大家好!今天让小编来大家介绍下关于光伏组件改善报告_光伏逆变器行业深度报告:出海加速,全球崛起的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
文章目录列表:
1.【光伏科普】影响组件的问题这么多,如何做好预防措施?2.光伏逆变器行业深度报告:出海加速,全球崛起
【光伏科普】影响组件的问题这么多,如何做好预防措施?
蜗牛纹
蜗牛纹的出现是一个综合的过程,EVA胶膜中的助剂、电池片表面银浆构成、电池片的隐裂以及体系中水份的催化等因素都会对蜗牛纹的形成起促进作用,而蜗牛纹现象的出现也不是必然,而是有它偶然的引发因素。EVA胶膜配方中包含交联剂,抗氧剂,偶联剂等助剂,其中交联剂一般采用过氧化物来引发EVA树脂的交联,由于过氧化物属于活性较高的引发剂,如果在经过层压后交联剂还有较多残留的话,将会对蜗牛纹的产生有引发和加速作用。
胶膜使用助剂都有纯度的指标,一般来说纯度要求要在99.5%以上。助剂中的杂质主要是合成中的副产物以及合成中的助剂残留,以小分子状态存在,沸点较高,无法通过层压抽真空的方法从体系中排除,所以助剂如果纯度不高,那么这些杂质也将会影响EVA胶膜的稳定性,可能会造成蜗牛纹的出现。
组件影响:
1.纹路一般都伴随着电池片的隐裂出现。
2.电池片表面被氧化。
3.影响了组件外观。
预防措施:
1.胶膜使用符合纯度指标的助剂。
2.安装过程中对组件的轻拿轻放有足够认识。
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EVA脱层
1.交联度不合格.(如层压机温度低,层压时间短等)造成。
2.玻璃、背板等原材料表面有异物造成。
3.原材料成分(例如乙烯和醋酸乙烯)不均导致不能在正常温度下溶解造成脱层。
4.助焊剂用量过多,在外界长时间遇到高温出现延主栅线脱层。
组件影响:
脱层面积较小时影响组件大功率失效。当脱层面积较大时直接导致组件失效报废。
预防措施:
1.严格控制层压机温度、时间等重要参数并定期按照要求做交联度实验,并将交联度控制在85%±5%内。
2.加强原材料供应商的改善及原材检验。
3.加强制程过程中成品外观检验。
4.严格控制助焊剂用量,尽量不超过主栅线两侧0.3mm。
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硅胶不良导致分层&电池片交叉隐裂纹
1.交联度不合格,如层压机温度低,层压时间短等造成。
2.玻璃、背板等原材料表面有异物造成。
3.边框打胶有缝隙,雨水进入缝隙内后组件长时间工作中发热导致组件边缘脱层4.电池片或组件受外力造成隐裂。
组件影响:
1.分层会导致组件内部进水使组件内部短路造成组件报废。
2.交叉隐裂会造成纹碎片使电池失效,组件功率衰减直接影响组件性能。
预防措施:
1.严格控制层压机温度、时间等重要参数并定期按照要求做交联度实验。
2.加强原材料供应商的改善及原材检验。
3.加强制程过程中成品外观检验。
4.总装打胶严格要求操作手法,硅胶需要完全密封。
5.抬放组件时避免受外力碰撞。
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组件烧坏
汇流条与焊带接触面积较小或虚焊出现电阻加大发热造成组件烧毁。
组件影响:
短时间内对组件无影响,组件在外界发电系统上长时间工作会被烧坏最终导致报废。
预防措施:
1.在汇流条焊接和组件修复工序需要严格按照作业指导书要求进行焊接,避免在焊接过程中出现焊接面积过小。
2.焊接完成后需要目视一下是否焊接ok。
3.严格控制焊接烙铁问题在管控范围内(375±15)和焊接时间2-3s。
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组件接线盒起火
1.引线在卡槽内没有被卡紧出现打火起火。
2.引线和接线盒焊点焊接面积过小出现电阻过大造成着火。
3.引线过长接触接线盒塑胶件长时间受热会造成起火。
组件影响:
起火直接造成组件报废,严重可能一起火灾。
预防措施:
1.严格按照sop作业将引出线完全插入卡槽内。
2.引出线和接线盒焊点焊接面积至少大于20平方毫米。
3.严格控制引出线长度符合图纸要求,按照sop作业.避免引出线接触接线盒塑胶件。
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电池裂片
1.焊接过程中操作不当造成裂片。
2.人员抬放时手法不正确造成组件裂片。
3.层压机故障出现组件类片。
组件影响:
1.裂片部分失效影响组件功率衰减。
2.单片电池片功率衰减或完全失效影响组件功率衰减。
预防措施:
1.汇流条焊接和返工区域严格按照sop手法进行操作。
2.人员抬放组件时严格按照工艺要求手法进行抬放组件。
3.确保层压机定期的保养.每做过设备的配件更换都要严格做好首件确认ok后在生产。
4.测试严格把关检验,禁止不良漏失。
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电池助焊剂用量过多
1.焊接机调整助焊剂喷射量过大造成。
2.人员在返修时涂抹助焊剂过多导致。
组件影响:
1.影响组件主栅线位置EVA脱层。
2.组件在发电系统上长时间后出现闪电纹黑斑,影响组件功率衰减使组件寿命减少或造成报废。
预防措施:
1.调整焊接机助焊剂喷射量.定时检查。
2.返修区域在更换电池片时请使用指定的助焊笔,禁止用大头毛刷涂抹助焊剂。
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虚焊、过焊
1.焊接温度过多或助焊剂涂抹过少或速度过快会导致虚焊。
2.焊接温度过高或焊接时间过长会导致过焊现象。
组件影响:
1.虚焊在短时间出现焊带与电池片脱层,影响组件功率衰减或失效。
2.过焊导致电池片内部电极被损坏,直接影响组件功率衰减降低组件寿命或造成报废。
预防措施:
1.确保焊接机温度、助焊剂喷射量和焊接时间的参数设定.并要定期检查。
2.返修区域要确保烙铁的温度、焊接时间和使用正确的助焊笔涂抹助焊剂。
3.加强EL检验力度,避免不良漏失下一工序。
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焊带偏移或焊接后翘曲破片
1.焊接机定位出现异常会造成焊带偏移现象。
2.电池片原材主栅线偏移会造成焊接后焊带与主栅线偏移。
3.温度过高焊带弯曲硬度过大导致焊接完后电池片弯曲。
组件影响:
1.偏移会导致焊带与电池面积接触减少,出现脱层或影响功率衰减。
2.过焊导致电池片内部电极被损坏,直接影响组件功率衰减降低组件寿命或造成报废。
3.焊接后弯曲造成电池片碎片。
预防措施:
1.定期检查焊接机的定位系统。
2.加强电池片和焊带原材料的来料检验。
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组件钢化玻璃爆和接线盒导线断裂
1.组件在搬运过程中受到严重外力碰撞造成玻璃爆破。
2.玻璃原材有杂质出现原材自爆.。
3.导线没有按照规定位置放置导致导线背压坏。
组件影响:
1.玻璃爆破组件直接报废。
2.导线损坏导致组件功率失效或出现漏电连电危险事故。
预防措施:
1.组件在抬放过程中要轻拿轻放.避免受外力碰撞。
2.加强玻璃原材检验测试。
3.导线一定要严格按照要求盘放.避免零散在组件上。
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气泡产生
1.层压机抽真空温度时间过短,温度设定过低或过高会出现气泡。
2.内部不干净有异物会出现气泡。
3.上手绝缘小条尺寸过大或过小会导致气泡。
组件影响:
组件气泡会影响脱层.严重会导致报废。
预防措施:
1.层压机抽真空时间温度参数设定要严格按照工艺要求设定。.
2.焊接和层叠工序要注意工序5s清洁。,
3.绝缘小条裁切尺寸严格要求进行裁切和检查。
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热斑和脱层
1.光伏组件热斑是指组件在阳光照射下,由于部分电池片受到遮挡无法工作,使得被遮盖的部分升温远远大于未被遮盖部分,致使温度过高出现烧坏的暗斑。
2.光伏组件热斑的形成主要由两个内在因素构成,即内阻和电池片自身暗电流。热斑耐久试验是为确定太阳电池组件承受热斑加热效应能力的检测试验。通过合理的时间和过程对太阳电池组件进行检测,用以表明太阳电池能够在规定的条件下长期使用。热斑检测可采用红外线热像仪进行检测,红外线热像仪可利用热成像技术,以可见热图显示被测目标温度及其分布。
3.脱层层压温度、时间等参数不符合标准造成。
组件影响:
1.热斑导致组件功率衰减失效或者直接导致组件烧毁报废。
2.脱层导致组件功率衰减或失效影响组件寿命使组件报废。
预防措施:
1.严格按照返修SOP要求操作,并注意返修后检查注意5s。
2.焊接处烙铁温度焊焊机时间的控制要符合标准。,
3.定时检查层压机参数是否符合工艺要,同时要按时做交联度实验确保交联度符合要求85%±5%。
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EVA脱层
1.交联度不合格.(如层压机温度低,层压时间短等)造成。
2.玻璃、背板等原材料表面有异物造成。
3.原材料成分(例如乙烯和醋酸乙烯)不均导致不能在正常温度下溶解造成脱层。
组件影响:
脱层会导致组件内部进水使组件内部短路造成组件失效至报废。
预防措施:
1.严格控制层压机温度、时间等重要参数并定期按照要求做交联度实验。确保交联度符合要求85%±5%。
2.加强原材料供应商的改善及原材检验。
3.加强制程过程中成品外观检验。
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低效
低档次电池片混放到高档次组件内(原材混料/或制程中混料)。
组件影响:
1.影响组件整体功率变低,组件功率在短时间内衰减幅度较大。
2.低效片区域会产生热班会烧毁组件。
预防措施:
1.产线在投放电池片时不同档次电池片做好区分,避免混用,返修区域的电池片档次也要做好标识,避免误用。
2.测试人员要严格检验,避免低效片漏失。
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硅胶气泡和缝隙
1.硅胶气泡和缝隙主要是硅胶原材内有气泡或气枪气压不稳造成。
2.缝隙主要原因是员工手法打胶不标准造成。
组件影响:
有缝隙的地方会有雨水进入,雨水进入后组件工作时发热会造成分层现象。
预防措施:
1.请原材料厂商改善,IQC检验加强检验。
2.人员打胶手法要规范。
3.打完胶后人员做自己动作,清洗人员严格检验。
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漏打胶
1.人员作业不认真,造成漏打胶。
2.产线组件放置不规范,人员拉错产品流入下一工序。
组件影响:
未打胶会进入雨水或湿气造成连电组件起火现象。
预防措施:
1.加强人员技能培训,增强自检意识。
2.产线严格按照产品三定原则摆放,避免误用。
3.清洗组件和包装处严格检验,避免不良漏失。
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引线虚焊
1.人员作业手法不规范或不认真,造成漏焊。
2.烙铁温度过低、过高或焊接时间过短造成虚焊。
组件影响:
1.组件功率过低。
2.连接不良出现电阻加大,打火造成组件烧毁。
预防措施:
1.严格要求操作人员执行SOP操作,规范作用手法。
2.按时点检烙铁温度,规范焊接时间。
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接线盒硅胶不固化
1.硅胶配比不符合工艺要求造成硅胶不固化。
2.出胶孔A或B胶孔堵住未出胶造成不固化。
组件影响:
硅胶不固化胶会从线盒缝隙边缘流出,盒内引线会暴露在空气中遇雨水或湿气会造成连电使组件起火现象。
预防措施:
1.严格按照规定每小时确认硅胶表干动作。
2.定时确认硅胶配比是否符合工艺要求。
3.清洗工序要严格把关确保硅胶100%固化ok。
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EVA小条变黄
1.小条长时间暴露在空气中,变异造成。
2.受助焊剂、酒精等污染造成变异。
3.与不同厂商EVA搭配使用发生化学反应。
组件影响:
1.外观不良客户不接受。
2.可能会造成脱层现象。
预防措施:
1.开封后严格按照工艺要求在12h内用完,避免长时间暴露在空气中。
2.注意料件放置区域的5s清洁,避免在加工过程中受污染。
3.避免与非同厂家家的EVA搭配使用。
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组件色差
1.组件色差为原材料加工时镀膜不均匀造成。
2.焊接机在投放电池片未按照颜色区分投放造成。
3.返修区域未做颜色区分确认造成混片色差。
组件影响:
影响组件整体外观.造成投诉。
预防措施:
1.反馈给原材料改善.并对来料做严格检验卡管。
2.焊接机在投料时严格要求做颜色区分投放避免混片。
3.返修区域做好电池片颜色等级的标识,返工时和返工后做自己动作,避免用错片子造成色差。
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功率衰减分类及检测方法
光伏组件功率衰减是指随着光照时间的增长,组件输出功率逐渐下降的现象。光伏组件的功率衰减现象大致可分为三类:第一类,由于破坏性因素导致的组件功率衰减;第二类,组件初始的光致衰减;第三类,组件的老化衰减。
组件影响:
组件输出功率逐渐下降。
预防措施:
1.加强光伏组件卸车、倒运、安装质量控制
2.光伏组件功率衰减测试可通过光伏组件I-V特性曲线测试仪完成。
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网状隐裂
1、隐裂是指电池片中出现细小裂纹,电池片的隐裂会加速电池片功率衰减,影响组件的正常使用寿命,同时电池片的隐裂会在机械载荷下扩大,有可能导致开路性破坏,隐裂还可能会导致热斑效应。
2、隐裂的产生是由于多方面原因共同作用造成的,组件受力不均匀,或在运输、倒运过程中剧烈的抖动都有可能造成电池片的隐裂。光伏组件在出厂前会进行EL成像检测,所使用的仪器为EL检测仪。该仪器利用晶体硅的电致发光原理,利用高分辨率的CCD相机拍摄组件的近红外图像,获取并判定组件的缺陷。EL检测仪能够检测太阳能电池组件有无隐裂、碎片、虚焊、断栅及不同转换效率单片电池异常现象。
组件影响:
1.网状隐裂会影响组件功率衰减。
2.网状隐裂长时间出现碎片,出现热斑等直接影响组件性能。
预防措施:
1.在生产过程中避免电池片过于受到外力碰撞。
2.在焊接过程中电池片要提前保温(手焊)烙铁温度要符合要求。
光伏逆变器行业深度报告:出海加速,全球崛起
中国多晶硅产量规模逐年上涨
根据中国光伏行业协会的数据显示,2015-2021年中国多晶硅产量不断增加,2021年我国多晶硅产量实现50.5万吨,同比增长28.8%。2022上半年,我国多晶硅产量约为36.5万吨。
在2022年光伏产业链供应论坛中,多晶硅材料制备技术国家工程实验室主任严大洲表示,预计2022年国内多晶硅将自产73万吨,进口约10万吨,合计供应83万吨多晶硅(含电子级)。
中国多晶硅产量占全球比重接近八成
2015-2021年,中国多晶硅产量占全球的比重逐年上涨。2015年中国占据了占全球多晶硅47.83%的产量,2021年已经提高至78.66%,在全球范围内处于绝对领先。
中国太阳能电池片产量快速提高
2011年以来,我国太阳能电池片产量规模稳步提升。据中国光伏协会统计数据显示,2021年中国电池片产量为198GW,较2020年的135GW增长46.9%。2022年上半年,国内电池片产量约135.5GW,同比增长46.6%。
中国太阳能电池片产量占全球比重逼近九成
2015-2021年,中国太阳能电池片产量占全球的比重逐年上涨。2015年中国太阳能电池片产量占据了全球的66.62%,2021年已经提高至88.43%,产量规模在全球属于独一档的领先地位。
中国光伏组件产量规模持续扩大
单体太阳电池不能直接做电源使用,作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。
得益于全球光伏需求增长的推动,国内企业在近年来持续加大组件环节的投资和技术革新,近10年来生产成本持续下降,自动化、数字化程度不断提升。据中国光伏协会统计数据显示,2021年,中国组件产量达到182GW,同比增长46.1%,以晶硅组件为主。2022年上半年,国内组件产量达到123.6GW,同比增长54.1%。
中国光伏组件产量占全球比重超过八成
根据CPIA统计,2015-2021年,中国光伏组件产量占全球的比重呈现波动上涨趋势。2021年,全球光伏组件的产量达到220.8GW,其中中国的产量占82.43%。
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1.1. 逆变器简介
逆变器是光伏发电系统的大脑和心脏 。在太阳能光伏发电过程中,光伏阵列所发的电能为直 流电能,然而许多负载需要交流电能。直流供电系统存在很大的局限性,不便于变换电压, 负载应用范围也有限,除特殊用电负荷外,均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。光伏 逆变器是太阳能光伏发电系统的心脏,其将光伏组件产生的直流电转化为交流电,输送给本 地负载或电网,并具备相关保护功能的电力电子设备。光伏逆变器主要由功率模块、控制电 路板、断路器、滤波器、电抗器、变压器、接触器以及机柜等组成,生产过程包括电子件预 加工、整机装配、测试和整机包装等工艺环节,其发展依赖于电力电子技术、半导体器件技 术和现代控制技术的发展。
下游包括终端业主、EPC 承包商、系统集成商和安装商。 逆变器作为光伏系统的主要核心部 件之一,需要和其他部件集成后提供给最终电站投资业主使用。光伏系统在供给终端业主使 用之前,存在相应的系统设计、系统部件集成以及系统安装环节,虽然最终使用者一般均为 光伏地面电站投资业主、工商业投资业主或户用投资业主,但设备也可以由中间环节的某一 类客户采购,比如 EPC 承包商、光伏系统集成商或光伏系统安装商。
1.2. 逆变器分类
目前逆变器产品主要分为四类,即集中式逆变器(主要用于大型地面电站,功率范围在 250kW-10MW)、集散式逆变器(主要用于复杂的大型地面电站,功率范围 1MW-10MW)、 组串式逆变器(主要用于户用、小型工商业分布式和地面电站等,功率范围 1.5kW-250kW) 和微型逆变器(主要用于户用等小型电站,功率等级在 200W-1500W)。
其中,大型集中式光伏逆变器是将光伏组件产生的直流电汇总成较大直流功率后再转变为交 流电的一种电力电子装臵。因此,此类光伏逆变器的功率都相对较大,一般采用 500KW 以 上的集中式逆变器。特别是近年来随着电力电子技术的快速发展,大型集中式光伏逆变器的 功率越来越大,从最初的 500KW 逐步提升至 630KW、1.25MW、2.5MW、3.125MW 等, 同时电压等级也越来越高。大型集中式光伏逆变器具有输出功率大、运维简单、技术成熟以 及电能质量高、成本低等优点,通常适用于大型地面光伏电站、农光互补光伏电站、水面光 伏电站等。同时,由于其单体输出功率大、电压等级高,随着技术进步近年来开始与下游的 变压器集成,形成“逆变升压”一体化的解决方案,以及与储能结合的光储一体化解决方案。
组串式光伏逆变器是将较小单元光伏组件产生的直流电直接转变为交流电的一种电力电子 装臵。因此,组串式光伏逆变器的功率都相对较小,一般功率在 50kW 以下的光伏逆变器称 为组串式光伏逆变器。但是近年来,随着技术进步和降本增效的考虑,组串式光伏逆变器的 功率也开始逐步增加,出现了 60KW、70KW、100KW、136KW、175KW 以上等大功率的 组串式光伏逆变器。组串式光伏逆变器由于单台功率小,在同等发电规模情况下增加了逆变 器的数量,因此单台逆变器与光伏组件最佳工作点的匹配性较好,在特殊的环境下能够增加 发电量。组串式光伏逆变器主要运用于规模较小的电站,如户用分布式发电、中小型工商业 屋顶电站等,但是近年来也开始应用于一些大型地面电站。
1.3. 逆变器行业的核心竞争力
研发能力: 电力电子行业属于技术密集型产业,涉及电力、电子、控制理论等学科,研发人 才需具备电力系统设计、电力电子技术、机械结构设计、微电脑技术、通讯技术、控制技术、 软件编程等专业知识,以及产品应用场景知识。产品从设计、研制到持续创新性改进都需要 大量的研发人员共同努力才能完成。研发人员的技术水平和知识的深度和广度都会直接影响 到产品的质量和水平,长期技术积累才能有效提高产品的稳定性可靠性。对于新进入者,很 难在短期内积累相关技术和各种应用场景知识,从而形成一定的技术壁垒。可以看到,近年 来国内主流逆变器企业研发费用率呈现上升态势,2019 年上能电气、固德威研发费用率高 达 6.34%和 6.15%,阳光电源和锦浪 科技 的研发费用率也达到 4.89%和 3.71%
品牌力: 逆变器企业在为客户服务时不仅仅提供相关产品,还包括一套完整的解决方案,产 品设计的微小变化,对整个电站项目的可靠性、稳定性均产生一定的影响。品牌是多年产品 质量和售后服务凝聚的结果,因此客户在选择产品时,通常会选择品牌声誉好的供应方且一 旦采购便会与产品供应方形成较为稳定的合作关系。
渠道开发能力: 由于逆变器销售靠近终端,且目前国内逆变器企业加速出海,因此渠道的开 发,尤其是户用、工商业分布式以及海外渠道的开发至关重要。以固德威为例,目前固德威 的逆变器在全球 80 多个国家和地区销售,为了保证当地渠道开发的顺畅,需要招募当地专 业的销售团队,从而保证自身的竞争力,这对于企业的渠道开发能力提出了非常高的要求。
2.1. 趋势一:组串式逆变器市场份额占比不断提升
从产品需求上看,全球范围内依然遵循大型地面电站优选集中式逆变器、工商业和户用分布 式优选组串式逆变器的选型原则,但近年来行业的一大趋势是组串式逆变器市场份额持续增 长。根据 GTMResearch 的统计数据,2018 年组串式逆变器出货量首次超过集中式逆变器, 达到 52GW,市占率达到 58%(其中单相占比 9%、三相占比 47%)。组串式逆变器近年来 占比提升主要有两个原因:(1)工商业分布式和户用市场近年来发展较好,应用领域不断增 加,主要得益于中国、欧洲、北美和澳洲等国家和地区的大力扶持;(2)组串式逆变器本身 转换效率较高,近年来随着组串式逆变器技术不断发展,产品成本逐年下降,平均单瓦价格 逐渐接近集中式逆变器,在集中式电站中组串式逆变器越来越多的开始得到应用。根据 IHS Markit 的预测,未来组串式逆变器的销售占比有望进一步提升至超过 60%,组串式逆变器的 装机比例预计稳中有升。
2.2. 趋势二:逆变器存量替代需求有望步入高增时代
逆变器内部 IGBT 等电子元器件的使用寿命普遍在 10-15 年左右。2010 年全球光伏新增装机 达到 17.5GW,首次达到 10GW 以上规模,随着全球各地原有光伏发电设备的老化,整个光 伏市场对更换逆变器的需求正在持续增长。其中,光伏市场起步较早(2008 年)的欧洲近 年来逆变器更换需求已经呈现不断上升态势,2019 年存量光伏电站项目逆变器更换需求已 经达到 3.4GW。与此同时,亚洲地区方面,日本光伏市场起步较早,2009 年累计装机规模 已经达到 2.6GW,2019 年日本逆变器市场替代需求已经初具规模;国内光伏装机自 2011 年达到 GW 级别,2013 年新增装机超过 10GW(10.9GW),预计 2020 年开始逆变器替换 市场将迅速增加。此外,北美洲、尤其是美国光伏市场从 2011 年起新增装机达到 GW 级别, 也有望于近年启动逆变器存量替代。综上,逆变器存量替代自 2020 年起有望步入高增时代。
2.3. 全球逆变器需求及市场空间测算
1)由于组件在光伏发电系统投资成本中的占比较高,在合理范围内增大容配比对于提高光 伏电站发电量、大幅降低 LCOE 具有重要意义。因此,提高超配能力、增加单个组件方阵规 模以提高直流输入的思路,在逆变器产品设计和光伏电站系统设计中被逐渐采用。目前,国 外大型地面电站的容配比最高达到 2 倍,国内光伏电站也逐渐采用超配设计,很多电站项目 已经按照 1.3 倍以上的容配比设计,而部分项目在综合考虑光照、地形和支架、组件等设备 选型等因素后,为追求最优经济性而采用 1.7-1.8 的容配比设计。根据 2019 年组件产量和逆 变器产量推算出全球电站平均容配比为 1.15,假设未来电站容配比逐年小幅提升, 2020/2021/2022/2023 年全球电站平均容配比分别为 1.18/1.21/1.23/1.25。
2)根据 IHS Markit 预测,2020 年全球逆变器更换需求将达到 8.7GW,同比增长 40%;考 虑到 2010 年后全球光伏新增装机逐年增加,因此我们认为未来逆变器存量替代需求有望持 续高增,假 2021/2022/2023 年存量替代需求分别为 15/20/25GW。
3)由于地面电站越来越多采用组串式逆变器以及户用和工商业分布式市场快速发展,假设 未来组串式逆变器的装机比例稳中有升,至 2023 年市场占有率从目前的 59%左右逐步提升 60%左右,对应集中式逆变器市场占有率将从 41%下降至 40%。
4)考虑到当前集中式逆变器价格持续压缩空间不大,假设未来几年价格年降幅为 5%;组串 式逆变器由于竞争较为激烈,中短期价格仍存在一定向下空间,假设 2020、2021 年价格年 降幅为 7%,2022、2023 年价格年降幅为 5%。
5 ) 测 算 结 果 : 根据我们测算, 2020-2023 年全球逆变器总需求量分别为 125.6/167.1/197.6/227.4GW,市场空间分别为 210.7/262.6/295.4/326.6 亿元。其中, 2020-2023 年全球组串式逆变器总需求量分别为 74.5/99.6/118.2/136.4GW,市场空间分别 为 152.4/189.5/213.6/236.8 亿 元 ; 全 球 集 中 式 逆 变 器 总 需 求 量 分 别 为 51.1/67.5/79.5/91.0GW,市场空间分别为 58.3/73.1/81.7/89.8 亿元。
3.1. 趋势一:国内企业加速海外渗透抢占市场份额
近年来国内逆变器企业加速海外布局。 近年来受到中国市场政策波动影响,尤其是 2018 年 531 新政后,国内逆变器企业加快拓展海外渠道,加速海外布局。2019 年我国光伏逆变器出 口规模约为 52.3GW,同比增长 176.7%,总出口额达到 24.38 亿美元,出口市场主要集中 在印度、欧洲、美国、越南、巴西、日本、澳大利亚、墨西哥等国家。其中,亚太地区出口 占比为 37.9%、欧洲市场占比约为 34.1%,其次是北美洲和拉美,占比分别达到 13.4%和 10%。
国内逆变器企业竞争优势较为明显。 近年来随着国内逆变器企业快速发展,国产逆变器产品 的质量逐渐接近海外老牌逆变器企业,与此同时国内的人工、制造成本相比海外企业更低, 因此国内逆变器企业在海外的竞争优势较为明显。以国内逆变器龙头阳光电源和德国的 SMA 为例,两者分列 2019 年全球逆变器出货第 2 和第 3 位,可以看到近年来阳光电源逆变器毛 利率一直维持在 30%以上,而 SMA 则在 20%左右。发展到当前阶段,中国逆变器企业已经 从早期的单纯依赖价格优势参与竞争,逐步转向依赖提升技术水平、产品质量、售后服务等 综合品牌价值来获取市场。
东南亚、欧洲等地区渗透率较高,美国、日本仍有大幅提升空间。 分市场来看,2019 年全 球主要光伏市场国内逆变器出货占比均有显著提升。其中,欧洲作为传统的出口市场,国内 逆变器出货占比从 56%进一步大幅提升至 77%;印度、越南等国主要以地面电站为主,是 目前最火热的光伏市场之一,且本土缺乏有竞争力的光伏企业,因此近年来众多国内逆变器 企业大力开拓印度市场,2019 年国内逆变器出货占比从 2018 年的 34%大幅攀升至 61%;国内企业在拉美地区表现同样出色,2019 年出货占比提升至 58%。目前国内逆变器在美国 和日本渗透率尚低,一方面是由于两个国家市场进入门槛比较高且拥有竞争力较强的逆变器 企业(美国是 SolarEdge 和 Enphase、日本是 TEMIC、Omron 和 Panasonic),另一方面 是因为国内逆变器企业进入市场较晚,与国际品牌及当地的本土品牌在销售渠道竞争方面还 存在劣势。不过近年来国内逆变器企业仍然呈现出加速渗透的态势,2019 年美国和日本中 国逆变器出货占比分别从 19%和 9%提升至 34%和 23%。
3.2. 趋势二:中游企业加速崛起,落后企业陆续退出
行业内多数企业开始采取集中竞争战略。 面对越来越细分的光伏市场演变趋势,逆变器企业 在业务定位和技术路线选择上也越来越呈现差异化发展的趋势。其中,阳光电源、正泰、科 士达等少数企业覆盖除微型逆变器以外的全部类型逆变器,上能电气和特变电工聚焦于集中 式逆变器产品,组串式逆变器竞争相对较为激烈,华为、锦浪、古瑞瓦特、固德威等企业都 在努力深耕工商业和户用逆变器市场,小部分企业专注于集散式和微型逆变器。
受益于细分子领域的集中竞争战略,中游企业加速崛起 。根据 Wood Mackenzie 发布的《Global PV Inverter and module-level power electronics inverter market 2020》数据显示, 受益于组串式逆变器市占率提升以及锦浪、固德威等中游企业采取了集中竞争战略,深耕工 商业分布式和户用市场,可以看到 6-10 名的逆变器企业市场份额近年来有所提升,从 2017 年的 14%上升至 20%,相比之下前 5 名的市场份额则从 2017 年的 59%下滑至 2019 年的 56%,中游企业加速崛起。
行业持续整合,落后企业加速退出。 展望未来,自主研发能力弱、对市场变化敏感度不高和 新市场拓展能力差的企业,后续的生存空间将会愈发困难。2019 年 7 月 ABB 宣布将逆变器 业务出售给意大利 PIMER,此次收购已于 2020 年 3 月初正式完成;德国 SMA 集团下属的 SMA(中国)在中国境内的三家公司在 2019 年 2 月完成 MBO 后更名为爱士惟;施耐德退 出集中式光伏逆变器业务,只做分布式逆变器;因营收大幅下滑的上市公司茂硕电源,也已 经在谋求转型;前身是兆伏爱索的 ZeverSolarGMBH 已经宣布正式停止开展逆变器业务。
3.3. 降本路径:功率大型化、原材料国产化和技术优化
功率大型化: 近年来逆变器单机功率大型化趋势基本确立,目前集中式逆变器主流产品正在 从 500KW-630MW 过渡到 1.25-3.125MW、组串式逆变器正在从 50KW 以下过渡到 50-175KW。功率大型化摊薄了不变成本,为逆变器带来了单位功率成本的下降以及盈利能 力的提升。根据上能电气招股说明书的信息,3.125MW 集中逆变器单位成本基本与 630KW 持平,主要是因为 630KW 经历多年的发展成本已经大幅优化而 3.125MW 作为新产品未来 成本还有较大的优化空间,但毛利率相比 630KW 要高出 6pcts 以上;同样的 175KW 组串 式逆变器的单位功率成本相比 20KW 以下的产品要低 0.21 元/W,毛利率要高出 10pcts 以上。
原材料国产化 :光伏逆变器的原材料成本占产品成本的 80%以上,其中 MOSFET 和 IGBT等半导体为核心的电子器件,产品技术门槛较高,目前主要由德国英飞凌、日本三菱、富士 等国外企业供应。目前我国一线逆变器厂商主要功率期间大多选用进口产品。近两年收到国 际贸易因素的影响,国内逆变器企业对于供应链的安全愈发关注,国产替代加速成为国内 IGBT 供应商打开市场的突破口。当前国内 IGBT 行业已经能够具备一定的产业链协同能力, 部分逆变器企业也正在逐步接受国产 IGBT,国内 IGBT 的销量也在持续上涨。随着国内 8 英寸 Fab 厂产能大幅开出,国内 IGBT 在技术、成本等各个方面都将更加具备竞争优势,国 产替代的进程也必将加速从而降低国产逆变器原材料成本。
技术优化: 一方面,随着未来硅半导体功率器件技术指标的进一步提升、碳化硅等新型高效 半导体材料工艺的日益成熟、磁性材料单位损耗的逐步降低,并结合更加完善的电力电子变 换拓扑和控制技术,逆变器效率未来仍有进一步提升的空间;另一方面,未来逆变器电路、 体积等方面仍然存在进一步优化的空间,从而进一步节省半导体和箱体材料。
3.4. 盈利能力:中短期有望随海外渗透率提升和降本维持在较好水平
多重因素作用下逆变器价格逐年下跌。 从产品价格上来看,随着传统光伏市场趋于稳定,逆 变器企业在传统市场中的竞争加剧;与此同时,国内企业加快出海,越来越多具备成本优势 的中国企业参与到新兴市场的竞争中,光伏逆变器全球化竞争也愈发积累。此外,由于行业 降本增效的压力,逆变器成本优化带动售价逐年下降。在上述多重因素的作用下,集中式逆 变器价格从 2014 年的 0.28 元/W 降至 2019 年的 0.12 元/W 左右,组串式逆变器由于竞争更 为激烈,价格降幅较大,从 2014 年的 0.54 元/W 降至 0.22 元/W。
中短期盈利能力有望随海外渗透率提升和降本维持在较好水平。 虽然近年来逆变器价格下降 幅度较大,但是从国内企业的毛利率数据看,除个别企业受到 2018 年 531 新政影响当年盈利能力略有下滑外,近年来国内逆变器企业毛利率有持稳甚至上升态势,主因一是中国企业 加速向海外高毛利地区渗透,二是逆变器产品的降本幅度冲抵了价格下跌的不利因素。从当 前时点看,微观企业的盈利仍然在持续验证中观行业边际向好这一事实,中短期国内逆变器 厂商盈利能力有望继续随海外渗透率提升和降本维持在较好水平。
受益于全球光伏装机增长和逆变器存量替代需求释放,逆变器需求有望持续高增。 逆变器内 部 IGBT 等电子元器件的使用寿命普遍在 10-15 年左右。2010 年全球光伏新增装机达到 17.5GW,首次达到 10GW 以上规模,随着全球各地原有光伏发电设备的老化,整个光伏市 场对更换逆变器的需求正在持续增长。受益于全球光伏装机增长和逆变器存量替代需求释放, 逆变器需求未来有望持续高增, 2020-2023 年 全 球 逆 变 器 总 需 求 量 分 别 为 125.6/167.1/197.6/227.4GW,市场空间分别为 210.7/262.6/295.4/326.6 亿元。其中,由于 工商业和户用分布式市场发展迅速且越来越多的地面电站开始使用组串式逆变器,组串式逆 变器需求增速预计将快于行业整体增速,我们测算 2020-2023 年全球组串式逆变器总需求量 分别为 74.5/99.6/118.2/136.4GW,市场空间分别为 152.4/189.5/213.6/236.8 亿元。
国内逆变器企业竞争优势明显,海外渗透率持续提升。 受到中国市场政策波动影响,尤其是 2018 年 531 新政后,国内逆变器企业加快拓展海外渠道,加速海外布局。2019 年我国光伏 逆变器出口规模约为 52.3GW,同比增长 176.7%。近年来随着国内逆变器企业快速发展, 国产逆变器产品的质量逐渐接近海外老牌逆变器企业,与此同时国内的人工、制造成本相比 海外企业更低,因此国内逆变器企业在海外的竞争优势较为明显。目前国内企业在欧洲、印 度、拉美等主流市场的市占率分别为 77%、61%、58%,在美国、日本的市占率为 34%和 23%,后续凭借较大的竞争优势渗透率有望进一步提升。
海外出货占比增加&成本优化助力,逆变器企业盈利能力稳中向好。 虽然近年来逆变器价格 下降幅度较大,但是从国内企业的毛利率数据看,除个别企业受到 2018 年 531 新政影响当 年盈利能力略有下滑外,近年来国内逆变器企业毛利率有持稳甚至上升态势,主因一是中国 企业加速向海外高毛利地区渗透,二是逆变器产品的降本幅度冲抵了价格下跌的不利因素。 从当前时点看,微观企业的盈利仍然在持续验证中观行业边际向好这一事实,中短期国内逆 变器厂商盈利能力有望继续随海外渗透率提升和降本维持在较好水平。
投资策略: 受益于全球光伏装机增长和逆变器存量替代需求释放,逆变器需求有望持续高增。 与此同时,由于竞争优势显著,国内逆变器企业加速海外布局抢占市场份额,中短期国内逆 变器厂商盈利能力有望继续随海外渗透率提升和降本维持在较好水平,我们认为未来逆变器 企业业绩有望持续高增, 重点推荐全球逆变器龙头阳光电源、组串式逆变器优质企业锦浪科 技和固德威,建议关注上能电气。
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(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:安信证券)
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