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电力设备行业:微型逆变器焕发新活力国内厂商加速追赶-220609(30页).pdf

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电力设备行业:微型逆变器焕发新活力国内厂商加速追赶-220609(30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。 微型逆变器:微型逆变器:行业老面孔,喜迎新机遇行业老面孔,喜迎新机遇 微型逆变器微型逆变器是一种是一种安全安全、高效高效、灵活、灵活的组件级电力电子转换方案的组件级电力电子转换方案。微型逆变器是一种可对每一块光伏组件进行单独最大功率点跟踪,再进行逆变并入交流电网的组件级电力电子转换方案。相较于集中式与组串式逆变器,微型逆变器具备安全、高效、灵活的三重优势:1)集中式或组串式逆变器每串组件接入的直流电压可达 600-1500V,而微型逆变器涉及的直流电压一般不超过 8

2、0V,从根本上降低了直流拉弧、人员触电的风险;2)微型逆变器可以实现更精细化的 MPPT跟踪, 保证每块组件都在各自的最大功率点上进行输出,从而有效提升系统整体发电效率;3)微型逆变器单体功率较小,整体部署更为灵活,可有效提升安装、扩建、运维效率。 老树新芽,微型逆变器焕发新活力老树新芽,微型逆变器焕发新活力。作为光伏行业的“老面孔” ,长期以来微型逆变器始终是一种应用范围较为有限的“小众”方案,自 2008 年首次推出之后,微型逆变器市场花了将近十年的时间才实现年出货量突破 1GW。我们认为在多种因素的共同助推下, 微型逆变器行业正迎来全新的发展机遇。一方面,近年来全球分布式光伏装机占比持续

3、提升,与此同时海内外屋顶光伏安全标准趋严,组件级控制方案逐渐成为“标配” 。另一方面,随着光伏步入平价时代,度电成本开始成为行业核心的考量因素,而随着组件功率的快速提升以及微型逆变器产品的持续迭代,部分户用场景中微型逆变器与传统组串式逆变器的经济性差距已经较小。此前微型逆变器主要应用于北美,我们预计欧洲、拉美等其他地区也已进入加速渗透期,微型逆变器有望由此前的“小众”市场逐渐发展壮大,2025年全球出货量或将年全球出货量或将超过超过 25GW,年均增,年均增速超过速超过 50%,对应市场规模可达,对应市场规模可达200 亿亿元以上元以上量级。量级。 海外龙头起步领先,国内厂商加速追赶海外龙头起

4、步领先,国内厂商加速追赶。微型逆变器与集中式/组串式逆变器存在明显技术路线差异,参与者相对有限,市场格局较为集中,Enphase占据 80%左右的全球份额,龙头地位突出。经过多年的努力,目前国内厂商已在技术实力以及产品迭代速度上逐渐实现赶超,正通过高性价比的差异化竞争策略快速开拓海外市场。近年来相关企业陆续登陆国内资本市场,规模实力得到大幅扩充,未来有望实现行业爆发与公司发展的共振。 投资建议:投资建议:历经十余年风雨历程,微型逆变器市场正迎来全新的发展机遇,渗透率有望快速提升,与此同时国内厂商已在全球市场初露峥嵘。建议重点关注国内微型逆变器先行者昱能科技昱能科技,以及近年来快速崛起的优质微型

5、逆变器厂商禾迈股份禾迈股份与德业股份德业股份。 风险提示:风险提示:微型逆变器推广微型逆变器推广不及不及预期、预期、技术迭代风险技术迭代风险、国际贸易摩擦国际贸易摩擦等等 Tabl e_Ti t l e 2022 年年 06 月月 09 日日 电力设备电力设备 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 13.

6、42 -0.66 37.57 绝对收益绝对收益 22.25 -0.82 18.15 王哲宇王哲宇 分析师 SAC 执业证书编号:S05 胡洋胡洋 分析师 SAC 执业证书编号:S03 相关报告相关报告 -28%-16%-4%8%20%32%44%-102022-02电力设备及新能源(中信) 沪深300 行业深度分析/电力设备 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。 内容目录内容目录 1. 微型逆变器:安全高效的组件级电力电子转换方案微型逆变器

7、:安全高效的组件级电力电子转换方案. 4 1.1. 微型逆变器是一种组件级的光伏系统 DC/AC 转换方案 . 4 1.2. 微型逆变器具有安全、高效、灵活的优势 . 5 1.2.1. 微型逆变器具有更高的安全性 . 5 1.2.2. 微型逆变器可以实现更高的发电效率 . 6 1.2.3. 微型逆变器的安装与运维更为灵活 . 7 2. 老树新芽,微型逆变器焕发新活力老树新芽,微型逆变器焕发新活力 . 8 2.1. 微型逆变器是一种由来已久的“小众”方案 . 8 2.2. 微型逆变器正迎来全新的发展机遇 . 9 2.2.1. 全球分布式光伏装机空间打开 . 10 2.2.2. 分布式光伏安全标准

8、趋严 .11 2.2.3. 微型逆变器经济性持续提升 . 13 2.3. 全球微型逆变器市场加速拐点已至 . 16 3. 海外龙头起步领先,国内厂商加速追赶海外龙头起步领先,国内厂商加速追赶 . 18 3.1. 当前全球微型逆变器市场格局较为集中 . 18 3.2. 国内厂商追赶脚步加快 . 20 4. 重点上市公司重点上市公司. 23 4.1. 昱能科技:行业老兵,厚积薄发 . 23 4.2. 禾迈股份:微逆新星,快速崛起 . 25 4.3. 德业股份:光储并济,微逆可期 . 26 5. 风险提示风险提示. 28 图表目录图表目录 图 1:光伏逆变器基本原理图. 4 图 2:三类逆变器技术方

9、案对比 . 4 图 3:集中式、组串式及微型逆变器功率及适用场景对比. 5 图 4:微型逆变器不涉及直流高压,具有更高的安全系数. 5 图 5:不同光照条件下的光伏组件 I-V、P-V 曲线 . 6 图 6:微型逆变器可以避免系统失配导致的发电效率下滑. 7 图 7:全球微型逆变器出货量及占比情况(GW) . 8 图 8:全球微型逆变器出货量地区分布(GW) . 9 图 9:全球微型逆变器市场规模及增速情况(亿美元) . 9 图 10:Enphase 微型逆变器出货量情况 . 10 图 11:国内厂商微型逆变器收入快速增长(亿元) . 10 图 12:全球光伏装机结构(GW). 10 图 13

10、:国内光伏装机结构(GW). 10 图 14:欧盟消费者能源价格指数快速上涨(2015=100) .11 图 15:全球户用光伏装机快速增长.11 图 16:复杂分布式场景中微型逆变器的优势更为明显.11 图 17:美国国家电工规范对于光伏系统快速关断的标准 . 12 图 18:全球光伏平均度电成本变化趋势($/kWh). 13 图 19:美国户用光伏初始投资成本构成($/W) . 14 图 20:P 型单晶 PERC 组件单体功率快速提升(W) . 14 pOpQqRnOzRsPpNtQuNpNoPaQbPbRmOqQpNnPfQrRtNlOpOnN9PnNzQxNpMuMxNsOwP行业深

11、度分析/电力设备 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。 图 21:单晶电池转换效率快速提升. 14 图 22:Enphase 微型逆变器单瓦价格及成本情况($/W). 15 图 23:全球微型逆变器价格变化情况($/W) . 15 图 24:美国及美国以外地区户用光伏市场微型逆变器渗透率对比 . 16 图 25:不同厂商 2021 年并网逆变器业务毛利率对比. 17 图 26:昱能科技原材料采购结构 . 18 图 27:锦浪科技原材料采购结构 . 18 图 28:2020 年全球光伏逆变器出货量份额情况

12、. 19 图 29:2020 年全球微型逆变器市场份额情况 . 19 图 30:美国户用逆变器市场份额情况 . 19 图 31:Enphase 收入地区分布情况(亿美元) . 19 图 32:2021 年禾迈微型逆变器境外销售地区分布 . 20 图 33:2020 年昱能微型逆变器境外销售地区分布 . 20 图 34:国内外微型逆变器厂商产品迭代情况. 20 图 35:Enphase 微型逆变器销售台数计平均功率情况 . 21 图 36:禾迈股份微型逆变器销售结构(亿元) . 21 图 37:Enphase 在制造组装环节主要采取代工模式 . 22 图 38:全球户用光伏装机区域趋向多元化(单

13、位:GW). 22 图 39:国内逆变器出口额及地区构成(亿元) . 22 图 40:昱能科技产品体系发展历程. 23 图 41:昱能科技收入构成情况(亿元). 24 图 42:昱能科技归母净利润变化情况(亿元) . 25 图 43:昱能科技毛利率、净利率情况 . 25 图 44:禾迈微型逆变器产品系列 . 25 图 45:禾迈股份营收构成情况(亿元). 26 图 46:公司各项业务毛利率情况 . 26 图 47:德业股份业务布局. 27 图 48:德业股份营收构成(亿元). 27 图 49:德业股份归母净利润变化情况(亿元) . 27 图 50:德业股份各项业务毛利率情况 . 27 图 51

14、:德业股份 2020-2021 年逆变器业务收入构成(亿元) . 28 表 1:不同逆变器方案安全性对比. 6 表 2:微型逆变器/户用组串式逆变器重量及质保期对比 . 7 表 3:不同厂商推出 MLPE 方案的时间. 8 表 4:全球光伏系统直流安全相关规定. 12 表 5:不同状态下人体可触及稳态安全电压限制(V) . 13 表 6:5kW 户用光伏系统传统组串式逆变器与微型逆变器方案经济性对比 . 15 表 7:微型与传统组串式方案经济性差距敏感性测算. 16 表 8:全球微型逆变器市场空间测算 . 17 表 9:全球主要微型逆变器厂商 . 18 表 10:海内外微型逆变器厂商产品体系对

15、比. 21 表 11:昱能科技创始团队及其他核心技术人员情况 . 24 表 12:公司 IPO 募投项目及实际募集资金情况(亿元) . 26 行业深度分析/电力设备 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。 1. 微微型型逆变器逆变器:安全高效的组件级:安全高效的组件级电力电子转换方案电力电子转换方案 1.1. 微型微型逆变器逆变器是一种是一种组件级的光伏组件级的光伏系统系统 DC/AC 转换方案转换方案 逆变器是光伏系统中的重要环节,主要起到直交流转换以及最大功率点跟踪的作用。逆变器是光伏系统中的重要环节,

16、主要起到直交流转换以及最大功率点跟踪的作用。光伏组件在阳光照射下发出的是波动的直流电,而电网及大部分负载通常在频率恒定的交流电下运行,因此逆变器是光伏系统中不可或缺的关键设备。一方面,逆变器需要将光伏组件产生的直流电(DC)转换为交流电(AC) ;另一方面,逆变器还需跟踪光伏组件阵列的最大输出功率(MPPT) ,从而使电能以低损耗、高质量的方式并入电网。 图图 1:光伏逆变器基本原理图光伏逆变器基本原理图 资料来源:英飞凌,安信证券研究中心 光伏逆变器的技术路线光伏逆变器的技术路线主要可分为集中式、组串式以及微型逆变器三大类。主要可分为集中式、组串式以及微型逆变器三大类。其中,集中式逆变器是将

17、大量并行的光伏组串在直流端汇集后进行集中逆变并入电网;组串式逆变器是对单串或数串光伏组件进行单独最大功率点跟踪及逆变后在交流侧汇流并入电网;微型逆变器则进一步下沉至组件级,可对每一块光伏组件进行单独最大功率点跟踪及逆变。 图图 2:三类逆变器技术方案对比三类逆变器技术方案对比 资料来源:禾迈股份招股说明书,安信证券研究中心 不同逆变器的适用范围存在一定差异,微逆变器作为一种组件级电力电子不同逆变器的适用范围存在一定差异,微逆变器作为一种组件级电力电子(MLPE)设备主设备主要应用于小功率户用领域。要应用于小功率户用领域。 从功率上看, 目前集中式逆变器的单机功率基本达到 3MW 以上,集成度高

18、, 整体成本较低, 但在控制精度与发电量损失上相对较差, 主要用于大型地面电站。组串式逆变器的单机功率则一般覆盖 3-300kW+的区间,适用范围较为灵活,广泛应用于户用、工商业以及大型电站等场景。微逆变器目前的单体容量则一般在几百瓦至 2-3kW,通常与光伏组件配套安装,主要应用于小功率户用场景。 光伏组件发电光伏组件发电最大功率点跟踪最大功率点跟踪直流直流/ /交流转换交流转换交流汇入电网交流汇入电网集中式集中式组串式组串式微型逆变器微型逆变器行业深度分析/电力设备 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

19、。 图图 3:集中式、组串式及集中式、组串式及微型微型逆变器逆变器功率及适用场景对比功率及适用场景对比 资料来源:安信证券研究中心 1.2. 微型微型逆变器逆变器具有安全、高效、灵活的优势具有安全、高效、灵活的优势 1.2.1. 微型逆变器具有更高的安全性微型逆变器具有更高的安全性 相较相较于集中式或于集中式或组串式逆变器,微型逆变器的优势首先在于组串式逆变器,微型逆变器的优势首先在于安全性。安全性。从原理上看,集中式或组串式逆变器首先将多块组件串联后再进行逆变, 每串组件接入的直流电压可达 600-1500V,安装运维人员在直流高压环境下存在一定的触电风险。此外,在光伏组串存在直流高压的情况

20、下,一旦出现接头松脱、接触不良、电线受损等现象,就极易引发直流电弧,从而造成巨大的火灾隐患。相较而言,微型逆变器将每一块组件产生的直流电先转换为交流电后再进行并联,因此整个系统中涉及的直流电压一般不超过 80V,大大降低了触电以及直流拉弧的风险,具有更高的安全系数。 图图 4:微型逆变器不涉及直流高压,具有更高的安全系数微型逆变器不涉及直流高压,具有更高的安全系数 资料来源:昱能科技招股说明书,安信证券研究中心 集中式集中式组串式组串式微逆变器微逆变器功率级别功率级别3MW0.3-2kW发电损失发电损失较大最小单瓦价格单瓦价格0.1-0.2元/W1元/W应用场景应用场景集中电站集中电站/工商业

21、/户用户用3-400kW较小0.1-0.5元/W集中集中/ /组串式逆变器涉及直流电组串式逆变器涉及直流电压可达压可达600600- -15001500V V,存在较大的触存在较大的触电及火灾风险电及火灾风险微型逆变器涉及直流电压一般不微型逆变器涉及直流电压一般不超过超过8080V V,安全系数更高安全系数更高行业深度分析/电力设备 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。 组串式逆变器可通过配套优化器组串式逆变器可通过配套优化器/关断器实现组件级关断, 但微型逆变器仍是安全性更好的方关断器实现组件级关断,

22、但微型逆变器仍是安全性更好的方案。案。除了微型逆变器, “组串式逆变器+优化器/关断器”也是当前业界比较普遍的组件级电力电子控制方案,通过在每块组件上加装关断器可实现故障情况下的快速切断,对系统整体的安全性有一定提升。但从本质上看,关断器并未改变组串式逆变器运行过程中的直流高压环境,与微型逆变器相比,系统整体仍然存在一定的直流拉弧隐患。 表表 1:不同逆变器方案安全性对比:不同逆变器方案安全性对比 组串式逆变器组串式逆变器 组串式逆变器组串式逆变器+关断器关断器 微型逆变器微型逆变器 是否解决运维触电风险 否 是 是 是否解决火灾风险 否 否 是 是否解决施救风险 否 是 是 系统运行时直流电

23、压等级 高压 高压 低压 系统关断时直流电压等级 高压 低压 低压 组件级别关断 不具备 具备 具备 系统成本 中 略高 较高 资料来源:昱能科技招股说明书,安信证券研究中心 1.2.2. 微型逆变器可以实现更微型逆变器可以实现更高的发电效率高的发电效率 最大功率点跟踪是光伏逆变器的核心功能之一。最大功率点跟踪是光伏逆变器的核心功能之一。在一定的温度以及光照条件下,光伏组件的输出电压和电流遵循特定的 I-V 曲线,因此存在一个特定的电压电流组合使得组件的输出功率最大。与此同时,光伏组件的 I-V 曲线会随着光照、温度的变化而发生改变,因此在不同的外部条件下,光伏组件最大功率点所对应的电压、电流

24、通常存在差异。因此,除了 DC/AC的转换,光伏逆变器的另一个核心作用就是通过不断调节电路参数使光伏组件始终在其最大功率点上进行输出,即最大功率点跟踪(MPPT) 。 图图 5:不同光照条件下的光伏组件不同光照条件下的光伏组件 I-V、P-V 曲线曲线 资料来源:Savana Solar,安信证券研究中心 相较于集中式与组串式逆变器, 微型逆变器可以实现更精细化的相较于集中式与组串式逆变器, 微型逆变器可以实现更精细化的 MPPT 跟踪跟踪, 从而提升系统, 从而提升系统的整体发电效率的整体发电效率。对于集中式或组串式逆变器,由于每串组件都在同一电流下进行输出,如果某块组件因为故障、遮挡、阴影

25、等原因出现失效或输出功率下滑,则整串组件的发电效率都将受到影响。而对于采用微型逆变器的光伏系统,每块组件均对应独立的一路 MPPT,可保证每块组件都在各自的最大功率点上进行输出, 因此系统的整体发电效率不会受到 “短板”的影响而出现明显下滑。 行业深度分析/电力设备 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 6:微型微型逆变器可以避免系统失配导致的发电效率下滑逆变器可以避免系统失配导致的发电效率下滑 资料来源:昱能科技招股说明书,安信证券研究中心 1.2.3. 微型逆变器的微型逆变器的安装安装与运维与运

26、维更为灵活更为灵活 对于户用光伏系统而言, 微型逆变器对于户用光伏系统而言, 微型逆变器在安装上更为便利在安装上更为便利。 一般微型逆变器的单体重量仅为 1-3千克左右(单体/双体机型) ,而户用组串式逆变器的单体重量一般超过 10 千克,因此无论是在运输、存放还是安装环节,微型逆变器均有更佳的便利性。与此同时,对于采用集中式或组串式逆变器方案的光伏系统,在完成初始设计后改造或扩建的难度较大,而微型逆变器与组件一一对应,在后续改造时可直接在交流侧并联至原有系统,整体的部署更为灵活。 表表 2:微型逆变器微型逆变器/户用组串式逆变器重量及质保期对比户用组串式逆变器重量及质保期对比 厂商厂商 产品

27、型号产品型号 最大输出功率最大输出功率/kW 重量重量/kg 质保期质保期/年年 微型逆变器微型逆变器 Enphase IQ8-60-2-US 0.25 1.1 25 昱能 DS3 0.88 2.6 10 QT2 2.0 6.0 10 禾迈 HM-800 0.8 2.6 12 HM-1200 1.2 3.8 12 德业 SUN1000G3-EU-230 1.0 3.5 10 SUN2000G3-EU-230 2.0 5.2 10 组串式逆变器组串式逆变器 SolarEdge SE2200H 2.2 7.8 12 SMA Sunny Boy 1.5 1.5 9.2 5 华为 SUN2000-2K

28、TL-L1 2.0 12 10 阳光电源 SG10RT-20 10 17 10 锦浪科技 G6-GR1P 3.6 7.4 5 固德威 GW1500-XS 1.5 5.8 5 资料来源:公司网站,安信证券研究中心 从光伏系统运维的角度来看,微型逆变器亦能够实现更好的监测与管理,降低全生命周期的从光伏系统运维的角度来看,微型逆变器亦能够实现更好的监测与管理,降低全生命周期的维护成本。维护成本。一方面,微型逆变器可以实时跟踪到每块组件的输出情况,出现故障时更容易进行精准定位,单台微型逆变器的故障也不影响其他组件的正常工作。另一方面,当前微型逆变器主要采用灌胶等一系列方式对于核心电路进行保护,设计寿命

29、一般达到 20 年以上,质保期达到 10 年以上, 而组串式逆变器的寿命一般仅为 10-20 年, 标准质保期仅为 5 年左右。对于人工成本较高的海外地区,微型逆变器在后续维护成本上的优势将较为明显。 行业深度分析/电力设备 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。 2. 老树新芽,老树新芽,微型微型逆变器逆变器焕发新活力焕发新活力 2.1. 微型逆变器微型逆变器是一种是一种由来已久由来已久的“小众”方案的“小众”方案 微型逆变器微型逆变器是光伏行业的“老面孔” ,距今已有超过十年的商业化应用经历是光伏行业的

30、“老面孔” ,距今已有超过十年的商业化应用经历。如前所述,组件级电力电子转换方案在安全性、发电效率以及灵活度上均有较强优势,因此在光伏行业发展早期就得到了较多的关注与应用。2006 年,SolarEdge 率先开创单体组件优化器方案,2008 年 Enphase 推出的微型逆变器方案开始得到实际应用,随后昱能、禾迈等国内厂商也相继起步。 表表 3:不同厂商推出不同厂商推出 MLPE方案的时间方案的时间 时间时间 厂商厂商 产品产品/方案方案 2006 年 SolarEdge 开创单体组件优化器 2007 年 Tigo 推出组件级优化器 2008 年 Enphase 开创微逆技术,推出单体单相微

31、逆 2011 年 昱能 推出单体单相微逆 2014 年 禾迈 推出单相单体微逆 2017 年 阳光电源 推出组件级功率优化器 2017 年 华为 推出智能光伏优化器 资料来源:索比光伏网,公司公告,安信证券研究中心 在过往的发展历程中,微型逆变器始终是一种应用范围有限的“小众”方案。在过往的发展历程中,微型逆变器始终是一种应用范围有限的“小众”方案。虽然微型逆变器在光伏行业的发展已有较长时间,但受制于成本、适用场景等方面的限制,长期以来其应用范围相对有限,往往只作为特定市场、特定领域的一种细分选择。根据第三方咨询机构Wood Mackenzie的统计, 2016-2020年全球微型逆变器的出货

32、量由不到1GW增长至2.3GW,在全球光伏逆变器出货量中的占比约为 1%-2%,即便只考虑户用领域,微型逆变器的装机占比也仅为 10%左右。 图图 7:全球微型逆变器出货量及占比全球微型逆变器出货量及占比情况情况(GW) 资料来源:Wood Mackenzie,安信证券研究中心 当前当前微型逆变器的市场主要集中在美国微型逆变器的市场主要集中在美国,其他地区的应用相对较少。,其他地区的应用相对较少。从地区分布来看,近年来北美市场在微型逆变器出货量中的占比保持在 70%左右, 欧洲地区的占比约为 15%-20%,拉美、亚太等其他地区的占比则相对较小。因此,目前微型逆变器尚未成为全球范围内的普遍方案

33、,而是具有较强的地区属性。 0.0%0.2%0.4%0.6%0.8%1.0%1.2%1.4%1.6%1.8%0.00.51.01.52.02.5200192020微型逆变器出货量微型逆变器出货量占比行业深度分析/电力设备 9 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 8:全球微型逆变器出货量地区分布(全球微型逆变器出货量地区分布(GW) 资料来源:Wood Mackenzie,安信证券研究中心 虽然出货量虽然出货量规模规模相对较小,但微型逆变器整体的市场空间仍较为可观。相对较小,但微型

34、逆变器整体的市场空间仍较为可观。一般而言,当前微型逆变器的单瓦价格通常超过 1 元/W,为集中式及组串式逆变器的数倍,因此从市场规模的角度出发,微型逆变器在逆变器整体市场中仍然占据了相当的比例。根据 Wood Mackenzie 的统计,2020 年全球微型逆变器市场规模达到 7.4 亿美元,在 100 亿美元左右量级的逆变器总市场规模中占比达到 7%-8%。 图图 9:全球微型逆变器市场规模及增速情况(亿美元)全球微型逆变器市场规模及增速情况(亿美元) 资料来源:Wood Mackenzie,安信证券研究中心 2.2. 微型逆变器正迎来全新的发展机遇微型逆变器正迎来全新的发展机遇 近年来全球

35、微型逆变器市场发展明显提速。近年来全球微型逆变器市场发展明显提速。自 2008 年首次推出之后,微型逆变器市场花了将近十年的时间才实现年出货量突破1GW (2017 年) , 而期间全球新增光伏装机规模由 2008年的不到 7GW 增长至 2017 年的接近 100GW。近年来,微型逆变器行业发展的速度明显加快,2017 年至 2021 年全球微型逆变器龙头 Enphase 的出货量由 0.81GW 快速增长至3.62GW,年均增速达到 45%,昱能、禾迈等国内厂商的微型逆变器业务收入亦实现成倍提升。我们认为微型逆变器市场已进入全新的发展阶段,在各方面因素的推动下未来有望延续高速增长态势。 0

36、.00.51.01.52.02.5200192020北美欧洲拉美亚太其他-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0620020微型逆变器市场规模增速行业深度分析/电力设备 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 10:Enphase 微型逆变器出货量微型逆变器出货量情况情况 图图 11:国内厂商微型逆变器收入快速增长(亿元)国内厂商微型逆变器收入快速增长(亿元) 资料来源:公司公告,安信证券研究中心

37、资料来源:公司公告,安信证券研究中心 2.2.1. 全球全球分布式光伏分布式光伏装机装机空间打开空间打开 平价时代下全球分布式光伏装机重回高速增长。平价时代下全球分布式光伏装机重回高速增长。全球光伏装机起步于德国、意大利等欧洲国家,在发展早期主要以分布式场景为主,2012 年前全球光伏新增光伏装机中分布式的占比超过 50%。2012 年后欧洲国家光伏补贴快速退坡,全球分布式光伏发展陷入短暂停滞,在全球新增光伏装机中的占比持续下滑。随着光伏行业步入平价时代,近年来全球分布式光伏重回高速增长, 根据IEA的初步统计2021年全球分布式光伏装机约为75GW, 占比超过40%。而根据国家能源局公布的数

38、据,2021 年国内分布式光伏装机达到 29GW,装机占比首次超过大型地面电站。 图图 12:全球光伏装机结构(全球光伏装机结构(GW) 图图 13:国内光伏装机结构(国内光伏装机结构(GW) 资料来源:IEA,安信证券研究中心 资料来源:国家能源局,安信证券研究中心 碳中和目标确立叠加能源价格快速上涨,全球碳中和目标确立叠加能源价格快速上涨,全球户用光伏加速渗透。户用光伏加速渗透。2020 年以来全球主要经济体相继确立长期碳中和目标, 各地相继加大了对户用光伏的政策支持力度, 例如欧盟 2022年 5 月下发的太阳能发展规划要求到 2029 年欧盟地区所有新建的居民住宅都必须安装屋顶光伏系统

39、,各成员国需为此建立强有力的支持框架。与此同时,2021 年下半年以来受地缘政治、气候环境、供给冲击等多方面因素影响,全球石油、天然气等能源价格持续上涨,推动海外部分地区电力价格大幅飙升, 户用光伏的经济性与接受度快速提升。 根据BNEF统计,2020 年全球新增户用光伏装机规模达到 30GW,在全球装机中的占比已超过 20%,我们预计 2021 年这一比例进一步增加。如前所述,户用领域是微型逆变器的主要应用场景,随着户用光伏的加速渗透,微型逆变器未来的应用空间也将进一步打开。 0%20%40%60%80%100%120%140%160%0.00.51.01.52.02.53.03.54.02

40、013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021微型逆变器出货量(GW)增速001920202021昱能禾迈0%10%20%30%40%50%60%70%050100150200集中电站分布式分布式占比0%10%20%30%40%50%60%00200021集中电站分布式分布式占比行业深度分析/电力设备 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。 图图 14:欧盟消费者能源价格指数快速

41、上涨(欧盟消费者能源价格指数快速上涨(2015=100) 图图 15:全球户用光伏装机快速增长全球户用光伏装机快速增长 资料来源:Eurostat,安信证券研究中心 资料来源:BNEF,安信证券研究中心 随着分布式光伏随着分布式光伏装机场景装机场景逐步逐步拓宽,拓宽,组件所处环境的组件所处环境的复杂性复杂性也随之也随之提升,提升,微型微型逆变器逆变器高效、高效、灵活的灵活的优势优势得以进一步凸显。得以进一步凸显。一般而言,各地光伏资源的开发都遵循由易到难的顺序,首先开发的往往是光照条件好、空间开阔、无遮挡的优质屋顶,然后慢慢向各类环境条件复杂的场景延伸。 特别是对于户用领域, 考虑到屋顶的空间

42、通常较为有限, 组件的朝向也未必一致,所以不同组件的位臵与光照环境可能存在较大差异, 在此情况下微型逆变器组件级 MPPT 跟踪的优势将尤为凸显,未来有望得到更为广泛的应用。 图图 16:复杂分布式场景中微型逆变器的优势更为明显复杂分布式场景中微型逆变器的优势更为明显 资料来源:Infinity Energy,安信证券研究中心 2.2.2. 分布式光伏安全标准趋严分布式光伏安全标准趋严 2017 版版美国国家电气规范美国国家电气规范 (NEC 2017)中对于)中对于建筑物光伏系统建筑物光伏系统的的强制性安全标准是微强制性安全标准是微型逆变器规模化应用的重要推手。型逆变器规模化应用的重要推手。

43、 美国国家电气规范是美国电气安全领域最为重要的标准之一,由美国国家消防协会(NFPA)每三年进行一次修订,2014 年 NEC 首次将组件级自我关断解决方案 (NEC 2014 690.12)纳入标准体系,要求所有建筑物上光伏系统都要安装快速关断开关,光伏系统电压需在 10 秒钟内下降到 30V 以下。但 2014 版的标准中仅要求在组件阵列接入端加装组串级快速关断装臵,并未实现组件级别的关断,屋顶光伏阵列内仍旧存在直流高压。2017 年 NEC 对光伏系统的关断作出重要修订,明确以距离光伏矩阵 305mm 为界限,在快速关断装臵启动后 30 秒内,界限范围外电压需降低到 30V 以下,界线范

44、围内电压需降低到 80V 以下,即要求实现“组件级关断” 。因此,随着 NEC 2017 陆8090020/12020/62020/112021/42021/92022/2电力价格指数天然气价格指数0%5%10%15%20%25%30%0552012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020户用光伏新增装机(GW)户用装机占比组件朝向、环境各异,微型逆变器高效灵活的优势凸显复杂场景复杂场景简单场景简单场景组件工作环境基本相同,组串式逆变器与微型逆变器的发电效率差别不大行业深度分析/电力设备

45、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。 续在美国各州得到推广,微型逆变器开始在美国市场得到规模化的应用。2020 版的 NEC 亦基本沿用了 2017 版对于光伏系统快速关断的要求,截至 2022 年,美国已有 17 个州采用了NEC 2020,24 个州采用了 NEC 2017。 图图 17:美国美国国家电工规范对于光伏系统快速关断的标准国家电工规范对于光伏系统快速关断的标准 资料来源:NEC,安信证券研究中心 全球全球分布式光伏安全分布式光伏安全标准标准趋严,趋严,组件级控制方案或成未来“组件级控制方

46、案或成未来“标配标配” 。” 。除了美国,目前越来越多国家与地区开始加强对屋顶分布式光伏的安全标准,加拿大、德国、澳大利亚等海外发达地区均已出台针对光伏系统直流高压问题的相关规范,国际电工委员会现行的技术标准 IEC TR 63226 亦明确指出在光伏系统起火时需限制电压至组件级别。 国家能源局2021 年底发布的关于加强分布式光伏发电安全工作的通知(征求意见稿) 同样对分布式光伏安全性进行了强调,提出分布式光伏发电项目设计方案应“安装电弧故障断路器或采用具有相应功能的组件,实现电弧智能检测和快速切断功能” ,同时“光伏组件应具有安全关断保护功能,保证逆变器关机,交流断电后,系统子阵外直流电压

47、低于安全电压” 。我们认为未来全球范围内针对分布式光伏的安全标准将持续提升,组件级的关断方案的应用有望明显加速。 表表 4:全球光伏全球光伏系统系统直流安全相关规定直流安全相关规定 国家或组织国家或组织 法规名称法规名称 主要内容主要内容 加拿大 Canadian Electrical Code 2021 光伏系统直流侧电压大于 80V 时需安装电弧故障中断设备或者其它等同设备,当光伏系统安装在建筑内或者建筑上,应安装快速关断装臵。在光伏组件 1 米外,快速关断装臵触发后,要求 30S 内将电压降低至30V 以下。 德国 VDE-AR-E 2100-712 在光伏系统中如果逆变器关闭或者电网出

48、现故障时,需要使直流电压小于 120V。其中,提到了可以使用关断装臵使直流侧电压降至 120V 以下。 意大利 CEI 82-25 从安全的角度来看,必须考虑到在有阳光的情况下无法安全关闭光伏系统的情况。这不仅是光伏发电系统的建造和维护阶段的一个注意事项,而且在紧急干预的情况下也是如此。 澳大利亚 AS/NZS 5033:2021 当直流电压大于 120Vd.c 时,组件和逆变器之间需要安装断开装臵。 墨西哥 NOM 001 SEDE 光伏系统直流工作电压大于 80V 时需要安装电弧保护设备。 中国 关于加强分布式光伏发电安全工作的通知(征求意见稿) 安装电弧故障断路器或采用具有相应功能的组件

49、,实现电弧智能检测和快速切断功能;光伏组件应具有安全关断保护功能,保证逆变器关机,交流断电后,系统子阵外直流电压低于安全电压。 国际电工委员会 IEC TR 63226 在光伏系统起火时,支持消防员灭火的可选方式有: (1) 在系统关闭后限制电压到组件级电压;(2) 正常运行或系统关闭时采用微型逆变器。 资料来源:昱能科技,安信证券研究中心 光光伏建筑一体化伏建筑一体化方兴未艾,方兴未艾,安全标准安全标准将将更为严苛更为严苛。当前将光伏组件与建筑结构深度融合的BIPV 已得到行业的广泛关注,根据中国光伏行业协会光电建筑专委会的统计,2020 年我国行业深度分析/电力设备 13 本报告版权属于安

50、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。 主要光电建筑产品生产企业 BIPV 总装机容量约为 709 MW,在国内分布式装机规模中的占比不到 5%。2022 年 3 月住建部印发的 “十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划中提出到 2025 年全国新增建筑太阳能光伏装机容量达到 50GW 以上,BIPV 市场有望快速起步。在 BIPV 的应用场景中,光伏系统将直接与人员进行近距离接触,因此对于安全性的要求将更为严苛,整体来看 BIPV 将沿用建筑领域较高的安全标准,例如国标 GB T 3805-2008 中明确指出正常状态下人体可接

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