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2023年儲能變流器盤(pán)點(diǎn):“構、高、大”是主流

雖然有機構樂(lè )觀(guān)預測,2025年儲能變流器市場(chǎng)規模約為75億~150億元,僅占新型儲能裝置市場(chǎng)規模1500億元的5~10%,但儲能變流器是連接儲能電池系統和電網(wǎng)的雙向電流可控轉換裝置,決定了新型儲能系統的效率和安全,影響著(zhù)新型儲能系統的使用壽命。

儲能變流器的核心作用疊加新型儲能電站裝機規模攀升,令儲能變流器廠(chǎng)商持續享受市場(chǎng)快速擴張紅利。許多廠(chǎng)商乘勢進(jìn)入賽道,以期分一杯羹。目前市場(chǎng)競爭非常激烈,擁有品牌優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢、高產(chǎn)品滲透率的頭部企業(yè)中標率很高,競爭優(yōu)勢較明顯。主打價(jià)格戰的低端產(chǎn)能雖然也有生存空間,但在“洗牌”的2024年,被市場(chǎng)淘汰的風(fēng)險也增加了。

擴張趨勢不變 成本不斷下降

北極星儲能網(wǎng)接觸的陽(yáng)光電源、遠景等企業(yè)高管一致看好新型儲能市場(chǎng)和儲能變流器市場(chǎng)。并認為,賽道競爭格局將呈頭部化趨勢,低端產(chǎn)能被淘汰的風(fēng)險將增大。

他們在不同場(chǎng)合發(fā)表的觀(guān)點(diǎn)大致相同,認為目前新型儲能行業(yè)呈快速擴張勢頭。2024年新型儲能增速有放緩趨勢,但上升勢頭不會(huì )改變。儲能變流器作為儲能系統中的一個(gè)主要設備,規模也將呈擴張趨勢。

在新型儲能快速發(fā)展的宏觀(guān)背景下,技術(shù)的不斷演進(jìn)降低了儲能變流器成本。有業(yè)內人士對北極星儲能網(wǎng)表示,技術(shù)快速迭代、人工成本可控并不是儲能變流器成本下降的唯一原因。他認為,成本下降的重要原因是是產(chǎn)銷(xiāo)量增加,材料采購成本下降,規模效應發(fā)揮了作用。第二,新型儲能單機功率增加,變流器單位容量造價(jià)降低,也是成本下降的原因之一。

“構、大”是主流趨勢

2023年,儲能變流器技術(shù)發(fā)展集中在軟件和硬件兩大領(lǐng)域。去年,構網(wǎng)型變流器的控制模式(算法)快速迭代。其主要應用在新能源配套和獨立儲能電站等場(chǎng)景,因為它可以穩定整個(gè)電網(wǎng)、改善系統穩定性,所以該技術(shù)在以上兩個(gè)主要應用場(chǎng)景滲透比例高。國內主要構網(wǎng)型變流器廠(chǎng)商在該項技術(shù)上取得了一定突破。

構網(wǎng)型變流器硬件與構網(wǎng)型變流器控制模式緊密相關(guān),硬件須具備較強的支撐能力,實(shí)現瞬間輸出較大有功、無(wú)功電流,發(fā)揮較強的支撐作用,且有較快的響應速度。

湯旭表示,構網(wǎng)型變流器的輸出能力必須比以前的產(chǎn)品更強,2024年構網(wǎng)型變流器硬件的發(fā)展方向是擁有更強的過(guò)載能力、更大的裝置容量。構網(wǎng)型變流器擁有的瞬時(shí)過(guò)載能力可達到10秒內300%,而常規的跟網(wǎng)型變流器瞬時(shí)過(guò)載能力約為120%。

儲能變流器的第二個(gè)發(fā)展方向是為了匹配更大直流艙,變流器容量不斷增大。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有了5MWh甚至更大容量的電池直流艙,與直流艙匹配的儲能變流器單機容量至少要到2.5MW。

另外,組串式儲能變流器的市場(chǎng)需求也呈快速增長(cháng)態(tài)勢,內外銷(xiāo)需求都很旺盛。

高壓級聯(lián)滲透率增大

從2023年開(kāi)始,擁有高壓電力電子產(chǎn)品技術(shù)積累的企業(yè),比如南瑞繼保、西電電力電子、中車(chē)、智光、四方等企業(yè),相繼推出了高壓級聯(lián)儲能產(chǎn)品。

高壓級聯(lián)變流器備受重視是因為業(yè)內看到了其滿(mǎn)足大型獨立充電站需求、電網(wǎng)友好的技術(shù)特點(diǎn)。

北極星儲能網(wǎng)綜合整理發(fā)現:低壓電力電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)尚未進(jìn)入高壓級聯(lián)變流器賽道,或是由于高壓級聯(lián)變流器技術(shù)與低壓變流器技術(shù)存在較大差異所致。即使有高壓電力電子產(chǎn)品技術(shù)積累的企業(yè),也需要時(shí)間才能掌握高壓級聯(lián)這項新技術(shù),充分說(shuō)明該技術(shù)門(mén)檻較高。

湯旭表示,2023年智光多個(gè)采用高壓級聯(lián)變流器的200兆瓦時(shí)、400兆瓦時(shí)獨立儲能電站落地。2024年,為了避免在常規的低壓產(chǎn)品領(lǐng)域“血拼”,將持續擴大高壓級聯(lián)變流器的滲透率。

另外一個(gè)值得關(guān)注的“高壓”是高電壓。去年,陽(yáng)光電源全球首套2000V光伏逆變器并網(wǎng),該2000V高壓逆變器,降低了系統損耗,提升系統效率,單瓦BOS成本也降低了。去年,北京一家名為京清數電的初創(chuàng )公司官宣,其2000V高壓儲能變流器,已經(jīng)在北美市場(chǎng)完成了GW級產(chǎn)品交付并在國內建設示范項目。

高端IGBT亟需國產(chǎn)替代

目前,儲能變流器是由核心功率器件元器件IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),PCB板(印刷電路板),電線(xiàn)電纜等硬件組成。

其中IGBT主要作用就是變壓、變頻、交變轉換等,能直接影響決定儲能逆變器的性能,成本占20~30%。而且與光伏相比,儲能IGBT的價(jià)值相對更高。我國是全球最大的IGBT市場(chǎng),但高技術(shù)、高附加值的中高端IGBT等功率器件對外依存度較高。

在2023年,中國電氣裝備、中核集團曾分別發(fā)布IGBT招采需求。中核集團曾發(fā)布IGBT儲能變流器采購需求,明確提出采購“高品質(zhì)性能良好”的儲能變流器設備,而且從參數上對于損耗和噪聲、以及功率方面提出具體要求。

中國電氣裝備曾為許繼電力電子發(fā)布18.35萬(wàn)個(gè)IGBT采購需求,共設置7個(gè)標包,且指定供應方參考英飛凌、ABB、威科、瑞迪、南瑞、賽晶品牌。最終開(kāi)標結果顯示,北京銳訊馳電子技術(shù)有限公司、青島云集控制技術(shù)有限公司、杭州中格芯電子科技有限公司、南瑞聯(lián)研半導體有限責任公司、賽晶亞太半導體科技(浙江)有限公司成功入圍。

國內市場(chǎng)迅猛增長(cháng)以及政策利好疊加,加速了IGBT國產(chǎn)化進(jìn)程和滲透率的提高。IGBT的技術(shù)發(fā)展路徑主要圍繞降低開(kāi)關(guān)損耗和創(chuàng )建更薄結構展開(kāi)。目前,該賽道已發(fā)展到成本高、性能先進(jìn)的第七代微溝槽柵場(chǎng)截止型IGBT,但市場(chǎng)滲透率更高的為第四、五代IGBT產(chǎn)品。有機構研報顯示,目前我國擁有高壓IGBT芯片生產(chǎn)能力的廠(chǎng)商為時(shí)代電氣和斯達半導體。士蘭微、華微電子、比亞迪、宏微科技、華潤微、新潔能已擁有中低壓IGBT產(chǎn)能。但是我國IGBT產(chǎn)品與歐美同類(lèi)產(chǎn)品代際差距約為5至10年。令人欣慰的是這種技術(shù)差距正在縮小。

另一方面,有企業(yè)已經(jīng)推出了SiC碳化硅儲能PCS替代IGBT模塊方案。SiC以耐高壓、耐高溫、體積小、響應速度快等優(yōu)勢,且某種程度規避了IGBT技術(shù)壁壘、產(chǎn)能受限的問(wèn)題,目前已經(jīng)逐步在部分龍頭企業(yè)中得到應用,但大規模推廣仍面臨成本高等問(wèn)題。