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半导体行业深度分析:新能源发电持续景气光伏IGBT市场前景广阔-220308(20页).pdf

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半导体行业深度分析:新能源发电持续景气光伏IGBT市场前景广阔-220308(20页).pdf

1、 1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 新能源发电持续景气, 光伏新能源发电持续景气, 光伏 I IGBTGBT 市场市场前景广阔前景广阔 I IGBTGBT 是光伏是光伏逆变器核心器件,应用前景广阔:逆变器核心器件,应用前景广阔:光伏逆变器是光伏发电的核心设备,其主要功能为将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电, 并入电网或供负载使用。 IGBT 是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有 MOSFET 的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面

2、的优点, 是电力电子领域较为理想的开关器件。IGBT 因其通态电流大、耐压高、电压驱动等特点,在光伏逆变器中相较 MOSFET 具有较大优势,已逐渐取代MOSFET 作为光伏逆变器的核心器件,新能源发电行业的迅速发展将成为 IGBT 行业持续增长的全新动力。 光伏新增装机量持续提升,推动光伏新增装机量持续提升,推动 IGBTIGBT 需求增长:需求增长:我国 2021 年新增光伏装机量高达 54.88GW,同比增长 13.9%,国家光伏发电累计装机容量达 306GW,增速为21.01%。根据能源局月度调度数据显示,2022 年1 月全国新增光伏装机容量 7.38GW,同比增长 212%,其中分

3、布式新增约 4.69GW,同比增加 252%,集中式新增装机量 2.68GW,同比增加160%,中国光伏行业协会预计 2022 年我国光伏新增装机量将达到75-90GW,2022-2025 年我国年均新增光伏装机量将达到 83-99GW, 光伏新增装机量的持续提升带动 IGBT 需求增长,根据产业调研,IGBT在光伏逆变器中的价值量大约为 2000-3000 万元/GW。储能方面,随着储能技术的迭代和成本的降低,储能装机量增长速度加速。IHS Markit 报告显示,到 2025 年,年度新增并网型储能逆变器规模预计增至10.6GW,储能逆变器的应用进一步打开 IGBT 市场。 国外巨头垄断光

4、伏国外巨头垄断光伏 IGBTIGBT 行业,国内厂家提速追赶:行业,国内厂家提速追赶:国内光伏逆变器厂商的快速发展为国产 IGBT 替代带来更多产品应用的机会,根据SolarEdge 统计,2018 年,华为在全球逆变器市场的份额达 22%,市占率位列全球第一,据阳光电源 2020 年报披露,公司 2015 年起出货量首次超越连续多年排名全球发货量第一的欧洲公司,已批量销往德国、意大利、澳大利亚、美国、日本、印度等 150 多个国家和地区。IGBT作为光伏逆变器的核心部件,目前市场被国外企业垄断,国内产品供需严重不平衡。 国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要提出大力推进先进半导体等新兴前沿领

5、域创新和产业化,国内企业积极投入研发提速追赶。 Tabl e_Ti t l e 2022 年年 03 月月 08 日日 半导体半导体 Tabl e_BaseI nf o 行业深度分析行业深度分析 证券研究报告 投资投资评级评级 领先大市领先大市-A 维持维持评级评级 Tabl e_Fi rst St oc k 首选股票首选股票 目标价目标价 评级评级 Tabl e_C hart 行业表现行业表现 资料来源:Wind资讯 % 1M 3M 12M 相对收益相对收益 6.70 -6.01 29.26 绝对收益绝对收益 1.14 -18.89 14.94 - 相关报告相关报告 助力 800V高压平台升

6、级, SiC 车规级应用渗透率加速提升 2021-12-31 SiC 衬底-产业瓶颈亟待突破, 国内厂商加速追赶 2021-11-23 市场空间巨大,SiC 国产化趋势加速 2021-11-06 -14%-4%6%16%26%36%46%56%-072021-11半导体(中信) 沪深300 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 投资建议:投资建议:建议关注斯达半导、时代电气、新洁能、士兰微、华润微、宏微科技、扬杰科技。 风险提示:风险提示:光伏装机量不及预期风险;光伏逆变器销量不及预

7、期;产品研发不及预期 sYrXxX8WnUzW6MdN9PtRpPtRnPfQnNpMiNnNvM7NrRwPxNoPsMxNpNyQ行业深度分析/半导体 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 内容目录内容目录 1. IGBT 是现代电力电子产业的核心器件,在光伏逆变器领域应用前景广阔是现代电力电子产业的核心器件,在光伏逆变器领域应用前景广阔. 5 1.1. 光伏逆变器是光伏发电核心设备,组串式逆变器占比呈上升趋势. 5 1.2. 储能进程加快推进,储能逆变器有望受益 . 7 1.3. IGBT 是现代电

8、力电子器件中的主导型功率器件 . 8 1.4. IGBT 主要应用于 DC/DC 升压和 DC/AC 逆变电路,较 MOSFET 更具优势. 10 2. “光伏光伏+储能储能”双力驱动,双力驱动,IGBT市场空间巨大市场空间巨大 .11 2.1. 光伏发电为 IGBT 带来持续发展动力 .11 2.2. 储能逆变器进一步打开 IGBT 市场 . 13 3. 海外巨头占据垄断地位,国产企业加速追赶海外巨头占据垄断地位,国产企业加速追赶 . 14 3.1. 海外巨头占据垄断地位 . 14 3.2. “政策鼓励+下游需求驱动”双重利好,“国产替代”提速追赶 . 15 4. 投资建议投资建议. 17

9、4.1. 斯达半导 . 17 4.2. 时代电气 . 17 4.3. 新洁能 . 18 4.4. 士兰微 . 18 4.5. 华润微 . 19 4.6. 宏微科技 . 19 4.7. 扬杰科技 . 20 5. 风险提示风险提示. 20 图表目录图表目录 图图 1:光伏逆变器基本结构:光伏逆变器基本结构 . 5 图图 2:全球逆变器出货量分类占比趋势:全球逆变器出货量分类占比趋势 . 7 图 3:分布式光伏储能逆变器应用示意图 . 8 图图 4:光伏储能逆变器生产流程光伏储能逆变器生产流程 . 8 图图 5:功率半导体产品范围示意图:功率半导体产品范围示意图 . 9 图 6:全球 IGBT 市场

10、规模变化. 10 图 7:我国 IGBT 市场规模变化. 10 图 8:不同电压 IGBT 应用场景. 10 图 9:2013-2021 年全国光伏发电累计装机容量及增速 . 12 图 10:中国光伏新增装机预测(GW). 12 图 11:全球光伏新增装机预测(GW) . 12 图 12:全球光伏储能逆变器出货量(GW). 14 图 13:全球储能累计装机容量预测(GW). 14 图 14: 2019 年全球 IGBT 模块市占率前十的企业 . 15 图 15: 2019 年 IGBT 器件市占率前十的企业 . 15 图图 16: 2020 年全球光伏逆变器市场格局年全球光伏逆变器市场格局 .

11、 16 图 17: 2016-2020 年斯达半导营收情况. 17 图 18: 2016-2020 年斯达半导营收情况. 17 图 19: 2017-2020 年时代电气营收情况. 17 图 20: 2017-2020 年时代电气归母净利润情况 . 17 图 21:2016-2020 年新洁能营收情况 . 18 行业深度分析/半导体 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 图 22:2016-2020 年新洁能归母净利润情况 . 18 图 23: 2016-2020 年士兰微营收情况 . 18 图 24:

12、2016-2020 年士兰微归母净利润情况. 18 图 25: 2016-2020 年华润微营收情况 . 19 图 26: 2016-2020 年华润微归母净利润情况. 19 图 27: 2016-2020 年宏微科技营收情况. 20 图 28: 2016-2020 年宏微科技归母净利润情况 . 20 图 29: 2016-2020 年扬杰科技营收情况. 20 图 30: 2016-2020 年扬杰科技归母净利润情况 . 20 表 1:组串式逆变器与集中式逆变器对比 . 6 表 2:斯达半导光伏应用解决方案.11 表 3:国内光伏逆变器 IGBT 市场空间估算 . 13 表 4:全球光伏逆变器

13、 IGBT 市场空间估算 . 13 表 5:储能政策梳理. 13 表 6:国际龙头情况. 15 表 7:国内厂家布局情况. 16 行业深度分析/半导体 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 1. IGBT 是现代电力电子产业的核心器件,在光伏逆变器领域应用前是现代电力电子产业的核心器件,在光伏逆变器领域应用前景广阔景广阔 1.1. 光伏逆变器是光伏发电核心设备,组串式逆变器占比呈上升趋势光伏逆变器是光伏发电核心设备,组串式逆变器占比呈上升趋势 光伏逆变器是光伏发电的核心设备,其主要功能为将太阳电池组件产生

14、的直流电转化为交流光伏逆变器是光伏发电的核心设备,其主要功能为将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电, 并入电网或供负载使用。电, 并入电网或供负载使用。 光伏逆变器主要由输入滤波电路、 DC/DC MPPT 电路、 DC/AC逆变电路、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。太阳能电池组件所发的电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。 光伏逆变器不是简单的电力变换装臵光伏逆变器不是简单的电力变换装臵。除将直流电转换为交流电外,光伏逆变器还能够与电网实现交互、使光伏发电系统获得最大输出效率,能够判断及处理光伏系统故障,是多种信息交互的设备、人机交互的重要平台。光伏逆变器

15、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,目前己在全球逆变器行业中占据一定地位。 图图 1:光伏逆变器基本结构:光伏逆变器基本结构 资料来源:锦浪科技招股说明书,安信证券研究中心 光伏逆变器根据输出交流电压的相数, 可分为单相逆变器和三相逆变器。光伏逆变器根据输出交流电压的相数, 可分为单相逆变器和三相逆变器。 单相指一根相线 (俗称火线)和一根零线构成的电能输送形式,必要时会有第三根线(地线)用来防止触电。在日常生活中多使用单相电源,也称为照明电。三相是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差 120角的交流电势组成的电源,

16、三相交流电的用途很多,工业中大部分的交流用电设备(例如电动机)都采用三相交流电。 光伏逆变器根据应用在并网发电系统或离网发电系统中,可分为并网逆变器和离网逆变器。光伏逆变器根据应用在并网发电系统或离网发电系统中,可分为并网逆变器和离网逆变器。并网逆变器除可以将直流电转换成交流电外,输出的交流电还与市电的频率及相位同步,可以回到市电。光伏并网逆变器需要检测并网电网情况后再进行并网,断开电网不能工作。因为需要向电网送电,必须在相位、频率、电压与电网一致时并网输出。离网逆变器可独立于电网工作,可带阻容性及电机感性等负载,应变快、抗干扰、适应性及实用性强,是停电应急电源和户外供电首选电源产品。离网逆变

17、器适用电力系统、通讯系统、铁路系统、航运、医院、商场、学校、户外等场所。 光伏逆变器根据技术路线可以分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。光伏逆变器根据技术路线可以分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。目前市场主要以集中式逆变器和组串式逆变器为主。集中式逆变器是将汇总后的直流电转变为交流电,功率相对较大;组串式逆变器是将组件产生的直流电直接转变为交流电再进行汇总,功率相行业深度分析/半导体 6 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 对较小,组串式逆变器占光伏电站装机规模市场份额约为 60%。 集中

18、式逆变器:集中式逆变器: 集中式逆变器是将并行的光伏组串连到同一台集中逆变器的直流输入端,做最大功率峰值跟踪以后,再经过逆变并入电网。集中式逆变器单体容量通常在 500kW以上,需要具备通风散热功能的专用机房,主要适用于光照均匀的集中性地面大型光伏电站等, 其单体功率高, 成本低, 电网调节性好, 但要求光伏组串之间要有很好的匹配,一旦出现多云、部分遮阴或单个组串故障,将影响整个光伏系统的效率和产能。 组串式逆变器:组串式逆变器:组串式逆变器是对几组光伏组件组串起来进行最大功率峰值跟踪,再经过逆变并入交流电网,当有一块组件发生故障只会影响其对应的最大功率峰值跟踪模块和少数几个组串发电量,对系统

19、整体影响较小。组串式逆变器的单体容量一般在 100kW以下,主要应用于分布式光伏发电系统,是整个分布式光伏发电系统中的关键设备。 微型逆变器:微型逆变器:微型逆变器是对每块光伏组件进行单独的最大功率峰值跟踪,再经过逆变并入交流电网。 微型逆变器优点是可以对每块组件进行逆变, 单体容量一般在 1kW 以下,通常仅有几十伏的直流电压,可最大程度降低安全隐患。若组串型逆变器出现故障,会引起几千瓦的电池板不能发挥作用,而微型逆变器故障对系统整体造成的影响非常小。 表表 1:组串式逆变器与集中式逆变器对比:组串式逆变器与集中式逆变器对比 逆变器类型逆变器类型 优势优势 劣势劣势 适用领域适用领域 发展趋

20、势发展趋势 组串式逆变器组串式逆变器 体积小,重量轻,便于运输与安装; 夜间自损耗小; 单机容量小,故障时发电量损失少; 光伏组件发电多 转换效率低;功率密度大,元器件工作温度高,故障率相对较高,成本相对较高 户用和工商业屋顶、农业大棚光伏、水面光伏等分布式电站,以及丘陵、 大型地面等集中式电站 单机功率往大型化发展,有效拉低单瓦成本,地面电站应用逐渐增加; 转换效率不断提升, 并朝着智能化、安全性等技术领域发展 集中式逆变器集中式逆变器 转换效率高;元器件数量少,成本低、可靠性高 单机体积大,重量重,运输与安装难度大;需单独建设安装基建;单机容量大,故障时发电量损失大 大型地面、 矿坑等集中

21、式电站 不断提升单机容量,降低电站投资和度电成本 资料来源:固德威招股说明书,安信证券研究中心整理 集中式逆变器原占比最高,近年来由于组串式逆变器快速发展,成本迅速下降,逐渐接近于集中式逆变器成本,其占比开始不断提高。受益组串式逆变器在中东部地区应用逐步展开,分布式应用领域不断增加, 市场占比将进一步提升。 根据Wood Mackenzie发布的调研报告,2015 年至 2019 年全球逆变器中,组串式逆变器占比呈现不断上升的趋势。 行业深度分析/半导体 7 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 图图 2:全

22、球逆变器:全球逆变器出货量出货量分类占比趋势分类占比趋势 资料来源:Wood Mackenzie,安信证券研究中心 1.2. 储能进程加快推进,储能逆变器有望受益储能进程加快推进,储能逆变器有望受益 储能在现代综合能源系统中可以起到削峰填谷、 提高风、 光等可再生能源的消纳水平的作用,能支撑分布式电源及微网,促进能源生产消费、开放共享、灵活交易,实现多能协同。由于化石能源的不可再生性,储能对全球能源转型至关重要,是能源革命的重要环节。随着储能成本的逐年下降,储能在全球范围内越来越受到重视。光伏储能系统的应用将进一步推动逆变器向电站能源管理中心演进。 光伏储能逆变器根据是否与电网连通主要分为并网

23、型光伏储能和离网型光伏储能,其中以并光伏储能逆变器根据是否与电网连通主要分为并网型光伏储能和离网型光伏储能,其中以并网型光伏储能为主。网型光伏储能为主。离网型光伏储能系统主要应用于海岛、无电网覆盖的偏远地区等场景。并网型储能又可以分为发电侧储能、配电侧储能和用电侧储能。发电侧储能主要解决并网发电的波动性和消纳问题,配电侧储能则主要实现调峰调频功能,发电侧和配电侧储能系统应用通常具有容量大、占地面积大、投资成本高等特点,主要应用于大型集中式地面电站和电网变电站等领域。用电侧光伏储能可分为户用光伏储能和工商业光伏储能,主要用于提升发电收益、降低用电成本。近年来用电侧光伏储能系统的安装呈上升趋势,未

24、来随着储能电池价格的下降,储能进程推进速度将逐步加快。 光伏储能逆变器具体工作原理为:光伏储能逆变器具体工作原理为:光伏所发的电能优先供本地负载使用,多余的能量存储到蓄电池中,在电能仍有富余的情况下可选择性并入电网。当光伏所发电能不足时,蓄电池放电提供电能供本地负载使用,从而降低对电网和传统能源的依赖。分布式光伏储能逆变器具体应用示意图如下: 行业深度分析/半导体 8 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 图图 3:分布式光伏储能逆变器应用示意图:分布式光伏储能逆变器应用示意图 资料来源:固德威招股说明书,安

25、信证券研究中心 光伏储能逆变器主要以印刷电路半成品、机器箱体、机器散热器、机器上盖、电池、机器包装材料等为原料,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,具体生产工艺流程如下: 图图 4:光伏储能逆变器生产流程光伏储能逆变器生产流程 资料来源:固德威招股说明书,安信证券研究中心 1.3. IGBT 是现代电力电子器件中的主导型功率器件是现代电力电子器件中的主导型功率器件 功率半导体器件是半导体器件的重要组成部分,是电力电子应用装备的基础和核心器件。功率半导体器件是半导体器件的重要组成部分,是电力电子应用装备的基础和核心器件。功率半导体主要用于电力电子设备的整流、稳压、开关、

26、变频等,具有应用范围广、用量大等特点。功率半导体器件主要包括二极管、晶闸管、晶体管等产品,其中晶体管是市场份额最大的种类,晶体管又可以分为 IGBT、 MOSFET 和双极型晶体管等。功率半导体器件作为不可替代的基础性产品,广泛应用于工业控制、新能源发电和电能质量管理、汽车电子和汽车充电桩等领域,尤其是在大功率、大电流、高频高速、低噪声等应用领域起着无法替代的关键作用。虽然功率器件在整台电力电子装臵中的价值通常不会超过总价值的 20%-30%,但对整机的总价值、尺寸、总量、动态性能、过载能力、耐用性和可靠性起着十分重要的作用。 行业深度分析/半导体 9 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报

27、告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 图图 5:功率半导体产品范围示意图:功率半导体产品范围示意图 资料来源:宏微科技招股说明书,安信证券研究中心 注:高亮部分为功率半导体产品范围 IGBT 是由是由 BJT(双极型三极管双极型三极管)和和 MOS(绝缘栅型场效应管绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有率半导体器件,兼有 MOSFET 的高输入阻抗和的高输入阻抗和 GTR 的低导通压降两方面的优点,是电力的低导通压降两方面的优点,是电力电子领域较为理想的开关器件。电子领域较为理想的开关器件。BJ

28、T 是电流驱动器件,基本结构是两个背靠背的 PN 结,基极和发射极之间的 PN 结称为发射结,基极和集电极之间的 PN 结称为集电结,通过控制输入电压和基极电流可以使三极管出现电流放大或开关效应。 MOSFET 是电压型驱动器件, 以常用的 N 沟道 MOS 管为例,通过在 P 型半导体上方加入金属板和绝缘板,即栅极,在使用中保持源级和漏级电压不变,栅极加正电压,MOS 管呈导通状态,降低栅极电压,MOS 管呈关闭状态。由于栅极所带来的电容效应,使得 MOS 管只需要很小的驱动功率即可实现高速的开关作用。BJT 通态压降小、载流能力大,但驱动电流小,MOSFET 驱动功率小、快关速度快,但导通

29、压降大、载流密度小。IGBT 可以等效为 MOS 管和 BJT 管的复合器件,在保留 MOS 管优点的同时增加了载流能力和抗压能力。 IGBT 核心技术包括核心技术包括 IGBT 芯片设计、生产以及芯片设计、生产以及 IGBT 模块的设计、封装测试等模块的设计、封装测试等。IGBT 芯片由于其工作在大电流、高电压、高频率的环境下,对芯片的可靠性要求较高,同时芯片设计需保证开通关断、抗短路能力和导通压降(控制热量)三者处于均衡状态,芯片设计与参数调整优化十分特殊和复杂。 IGBT 芯片设计是功率半导体器件产业链中对研发实力要求很高的环节,国内已有少数企业的技术实力逐步赶上国际主流先进企业水平。

30、IGBT 功率半导体器件广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、家用电器、汽车电子、新能源发电、新能源汽车等领域,应用前景十分广阔。根据 IHS Markit 报告,2018 年全球IGBT 市场规模约为 62 亿美金,2012 年-2018 年年复合增长率达 11.65%。 行业深度分析/半导体 10 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 图图 6:全球:全球 IGBT 市场规模变化市场规模变化 图图 7:我国:我国 IGBT 市场规模变化市场规模变化 资料来源:IHS Markit, 安信证券研究中心 资

31、料来源:智研咨询,安信证券研究中心 IGBT 在应用层面通常根据电压等级划分:在应用层面通常根据电压等级划分: 低压 IGBT:指电压等级在 1000V 以内的 IGBT 器件,例如常见的 650V 应用于新能源汽车、家电、工业变频等领域。 中压 IGBT:指电压等级在 1000-1700V 区间的 IGBT 器件,例如 1200V 应用于光伏、电磁炉、 家电、 电焊机、 工业变频器和新能源汽车领域, 1700V 应用于光伏和风电领域。 高压 IGBT:指电压等级 3300V 及以上的 IGBT 器件,比如 3300V 和 6500V 应用于高铁、动车、智能电网,以及工业电机等领域。 图图 8

32、:不同电压不同电压 IGBT 应用场景应用场景 资料来源:Yole,安信证券研究中心 1.4. IGBT 主要应用于主要应用于 DC/DC 升压和升压和 DC/AC 逆变电路,逆变电路,较较 MOSFET 更具优势更具优势 IGBT 相较相较 MOSFET在中高压系统中更具优势,广泛应用于光伏逆变器。在中高压系统中更具优势,广泛应用于光伏逆变器。在光伏发电中,太阳光照射下太阳能电池阵列产生电能输出直流电,但输出的电能不符合电网要求,需通过逆变器将其整流,再逆变成符合电网要求的交流电后输入并网。以往光伏发电系统是采用MOSFET 构成的逆变器,然而随着电压的升高,MOSFET 的通态电阻也会随着

33、增大,在一些高压大容量的系统中,MOSFET 会因其通态电阻过大而导致开关损耗增加。IGBT 因其通态电流大、 耐压高、 电压驱动等特点, 使其在中、 高压容量的系统中更具优势, 因此采用 IGBT构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件,有助于减少整个系统不必要的损耗,使其达到最佳工作状态。在实际项目中 IGBT 已逐渐取代 MOSFET 作为光伏逆变器和风力发电逆变器的核心器件,新能源发电行业的迅速发展将成为 IGBT 行业持续增长的全新动力。 -30.0%-20.0%-10.0%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%007020

34、0018市场规模(亿美元) 增速(%) 0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%02040608001802012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019市场规模(亿元) 增速(%) 行业深度分析/半导体 11 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 IGBT 在光伏逆变器中主要应用在在光伏逆变器中主要应用在 DC/DC 升压和升压和 DC/AC 逆变电路中。逆变电路中。 根据光伏逆变器的功率大小选择IGBT单管

35、或模块方案。 单台集中式光伏逆变器的功率范围通常为600-1000kW,将多台光伏逆变器并联后,功率可达 3000kW,由于其功率较高多采用 IGBT 模块。组串式逆变器单体容量一般在 100kW 以下,同时使用 IGBT 模块和 IGBT 单管,组串式逆变器需要经过 DC/DC 升压和 DC/AC 逆变两次变换,在 DC/DC 升压阶段,根据功率不同适用分立器件和模块两种方案。 单相组串式逆变器大多使用 IGBT 单管, 其额定功率一般低于 15kW;三相组串式逆变器额定功率范围广,单台功率为 5-200kW,其根据情况选择 IGBT 单管或模块。 IGBT 单管指单片 IGBT 和续流二极

36、管集成封装的产品。 IGBT 模块是由多个 IGBT 芯片按照特定的电路形式组合,如半桥、全桥等,集成封装在一起。 表表 2:斯达半导光伏应用解决方案:斯达半导光伏应用解决方案 拓扑类型拓扑类型 电流(电流(A)/电压(电压(V) 方案示意图方案示意图 集中式光伏解决方案集中式光伏解决方案 半桥 1400/1200 半桥 (450-600)/1200 组串式光伏解决方案组串式光伏解决方案 T 字形三电平 80/1200 一字形三电平 (75-150)/1200 其他方案其他方案 T 字形三电平 (300-400)/1200 资料来源:斯达半导官网,安信证券研究中心 2. “光伏“光伏+储能”双

37、力驱动,储能”双力驱动,IGBT 市场空间巨大市场空间巨大 2.1. 光伏发电为光伏发电为 IGBT 带来持续发展动力带来持续发展动力 在“碳达峰” 、 “碳中和”目标的驱动作用下,国家推动绿色能源发展,光伏发电属于绿色环保的发电方式,符合全球绿色化环保化发展趋势,国内外光伏行业前景广阔。 我国光伏应用市场增速明显,装机量、发电量不断提高。我国光伏应用市场增速明显,装机量、发电量不断提高。根据国家能源局数据,2021 年我行业深度分析/半导体 12 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 国光伏发电量为 325

38、9 亿千瓦时,同比增长 25.1%,占总发电量比重 3.9%,截至 2021 年我国光伏市场新增装机 54.88GW,累计装机量为 306GW,我国光伏累计装机量连续六年居全球首位。在“碳达峰” 、 “碳中和”背景下,发展可再生能源是我国长期战略目标,国家在“十四五”期间将坚持清洁低碳战略方向不动摇。 光伏发电作为重要的绿色环保发电方式, 符合国家发展趋势, 发展前景广阔。 根据 BNEF 数据, 2019 年底累计光伏装机容量超过风电装机,成为仅次于煤炭、天然气、水电的全球第四大发电来源。 图图 9:2013-2021 年全国光伏发电累计装机容量及增速年全国光伏发电累计装机容量及增速 资料来

39、源:国家能源局,安信证券研究中心 光伏平价上网,逆变器需求进一步释放。光伏平价上网,逆变器需求进一步释放。受益于原材料成本的下降以及光伏发电技术的快速迭代,全球光伏发电成本持续下降,各国陆续进入光伏平价时代,成为光伏逆变器市场的助推剂。国际可再生能源署的数据显示,光伏是成本下降速度最快的可再生能源,年均降幅为16.82%,远超风电、生物质等。根据 BNEF 统计,自 2007 年开始的十年时间内,光伏发电组件、光伏发电系统成本分别下降 88.3%和 91.6%,度电成本累计下降约 90%,光伏发电成本的大幅下降使得光伏发电的市场渗透率提高。目前,光伏发电仍具有成本下降空间,根据锦浪科技年报,2

40、021 年除青海省,各省新建光伏发电、风电项目指导价均低于当地燃煤基准价,基本实现平价上网。 光伏市场装机量光伏市场装机量:根据能源局月度调度数据显示,2022 年 1 月全国新增光伏装机容量7.38GW,同比增长 212%,开年光伏装机量大增的背景下采用 CPIA 乐观预计数据,2025年我国光伏新增装机量为 110GW,年复合增长率达 18%;全球光伏新增装机量有望达到330GW,年复合增长率达 20%。 图图 10:中国光伏新增装机预测(中国光伏新增装机预测(GW) 图图 11:全球光伏新增装机预测(全球光伏新增装机预测(GW) 资料来源:固德威年报,CPIA,安信证券研究中心 资料来源

41、:固德威年报,CPIA,安信证券研究中心 0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%90.00%050030035020001920202021累计装机容量(GW) 增速(%) 行业深度分析/半导体 13 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 光伏逆变器光伏逆变器 IGBT 市场空间推算市场空间推算:据 CPIA 乐观预测数据,2025 年我国光伏新增装机容量110GW, 全球新增

42、330GW。 根据产业调研数据, IGBT单位成本大约为2000-3000万元/GW,粗略估计,2025 年国内光伏逆变器 IGBT 市场规模有望达到 23.1 亿左右,全球光伏逆变器IGBT 市场规模达到 69.3 亿元。 表表 3:国内国内光伏逆变器光伏逆变器 IGBT 市场空间估算市场空间估算 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 光伏新增装机量光伏新增装机量(GW) 48 55 75 90 100 110 IGBT 单位成本单位成本(亿元(亿元/GW) 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.21 对应的对应的 IGBT 市市场空间(亿元)场空

43、间(亿元) 14.4 15.4 19.5 21.6 22.0 23.1 资料来源:CPIA,安信证券研究中心 表表 4:全球光伏逆变器:全球光伏逆变器 IGBT 市场空间估算市场空间估算 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 光伏新增装机量光伏新增装机量(GW) 138 170 225 270 300 330 IGBT 单位成本单位成本(亿元(亿元/GW) 0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.21 对应的对应的 IGBT 市市场空间(亿元)场空间(亿元) 41.4 47.6 58.5 64.8 66 69.3 资料来源:CPIA,安信证券研究中心

44、2.2. 储能逆变器进一步打开储能逆变器进一步打开 IGBT 市场市场 储能逆变器市场发展迅速, 是新能源发电的未来趋势。储能逆变器市场发展迅速, 是新能源发电的未来趋势。 由于光伏组件容易受到天气变化影响,储能可以起到削峰填谷,提高风、光等可再生能源的消纳水平的作用,实现发电稳定、提高电网品质,储能电站成为新能源改革的主要方向。各国相继推出储能相关政策,布局储能产业链发展。2021 年 7 月 28 日,国家能源局解读关于加快推动新型储能发展的指导意见 ,指导意见提出“十四五”期间将聚焦高质量规模化发展,以 3000 万千瓦为基本规模目标,并在“十五五”期间实现市场化发展。美国、澳洲、欧洲等

45、地区也推出针对集中式与户用不同种类的推进政策,发展较快。 表表 5:储能政策梳理:储能政策梳理 序号序号 政策名称政策名称 发行部门发行部门 相关内容相关内容 发布时间发布时间 1 关于2020年申报平价风电和光伏发电项目电网消纳能力的报告 国网河南 报告中指出,省内“十四五”新能源消纳能力已达到极限,建议以后新纳入政府开放方案的风电、光伏项目配臵足够的储能设施提高调峰能力 2020.04 2 关于 2020 年拟申报竞价光伏项目意见的函 国网山东 储能配臵规模按项目装机规模 20%考虑,储能时间 2 小时 2020.06 3 关于 2020 年拟新建光伏发电项目的消纳意见 国网山西 意见中建

46、议新增光伏发电项目应统筹考虑具有一定用电负荷的全产业链项目,配备15%-20%的储能,落实消纳协议 2020.06 4 关于报送“十四五”电力源网荷储一体化和多能互补工作方案的通知 能源局 重点支持每年不低于 20 亿千瓦时新能源电量消纳能力的多能互补项目以及每年不低于2 亿千瓦时新能源电能消纳能力且新能源电量消纳占比不低于整体电量50%的源网荷储项目 2021.04 5 “十四五”时期深化价格机制改革行动方案 发改委 完善风电、光伏发电、抽水蓄能价格形成机制,建立新型储能价格机制 2021.05 行业深度分析/半导体 14 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公

47、司。 各项声明请参见报告尾页。各项声明请参见报告尾页。 6 关于加快推动新型储能发展的指导意见 发改委、能源局 到 2025 年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,装机规模达 3000 万千瓦以上;到 2030 年,实现新型储能全面市场化发展。 2021.07 7 进一步完善分时电价机制的通知 发改委 合理确定峰谷电价价差,上年或当年预计最大系统峰谷差率超过 40%的地方,峰谷电价价差原则上不低于 4:1,其他地方原则上不低于 3:1;尖峰电价在峰段电价基础上上浮比例原则上不低于 20% 2021.07 8 关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知 发改委、能源局

48、 鼓励发电企业市场化参与调峰资源建设,超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率 15%的挂钩比例(时长4 小时以上)配建调峰能力,按照 20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。 2021.08 . 资料来源:国家发改委官网,国家能源局,CNESA,安信证券研究中心 储能装机量逐年提升,储能逆变器规模不断加大。储能装机量逐年提升,储能逆变器规模不断加大。随着储能成本的下降、储能技术的进步,储能在全球范围内受重视程度不断提高。根据锦浪科技 2020 年年报,2019 年,全球储能逆变器的出货量上升至 3.6GW,同比 2018 年增长 20%。2020 年全球储能逆变器需求达到4.5GW 左右,

49、保持 20%以上的增速增长,至 2022 年,全球光伏储能逆变器出货量预计达到7.1GW。IHS Markit 报告显示,到 2025 年,年度新增并网型光伏储能逆变器规模将有望增至 10.6GW。Wood Mackenzie 预测,到 2024 年,中国将成为亚太地区最大的储能市场,累计储能容量预计将从 2017 年的 489MW/843MWh 增长到 2024 年的 12.5GW/32.1GWh。装机量不断增大的同时,储能逆变器的规模也随之提高,市场前景广阔。 图图 12:全球光伏储能逆变器出货量:全球光伏储能逆变器出货量(GW) 图图 13:全球储能累计装机容量预测(全球储能累计装机容量

50、预测(GW) 资料来源:锦浪科技,安信证券研究中心 资料来源:BloombergNEF,安信证券研究中心 3. 海外巨头占据垄断地位,国产企业加速追赶海外巨头占据垄断地位,国产企业加速追赶 3.1. 海外巨头占据垄断地位海外巨头占据垄断地位 光伏光伏 IGBT 行业仍由英飞凌、行业仍由英飞凌、 安森美、三菱电机等海外巨头垄断市场。安森美、三菱电机等海外巨头垄断市场。从市场竞争格局来看,欧美日厂商资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富,凭借先发优势抢占了全球功率半导体绝大多数的市场份额,在市场份额和技术水平上一直保持较大的领先优势。英飞凌官网披露,全球前五大功率半导体厂商分别为英飞凌、安森美、

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