光伏逆变器行业研究分析报告


 第一章  太阳能光伏产业前景介绍

    第一节 光伏产业背景

    根据世界能源权威机构的分析,按照目前已经探明的化石能源储量以及开采速度来计算,全球石油剩余可采年限仅有41 年,其年占世界能源总消耗量的40.5%,国内剩余可开采年限为15 年;天然气剩余可采年限61.9 年,其年占世界能源总消耗量的24.1%,国内剩余可开采年限30 年;煤炭剩余可采年限230 年,其年占世界能源总消耗量的25.2%,国内剩余可开采年限81 年;铀剩余可采年限71 年,其年占世界能源总消耗量的7.6%,国内剩余可开采年限为50 年。
    全球化石能源的大量开采是造成生态破坏的主要原因之一,而化石能源的大量使用则是造成全球环境污染的主要原因,相关研究表明,大面积使用太阳能光伏发电电能,能有效减少二氧化碳的排放,减少温室效应,改变地球气候。
    发展可再生能源的契机来自《京都协议书》。联合国141 个成员国家共同签署的《京都协议书》于2005 年2 月16 日生效,将再生能源的开发与规划推向一个新的阶段。可再生能源主要发展方向为太阳能、风能、小水电以及生物质能发电等,而从目前发展状况来说,太阳能光伏发电虽然发展整体规模要小于风能,但是增长速度最快。随着硅片加工技术进一步成熟,光电转换效率的提高以及其他类型技术的发展,整个发电系统成本继续04 年以前的下降趋势,包括太阳能光伏发电在内的可再生能源完全有可能完成从补充能源到常规能源的角色转换。
    但从长远看,太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。
    据欧洲光伏工业协会EPIA 预测,太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年,可再生能源在总能源结构中将占到30%以上,而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10%以上;到2040年,可再生能源将占总能耗的50%以上,太阳能光伏发电将占总电力的20%以上;到21世纪末,可再生能源在能源结构中将占到80%以上,太阳能发电将占到60%以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。

    第二节、太阳能光伏系统分类
光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。
    并网光伏发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性,可以根据需要并入或退出电网,还具有备用电源的功能,当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑;不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能,一般安装在较大型的系统上。 

   第三节、太阳能光伏系统设备
    太阳能光伏发电系统是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电控制器,逆变器,交流配电柜,太阳跟踪控制系统等设备组成。
    1、太阳能电池方阵
    在有光照(无论是太阳光,还是其它发光体产生的光照)情况下,电池吸收光能,电池两端出现异号电荷的积累,即产生“光生电压”,这就是“光生伏特效应”。在光生伏打效应的作用下,太阳能电池的两端产生电动势,将光能转换成电能,是能量转换的器件。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
    2、蓄电池组
其作用是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。太阳能电池发电对所用蓄电池组的基本要求是:a.自放电率低;b.使用寿命长;c.深放电能力强;d.充电效率高;e.少维护或免维护;f.工作温度范围宽;g.价格低廉。
    3、充放电控制器
是能自动防止蓄电池过充电和过放电的设备。由于蓄电池的循环充放电次数及放电深度是决定蓄电池使用寿命的重要因素,因此能控制蓄电池组过充电或过放电的充放电控制器是必不可少的设备。
    4、逆变器
是将直流电转换成交流电的设备。由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,而负载是交流负载时,逆变器是必不可少的。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。逆变器按输出波型可分为方波逆变器和正弦波逆变器。方波逆变器电路简单,造价低,但谐波分量大,一般用于几百瓦以下和对谐波要求不高的系统。正弦波逆变器成本高,但可以适用于各种负载。  
    5、太阳跟踪控制系统
由于相对于某一个固定地点的太阳能光伏发电系统,一年春夏秋冬四季、每天日升日落,太阳的光照角度时时刻刻都在变化,如果太阳能电池板能够时刻正对太阳,发电效率才会达到最佳状态。世界上通用的太阳跟踪控制系统都需要根据安放点的经纬度等信息计算一年中的每一天的不同时刻太阳所在的角度,将一年中每个时刻的太阳位置存储到PLC、单片机或电脑软件中,也就是靠计算太阳位置以实现跟踪。采用的是电脑数据理论,需要地球经纬度地区的的数据和设定,一旦安装,就不便移动或装拆,每次移动完就必须重新设定数据和调整各个参数;原理、电路、技术、设备复杂,非专业人士不能够随便操作。

     第二章 国际光伏市场发展的政策和趋势
    光伏市场的发展获得了各国政府的广泛支持对光伏、风能等可再生能源应用实行政府补贴,以鼓励可再生能源的迅速应用,进而推动产业发展,并在发展过程中降低成本、改进技术,从而使成本传统能源逐渐接近,乃至最终低于传统能源,上述政策被欧洲、美国、日本等发达国家验证是一种行之有效的方法。
    欧洲以德国为先导,率先实施光伏上网电价法。
    欧洲以外的国家中,日本、韩国、澳大利亚、南非、加拿大等也实施类似的政策;在美国,则是对光伏系统实施联邦、州的退税政策,投资者最高可获得30%的退税补贴。
   (2)光伏产业的发展存在全球市场增长速度不均衡的局面
同其他任何新兴产业一样,光伏产业的发展是存在波动的。从2010 年开始,德国、意大利、法国等国家,陆续对之前的光伏补贴政策进行了修正,以利于光伏发电产业长期稳定健康的发展,避免短期的投机行为。这一调整过程中,也会带来全球市场增长速度不均衡的局面,尤其是短期的影响。

   第一节 国外主要法律法规及政策
   (1)德国
   德国从2000 年开始实施《可再生能源法》(The Renewable Energy SourcesAct(EEG)),经过十年来的不断修订,德国的上网电价补贴政策(FiT)对不同类型和规模的项目采用不同的补贴标准,并定期进行的调整。目前根据系统规模不同上网电价是0.2111~0.2874 欧元/千瓦时。
2011 年7 月中期下调方案,根据2011 年3 月到5 月间的新增安装量乘四来测算。今年3~5 月德国的新增安装量约为0.7GW,折算成全年安装量后小于3.5GW,低于补贴削减的标准,德国取消了今年7 月份的一次额外补贴削减。即到2011 年底,光伏上网电价不会调整。
   (2)意大利
    2011 年5 月5 日,意大利政府正式签署了“第4 号能源法案”,其有效期将从2011 年6 月1 日至2016 年12 月31 日。在这5 年半的时间内,从2011 年6月1 日至2012 年12 月31 日这一年半的时间,将作为一个缓冲期,在这个期间来确定2013-2016 年最终的补贴比率。2011 年6 月1 日至2012 年12 月31 日,意大利计划新增2.69GW 装机容量,投入5.8 亿欧元的补贴。2013 年至2016 年,计划新增9.77GW 装机容量,投入13.61 亿欧元的补贴。
    主要的补贴按照设备类型分为四类:
    ①小型光伏设备:安装在建筑物上的1兆瓦以下;
    ②大型光伏设备,安装在建筑物上的1 兆瓦以上,或安装在地上的
200 千瓦的;
    ③高新科技的集成光伏设备;
    ④自动跟踪光伏设备。
   本次意大利政府更新的设备方案只针对前两种设备,即小型和大型光伏设备。
   (3)加拿大安大略省
    加拿大安大略省于2009 年10 月启动绿色能源法案,实行上网电价补贴政策(FiT)。2010 年8 月,安大略省电力局调整上网电价后的电价为0.44 加元/千瓦时-0.8 加元/千瓦时。从电价可以看出,加拿大具有优厚的上网电价政策,但与之相对应的,根据《Ontario Feed-in Tariff Program FiT Rules Version1.3.1》有关条款,要求光伏系统中60%需要在加拿大本地生产,具体到逆变器,其产品的组装、调试、测试工序等需在加拿大完成。
    (4) 美国
   美国是最早进行光伏并网发电的国家,自1974年开始陆续颁布推动能源可持续发展的相关法令,光伏产业被列入发展优先领域,先后******《太阳能研发法令》,《太阳能光伏研发示范法令》,《能源税法》,《税收改革法》、《能源政策法令》等法令,从发展目标、资金、研发等各个方面支持光伏技术及产业的商业化发展。美国能源部提出逐步提高绿色电力的发展计划等,制定了太阳能发电的技术发展路线图,其中太阳能光伏发电预计到2020年将占美国发电装机增量的15%左右,累计安装量达到2000万千瓦,保持美国在光伏发电技术开发、制造水平等方面的世界领先地位。
  奥巴马政府上台后,更是把光伏产业当作美国经济未来发展的驱动力,大力扶持,并******了多项计划(2011年计划):
Sunshot计划
   2011年2月4日,美国能源部发起Sunshot计划,拟在2020年前将太阳能光伏系统总成本降低75%,达到每千瓦时6美分。随后,对该计划进行了一系列投资。
   (1)4月,美国能源部宣布在SunShot计划框架下分别投资1.7亿美元和1.125亿美元用于太阳能光伏技术研发。
   (2)8月2日,美国能源部宣布向太阳能制造市场投资5000万美元,在未来两年投入美国光伏制造计划的第二个基金项目(SUNPATH)。
   (3)9月1日,美国能源部宣布,投资超过1.45亿美元用于SunShot计划下的六个领域共69个项目。
  (4)10月25日,美国能源部宣布,作为SunShot计划的一部分,将在未来三年投资6000万美元开展应用科学研究以推动太阳能热发电(CSP)技术发展。
   (5)美国能源部指出,非硬件成本几乎占到了住宅光伏系统成本的一半,对此宣布先后投入2700万美元、700万美元、1200万美元。
贷款担保
   美国能源部宣布了一系列有条件贷款担保太阳能光伏项目,总金额近85亿美元,这些光伏项目总计将创造约6670个工作岗位,以扩大美国的清洁能源经济。
   (1)2011年6月14日,美国能源部长朱棣文宣布,将为2个聚光太阳能热发电(CSP)项目提供约18亿美元的贷款担保。
  (2)6月15日,Sempra Generation公司在亚利桑那州150MW的Mesquite太阳能光伏发电项目获得3.591亿美元的有条件贷款担保。
   (3)6月16日,Calisolar公司为商业化其创新的太阳能级硅制造工艺将获得2.75亿美元的有条件贷款担保。
    (4)6月17日,1366 Technologies公司获得1.5亿美元有条件贷款担保,以支持该公司发展多晶硅硅片制造技术。这项技术所采用的革命性制程“Direct Wafer”可能有助降低太阳能晶圆成本约50%。
   (5)6月22日,朱棣文宣布将为Amp专项提供14亿美元贷款担保,据规划,Amp专项将在全美工业建筑上安装屋顶太阳能面板,装机总量约733MW,所产电力将直接回馈给电网,而不是为所在建筑物供电。
   (6)6月30日,美国第一太阳能公司(First Solar Inc)发起的三个位于加利福尼亚州的太阳能光伏发电项目将获得约45亿美元的贷款担保,以支持碲化镉(CdTe)薄膜太阳能光伏发电设施。 

          第三章 中国光伏市场概况

   第一节 中国太阳能资源
  从全国来看,中国是太阳能资源相当丰富的国家,总辐射量大致在930--2330千瓦小时/平方米/年之间。绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/㎡以上,西藏最高达7kWh/㎡。大体上说,我国约有三分之二以上的地区太阳能资源较好,特别是青藏高原和新疆、甘肃、内蒙古一带,利用太阳能的条件尤其有利。根据各地接受太阳总辐射量的多少,可将全国划分为四类地区。
    一类地区
   为中国太阳能资源最丰富的地区,日辐射量>5.1KWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富,最高达日辐射量6.4KWh/㎡,居世界第二位,仅次于撒哈拉大沙漠。
    二类地区
   为中国太阳能资源较丰富地区,日辐射量4.1~5.1KWh/㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
    三类地区
   为中国太阳能资源中等类型地区,日辐射量3.3~4.1KWh/㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。
    四类地区
   是中国太阳能资源较差地区,日辐射量<3.1KWh/㎡。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。四川、贵州两省,是中国太阳能资源最少的地区,日辐射量只有2.5~3.2KWh/㎡。
   尽管中国是一个能源生产和消费大国,但我国能源开采和利用技术落后,传统高能耗产业比重大,单位GDP能耗落后于发达国家。要实现2020年国内生产总值比2000年翻两番的目标,全面建设小康社会,全国能源消费量将至少比2000年翻一番,能源供需矛盾将进一步加剧。同时中国又是世界上最大的发展中国家,经济高速发展,中国能源消耗增长速度居世界首位,加剧了中国能源替代形势的严重性和紧迫性。
   我国目前能耗中将近70%由煤炭供给,人均能源资源不足世界平均水平的一半。这种过度依赖化石燃料的能源结构已经造成了很大的环境、经济和社会负面影响;如不抓紧加大清洁能源比重,改善能源结构,到2015年我国的总排放将超过美国成为全球第一温室气体排放大户,按此趋势发展,预计到2020年,我国CO2的排放量将占全球总排放的28%。我国的自身环境和国际舆论都不允许我们走这条路。
   中国电力科学院的研究表明,在考虑到充分开发煤电、水电和核电的情况下,2010年和2020年电力供需的缺口仍然分别为6.4%和10.7%,如下图所示。这个缺口正是需要用可再生能源发电进行补充的。而太阳能光伏发电可能在未来中国的能源供应中占据主要位置。

   第二节 光伏发电面临的问题

    国内光伏发电市场迟迟不能启动的主要原因是光伏发电的成本还是太高,影响了大规模推广。目前,我国光伏发电成本为1 元/度-1.15 元/度,远高于普通火电平均不到0.6 元/度(商业用电0.9元/度左右)左右的发电成本。如此高的成本,一直以来都是制约我国乃至世界光伏产业发展的瓶颈。(光伏组件的成本包括直接材料、直接人工、动力费用、制造费用四种)
    金融危机以后,国际市场陡然萎缩,需求的下降导致了硅料和硅片价格快速下滑。目前全球经济形势的逐渐好转促使了光伏市场的回暖,尽管价格略有回升,但随着大规模新增硅料生产线的建成和产能的释放,多晶硅原料供应已不再成为光伏产业发展的阻碍。电池转化效率的提高、制备技术的改进、原材料价格的降低以及政府鼓励政策的推动,都将有力促进太阳能发电成本的下降,预计未来5-10 年内将将逐步接近常规电力的上网电价。        

      第四章 太阳能光伏逆变器介绍

   第一节 太阳能逆变器简单原理
    在光伏电站中,光伏逆变器的作用在于将光伏电池产生的直流电转化成交流电,从而用于民用和生产,在光伏电池本身效率并不高的情况下,逆变器的能源转化效率决定了光伏发电系统的能转换效率和投资回报率。
   太阳能逆变器功能
   太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成;太阳能直流发电系统则不包括逆变器。逆变器是一种电源转换装置,逆变器按激励方式可分为自激式振荡逆变和他激式振荡逆变。主要功能是将蓄电池的直流电逆变成交流电。通过全桥电路,一般采用SPWM处理器经过调制、滤波、升压等,得到与照明负载频率、额定电压等相匹配的正弦交流电供系统终端用户使用。有了逆变器,就可使用直流蓄电池为电器提供交流电。

    第二节 太阳能逆变器的类型
    1、按应用范围分类:
  (1)普通型逆变器
   直流12V或24V输入,交流220V、50Hz输出,功率从75W到5000W,有些型号具有交、直流转换即UPS功能。
  (2)逆变/充电一体机
   在此类逆变器中,用户可以使用各种形式的电源为交流负载供电:有交流电时,通过逆变器使用交流电为负载供电,或为蓄电池充电;无交流电时,用蓄电池为交流负载供电。它可与各种电源结合使用:如蓄电池、发电机、太阳能电池板和风力发电机等。
   (3)邮电通信专用逆变器
为邮电、通信提供高品质的48V逆变器,其产品质量好、可靠性高、模块式(模块为1KW)逆变器,并具有N+1冗余功能、可扩充(功率从2KW到20KW)。
   (4)航空、军队专用逆变器
    此类逆变器为28Vdc输入,可提供下列交流输出:26Vac、115Vac、230Vac,其输出频率可为:50Hz、60Hz及400Hz,输出功率从30VA到3500VA不等。还有供航空专用的DC-DC转换器及变频器。
    2、按输出波形分类:
   (1)方波逆变器
方波逆变器输出的交流电压波形为方波。此类逆变器所使用的逆变线路也不完全相同,但共同的特点是线路比较简单,使用的功率开关管数量很少。设计功率一般在百瓦至千瓦之间。方波逆变器的优点是:线路简单、价格便宜、维修方便。缺点是由于方波电压中含有大量高次谐波,在带有铁心电感或变压器的负载用电器中将产生附加损耗,对收音机和某些通讯设备有干扰。此外,这类逆变器还有调压范围不够宽,保护功能不够完善,噪声比较大等缺点。
   (2)阶梯波逆变器
    此类逆变器输出的交流电压波形为阶梯波,逆变器实现阶梯波输出也有多种不同线路,输出波形的阶梯数目差别很大。阶梯波逆变器的优点是,输出波形比方波有明显改善,高次谐波含量减少,当阶梯达到17个以上时输出波形可实现准正弦波。当采用无变压器输出时,整机效率很高。缺点是,阶梯波叠加线路使用的功率开关管较多,其中有些线路形式还要求有多组直流电源输入。这给太阳电池方阵的分组与接线和蓄电池的均衡充电均带来麻烦。此外,阶梯波电压对收音机和某些通讯设备仍有一些高频干扰。
   (3)正弦波逆变器
    正弦波逆变器输出的交流电压波形为正弦波。正弦波逆变器的优点是,输出波形好,失真度很低,对收音机及通讯设备干扰小,噪声低。此外,保护功能齐全,整机效率高。缺点是:线路相对复杂,对维修技术要求高,价格较贵。
    3、按隔离方式分类
   (1)独立光伏系统逆变器
    独立逆变器包括边远地区的村庄供电系统,太阳能户用电源系统,通信信号电源,阴极保护,太阳能路灯等带有蓄电池的独立发电系统。
   (2)并网光伏系统逆变器
    并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电,经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。

   第三节 光伏逆变器的主要技术指标
    1、输出电压的稳定度
    在光伏系统中,太阳电池发出的电能先由蓄电池储存起来,然后经过逆变器逆变成220V或380V的交流电。但是蓄电池受自身充放电的影响,其输出电压的变化范围较大,如标称12V的蓄电池,其电压值可在10.8~14.4V之间变动(超出这个范围可能对蓄电池造成损坏)。对于一个合格的逆变器,输入端电压在这个范围内变化时,其稳态输出电压的变化量应不超过额定值的±5%,同时当负载发生突变时,其输出电压偏差不应超过额定值的±10%。
    2、输出电压的波形失真度
    对正弦波逆变器,应规定允许的最大波形失真度(或谐波含量)。通常以输出电压的总波形失真度表示,其值应不超过5%(单相输出允许l0%)。由于逆变器输出的高次谐波电流会在感性负载上产生涡流等附加损耗,如果逆变器波形失真度过大,会导致负载部件严重发热,不利于电气设备的安全,并且严重影响系统的运行效率。
    3、额定输出频率
    对于包含电机之类的负载,如洗衣机、电冰箱等,由于其电机最佳频率工作点为50Hz,频率过高或者过低都会造成设备发热,降低系统运行效率和使用寿命,所以逆变器的输出频率应是一个相对稳定的值,通常为工频50Hz,正常工作条件下其偏差应在±l% 以内。
    4、负载功率因数
    表征逆变器带感性负载或容性负载的能力。正弦波逆变器的负载功率因数为0.7~0.9,额定值为0.9。在负载功率一定的情况下,如果逆变器的功率因数较低,则所需逆变器的容量就要增大,一方面造成成本增加,同时光伏系统交流回路的视在功率增大,回路电流增大,损耗必然增加,系统效率也会降低。
    5、逆变器效率
    逆变器的效率是指在规定的工作条件下,其输出功率与输入功率之比,以百分数表示,一般情况下,光伏逆变器的标称效率是指纯阻负载,80%负载情况下的效率。由于光伏系统总体成本较高,  因此应该最大限度地提高光伏逆变器的效率,降低系统成本,提高光伏系统的性价比。目前主流逆变器标称效率在80%~95%之间,对小功率逆变器要求其效率不低于85%。在光伏系统实际设计过程中,不但要选择高效率的逆变器,同时还应通过系统合理配置,尽量使光伏系统负载工作在最佳效率点附近。
    6、额定输出电流(或额定输出容量)
    表示在规定的负载功率因数范围内逆变器的额定输出电流。有些逆变器产品给出的是额定输出容量,其单位以VA或kVA表示。逆变器的额定容量是当输出功率因数为1(即纯阻性负载)时,额定输出电压为额定输出电流的乘积。
    7、保护措施
    一款性能优良的逆变器,还应具备完备的保护功能或措施,以应对在实际使用过程中出现的各种异常情况,使逆变器本身及系统其他部件免受损伤。
    (1)输入欠压保护
    当输入端电压低于额定电压的85% 时,逆变器应有保护和显示。
    (2)输入过压保护
    当输入端电压高于额定电压的130%时,逆变器应有保护和显示。
    (3)过电流保护
    逆变器的过电流保护,应能保证在负载发生短路或电流超过允许值时及时动作,使其免受浪涌电流的损伤。当工作电流超过额定的150% 时,逆变器应能自动保护。
    (4)输出短路保护
    逆变器短路保护动作时间应不超过0.5s。
    (5)输入反接保护
    当输入端正、负极接反时,逆变器应有防护功能和显示。
    (6)防雷保护:
     逆变器应有防雷保护。
    (7)过温保护等。
    另外,对无电压稳定措施的逆变器 ,逆变器还应有输出过电压防护措施,以使负载免受过电压的损害。
    8、起动特性
    表征逆变器带负载起动的能力和动态工作时的性能。逆变器应保证在额定负载下可靠起动。
    9、噪声
    电力电子设备中的变压器、滤波电感、电磁开关及风扇等部件均会产生噪声。逆变器正常运行时,其噪声应不超过80dB,小型逆变器的噪声应不超过65db。 

   第四节 太阳能逆变器产业介绍
    太阳能逆变器技术发展趋势
    光伏逆变器朝高频化、小型化发展,不带隔离变压器已成为主流。未来最具发展前景方向为微型转化器和微型逆变器(组件逆变器),英国Enphase能源公司Microinverter及美国国家半导体的Solarmagic技术为业界关注。
    太阳能逆变器产业发展趋势
随着太阳能逆变器产业不断发展,可观察到太阳能逆变器出现与模块品牌或系统品牌结合的现象。且大厂不断加强在各地市场布局,不管是透过代理商进入市场或在当地设工厂。而随着越来越多竞争者加入太阳能逆变器产业,预期制造商与经销商的毛利将逐渐降低。                                  

    第五章:光伏逆变器所处行业的基本情

   第一节 行业主管部门、行业监管体制、行业主要法律法规及政策
    1、行业主管部门、监管体制光伏逆变器和风能变流器是太阳能光伏发电和风能发电系统不可缺少的关键设备,所属行业为国家鼓励发展的可再生能源行业。本行业的主管部门是国家能源局,其主要职责包括研究提出能源发展战略、政策,研究拟定发展规划,研究提出能源体制改革的建议,推进能源可持续发展战略的实施,组织可再生能源和新能源的开发利用,组织指导能源行业的能源节约、能源综合利用和环境保护工作。
    行业全国性自律组织主要有:
    中国资源综合利用协会可再生能源专委会
    中国农机工业协会风能设备分会
    中国可再生能源学会
    中国电源学会
    其中,中国资源综合利用协会可再生能源专委会成立于2002 年,致力于推动可再生能源领域技术进步和先进技术的推广,积极促进中国可再生能源产业的商业化发展,是联系国内外产业界与政府部门和科研机构的重要纽带。
    中国农机工业协会风能设备分会成立于1989 年,是国内最具影响力的风电设备行业自律组织之一。
    中国可再生能源学会成立于1979 年,是国内可再生能源领域全国性、学术性和非营利性的社会团体,下设光伏专委会、风能专委会等多个专业委员会,旨在成为科技工作者、企业和政府之间的桥梁,对外学术交流和技术合作的窗口,致力于促进我国可再生能源技术的进步,推动可再生能源产业的发展。
    中国电源学会成立于1983 年,是电源行业全国性社团组织,涵盖学术界及产业界,在业内具有广泛影响力,并同相关行业组织建立了长期的联系。行业主要法律法规及产业政策光伏逆变器、风能变流器是电力电子技术在可再生能源发电领域的应用,属于国家加快培育和发展的七大战略性新兴产业中的新能源产业,我国先后颁布了一系列鼓励发展的政策,
上述法律法规及政策在扶持光伏和风能企业发展、加强行业规范等方面提供了指导方向,主要内容如下:
    (1)《中国可再生能源法》
    明确支持可再生能源并网发电;可再生能源发电项目的上网定价,按照有利于促进其开发利用和经济合理的原则确定和调整;实行可再生能源发电全额保障性收购制度;国家财政设立可再生能源发展专项资金;金融机构提供有财政贴息的优惠贷款;给予税收优惠等。
    (2)《可再生能源产业发展指导目录》
    光伏逆变器与风能变流器分列《可再生能源产业发展指导目录》的“第47项、光伏发电系统用直流/交流逆变器”, “第18 项、风电机组运行控制系统及变流器”。
    (3)《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》
    “可再生能源发电价格和费用分摊标准本着促进发展、提高效率、规范管理、公平负担的原则制定。”“可再生能源发电价格实行政府定价和政府指导价两种形式。政府指导价即通过招标确定的中标价格。可再生能源发电价格高于当地脱硫燃煤机组标杆上网电价的差额部分,在全国省级及以上电网销售电量中分摊。”
    (4)《可再生能源发电有关管理规定》
    “可再生能源发电项目的上网电价,由国务院价格主管部门根据不同类型可再生能源发电的特点和不同地区的情况,按照有利于促进可再生能源开发利用和经济合理的原则确定,并根据可再生能源开发利用技术的发展适时调整和公布。”
    (5)《国家中长期科学和技术发展规划纲要》
    太阳能、风能发电被确定为我国科学和技术发展的优先主题:“重点研究开发大型风力发电设备,沿海与陆地风电场和西部风能资源密集区建设技术与装备,高性价比太阳光伏电池及利用技术,太阳能热发电技术,太阳能建筑一体化技术、生物质能和地热能等开发利用技术”。
    (6)《促进风电产业发展实施意见》
    开展风能资源详查和评价工作;建立国家风电设备标准、检测认证体系;支持风电技术开发能力建设;支持风电设备产业化;支持开展适应风电发展的电网规划和技术研究;加强风电场建设管理,有序开发利用风能资源。
    (7)《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》
    电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量。
    (8)《风力发电设备产业化专项资金管理暂行办法》
    “产业化资金采取‘以奖代补’办法,主要对产业化研发成果得到市场认可的企业进行补助。”在申请产业化资金的条件上“鼓励采用中资或中资控股企业制造的变流器和轴承。”在补助标准和资金使用范围上“各关键零部件制造企业补助金额原则上按照成本比例确定,重点向变流器和轴承企业倾斜。”
   (9)《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》
    为加快推进太阳能光电技术在城乡建筑领域的应用,提出“支持开展光电建筑应用示范,实施‘太阳能屋顶计划’”,“国家财政支持实施‘太阳能屋顶计划’,注重发挥财政资金政策杠杆的引导作用,形成政府引导、市场推进的机制和模式,加快光电商业化发展”。
   (10)《关于实施金太阳示范工程的通知》
    通知要求“各省财政、科技、能源部门要加强领导,组织电网等有关单位,依据本通知及国家有关规定,抓紧制定金太阳示范工程(2009-2011 年)实施方案。同时发布《金太阳示范工程财政补贴资助资金管理暂行办法》,明确了补助标准:“并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%,给予补助,偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助”。
    (11)《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见》意见指出对于风电设备等新兴产业要“分类指导和有保有压相结合”,“要集中有效资源,支持企业提高关键环节和关键部件自主创新能力,积极开展产业化示范,防止投资过热和重复建设,引导有序发展”,“重点支持自主研发2.5兆瓦及以上风电整机和轴承、控制系统等关键零部件及产业化示范,完善质量控制体系”,“原则上不再核准或备案建设新的整机制造厂”,“建立和完善风电装备标准、产品检测和认证体系,禁止落后技术产品和非准入企业产品进入市场”。
    (12)《海上风电开发建设管理暂行办法》
    “海上风电工程项目优先采取招标方式选择开发投资企业,招标条件为上网电价、工程方案、技术能力和经营业绩。开发投资企业为中资企业或中资控股(50%以上股权)中外合资企业。”
    (13)《关于做好金太阳示范工程实施工作的通知》
    通知要求加快示范工程建设,规范项目管理,提高财政资金使用效益,并对电池组件、光伏逆变器、控制器等应用于金太阳示范工程的关键设备提出了技术参数等方面的具体要求。
    (14)《关于加强金太阳示范工程和太阳能光电建筑应用示范工程建设管理的通知》
  通知指出“示范工程采用的晶体硅光伏组件、并网逆变器以及储能铅酸蓄电池等关键设备由财政部会同有关部门统一招标确定。”“中央财政对示范项目建设所用关键设备,按中标协议供货价格的一定比例给予补贴。其中,2010 年用户侧光伏发电项目补贴比例暂定为50%,偏远无电地区的独立光伏发电项目为70%。”“项目业主单位与中标企业签订合同后,由项目业主单位统一申请补贴资金。财政部核定补贴金额,并将关键设备补贴资金和项目建设其他费用补贴分别下达给中标企业和项目业主单位,地方财政部门按照国库管理制度等有关规定进行拨付。”
    (15)《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》
太阳能光伏发电、风能发电被列为七大战略性新兴产业之一的新能源产业:“加快太阳能热利用技术推广应用,开拓多元化的太阳能光伏光热发电市场。提高风电技术装备水平,有序推进风电规模化发展,加快适应新能源发展的智能电网及运行体系建设。因地制宜开发利用生物质能。”
    (16)《关于促进风电装备产业健康发展的若干意见》
    提出“促进风电装备制造业与风电产业同步发展。抓住大力发展风电等可再生能源的历史机遇,鼓励和支持具有自主知识产权的名牌产品,把我国的风电装备制造业培育成具有创新能力和国际竞争力的新兴产业,推进风电产业与装备自主化同步发展”,“加快现有行业标准的修订、整合和完善。根据我国国情研究制订新的行业标准,形成统一、完善、符合我国国情的风电设备标准体系”,“研究建立风电设备检测、认证制度。加快风电产品认证体系和能力建设,逐步推行风电设备企业和产品强制性认证”,“加强风力发电与电网接入的衔接。要改进风电机组并网特性,提高风电和电网的运行管理水平,最大限度提高风电接入容量”。
    (17)《产业结构调整指导目录(2011 年本)》
    光伏逆变器与风能变流器分列目录中的“鼓励类”,具体为“五、新能源”下的“太阳能热发电集热系统、太阳能光伏发电系统集成技术开发应用、逆变控制系统开发制造 ”;和“十四、机械”下的“2.5兆瓦以上风电设备整机及2.0兆瓦以上风电设备控制系统、变流器等关键零部件”。
    (18)《关于做好2011 年金太阳示范工作的通知》
    通知主要规定了2011年金太阳工作的支持范围、支持条件、补助标准、项目申报和资金下达程序以及加快2009年和2010年示范项目执行的要求。
    (19)《关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》
    通知主要目的是规范太阳能光伏发电价格管理,促进太阳能光伏发电产业健康持续发展,完善太阳能光伏发电价格政策。通知的主要内容如下:制定全国统一的太阳能光伏发电标杆上网电价。按照社会平均投资和运营成本,参考太阳能光伏电站招标价格,以及我国太阳能资源状况,对非招标太阳能光伏发电项目实行全国统一的标杆上网电价。其中:2011年7月1日以前核准建设、2011年12月31日建成投产、尚未核定价格的太阳能光伏发电项目,上网电价统一核定为每千瓦时1.15元(含税,下同);2011年7月1日及以后核准的太阳能光伏发电项目,以及2011年7月1日之前核准但截至2011年12月31日仍未建成投产的太阳能光伏发电项目,除西藏仍执行每千瓦时1.15元的上网电价外,其余省(区、市)上网电价均按每千瓦时1元执行。今后,国家发改委将根据投资成本变化、技术进步情况等因素适时调整。
    《太阳能光伏产业“十二五”发展规划》
    该规划指出要抓住当前全球大力发展新能源的大好机遇,紧紧围绕降低光伏发电成本、提升光伏产品性能、做大做强我国光伏产业的宗旨,着力推动关键技术创新、提升生产工艺水平、突破装备研发瓶颈、促进市场规模启动,使我国光伏产业的整体竞争力在未来的5年间得到显著提升。
    1、经济目标
    “十二五”期间,光伏产业保持平稳较快增长,多晶硅、太阳能电池等产品适应国家可再生能源发展规划确定的装机容量要求,同时积极满足国际市场发展需要。支持骨干企业做优做强,到2015年形成:多晶硅领先企业达到5万吨级,骨干企业达到万吨级水平;太阳能电池领先企业达到5GW级,骨干企业达到GW级水平;1家年销售收入过千亿元的光伏企业,3-5家年销售收入过500亿元的光伏企业;3-4家年销售收入过10亿元的光伏专用设备企业。
    2、技术目标
    多晶硅生产实现产业规模、产品质量和环保水平的同步提高,还原尾气中四氯化硅、氯化氢、氢气回收利用率不低于98.5%、99%、99%,到2015年平均综合电耗低于120度/公斤。单晶硅电池的产业化转换效率达到21%,多晶硅电池达到19%,非晶硅薄膜电池达到12%,新型薄膜太阳能电池实现产业化。光伏电池生产设备和辅助材料本土化率达到80%,掌握光伏并网、储能设备生产及系统集成关键技术。
    3、创新目标
    到2015年,企业创新能力显著增强,涌现出一批具有掌握先进核心技术的品牌企业,掌握光伏产业各项关键技术和生产工艺。技术成果转化率显著提高,标准体系建设逐步完善,国际影响力大大增强。充分利用已有基础,建立光伏产业国家重点实验室及检测平台。
    4、光伏发电成本目标
    到2015年,光伏组件成本下降到7000元/千瓦,光伏系统成本下降到1.3万元/ 千瓦,发电成本下降到0.8元/ 千瓦时,光伏发电具有一定经济竞争力;到2020年,光伏组件成本下降到5000元/ 千瓦,光伏系统成本下降到1万元/ 千瓦,发电成本下降到0.6元/ 千瓦时,在主要电力市场实现有效竞争。

   第二节 “金太阳”认证
   (1)金太阳基本情况介绍
   “金太阳”产品认证源于国家发展改革委、联合国开发计划署、全球环境基金 “建立中国太阳能热水器认证体系”项目支持,经国家认证认可监督管理委员会批准,由鉴衡认证中心创立并实施。
金太阳认证是我国新能源领域开张的一项认证业务,获得中国质量认证中心CQC认证的光伏产品可以加贴CQC金太阳认证标志,并被国家“金太阳工程”及国家光伏电站特许权招标等大型光伏电站项目所采信,可申请国家金太阳工程补贴,亦可作为其它工程招标中的认证依据。
    2009年7月,财政部、科技部、国家能源局联合印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》,通知要求财政补助资金支持的项目“采用的光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池等主要设备必须通过国家批准认证机构的认证”。 通过金太阳认证的光伏产品如晶体硅光伏组件、薄膜硅光伏组件、聚光型光伏产品、独立光伏系统,控制器,并网逆变器等主要部件都可加贴“金太阳认证标志”。目前国内只有两家认证机构获得国家认监委的批准,可以开展金太阳认证业务:中国质量认证中心(CQC)和北京鉴衡认证中心(CGC)。
    中国质量认证中心简称(CQC)
    是由中国政府批准设立,被多国政府和多个国际权威组织认可的第三方专业认证机构,隶属中国检验认证集团。CQC始终致力于通过认证帮助客户提高产品和服务质量,促成各界的交流与合作,促进市场诚信体系和和谐社会建设。经过近三十年的发展,已经成为业务门类全、服务网络广、技术力量强的一流质量服务机构。
    北京鉴衡认证中心(简称CGC)
    是由中国家认证认可监督管理委员会批准成立,由中国计量科学研究院组建,致力于产品标准研究及质量认证的非赢利机构。中心是经国家认证认可监督管理委员会批准、授权从事燃气具、太阳能热水器、太阳能光伏电池及电子电器部件等产品质量认证的第三方认证机构。 

   第三节 金太阳示范工程
    金太阳示范工程是我国促进光伏发电产业技术进步和规模化发展,培育战略性新兴产业,支持光伏发电技术在各类领域的示范应用及关键技术产业化的具体行动,计划在2~3年时间内实施完成。纳入金太阳示范工程的项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助,偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助。
    《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》之第七条规定:“由财政部、科技部、国家能源局根据技术先进程度、市场发展状况等确定各类示范项目的单位投资补助上限。并网光伏发电项目原则上按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助,偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助。光伏发电关键技术产业化和产业基础能力建设项目,给予适当贴息或补助。”(财政部 科技部 国家能源局)

    第四节 行业概况
     一、光伏逆变器行业概况
    (1)行业发展现状
    在太阳能光伏发电系统中,太阳能通过太阳电池组件转化为直流电能,再通过光伏逆变器中的功率变换及控制系统将直流电能转化为符合电网电能质量要求的交流电。光伏逆变器是光伏系统核心功率调节器件。光伏逆变器的可靠性、高效性和安全性直接影响到整个太阳能光伏发电系统的发电量及运行稳定性,是整个光伏发电系统中的关键设备。
光伏逆变器成本较高,占光伏系统总成本的10%左右,是光伏系统中成本第二大的环节,附加值较高。
    据国金证券的研究表明,光伏逆变器是光伏产业中最后一个规模巨大且没有被充份挖掘的富矿。据其的测算,光伏逆变器目前的市场规模为430亿元左右。预计到2015年,即使考虑到售价下降的因素,光伏逆变品市场规模也将过1000亿元,是光伏零部件中不多的能够超千亿的细分子行业,竟争的胜出者有望成为超百亿的大型公司。
    自20 世纪90 年代以来,出于节能环保、可持续发展等考虑,世界上主要的工业发达国家先后制定了扶持光伏发电发展的计划和政策,光伏产业得到了迅速发展,市场已经较为成熟。工业发达国家的光伏逆变器生产企业也得到了快速发展,如SMA、Fronius、KACO、Power One、Satcon 等知名企业,目前占据了全球市场的主要份额。
    目前国内企业在光伏逆变器市场所占的份额较小,仅约占5%左右。实际上从行业属性来看,光伏逆变器是较为适合在中国成长的行业,主要因为:首先,中国已经是全球最大的电池生产基地,在市场上有先天的优势。其次,中国企业具有成本优势。据测算,国产逆变器的成本有望达到进口的40%。此外,中国企业具有技术基础。光伏逆变器从本质上看是电力电子产品,而国内企业在电力电子领域的生产经验和技术水平,都具务很强的竟争力。
    但与发达国家相比,我国太阳能光伏发电市场现在仍处在起步和示范阶段,还没有形成规模化的市场。但在国家可再生能源发展战略的引导和太阳能产业发展促进政策的推动下,我国太阳能光伏产业即将迎来一个大的发展时期。
    (2)市场容量
    在世界各国对太阳能光伏发电鼓励政策引导下,太阳能光伏发电产业呈现出快速发展趋势。特别是在欧洲市场的带动下,2000 年以来全球光伏发电装机容量保持了较快的增长速度。2000 年-2010 年全球太阳能光伏发电新增装机容量情况如下图:
    2010 年全球太阳能光伏发电新增装机容量为16,629 兆瓦,累计装机容量达到39,529 兆瓦,较2009 年增长72.62%。2000 年-2010 年,全球太阳能光伏发电累计装机容量的年平均增长率达39.95%。未来全球光伏发电市场还将保持快速扩张,据欧洲光伏工业协会预测,在政策利好的情况下,2015 年全球当年新增装机容量有望达到43,900 兆瓦,累计装机容量将达到195,945 兆瓦,是2010年累计装机容量的4.96 倍。2010 年-2015 年年复合增长率将达到37.75%。
    据国家能源局统计,2010 年我国太阳能光伏发电新增装机400 兆瓦,累计装机达到700 兆瓦。2008 年、2009 年累计装机容量分别为145 兆瓦、300 兆瓦。2009 年、2010 年累积装机容量增长率分别为107%、133%。
    2011 年,我国可再生能源发展“十二五”规划全面实施,七大战略新兴产业发展规划全面启动,随着我国对光伏发电特许权招标、金太阳工程以及对非招标太阳能光伏发电项目实行全国统一的标杆上网电价、对风电实施了分类的风力发电上网电价等政策的深入实施,新能源和可再生能源迎来更大的发展机遇期。
    虽然太阳能光伏发电市场增长速度较快,但在整个发电行业中占比仍旧很低。根据国家能源局统计,截至2010 年末,我国发电设备累计装机容量为962,190兆瓦,其中光伏发电的占比仅为0.07%,光伏发电产业发展空间巨大。
    (3)行业竞争格局、市场化程度、主要企业及市场份额
在全球市场中,据咨询公司IMS Research 统计,2009 年光伏逆变器全球市场最大的供应商SMA 国际市场占有率约为43%,前5 大供应商包括SMA、Fronius、Kaco、Power One、Sputnik,约占60%的市场份额。随着全球光伏市场的快速增长,市场竞争将日趋激烈,市场占有率的集中度将会降低。具有技术优势、成本优势的新兴企业的市场竞争优势日益凸显,市场份额将逐年扩大。
    四、太阳能逆变器产业介绍
    在国内市场,由于我国太阳能光伏发电市场刚刚起步,主要是示范工程,如“金太阳”示范工程、国家特许权招标项目及各相关企事业单位自筹资金建设的光伏项目等。2010 年中国光伏逆变器市场集中度较高,中国公司阳光电源占有42.8%的市场份额,名列第一,其它市场份额排名靠前的均为国外品牌,前五名企业合计占有82.7%的市场份额。随着市场规模的迅速扩大,将有更多国内外企业进入,市场格局未来会有所波动,具有综合竞争优势的国产自主品牌的市场占有率会进一步提升。

    第三节 进入本行业的主要壁垒
    (1)技术壁垒
    光伏逆变器作为光伏发电系统的关键设备,除了在电能质量等技术参数方面必须满足电网要求外,还必须使用先进控制技术确保系统的最大出力;近年来,随着光伏发电比例的增加,稳定、安全的电网运行对光伏发电系统又提出了特别的要求,如低电压穿越、无功调节等,进入该行业需要较强的技术研发能力。
风能变流器的技术门槛较高,涉及到大功率电力电子技术、控制理论和策略、电气传动技术、计算机技术、系统集成设计、仿真测试及工艺技术等。风能变流器企业需要通过长期自主研发并不断提高技术水平。
    (2)业绩壁垒
    稳定的运行业绩和良好的品牌形象是行业内开拓市场的必要条件。由于光伏逆变器和风能变流器是光伏发电系统和风电机组的关键设备,一旦出现问题就会影响到整个系统的运行,因此客户对光伏逆变器和风能变流器的可靠性、稳定性、转换效率等关键指标非常重视,客户在选择产品时都非常关注企业是否具有稳定的运行业绩。
    (3)资质壁垒
    对于光伏逆变器产品,在全球主要的市场中均有强制认证的要求,如北美的ETL 认证,欧洲市场的CE 认证。另外,每个国家还往往有自己国家的认证,如德国的TÜV 认证、意大利国家电网的DK5940 认证;如果产品没有通过相应的认证,就不能进入当地市场。认证程序复杂、测试严格、周期长,这些都是进入者的障碍。在国内,国家特许权招标项目、“金太阳”示范工程项目要求光伏逆变器产品通过金太阳认证。对于风能变流器产品,北京鉴衡认证中心等认证机构已经启动风能变流器认证。欧盟市场对风能变流器有CE 认证的要求。
    (4)规模壁垒
    随着光伏逆变器、风能变流器行业竞争的加剧,对企业规模提出了更高的要求,只有达到一定规模的企业在研发、采购、制造、质量控制、服务及产品价格等方面才有竞争优势,否则难以适应日益激烈的市场竞争。

    第四节、市场供求状况及变动原因
    (1)市场需求变动趋势
    面对化石能源短缺、环境和气候变化等问题,世界主要国家和地区都投入了大量的人力物力发展太阳能、风能等可再生能源,并设立了宏大的目标,如欧盟提出,到2020 年,可再生能源在欧盟总能源中占能源消费比将达到20%;2009年我国提出争取到2020 年非化石能源占一次性能源消费比重达到15%左右。这意味着国内外市场对光伏发电设备、风能发电设备在长时间内还将保持强劲的增长态势,光伏逆变器行业、风能变流器行业将迎来更大的发展机遇。
    (2)市场供给变动趋势
    目前全球光伏逆变器企业有200 家左右,全球市场份额主要集中于少数国外品牌供应商。但国际光伏逆变器市场的竞争格局也正在发生变化,以阳光电源为代表的国产品牌逆变器厂商已经成功进入国际市场,并获得了一定的市场占有率。近年来,随着国产品牌国际影响力的提高,国内供应商在国际太阳能市场上的份额也呈逐年上升趋势。
    目前,光伏逆变器国内市场的主要供应商为阳光电源和国外品牌厂商。近年来国家相继推动并实施了西部光伏电站特许权招标项目和金太阳示范项目,旨在通过政府扶持的方式推动国内光伏发电产业的快速发展,鼓励国产自主品牌的快速成长,国内涌现出一批光伏逆变器厂商,开始参与市场竞争。从当前的趋势来看,国产自主品牌供应商在我国的市场份额还将逐渐扩大。
    在国内风能变流器市场上,随着国产品牌产品应用量的逐渐增加,经验日益丰富,产品可靠性得到验证和提高,逐步取得了用户的信任。国产自主品牌供应商在风能变流器的市场份额逐年增加,风能变流器实现国产化、替代进口成为趋势。
    行业利润水平的变动趋势及变动原因
    目前,光伏逆变器行业内企业保持了稳定的利润率水平,全球第一大光伏逆变器厂商德国SMA 公司2008 年、2009 年、2010 年的毛利率分别为37.24%、36.53%、36.10%。随着未来光伏发电上网电价的降低,光伏逆变器行业毛利率水平将有所下降。但随着光伏逆变器技术的不断发展、市场规模的不断扩大、生产成本的不断降低,预计行业利润水平将会呈现增长的趋势。
    国内风能变流器行业下游整机厂商的竞争激烈,风能变流器产品价格、毛利率水平有所下降。目前,国产品牌风能变流器已初步投入市场,并逐步得到用户的认可;随着国内风能变流器产业链逐步完善,市场总量的进一步扩大,国内整个行业的总利润水平将趋于上升。
    (三)影响行业发展的有利因素和不利因素
    1、有利因素
   (1)可再生能源对传统能源的替代趋势日益明显
    全球环境恶化、化石能源短缺等问题已成为世界性的问题。国际能源署预测,到2020年,可再生能源将占全球能源生产总量的25%;欧盟提出,到2020 年,可再生能源在欧盟总能源中占能源消费比将达到20%;2009年我国提出争取到2020年非化石能源占一次性能源消费比重达到15%左右。长期来看,太阳能、风能发电产业凭借可再生、绿色环保等优势将得到长足发展,替代传统能源趋势日益明显。
    (2)产业政策支持
    太阳能光伏和风能发电产业的启动和快速发展离不开各国能源政策的鼓励和支持。在制定扶持政策时,主要采用确定上网电价、投资补贴、税收优惠等方式,吸引更多的投资人、供应商积极参与,以促进太阳能、风能等可再生能源行业的稳定发展。
    (3)技术进步降低太阳能光伏、风能发电成本
    太阳能光伏和风能发电产业良好的发展前景,吸引了大量资源用于投入太阳能光伏发电和风能发电技术的研发。随着技术的持续进步、更新升级,其发电的成本呈持续降低趋势,加快了光伏和风能发电的普及应用,为光伏逆变器、风能变流器生产企业扩大生产规模将创造良好机遇。
    2、不利因素
    太阳能光伏、风能发电与传统能源发电相比成本较高,目前行业发展还有赖于行业政策的扶持。将来随着太阳能光伏、风能发电技术的不断完善和传统化石能源发电成本的不断上升,这一劣势将逐渐被弥补。
此外,可再生能源发电的特点之一是分布式接入,太阳能、风能具有间歇性,对电网的接纳能力提出新的挑战。但随着电网技术的发展,包括智能电网、电力储能等技术的应用,将提高电网对可再生能源电力的接纳能力。
    (四)行业技术水平及技术特点、行业特有经营模式
     1、行业技术水平及技术特点
   (1)光伏逆变器行业技术水平及技术特点
    光伏逆变器是电力电子技术在太阳能发电领域的应用,行业技术水平和电力电子器件、电路拓扑结构、专用处理器芯片技术、磁性材料技术和控制理论技术发展密切相关。
    光伏逆变器一般分类为:组串型光伏逆变器,功率范围从1 千瓦~30 千瓦;电站型光伏逆变器,功率范围从30 千瓦~1000 千瓦,甚至更大。其中,前者主要应用于住宅型屋顶和一些小型商业屋顶,后者主要应用于大型商业屋顶、工业厂房和大型地面光伏电站。另外,功率等级在200 瓦~500 瓦的微型逆变器,可方便地在幕墙、窗台、小型屋面上使用,在最近几年也成为一个细分市场热点。
    组串型光伏逆变器单相产品以升压电路+单相无变压器拓扑结构为主;组串型光伏逆变器三相产品以升压电路+三相三电平无变压器拓扑结构为主;电站型光伏逆变器以三相桥式电路拓扑为主,同时包括无变压器和有变压器两类。
    光伏逆变器重点关注以下技术指标:
    高效率:光伏逆变器的转换效率的高低直接影响到太阳能发电系统在寿命周期内发电量的多少。根据产品型号的不同,国际一流品牌的产品的转换效率最高可达98%以上。
    长寿命:光伏发电系统设计使用寿命一般为20 年左右,所以要求光伏逆变器的设计寿命需要达到较高水平。
    高可靠性:光伏逆变器发生故障将会导致光伏系统停机,直接带来发电量的损失,所以高可靠性是光伏逆变器的重要技术指标。
宽直流电压工作范围:因为单块太阳电池组件的输出直流电压比较低,所以在实际应用中需要进行多块串联,得到一个较高的直流电压,再进行多组并联后输入到光伏逆变器。由于不同功率、不同电压的光伏电池、不同的串并联方案组合,要求对同一规格的光伏逆变器能够适应不同的直流电压输入。所以,光伏逆变器具有越宽的直流电压工作范围,就越能适应客户的实际应用需求。
    符合电网并网要求:各国电网对于接入电网的设备都有着严格的技术要求,包括并网电流谐波、注入电网直流分量、电网过欠压时保护、电网过欠频时保护、孤岛保护等。
    随着大量可再生能源发电设备的接入,对电网的运行、调度提出了新的挑战,电网提出了如低电压穿越、无功补偿、储能等新要求。
    2、行业特有的经营模式
   (1)光伏逆变器行业特有的经营模式
    国外光伏市场经历了数十年的发展,经营模式已经比较成熟。一般来说,电站型光伏逆变器一般由负责具体项目的系统集成商从生产厂商直接采购,也有一些大型项目采用集中招标的方式进行,生产厂商参与用户招标,中标后按照购销合同提供产品和服务。组串型光伏逆变器一般采用分销商代理的方式进行销售,每个分销商同时支持多个安装商,由安装商直接对客户进行安装和简单的售后服务,如故障判断,设备更换等,并由分销商负责物流、售后管理等;生产厂商提供维修配件、备用整机、工程师培训、准时供货、技术支持等。
    国内光伏发电市场从2009 年国家能源局组织“敦煌特许权招标项目”后进入快速发展,目前国内95%以上的光伏发电系统为大型地面光伏电站和屋面电站,即大多使用电站型光伏逆变器。目前,国内光伏逆变器的市场活动基本是采用业主招标的方式,生产厂商参与投标,中标后按照购销合同提供产品和服务。同时,根据用户的实际需求,逆变器厂商可能还需要参与工程前期设计工作,设备的交付必须经过出厂检验、客户验收,并提供及时周到的售后服务。
    (五)行业周期性、区域性和季节性特征
    1、周期性
    光伏逆变器和风能变流器的行业属于新兴行业,周期性与光伏发电行业和风电行业发展相同。目前可再生能源行业刚起步发展,处在快速发展期。
    2.区域性
    由于太阳能光伏、风能发电的成本在未来几年内仍将高于传统化石能源,因此太阳能光伏及风能发电行业主要分布在政策扶持力度大、经济较发达的国家和地区。此外,风能或太阳能资源丰富的地区,投资的回报率相对较高,吸引力更强。
    3、季节性
    对于光伏逆变器行业,因世界各国的光伏扶持政策调整通常集中在年初,客户采购时间一般集中在政策调整之前;另外,由于土建施工环境温度影响的原因,也带来一定的季节性特征。从近几年的行业运行情况看,下半年销售明显多于上半年。基于风电场项目决策、风电场施工等方面的因素,风电机组整机厂的销售旺季一般处在下半年,所以与之配套的风能变流器下半年销售也多于上半年。
    (六)上、下游行业之间的关联及上下游行业对该行业发展的影响
    上游行业主要包括电力电子元器件、电工器材、变压器等生产行业。上游行业基本属于充分竞争性行业,近年来电力电子元器件的技术进步推动了本行业的技术更新和产品升级,且总体价格呈下降趋势,对本行业的总体发展总体比较有利。
    下游行业主要包括可再生能源发电企业、新能源投资类企业、风力发电整机厂、光伏组件企业和总承包商、分销商等。下游行业的市场需求与当地的可再生能源政策有较强的联动性。目前,全球可再生能源行业快速发展,下游行业市场需求旺盛。
    (七)行业主要企业
     国外企业
    (1)SMA(
www.sma.de
    SMA 成立于1981 年,总部位于德国卡塞尔市。2008 年6 月,SMA 在德国法兰克福股票交易所上市。SMA 是光伏逆变器的全球市场领导者,经过30 年的创新发展,SMA 目前拥有员工人数超过6,000 人。2009 年,SMA 销售额为 9.34 亿欧元,占有全球37.5%的市场份额,2010 年销售额为19.20 亿欧元,,约占有全球31%的市场份额。
    (2)Power one(
www.power-one.com
    Power One 成立于1973 年, 是一家总部位于美国加州的专业电源企业,于1997 年在纳斯达克上市,产品销售及售后服务覆盖北美,欧洲和亚太等地区。为客户提供包括太阳能逆变器在内的先进的、高可靠性和高性价比的专业电源设备。
    (3) Fronius(
www.fronius.com
    Fronius 成立于1945 年,位于奥地利,其太阳能技术,焊接技术和蓄电池充电技术处于世界同行业的领袖地位。雇员人数超过了2,200 人。
    (4)KACO(
www.kaco-newenergy.de
    KACO 成立于1914 年,总部位于德国南部城市Neckasulm。KACO 新能源公司是一家专业制造逆变器的公司。其第一大业务是各种光伏并网逆变器及相关配件的生产销售,同时还为热电发电站提供定制的设计方案和逆变器。
    (5)艾默生网络能源有限公(
www.emersonnetworkpower.com.cn
     艾默生网络能源是艾默生所属业务品牌(纽约证券交易所股票代码:EMR),为通信网络、数据中心、医疗保健和工业设施提供从网络到芯片全方位的保障。
    艾默生网络能源在交直流电源、精密制冷、嵌入式运算及电源、一体化机架和机柜、转换开关和控制、基础设施管理、连接、太阳能、风能、工业节能和电动汽车充电等领域为客户提供不断创新的解决方案和专业技术。产品覆盖光伏逆变器和风能变流器。
    (6) 西门子(
www.siemens.com
    西门子股份公司总部位于德国,是世界上最大的电子和电气工程公司之一,主要业务集中在工业、能源和医疗领域。公司拥有大约40.5 万名员工。西门子成立160 多年来,以其卓越的技术成就、不懈的创新追求、出众的品质、令人信赖的可靠性和广泛的国际性在业界独树一帜。西门子公司是世界上最大的环保技术供应商,其绿色产品和解决方案创造了大约230 亿欧元的营收,约占西门子总营收的三分之一。其产品包括光伏逆变器和风能变流器。
    国内主要生产商:
    (1)阳光电源股份有限公司
    阳光电源股份有限公司是一家专注于太阳能、风能等可再生能源电源产品研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、电力系统电源等,并提供项目咨询、系统设计和技术支持等服务。是中国最大的光伏逆变器制造商、国内领先的风能变流器企业,也是我国新能源行业为数极少的掌握多项自主核心技术的企业之一。2011年11月,阳光电源在深交所挂牌上市(股票代码:300274),成为中国可再生能源电源行业首家上市公司。
    (2)无锡山亿新能源科技有限公司
山亿新能源是拥有领先光伏并网技术的国际化高科技企业,专业从事太阳能逆变器和光伏支架的研发、生产、销售,在短短几年内迅速迈步成为国际一流的新能源企业。山亿新能源在国内外设有10几个分支机构,分别位于德国慕尼黑、澳大利亚悉尼、北京、深圳、无锡、宿迁、上海等,目前公司拥有两个现代化工厂,其中一期工厂占地33,000平方米,二期在建工厂规模为一期六倍。
    (3)北京科诺伟业科技有限公司(
www.bjcorona.com
    北京科诺伟业科技有限公司成立于2001 年,是以中国科学院电工研究所三十余年科研积累的基础组建的高新技术企业。公司于2003 年成立了西藏分公司,2007 年成立了“保定科诺伟业控制设备有限公司”。公司主营业务分为风力发电产品、光伏产品和光伏系统设计集成三个方向。 公司拥有高新技术企业认定证书及产品自营和代理进出口权,是中国电源学会和北京中关村企业信用促进会会员单位。
    (4)南京冠亚电源设备有限公司(
www.fs-ps.com
    南京冠亚电源设备有限公司成立于2001 年4 月,主要从事光伏/风机并网逆变电源、光伏/风机离网型逆变电源、光伏/风机控制器、户用电源的研制开发、生产及销售,其光伏并网逆变电源产品通过了多项认证。
    (5)安徽颐和新能源科技股份有限公司(
www.ehexny.com
    安徽颐和新能源科技股份有限公司是一家集光伏逆变器和高压变频器产品研发、制造、销售、服务为一体的高新技术企业,致力于为客户提供节能和光伏发电接入系统解决方案,是安徽省创新
型试点企业。