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微型逆變器:年化增速70%、近500億的市場規模

2023-09-10 00:00:02

光伏行業的超高景氣度在業績上屢次被證明,疊加近期南方限電,以外因素驅動使得最近處于調整期的光伏逆變器板塊再度被激活,很多個股創出歷史新高。對于該領域未來基本面如何,我們一探究竟。

微型逆變器是組件級控制觀念的呈現

逆變器是光伏發電系統的心臟。不僅承擔將太陽能光伏產生的直流電轉換為交流電的重要角色,在完成最大功率點跟蹤后還要將電能并入電網或用于家用電器。作為分布式電源與電網的接口,逆變器性能將直接影響到光伏發電系統的發電效率及運行穩定性。

逆變器主要分為集中式逆變器、組串式逆變器和微型逆變器。工作原理方面,集中式逆變器是將大量并行的光伏組串連接到同一臺集中式逆變器的直流輸入端,完成最大功率點跟蹤后,再統一并網。組串式逆變器對數串光伏組件單獨進行最大功率追蹤,在經過逆變單元后并入交流電網。微型逆變器則是每個逆變器只對應少數光伏組件,實現對每塊光伏組件單獨的最大功率點跟蹤,在逆變轉化之后單獨并入交流電網。

微型逆變器運行效率更高、安全性更好 主要應用于戶用發電場景

微型逆變器作為組件級電力電子設備可以對每塊光伏組件的輸出功率進行精細化調節及監控,在遇到部分陰影遮擋和個別組件性能出現故障的情況下,能夠提升光伏系統整體的運行效率。同時比起集中式、組串式逆變器輸入端的1000V直流高壓,微型的最大輸入電壓僅為60V,很大程度上降低了電站的安全隱患,在安裝和調試方面也更為簡單。不過相比集中式逆變器和組串式逆變器,微逆的單瓦價格較高,當下的應用場景主要以戶用光伏電站為主。

一、需求端:三重滲透下的百億市場

作為清潔能源的太陽能在電力裝機結構中的滲透率正在提升。其主要原因在于(1)加快以光伏為代表的新能源建設已經日益成為全球主要經濟體的政策共識;(2)近年來全球通脹導致的大宗商品價格高企使得太陽能作為一種能源具備了相當的經濟性。因此我們推斷光伏在未來將進一步提升其在全球電力結構中的占比。

1、組件價格高企 分布式漸成光伏裝機主力

在全球光伏裝機需求持續高增下,產業鏈上游原材料多晶硅料價格出現了劇烈的上漲,從而帶動組件價格出現了飆升。以2021年1月6日為基點,截至2022年8月10日,多晶硅料漲幅超過了260.2%, 166/182/210 組件漲幅分別為17.7%、15.9%、15.9%。高價組件降低了集中式光伏項目的收益率。以一個100MW,組件成本為1.95元/W,項目初始投資成本為4.58元/W 的集中式光伏電站項目為例。根據開源證券測算,在年利用小時數為1300h,上網電價為0.37元/kWh 的情況下,項目收益率僅為6.4%。高昂的組件價格對當前集中式電站業主的裝機意愿產生了較大的影響。

2、對組件價格敏感性更低 分布式電站漸成光伏裝機主力

通過對比地面光伏電站和分布式屋頂光伏電站的投資成本可以看出,相比地面電站,分布式電站當中非組件成本更低,初始投資成本相比地面電站也更加低廉,這使得分布式電站對于組件價格的敏感性相對更低,對高價組件的接受度更高。

2021年全球分布式光伏占比已達47.9%,其中戶用光伏占比26%,份額連續5年提升。高昂的組件價格直接降低了下游業主的裝機意愿,而相對初始投資成本更低的分布式光伏的裝機滲透率正在提升,其中尤以戶用光伏裝機為甚。

從2020到2022上半年,中國的分布式光伏裝機占比已經從32.2%提升到了65.5%,其中戶用光伏裝機占比更是從 2016 年的 1.7%提升到了2021年的 39.4%。同時,在全球范圍內的分布式光伏裝機占比也實現了大幅提升。從逆變器出貨統計口徑看,全球分布式光伏裝機占比從 2020 年的 38.9%上升到了 2021 年的 47.9%,其中戶用光伏裝機占比更是連續5年實現提升,到 2021 年已經達到了26%。

3、兼具高效與安全性的微型逆變器是戶用光伏的最優選

組串式發電系統存在短板效應會大幅下降發電功率。短板效應即木桶效應,指一只水桶能盛多少水取決于木桶最短的那塊木板,光伏系統中的木桶效應則是指系統輸出的電流往往取決于系統中電流最小的那塊組件。在電站實際應用中,陰影遮擋、云霧變化、污垢積累、組件溫度不一致等內外部不理想條件,都會造成組件內部各光伏單元輸出功率不一致,進而導致各組輸出功率不一致,從而導致整個系統組件失配,整個系統的發電功率都隨之下降。

微型逆變器能克服短板效應,最小化個別組件的影響。微逆多路獨立的 MPPT輸入設計,可將每塊組件的輸出優化在最大功率點附近,系統發電量是所有組件發電量總和。此外,微逆啟動功率更低,決定了其工作時間更長,從質和量兩方面貢獻更高的發電效率。

微逆的主要優勢

微逆可以最小化遮擋物的影響,穩定系統輸出。

微型逆變器生命周期更長,省去二次安裝成本。

組件級監控,提高運維效率,節約故障維修成本。

基于高轉換效率和低運維成本,微型逆變器的LCOE(度電成本)至少可降低10%。

4、具備直流關斷功能 安全性更優

光伏直流安全已成為分布式光伏電站的共識,安全標準制定利好組件級電力電子設備。歐美對光伏安全關斷及電壓有明確標準并在法規下強制執行。此外,包括泰國、澳洲、墨西哥和中國都針對分布式光伏的安全性制定了相應的政策和安全性標準。

微型逆變器具有天然無直流高壓的優勢。分布式光伏發電系統由于靠近用戶端,對安全性、發電效率、可靠性皆提出了更高的要求。微型逆變器運行時輸出直流電壓一般為 20-50V,從根源上解決了直流拉弧引起火災的風險。且通過組件級的快速關斷,可迅速切斷組件之間的連接,降低工作人員觸電風險。微型逆變器可集成逆變、監控、功率優化、關斷功能,是運行時切斷直流高壓風險的唯一解決方案。

5、傳統市場持續滲透 新興市場放量可期

近五年來,微型逆變器出貨量穩步上升,2021年出貨量創歷史新高,達到3.61GW同比上漲58.3%。但由于單瓦成本略高、應用場景等限制,過去全球微型逆變器在分布式市場的滲透率維持在2%-5%之間。

當下,隨著全球居民用電價格的飆升,微型逆變器作為更為安全和高效的產品將加速其在戶用光伏領域的滲透。

出貨區域集中,新興市場放量有望。北美特別是美國分布式光伏起步較早,疊加政策強調直流電安全、補貼計劃成熟,微型逆變器在分布式光伏的滲透率逐年上升,到 2020年微逆在分布式裝機中的滲透率已經到達了近30%。而在歐洲和拉丁美洲等地,其出貨量持續上升,不過因為分布式整體裝機的擴大,滲透率有所下降。

2025年全球微型逆變器滲透率有望達到 16%,出貨量超29GW。假設微逆在美國進入成熟期,2025年微逆在分布式光伏的滲透率達到50%,屆時市場空間將超180億元。在中國微逆進入成長期,滲透率穩步增長到8%,包括歐洲和拉丁美洲等在內的市場穩步成長,到2025年滲透率達到20%,則到2025年全球微型逆變器的出貨量或將超過29GW,年化增速達近70%,市場規模超過450億元以上。

二、供給端:差異化與性價比蓄勢國產替代路線

1、微逆有望復制逆變器國產替代之路

微型逆變器市場格局Enphase一家獨大,國產企業初露鋒芒。根據各家2020年出貨量計算,Enphase出貨占比高達77.8%,昱能科技688348與禾邁股份688032占比共計20.2%。微型逆變器市場呈現出Enphase寡頭壟斷的局面,原因主要是微逆市場在過去高度集中于北美市場,而Enphase其自身在產品力方面具有很強的先發優勢,因此成功占據全球出貨第一的位置。國產微逆廠商因為海外消費者偏好和自身產品力尚不足的緣故,過去在北美這一微逆主流市場并不具備優勢,因此整體的市場份額也較小。

傳統逆變器國產龍頭出口優勢明顯,微型逆變器可復制其國產替代路徑。根據Woodmac和IHS等第三方咨詢公司統計,2021年華為、陽光電源300274、錦浪科技300763和古瑞瓦特等四家國產逆變器企業已經成功占據了全球逆變器出貨量前四的席位,前十大逆變器品牌當中,國產品牌獨占六席。

國產逆變器廠商能夠完成國產替代的主要原因在于其產品相較于海外產品更具性價比。通過傳統逆變器企業完成國產替代的路徑可以看出,國產微型逆變器企業有希望能夠復制傳統逆變器國產替代之路,依靠性價比進入海外市場,并且憑借產品力獲得全球認可。

2、彎道超車 國產企業主打性價比與差異化

Enphase 深耕微型逆變器領域多年,一拖一產品方面具備獨到優勢。在產品轉換效率方面,Enphase在2018年發布的IQ7系列產品轉換效率就高達97.5%,而國產企業一拖一系列產品效率大多在96.7%左右,和Enphase產品對比仍然存在一定的差距。

在重量功率密度這一產品參數上,Enphase也和國內逆變器企業在一拖一型號微型逆變器拉開了明顯的差距。Enphase一拖一型號的重量功率密度為0.352W/g,而昱能科技688348與禾邁股份688032代表產品的質量功率密度分別為 0.231、0.202W/g,與Enphase 的功率密度差異分別為 34.4%、42.6%。Enphase 在一拖一這一細分領域的產品上具有顯著優勢,在產品力方面有很深的壁壘。

國產企業走差異化路線,“一拖 N”技術更先進。功率密度越高,意味著電能變換的效率越高,原材料成本越低,也意味著逆變器擁有更好的便攜性,有利于現場安裝,并降低運輸成本。據禾邁股份招股書披露,Enphase、禾邁股份688032一拖二的單位體積功率密度分別為 232.2、672.3kW/m3,Enphase 的一拖二單位體積功率密度落后國產產品約一倍。

國產產品單瓦價格更低,更具有性價比。據公司出貨臺數與單臺功率進行測算,2021 年 Enphase 的單瓦價格約為 2.43 元/W,昱能科技與禾邁股份的單瓦價格分別為 1 元/W 與 0.77 元/W。昱能科技與禾邁股份在單位功率售價方面相比 Enphase 具有較大優勢,產品性價比突出。

3、 精準布局 國產企業聚焦低滲透率海外市場

受益美國本土政策,Enphase出貨高度集中于美國國內市場?;?NEC2017和2018年對中國光伏逆變器施加 301關稅,2019年華為退出美國逆變器市場等機遇都為Enphase打開美國本土銷路奠定了基石。且美國戶用光伏政策成熟,疊加本土化服務和宣傳,Enphase在美國國內的收入連續3年超過 80%,其出貨多集中在本土的優勢市場。

國產微逆重心瞄準非美國海外市場,避開正面競爭搶占新興市場。當前拉美與歐洲的微逆出貨量增速尚可,不過在整體分布式市場的滲透率較低,具有很強的增長潛力。這兩大市場的用戶對價格敏感性高,更具性價比的國產微逆產品在這兩大市場的潛力更高,昱能科技和禾邁股份在拉美、歐洲市場的營收合計占比均超過60%,對于美國市場的態度是積極開拓但是并不會與 Enphase 產生過多的市場競爭。

下游對接經銷商,利用本地化服務優勢。光伏發電的設備廠商多通過經銷商市場參與主體間接銷售給終端客戶,昱能科技6883482021 年的經銷收入占比達到 98%。經銷商擁有境外成熟的銷售渠道,可有效覆蓋小而分散的最終用戶,提升銷售效率。

經銷商具備本地化服務優勢。分布式光伏系統需要進行簡單的安裝及調試,安裝后也存在后續維護、保養的需求。經銷商具有本地化服務能力,更貼近客戶需求,有助于進一步增強海外客戶黏性。

昱能科技688348前五大客戶中新興市場占比過半,第一大經銷商位于巴西。公司第一大客戶巴西的Ecori Energia Solar Ltda.連續3年蟬聯昱能營業收入的第一大客戶,第二、三大客戶穩定為美國的CED Greentech和Krannich Solar,第四、第五大客戶都是歐洲經銷商,巴西與歐洲經銷商的合計業務收入占比從2018年的24%上升到2020年的27.5%。

國內微逆企業避其鋒芒,下游布局地區均勻。根據易恩孚太陽能官網統計,Enphase在全球布局了251個經銷商和2202個安裝商,高度集中于歐美成熟市場,而昱能科技僅擁有40個經銷商、121個安裝商,禾邁股份擁有93個經銷商、421個安裝商,國內微逆企業下游中間商數量雖少于Enphase,但勝在全球分布較均勻。

國內企業在南美、非洲等新興市場的經銷商多于Enphase。昱能科技與禾邁股份在巴西的安裝商分別達到121、56個,巴西是他們下游布局最多的國家。而南美洲是唯一一個國內企業的經銷商數量超過Enphase的地區,非洲的經銷商三者數量持平。

4、成本優勢 支撐國產微型逆變器打開價格優勢

原材料與人工成本拉開成本優勢。據昱能科技招股書披露,原材料在微型逆變器的成本占比超過80%,委托加工費占比8.7%?;趪a電子元器件、集成電路等原材料的使用和人工成本更低的優勢,國內企業有望憑借更低的生產成本打造更具性價比的優勢產品。

投資建議:

禾邁股份688032、昱能科技688348、德業股份605117)、固德威(688390)、錦浪科技(300763)、陽光電源(300273)等。

風險提示:海外貿易關稅政策變化、全球用電需求不及預期、芯片等原材料價格下降不及預期。

來源:開源證券

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