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说10点助力光储的逆变器与温度传感器

特普生科技 特普生科技 2022-11-09 12 165

【第1点】光储需求共振,逆变器增长可期

逆变器为光伏发电系统并网的必要部件,以实现电力变换的基本功能。逆变器为协助电能转换,面对光伏、储能两大高增需求场景:

光伏逆变器,将组件产生的直流电转化为符合并网电能质量要求的交流电;储能变流器,兼具离网、并网功能,可实现直流交流双向变流,协助储能装置与外界进行电能交换。

光伏逆变器作为光伏系统核心,具有多种复合功能: 

1、使光伏发电系统获得最大输出效率,通过MPPT追踪并控制光伏组件稳定工作在最佳功率点上。* MPPT,最大功率点跟踪系统

2.与电网实现交互,如波形采样、电网远程调度。

3.检测并记录发电信息并及时上传至用户监控设备,包括功率、发电量、发电收益等数据。

4.监测并判断光伏系统是否出现故障及故障类型,并主动采取措施,譬如关断。

5.扩展多种功能接口,如电池储能、智能家电,可实时监测家庭能耗情况,为家庭能源智能管理提供数据支撑。

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(光伏逆变器原理图)

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(MPPT 最大功率跟踪原理)

国家能源集团,于2022 年1月发布的《新能源智能电站建设规范》,提出了包含智能发电平价时代开启,光伏新增装机需求打开。

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(2018-2025年集中式光伏电站LCOE)

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(2018-2025年分布式光伏电站LCOE)

平价时代开启,光伏新增装机需求打开。

随上游硅料扩产节奏推进和技术进步对冲,成本端短期压力逐步缓解,光伏系统LCOE下降趋势不变,将刺激光伏装机需求进一步打开。

*LCOE(Levelized Cost of Electricity, 平准发电成本)

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(2021 年全球新增光伏装机容量达 133GW)

【第2点】逆变器集中式,成本较低组串式渗透率提升明显

根据技术路线的不同,逆变器可分为集中式、组串式、微型和集散式。

1、集中式逆变器

将多个光伏组件产生的直流电进行汇流和最大功率峰值跟踪 MPPT,经集中逆变 后并入电网实现发电。集中式逆变器单体容量 500kW 以上,接入光伏组串数量多,减少逆变器使用数量,便于集中管理,应用成本较低,但最大功率跟踪电压范围较窄,需独立机房放置,仅适用于大型光伏电站。

2、组串式逆变器

将组件产生的直流电先转换为交流电, 再经过汇流、变压的步骤并入电网。组串式逆变器采用模块化设计,可实现分散式 MPPT 寻优,最大功率跟踪电压范围较大,当单个组件出现故障问题时只影响相应模块,提高光 伏系统整体发电效率稳定性。

3、微型逆变器

实现对单个组件进行最大功率峰值跟踪控制, 大幅提升系统整体发电量,具备体积小、质量轻等特点,但成本显著高于集中式、组串式 逆变器方案,适用于户用项目。

4、集散式逆变器

兼具集中式和组串式优点,但起步较晚,目前应用于部分领跑者项目。

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(集中式、组串式及微型逆变器对比)

分布式市场高景气叠加大功率化趋势,组串式逆变器成为主流。据 CPIA,组串式逆变器占逆变器总出货量占比逐年提升,2021 年我国组串式逆变器市占率达 70%,已成为光伏逆变器主流。

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(我国分布式光伏及大型地面电站占比)

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(2021 年我国组串式逆变器市占率达 70%)

组串式逆变器功率大型化明显,打开集中式光伏市场应用空间。

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(同等功率下组串式逆变器较集中式逆变器优势明显)

分布式光伏装机容量持续提升,带动中小功率组串式逆变器高增。

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(分布式光伏新增装机占比提升)


【第3点】海外户用及工商业光伏加速,驱动微型逆变器需求

微型逆变器安全、高效、灵活为核心竞争力。

微型逆变器单体容量一般在5kW以下,主应用于工商业和户用分布式光伏场景。分布式光伏场景下包括三种方案, 即微型逆变器、组串式逆变器+优化器、组串式逆变器+关断器。

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(同等功率下微型逆变器较组串式逆变器优势明显)

北美、欧洲为主要市场,多重因素驱动微逆渗透率持续提升。

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(微型逆变器在全球分布式光伏市场渗透率持续提升)

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(北美、欧洲为微型逆变器主要市场)

【第4点】储能变流器,配储经济性突显,PCS 需求激增

电化学储能装机规模快速增长,PCS 作为产业链核心环节受益明显。

储能变流器与光伏逆变器单向直流转交流不同,可控制储能电池与电网间直/交流间双向转换,其电力拓扑结构更复杂 且技术壁垒更高,为储能系统核心环节,有望受益于下游储能新增装机高增。

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(PCS 为电化学储能产业链核心环节)

欧洲和国内市场双轮驱动,储能变流器需求有望迎来快速放量。根据数据显示2020 年中/美/欧洲占比分别为33/30/23%,三者总计市占率超八成,成为电化学储能主要市场。

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(2013-2020年欧洲户用储能装机量CAGR达 67%)

国内市场强制配储政策为主驱动,共享储能为主要落地形式,看好集中式储能新增装机带来的大功率PCS需求。


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(超1GW储能项目汇总)


【第5点】存量替换贡献新增量,驱动逆变器环节α机会

逆变器寿命仅为电站寿命一半,预计逆变器环节增速超光伏行业整体增 速。光伏组件平均寿命一般为20-25年,逆变器核心部件平均使用寿命仅10年左右, 光伏电站全运营周期内至少更换一次逆变器。

假设光伏电站平均寿命20年,光伏逆变器寿命10年,则2022-2026年存量替换需求对应2012-2016 年光伏新增装机,根据数据显示,研究员测算2026 年全球/国内逆变器存量替换需求分别达72/34GW,对应2022-2026年CAGR 为17.71/75.01%。

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(全球逆变器替换需求2022-2026 年CAGR达18%)


【第6点】市场空间测算

全球逆变器市场规模预计2022年达千亿规模,2025 年达1865亿元,2022-2025 年 CAGR 达 23.37%。

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(逆变器市场空间测算逻辑)

在需求端,新能源配储下国内市场共享储能及海外户用、工商业储能有望进一步放量。

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(全球逆变器市场空间测算)


【第7点】成本和渠道是逆变器竞争关键

逆变器企业具有流动资产占比高、资产周转率较高的特点。净利率与总资产周转率系逆变器企业 ROE 主要驱动因素。

1、看产品:微逆毛利率高于组串,储能打造新增长极

集中式、组串式、集散式和微型逆变器四类产品单体容量以及直接与逆变器连接的光伏组件数量不同,有不同的下游应用场景。

根据 CPIA、CNESA、IRENA数据显示,21年全球市场上按容量计算的组串式逆变器出货量约67%左右,集中式逆变器约占30%,集散式和微型逆变器所占份额小。当前组串式既适用于大功率场景,也适用于小功率场景,同时叠加其便于安装等优势,渗透率逐步提升。2021年,我国组串式逆变器出货量占比达到 69.6%。

微逆毛利率高于组串产品,渗透率预计持续提升。目前,微型逆变器应用市场主要在境外。储能拓展成长空间,盈利能力增量可观。

2、看市场:国内外竞争格局有异,发展逻辑差异化

国外:利润空间广阔,竞争格局良好

国内:价格竞争激烈,降本为破局之道

此外,主管部门尚未针对分布式光伏发电系统的直流高压问题出台强制性政策,大多数分布式用户出于成本因素的考虑,并未选择安全性好但成本较高的微型逆变器,仍主要采用性价比更高的组串式逆变器。

3.看渠道:境外市场周转率低于境内

为保证供货稳定性,海外商品储备要求较高。我国逆变器产品的境外销售活动主要通过全球各市场区域当地子公司开展,为保证供货的及时性、稳定性,需在当地储备一定量的商品。

海外户用市场深挖渠道优势,国内企业市场构筑成本壁垒。从逆变器市场的价格看,户用 市场>企业市场,海外市场>国内市场,高价格带来高盈利空间。


【第8点】PCS 与储能系统集成

初期竞争激烈,龙头公司逐渐显现。据 CNESA 统计,2021年国内市场储 能变流器前十名企业总出货量达 2.19GW,同比高增 72.6%。

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(2021 年中国供应商国内市场储能系统装机前十)

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(2021 年中国供应商海外市场储能系统装机前十)

储能系统集成上,逆变器优势明显,市占率有望提升。

根据下游应用场景需求不同,专门从事组合储能子系统并最大化提升系统性能的业务,需具备电化学、电力电子、IT、电网调度等多行业基础能力,对集成商综合要求高,进入壁垒较高。

系统集成竞争主体由光伏逆变器企业、锂电池企业 、电力企业、专门化集成商构成。研究员认为,在以阳光电源为代表的光伏逆变器企业在光储业务 上协同效应明显,在技术、客户及供应端具有竞争优势,市占率或进一步提升。


【第9点】逆变器竞争格局

1、格局:国产厂商市占率提升,阳光华为双龙头格局稳定

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(厂商格局情况)

2020 年全球前十逆变器企业榜单中有 6 家中国企业,分别为华为/阳光电源/古瑞瓦特/锦浪 科技/上能电气/固德威。

2、成本优势:国产逆变器企业凭借材料国产化及更低人工费用成本优势,盈利能力强于海外。

3、产品优势:高性价比、品类齐全、快速迭代。

4、供应链优势:IGBT 国产化替代加速,国内龙头优先保供。

IGBT 被誉为电力电子行业里的 CPU,是光伏逆变器上游核心元器件,是逆变器实现直流 交流电转换的基础。据固德威招股说明书,IGBT 占光伏逆变器总成本 10-15%。根据华经 产业院测算,2022 年光伏 IGBT 的市场规模约 35 亿元。

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(逆变器产业链)

IGBT 国产化替代加速,紧缺局面优先缓解。

IGBT 技术壁垒高且国外企业起步较早,国产 IGBT 厂商难以达到逆变器技术要求,当前国产光伏逆变器 IGBT 主要依赖海外厂商供应, 如德国英飞凌、日本三菱、富士。2020 年 IGBT 出货全球前十排名中海外企业占比96%,国产厂商中仅斯达半导上榜。

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(2020 年 IGBT 市场竞争格局)

今年5 月,铁锂电池龙头比亚迪发布光伏逆变专用 IGBT,产品采用光伏逆变器典型应用拓扑、性能高效、模块结构紧凑,标志IGBT 国产化进程全面加速。

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(国产光伏 IGBT 厂商进展)

核心竞争要素主要是“海外市场重品牌及渠道,国内市场性价比为王”。

海外市场有认证和渠道壁垒。逆变器产品出口海外目前难点在于:

1、认证周期长,国家要求不同,认证种类多。

2、新品牌认知度低。

海外市场户用产品占比更高, 客户主要为安装商、户用投资者等,较集中式产品客户更为复杂。

同时,开拓海外市场需要与项目开发商、系统集成商、经销商、安装商等建立联系。此外,建立完善的售后服务体系,为客户及渠道商进行必要的培训,针对客户的突发需求及时响应,保障售后服务质量。

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(海内外 PCS 供应链对)

国内市场上,性价比为王,成本有优势的公司或脱颖而出。

国内逆变器需求以央企国企为主,通常以招标方式进行。中国能建集团每年进行光伏逆变器集中招标,其招标价格具有代表性,可反映国内逆变器单价走势。只有加强研发、掌握价格优势才能在招标中斩获订单。


【第10点】与温度传感器

1、温度传感器在逆变器产品上的应用

“光伏发电系统,主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成,温度传感器在光伏发电系统中是必不可少的,有了它将自动检测太阳电池板的温度和空气温度。具体地说,电池温度由电池超温保护控制器中的外部温度传感器检测。控制器的过热保护是通过内部传感器检测温度以实现自动保护。逆变器中通过CPU指挥系统运行,逆变器包含电压、电阻、温度传感器和电流,可随时检测内芯和外界的运行情况。”石冢、芝浦、大泉、华工高理与特普生等温度传感器领域的专家告诉温度传感器研究院的研究员。

综上所述,光伏逆变器的主要作用,就是把光伏组件发出来的直流电转变成交流电。作为电力电子产品,主要部件有结构件和电子器件,结构件是不怕低温的,电子器件有电阻,电容,电感,继电器,显示屏,风扇,功率开关管,传感器,CPU芯片等等,各元器件耐低温性能不一样,逆变器的低温取决于这些元器件。

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(光伏逆变器内部组件工作与储存温度)

逆变器作为光伏电站系统的核心部分,不仅有直流电变交流电的功能,还反馈着整个电站的信息。逆变器需要9大保护,有直流过电压保护 、电网过/欠压保护 、频率异常保护 、防孤岛效应保护、极性反接保护、过载保护、接地保护、模块过温保护、机内过温保护。

通常光伏逆变器的工作环境都是在室外,面对温差变化、潮湿度、暴风雨等恶劣环境对逆变器本身是一种考验,利用温湿度传感器来测量并且加以控制自身温湿度,譬如逆变器内部出现温度过高情况时,使逆变器停止运行或降额输出,以保护设备的稳定运行。所以这个环节必不可少,这样才能专业、有效的保证设备长期稳定运行。”

“根据功率大小,逆变器用的数量有多有少,一般在几个点:1.继电器上,市面上用环氧热敏电阻和小线仔的比较多,靠近继电器表面,还有就是继电器的焊盘上;2.共模电感、直流母线电容、交流滤波电容、电抗器要用到NTC温度传感器;3.IGBT基板上,用安装孔式NTC温度传感器,线长较短。4.环温检测上,要用到NTC温度传感器。”

一直在这块经营客户的特普生听上去尤其有一些经验,“特普生温度传感器最高工作温度可以达到150度, 当温度传感器检测到 IGBT 散热器温度超过限制,逆变器断开交流接触器。我们可以根据客户的要求, 对阻值、长度、 连接器进行订制。”

2、逆变器在温度传感器销售渠道上的应用

温度传感器公司的销售团队,要判断这些逆变器客户,是不是自己公司的产品方向与优势,也要判断团队是不是深耕细作于光伏产业。

如果是精耕细作,那就搭建“光伏(含逆变器)行业销售小组”,梳理这些涉足的厂家客户名单及其区域布点,深耕光伏、光伏逆变器行业。一旦深耕这个行业,豁然开朗!IGBT元器件厂家、PMIC厂家、无源器件(占了光伏逆变器成本30%)厂家,都是逆变器的供应商,温度传感器也是逆变器的供应商。

那么,温度传感器与IGBT元器件、PMIC、无源器件的销售人员就是合拍的,就容易建立起对公司、对自己都是双赢的战略合作客户共享关系!

3、逆变器在温度传感器营销推广上的应用

线下推广光伏逆变器用温度传感器,要把他归纳到光伏这个行业大类。借助光伏产业的专业论坛、展会与协会组织。譬如中国光伏行业协会CPIA、国际能源网、亚洲太阳能光伏工业展、国际新能源展览会、美国太阳能光伏展会。另外,台湾、上海、广州等光伏或新能源展会,也是光伏用温度传感器获客的平台。

线上推广光伏逆变器用温度传感器,主要方式是内容营销。搭建提高客户信任的PC站、微信号是基本功,更少不了客户总经理、工程师、采购利用搜索引擎来“人找货”的守株待兔,也就是说,涵盖百度、知乎的内容营销是温度传感器品牌的上推广大盘。

“温度传感器大客户销售代表,面对光伏逆变器这类典型的ToB营销模式的客户,要清楚“高客单、数量少、强关系、长服务、能复购”的客户特点,也要清楚“决策链长、产品功能与客户需求沟通复杂、产品要定制开发”的重难点,要找到双方开始合作的信任预期。

以过往的经验来看,优秀的温度传感器大客户销售代表,必须做到且不止这四点:1.公司背书显实力;2.方案与沟通内容显专业;3.案例细节显效果;4.会面畅谈显信任”

4、逆变器在温度传感器人力资源上的应用

IGBT元器件厂家、PMIC厂家、无源器件(占了光伏逆变器成本30%)厂家等等逆变器上游企业的渠道销售人员,与逆变器用温度传感器的渠道销售销售人员,渠道是重叠的,客户资源是重叠的,销售人员在这2个行业跳槽,可以实现客户资源无缝衔接,客户效率最大化。

5、 在温度传感器投融资上的应用

温度传感器研究院的研究员认为“温度传感器与IGBT元器件厂家、PMIC厂家、无源器件(占了光伏逆变器成本30%)厂家的一些客户是重叠的、一些渠道是重叠的、多数营销推广模式是重叠的、多数经营管理模式也是重叠的,也就是说,他们之间适合相互投融资的比例很高!”

特普生主营温度传感器NTC热敏电阻传感器模块及一体化解决方案,特普生拥有发明专利5项,实用新型27项,保留不公开技术2项,是国内唯一拥有全尺寸全自动单端玻封机、单端热敏电阻测试机的具有芯片设计能力的源头实业,特普生温度传感器,特别好的温度传感器。

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