分布式光伏的優(yōu)點與發(fā)展趨勢

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，進入穩(wěn)定發(fā)展階段，平價上網(wǎng)有望在全球范圍內(nèi)逐步實現(xiàn)，2021年，國內(nèi)也開始正式進入平價上網(wǎng)階段。

平價上網(wǎng)意味著光伏領(lǐng)域?qū)⒂蛇^去的政策補貼思維轉(zhuǎn)化為盈利思維，儲能將是分布式光伏后續(xù)發(fā)展重要推動力，配置儲能設(shè)備后，分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)基本能實現(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

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，只對應(yīng)單塊或數(shù)塊光伏組件，能夠?qū)γ繅K光伏組件進行獨立的最大功率跟蹤控制，從而實現(xiàn)對每塊光伏組件的輸出功率進行精細化調(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)指標對比

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)運行時直流電壓一般在 80V 以下，降低了較高的直流高壓導(dǎo)致的運維觸電、火災(zāi)、施救三大風(fēng)險，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光伏組件實現(xiàn)最大功率點跟蹤功能，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。微型逆變器獨立性更高，發(fā)生故障后互不干擾，即使出現(xiàn)單臺逆變器故障，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;二是運維靈活，在出現(xiàn)單個微型逆變器故障的情況下，無需整個系統(tǒng)停止運行進行更換，運維操作簡單方便，靈活性高;三是擴容簡便靈活，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，無需更改之前配置，可以直接安裝新增設(shè)備，擴容簡便，同時微型逆變器單機功率較小，擴容功率靈活性高，使得整個分布式光伏發(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)推動微型、儲能逆變器快速增長

未來光伏行業(yè)的發(fā)展仍將呈現(xiàn)集中式和分布式光伏共同發(fā)展的市場格局，并且隨著分布式光伏發(fā)電的優(yōu)勢逐漸發(fā)揮，中國、巴西、印度等分布式市場快速增長，預(yù)計至 2025年，全球分布式光伏新增裝機占比達 45%左右。

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

2021年，內(nèi)國分布式光伏新增裝機占比 53%，歷史上首次突破50%，主要是戶用分布式光伏市場發(fā)展火熱，隨著“整縣推進”試點工作在全國各省市全面展開以及國補 0.03 元/ kWh 的政策刺激下分布式光伏裝機迎來爆發(fā)式增長。

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，帶動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)合增長率達到 39.12%;市場規(guī)模從3.84 億美元增加到 7.41 億美元，年均復(fù)合增長率達到 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年儲能系統(tǒng)營收分別為0.72億、2.15億、6.7億，均呈高速增長態(tài)勢，儲能系統(tǒng)營收占比也越來越高。

儲能系統(tǒng)營收增長情況，圖片來源：瑞瓦特招股說明書

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

分布式光伏發(fā)展趨勢

光儲一體化是市場發(fā)展的重要趨勢。隨著儲能技術(shù)的快速發(fā)展，儲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、儲能電站的光儲充一體化項目在電網(wǎng)中的安裝容量將大幅增加，市場前景廣闊。

功率密度越來越高。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)計能力的核心技術(shù)指標。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到 922W/L，越來越高的功率密度，對功率器件的轉(zhuǎn)換效率提出了更高的要求。

組件級控制是市場發(fā)展的重要趨勢。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，近年來陸續(xù)出臺光伏屋頂安全規(guī)范政策，要求發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)盡量減少使用直流線路，直流系統(tǒng)電壓不宜高于80V。通過微型逆變器避免直流串聯(lián)，實現(xiàn)了較高的市場成長性，尤其在中小功率應(yīng)用場景中更具有性價比優(yōu)勢。

對系統(tǒng)穩(wěn)定系要求越來越高。禾邁股份曾建設(shè)過微型逆變器并聯(lián)臺數(shù)達 6 千余臺、并聯(lián)功率達3.7MW的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著國內(nèi)分布式光伏發(fā)電逐步推進，多臺并聯(lián)的工商業(yè)建筑屋頂分布式光伏將會越來越多，增加儲能系統(tǒng)后，還需要加入鋰電池管理系統(tǒng)，對光儲充系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求也會越來越高。

導(dǎo)入第三代半導(dǎo)體材料。第三代半導(dǎo)體能促進光伏儲能逆變器走向高效、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;對功率最多5kW的微型逆變器，GaN功率元件則更具優(yōu)勢，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。目前光伏儲能領(lǐng)域已成為第三代半導(dǎo)體第二大應(yīng)用市場。

供不應(yīng)求 國產(chǎn)化率有望快速攀升

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

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)，整體功率相對更低，而國內(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。

2021 年，斯達半導(dǎo)、時代電氣、揚杰科技、新潔能光伏 IGBT 收入均為幾千萬，且處于快速放量階段。光伏IGBT龍頭英飛凌5月公布的二季報顯示，其積壓訂單達370億歐元(2021 年公司收入為 111 億歐元，預(yù)計 2022 年收入為 130~140 億歐元)，且 80%需求集中于 12 個月交付。在供需失衡，海外廠商擴產(chǎn)普遍謹慎，且IGBT 交期達 39~50 周的情況下，國內(nèi)半導(dǎo)體廠商有望迎來發(fā)展機遇。

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，是國產(chǎn)廠商需要重點考慮的問題，也是能否實現(xiàn)國產(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'中國電子熱點解決方案創(chuàng)新峰會(CESIS)將在深圳舉辦，峰會將設(shè)置光儲充專場技術(shù)創(chuàng)新研討會，共同探索光儲充這一藍海市場的技術(shù)難點與商業(yè)模式，為眾多BMS、逆變器、充電樁廠商展示當前國內(nèi)廠商最新技術(shù)解決方案。

審核編輯：湯梓紅