逆變器在光伏產業鏈中居于下游位置,與組件共同構成發電系統。光伏產業鏈可分為硅料、硅片、光伏電池片、光伏組件、光伏系統五個環節。其中上游包括原料高純度多晶硅材料的生產,單晶硅和多晶硅的制造,硅片的生產。中游包括光伏電池,光伏組件(玻璃,支架等)等環節。下游包括逆變器和光伏發電系統環節,逆變器在整個光伏產業鏈中具有重要地位。
光伏逆變器是太陽能光伏系統的心臟,其主要功能為將太陽電池組件產生的直流電轉化為交流電,并入電網或供負載使用。光伏逆變器是連接太陽能光伏電池板和電網之間的電力電子設備,主要功能是將太陽能電池板產生的直流電通過功率模塊轉換成可以并網的交流電,是太陽能光伏發電系統的“心臟”。光伏逆變器的可靠性、安全性直接關系太陽能發電系統整體的平穩運行,其轉換效率直接影響太陽能光伏發電系統的發電效率,其使用壽命直接關系到光伏發電系統的使用年限,最終影響光伏電站項目的投資收益率。
光伏逆變器市場以集中式和組串式逆變器為主。根據中國光伏行業協會中國光伏產業發展路線圖(2023-2024),2023年,光伏逆變器市場仍然以組串式逆變器和集中式逆變器為主。其中,組串式逆變器市場占比為80%,集中式逆變器市場占比為20%。
圖表:2023-2030年我國不同類型逆變器市場占比變化趨勢
數據來源:CPIA
組串式逆變器在大型電站中滲透率提升,并且組串式逆變器更適合分布式光伏,將進一步驅動組串式應用市場增長。2023年大型地面電站占全部新增光伏發電裝機的55.6%,分布式電站占比為44.4%,其中戶用光伏占到分布式市場約45.3%。2023年,我國大基地項目開工建設,集中式增長點明顯。分布式市場方面,我國戶用光伏裝機表現良好,并且隨著多個傳統戶用裝機市場接近飽和,戶用安裝開始向南部轉移,如江西、湖南、福建等省份2023年增長突出。未來,隨著分布式光伏市場的持續發展,以及集中式光伏電站中組串式逆變器占比不斷提升,組串式逆變器市場規模將持續增長。
長期技術積累才能有效提高產品的穩定性可靠性。根據上能電氣招股說明書,電力電子行業屬于技術密集型產業,涉及電力、電子、控制理論等學科,研發人才需具備電力系統設計、電力電子技術、機械結構設計、微電腦技術、通訊技術、控制技術、軟件編程等專業知識,以及產品應用場景知識。產品從設計、研制到持續創新性改進都需要大量的研發人員共同努力才能完成。研發人員的技術水平和知識的深度和廣度都會直接影響到產品的質量和水平,長期技術積累才能有效提高產品的穩定性可靠性。對于新進入者,很難在短期內積累相關技術和各種應用場景知識,從而形成一定的技術壁壘。
逆變器生產需要用到功率芯片和器件,我國逆變器功率模塊在地化供應率較低,供應鏈保供能力鑄造相關企業壁壘。根據上能電氣招股說明書,電力電子行業具有獨特的生命周期特征,產品迭代快,因此對供應商的要求較高。不僅要求供應商能按時提供優質原材料,還要求供應商能應對行業的快速變化,保證本行業的產品優化和升級。對于新進入者而言,首先要在短期內培育出好的供應鏈體系,然后還需幫助供應商在短期大幅降低生產成本,從而形成一定的供應鏈壁壘。
據中國光伏行業協會,在近幾年國際局勢影響下,出于加強我國產品供應鏈安全的角度考慮,我國需要具備一定的功率芯片和器件的在地化生產能力。2023年集中式逆變器在地化供應率為30%,部分頭部企業的功率器件在地化率已超過50%;1500V組串式逆變器在地化供應率為20.3%,部分頭部企業已超過50%;1000V組串式逆變器在地化供應率為40%,部分頭部企業已超過60%。隨著逆變器廠商技術進步,我國逆變器功率模塊在地化供應率將得到顯著提升。逆變器主控制芯片在地化供應率指的是使用國內本土產主控制芯片的逆變器占出貨至國內所有逆變器總量的比例。2023年我國逆變器主控制芯片在地化供應率約23.2%,同比提升了超過5個百分點,頭部企業已達到約30%以上。隨著國內控制芯片廠商的不斷發展,2030年我國逆變器主控制芯片在地化供應率或將提升至70%,行業對本土產芯片技術有所期待。
逆變器環節單位產能資本開支相對較低,優秀的成本控制能力是保障盈利水平的關鍵。根據CPIA,2023年,逆變器設備投資成本由2022的4.7萬元/MW下降到4.5萬元/MW。未來隨著逆變器功率密度的提升和自動化水平的提高,以及市場需求的增加使得產線利用率有所提升,都將使單位容量設備投資額呈下降趨勢,預計2030年可降低至4.1萬元/MW。在人均產出率方面,2023年,我國逆變器人均產出率約為27.3MW/(人·年),隨著產線自動化、數字化、智能化水平及單臺逆變器容量的提高,未來逆變器人均產出率有望實現大幅提升,到2030年有望達到36.4MW/(人·年)。