分布式光伏的優(yōu)點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

隨著整體技術(shù)的持續(xù)突破及生產(chǎn)規(guī)模的不斷提升，光伏發(fā)電總成本持續(xù)下降，進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段，平價(jià)上網(wǎng)有望在全球范圍內(nèi)逐步實(shí)現(xiàn)，2021年，國(guó)內(nèi)也開始正式進(jìn)入平價(jià)上網(wǎng)階段。

平價(jià)上網(wǎng)意味著光伏領(lǐng)域?qū)⒂蛇^(guò)去的政策補(bǔ)貼思維轉(zhuǎn)化為盈利思維，儲(chǔ)能將是分布式光伏后續(xù)發(fā)展重要推動(dòng)力，配置儲(chǔ)能設(shè)備后，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)基本能實(shí)現(xiàn)電能的自發(fā)自用，僅余較少量輸入電網(wǎng)。

分布式光伏的優(yōu)點(diǎn)

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)主要采用微型逆變器，單體容量一般在 5 kW 以下，只對(duì)應(yīng)單塊或數(shù)塊光伏組件，能夠?qū)γ繅K光伏組件進(jìn)行獨(dú)立的最大功率跟蹤控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每塊光伏組件的輸出功率進(jìn)行精細(xì)化調(diào)節(jié)及監(jiān)控。

分布式光伏微型逆變器控制方式

集中式、組串式、分布式光伏逆變器技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

安全性高。分布式光伏微型逆變器與每一塊光伏組件連接逆變后并聯(lián)接入電網(wǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)直流電壓一般在 80V 以下，降低了較高的直流高壓導(dǎo)致的運(yùn)維觸電、火災(zāi)、施救三大風(fēng)險(xiǎn)，提高了分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的安全性。

發(fā)電效率高。微型逆變器能夠?qū)螇K光伏組件實(shí)現(xiàn)最大功率點(diǎn)跟蹤功能，保證每塊光伏組件以最大功率輸出，解決組件被陰影遮擋、系統(tǒng)失配等因素導(dǎo)致的“短板效應(yīng)”，有效提升分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的整體發(fā)電效率。

可靠性高。微型逆變器獨(dú)立性更高，發(fā)生故障后互不干擾，即使出現(xiàn)單臺(tái)逆變器故障，分布式光伏系統(tǒng)仍可繼續(xù)發(fā)電。

靈活性高。微型逆變器在建設(shè)使用方面具有較高的靈活性，一是安裝靈活，微型逆變器體積小巧，質(zhì)量較輕，安裝使用方便，可以直接安裝在光伏組件或者支架上;二是運(yùn)維靈活，在出現(xiàn)單個(gè)微型逆變器故障的情況下，無(wú)需整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行進(jìn)行更換，運(yùn)維操作簡(jiǎn)單方便，靈活性高;三是擴(kuò)容簡(jiǎn)便靈活，后期分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)因增加規(guī)模而需要新增設(shè)備投資時(shí)，無(wú)需更改之前配置，可以直接安裝新增設(shè)備，擴(kuò)容簡(jiǎn)便，同時(shí)微型逆變器單機(jī)功率較小，擴(kuò)容功率靈活性高，使得整個(gè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的投資建設(shè)具有更高的靈活性。

分布式光伏需求爆發(fā)推動(dòng)微型、儲(chǔ)能逆變器快速增長(zhǎng)

未來(lái)光伏行業(yè)的發(fā)展仍將呈現(xiàn)集中式和分布式光伏共同發(fā)展的市場(chǎng)格局，并且隨著分布式光伏發(fā)電的優(yōu)勢(shì)逐漸發(fā)揮，中國(guó)、巴西、印度等分布式市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)至 2025年，全球分布式光伏新增裝機(jī)占比達(dá) 45%左右。

全球集中式、分布式光伏新增裝機(jī)量占比情況，據(jù)來(lái)源：IEA、方正證券研究所、天風(fēng)證券

2021年，內(nèi)國(guó)分布式光伏新增裝機(jī)占比 53%，歷史上首次突破50%，主要是戶用分布式光伏市場(chǎng)發(fā)展火熱，隨著“整縣推進(jìn)”試點(diǎn)工作在全國(guó)各省市全面展開以及國(guó)補(bǔ) 0.03 元/ kWh 的政策刺激下分布式光伏裝機(jī)迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)。

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，帶動(dòng)微型逆變器出貨量快速增加。2018-2020 年期間，全球微型逆變器出貨量從 1.18GW 增加到 2.28GW，創(chuàng)造歷史新高，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 39.12%;市場(chǎng)規(guī)模從3.84 億美元增加到 7.41 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 38.91%。

此外，根據(jù)分布式光伏逆變器龍頭企業(yè)古瑞瓦特招股書數(shù)據(jù)顯示，2019-2021年儲(chǔ)能系統(tǒng)營(yíng)收分別為0.72億、2.15億、6.7億，均呈高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，儲(chǔ)能系統(tǒng)營(yíng)收占比也越來(lái)越高。

儲(chǔ)能系統(tǒng)營(yíng)收增長(zhǎng)情況，圖片來(lái)源：瑞瓦特招股說(shuō)明書

目前北美、歐洲是微型逆變器最主要的兩大市場(chǎng)，根據(jù) WoodMackenzie 數(shù)據(jù)，2016-2020 年期間，北美市場(chǎng)及歐洲市場(chǎng)微型逆變器出貨量合計(jì)占比均在 80%以上。隨著國(guó)內(nèi)分布式光伏項(xiàng)目的推進(jìn)，國(guó)內(nèi)微型逆變器市場(chǎng)也有望進(jìn)入快速增長(zhǎng)階段。

分布式光伏發(fā)展趨勢(shì)

光儲(chǔ)一體化是市場(chǎng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展，儲(chǔ)能裝備性能不斷提升、成本不斷下降，集成光伏并網(wǎng)發(fā)電、儲(chǔ)能電站的光儲(chǔ)充一體化項(xiàng)目在電網(wǎng)中的安裝容量將大幅增加，市場(chǎng)前景廣闊。

功率密度越來(lái)越高。高功率密度意味著更高效的電能變換與更低的原材料成本，是反映逆變器設(shè)計(jì)能力的核心技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)禾邁股份招股書披露的數(shù)據(jù)顯示，其一拖一微型逆變器產(chǎn)品的最高功率密度為 454W/L，一拖四微型逆變器的功率密度甚至達(dá)到 922W/L，越來(lái)越高的功率密度，對(duì)功率器件的轉(zhuǎn)換效率提出了更高的要求。

組件級(jí)控制是市場(chǎng)發(fā)展的重要趨勢(shì)。分布式光伏發(fā)電主要應(yīng)用于家庭戶用、工商業(yè)用等領(lǐng)域，安全性是其重要考慮因素，近年來(lái)陸續(xù)出臺(tái)光伏屋頂安全規(guī)范政策，要求發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少使用直流線路，直流系統(tǒng)電壓不宜高于80V。通過(guò)微型逆變器避免直流串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了較高的市場(chǎng)成長(zhǎng)性，尤其在中小功率應(yīng)用場(chǎng)景中更具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定系要求越來(lái)越高。禾邁股份曾建設(shè)過(guò)微型逆變器并聯(lián)臺(tái)數(shù)達(dá) 6 千余臺(tái)、并聯(lián)功率達(dá)3.7MW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著國(guó)內(nèi)分布式光伏發(fā)電逐步推進(jìn)，多臺(tái)并聯(lián)的工商業(yè)建筑屋頂分布式光伏將會(huì)越來(lái)越多，增加儲(chǔ)能系統(tǒng)后，還需要加入鋰電池管理系統(tǒng)，對(duì)光儲(chǔ)充系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求也會(huì)越來(lái)越高。

導(dǎo)入第三代半導(dǎo)體材料。第三代半導(dǎo)體能促進(jìn)光伏儲(chǔ)能逆變器走向高效、高可靠性、低成本化，尤其是光伏電站電壓等級(jí)從1000V提升至1500V以上，耐高壓SiC功率元件將在組串式和集中式逆變器中大展身手;對(duì)功率最多5kW的微型逆變器，GaN功率元件則更具優(yōu)勢(shì)，能改善轉(zhuǎn)換效率，降低光電轉(zhuǎn)換成本(LCOE)，提高微型逆變器功率密度。目前光伏儲(chǔ)能領(lǐng)域已成為第三代半導(dǎo)體第二大應(yīng)用市場(chǎng)。

供不應(yīng)求 國(guó)產(chǎn)化率有望快速攀升

IGBT 元器件國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商較少，與進(jìn)口部件相比，產(chǎn)品穩(wěn)定性、技術(shù)指標(biāo)存在一定差異，未能完全產(chǎn)品技術(shù)要求，2020 年國(guó)內(nèi)光伏儲(chǔ)能國(guó)產(chǎn)化率接近為零。分布式光伏的推進(jìn)望改變這一狀況。

分布式光伏主要采用 IGBT 單管或模塊(單相一般采用IGBT 單管，三相可選擇 IGBT 單管或模塊)，整體功率相對(duì)更低，而國(guó)內(nèi)功率器件廠商在低功率段技術(shù)上已取得一定突破，成本方面則有優(yōu)勢(shì)。

2021 年，斯達(dá)半導(dǎo)、時(shí)代電氣、揚(yáng)杰科技、新潔能光伏 IGBT 收入均為幾千萬(wàn)，且處于快速放量階段。光伏IGBT龍頭英飛凌5月公布的二季報(bào)顯示，其積壓訂單達(dá)370億歐元(2021 年公司收入為 111 億歐元，預(yù)計(jì) 2022 年收入為 130~140 億歐元)，且 80%需求集中于 12 個(gè)月交付。在供需失衡，海外廠商擴(kuò)產(chǎn)普遍謹(jǐn)慎，且IGBT 交期達(dá) 39~50 周的情況下，國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體廠商有望迎來(lái)發(fā)展機(jī)遇。

如何提高溝道密度、電流密度、最大工作溫度和，降低導(dǎo)通壓降、開關(guān)損耗降低，減少芯片厚度，是國(guó)產(chǎn)廠商需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，也是能否實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的關(guān)鍵。而隨著第三代半導(dǎo)體材料的導(dǎo)入，國(guó)內(nèi)廠商是否又有相應(yīng)的產(chǎn)品布局和研發(fā)配套?

2022年8月5日，新電源 智能域 賦能“芯”生態(tài)-2022'中國(guó)電子熱點(diǎn)解決方案創(chuàng)新峰會(huì)(CESIS)將在深圳舉辦，峰會(huì)將設(shè)置光儲(chǔ)充專場(chǎng)技術(shù)創(chuàng)新研討會(huì)，共同探索光儲(chǔ)充這一藍(lán)海市場(chǎng)的技術(shù)難點(diǎn)與商業(yè)模式，為眾多BMS、逆變器、充電樁廠商展示當(dāng)前國(guó)內(nèi)廠商最新技術(shù)解決方案。

審核編輯：湯梓紅