储能中游核心环节：变流器赛道“开卷”，技术迭代方向是啥？

2023-03-15 15:44:43  信息编号：K227092  浏览次数：185

2023年开局，全球储能继续延续了2022年的高速增长势头，海内外市场已开始大规模起量。储能变流器（PCS）作为储能产业链中的重要环节，PCS主要用作控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。

伴随全球储能行业高速增长，储能变流器PCS在系统管理和电网方面的应用逐渐增加。

业界也已经认识到，储能系统不是简单堆砌，而是电子、电气、电化学融合的专业化设备。在储能系统持续向“优”的发展趋势中，PCS逐渐演变成为储能最重要的组件之一，以确保储能技术在向更可靠和可持续的能源系统的演进中发挥其最大价值。

总的来说，储能应用场景对逆变器的需求，要比光伏并网场景更复杂。在功能需求方面，除了直流向交流转换外，还需要具备从交流转换为直流、并离网快速切换等功能。同时，储能PCS还有充电和放电两个方向的能量控制。

基于储能变流器功能要求，其技术壁垒相较光伏并网逆变器更高，售价与毛利率均明显高于光伏并网逆变器。

当前，快速爆发的储能需求正带动着储能变流器市场需求。行业已经迎来快速增长期，光伏、电力电子等不同背景的企业涌入此赛道，正在加快驱动未来几年的技术迭代。

储能包括电网侧、工商业侧、户用侧等多样化应用场景，而不同储能应用场景对于储能变流器的功能以及性能参数等的需求差异较大。因此针对不同的场景，不同技术类型的储能变流器应运而生。

从当前的技术流派来看，储能变流器可以分为组串式和集中式两大类，其中组串式主要应用于中小型储能系统，集中式主要应用于大型储能系统。

储能中游的核心环节

储能变流器(PCS)又称储能逆变器，是储能装置和电网中间的关键器件，用作控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。

储能变流器能够在电网和储能系统间精确快速地调节电压、频率、功率，实现恒功率恒流充放电以及平滑波动性电源输出。

其不仅能满足传统并网变流器对直流电转换为交流电的逆变要求，还可满足储能系统“充电+放电”带来的双向变流需求，具有对电池充电和放电功能，可用于光伏、风力发电功率平滑、削峰填谷、微型电网等多种场合。

并网模式下，在负荷低谷期，储能变流器把电网的交流电整流成直流电给电池组充电，在负荷高峰期，储能变流器把电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中。

离网模式下，储能变流器与主电网脱开，给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的电能。

储能变流器实现电池和电网间的双向能量交换：

根据不同应用场景，储能变流器可以分为组串式和集中式两大类，其中，组串式主要应用于中小型储能系统，集中式应用于大型储能系统，产品形态适应源/网/荷侧多种场景。

储能变流器按场景分类

华安证券提到，过去几年，储能业界关注的焦点主要在于电池技术、电池价格下降幅度以及储能容量的提高。随着全球储能行业持续快速增长，电池逐渐成了标准化的普通产品，重点也从电池硬件转移到储能系统(ESS)的组件，特别是储能平衡系统(BOS)和储能变流器(PCS)。其中，储能变流器PCS在先进系统管理和电网方面的应用逐渐增加。

除了重要性逐渐提升，从成本构成上看，储能变流器在储能系统中的成本占比也仅次于电池。

电池储能系统主要包含电池、储能变流器(PCS)、温控系统、消防系统以及管理控制系统和其他软硬件系统。

根据国信证券经济研究所测算，在电化学储能系统的成本构成中，电池占比约60%，储能变流器PCS占比约20%。此外，能量控制系统占比约10%，电池管理系统占比5%左右。

储能变流器产业链

国内电化学储能产业链上游为原材料，中游为核心部件制造及系统集成商，下游是系统运营与应用。其中，中游储能系统的核心部件制造主要分为电池和系统两部分。

储能变流器上游主要由IGBT、印制电路板、电线电缆组成，储能变流器中游为工频升压型储能变流器、高压直挂型储能变流器。储能变流器下游为风光电站、光伏电站、电网系统、变电站等。

变流器卷起来了吗？

炽热的风口中，比起个别公司的经营问题，市场真正担忧的，更是无数次在光伏行业复现过的“内卷”剧情，或将在逆变器赛道重演。

目前来看，全球逆变器市场集中度越来越高：从2014到2021年，CR10从60%提升到82%。华为、阳光电源连续7年领跑市场。

全球前十里，有六家是中国企业，而整个中国逆变器市场只占全球的20%，也就是说，大部分的营收都来源于海外市场，这样的成绩足够耀眼。

能蚕食海外市场，靠的是价格+技术。

在2011-2014年，集中式大电站率先起步，中国厂商低成本优势尽显。三年内，阳光电源集中式逆变器的单位成本仅为海外头部厂商SMA的50%左右，对应均价也从2011的0.8元每瓦下降到2014的0.25元每瓦。

在配置不低的情况下，没有人可以拒绝物美价廉的好物，中国厂商们的市占率也从2012年的6%上升到14年的31%。

而这也可以说明早期的技术门槛并不高——华为在2013年进场，2014年就占据了全球市场10%的份额。做家电的德业股份在2020年也跨界做逆变器产品，在一年之间逆变器的营收占比就到了近30%。

但发展到后期，能不能分到一杯羹还得看产品持续迭代的技术能力。

这一变化源于市场结构的改变，在2014年之后，欧洲户用储能需求上涨。

而户用储能需要的是组串式逆变器，更看重效率，由此也带动逆变器进入到技术降本新阶段。

据光大证券指出，组串式逆变器有两大技术降本方向——一是提升电站整体收益率，二是提高功率。

这两个方向上都是谁技术做得好，谁跑在前面：

在提升电站整体收益率方面，2014年，华为推出了业内第一套以组串式逆变器为核心的智能光伏电站解决方案——智能光伏电站较传统电站相比，运维效率提升50%，内部收益率IRR提升3%以上，平均发电量提升5%以上。

华为靠此一战成名——2013年还榜上无名，在2014年就占到10%。

在提升功率方向，从2014年开始，阳光电源以领先两年的速度，几乎年年迭代，目前将最大功率提升到了320kw。

整个梳理下来发现，龙头一直走在技术的前沿，抢占着市场多数的份额，从而领跑整个全球市场。

除了以上的技术壁垒之外，海外市场还存在着渠道壁垒：

面对高昂的电费，用户对能够长期省电的逆变器价格并不敏感，再加上逆变器一出故障就会导致整个电站发电量下降，质量和及时的售后服务更能抓住用户的心。

同样我们也能看出，逆变器环节的厂商们由于渠道要求高（地面电站要求项目经理，分布式需要售后服务），其普遍的销售费用率能达到6%+，其他光伏环节普遍在2%以下。

从今年的年报数据也能看出，出海的各家从去年四季度开始，销售费用飞涨。

目前，龙头们已经在海外构建起足够高的渠道壁垒：

阳光电源已在海外建设了20+分子公司、240+服务网点、全球五大服务区域、60+全球服务中心、180+授权服务商；

更专注户用市场的锦浪科技签约了美国户用光伏龙头企业AEE，澳洲最大的可再生能源发电私营业主、英国、巴西分布式光伏企业；

固德威除了在多地成立子公司，服务点之外，在宣发上也颇为用心——2021 年，公司参加了12次国际大型光伏产品展会，并通过杂志、网络等媒体平台以及 GOODWE Truck 欧洲路演等形式进行宣传；

……

由于国外分布式市场技术壁垒高、渠道要求高，故海外市场的毛利率相对较高。

但在国内，却已吹响了内卷的号角。最直观的表现是毛利率一降再降。

在国内，由于电价还在0.8元以下，分布式电站还未发展得起来，大家还集中抢夺着集中式电站。而参照国外的市场发展，短短三年，价格就大跳水。

故头部的竞争还很激烈，前几名的地位每年都在轮换。其中变化幅度较大的是上能电气和阳光电源——阳光电源从2018年以来在第一名和第五名之间来回横跳，上能电气2021年突然冲到了第一名。

据业内人士分析指出，在国内，一年出货量的大小依赖于该年手里的单有多大，我们也能从年报中看出这一点：

2021年，据年报披露，上能电气在国内完成了多个项目——磴口县100MV光伏治沙储能竞价项目，远景安徽怀远10MW风电储能一体化示范项目、永州蚂蟥塘20MW/40MWh新能源配套储能电站等多个项目……

而在阳光电源的年报还停留在2020年国内储能逆变器出货量第一的成绩上。

也就是说，得到几个大单，市场老大就跑不掉。

而在竞标方式下，卷价格是必不可少，利润惨遭挤压。据未来智库追踪中国能建连续三年的集中采购情况发现，三年内同一公司对于同一类型逆变器的单价普遍下降，以900MW组串式逆变器为例，上能电气/阳光电源/锦浪科技/神州数码 2021年相比 2019 年单价分别下降 41.27% /40.87%/28.65%/38.70%。

在去年因为核心芯片IGBT上涨，腰部厂商纷纷宣布涨价的同时，大厂如阳光电源却按兵不动，并未跟随。

火药味已经嗅到了，由于大家的下游基本是“五大四小”等“颇为强势”的发电企业，在集中式市场技术壁垒不高的情况下，头部正在试图用低价淘汰尾部的选手。

也就是说，集中式电站价格战已经打响，可以预见的是，这样的战争还会持续很久，毕竟在中国电价正常的情况下，户用储能还未崛起，故龙头们没法利用分布式电站市场转移火药味。

技术迭代方向

功率提升和光储一体化，是储能变流器的技术迭代方向。

一方面，光伏电池片与组件功率提升显著，随着210mmTOPCon组件的市场占比提升，户储端对于大功率储能变流器的需求也持续上涨；另一方面，光储一体化的储能变流器是海外大趋势，与户用并网逆变器渠道高度重合，可以代替传统光伏逆变器和储能变流器，降低成本，提升光储系统管理效率。

此外，微型逆变器作为一种新的技术路线，尽管尚处于发展期，但全球出货量稳步高增。2021年数据显示，微型逆变器出货量创历史新高，达到3.61GW，同比上涨58.3%。

从发电效率上看，微型逆变器能够实现组件级最大功率点跟踪（MPPT）。华安证券指出，相较于组串式，组件级的MPPT技术能够更好的规避组件不匹配、局部阴影等造成的失配损失。同时微型逆变器由于启动电压低（20V 左右），弱光效应更好。

不过，我国微型逆变器供应商较少，目前的出货仍集中于海外龙头Enphase。一方面是因为国内相关技术研发较晚，另一方面是因为国内市场对于微型逆变器的需求处于导入阶段，尚未进入放量阶段。

华安证券认为，此前，由于单瓦成本略高、应用场景等限制，过去全球微型逆变器在分布式市场的渗透率维持在2%-5%之间。当下，随着全球居民用电价格的飙升，微型逆变器作为更为安全和高效的产品，将加速其在户用光伏领域的渗透。

总的来讲，储能逆变器站在了SSS级赛道，而玩家想要牢牢把握住这个风口，先得要有合理的经营规划，同时也要想尽办法提升技术，持续突破行业功率上限，方有长期“火”下去的资本。