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储能变流器:储能核心环节,产业链龙头全梳理

 罗宋汤的味道 2023-02-22 发布于青海

随着光伏、风电等新能源发电系统渗透率不断提升,发电用电高峰错配和电网不稳定性加剧,新能源配储背景下,电化学储能需求增长加速。

2023年储能处于需求快速释放阶段,叠加储能政策体系逐步落地,各地推出储能地补,政策面维持高位,基本面景气度向好。

完整的电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)、储能变流器(PCS)以及其他电气设备构成。#储能#

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资料来源:NREL

其中,储能变流器(PCS)决定着输出电能的质量与特征,从而很大程度上影响电池的寿命,其成本占比约为10%,仅次于电池(54%)。

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资料来源:BNEF

目前我国储能变流器市场仍处于提质降本、规模化发展的初期阶段,市场格局仍未定,后进者竞争激烈。

随着电化学储能装机规模快速增长,储能变流器PCS作为产业链核心环节受益明显。#2月财经新势力#

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储能变流器行业概览

储能变流器(PCS)又称储能逆变器,是连接储能电池系统和电网的双向电流可控转换装置,能够在电网和储能系统间精确快速地调节电压、频率、功率,实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出。

其不仅能满足传统并网变流器对直流电转换为交流电的逆变要求,还可满足储能系统“充电+放电”带来的双向变流需求,具有对电池充电和放电功能,可用于光伏、风力发电功率平滑、削峰填谷、微型电网等多种场合。

并网模式下,在负荷低谷期,储能变流器把电网的交流电整流成直流电给电池组充电,在负荷高峰期,储能变流器把电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中。

离网模式下,储能变流器与主电网脱开,给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的电能。

储能变流器实现电池和电网间的双向能量交换:

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储能变流器产业链

国内电化学储能产业链上游为原材料,中游为核心部件制造及系统集成商,下游是系统运营与应用。其中,中游储能系统的核心部件制造主要分为电池和系统两部分。

储能变流器上游主要由IGBT、印制电路板、电线电缆组成,储能变流器中游为工频升压型储能变流器、高压直挂型储能变流器。储能变流器下游为风光电站、光伏电站、电网系统、变电站等。

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储能变流器上游

储能变流器上游原材料主要为IGBT、电容、电阻、电抗器、PCB等电力电子元器件、机柜、机箱等结构件和其他辅材。

其中IGBT(绝缘栅双极型晶体管)是核心部件,IGBT的性能决定了储能变流器的性能。

2022年,我国IGBT行业产量达到0.41亿只,需求量约为1.56亿只,自给率26.3%。

目前,国内IGBT市场主要由英飞凌、三菱电机、富士电机等海外厂商占据,其中占比最高的是英飞凌,为15.9%。

IGBT模组市场CR3达56.91%,国产厂商斯达半导和中车时代的市占率合计占比为5.01%。全球IGBT分立器件市占率前三的厂家市场份额合计达到了53.24%,国产厂商仅士兰微一家以3.5%的市场份额进入全球IGBT分立器件市占率前十厂商。

全球IGBT模块竞争格局:

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储能变流器上游行业市场竞争较为充分,除IGBT仍以进口为主外,其他主要电力电子元器件基本实现国产化。

结构件、辅助材料的成本主要为其材料成本,主要受大宗商品价格波动影响。

行行查 | 行业研究数据库 资料显示,在储能变流器中,材料成本占比约93%,其中占比最高的是结构件(26.7%),其次是电感(13.8%)和半导体元器件(11.4%)。

储能变流器成本拆分:

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储能变流器中游

储能变流器中游为储能变流器提供商,负责PCS的研发、生产和销售,变流器中游主要提供各个应用场景适配的储能变流器。

不同场景对应的PCS相互之间存在一定技术壁垒,短期竞争程度较低,但长期将面临来自储能行业各细分领域的竞争压力。

储能变流器产品可分为组串式和集中式两大类。

组串式主要应用于中小型储能系统,集中式应用于大型储能系统。

不同应用场景对于储能变流器的功能以及性能参数等的需求差异较大,因此针对不同的场景需要应用不同技术类型的储能变流器。

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受益于分布式光伏需求高增及组串功率大型化趋势,组串式逆变器渗透率有望快速提升。

目前,华为、阳光电源、固德威、锦浪科技等光伏逆变器的核心供应商均在组串式逆变器有布局。

集中式储能变流器多应用于发电侧,电网侧的配套储能系统中,该储能系统装机容量相对较大具有一定的规模可以摊平综合建设成本,相应市场需求也更多,此类储能系统多参与调峰、调频等电网服务,储能变流器多与其他模块集成在集装箱内部,单机功率较大。

集中式储能新增装机有望带来大功率PCS需求。

组串式逆变器在大型地面光伏电站中对集中式逆变器形成挤出效应,国内风光大基地受益于政策将支持集中式逆变器发展。

而微型逆变器作为一种新的技术路线尚处于发展期,技术门槛较高,供应商较少。国外的微型逆变器市场发展较早,但出货仍集中于海外龙头Enphase。

储能变流器按场景分类:

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储能变流器下游

储能变流器下游主要是电池储能系统解决方案供应商,有发电侧、用户侧、电网侧和微电网四大应用领域。

发电侧、电网侧储能系统因规模较大,建设成本将摊薄,相对用户侧和微电网经济性更好,在短期内推动市场发展。

随着工商业对稳定供电的需求进一步增大,以及分布式储能试点的相继落地,分布式工商业储能逐渐释放潜力。

储能变流器与光伏逆变器单向直流转交流不同,可控制储能电池与电网间直/交流间双向转换,其电力拓扑结构更复杂且技术壁垒更高,有望受益于下游储能新增装机高增。

按照应用场景可分为家庭户用、工商业、集中式和储能电站四大类,分别对应小、中、大、超大额定输出功率。

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