行业深度报告：三重渗透率递进，微型逆变器空间广阔

微型逆变器市场持续扩大，国产企业有望突围 随着户用光伏渗透率的提升和电站直流侧安全标准的建立，具备更安全和更高效特性的微型逆变器有望得到更加广泛的运用。根据我们的测算，到2025年全球微型逆变器市场空间将超过450亿元。同时，国产微逆变器厂商有望凭借产品性价比和精准的渠道布局，复刻传统逆变器品牌的国产替代之路。受益标的：禾迈股份、昱能科技、德业股份。 微型逆变器：户用光伏电站的绝佳选择 微型逆变器是光伏第一性原理降本增效的绝佳体现。降本端，微型逆变器具备组件级快速关断功能和组件级运维能力，降低光伏电站安全事故发生的可能性与光伏电站的全生命周期运维成本。增效方面，微型逆变器作为组件级电力电子产品能够克服传统逆变器的“木桶效应”问题，对每一块光伏组件进行最大功率追踪，提升光伏组件的全生命周期发电量，降低光伏电站的全生命周期度电成本。 看市场：三重渗透率加持，市场空间广阔 能源危机叠加能源革命，微型逆变器将实现三重渗透下的高速成长。随着太阳能在全球能源结构中的渗透率提升、分布式光伏在光伏装机中渗透率的提升和户用光伏在分布式光伏装机中渗透率的提升，作为最适合户用光伏应用场景并且符合各国直流侧安全标准要求的微型逆变器将实现三重渗透下的高速成长，我们预计到2025年微型逆变器在分布式光伏领域的渗透率将超过16%。出货量将超过29GW，年化复合增速近70%，市场空间超450亿元，年化复合增速超50%。 知兴替：国内微逆有望复刻传统逆变器国产替代之路 当前微型逆变器市场尚处Enphase一家独大局面。在微逆市场扩大的大背景下，国内企业有望凭借自身产品性价比和精准布局实现弯道超车，复刻传统逆变器企业的国产替代之路。产品端，国产企业布局“一拖二”与“一拖四”系列产品，凭借性价比打开市场空间，避开Enphase壁垒深厚的“一拖一”系列产品。经营渠道端，国产企业重点布局南美市场，开拓高增长、低渗透大市场。成本端，电子元器件国产化和更低的人工成本是国内企业成本优势的着重支撑。 风险提示：海外贸易关税政策变化、全球用电需求不及预期、芯片等原材料价格下降不及预期。 1、微型逆变器是组件级控制观念的呈现 逆变器是光伏发电系统的心脏。逆变器不仅承担将太阳能光伏产生的直流电转换为交流电的重要角色，在完成最大功率点跟踪后还要将电能并入电网或用于家用电器。作为分布式电源与电网的接口，逆变器性能将直接影响到光伏发电系统的发电效率及运行稳定性。 逆变器主要分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。在工作原理方面，集中式逆变器是将大量并行的光伏组串连接到同一台集中式逆变器的直流输入端，完成最大功率点跟踪后，再统一并网。组串式逆变器对数串光伏组件单独进行最大功率追踪，在经过逆变单元后并入交流电网。微型逆变器则是每个逆变器只对应少数光伏组件，实现对每块光伏组件单独的最大功率点跟踪，在逆变转化之后单独并入交流电网。 图1：三种逆变器工作原理有所差别 微型逆变器运行效率更高、安全性更好，主要应用于户用发电场景。微型逆变器作为组件级电力电子设备可以对每块光伏组件的输出功率进行精细化调节及监控，在遇到部分阴影遮挡和个别组件性能出现故障的情况下，能够提升光伏系统整体的运行效率。同时比起集中式、组串式逆变器输入端的1000V直流高压，微型的最大输入电压仅为60V，很大程度上降低了电站的安全隐患，在安装和调试方面也更为简单。不过相比集中式逆变器和组串式逆变器，微逆的单瓦价格较高，当下的应用场景主要以户用光伏电站为主。 表1：微型逆变器与传统逆变器的性能对比 2、需求端：三重渗透下的百亿市场 2.1、分布式光伏是当下光伏装机主力 2.1.1、能源绿色革命，光伏责无旁贷 作为清洁能源的太阳能在电力装机结构中的渗透率正在提升。其主要原因在于 （1）加快以光伏为代表的新能源建设已经日益成为全球主要经济体的政策共识； （2）近年来全球通胀导致的大宗商品价格高企使得太阳能作为一种能源具备了相当的经济性。因此我们推断光伏在未来将进一步提升其在全球电力结构中的占比。 图2：中国电力装机结构中光伏占比逐年提升 图3：全球电力来源中光伏占比逐渐提升 2.1.2、组件价格高企，分布式渐成光伏装机主力 光伏装机需求高企，组件价格飙升。在全球光伏装机需求持续高增下，产业链上游原材料多晶硅料价格出现了剧烈的上涨，从而带动组件价格出现了飙升。以2021年1月6日为基点，截至2022年8月10日，多晶硅料涨幅超过了260.2%，166/182/210组件涨幅分别为17.7%/15.9%/15.9%。 高价组件降低了集中式光伏项目的收益率。以一个100MW，组件成本为1.95元/W，项目初始投资成本为4.58元/W的集中式光伏电站项目为例。根据我们的测算，在年利用小时数为1300h，上网电价为0.37元/kWh的情况下，项目收益率仅为6.4%。高昂的组件价格对当前集中式电站业主的装机意愿产生了较大的影响。 图4：硅料和光伏组件价格出现了大幅上涨 图5：高昂的组件价格降低了集中式电站的IRR 对组件价格敏感性更低，分布式电站渐成光伏装机主力。通过对比地面光伏电站和分布式屋顶光伏电站的投资成本可以看出，相比地面电站，分布式电站当中非组件成本更低，初始投资成本相比地面电站也更加低廉，这使得分布式电站对于组件价格的敏感性相对更低，对高价组件的接受度更高。 表2：相比集中式电站分布式电站初始投资成本更低 2021年全球分布式光伏占比已达47.9%，其中户用光伏占比26%，份额连续5年提升。高昂的组件价格直接降低了下游业主的装机意愿，而相对初始投资成本更低的分布式光伏的装机渗透率正在提升，其中尤以户用光伏装机为甚。从2020到2022年上半年，中国的分布式光伏装机占比已经从32.2%提升到了65.5%，其中户用光伏装机占比更是从2016年的1.7%提升到了2021年的39.4%。 同时，在全球范围内的分布式光伏装机占比也实现了大幅提升。从逆变器出货统计口径看，全球分布式光伏装机占比从2020年的38.9%上升到了2021年的47.9%，其中户用光伏装机占比更是连续5年实现提升，到2021年已经达到了26%。 图6：我国分布式光伏装机占比上升 图7：全球户用光伏逆变器占比稳步上升 2.2、兼具高效与安全性的微型逆变器是户用光伏的最优选 2.2.1、克服“木桶效应”，最大化发电效率 组串式发电系统存在短板效应会大幅下降发电功率。短板效应即木桶效应，指一只水桶能盛多少水取决于木桶最短的那块木板，光伏系统中的木桶效应则是指系统输出的电流往往取决于系统中电流最小的那块组件。在电站实际应用中，阴影遮挡、云雾变化、污垢积累、组件温度不一致等内外部不理想条件，都会造成组件内部各光伏单元输出功率不一致，进而导致各组输出功率不一致，从而导致整个系统组件失配，整个系统的发电功率都随之下降。 微型逆变器能克服短板效应，最小化个别组件的影响。微逆多路独立的MPPT输入设计，可将每块组件的输出优化在最大功率点附近，系统发电量是所有组件发电量总和。此外，微逆启动功率更低，决定了其工作时间更长，从质和量两方面贡献更高的发电效率。 图8：系统失配会大幅降低发电效率 微逆可以最小化遮挡物的影响，稳定系统输出。在面对阴影遮挡这类问题的时候，系统设计之初就考虑到组件朝向、排布带来的影响，尽量规避在会产生阴影的地方安装组件。而在面对无法消除的遮挡的时候，微型逆变器就是一个较好的解决方案。在《基于微型逆变器和组串逆变器光伏并网系统的发电效率对比》中刘潇通过实验对比发现，光伏系统中任意组件中的任何一个电池单元被遮挡5%，即单块组件被遮挡约0.083%面积时，组串逆变系统整体发电效率下降约5%，而微型逆变系统只有约0.5%。组串逆变系统中，组件功率失配比例越大，失配数量越多，发电效率损失越多；而微型逆变系统，因为其具有组件级最大功率追踪特性，系统发电效率只受有问题组件影响，不存在失配问题。 表3：不同遮挡规则下组串式和微型发电效率差距较大 2.2.2、节约二次成本，全生命周期成本更低 微型逆变器生命周期更长，省去二次安装成本。微型逆变器多采用全灌胶工艺，且具有IP67防护等级，能适应于更多的应用场景。设计寿命25年，与组件生命周期同步，不用中途更换，更加符合光伏系统的设计使用。传统组串式逆变器的寿命大多在10年左右，且微逆厂家提供的质保期限一般长于组串式逆变器，一次购买后续花费小。 组件级监控，提高运维效率，节约故障维修成本。微型逆变器具有组件级监控功能，可精准定位每一块组件的位置并且对每一块组件的发电效率进行实时监控。 当任意一块组件出现问题时，运维人员可以通过序列号等信息清楚得找到“问题组件”。线上完成平台远程集中管理、故障远程诊断,可节省大量的时间和人力物力，降低光伏系统在全生命周期当中的运维费用。 图9：微型逆变器设计寿命达25年 图10：APsystems昱能监控界面可实时监测 基于高转换效率和低运维成本，微型逆变器的LCOE（度电成本）至少可降低10%。以某1MW工商业电站项目进行计算分析，假设年发电量不变，电价以我国电均价0.54/kWh为基准，组件价格1.95元/W。 假设传统组串式逆变器单价为0.18元/W，安装价格1.5元/W，寿命10年，在25年的电站生命周期中，考虑更换2次传统逆变器。而微型逆变器比组串逆变器高0.22元/W，安装价格高0.1元/W，年发电量高出5.7%，在电站生命周期中不更换微型逆变器。 根据我们的测算，使用组串式逆变器的工商业电站的IRR为14.93%，LCOE为0.366元/W。而使用微型逆变器的工商业电站的IRR为15.33%，LCOE为0.329元/W。尽管微逆的初始投资成本高出组串式逆变器一倍，但由于后续发电量的加持、运维成本的下降以及无二次更换成本等因素，度电成本LCOE比采用传统逆变器的系统降低了约10.1%，如果考虑到阴影遮挡，传统逆变器的发电量因短板效应将大幅下降，两种逆变器之间的发电量差异将进一步扩大，微型逆变器的LCOE优势将更为明显。 表4：1MW工商业电站IRR与测算微逆更有优势 2.2.3、具备直流关断功能，安全性更优 光伏直流安全已成为分布式光伏电站的共识，安全标准制定利好组件级电力电子设备。欧美对光伏安全关断及电压有明确标准并在法规下强制执行。此外，包括泰国、澳洲、墨西哥和中国都针对分布式光伏的安全性制定了相应的政策和安全性标准。 表5：多国家针对户用光伏电站安全都制定了相关的安全性标准 微型逆变器具有天然无直流高压的优势。分布式光伏发电系统由于靠近用户端，对安全性、发电效率、可靠性皆提出了更高的要求。微型逆变器运行时输出直流电压一般为20-50V，从根源上解决了直流拉弧引起火灾的风险。且通过组件级的快速关断，可迅速切断组件之间的连接，降低工作人员触电风险。 微型逆变器可集成逆变、监控、功率优化、关断功能，是运行时切断直流高压风险的唯一解决方案。尽管微型逆变器、优化器和关断器都属于组件级电力电子技术的相关产品，但二者都不具备逆变功能，需要额外适配逆变器。且“组串式逆变器+优化器/关断器”方案中组件仍然是串联的状态，光伏发电系统在运行过程中仍会形成直流高压。 表6：微型逆变器在三种组件级关断方案中更有优势 2.3、传统市场持续渗透，新兴市场放量可期 出货量增长迅速，渗透率持续提升。近五年来，微型逆变器出货量稳步上升，2021年出货量创历史新高，达到3.61GW，同比上涨58.3%。但由于单瓦成本略高、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。 出货区域集中，新兴市场放量有望。北美特别是美国分布式光伏起步较早，叠加政策强调直流电安全、补贴计划成熟，微型逆变器在分布式光伏的渗透率逐年上升，到2020年微逆在分布式装机中的渗透率已经到达了近30%。