时间：2022-07-18
一、行业基本情况
逆变器是光伏发电的“心脏”和“大脑”。光伏逆变器是连接电池板和电网之间的电力电子变换装置，主要功能是将电池板产生的直流电通过功率模块转换成可以并网的交流电。
从逆变器的必要性来看，光伏阵列所发电能为直流电，但直流供电系统存在较大局限性，不便于变换电压且负载应用范围十分有限，逆变器可以将电池板产生的直流电转换为生活所需的交流电，故逆变器是光伏发电系统中必不可少的核心部件。
从逆变器的重要性来看，逆变器的可靠性和安全性直接关系到整个发电系统的平稳运行，具体体现在：其转换效率将直接关系到光伏发电系统发电效率；其使用寿命将直接影响到光伏发电系统的使用年限，转换效率和使用寿命都将进一步影响到光伏电站项目的投资收益率（IRR）。综上所述，光伏逆变器在光伏发电并网整个过程中具有不可替代的重要性是光伏发电系统的“心脏”。
图1. 逆变器电路图
数据来源：中国光伏行业协会
逆变器是光伏发电的“大脑”。随着光伏产业链各环节整体技术不断提升，叠加智能电站概念的提出，光伏逆变器除了具有将直流电转化为交流电的作用以外，更承载着信息采集、电站监控、人工交互等更多智能化应用的需求。
具体来看，1）信息采集：逆变器能检测记录所有与电网及光伏系统相关的故障信息，如电网电压过高/低、电网频率过高/低、光伏并网逆变器过载/过热、通讯失败、漏电保护、绝缘故障等；2）电站监控：逆变器能将检测到的各种故障信息上传到用户的监控设备上；3）人机交互：逆变器通过GPRS、以太网、Wi-Fi等方式将数据上传到网络服务器或本地电脑，并与云平台进行大类数据交互，使用户可以在互联网、手机或电脑上查看相关数据。
从逆变器智能化属性重要性来看，逆变器数字化和智能化的发展趋势使电站管理人员和用户对光伏电站的运行数据查看和管理更加便捷，大幅降低人力和物力成本。综上所述，逆变器是整个产业链上极具智能化特点的核心部件，是光伏系统唯一具备多种数字化功能、同时又直接衔接电网的智能设备，是光伏发电系统的“大脑”。
逆变器上游包括电子元器件、结构件和辅材。从逆变器产业链上游来看，逆变器主要由电子元器件（功率半导体、集成电路、电感磁性元器件、PCB线路板、电容、电感、开关器件、连接器等）、结构件（散热器、压铸件、机柜机箱、钣金件等）和辅助材料（胶水、包材、塑胶件等绝缘材料）组成。原材料供应商所处行业总体属于充分竞争状态，可供选择的供应商数量较多。从逆变器成本构成来看，直接材料占比最高，2020年平均占比超过85%。根据固德威招股说明书，电子元器件为直接材料中最主要的成本构成，占比达到约50%。
图2. 逆变器成本构成
数据来源：公开资料
逆变器下游涵盖终端用户、系统集成商、EPC承包商和安装商。从逆变器产业链的下游来看，逆变器作为光伏发电系统的核心部件，需与其他部件集成后销售给下游电站投资业主、家庭户用、工商业主等终端用户。光伏发电系统在提供给最终用户使用之前，还需经历系统设计、部件集成及安装环节，虽终端用户均相同，但设备也可以由中间环节的某一类客户采购，故逆变器下游客户既包括了投资业主等最终用户，也涵盖了光伏系统集成商、EPC承包商、安装商等中间环节的客户。
图3. 逆变器下游客户种类
（二）分类：根据技术路线不同，主要分为集中式、组串式、集散式及微型逆变器
逆变器可以根据技术路线、能量储存与否、输出交流电压的相数、下游应用领域等不同维度进行分类。具体来看，1）根据技术路线，分为集中式逆变器、组串式逆变器、集散式逆变器和微型逆变器；2）根据能量储存与否，分为光伏并网逆变器和储能逆变器；3）根据输出交流电压的相数，分为单相逆变器和三相逆变器；4）根据应用在并网发电系统还是离网发电系统中，分为并网逆变器和离网逆变器；5）根据应用的光伏发电类型，分为集中式光伏发电逆变器和分布式光伏发电逆变器。不同种类逆变器工作原理及性能的区别促使下游应用领域各不相同。上述分类标准里，应用较广泛的分类方法为按照技术路线区分，主要分为集中式、组串式、集散式和微型逆变器。
各种类逆变器工作原理各不相同，具体来看：1）集中式逆变器：将光伏组件产生的直流电汇总成较大直流功率后再逆变，该种类逆变器的功率都相对较大，单体容量一般在500KW以上，具有输出功率大、技术成熟以及电能质量高、成本低等优点，但同时具有MPPT跟踪精度不够的缺点，导致再遇到多云、遮阴或单个组串故障时将影响整个光伏电站的效率和电产能，且需要具备通风散热的专用机房，故该品种通常应用于光照均匀的集中型地面大型光伏电站。集中式逆变器生产领域的代表企业有阳光电源、上能电器等
组串式逆变器：将几组（一般1-4组）光伏组串进行单独的最大功率峰值跟踪，再经过逆变后并入交流电网，该种类逆变器功率相对较小，单体功率一般在100KW以下，随着技术进步及降本增效需求日益凸显，组串式逆变器功率逐渐增加，出现136KW、175KW以上等较大功率的产品。组串式逆变器具有MPPT数量多且跟踪精度高、发电量高、组件配置灵活、便于安装、运营维护快捷等优点，但同时具有发电质量略差、成本高等缺请仔细阅读报告尾页的免责声明9新能源发电点，主要运用于规模较小的户用分布式发电、中小型工商业屋顶电站等，在集中式光伏发电系统中也可以应用。组串式逆变器生产领域的代表企业有锦浪科技、固德威、古瑞瓦特等
集散式逆变器：通过前置多个MPPT控制优化器，实现多路MPPT寻优功能，汇流后采用集中式逆变器逆变。该种类逆变器结合了大型集中式光伏逆变器的“集中逆变”优势和组串式光伏逆变器的“分散MPPT跟踪”优势，达到集中式逆变器低成本高可靠性，组串式逆变器的高发电量。根据索比光伏网，集散式逆变器较集中式逆变器发电量提升2%-5%，较组串式逆变器具有更优异的电能质量、电网适应能力及更低的系统投资成本。此外，集散式逆变器具有工程经验少、安全性及稳定性还需验证的缺点，应用于我国光伏“领跑者”示范基地。集散式逆变器生产领域的代表企业有上能电气、禾望电气等；
过逆变后并入交流电网，该种类逆变器单体容量一般在1KW以下，具有对每块组件进行独立最大功率跟踪控制、在遇到遮阴或组件性能差异情况下提高整体效率、最大程度降低安全隐患等优点，但同时具有价格高、出故障后较难维护等缺点，适用于较小的项目。微型逆变器生产领域的代表企业有禾迈股份、昱能科技等。
（三）行业特征：轻资产+高周转+高ROE，技术+品牌+渠道为核心竞争力
逆变器行业较产业链其他环节具有轻资产+高周转+高ROE特征。新能源发电们选取光伏产业链各环节的龙头代表公司与逆变器龙头企业进行比较，逆变器企业具有轻资产、高周转、高ROE的特征。
具体来看，1）轻资产：从资产结构来看，逆变器企业具有较高的流动资产占比。从单位投资来看，每GW投资约0.3亿元；2）高周转：从固定资产周转率来看，逆变器企业具有较高的固定资产周转率，其中，阳光电源因持有电站而增加了固定资产规模，若剔除电站影响，固定资产周转率更高；3）高ROE：从摊薄ROE来看，逆变器行业ROE近三年均值相对处于较高位置。
逆变器行业具有较高技术壁垒，技术为核心竞争力之一。逆变器作为光伏发电系统中的“心脏”和“大脑”，属于技术密集型行业，在产品设计水平、器件选择、制造工艺等方面均需经过长时间的实践摸索和技术积累，新进者难在短期积累相关技术和各种应用场景知识。逆变器行业除了需要先进的硬件设计和过硬的制造水平外，从电网端、用户端角度来看，开发精确的算法作为软件配合产品的运行和使用具有必要性。1）电网端：逆变器的应用需求逐渐从“自我保护、不影响电网”到“穿越故障、适应电网”再到“有功无功调节、支撑电网”；2）用户端：逆变器作为光伏系统中唯一具备多种数字化功能且直接衔接电网的智能设备，用户对逆变器的智能化提出了更高要求，为电站智能运维做好数据支撑。综上所述，逆变器生产对于硬软件均有较高的要求，且需要企业持续研发和推出新产品以适应各端需求，故行业具有较高技术壁垒。
图4 逆变器应用需求
逆变器行业具有类消费属性，品牌+渠道为核心竞争力。逆变器作为光伏系统核心设备，技术标准要求高，对供应商的筛选严格。在业内有多年积累以及良好市场口碑的企业才能获取客户的信任，故客户一旦使用某品牌后会保持长期、稳定的合作关系，新进者较难在短期内打破行业领先服务商与下游客户建立的长期合作关系。
此外，下游电站采用可融资性评分较高的逆变器供应商更容易获得银行融资和无追索权贷款，品牌打造对逆变器企业来说至关重要。逆变器处于光伏产业链中下游，较靠近终端客户，尤其对于功率较小的逆变器来说，其下游客户（户用、工商业分布式光伏电站）即是终端消费者，产品具有较强的toC属性，渠道开发是企业核心竞争力之一。
二、行业发展趋势 （一）全球碳中和进程加速，清洁能源为未来大势所趋 2015年，联合国气候变化大会通过《巴黎协定》，提出各方将加强对气候变化威胁的全球应对，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内，并为把升温控制在1.5摄氏度之内努力。《巴黎协定》的签署加速了全球碳中和进程，全球多个经济体已承诺在2050年前实现碳中和目标。 中国是《巴黎协定》第23个缔约方，也是落实《巴黎协定》的积极践行者。中国领导人在联合国气候雄心峰会上宣布：到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右（2020年比重在15%左右），风电、光伏发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。在全球碳中和大主题下，发展新能源是大势所趋。 （二）光伏发电成本不断下降，经济性驱动新增装机需求 从全球范围内来看，根据国际可再生能源组（IRENA）发布的《2020年可再生能源发电成本报告》，全球光伏平准化度电成本（LCOE）由2010年的0.381美元/千瓦时下降到2020年的0.057美元/千瓦时，降幅达85%，成本不断下降，经济性大幅提升。从横向对比来看，其他新能源发电方式如海上风电/陆上风电，2010-2020年度电成本降幅分别为48%/56%，降本幅度较光伏具有较大差距。2022年全球光伏LCOE将降至0.04美元/千瓦时，将低于燃煤发电成本。从中国范围内来看，中国光伏平准化度电成本（LCOE） 由2010年的0.305美元/千瓦时下降到2020年的0.044美元/千瓦时，降幅达86%，且中国光伏度电成本低于全球水平，性价比更优。 （三）全球光伏装机量持续提升，预计2025年新增装机量达270-330GW 在全球碳中和加速的背景下，叠加光伏发电成本持续下探，经济性不断提升，全球光伏新增装机量由2010年的17.5GW提升至2020年的125.8GW，CAGR达到22%。根据CPIA预测，2025年全球光伏装机新增容量将达到270-330GW。从全球装机量分布来看，去中心化趋势较为明显，已逐渐由欧洲主导演变成美国、中国、日本、印度等市场共同崛起的局面，根据IEA，2020年共有20个国家的新增光伏装机量超过了1GW，有14个国家的累计装机容量超过10GW，有5个国家的累计装机容量超过40GW。 （四）中国光伏装机量快速增长，预计2025年新增装机量达90-110GW 平价时代来临之前，国家政策补贴大大提升了对光伏电站的投资积极性，驱动了装机量快速增加；平价时代来临之后，光伏发电经济性提升，叠加双碳系列政策加持，装机量有望持续增长。根据国家能源局，中国光伏装机新增装机量由2010年的0.4GW提升至2020年的48.2GW，CAGR高达61%。展望未来，在双碳政策体系不断完善的背景下，叠加大基地和整县政策的积极推进下，我国“十四五”期间装机量有望迎来高增。根据CPIA预测，2025年中国光伏装机新增容量将达到90-110GW。 逆变器因由功率半导体、电容、电感等电子元器件构成，其使用寿命一般在10年左右，但光伏电站平均可用年限在25年左右，在光伏电站发电的生命期限内，逆变器具有存量替换需求。回顾全球光伏装机历史，2010年前后，欧洲地区正在经历光伏装机快速增长时期，以中国、日本为主的亚太地区及北美市场逐渐步入装机高峰期，未来全球存量装机逆变器替换需求将迈入高增长阶段。在光伏应用初期，光伏组件容量与逆变器容量的容配比为1：1，根据2010-2015年全球/中国新增光伏装机量来测算2020-2025年全球/中国光伏逆变器存量替换需求。根据IRENA/国家能源局数据，2020-2025年（对应2010-2015年新增装机量）全球/中国光伏逆变器存量替换需求CAGR分别为22%/107%，我国将迈入逆变器存量替换高增长阶段。 需求结构：集中式+组串式为最主要类型，分布式光伏高增长驱动组串式逆变器渗透率提升集中式和组串式为最主要类型，组串式逆变器逐渐成为主流。从逆变器需求结构来看，国内光伏逆变器以集中式和组串式为主，两者市占率稳定在90%以上，其中，组串式逆变器市占率由2016年的32%提升至2020年的67%，现已逐渐成为主流类型。组串式逆变器渗透率不断提升的主要原因包括1）组串式逆变器主要应用于分布式光伏，受益于分布式光伏占比不断提升，2021年分布式光伏新增装机量占比首次超过集中式光伏。相较集中式光伏，分布式光伏电站具有占地面积小、减少对电网供电依赖、灵活智能等优点，是未来发展趋势；2）组串式逆变器也可应用于集中式大型电站，组串式逆变器经济性提升驱动其在大型电站的渗透率提升。随着组串式逆变器功率持续变大，成本不断下行，与集中式逆变器平均每瓦价格差异不断缩小。 图5. 逆变器更换需求 数据来源：公开数据 华信研究院 华信研究院是工业和信息化智库联盟核心成员单位，隶属于中国工信出版传媒集团电子工业出版社，主要专注于国内外工业产业政策、相关产业发展指数、信息化与信息安全发展态势跟踪、智能制造、数字化转型等研究。 华信研究院近几年持续跟踪“一带一路”产业合作发展动态，形成了一系列研究成果，先后研究发布了《“一带一路”工业和信息化发展指数》《“一带一路”工业和信息化国际合作指数（国别篇、行业篇和地区篇）》《中国-东盟数字经济国际合作指标体系》等多项指数报告，以及《“一带一路”工业国际产能合作研究》《“一带一路”沿线国家产业政策和产业结构研究》《“一带一路”沿线国家智能制造布局研究》等研究报告，每月定期推送《“一带一路”产业经济形势分析》《“一带一路”产业研究》研究专报。 为配合国家“一带一路”倡议实施，华信研究院基于电子工业出版社的丰厚内容研究资源和行业数据积累，全面整合“一带一路”多年相关研究资源，搭建了“一带一路”产业地图资源平台（ydylmap.phei.com.cn）。该资源平台拥有数据库、项目库、研究报告、企业库、政策法规、行业动态七大板块信息资源，实时更新呈现了“一带一路”沿线国家产业资源相关数据以及研究资料、案例法规的深度解读等，为政府、企业、投资机构、科研院所等机构提供了系统权威的信息咨询服务。