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光伏逆变器迎来新技术更迭窗口期,MLPE如何成长为大市场? | 光源研究

   2022-12-30 光源资本70330
核心提示:加大可再生能源在我国能源消费总量中的占比对实现“双碳”目标意义重大。2021年,我国非化石能源占一次能源消费比重达16.6%,到2060年实现“双碳”目标,这一占比要提升至80%,能源转型之路任重而道远。2021年,我国光伏发电量3259亿千瓦时,占全国全年总发电

加大可再生能源在我国能源消费总量中的占比对实现“双碳”目标意义重大。2021年,我国非化石能源占一次能源消费比重达16.6%,到2060年实现“双碳”目标,这一占比要提升至80%,能源转型之路任重而道远。2021年,我国光伏发电量3259亿千瓦时,占全国全年总发电量不到4.0%,光伏发电仍有广阔的增量空间。
光伏系统在家庭户用和工商业等领域不断普及,全球分布式光伏新增装机规模占比显著提升,分布式光伏进入高速发展期。全球能源危机导致电力紧张,分布式光伏度电成本持续下降,回本周期明显缩短。同时各国利好政策密集出台,鼓励支持分布式光伏发展。在经济性和政策性支持下,分布式光伏需求强劲,占比预计从2022年的44%提升至2025年的49%,装机量年复合增长率约38%。2022年我国新增分布式装机预计达50GW以上,占国内新增装机60%。
随着分布式光伏的加速渗透,安全、智能、灵活成为光伏逆变器重要的衡量标准,MLPE 的技术优势也将日益凸显,未来市场空间广阔。我们认为,当下 MLPE 市场处于快速爆发期,市场竞争格局尚未稳固,新玩家可通过在产品服务、技术创新等方面持续发力,拥有头部市场的产品认证许可,同时不断深化全球业务布局和渠道网络建设,抢占市场先机。

研究团队 | 薛玲、王胜、陈杨娟

联系方式 | stephanwang@lighthousecap.cn

逆变器在光伏系统中的主要作用为将光伏发电系统产生的直流电转换为电网等负载中频率恒定的交流电,并确保在各种情形下都可以实现 MPPT(最大的功率输出)。逆变器一端连接着光伏,一端连接着电网和储能,其好坏直接影响到并网与储能是否能平价、顺利运转。逆变器的设计和制造需要从整个系统角度考虑,除了转换效率,还要兼顾综合防护、稳定运行、安全可靠和电网友好性,光伏逆变器承载着数据采集、电站监控、能源管理等任务。

根据逆变器与组件的连接方式,光伏逆变器主要分为三类,集中式逆变器、组串式逆变器与微型逆变器。2010年以前,集中式逆变器因其装机容量大、成本低成为大型光伏电站的主流配置,市场主要被欧洲企业垄断。此后市场由于竞争激烈陷入价格战的厮杀,各大厂商纷纷开始寻找新的技术替代方案,组串式受益于近年的功率提升、成本下降,在集中式与分布式场景均有较大应用,并于2016年反超集中式逆变器成为主流。

与此同时,得益于分布式光伏的高速渗透,以微型逆变器为代表的组件级电力电子(Module Level Power Electronics,以下简称 MLPE)也开始在市场上崭露头角。

MLPE 革新逆变器市场

潜在增长空间广阔

MLPE,即组件级电力电子,指在太阳能光伏系统中能对单个或几个光伏组件进行精细化控制的电力电子设备,主要实现逆变、监控、功率优化、关断等功能,对光伏组件进行精细化控制。现有产品系列包括微型逆变器、优化器、组件级关断器三种解决方案。

1)在分布式光伏场景下,MLPE 解决方案优势明显

消除安全隐患

MLPE 的快速增长得益于政策对于光伏发电系统安全性的要求提高。分布式光伏占比的提升导致安全问题频发,安全性不可避免成为各地政府和用户需要重点考虑的系统性因素。光伏组串内整串线路的直流电压累计可达 600V~1500V 的高压,导致“直流高压风险”与“施救风险”两大安全隐患。

针对该类安全隐患,全球已有多国陆续颁布了强制性法规或标准,要求在短时间内将组件电压降至安全范围。美国是最早提出组件级关断概念,并执行相关强制性法规的国家,随后加拿大、德国、墨西哥、澳大利亚等国家相继出台政策法规,MLPE 解决方案将逐渐成为全球分布式光伏的标配。

提升系统发电效率

对于使用集中式或组串式逆变器的光伏系统而言,一旦有一块组件因故障、遮挡等原因造成功率下降,拉低整串组件的输出功率。而MLPE 由于可以在组件级别实现精细化输出功率调节,在光照条件不佳的情况下仍可实现较高的发电量,延长发电时间。据相关企业测算,在相同条件下,采用 MLPE 的系统相较于传统逆变器系统,发电量可增加 5-25%。

智能精准监控

MLPE 的另一大优势是可实现单块组件精准监控。集中式、组串式逆变器场景下,一旦组件发生故障,运维人员需通过大面积检修才能定位故障组件,耗时较长。当前的 MLPE 产品可通过远程监控系统在组件级现快速定位,可最大限度缩短光伏系统的关断时间,运维效率大幅提升。

灵活扩容、低成本运维

分布式光伏系统多安装于户用及工商建筑楼顶,组串长度、规格、朝向较为灵活,单户容量也差异较大,MLPE 的“模块化设计、即插即用”等优势可充分利用空间,适应不同安装方向和角度,降低了安装和扩容门槛。而在运维过程中,由于 MLPE 具有独立性,且并联入网,无需中断整个光伏系统即可实现单个逆变器的更换维修。

2)MLPE 潜在市场空间巨大

早在2006年,SolarEdge 就推出了单体组件优化器方案,2008年,Enphase 推出全球第一款微型逆变器。走过将近16年的发展历程,MLPE 在逆变器市场上的渗透率仍然有限,预计2022年 MLPE 的渗透率约16%。

通过跟踪国内外主要 MLPE 厂商的出货情况,在分布式光伏2025年占比达49%的基础上,考虑居民安全意识的进一步增强和全球政策的持续加码,且随着 MLPE 产品的性价比的持续优化,我们预估2025年 MLPE 的渗透率达28%,整体市场规模约600亿元,年复合增长率超过40%。

3)MLPE 赛道壁垒高、增速快、盈利强,企业获得高资本市场溢价

高壁垒

由于 MLPE 产品涉及电力电子、半导体器件、通讯、云计算及高可靠制造等多学科融合,对新兴玩家来说存在高技术壁垒。海外资深巨头对 MLPE 细分类别中的优化器、关断器等产品进行高度专利封锁,进一步加大新兴玩家对于专利突破的难度。同时产品进入各国市场需要进行长周期的可靠性验证,赛道进入壁垒高。

高增速

对比 MLPE 和逆变器的出货量增速,MLPE 赛道平均增速高达42%,显著高于逆变器行业平均增速18%。以美国户用光伏市场为例,据智汇光伏统计数据显示,2015年至2020年,MLPE 的渗透率已从50%增长至92.8%。国内外头部企业来看,海外龙头企业 Enphase 2021年业绩增速近80%。国内 MLPE 龙头企业处于业绩高速发展初期,增速超过100%。

高盈利

从毛利率情况来看,MLPE 玩家平均毛利率高达40%,显著高于逆变器行业平均毛利率26%。海外市场产品定价更高,海外龙头企业 Enphase 单瓦价格超国内产品2x。考虑终端用户对产品的可靠性要求高于价格,我们认为此价格水平中短期内可持续。

基于高壁垒、高增速、高盈利的行业特性,国内外资本市场给予 MLPE 行业龙头公司高估值倍数,目前已诞生出百亿美金级公司。其中海外龙头玩家Enphase 2022年收入约18亿美元,估值高达约400亿美元;国内以禾迈股份、昱能科技为代表的龙头玩家收入约10亿人民币左右,市场给予估值分别约500亿元和450亿元,行业整体呈现高溢价情况。

MLPE 处于早期竞争阶段

国际巨头初现,竞争格局尚未稳固

1)海外龙头企业市占率高

当前 MLPE 市场海外龙头占据较大份额,SolarEdge 和 Enphase 是美式商业规则的资深玩家。北美地区分布式光伏市场发展较早,是全球最大的 MLPE 市场,占据了全球微型逆变器市场超过70%的份额。2020年这两家企业合计占据美国住宅光伏市场80%左右的份额,仅依靠北美市场份额,就占据全球 MLPE 市场的6成,成为美国户用逆变器市场的双寡头。

Enphase 和 SolarEdge 均成立于2006年,是 MLPE 中微逆方向当之无愧的龙头。Enphase 主打微型逆变器,SolarEdge 主打逆变器与优化器的组合产品。据新时代证券统计,SolarEdge 凭借将户用单相逆变器与功率优化器配对的优势,逐步成为美国户用光伏逆变器市场的主流品牌,市场份额由2013年的4.5%迅速提升至2019年的60.5%。Enphase 主要生产微型逆变器,2019年占据美国户用光伏逆变器19.2%的份额。2021 年全球微逆市场整体出货约 4.9GW,Enphase 出货 3.6GW,占比高达74.52%。

2)国内厂商依靠差异化竞争加速渗透

美国是全球最大的 MLPE 应用市场,但本土龙头地位牢固,同时由于中国企业在美经营面临着贸易保护等不利因素影响,因此国内的 MLPE 厂商进入美国市场难度大,大多数玩家将目光瞄准美国以外的欧洲与拉美地区,与Enphase 等海外巨头形成错位竞争。

产品高效创新

随着赛道热度的持续提升,随着越来越多的玩家涌入 MLPE 赛道,创新降本也成为这一阶段的竞争主题。国内企业率先围绕成本进行大胆的技术创新,早在2013年,我国的龙头企业昱能科技就推出了三相微逆及单相双体微型逆变器,相比于单相微型逆变器,在产品功能和性能上具有优势,并且在这类产品的迭代速度上远超国外龙头。

性价比突破

昱能科技开创的多体微逆产品架构,很好的平衡了产品性能和系统投资成本,能够降低30%以上的成本。2021年成立的新兴玩家恩易浦同样表现亮眼,其在产品核心功能和可靠性上与海外龙头相当的水平下,在产品形态、经济性以及便捷性上取得了大的突破,产品价格为海外龙头企业的1/3~1/2,已具备差异化的综合产品优势,发展潜力巨大。

高度兼容和适配

除了竞争激烈的美国市场,国内厂商同样瞄准欧洲、日本、拉美、东南亚等全球市场。在产品设计上,基于软件定义的产品设计平台,能够快速适配不同区域参数要求,兼容多种通信协议设备,满足不同地区用户的多元化需求,提高产品全方位竞争力,高效抢占新兴市场的先机。

国内品牌的高效成长加速在全球 MLPE 市场的渗透。以微型逆变器为例,2018年国内微型逆变器企业全球市占率约13%,2021年该比例提升至25%。MLPE 行业整体处于早期阶段,禾迈股份、昱能科技收入均在10亿人民币体量,竞争格局尚未稳固,国内企业持续抢占市场份额。

MLPE 结构性机会窗口期来临

新玩家有望抓住机遇弯道超车

1)MLPE 行业将迎来三大趋势

“大电流”和“大功率”带来性价比优势

技术创新直接带来产品性能的大幅提升,新型直流升压拓扑电路和软件控制算法的升级,带动“一拖 N”产品的发展,实现大电流的输入。“一拖 N”技术将单个微型逆变器与多个光伏组件连接,在保证各组件独立输入实现交直流变换的同时,对部分器件(变压器、交流端子等)实现复用,综合降低微型逆变器单瓦成本,帮助提升产品性价比。

随着配套光伏组件的功率提升,MLPE 逆变器的额定输出功率也不断变大。单块组件功率变大提升产品兼容性,直接带动 MLPE 产品应用场景和范围的扩大,加速推动产品的持续渗透。

“智能化”大幅提升运维效率

MLPE 的智能化应用可以实时精准监控到单块组件,随着智能技术的进一步融合,系统一旦发生故障,运维人员只需要通过组件级的监控界面实现快速定位,进行远程操作解决问题,全流程实现智能化管理,持续提升运营运维效率,保障端到端的系统安全。

“集成化”或将成为中长期发展趋势

中长期来看,为了减少对原材料和元器件的需求,降低组装集成和运维成本,MLPE 部件直接集成到光伏组件上成为一种新的可能性。从目前市场动态来看,2022年11月2日,隆基发布的光伏组件新品 Hi-MO6 产品中,直接预制智能优化器,可以实现快速关断、实时优化功能,预示着未来 MLPE 和组件的集成或将成为主流产品的发展趋势。

2)能力储备充分的公司有望抓住行业爆发红利成为破局者

成熟的产品矩阵

美国等发达国家的终端客户对价格敏感度较低,产品性能及可靠性是其购买决策的首要考量因素,持续的产品迭代和创新有利于打造 MLPE 公司的产品成熟度和品牌口碑,长期形成差异化竞争优势。

自主可控的核心技术

深谙美式商业规则的海外玩家通过设计理念级的专利保护实现长期垄断,玩家需在电子电路、控制算法、工艺设计等核心技术方面具备独立自主能力,才能有望在高集中度的竞争态势中破局。

完备的准入资质认证

美国、日本、德国等成熟市场准入门槛高,产品认证周期长,权威机构的认证许可彰显企业产品实力。除了对产品性能的要求外,对团队的市场理解和本地资源也提出了较高的要求。

全球经销网络的布局

MLPE 的销售模式以经销为主,而进入头部经销商需要经过严苛的产品测试和长期稳定的市场验证。具备高蓄能的玩家有望率先夺取全球头部经销资源,长期有效抢占市场份额。

结语

MLPE 作为逆变器细分赛道,行业增速高,未来市场空间广阔。随着分布式光伏市场的逐渐成熟,光伏系统将向着更安全、智能化的方向发展,MLPE 的技术优势价值也将日益凸显。

我们认为当下 MLPE 市场处于快速爆发期,持续深耕 MLPE 组件级电力电子技术领域,在产品服务、技术创新等方面持续发力,拥有头部市场的产品认证许可,且不断深化全球业务布局和渠道网络建设的玩家能够抢占市场先机,为全球客户提供最优的产品和最好的服务,以更安全、高效、智能的光伏应用方案助力社会绿色低碳可持续发展。

 
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