光伏逆变器：行业研究报告
tony2001
中线波段
2022-12-18 10:58:59
随着全球加快了向零碳经济转型的步伐，光伏作为可持续能源家族的重要成员获得了长足发展。目前，家庭及工商业终端用户的太阳能渗透率已合计从 2017 年的 4.1% 增至 2021 年的 10.6%，并预计将于 2026 年进一步增至 27.0%；同期全球新增光伏装机容量从 97 千兆瓦增至 175 千兆瓦，年复合增长率达 21.1%。其中，光伏逆变器是太阳能光伏系统的心脏，太阳能电池组件所发的电全部都要通过逆变器的处理才能对外输出，逆变器属于光伏发电系统的核心设备。那么，什么是光伏逆变器？ 为什么是光伏系统的心脏？ 光伏逆变器的行业天花板有多高？一、光伏逆变器的基本概况光伏逆变器是一种将光伏太阳能电池板的可变直流电输出转换为可接入商业电网或供当地离网电网使用的公用频率交流电的电气设备。其为光伏系统中关键平衡系统部件，允许使用普通的交流电供电设备。其直接影响太阳能光伏系统的发电效率，是保证电站长期可靠运行的关键设备。其亦提高了项目的投资回报率。光伏逆变器是太阳能光伏系统的心脏，太阳能电池组件所发的电全部都要通过逆变器的处理才能对外输出，逆变器属于光伏发电系统的核心设备。图：光伏逆变器应用示意图
光伏逆变器因其技术壁垒较高，在发展初期一直被国外逆变器企业所垄断。我国的部分逆变器企业在不断研发过程中逐步突破技术障碍，目前，已在全球逆变器行业中占据一定地位。从 逆变器的必要性来看，光伏阵列所发电能为直流电，但直流供电系统存在较大局限性，不便于变换电压且负载应用范围十分有限，逆变器可以将电池板产生的直流电转换为生活所需的交流电，故逆变器是光伏发电系统中必不可少的核心部件。从 逆变器的重要性来看，逆变器的可靠性和安全性直接关系到整个太阳能发电系统的平稳运行，具体体现在：1）其转换效率将直接关系到太阳能光伏发电系统发电效率；2）其使用寿命将直接影响到光伏发电系统的使用年限，转换效率和使用寿命都将进一步影响到光伏电站项目的投资收益率（IRR）。综上所述，光伏逆变器在光伏发电并网整个过程中具有不可替代的重要性。二、光伏逆变器行业的市场规模光伏产业链主要分为主产业链和辅材产业链，主产业链中主要包括硅料、硅片、电池片、组件及光伏电站环节，辅材产业链中根据不同生产环节分类，主要包括： 1）硅片生产环节：热场材料、金刚线； 2）电池片生产环节：银浆； 3）组件封装环节：光伏玻璃、胶膜、背板、边框、接线盒等等； 4）电站发电环节：逆变器、支架、汇流箱、电缆等等。 图：光伏主、辅材产业链示意图
逆变器上游包括 电子元器件、结构件和辅材。从逆变器产业链上游来看，逆变器主要由电子元器件（功率半导体、集成电路、电感磁性元器件、PCB 线路板、电容、电感、开关器件、连接器等）、结构件（散热器、压铸件、机柜机箱、钣金件等）和辅助材料（胶水、包材、塑胶件等绝缘材料）组成。原材料供应商所处行业总体属于充分竞争状态，可供选择的供应商数量较多。逆变器下游涵盖 终端用户、系统集成商、EPC 承包商和安装商。从逆变器产业链的下游来看，逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心部件，需与其他部件集成后销售给下游电站投资业主、家庭户用、工商业主等终端用户。光伏发电系统在提供给最终用户使用之前，还需经历系统设计、部件集成及安装环节，虽终端用户均相同，但设备也可以由中间环节的某一类客户采购，故逆变器下游客户既包括了投资业主等最终用户，也涵盖了光伏系统集成商、EPC 承包商、安装商等中间环节的客户。由于太阳能光伏行业的快速发展和每年太阳能光伏新增数量的不断增加，全球户用、工商业、公用事业和离网光伏逆变器的出货量预计将从2021年的54.7千兆瓦、46.0千兆瓦、108.4千兆瓦及1.3千兆瓦增至2026年的约157.4千兆瓦、168.3千兆瓦、251.4千兆瓦及2.2千兆瓦，複合年增长率分别为23.5%、29.6%、18.4%及11.2%。预期户用及工商业分部的增长将远快于公用事业及离网分部。此外，户用及工商业逆变器市场通常为供应商提供更高的价格及利润，原因是该市场的定制解决方案属性的重要性较高。图：2017-2026E全球光伏逆变器出货量市场规模（按类别分类，千兆瓦）
三、光伏逆变器行业的驱动因素（一）对可持续能源的需求不断增加主要经济体已就应对气候变化及减少碳排放达成共识。其中，中国的目标是2060年前实现“碳中和”，而欧盟和美国承诺2050年前实现相同的目标。私营部门也积极支持可持续能源转型，到2022年5月，约有315家公司公开承诺2040年前实现淨零排放。从2021年至2050年，可持续能源（不包括水电）的总投资预计将超过10.0万亿美元，其中超过40.0%将用于光伏投资。（二）降低光伏发电成本由于多种因素，全球主要市场的电价一直在上涨，有关因素包括：1）全球用电量快速增长，2）石油等传统能源价格上涨，及3）碳税等碳排放控制措施。例如，2021年，美国的平均零售电价从2017年的约0.129美元/千瓦时上升至2021年的约0.137美元/千瓦时，而欧盟的平均零售电价从2017年的约0.204欧元/千瓦时上升至2021年的约0.228欧元/千瓦时。同时，由于技术进步和生产规模扩大，光伏能源的成本持续下降。全球光伏能源平均平准化发电成本（LCOE）从2017年的0.083美元/千瓦时下降42.2%至2021年的0.048美元/千瓦时。成本因素促使更多的家庭及工商业终端用户选择光伏发电作为传统电力供应的补充或替代。（三）分布式光伏发电市场快速扩张由于① 安装条件的灵活性，② 高安全标准，及③ 低成本， 分布式光伏发电的安装近年来增长更快。此外，智慧能源解决方案供应商通过整合电力电子和数字技术来满足户用及工商业市场对 分布式能源的需求，继续推动光伏逆变器市场的增长。 分布式光伏发电在新安装光伏发电中的份额从2017年的36.1%提升至2021年的45.4%，预计到2026年将进一步提升至55.5%。（四）更换光伏逆变器的需求不断增加光伏逆变器的市场规模不仅取决于新光伏发电项目的需求，亦取决于现有项目的更换需求。光伏逆变器的平均使用寿命约为10年。随著更多光伏项目的安装，预计未来五年光伏逆变器的更换需求将快速增长，到2026年将达到84.9千兆瓦，佔总需求的14.1%。四、光伏逆变器行业的核心玩家光伏逆变器市场竞争格局而言， 2021年全球逆变器出货量排名前10的厂商中，中国企业占了6家，分别是华为智能光伏、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、上能电气和固德威。其中， 华为智能光伏以31.3%的市占率排名第一，超过2020年占比第一的华为（主要原因是美国制裁等因素影响）。相较2020年而言格局，行业整体集中度进一步提升，龙头占比市场份额持续提升。
一）华为智能光伏华为成立于1987年，是全球领先的通信技术和网络能源解决方案提供商，华为产品和解决方案涵盖移动、宽带、IP、光网络、网络能源、电信增值业务和终端等领域，业务遍布全球170多个国家和地区。2013年，华为推出光伏逆变器产品组合，主要为组串式光伏逆变器，并融合信息技术、互联网技术与光伏技术，推出智能光伏电站解决方案。 华为率先将30多年积累的数字信息技术与光伏跨界融合，推出领先的智能光伏解决方案。在发电侧，将AI、云等新ICT技术与光伏进一步深度融合，打造 “高效发电、智能营维、安全可靠、电网友好” 的智能光伏电站， 助力光伏成为主力能源。在用电侧，基于“主动安全，更优度电成本”的理念，华为面向企业，推出行业绿电解决方案，开启低碳新时代；在家庭场景，推出24h绿电解决方案，率先实现24小时享受清洁电力，开启零碳新生活。华为智能光伏将始终通过持续创新，让绿电走进千行百业、千家万户。（二）阳光电源阳光电源成立于1997年，是一家专注于太阳能、风能、储能、电动汽车等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的企业。该公司于2011年在深交所挂牌上市。主要产品包括光伏逆变器、风能变流器、储能系统、新能源汽车驱动系统、智慧能源运维服务等。（三）锦浪科技锦浪科技成立于2005年，专业从事分布式光伏发电系统核心部件—组串式逆变器的研发、生产、销售和技术服务。该公司于2019年在深交所挂牌上市。（四）古瑞瓦特古瑞瓦特成立于2010年，是一家专注于研发和制造太阳能并网、离网、储能逆变器及用户侧智慧能源管理解决方案的新能源企业。太阳能并网逆变器功率覆盖1-100kW，离网及储能逆变器功率覆盖1-30kW，产品适用于户用、商用、光伏扶贫、大型地面电站及各类储能电站场景，并已在全球广泛应用。（五）固德威固德威是一家新能源高新技术企业，公司总部位于东方水城苏州高新区，是一家以新能源电力电源设备的转换、储能变换、能源管理为基础，以降低用电成本、提高用电效率为核心，以能源多能互补、能源价值创造为目的，集自主研发、生产、销售及服务为一体的高新技术企业，主营业务产品包括光伏并网逆变器、光伏储能逆变器、智能数据采集器以及SEMS智慧能源管理系统。（六）上能电气上能电气成立于2012年3月，主要产品包括光伏逆变器、储能双向变流器及储能系统集成、电能质量治理产品等。（七）SMA SolarSMA Solar Technology AG成立于1981年，总部位于德国卡塞尔市。2008年，SMA在德国法兰克福证券交易所主板上市。目前，SMA光伏逆变器在全球范围内累计装机容量已超过75GW，服务体系覆盖全球190多个国家，拥有适用于不同光伏应用场景的完整的产品线及全面解决方案。2019年1月，SMA宣布其中国公司由管理层收购而私有化，SMA中国公司目前已更名为爱士惟新能源技术（江苏）有限公司。（八）SolarEdgeSolarEdge Technologies成立于2006年，业务范围涵盖逆变器、电动汽车充电、家庭能源管理、虚拟发电厂、电池和不间断电源（UPS）解决方案。该公司于2015年3月在纳斯达克上市。
光伏逆变器因其技术壁垒较高，在发展初期一直被国外逆变器企业所垄断。我国的部分逆变器企业在不断研发过程中逐步突破技术障碍，目前，已在全球逆变器行业中占据一定地位。从 逆变器的必要性来看，光伏阵列所发电能为直流电，但直流供电系统存在较大局限性，不便于变换电压且负载应用范围十分有限，逆变器可以将电池板产生的直流电转换为生活所需的交流电，故逆变器是光伏发电系统中必不可少的核心部件。从 逆变器的重要性来看，逆变器的可靠性和安全性直接关系到整个太阳能发电系统的平稳运行，具体体现在：1）其转换效率将直接关系到太阳能光伏发电系统发电效率；2）其使用寿命将直接影响到光伏发电系统的使用年限，转换效率和使用寿命都将进一步影响到光伏电站项目的投资收益率（IRR）。综上所述，光伏逆变器在光伏发电并网整个过程中具有不可替代的重要性。二、光伏逆变器行业的市场规模光伏产业链主要分为主产业链和辅材产业链，主产业链中主要包括硅料、硅片、电池片、组件及光伏电站环节，辅材产业链中根据不同生产环节分类，主要包括： 1）硅片生产环节：热场材料、金刚线； 2）电池片生产环节：银浆； 3）组件封装环节：光伏玻璃、胶膜、背板、边框、接线盒等等； 4）电站发电环节：逆变器、支架、汇流箱、电缆等等。 图：光伏主、辅材产业链示意图逆变器上游包括 电子元器件、结构件和辅材。从逆变器产业链上游来看，逆变器主要由电子元器件（功率半导体、集成电路、电感磁性元器件、PCB 线路板、电容、电感、开关器件、连接器等）、结构件（散热器、压铸件、机柜机箱、钣金件等）和辅助材料（胶水、包材、塑胶件等绝缘材料）组成。原材料供应商所处行业总体属于充分竞争状态，可供选择的供应商数量较多。逆变器下游涵盖 终端用户、系统集成商、EPC 承包商和安装商。从逆变器产业链的下游来看，逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心部件，需与其他部件集成后销售给下游电站投资业主、家庭户用、工商业主等终端用户。光伏发电系统在提供给最终用户使用之前，还需经历系统设计、部件集成及安装环节，虽终端用户均相同，但设备也可以由中间环节的某一类客户采购，故逆变器下游客户既包括了投资业主等最终用户，也涵盖了光伏系统集成商、EPC 承包商、安装商等中间环节的客户。由于太阳能光伏行业的快速发展和每年太阳能光伏新增数量的不断增加，全球户用、工商业、公用事业和离网光伏逆变器的出货量预计将从2021年的54.7千兆瓦、46.0千兆瓦、108.4千兆瓦及1.3千兆瓦增至2026年的约157.4千兆瓦、168.3千兆瓦、251.4千兆瓦及2.2千兆瓦，複合年增长率分别为23.5%、29.6%、18.4%及11.2%。预期户用及工商业分部的增长将远快于公用事业及离网分部。此外，户用及工商业逆变器市场通常为供应商提供更高的价格及利润，原因是该市场的定制解决方案属性的重要性较高。图：2017-2026E全球光伏逆变器出货量市场规模（按类别分类，千兆瓦）三、光伏逆变器行业的驱动因素（一）对可持续能源的需求不断增加主要经济体已就应对气候变化及减少碳排放达成共识。其中，中国的目标是2060年前实现“碳中和”，而欧盟和美国承诺2050年前实现相同的目标。私营部门也积极支持可持续能源转型，到2022年5月，约有315家公司公开承诺2040年前实现淨零排放。从2021年至2050年，可持续能源（不包括水电）的总投资预计将超过10.0万亿美元，其中超过40.0%将用于光伏投资。（二）降低光伏发电成本由于多种因素，全球主要市场的电价一直在上涨，有关因素包括：1）全球用电量快速增长，2）石油等传统能源价格上涨，及3）碳税等碳排放控制措施。例如，2021年，美国的平均零售电价从2017年的约0.129美元/千瓦时上升至2021年的约0.137美元/千瓦时，而欧盟的平均零售电价从2017年的约0.204欧元/千瓦时上升至2021年的约0.228欧元/千瓦时。同时，由于技术进步和生产规模扩大，光伏能源的成本持续下降。全球光伏能源平均平准化发电成本（LCOE）从2017年的0.083美元/千瓦时下降42.2%至2021年的0.048美元/千瓦时。成本因素促使更多的家庭及工商业终端用户选择光伏发电作为传统电力供应的补充或替代。（三）分布式光伏发电市场快速扩张由于① 安装条件的灵活性，② 高安全标准，及③ 低成本， 分布式光伏发电的安装近年来增长更快。此外，智慧能源解决方案供应商通过整合电力电子和数字技术来满足户用及工商业市场对 分布式能源的需求，继续推动光伏逆变器市场的增长。 分布式光伏发电在新安装光伏发电中的份额从2017年的36.1%提升至2021年的45.4%，预计到2026年将进一步提升至55.5%。（四）更换光伏逆变器的需求不断增加光伏逆变器的市场规模不仅取决于新光伏发电项目的需求，亦取决于现有项目的更换需求。光伏逆变器的平均使用寿命约为10年。随著更多光伏项目的安装，预计未来五年光伏逆变器的更换需求将快速增长，到2026年将达到84.9千兆瓦，佔总需求的14.1%。四、光伏逆变器行业的核心玩家光伏逆变器市场竞争格局而言， 2021年全球逆变器出货量排名前10的厂商中，中国企业占了6家，分别是华为智能光伏、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、上能电气和固德威。其中， 华为智能光伏以31.3%的市占率排名第一，超过2020年占比第一的华为（主要原因是美国制裁等因素影响）。相较2020年而言格局，行业整体集中度进一步提升，龙头占比市场份额持续提升。一）华为智能光伏华为成立于1987年，是全球领先的通信技术和网络能源解决方案提供商，华为产品和解决方案涵盖移动、宽带、IP、光网络、网络能源、电信增值业务和终端等领域，业务遍布全球170多个国家和地区。2013年，华为推出光伏逆变器产品组合，主要为组串式光伏逆变器，并融合信息技术、互联网技术与光伏技术，推出智能光伏电站解决方案。 华为率先将30多年积累的数字信息技术与光伏跨界融合，推出领先的智能光伏解决方案。在发电侧，将AI、云等新ICT技术与光伏进一步深度融合，打造 “高效发电、智能营维、安全可靠、电网友好” 的智能光伏电站， 助力光伏成为主力能源。在用电侧，基于“主动安全，更优度电成本”的理念，华为面向企业，推出行业绿电解决方案，开启低碳新时代；在家庭场景，推出24h绿电解决方案，率先实现24小时享受清洁电力，开启零碳新生活。华为智能光伏将始终通过持续创新，让绿电走进千行百业、千家万户。（二）阳光电源阳光电源成立于1997年，是一家专注于太阳能、风能、储能、电动汽车等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的企业。该公司于2011年在深交所挂牌上市。主要产品包括光伏逆变器、风能变流器、储能系统、新能源汽车驱动系统、智慧能源运维服务等。（三）锦浪科技锦浪科技成立于2005年，专业从事分布式光伏发电系统核心部件—组串式逆变器的研发、生产、销售和技术服务。该公司于2019年在深交所挂牌上市。（四）古瑞瓦特古瑞瓦特成立于2010年，是一家专注于研发和制造太阳能并网、离网、储能逆变器及用户侧智慧能源管理解决方案的新能源企业。太阳能并网逆变器功率覆盖1-100kW，离网及储能逆变器功率覆盖1-30kW，产品适用于户用、商用、光伏扶贫、大型地面电站及各类储能电站场景，并已在全球广泛应用。（五）固德威固德威是一家新能源高新技术企业，公司总部位于东方水城苏州高新区，是一家以新能源电力电源设备的转换、储能变换、能源管理为基础，以降低用电成本、提高用电效率为核心，以能源多能互补、能源价值创造为目的，集自主研发、生产、销售及服务为一体的高新技术企业，主营业务产品包括光伏并网逆变器、光伏储能逆变器、智能数据采集器以及SEMS智慧能源管理系统。（六）上能电气上能电气成立于2012年3月，主要产品包括光伏逆变器、储能双向变流器及储能系统集成、电能质量治理产品等。（七）SMA SolarSMA Solar Technology AG成立于1981年，总部位于德国卡塞尔市。2008年，SMA在德国法兰克福证券交易所主板上市。目前，SMA光伏逆变器在全球范围内累计装机容量已超过75GW，服务体系覆盖全球190多个国家，拥有适用于不同光伏应用场景的完整的产品线及全面解决方案。2019年1月，SMA宣布其中国公司由管理层收购而私有化，SMA中国公司目前已更名为爱士惟新能源技术（江苏）有限公司。（八）SolarEdgeSolarEdge Technologies成立于2006年，业务范围涵盖逆变器、电动汽车充电、家庭能源管理、虚拟发电厂、电池和不间断电源（UPS）解决方案。该公司于2015年3月在纳斯达克上市。
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