逆变器系列报告（2）：逆变器：乘光储东风，踏浪前行

逆变器：乘光储东风，踏浪前行 ——逆变器系列报告（2） 行业研究|深度报告电力设备及新能源行业 看好（维持） 国家/地区中国 行业电力设备及新能源行业 报告发布日期2022年12月25日 核心观点 光伏逆变器是光伏发电系统的心脏。逆变器将光伏发电系统产生的直流电通过电力电子变换技术转换为生活所需的交流电，同时具备主动运转和停机功能、最大功率 追踪MPPT功能、孤岛效应的检测及控制功能、电网检测及并网功能、零（低）电压穿越功能，是光伏电站最重要的核心部件之一。 行业壁垒体现在：1）技术壁垒，虽然逆变器的拓扑结构是公开的，功能容易实现，但其效率、稳定性、与其他部件的集成度等都需要深度的积累才能实现，逆变器端些微的效率差异，放到整个系统中影响很大。2）供应链壁垒，核心零部件IGBT供 应商集中度高、议价能力强，因此具备领先的行业地位、采购规模大的制造商能够进入供应商的一级名单，获得优先的供应。在当前IGBT供应紧张的情况下，稳定的 供应链成为重要壁垒。稳定的供应链伙伴可以实现元器件的共同开发，推动产品升级迭代。3）成本优势，逆变器行业轻资产的属性，决定了其扩产容易，因此需要更低的成本叠加技术优势维护公司的竞争力。低成本主要依靠优化电路、减少IC、 IGBT等模块的用量；提高渠道效率，降低销售成本等。 行业呈现三大发展趋势：1）组串式逆变器成为市场主流。组串式跟踪路数大，适合复杂地形，可以提高发电量，随着技术发展，组串式和集中式逆变器成本差距逐年 减小，此外，全球分布式光伏装机占比提升和我国整县推进分布式光伏建设提升组串式逆变器市场占比。2）国内企业加速全球扩张。海外市场高毛利吸引国内企业出海，国产产品受益于较低的成本在全球具备价格优势，迅速打开市场；中国企业的 产品性能范围广，产品迭代速度快，服务响应速度快，进一步巩固了中国企业的全球地位。以2019年全球格局为例，假设国内企业的极限空间是各个区域非本土企业 的市场，我们预计中国企业在全球逆变器市场极限市占率将达到85%。3）大功率、 大电流逆变器。为了适配大尺寸组件的性能，逆变器可承受的电流达到20A，功率 卢日鑫021-63325888*6118 lurixin@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860515100003 顾高臣021-63325888*6119 gugaochen@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860520080004 施静021-63325888*3206 shijing1@orientsec.com.cn 执业证书编号：S0860520090002香港证监会牌照：BMO306 温晨阳wenchenyang@orientsec.com.cn 严东yandong@orientsec.com.cn 和效率也进一步提高。 逆变器行业增长动力充足：1）碳中和趋势下，全球光伏装机增长确定，根据CPIA预测，全球光伏新增装机有望从2021年的170GW增长至2025年的330GW。2）光伏装机发展多年，逆变器迎来存量替换阶段，在光伏发电设备的寿命周期内，需 到8.7GW。3）储能行业迎来高速发展期，储能逆变器需求大增。根据我们的测 新形势下MLPE赛道崛起，微型逆变器展望景气成长：——逆变器系列报告（1） 2022-08-08 算，2021年全球逆变器市场空间为543亿，2025年为1367亿。到2025年，光伏 海外家庭储能：高增持续，渠道为王，未 2022-07-27 新增装机330GW，存量替换49GW，储能装机80GW，分别对应集中式逆变器 来可期：——储能行业专题报告8 178GW、组串式逆变器174GW、微型逆变器28GW、储能逆变器80GW，市场空间达1367亿元。 要更换一次逆变器。IHSMarkit预计2020年全球光伏逆变器替换需求增长40%，达 风电光伏演绎新逻辑，行业景气度再上新台阶：——电力设备及新能源行业2023年度投资策略 储能电站+户用储能+便携式，全球共振： ——储能行业2023年投资策略 2022-11-27 2022-11-22 投资建议与投资标的 国内逆变器厂商业绩快速成长具有高确定性。一方面，伴随全球光伏装机确定性增长，存量光伏装机逆变器替换需求释放，逆变器市场需求广阔；储能市场打开，储能逆变器业务成为逆变器制造商的新增长极；另一方面，国内企业在海外市场份额持续走高，海外市场带来高利润空间。建议关注产品线齐全的光伏逆变器龙头企业阳光电源(300274，未评级)，户用逆变器厂商固德威(688390，未评级)、锦浪科技(300763，未评级)。 风险提示 光伏装机容量不及预期；IGBT等电子元器件供给短缺；国内企业全球扩张受阻；假设条件变化影响测算结果 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 目录 1.逆变器：光伏发电系统的心脏5 1.1逆变器位于光伏产业链下游，与组件共同构成光伏发电系统的重要部件6 1.2逆变器在光伏发电系统中起到交直流变换、智能控制的作用7 1.3光伏逆变器可以分为集中式、组串式、集散式和微型逆变器8 2.行业壁垒：技术+供应链+成本优势12 2.1技术壁垒：长期积累研发领先产品12 2.2供应链壁垒：原料保供&生态共创13 2.3成本优势：低成本保障高利润13 2.4客户重视技术、品牌和服务14 3.行业趋势：组串式成为主流，中国企业引领全球，进一步提升功率和电流16 3.1受益于分布式的推广和产品性能优势，组串式逆变器成为主流16 3.2中国企业产品性价比高，实现全球扩张18 3.2.1中国逆变器性价比高，逐渐占据海外市场18 3.2.2国内企业海外市场仍有替代空间，极限份额接近85%21 3.3为适配大尺寸组件，逆变器的功率将持续提高22 4.光伏装机增长+存量替换+储能爆发，三重因素驱动千亿市场24 4.1光伏新增装机高速增长，存量逆变器替换需求释放24 4.2储能逆变器迎来高速发展24 4.3预计2025年，光伏+储能逆变器市场空间1511亿元25 投资建议与投资标的27 风险提示27 图表目录 图1：光伏逆变器工作原理5 图2：MPPT系统工作原理5 图3：逆变器在光伏产业链中的位置6 图4：2021年集中式光伏系统成本构成7 图5：2021年分布式光伏系统成本构成7 图6：逆变器在光伏发电系统中的应用8 图7：集中式MW级逆变器方案系统示意图8 图8：组串式MW级逆变器方案系统示意图9 图9：集散式MW级逆变器方案系统示意图10 图10：禾迈微型逆变器示意图10 图11：截止2021年末行业内公司的专利数12 图12：2021年行业内公司研发投入（亿元）12 图13：国内光伏逆变器厂商产品功率及数量对比（左轴单位：kw)12 图14：光伏产业链各环节单GW资本开支估测（亿元/GW）13 图15：国内公司光伏逆变器单位成本（元/W）14 图16：逆变器结构件成本（元/kw）14 图17：光伏系统效率的影响因素15 图18：组串式、集中式和集散式逆变器的市场份额16 图19：集中式与组串式成本变化趋势（元/W）17 图20：全球集中式、分布式历年新增装机占比18 图21：中国历年分布式、集中式光伏新增装机规模（万kw）18 图22：2021年全球逆变器出货量份额（GW）18 图23：锦浪科技2017-2021国内国外毛利率19 图24：固德威2017-2021国内国外毛利率19 图25：阳光电源历年国内外营收占比19 图26：固德威历年国内外营收占比19 图27：2021年国内外逆变器单价对比（元/W）20 图28：国内逆变器直接材料占总成本比例20 图29：2022H1锦浪科技销售费用中境外服务费占比高20 图30：组件功率发展变化趋势（Wp）22 图31：组件电流发展趋势（横轴：Wp；纵轴A）22 图32：2011-2025全球光伏新增装机预测24 图33：2011-2025中国光伏新增装机预测24 图34：全球分地区光伏装机容量（GW）24 图35：全球分地区光伏逆变器替换需求份额（2018-2023）24 图36：全球电化学储能新增装机规模(MW)25 图37：中国电化学储能新增装机规模(MW)25 图38：固德威历年收入结构25 图39：固德威储能与并网逆变器毛利率25 表1：集中、组串、微型三种逆变器对比10 表2：阳光电源部分组串式与集中式逆变器性能参数对比16 表3：国内外部分上市公司逆变器产品功率对比20 表4：2019年全球分区域光伏逆变器出货量（MW）21 表5：中国企业全球可扩张的极限空间测算21 表6：部分适配210mm组件的新型逆变器展示23 表7：逆变器市场空间测算26 1.逆变器：光伏发电系统的心脏 在太阳能光伏发电过程中，光伏阵列所发的电能为直流电能，然而许多负载需要交流电能。直流供电系统存在很大的局限性，不便于变换电压，负载应用范围也有限，除特殊用电负荷外，均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。光伏逆变器是太阳能光伏发电系统的心脏，其将光伏发电系统产生的直流电通过电力电子变换技术转换为生活所需的交流电，是光伏电站最重要的核心部件之一。 逆变器一般由升压电路和逆变桥式电路构成。升压电路把光伏电池的直流电压升压到逆变器输出控制所需的直流电压；逆变桥式电路则把升压后的直流电压等价地转换成常用频率的交流电压。逆变器的原理是通过有规则地让开关元件（IGBT、MOSFET等）高频率重复开-关（ON-OFF），使直流输入变成交流输出。 图1：光伏逆变器工作原理 数据来源：锦浪科技招股说明书，东方证券研究所 MPPT技术是光伏逆变器的核心技术。MPPT为最大功率点跟踪系统，是一种通过调节电气模块 的工作状态，使光伏电池能够输出更多电能的电气系统。光伏电池发电量的多少受到光强以及外界环节的影响，其输出功率是变化的。MPPT控制通过实时检测环境温度、光照强度等条件下的发电电压，追踪最高电压电流，调节DC/DC转换电路的等效电阻，使得光伏电池实现最大功率输出，提高充电效率。因此，MPPT是决定光伏电池发电量的关键部件。 图2：MPPT系统工作原理 数据来源：光伏家平台，东方证券研究所 1.1逆变器位于光伏产业链下游，与组件共同构成光伏发电系统的重要部件 逆变器在光伏产业链中居于下游位置。光伏产业链可分为硅料、硅片、光伏电池片、光伏组件、光伏系统五个环节。上游包括原料高纯度多晶硅材料的生产，单晶硅和多晶硅的制造，硅片的生产。中游包括光伏电池，光伏组件（玻璃，支架等）等环节。下游是光伏发电的应用端，逆变器行业与下游行业的发展密切相关，光伏逆变器可以将光伏太阳能板产生的可变直流电压转换为市电频率交流电，可以反馈回商用输电系统，或是供离网的电网使用，下游行业对逆变器行业的发展具有较大的牵引和驱动作用。 图3：逆变器在光伏产业链中的位置 数据来源：CPIA，东方证券研究所 逆变器成本在光伏系统中占比3%-5%左右。据中国光伏行业协会统计，2021年我国集中式逆变 器和组串式逆变器的平均价格分别下探至0.11元/W和0.17元/W，而大型地面光伏系统和工商业 屋顶分布式系统的初始投资成本分别为4.15元/W和3.72元/W，测算得组串式逆变器、集中式逆变器初始投资成本在光伏系统中占比分别为5%、3%。 图4：2021年集中式光伏系统成本构成图5：2021年分布式光伏系统成本构成 数据来源：CPIA，东方证券研究所数据来源：CPIA，东方证券研究所 1.2逆变器在光伏发电系统中起到交直流变换、智能控制的作用 光伏逆变器不仅仅只有直交流变换功能，还有主动运转和停机功能、最大功率追踪MPPT功能、孤岛效应的检测及控制功能、电网检测及并网功能、零（低）电压穿越功能。 （1）主动运转和停机功能：早晨日出后，太阳辐射强度逐步加强，太阳能电池的输出也随之增大，当达到逆变器任务所需的