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光伏建筑为主流应用,微型逆变器市场占比逐步扩大(附报告目录)
发布日期:2021-04-06 11:43:02

光伏建筑为主流应用,微型逆变器市场占比逐步扩大(附报告目录)

1、微型逆变器行业特性分析

微型逆变器是组件级电力电子的典型代表,能够对每个光伏组件进行独立的功率控制,具有更高的安全性、发电效率、可靠性。具体描述如下:

安全性高。微型逆变器与组件连接后并联接入电网,直流侧电压仅 40V 左右,且微型逆变器内部有隔离变压器,使光伏组件与电网实现电气隔离,最大程度降低了使用和运维过程中直流侧的安全隐患。发电效率高。微型逆变器的启动光强要求低,与其他逆变器相比弱光表现好,发电时间更长,阴雨天发电量相对更高,尤其是抗阴影遮挡能力更强,无木桶短板效应,系统发电效率一般在 90%以上,总体而言相对高于集中式和组串式逆变器的平均系统发电效率。

可靠性高。微型逆变器与光伏组件安装在一起,实现了分布式的电能变换,每个微型逆变器独立运行,不会形成系统的单点故障。同时,当前微型逆变器主要采用灌胶等一系列方式对于核心电路进行保护,实现了 IP67 的防护等级,具有更佳的环境适应性。经过行业内公司不断的产品革新,当前微型逆变器一般具有 20-30 年的设计寿命,高于集中式逆变器和组串式逆变器,且在极端环境下具有更强的适应能力。

当前组件级电力电子在逆变器领域除了微型逆变器这一方案外,还有“组串式逆变器+优化器/关断器的方案。优化器或关断器为光伏系统提供了组件级的关断能力,使光伏系统可以在特定场景下保证直流电压不超过 80V,其中优化器亦可实现组件级的最大功率点跟踪控制,但该方案在运行过程中系统仍存在直流高压,存在一定的安全隐患。组串式逆变器+优化器/关断器的方案在较大功率的应用场景中有一定的成本优势,而微型逆变器方案在中小功率等级的应用场景中是更优的选择。

2、微型逆变器行业市场规模分析

微型逆变器的主要应用场景为小功率、组件级别的分布式光伏发电场景。微型逆变器由于具有组件级监控能力,并且没有单点故障,因而在转换效率、可视化程度、安全性、可靠性、便捷程度等用户体验相关的重要领域整体优于组串式逆变器和集中式逆变器。得益于更为优异的产品性能和用户体验,微型逆变器虽总体成本高于组串式逆变器和集中式逆变器,但在分布式发电系统市场中更受终端客户欢迎。

随着光伏行业在市场和技术方面的不断演变,光伏平价上网时代逐步来临,产业链商业逻辑正在逐步发生变化,分布式光伏正逐步成为后续光伏市场的重要增长点。以往为了降低建设成本,政府牵头的大规模光伏电站建设是行业主流方向。当前由于大型电站建设优质用地资源逐步减少,集约化大规模光伏电站的建设难度和建设成本不断增加,盈利空间不断减少。另一方面,由于光伏建设成本随技术发展不断降低,平价上网已经逐步在全球众多国家实现,且预计在未来 5年内能在全球大部分国家实现。光伏发电在分布式应用场景中的应用遂从过去的“环保行为”逐步变为“创收行为”,能为家家户户带来稳定的发电收益。因此,分布式光伏发电系统在未来十年将成为光伏发电行业的重要新增市场。微型逆变器作为小型、组件级分布式发电系统的最优方案,增长预期亦较为明确。当前微型逆变器 2019 年全球市场为已达约 30亿美元,且未来几年仍将保持稳定增长态势,至 2027 年增长至约 130 亿美元。

相关报告:北京普华有策信息咨询有限公司《2021-2026年微型逆变器市场深度调研及投资前景预测报告

3、微型逆变器行业应用场景分析

微型逆变器市场可以按照应用场景、销售区域等进行进一步细分。应用场景方面,微型逆变器既可以应用于住宅用户场景,亦可应用于小型工商业场景,但由于前述微型逆变器成本偏高而在用户体验上面具有优势,因而在住宅用户市场中更具优势。销售区域方面,北美、欧洲是当前微型逆变器的前两大市场,该两大市场政策成熟、用户付费能力强,当前已经形成了具有梯队的竞争格局,微型逆变器领域的主要厂商 Enphase 等公司在市场中占有较大市场份额,与此同时,亚洲、中东、拉丁美洲作为微型逆变器市场中的重要增长力量,由于政策成熟度相对较低,用户付费能力较弱,因而成本上具有较明显优势的国内厂商在该等市场中占有一定优势。微型逆变器市场按应用场景具体情况如下所示。

微型逆变器市场应用场景

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资料来源:普华有策

4、光伏建筑逐步成为主流应用场景,微型逆变器市场占比逐步扩大

光伏电站在发展初期主要在空旷、光照强烈的地方集中建设,从而通过规模化以减少发电成本。随着平价上网的逐步实现,业主通过工业厂房、商业写字楼、加油站、居民住宅等各类建筑实现光伏发电的动力迅速提升,该等场景将成为后续推动光伏发展的重要力量。当前光伏建筑的主要方案是 BAPV 为主(BuildingAttached Photovoltaic,即光伏组件以附件的形式置于建筑顶端),未来随着组件技术的进一步发展,BIPV 技术路线(Building Integrated Photovoltaic,即建筑外墙本身就是光伏组件)亦方兴未艾。

随着光伏建筑的逐步推广,以微型逆变器为代表的组件级电力电子设备接受程度不断提升,且相关强制性措施有望进一步推进微型逆变器的市场。为应对直流高压导致的光伏屋顶火灾事件频发,美国国家防火协会早在 2014 年度已对《美国国家电器规范》(National Electrical Code,简称 NEC)首次对光伏建筑进行了强制性的安全规范,该安全规范在 2017 年度进一步加强,并达到组件级关断的要求。具体而言,NEC 要求在快速关断装置启动后 30s 内,将光伏矩阵305mm 外的电压降低到 30V 以下,305mm 内的电压降低到 80V 以下。在该要求下,两类逆变器方案能够满足要求,其一为本身具有组件级控制功能的微型逆变器,其二为对组串式逆变器所接的每个组件单独配置优化器或关断器。组串式逆变器+优化器/关断器的方案主要适用于功率相对较大的应用场景,而微型逆变器方案具有更佳的安全性,在运行要求更为严格的场景中更具安全优势,同时在中小功率应用场景中更具有成本优势。

可见,微型逆变器在光伏建筑市场不断扩大且安全要求不断提升的大环境下,有望逐步成为市场的主流选择。当前已经有多个国家逐步立法推进光伏建筑的组件级关断要求,如德国、澳大利亚等。随着政府及户主对安全性重视程度加深,行业正在由组串式逆变器向组件级别控制的逆变器转变,微型逆变器和功率优化器等有望成为下一代逆变器的主流方向之一。