电子行业深度：功率器件供需持续紧张，新能源拉动新一轮增长

功率器件交期保持紧张，新能源车需求增长使得海外大厂供不应求。根据富昌电子发布的电子产品交期数据，主要海外厂商的功率器件产品交期自21Q2开始拉长，并在22Q1进一步升高。目前IGBT和主流的MOSFET产品交期接近50周，反映海外大厂的功率器件供应十分紧张。新能源车渗透率继续攀升，造成车用功率器件需求快速增长。英飞凌22Q1的积压订单金额环比增长19%到370亿欧元（超过五成是汽车相关产品），且公司高管表示积压订单远超过交付能力。 碳中和打开风光储增长空间。根据IEA的统计，截至2021年9月，全球有53个国家已经做出到2050年要达到二氧化碳净零排放的承诺。在2050年全球达到净零排放的情景假设下，2021~2030年的全球风光储年均装机增量分别为240、420、33GW，分别较2020年大幅增长2.1、3.1、6.6倍。根据我国在《2030年前碳达峰行动方案》中提出的要求，到2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上，对应未来9年风光累计装机复合增速在7%以上。全球碳中和进一步打开风光储装机量增长空间。 风光储推动逆变器/变流器出货量快速增长，进而带动IGBT等功率器件成长。风光储中实现交直流转换的核心器件是逆变器或变流器（增加整流电路），其中功率器件成本占比一般为15%~20%。目前逆变器主要使用的功率器件包括IGBT模块、IGBT单管、SiC MOSFET、硅基MOSFET等。大功率的逆变器一般使用IGBT模块、SiC模块；中大功率逆变器中可以使用IGBT模块或单管，以及SiCMOSFET等分立方案；小功率逆变器中，分立功率器件方案占主流。 SiC有优秀电学性能，预计将逐步在高压场景下得到应用。SiC材料具有优秀的电学性能，使得SiC器件可以提升逆变器的转换效率并缩小体积。目前各厂商已推出SiC MOSFET以及SiC模组，但价格仍高出硅基产品数倍。我们预计SiC二极管先在逆变器中铺开应用，而SiC MOSFET预计将在高压场景下逐步得到应用。 预计2025年风光储中功率器件市场较2021年复合增速为20%。我们预计2025年，风光储新能源发电领域中功率器件市场规模将达到174亿元，较2021年的复合增速达到20%。在这之中，光伏领域功率器件市场最大，预计在2025年达到124亿元；储能中的功率器件市场预计随着储能装机规模提升而明显增长；风电功率器件市场预计有小幅增长。分功率器件类型来看，由于IGBT模块和单管的适用性广，在新能源市场中占据主导地位，预计2025年市场空间达到134亿元。考虑到SiC器件在提升效率上的优势，预计其也将在集中式光伏逆变器等场景下得到应用。 投资建议：我们建议关注光伏功率器件进展较快的宏微科技、自有产线且功率器件布局完善的士兰微、IGBT发展领先的斯达半导、从MOSFET往IGBT拓展的新洁能、老牌功率器件厂商扬杰科技、高压IGBT龙头时代电气。 风险提示：新能源需求不及预期、功率器件行业竞争加剧、功率器件国产替代不及预期。 1.功率器件供需紧张，风光储拉动新一轮增长 1.1.功率器件交期保持紧张，新能源车功率器件需求旺盛使得海外大厂供不应求 海外大厂功率器件交期保持紧张。根据全球电子元器件代理公司富昌电子发布的电子产品交期数据，主要海外厂商的功率器件产品交期自21Q2开始拉长，并在22Q1进一步升高。目前IGBT和主流的MOSFET产品交期接近50周，反映海外大厂的功率器件供应十分紧张。 图1：2018Q2到2022Q2海外厂商分立器件的交期（周）和最新交期、价格趋势 新能源车渗透率、单车功率器件价值量的提升将共同推动车用功率器件市场快速增长。我国新能源车渗透率持续攀升，并在2022年4月达到汽车产量的26%。 虽然疫情短期对汽车整体产量造成冲击，但预计疫情缓解后，新能源汽车产量将重拾增长。根据英飞凌的预测，2021年纯电动汽车中半导体含量会比传统燃油车增长460$（增长近一倍），而其中绝大部分增量是功率半导体。新能源车市场的发展，加上单车功率器件用量提升，预计将推动车用功率器件需求量快速增长。 功率器件大厂产能供不应求。根据英飞凌数据，其2022Q1的积压订单金额环比增长19%到370亿欧元。英飞凌高管指出，这些订单当中超过五成是汽车相关产品，75%的订单在未来12个月内才能交货；目前积压订单远超出英飞凌的交付能力。 图2：中国新能源车渗透率持续攀升 图3：英飞凌积压订单金额创下新高（亿欧元） 1.2.全球碳中和打开风光储成长空间 全球“碳中和”使风光储装机量有巨大增长空间。根据IEA的统计，截至2021年9月，全球有53个国家，以及欧盟已经做出到2050年要达到二氧化碳净零排放的承诺。这些国家加起来占据全球GDP和二氧化碳排放量的60-70%。随着这些国家以及其他国家做出减少排放的努力，预计风电、光伏、储能（统称为“风光储”）的装机量会迅猛增长。英飞凌预计，在IEA可持续发展情景假设下（2070年全球达到二氧化碳净零排放），2021~2030年的风光储年均装机增量分别为110、240、22GW；在IEA2050年全球达到净零排放的情景假设下，2021~2030年的风光储年均装机增量分别为240、420、33GW，分别较2020年新增装机量大幅增长2.1、3.1、6.6倍。 图4：风电、光伏、储能在不同假设下的未来年均装机增量预测（GW） 中国碳达峰、碳中和行动也将促进风光储需求增长。我国政府在2021年做出指导意见，目标在2030年中国非化石能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上，实现二氧化碳排放量达到峰值；在2060年非化石能源消费比重达到80%以上，顺利实现碳中和目标。根据国家能源局数据，2021年风电和光伏的累计装机量分别为3.3、3.1亿千瓦。按照国家对2030年风电和光伏总装机容量的目标，则2021~2030年的复合增速在7%以上。预计在我国实现碳达峰、碳中和过程中，风光储装机量将有很大增长潜力。 1.3.光伏市场继续快速成长 中国和全球的光伏新增装机量保持快速增长。根据中国光伏行业协会（CPIA）数据，2021年，中国光伏新增装机54.88GW，同比增长14%，而全球光伏新增装机170GW，同比增长25%。对于2022年中国光伏新增装机量，CPIA预测将达75~90GW（对应同比增长37%~64%），而中国电力企业联合会预计2022年我国光伏新增装机量约90GW。CPIA预测2022年全球光伏新增装机量将达195~240GW，对应同比增长15%~41%。行业协会的预测值显示我国和全球光伏新增光伏装机量将保持较快增长。 图5：全球光伏新增装机量及预测（GW） 图6：中国光伏新增装机量及预测（GW） 集中式、分布式光伏并行发展。目前光伏发电系统按照电站安装位置可以分为集中式光伏和分布式光伏，其中集中式光伏一般指建于荒漠地区、接入高压输电系统实现远距离供电的大型光伏电站，而分布式光伏一般指建于建筑屋顶等场地的光伏发电项目。在光伏发展早期，因为发电系统成本较高，具有集约化效应的集中式光伏发电效益更好（单瓦发电成本低于组串式光伏），从而首先得到快速发展。随着光伏发电成本的下降，以及光伏平价上网的实现，分布式光伏系统也开始迅猛发展。2021年，中国分布式光伏新增装机量占比达到53%，占比首次超过集中式光伏。 表1：集中式光伏与分布式光伏系统的差异对比项目 分布式光伏中户用比例提升。在分布式光伏中，根据终端应用形式可以分为户用分布式、工商业分布式和其他分布式。根据CPIA数据，2021年，我国户用光伏新增装机量达21.6GW，同比增长113%，且在我国新增光伏装机中占比达40%，占比进一步提升。2021年9月，国家能源局出台关于整县分布式光伏试点名单的通知，将676个试点县（市、区）列为屋顶分布式光伏开发试点，预计将进一步推动分布式光伏需求的提升。 图7：2016~2021年中国光伏新增装机的分类占比 图8：中国户用光伏新增装机及占比 1.4.风电稳健增长，储能预计迎来爆发 风电新增装机在2022年预计恢复稳健增长。2020年，我国受到风电并网补贴即将结束的刺激，出现了一次风电抢装潮，带来了2020年我国及全球风电新增装机量迅猛增长，并影响到2021年的装机增速。不过从2018~2021年来看，中国风电新增装机量的复合增速为32%，全球为23%，均保持了较高增速。22Q1，我国风电新增装机量达到7.9GW，同比+50%，显示风电装机恢复快速增长。展望未来，GWEC预计2021年到2026年全球风电新增装机将有6.6%的复合增长。 图9：中国风电新增装机量（GW） 图10：全球风电新增装机量（GW） 储能在电力系统中有多个应用场景。储能系统的具体应用场景包括发电侧、电网侧、用户侧、微电网等，其作用包括在发电侧提高发电设备的利用效率、在输配电侧改善电能质量并提高可再生能源的利用率、在用户侧实现应急供电和消峰填谷等。 图11：储能的应用场景 以锂离子电池为主的新型储能市场在快速发展。根据CNESA统计，截至2021年底，全球已投运电力储能项目累计装机量为209GW，其中新型储能（包括电化学储能、飞轮储能、压缩空气储能）的累计装机量为25GW，同比增长68%。在新型储能中，锂离子电池占据绝对主导地位，市场份额超过90%。2000-2020年，全球新型储能占整体储能累计装机的比例为7.9%，而2000-2021年该比例提升到12.2%。新型储能市场在锂离子电池储能的带动下快速发展。 图12：全球电力储能市场累计装机规模的类型拆分（2000~2021） 新型储能市场预计迎来高速增长。国务院在2021年印发《2030年前碳达峰行动方案》，提出到2025年，新型储能装机容量达到30GW以上。根据CNESA统计，2021年我国新型储能累计装机在5.7GW，即意味着2022~2025年的年均新增装机量要达到6.1GW以上，是2021年新增装机（2.5GW）的2.5倍。CNESA预计2025年我国新型储能累计装机保守预测规模在35.5GW，而乐观预测规模将达到55.9GW，是2021年规模的近10倍。除了政策推动，风电和光伏发展也会带来一些配套的储能需求，这也将是储能装机成长的另一个推动力。 图13：全球和中国新型储能累计装机量（GW） 图14：中国新型储能累计装机量及预测（GW） 2.风光储打开功率器件成长新空间 2.1.逆变器是实现交直流转换的核心器件 光伏逆变器是光伏发电系统主要部件之一。光伏系统一般由光伏组件、逆变器、其他配电设备等组成。光伏逆变器主要的功能是把组件所产生的直流电转化成交流电，并跟踪光伏阵列的最大输出功率，将其能量以最小的变换损耗、最佳的电能质量并入电网。光伏逆变器主要由输入滤波电路、最大功率点跟踪（MPPT）电路、DC/AC逆变电路、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。MPPT电路通过控制太阳能电池阵列的输出电压或电流，使太阳能电池阵列始终工作在最大功率点上。 图15：光伏系统示意图 集中式和组串式逆变器是目前主流产品。光伏逆变器一般可以按照技术路线及功率水平分为集中式逆变器、集散式逆变器、组串式逆变器以及微型逆变器。 目前市场主要以集中式逆变器和组串式逆变器为主。逆变器又可根据输出交流电压的相数，进一步分为单相逆变器和三相逆变器。 不同逆变器有不同的适用功率和发电成本。集中式逆变器是将汇总后的直流电转变为交流电，功率相对较大，且系统单瓦成本最低。组串式逆变器是将组件产生的直流电直接转变为交流电再进行汇总，功率相对较小，但成本都处于适中位置。微型逆变器对应的光伏组件数量最少，优势是低压、安装灵活，但系统成本也最高。 表2：不同类型逆变器的对比 图16：集中式逆变器示意图 图17：组串式逆变器示意图 组串式逆变器占比提升。由于组串式逆变器相较集中式单机连接更少的光伏组件，从而使得组串式逆变器最大功率跟踪点的电压范围更广，