芯查查 储能 ​储能逆变器拐点已至下半年增速加快

时间: 2024-11-27 03:51:50 |   作者: 钢制暖气片

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  储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备,对推动新能源绿色转型,实现“碳达峰”和“碳中和”有很重要的意义。近年来,全球各国对于新能源转型的有关政策在持续加码,可再次生产的能源的装机量也呈现出了爆发式增长。

  据中关村储能产业技术联盟(CNESA)统计,2023年全球新型储能新增装机规模为45.61GWh,同比增长121.54%,连续3年同比增长率超100%。从地区分布来看,中国、欧洲、美国引领全球储能市场发展。2023年,中欧美三个地区在全球新增投运新型储能装机规模占比分别为47%、22%、19%,合计占比高达88%。其中,中国和美国是表前大储(电网侧+电源侧)增长为主,2023年中国表前新增装机规模为21.5GWh,美国表前新增装机量规模为7.9GWh;欧洲是以户储市场为主,2023年新能储能新增装机规模超10GWh,户储占了67%。

  从储能系统成本构成来看,电芯及PCS(包含储能逆变器)为成本主要构成、合计占比超65%;温控、消防等辅材成本占比较小,分别约2.5%~5%、3%~5%。当前系统集成环节对成本占比较高的电芯及PCS价格变革较为敏感,因此,市场之间的竞争也较为激烈。而温控、消防领域尚处行业发展初期,竞争较为温和。

  目前在PCS环节,光伏逆变器厂商也在加速切入该市场,竞争日益激烈。2023年行业前三玩家占了总体市场的32.8%,其中阳光电源以10.7%的市场占有率位居国内第一。本文主要关注储能逆变器市场及技术发展趋势。

  整个储能行业在价格这一块,由于行业供需失衡问题亟待调整,低价竞争现象短期内仍将延续,2024年5月,国内2小时储能系统中标均价跌至0.66元/Wh,创年内新低,中标均价较年初下降19.5%。

  在出货量方面,德业股份在其Q2业绩预报中披露,预计2024年Q2实现储能逆变器出货约12万台,同比降低30%,环比增长50%。该公司在巴基斯坦、中东、东南亚等新市场逐步贡献增量,占6月出货约60%~70%,欧洲及南非占比约30%~40%。下半年出货有望继续增长,全年储能逆变器出货预计在50~60万台。Q2微型逆变器出货30万台,环比增长250%,其第四代微逆产品逐步夺回欧洲市场占有率。预计全年微型逆变器出货可达100万台,同比增长200%。

  锦浪科技Q2逆变器出货量约为30万台,其中储能逆变器为2~3万台,预计Q3出货量会环比增长30%~50%。增量大多数来源于亚非拉及欧洲,出货量环比增幅超过70%。

  艾罗能源6月储能逆变器出货量约1.7万台,约1.36亿元,主要是巴基斯坦、印度与东南亚等市场起量。

  禾迈股份Q2发货预计在35万台,环比增长50%,7~8月欧洲会放假,起量不明显,库存已经到了正常水位。

  昱能科技Q1微型逆变器出货24万台,平均8万台/月;Q2出货稳中有升,环比增长10%,单月9万台出货,以微型逆变器为主,预计下半年出货更多,全年预计同比增长30%。

  从上面主要储能逆变器企业近期的出货数据能够准确的看出,储能市场虽然价格相对较卷,但出货量还是在增长当中,不论是工商业储能,还是户储应用。

  技术路线方面,储能行业中的电芯环节,300Ah+大电芯或将在今年三季度进入规模量产期,部分厂商率先开始布局500Ah+电芯,储能大电芯趋势明确;PCS环节大功率及模块化为主要流行趋势,特别是工商业储能应用。

  如今不少储能逆变器厂商都推出了大功率的储能逆变器新产品,比如科华数能工商业组串式逆变器功率高达160kW;锦浪科技、上能电气、阳光电源、华为,及禾望等相关企业也均推出了适配与工商业场景的150kW组串式逆变器。

  从创新方向上看,全生命周期成本的下降是未来储能逆变器技术迭代的主要方向,比如固德威推出了设计寿命15年以上,最高可循环8,000次的工商业储能系统,其全生命周期成本可降低15%;阳光电源也推出了常规使用的寿命12年的储能系统。

  户用微型储能逆变器方面,玩家和产品品种类型也在增多。比如阳光电源也开始步入微型逆变器领域,其目前有四种微型逆变器产品,包括S450S、S800S、S1600S和S2000S,额定功率分为为450W、800W、1600W、及2000W,产品即插即用功能和一键式网络配置功能较强,专为阳台和屋顶等各种户用场景设计。此外,德业股份、禾迈股份、阳光电源、锦浪科技等企业也都有储能微型逆变器产品。

  还有一个发展的新趋势,那就是构建光储充一体化,智能化生态环境。比如华为推出了多个光储充一体化解决方案,集合了公司在光伏逆变器、智能组串式储能、液冷超充等产品上的优势,助力合作伙伴构建光储充一体化充电场站。其实,很多企业有在做光储一体化产品,家庭智慧能源解决方案等。

  由此来看,光储企业在实现一体化的同时,也在积极横向发展,在硬件方面,制造充电桩产品(协鑫、阳光、锦浪等),在软件方面,与新型电力系统建设深层次地融合,打造光储充算一体化云平台。未来,一体化、数字智能化、多能源协同生态环境将成为光储企业主要的发展方向。

  一般来说,储能逆变器要使用到的电子元器件主要有:IGBT和MOSFET等功率器件、MCU主控芯片、驱动芯片、电容、电阻、电感等磁性元件、电流传感器、直流开关、AC连接器、DC连接器、散热器等等零部件。

  上图就是基于兆易创新的GD32E505 MCU设计的7kW图腾柱无桥PFC储能逆变器方案。方案核心采用GD32E505 MCU控制,实现电压外环,电流内环双闭环控制。具有系统稳定,输出无静差,动态性能响应快,低THD,PF值大于0.99等一系列优点。软件实现过零点软启动很好解决图腾PFC拓扑电流在过零处尖峰问题。

  当然,除了兆易创新的MCU,还有很多MCU产品能够正常的使用,比如很多储能逆变器厂商会采用TI的C2000系列MCU,现在随着微型逆变器的兴起,也有厂商开始采用Arm内核的32位MCU来做主控。因此,MCU的主要供应商有TI、NXP、ST、Microchip、英飞凌、瑞萨等国外厂商,也有兆易创新等国内厂商。

  MCU主要负责控制储能系统中各个组件的协调工作,这包括控制电池充放电过程、监测电池状态(如电压、电流、温度和荷电状态SOH),以及执行各种保护策略,以防止过充、过放、短路等情况出现,从而确保电池组的安全和延长常规使用的寿命。同时,MCU收集来自传感器的数据,并对其做处理和分析,以便做出实时控制决策。此外,它还可能通过有线或无线通信接口(如CAN总线、蓝牙、Wi-Fi等)与别的设备或云平台做通信,上传系统状态信息或接收远程控制指令。

  特别是在高端的储能解决方案中,如NXP的部分MCU,它们集成了功能安全库,支持工业和家用功能安全标准(如IEC 61508和IEC 60730),确保系统的可靠性和安全性符合严格的标准要求。

  同时,储能的MCU还需要有长时间运行的稳定性与耐用性以及特定的通信接口和协议,因为储能系统在大多数情况下要与电网、监控系统或其他能源管理系统通信,因此MCU在大多数情况下要集成特定的通信接口(如RS-485、Ethernet、CAN总线)和合乎行业标准的通信协议(如Modbus、IEC 61850)。

  储能逆变器中最重要的功率器件产品的技术门槛还是比较高的,目前主要由德国英飞凌、日本三菱、富士和东芝、ST、安森美等国际半导体企业供应。我国一线逆变器厂商的主要功率器件也大都选用这些供应商的产品。不过近年来,国产功率器件的使用比例也开始逐渐提高,比如华润微电子、士兰微、扬杰科技、吉林华微电子、东微半导体、龙腾半导体、瞻芯电子、华阳电子、飞虹半导体、飞锃半导体等都是储能MOSFET解决方案的重要供应商。

  产品方面,英飞凌可提供多种适用于储能系统的MOSFET和IGBT产品,包括CoolMOS™ C7系列和CoolSiC™ MOSFET等。安森美也拥有高能效、高功率密度和高可靠性的功率器件,如IGBT、SiC和MOSFET,用于控制电池和电网之间的能量转换,能够很好的满足储能系统的要求。

  在电流传感器方面,供应商主要有国外的莱姆、瓦克华、村田、霍尼韦尔、Allegro 等,国内厂商主要有宁波锦澄、南京中旭、世特美、安科瑞等。

  光伏系统防雷器的供应商中,国外有菲尼克斯、库柏、法国西岱尔等,国内厂商主要有中光、深圳海鹏信、深圳新维等。

  散热风扇方面,国外供应商主要有EBM-papst、AVC、美蓓亚、日本三洋、日本电产等,国内供应商主要有三巨核赛极等。

  电容方面,国外供应商主要有EPCOS、Kemet、Nichicon、WIMA等,国内供应商主要有厦门法拉、创格核EACO等。

  新未来全球储能新装机容量有望继续保持增长,其中大储的市场规模将会更大,因此,全球储能逆变器在2024年后依然会保持快速地增长。虽然现在价格竞争比较激烈,但随着库存和行业落后产能不断出清,供需格局持续改善,研发技术领先,产品性能优异的储能有突出贡献的公司行业地位有望进一步强化。

  中电港(股票代码:001287)是行业领先的电子元器件应用创新与现代供应链综合服务平台,依托三十余年产业上下游资源积累、技术沉淀、应用创新,已发展成为涵盖电子元器件分销、设计链服务、供应链协同配套和产业数据服务的综合服务提供商。

  中电港秉持“为客户服务,与伙伴共享”的经营理念,在履行社会责任的同时,努力打造元器件供应链生态圈,助力中国电子信息产业高质量发展。

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