生产成本在0.1元/W左右。

国内光伏逆变器升级更换潮已来临

全球光伏逆变器市场正在迎来第一波更换潮。多家市场研究机构发布研报称,随着早期地面电站的光伏逆变器寿命到期,全球光伏逆变器升级更换需求正不断显现,预计今年全球光伏逆变器的更换需求将达1320万千瓦,其中亚洲市场占比超四成,中国市场占鳌头。

值得注意的是,早期国内集中式光伏电站逆变器产品多为进口产品,国内市场被国外光伏逆变器品牌垄断。随着国产光伏逆变器竞争力不断提升,国内自主品牌全面崛起,在国内光伏逆变器市场占有率达98%,在全球光伏逆变器市场占有率也在60%左右。

然而,国产产品与进口产品的输出电压等级并不完全相同,导致早期大型地面电站光伏逆变器更换面临电压等级和阻抗特性失配公认难题。如何抓住市场重大需求机遇,用最低成本做好光伏电站升级改造,使存量电站升值、达到降本增效的目的,成为目前国内光伏逆变器市场要解决的重要课题。

存量光伏逆变器技改需求攀升

据方正证券预测,今年全球光伏逆变器替换需求为1320万千瓦,到2025年将快速增长至3730万千瓦。而且随着全球新增装机规模的不断提升,未来光伏逆变器的替换需求也将持续增长。光伏逆变器制造企业也将迎来新的重大发展机遇。

市场研究机构埃信华迈公司早前也发布报告称,随着早期地面电站的光伏逆变器寿命到期,或部分出现故障等,第一波光伏逆变器更换高潮已然来临。而中国将会是全球第二大光伏逆变器更换需求市场,体量庞大。

但受光伏逆变器市场竞争以及产品更新换代技术等因素影响,要想打开这一片蓝海并不容易。山东奥太电气有限公司(下称“山东奥太”)新能源事业部总经理张洪亮告诉记者:“2014年以前,国内地面电站多选用的是艾默生、西门子、GE等进口品牌的光伏逆变器产品,其中艾默生等光伏逆变器的输出电压为380伏,和目前国内光伏逆变器主流产品270伏或315伏的电压等级并不匹配。如果单纯地换上国内产品,则无法保障光伏光伏逆变器最大功率输出,导致发电效率下降,直接降低发电量。”

市场调查显示,要想找到以前的进口产品十分困难。如今,我国光伏逆变器产品在全球市场竞争力有目共睹,国产品牌的国内市场占有率已达98%,全球光伏市场占有率更是60%以上。当年垄断中国光伏逆变器市场的欧美品牌产品早已被迫退出。以艾默生为例,其在2014年就已停产,且不再提供升级服务。一旦光伏逆变器出现问题,只能更换兼容艾默生光伏逆变器的单元模块,这种方式不仅费用高昂,还存在散热差、达不到现行国家标准等的问题。

技改要“少花钱、多办事”

在多年光伏逆变器技术研发和经验积累下,张承慧带领团队研发了光伏逆变器自升压技术,解决了早期存量光伏逆变器的更换难题。自升压技术主要解决的是光伏逆变器更换时的电压匹配问题。

据了解,这一技术有两大优势。一是“花最少的钱办最多的事”。“降本增效”是光伏行业的永恒主题。作为电站的重要电能变换装备,光伏逆变器也要本着这一大目标出发。在运用自升压技术后,既不用改变组件排列方式,也不用花大价钱去找原配件。在更换新光伏逆变器后,只需要增加占总容量15%的自升压装置就可满足现场需求,有“四两拨千斤”之功效,成本极低。二是,实现组件最大功率输出,一举多得。

“以软代硬”高级算法促升级

业内人士指出,光伏逆变器是连接组件发电侧和电网输出侧的咽喉,只有咽喉畅通了,才能促使电站发挥其最大效用。因此,仅实现电压匹配还不够。如何最大的利用控制算法等软件手段让电站展现最好的状态,让效率、发电量和收益最大化,才是光伏逆变器技术发展的主旋律。

增设自升压装置后,光伏逆变器输出电压与电网电压匹配了,同时光伏逆变器工作电压范围也拓宽了。要达到最高发电量,就要寻找到最优峰,这就需要通过高级自动寻优算法来实现,而张承慧提出的自动寻优技术则是从软件方面寻找最大功率点以提高发电量的技改技术。

事实上,光伏发电受天气影响光伏波动大,加之电网质量差、不确定性强,为了让光伏电保持较好的并网同步性和稳定性,张承慧还将非线性控制和电力电子融合,攻克了电网故障和多源扰动下的光伏精准并网控制难题。

光伏发电看似清洁,但是输出功率波动大,对电网干扰也大,我们要做的就是通过升级控制系统、优化控制算法,增强光伏逆变器的稳定性和安全性,以软件代硬件,开发光伏逆变器新功能,以提高光伏供电品质,做到给电网只帮忙不添乱。

显然,利用控制理论解决实际工程问题已成发展必然,山东大学还基于“以软代硬”思想,提出光伏逆变器漏电流抑制、直接并联扩容等控制技术,借助于零阻抗旁路+低共模调制、虚拟阻抗匹配等软件手段取代了共模电抗器、阻尼电阻、隔离变压器等传统硬件,其中,直接并联技术比欧洲还要早两年,促进了我国光伏产业实现从跟跑到并跑,再到领跑的跨越。

目前,张承慧及其团队研发的上述技术已实现大规模产业化,成果成功应用在山东奥太等企业的光伏逆变器产品上,并研制出国际首台自升压式光伏逆变产品。其中,国内第一批地面电站青海华能格尔木50万千瓦光伏电站的光伏逆变器完成了国产化更换升级。

实际运行数据显示,在完成技改后,该电站的发电量较此前增加了9%。这项成果被华能、华电等集团推广,在全国380V光伏电站升级改造工程占比约68%,成效显著。面临全球光伏逆变器市场第一波更换潮,存量电站技术升级改造工程方兴未艾。

文章来源: 语默长虹,中国能源报

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