2021年逆變器行業(yè)分析

2021年逆變器行業(yè)分析1、逆變器連接發(fā)電端與電網(wǎng),IGBT是核心半導(dǎo)體器件.L光伏逆變器作用是“直一交’‘逆變光伏逆變器將光伏組件發(fā)電產(chǎn)生的直流電逆變成交流電,并入交流輸電網(wǎng)（或接入家庭交流負載）,而IGBT等功率器件是逆變器實現(xiàn)逆變功能的核心。逆變器主要由半導(dǎo)體功率器件（和驅(qū)動）、控制電路兩大部分組成。逆變器的工作原理是通過功率半導(dǎo)體器件的高頻開關(guān),把直流電能變換成交流電能。逆變電路中都使用具有開關(guān)特性的半導(dǎo)體功率器件（如IGBT、MOSFET等）,由控制電路周期性地對功率器件發(fā)出開、關(guān)脈沖控制信號（如PWM脈寬調(diào)制信號）,控制各個功率器件輪流導(dǎo)通和關(guān)斷,再經(jīng)過變壓器藕合升壓或降壓后,整形濾波輸出符合要求的正弦波交流電。以英飛凌的三相組串式逆變器方案為例,其電路可分為兩部分。Boost電路部分采用SiCMOSFET或IGBT的單管/模組方案,將光伏面板發(fā)電產(chǎn)生的電能進行升壓。之后的DC/AC逆變電路可根據(jù)情況選用SiCMOSFET或!GBT的單管/模組方案,將升壓后的直流電逆變成為交流電輸入電網(wǎng)或接入負載。英飛凌三相組串式光伏逆變器使用功率器件光化面板Pho?>voll?cpanetaPhotovottacpanelsBoost升光化面板Pho?>voll?cpanetaPhotovottacpanelsBoost升壓電路逆變電路資料來源:英飛凌圖:英飛凌三相組串式光伏逆變器使用功率器件根據(jù)逆變器適用場合,可將光伏逆變器分為集中式逆變器、組串式逆變器以及微型逆變器。集中逆變技術(shù)是若干個并行的光伏組串被連到同一臺集中逆變器的直流輸入端,一般用于大型光伏電站。集中式逆變器最大特點是系統(tǒng)的功率高,成本低,但由于不同光伏組串的輸出電壓、電流往往不完全匹配,采用集中逆變的方式會導(dǎo)致逆變過程的效率降低的下降。組串逆變器是基于模塊化概念,每個光伏組串（l-5kW）通過ー個逆變器,已成為現(xiàn)在國際市場上最流行的逆變器。其優(yōu)點是不受組串間模塊差異和遮影的影響,同時減少了光伏組件最佳工作點與逆變器不匹配的情況,從而增加了發(fā)電量。技術(shù)上的這些優(yōu)勢不僅降低了系統(tǒng)成本,也增加了系統(tǒng)的可靠性。微型逆變器的逆變系統(tǒng)中,每ー塊電池板分別接入一臺微型逆變器,當電池板中有一塊不能良好工作,則只有這ー塊都會受到影響。不同功率段的光伏發(fā)電場景選取不同的逆變器。以英飛凌方案為例,L5kW以下項目（家庭戶用光伏發(fā)電系統(tǒng)）選用微型逆變器;1KW-6KW（如中小型屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng),小型地面電站）選用單相組串式逆變器;5KW-200KW選用三相組串式逆變器,600KW以上的項目（如大型廠房、荒漠電站、地面電站等大型發(fā)電系統(tǒng)）選用集中式逆變器。近年以來組串型逆變器的價格與集中式逆變器價格逐步拉進,并且憑借多路MPPT（最大功率點跟蹤）實現(xiàn)更高的發(fā)電效率,開始在大型地面電站市場中躍升主流地位。組串型逆變器相比集中式逆變器亦能更精準的識別每個組串故障,精準運維,效率大幅提升。因此,未來組串式逆變器的滲透率有望進ー步提升。對應(yīng)到IGBT的選型,通常微型逆變器、部分小功率的組串式逆變器采用IGBT單管、MOS分立器件作為功率開關(guān);而大功率的組串式逆變器、集中式逆變器則采用額定功率更高的IGBT或SiCMOSFET模塊產(chǎn)品。隨著IGBT單管的設(shè)計和制造工藝水平不斷提升,其所能承受的電流電壓也愈來愈大。以往必須要IGBT模塊才能勝任的ー些高功率的工作場景,現(xiàn)在使用IGBT單管也能較好地運行。因此IGBT單管在光伏逆變器中的使用滲透率總體呈現(xiàn)上升趨勢。風電變流器起“交一直一交”的整流和逆變作用風電變流器屬于風カ發(fā)電機組大型核心部件之一,將風機發(fā)出的變化的電壓和頻率的電能,經(jīng)過交直轉(zhuǎn)換變?yōu)榉€(wěn)定電壓和頻率的電能饋入電網(wǎng)。風カ發(fā)出來的電本身是交流電,但由于風カ發(fā)電有很大的不穩(wěn)定性,且風速和設(shè)備本身等都會直接影響發(fā)電機轉(zhuǎn)動,因此需要通過風電變流器對電能進行整理:發(fā)電機產(chǎn)生的幅值頻率不斷變化的交流電,通過機側(cè)變流器整流為直流電,經(jīng)直流支撐電容穩(wěn)壓后輸送至網(wǎng)側(cè)變流器,控制系統(tǒng)通過PWM矢量控制技術(shù)將直流電轉(zhuǎn)換為頻率幅值穩(wěn)定的交流電,饋入電網(wǎng)。風電變流器的整流和逆變過程亦是通過IGBT等功率器件的的高頻開關(guān)來實現(xiàn)的。風電變流器起“交一直一交”的整流和逆變作用電網(wǎng)電網(wǎng)側(cè)逆變器轉(zhuǎn)子側(cè)整流器電網(wǎng)る^5n電網(wǎng)る^5n………幻風カ發(fā)電機資料來源:CDEIA圖:風電變流器起“交一直一交”的整流和逆變作用儲能變流器起雙向逆變作用儲能變流器（PowerConversionSystem一PCS）由DC-AC雙向變流器、控制單元等構(gòu)成。儲能變流器的主要功能是系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)控指令進行恒功率或恒流控制,給電池充電或放電。儲能變流器相對光伏逆變器承擔更多的作用,通過其傳輸?shù)碾娔芊较蚴请p向的:儲能變流器既參與光伏組件及公共電網(wǎng)對電池的充電過程（AC-DC）,又參與電池對家用負載供電、對電網(wǎng)送電的電能調(diào)節(jié)過程（DC-AC）。以戶用光伏儲能系統(tǒng)為例,在白天光照充足時,光伏面板發(fā)電量充足,可以供應(yīng)家庭負載,同時也通過儲能變流器向蓄電池充電,若仍有多余電量可進行并網(wǎng)售電。在光照不充足時,光伏面板和蓄電池同時給家庭負載供電。在夜晚谷電電價時間段,電網(wǎng)給電池補電。2、新能源發(fā)電和儲能市場蓬勃發(fā)展,IGBT未來空間廣展望未來,“碳中和’’事業(yè)將持續(xù)推進,光伏/風電等可再生能源及配套電化學(xué)儲能有望持續(xù)快速發(fā)展,將顯著帶動IGBT的市場需求。我們基于以下核心假設(shè),預(yù)計風電+光伏+儲能新增裝機市場對IGBT的需求規(guī)模將由2021年的86.7億美元上升至2025年的182.5億美元:假設(shè)1:容配比為1.1;風電和光伏逆變器/變流器實際需求量是當年裝機量的1.2倍;假設(shè)2：2025年風電和光伏