【嗶哥嗶特導讀】隨著整體技術的持續(xù)突破及生產規(guī)模的不斷提升,光伏發(fā)電總成本持續(xù)下降,進入穩(wěn)定發(fā)展階段,平價上網有望在全球范圍內逐步實現,2021年,國內也開始正式進入平價上網階段。
平價上網意味著光伏領域將由過去的政策補貼思維轉化為盈利思維,儲能將是分布式光伏后續(xù)發(fā)展重要推動力,配置儲能設備后,分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)基本能實現電能的自發(fā)自用,僅余較少量輸入電網。
分布式光伏的優(yōu)點
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要采用微型逆變器,單體容量一般在 5 kW 以下,只對應單塊或數塊光伏組件,能夠對每塊光伏組件進行獨立的最大功率跟蹤控制,從而實現對每塊光伏組件的輸出功率進行精細化調節(jié)及監(jiān)控。
分布式光伏微型逆變器控制方式
集中式、組串式、分布式光伏逆變器技術指標對比
安全性高。分布式光伏微型逆變器與每一塊光伏組件連接逆變后并聯接入電網,系統(tǒng)運行時直流電壓一般在 80V 以下,降低了較高的直流高壓導致的運維觸電、火災、施救三大風險,提高了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全性。
發(fā)電效率高。微型逆變器能夠對單塊光伏組件實現最大功率點跟蹤功能,保證每塊光伏組件以最大功率輸出,解決組件被陰影遮擋、系統(tǒng)失配等因素導致的“短板效應”,有效提升分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體發(fā)電效率。
可靠性高。微型逆變器獨立性更高,發(fā)生故障后互不干擾,即使出現單臺逆變器故障,分布式光伏系統(tǒng)仍可繼續(xù)發(fā)電。
靈活性高。微型逆變器在建設使用方面具有較高的靈活性,一是安裝靈活,微型逆變器體積小巧,質量較輕,安裝使用方便,可以直接安裝在光伏組件或者支架上;二是運維靈活,在出現單個微型逆變器故障的情況下,無需整個系統(tǒng)停止運行進行更換,運維操作簡單方便,靈活性高;三是擴容簡便靈活,后期分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)因增加規(guī)模而需要新增設備投資時,無需更改之前配置,可以直接安裝新增設備,擴容簡便,同時微型逆變器單機功率較小,擴容功率靈活性高,使得整個分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的投資建設具有更高的靈活性。
分布式光伏需求爆發(fā)推動微型、儲能逆變器快速增長
未來光伏行業(yè)的發(fā)展仍將呈現集中式和分布式光伏共同發(fā)展的市場格局,并且隨著分布式光伏發(fā)電的優(yōu)勢逐漸發(fā)揮,中國、巴西、印度等分布式市場快速增長,預計至 2025年,全球分布式光伏新增裝機占比達 45%左右。
全球集中式、分布式光伏新增裝機量占比情況,據來源:IEA、方正證券研究所、天風證券
2021年,內國分布式光伏新增裝機占比 53%,歷史上首次突破50%,主要是戶用分布式光伏市場發(fā)展火熱,隨著“整縣推進”試點工作在全國各省市全面展開以及國補 0.03 元/ kWh 的政策刺激下分布式光伏裝機迎來爆發(fā)式增長。
分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展,帶動微型逆變器出貨量快速增加。2018-2020 年期間,全球微型逆變器出貨量從 1.18GW 增加到 2.28GW,創(chuàng)造歷史新高,年均復合增長率達到 39.12%;市場規(guī)模從3.84 億美元增加到 7.41 億美元,年均復合增長率達到 38.91%。
此外,根據分布式光伏逆變器龍頭企業(yè)古瑞瓦特招股書數據顯示,2019-2021年儲能系統(tǒng)營收分別為0.72億、2.15億、6.7億,均呈高速增長態(tài)勢,儲能系統(tǒng)營收占比也越來越高。
儲能系統(tǒng)營收增長情況,圖片來源:瑞瓦特招股說明書
目前北美、歐洲是微型逆變器最主要的兩大市場,根據 WoodMackenzie 數據,2016-2020 年期間,北美市場及歐洲市場微型逆變器出貨量合計占比均在 80%以上。隨著國內分布式光伏項目的推進,國內微型逆變器市場也有望進入快速增長階段。
分布式光伏發(fā)展趨勢
光儲一體化是市場發(fā)展的重要趨勢。隨著儲能技術的快速發(fā)展,儲能裝備性能不斷提升、成本不斷下降,集成光伏并網發(fā)電、儲能電站的光儲充一體化項目在電網中的安裝容量將大幅增加,市場前景廣闊。
功率密度越來越高。高功率密度意味著更高效的電能變換與更低的原材料成本,是反映逆變器設計能力的核心技術指標。根據禾邁股份招股書披露的數據顯示,其一拖一微型逆變器產品的最高功率密度為 454W/L,一拖四微型逆變器的功率密度甚至達到 922W/L,越來越高的功率密度,對功率器件的轉換效率提出了更高的要求。
組件級控制是市場發(fā)展的重要趨勢。分布式光伏發(fā)電主要應用于家庭戶用、工商業(yè)用等領域,安全性是其重要考慮因素,近年來陸續(xù)出臺光伏屋頂安全規(guī)范政策,要求發(fā)電系統(tǒng)設計時應盡量減少使用直流線路,直流系統(tǒng)電壓不宜高于80V。通過微型逆變器避免直流串聯,實現了較高的市場成長性,尤其在中小功率應用場景中更具有性價比優(yōu)勢。
對系統(tǒng)穩(wěn)定系要求越來越高。禾邁股份曾建設過微型逆變器并聯臺數達 6 千余臺、并聯功率達3.7MW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著國內分布式光伏發(fā)電逐步推進,多臺并聯的工商業(yè)建筑屋頂分布式光伏將會越來越多,增加儲能系統(tǒng)后,還需要加入鋰電池管理系統(tǒng),對光儲充系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求也會越來越高。
導入第三代半導體材料。第三代半導體能促進光伏儲能逆變器走向高效、高可靠性、低成本化,尤其是光伏電站電壓等級從1000V提升至1500V以上,耐高壓SiC功率元件將在組串式和集中式逆變器中大展身手;對功率最多5kW的微型逆變器,GaN功率元件則更具優(yōu)勢,能改善轉換效率,降低光電轉換成本(LCOE),提高微型逆變器功率密度。目前光伏儲能領域已成為第三代半導體第二大應用市場。
供不應求 國產化率有望快速攀升
IGBT 元器件國內生產商較少,與進口部件相比,產品穩(wěn)定性、技術指標存在一定差異,未能完全產品技術要求,2020 年國內光伏儲能國產化率接近為零。分布式光伏的推進望改變這一狀況。
分布式光伏主要采用 IGBT 單管或模塊(單相一般采用IGBT 單管,三相可選擇 IGBT 單管或模塊),整體功率相對更低,而國內功率器件廠商在低功率段技術上已取得一定突破,成本方面則有優(yōu)勢。
2021 年,斯達半導、時代電氣、揚杰科技、新潔能光伏 IGBT 收入均為幾千萬,且處于快速放量階段。光伏IGBT龍頭英飛凌5月公布的二季報顯示,其積壓訂單達370億歐元(2021 年公司收入為 111 億歐元,預計 2022 年收入為 130~140 億歐元),且 80%需求集中于 12 個月交付。在供需失衡,海外廠商擴產普遍謹慎,且IGBT 交期達 39~50 周的情況下,國內半導體廠商有望迎來發(fā)展機遇。
如何提高溝道密度、電流密度、最大工作溫度和,降低導通壓降、開關損耗降低,減少芯片厚度,是國產廠商需要重點考慮的問題,也是能否實現國產替代的關鍵。而隨著第三代半導體材料的導入,國內廠商是否又有相應的產品布局和研發(fā)配套?
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新電源 智能域 賦能“芯”生態(tài)
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