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    國產逆變器二十年

    作者:陳禹李鈺 來源:遠川科技評論 發布時間:2022-08-01 瀏覽:

    中國儲能網訊:1987年,剛剛成立6年的SMA推出了全球首臺光伏逆變器,成為第一個進入光伏逆變器市場的企業,并依靠優秀的電力電子技術積累起了巨大的先發優勢。彼時彼刻,SMA只需靜靜等待一場光伏發電的“東風”,便可“扶搖直上”,迎來屬于自己的高速成長。

    然而,SMA沒有想到的是,在十年后的大洋彼岸,一位辭職經商的大學教師和一家成立于20平米不到的小房間內的公司,將親手終結其壟斷幻想:1997年,曹仁賢從合肥工業大學辭職,轉而成立了陽光電源,并在2003年研制出中國首臺具有完全自主知識產權的光伏并網逆變器,成功打破國外壟斷。

    這一“闖關東”之舉,為中國打開了光伏逆變器國產替代的全新市場,也吸引著眾多中國企業紛紛入場:

    2012年,憑借成本優勢和技術迭代,國產逆變器開始崛起;

    2013年,華為首推集中式逆變器,逆變器智能化進程開始;

    2021年,世界逆變器出貨量前十大廠商中,中國企業已占據六席,且前五均為中國公司,前三大供應商更是共同控制著全球光伏逆變器市場約51%的市場份額。

    二十年風云激蕩,國產逆變器乘風破浪,所向披靡。而這,仍遠遠不是故事的終點。

    本文將逆變器行業的二十年變革分為三個階段,全面復盤國產逆變器的崛起故事:

    1. 2003~2011,“東出潼關”,陽光電源的進擊之路

    2. 2011~2017,群雄逐鹿,國產逆變器乘風破浪

    3. 2017~,開疆拓土,微逆市場再啟航

    東出潼關

    2003年,陽光電源厚積薄發,其自主研制的光伏逆變器在上海成功并網發電,“東出潼關”。此后,領先國內的技術實力讓陽光電源的逆變器開始參與越來越多國家級光伏發電項目。

    而在此之前的逆變器市場上,德國SMA一家獨大,其先發優勢主要來源于兩個方面:技術與市場。

    第一,SMA具有深厚的技術積累。德國作為電氣大國,在電子領域具有豐富人才。SMA在1987年首先研發出光伏逆變器,并推出首款商用組串式逆變器和集中式逆變器,依靠技術優勢領跑行業。

    第二,歐洲光伏市場蓬勃發展。歐洲作為最主要的光伏市場,2004-2011年間的每年光伏新增裝機量占比超過全球的60%。德國以地理優勢迅速響應市場需求,鋪開銷售渠道。

    全球光伏市場的快速增長,帶動光伏逆變器市場擴容:2004年,全球光伏新增裝機量突破1GW大關;2010年,全球光伏新增裝機量超10GW,與此同時全球光伏逆變器市場已經達到280億元。

    與此同時,海內外廠商開始激烈廝殺,而國內廠商也如雨后春筍般涌現,試圖在光伏逆變器領域分一杯羹。

    陽光電源的崛起,開拓出了一條國內光伏逆變器的進擊之路。

    成立于1997年的陽光電源,最初生產的僅僅是傳統電源產品,比如不間斷電源和應急電源產品,但作為電氣自動化專業出身、研究方向為可再生能源發電的曹仁賢,彼時便堅信新能源產業的光明未來,在行業發展前景尚不明朗的時期持續投入開發光伏和風能逆變器。

    經過五年的煎熬與堅持,陽光電源在2002年迎來第一個突破:西北“光明工程”到來,讓陽光電源參與了第一個國家“送電到鄉”工程項目,與天合光能合作建設了40座離網光伏電站,并提供包括逆變器在內的大部分光伏離網系統設備。

    2003年,陽光電源厚積薄發,其自主研制的光伏逆變器在上海成功并網發電,“東出潼關”。此后,領先國內的技術實力讓陽光電源的逆變器開始參與越來越多國家級光伏發電項目。

    曹仁賢深知未來新能源電源產業前景廣闊,陽光電源想要成為頭部,必須集中精力做好一件事以保持競爭力。因此,曹仁賢在2004年做了一個艱難的決定:砍掉了當時主要的現金流業務,集中公司資源發展光伏、風能等新能源產品,希望在垂直領域中不斷積累,做到專業化。

    “苦心人,天不負?!笔袌鲎罱K證明了曹仁賢的正確性:2009年,陽光電源產品占據中國新能源逆變器60%以上的市場份額,位居第一。

    隨后,軟件控制和工藝設計水平的提高,成功解決了逆變器功率器件增多所帶來的管理難度,逆變器的額定功率得以增大,其單瓦成本隨之快速降低,陽關電源便以此為優勢開始進擊海外市場:

    2010年,陽關電源的成本僅為SMA的56%,其中人力成本為SMA的6%,材料成本為SMA的76%。由此,陽光電源在國際市場上開拓成效顯著,2010年出口歐洲的光伏逆變器已達4000萬美元。

    2011年,作為國內最大的光伏逆變器制造商,“中國新能源電源行業第一股”陽光電源上市,在國產逆變器的故事上驕傲地留下了自己的名字。

    回望這段歷程,陽光電源能夠崛起,在于把握住天時、地利、人和。

    天時,是國內的新能源行業的萌芽時期。在國內的電力電子技術有一定積累的階段,陽光電源在新能源領域厚積薄發,推出自研的中國第一個光伏逆變器產品,搶占國內先發時機。

    地利,是國內降低生產成本的有利條件。尤其在國際競爭中,陽光電源產品以極低的人力成本、物料成本,強勢突破國內外光伏逆變器產品市場。

    人和,是公司創始人曹仁賢的遠見卓識。曹仁賢堅持專業化、集中發展新能源產品,在光伏逆變器垂直領域不斷積累,最終在產品與技術等方面占據絕對統治市場地位優勢。

    群雄逐鹿

    2011年,全球太陽能行業知名展會Intersolar首次來到中國,預期中人山人海的展會,最終僅有近百家參展商出席,而國內光伏組件大廠更是集體缺席。冷清的氛圍,背后是一場愈演愈烈的債務危機:

    2011年,希臘債務危機再度升級,并逐步蔓延至其他歐盟成員國,最終導致當年全球光伏市場需求萎縮,組件和多晶硅價格跳水,八成以上的產能都依靠歐洲市場消化的中國光伏企業“迎來寒冬”,等待黎明。

    與組件企業的窘境不同,受益于組件價格下降和國內標桿電價出臺所帶來的下游光伏電站建設熱潮,國產逆變器廠商正在享受國內市場帶來的利好——這一光伏系統的核心功率調節器件,正在光伏電站的建設中大放異彩。

    組件好還是逆變器好?高下立判。

    加上逆變器的技術門檻并不高,許多企業紛紛進入逆變器領域,試圖從中“分一杯羹”。而眾多企業的涌入,也加速了逆變器上游供應鏈的發展和完善,伴之以較低的人工成本,國產逆變器漸漸獲得成本優勢,整裝待發:

    仍然以陽光電源和SMA為例,若我們通過營業成本/出貨量的指標來衡量成本,那么當時間來到2011年,陽光電源逆變器單KW成本為469.77元,而同期的SMA的單KW成本高達1324.78元。

    成本的優勢,使得國內的項目業主和系統集成商開始更多地選擇國產逆變器,并隨下游業主海外業務的拓展走出國門,在全球范圍內開疆拓土:

    2012年,陽光電源等七大國內企業的全球市占率僅為 6%,2013 年提升為 18%,2014年提升為 31%,標志著國產逆變器在全球市場中的崛起。

    在這一過程中,行業也在價格的快速下跌中經歷急劇洗牌,在兼并重組的浪潮中提高行業集中度:

    光伏逆變器價格不斷跳水,尤其到2012年下半年后二三線廠家普遍進入無利可圖的狀態,加上資金周轉難,使得國產逆變器行業進入洗牌狀態。群雄逐鹿,強者恒強,在國產逆變器廠商中,陽光電源、華為最終勝出,2014年分別占據全球市場10.86%、10.32%,成功打入前三。

    但成本的優勢,并不能完全打開海外市場的大門,技術和質量的欠缺,仍可能使國產逆變器市占率的增加猶如流星劃過,最終消失在夜空之中。

    “就國外市場來說,質量是第一生命力?!睍r任Frost&Sullivan能源電力部門咨詢經理曹寅說道。

    于是,崛起的國產逆變器廠商開始注重研發,一方面提高自己產品的質量,一方面降本增效,希望獲得技術優勢,最終獲得市場青睞:

    2014年,華為SUN 2000系列逆變器組成的光伏電站,通過了中國電力科學研究院的兆瓦級電站現場零電壓穿越試驗、低電壓穿越測試等四項并網性能測試,成為全球第一家通過電站現場零電壓穿越認證的逆變器品牌。

    2015年,陽光電源全線逆變器效率突破99%,光伏系統的發電量得以進一步提升。

    2016年,陽光電源率先推出最大輸入電壓 1500V 的組串式逆變器產品,進一步縮小配套線纜的直徑,更好地降低了系統的成本;2017年,陽光電源推出SG160HV產品,額定功率達160KW,逆變器單瓦成本得以再度降低。

    從海內到海外,從成本優勢到技術優勢,國產逆變器廠商最終成功打敗各路豪杰,成為全球逆變器市場的引領者。

    值得一提的是,在手機和通信領域做到“中國之光”的華為,也在光伏逆變器領域書寫著屬于自己的傳奇:

    2012年,華為成立華為數字技術(蘇州)有限公司,業務板塊輻射逆變器市場;

    2014年,華為推出了業內第一套智能光伏電站解決方案。以組串式逆變器為核心,引入監控與通信設備、云計算中心,遠程精準監測光伏部件的運行情況,大大提升光伏運維效率和經濟效益:智能光伏電站較傳統電站相比,運維效率提升50%,內部收益率IRR提升3%以上,平均發電量提升5%以上。

    同年,華為逆變器出貨量4023MW,躋身全球十大光伏逆變器供應商。

    2015年,華為逆變器出貨量排名上升至全球第一,力壓老牌逆變器廠商陽光電源與SMA,并開啟了自己的“七年衛冕”之路:根據Wood Mackenzie 數據,自2015年起至2021年,華為逆變器出貨量排名連續七年保持第一,成為名副其實的“光伏霸主”。

    截止2021年全球逆變器供應商市占率(以出貨量口徑統計)

    從入局到登頂,華為僅僅花費了不到兩年的時間。在這背后,是華為對逆變器行業的深刻認知:

    “華為很清楚,這一行拼到底是市場渠道的能力,還有背后的現金流”。

    在這一思想指導下,華為采用“產品+品牌+營銷”的組合拳來打開市場:先試用,后收費,并且依靠自身未上市公司的財務優勢,華為可以做出為客戶主動拉長賬期的決定。

    華為還可以與客戶戰略合作,在出售通信產品的同時搭售逆變器,為通信基站提供能源解決方案。此外,華為還頻繁地開展或參加展會,不遺余力地向客戶“秀肌肉”,展現自己產品的強大實力。

    同時,華為在相關技術上的優勢,也使其產品變得更具競爭力:在進入逆變器行業之后,華為率先研發上線了 IV 智能檢測技術——一種遠程在線組件故障檢測技術,智能化、自動化的運維模式大幅提升了光伏電站的運維效率。

    此外,華為通過創新設計,率先發布±1500V 雙極組串式逆變器,這一鏡像設計的產物使得逆變器在功率傳輸過程中的電流減小,所需的線纜直徑也隨之縮小,進一步實現了逆變器的降本增效,并有望維持較長時間的領先優勢。

    可以說,華為在成就自我的同時,也在一步一步地改變國產逆變器行業:華為推出IV智能檢測技術后,各主要逆變器廠商均先后推出自己的智能檢測技術;而當華為成功將云計算技術運用于能源管理后,陽光電源也緊隨其后,推出“陽光云”平臺。

    智能化、數字化,對于各大國產逆變器廠商而言,華為不僅是最大的競爭對手,從某種意義上來說,也是最好的朋友。

    正如陽光電源董事長曹仁賢在陽光電源20周年慶典上所說的:“感謝華為,正是你們的競爭,才讓我們變得如履薄冰,變得更加強大。

    開疆拓土

    2017年起,各國陸續出臺光伏的安規標準,加強了對屋面光伏設備安全性的重視。NEC(美國國家電器規范)要求光伏矩陣必須配備遠程快速關斷裝置,即“組件級關斷”。

    滿足組件級關斷要求的方案主要有三類:微型逆變器,組串式逆變器+關斷器,組串式逆變器+優化器。

    兩種“組串式+”方案中,優化器或關斷器為組件疊加良好關斷功能,能在快速關斷裝置啟動后30秒內實現組件級關斷,保證組件運行安全。但是這一方案運行時仍有直流高壓風險,存在一定安全隱患。因此,從安全性角度來看,微逆方案在中小功率應用場景中是更優選擇。

    微型逆變器是將逆變器直接與光伏組件連接,采用并聯方式接入電網,單體容量一般在5KW以下,并且每塊組件都能在最大功率點進行工作。由于直流電壓一般不超過80V,可以徹底解決由高壓拉弧引起的火災。

    目前主要的微型逆變器產品有“一拖一”、“一拖二”、“一拖四”等等。一拖一指的是一個逆變器帶一塊組件,一拖二是指一個逆變器帶兩塊組件,以此類推。

    禾邁微型逆變器產品

    綜合安全和成本的考量,微型逆變器在戶用光伏領域中迎來市場新機遇。相對輕便的微型逆變器可以安裝于幕墻、窗臺、小型屋頂上,提高太陽能光電系統的效率和可靠性。

    以改善組串式逆變器發電效率低的問題為初衷,美國Enphase是最初開發微型逆變器的企業。距離2008年Enphase推出首款微型逆變器,今日的Enphase終于等到政策的東風,并成功在微逆領域一家獨大,占據了七成以上的市場份額。

    而國內禾邁和昱能作為后起之秀,也以一定的技術、成本優勢,在國內外市場上打開渠道。

    其中,禾邁的微型逆變器產品持續快速升級,在成本、適用性、性能、可靠性等方面實力皆可比甚至略優于全球領先廠商。

    性能優勢奠定了成本優勢。禾邁已掌握了包括核心產品的多項核心技術和專利授權,形成了包括微逆拓撲技術、軟開關技術、功率模塊主動并聯技術等在內的一系列獨創的專有技術,有效提升了產品性能,從而降低成本,使其具備了與行業龍頭企業Enphase競爭的實力。

    相比Enphase,禾邁的一拖一產品功率密度領先近40%,一拖二產品功率密度領先近190%,一拖四產品功率密度更是達到922W/L,處于行業領先水平。公司微型逆變器單瓦價格較Enphase和SolarEdge等海外主流廠商的方案低20%-60%。

    在適用性方面,公司產品能夠滿足目前市場上絕大部分光伏組件型號的要求,主打產品額定輸出功率0.25-1.55kW,覆蓋范圍在微型逆變器廠商中名列前茅。

    禾邁以高性能和低成本主攻海外市場,貿易商和安裝商的數量顯示其打開海外銷售渠道的實力。目前禾邁在逾22個海外國家擁有銷售渠道布局,2020年公司貿易商和安裝商客戶分別達192家和115家。

    此外,國內的微逆龍頭昱能已躋身全球第二大微型逆變器產品供應商,2020年即占據全球12%的市場份額。

    產品的迭代伴隨著成本的降低。昱能的微逆產品成本從第一代的2.5元/W,降低至第四代0.4元/W,成本下降約84%,而昱能最新一代產品成本預計將低于Enphase 50%以上。

    技術上,昱能也處于行業領先地位。相對于Enphase以一拖一為主,昱能產品以一拖四為主,并且已研發出一拖八產品

    渠道上,昱能同樣主要面向海外市場。2021年,公司全球安裝商、銷售商合計413家,海外合計占比70%+,遠超國內同業競爭對手。

    無論從渠道、技術,還是成本,國內微逆企業均已初步具備替代海外的可能性。

    在渠道方面,國內龍頭企業集中開拓海外新興市場,目前已逐步進入最大微逆市場美國。在技術上,中國微逆廠商持續發力,有更快的產品迭代速度、品類更豐富。

    成本,是中國歷來的一大優勢。

    時隔多年,發生在組串式逆變器市場的“三國殺”,仿佛再一次在微逆領域上演:

    Enphase猶如當年的SMA,具備巨大的先發優勢;而禾邁和昱能則猶如當年的華為和陽光電源,整裝待發,頗有崛起之勢。

    但國內廠商若想復刻當年陽光電源和華為的傳奇,成為全球龍頭,還需持續在技術投入專研,以品質打開更廣闊的市場。

    尾聲

    從最初的“一騎絕塵”到“兩超多強”,國產逆變器廠商憑借勤奮、智慧和堅守,成功“闖出關東”,一統天下。

    而隨著光伏逐步退出補貼時代,以及“整縣推進”政策和儲能配比標準的推出,擺在國產逆變器廠商面前的,既存在機遇,也充滿挑戰。

    “沒有退路就是勝利之路?!比握窃谲妶F成立大會上的發言,頗有當年項羽破釜沉舟的勇氣。

    這段話,也同樣適用于其他眾多的國產逆變器廠商:

    技術為矛,服務、品牌為盾,政策助推,一往無前。

    沒有人能夠預測未來,但我們可以相信的是:國產逆變器的傳奇故事,仍遠遠沒有完結。

    新的傳奇,或許已經悄然到來。

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