加大可再生能源在我國能源消費總量中的占比對實現“雙碳”目標意義重大。2021年,我國非化石能源占一次能源消費比重達16.6%,到2060年實現“雙碳”目標,這一占比要提升至80%,能源轉型之路任重而道遠。2021年,我國光伏發電量3259億千瓦時,占全國全年總發電量不到4.0%,光伏發電仍有廣闊的增量空間。
光伏系統在家庭戶用和工商業等領域不斷普及,全球分布式光伏新增裝機規模占比顯著提升,分布式光伏進入高速發展期。全球能源危機導致電力緊張,分布式光伏度電成本持續下降,回本周期明顯縮短。同時各國利好政策密集出臺,鼓勵支持分布式光伏發展。在經濟性和政策性支持下,分布式光伏需求強勁,占比預計從2022年的44%提升至2025年的49%,裝機量年復合增長率約38%。2022年我國新增分布式裝機預計達50GW以上,占國內新增裝機60%。
隨著分布式光伏的加速滲透,安全、智能、靈活成為光伏逆變器重要的衡量標準,MLPE 的技術優勢也將日益凸顯,未來市場空間廣闊。我們認為,當下 MLPE 市場處于快速爆發期,市場競爭格局尚未穩固,新玩家可通過在產品服務、技術創新等方面持續發力,擁有頭部市場的產品認證許可,同時不斷深化全球業務布局和渠道網絡建設,搶占市場先機。
研究團隊 | 薛玲、王勝、陳楊娟
聯系方式 | stephanwang@lighthousecap.cn
逆變器在光伏系統中的主要作用為將光伏發電系統產生的直流電轉換為電網等負載中頻率恒定的交流電,并確保在各種情形下都可以實現 MPPT(最大的功率輸出)。逆變器一端連接著光伏,一端連接著電網和儲能,其好壞直接影響到并網與儲能是否能平價、順利運轉。逆變器的設計和制造需要從整個系統角度考慮,除了轉換效率,還要兼顧綜合防護、穩定運行、安全可靠和電網友好性,光伏逆變器承載著數據采集、電站監控、能源管理等任務。
根據逆變器與組件的連接方式,光伏逆變器主要分為三類,集中式逆變器、組串式逆變器與微型逆變器。2010年以前,集中式逆變器因其裝機容量大、成本低成為大型光伏電站的主流配置,市場主要被歐洲企業壟斷。此后市場由于競爭激烈陷入價格戰的廝殺,各大廠商紛紛開始尋找新的技術替代方案,組串式受益于近年的功率提升、成本下降,在集中式與分布式場景均有較大應用,并于2016年反超集中式逆變器成為主流。
與此同時,得益于分布式光伏的高速滲透,以微型逆變器為代表的組件級電力電子(Module Level Power Electronics,以下簡稱 MLPE)也開始在市場上嶄露頭角。
MLPE 革新逆變器市場
潛在增長空間廣闊
MLPE,即組件級電力電子,指在太陽能光伏系統中能對單個或幾個光伏組件進行精細化控制的電力電子設備,主要實現逆變、監控、功率優化、關斷等功能,對光伏組件進行精細化控制。現有產品系列包括微型逆變器、優化器、組件級關斷器三種解決方案。
1)在分布式光伏場景下,MLPE 解決方案優勢明顯
消除安全隱患
MLPE 的快速增長得益于政策對于光伏發電系統安全性的要求提高。分布式光伏占比的提升導致安全問題頻發,安全性不可避免成為各地政府和用戶需要重點考慮的系統性因素。光伏組串內整串線路的直流電壓累計可達 600V~1500V 的高壓,導致“直流高壓風險”與“施救風險”兩大安全隱患。
針對該類安全隱患,全球已有多國陸續頒布了強制性法規或標準,要求在短時間內將組件電壓降至安全范圍。美國是最早提出組件級關斷概念,并執行相關強制性法規的國家,隨后加拿大、德國、墨西哥、澳大利亞等國家相繼出臺政策法規,MLPE 解決方案將逐漸成為全球分布式光伏的標配。
提升系統發電效率
對于使用集中式或組串式逆變器的光伏系統而言,一旦有一塊組件因故障、遮擋等原因造成功率下降,拉低整串組件的輸出功率。而MLPE 由于可以在組件級別實現精細化輸出功率調節,在光照條件不佳的情況下仍可實現較高的發電量,延長發電時間。據相關企業測算,在相同條件下,采用 MLPE 的系統相較于傳統逆變器系統,發電量可增加 5-25%。
智能精準監控
MLPE 的另一大優勢是可實現單塊組件精準監控。集中式、組串式逆變器場景下,一旦組件發生故障,運維人員需通過大面積檢修才能定位故障組件,耗時較長。當前的 MLPE 產品可通過遠程監控系統在組件級現快速定位,可最大限度縮短光伏系統的關斷時間,運維效率大幅提升。
靈活擴容、低成本運維
分布式光伏系統多安裝于戶用及工商建筑樓頂,組串長度、規格、朝向較為靈活,單戶容量也差異較大,MLPE 的“模塊化設計、即插即用”等優勢可充分利用空間,適應不同安裝方向和角度,降低了安裝和擴容門檻。而在運維過程中,由于 MLPE 具有獨立性,且并聯入網,無需中斷整個光伏系統即可實現單個逆變器的更換維修。
2)MLPE 潛在市場空間巨大
早在2006年,SolarEdge 就推出了單體組件優化器方案,2008年,Enphase 推出全球第一款微型逆變器。走過將近16年的發展歷程,MLPE 在逆變器市場上的滲透率仍然有限,預計2022年 MLPE 的滲透率約16%。
通過跟蹤國內外主要 MLPE 廠商的出貨情況,在分布式光伏2025年占比達49%的基礎上,考慮居民安全意識的進一步增強和全球政策的持續加碼,且隨著 MLPE 產品的性價比的持續優化,我們預估2025年 MLPE 的滲透率達28%,整體市場規模約600億元,年復合增長率超過40%。
3)MLPE 賽道壁壘高、增速快、盈利強,企業獲得高資本市場溢價
高壁壘
由于 MLPE 產品涉及電力電子、半導體器件、通訊、云計算及高可靠制造等多學科融合,對新興玩家來說存在高技術壁壘。海外資深巨頭對 MLPE 細分類別中的優化器、關斷器等產品進行高度專利封鎖,進一步加大新興玩家對于專利突破的難度。同時產品進入各國市場需要進行長周期的可靠性驗證,賽道進入壁壘高。
高增速
對比 MLPE 和逆變器的出貨量增速,MLPE 賽道平均增速高達42%,顯著高于逆變器行業平均增速18%。以美國戶用光伏市場為例,據智匯光伏統計數據顯示,2015年至2020年,MLPE 的滲透率已從50%增長至92.8%。國內外頭部企業來看,海外龍頭企業 Enphase 2021年業績增速近80%。國內 MLPE 龍頭企業處于業績高速發展初期,增速超過100%。
高盈利
從毛利率情況來看,MLPE 玩家平均毛利率高達40%,顯著高于逆變器行業平均毛利率26%。海外市場產品定價更高,海外龍頭企業 Enphase 單瓦價格超國內產品2x。考慮終端用戶對產品的可靠性要求高于價格,我們認為此價格水平中短期內可持續。
基于高壁壘、高增速、高盈利的行業特性,國內外資本市場給予 MLPE 行業龍頭公司高估值倍數,目前已誕生出百億美金級公司。其中海外龍頭玩家Enphase 2022年收入約18億美元,估值高達約400億美元;國內以禾邁股份、昱能科技為代表的龍頭玩家收入約10億人民幣左右,市場給予估值分別約500億元和450億元,行業整體呈現高溢價情況。
MLPE 處于早期競爭階段
國際巨頭初現,競爭格局尚未穩固
1)海外龍頭企業市占率高
當前 MLPE 市場海外龍頭占據較大份額,SolarEdge 和 Enphase 是美式商業規則的資深玩家。北美地區分布式光伏市場發展較早,是全球最大的 MLPE 市場,占據了全球微型逆變器市場超過70%的份額。2020年這兩家企業合計占據美國住宅光伏市場80%左右的份額,僅依靠北美市場份額,就占據全球 MLPE 市場的6成,成為美國戶用逆變器市場的雙寡頭。
Enphase 和 SolarEdge 均成立于2006年,是 MLPE 中微逆方向當之無愧的龍頭。Enphase 主打微型逆變器,SolarEdge 主打逆變器與優化器的組合產品。據新時代證券統計,SolarEdge 憑借將戶用單相逆變器與功率優化器配對的優勢,逐步成為美國戶用光伏逆變器市場的主流品牌,市場份額由2013年的4.5%迅速提升至2019年的60.5%。Enphase 主要生產微型逆變器,2019年占據美國戶用光伏逆變器19.2%的份額。2021 年全球微逆市場整體出貨約 4.9GW,Enphase 出貨 3.6GW,占比高達74.52%。
2)國內廠商依靠差異化競爭加速滲透
美國是全球最大的 MLPE 應用市場,但本土龍頭地位牢固,同時由于中國企業在美經營面臨著貿易保護等不利因素影響,因此國內的 MLPE 廠商進入美國市場難度大,大多數玩家將目光瞄準美國以外的歐洲與拉美地區,與Enphase 等海外巨頭形成錯位競爭。
產品高效創新
隨著賽道熱度的持續提升,隨著越來越多的玩家涌入 MLPE 賽道,創新降本也成為這一階段的競爭主題。國內企業率先圍繞成本進行大膽的技術創新,早在2013年,我國的龍頭企業昱能科技就推出了三相微逆及單相雙體微型逆變器,相比于單相微型逆變器,在產品功能和性能上具有優勢,并且在這類產品的迭代速度上遠超國外龍頭。
性價比突破
昱能科技開創的多體微逆產品架構,很好的平衡了產品性能和系統投資成本,能夠降低30%以上的成本。2021年成立的新興玩家恩易浦同樣表現亮眼,其在產品核心功能和可靠性上與海外龍頭相當的水平下,在產品形態、經濟性以及便捷性上取得了大的突破,產品價格為海外龍頭企業的1/3~1/2,已具備差異化的綜合產品優勢,發展潛力巨大。
高度兼容和適配
除了競爭激烈的美國市場,國內廠商同樣瞄準歐洲、日本、拉美、東南亞等全球市場。在產品設計上,基于軟件定義的產品設計平臺,能夠快速適配不同區域參數要求,兼容多種通信協議設備,滿足不同地區用戶的多元化需求,提高產品全方位競爭力,高效搶占新興市場的先機。
國內品牌的高效成長加速在全球 MLPE 市場的滲透。以微型逆變器為例,2018年國內微型逆變器企業全球市占率約13%,2021年該比例提升至25%。MLPE 行業整體處于早期階段,禾邁股份、昱能科技收入均在10億人民幣體量,競爭格局尚未穩固,國內企業持續搶占市場份額。
MLPE 結構性機會窗口期來臨
新玩家有望抓住機遇彎道超車
1)MLPE 行業將迎來三大趨勢
“大電流”和“大功率”帶來性價比優勢
技術創新直接帶來產品性能的大幅提升,新型直流升壓拓撲電路和軟件控制算法的升級,帶動“一拖 N”產品的發展,實現大電流的輸入。“一拖 N”技術將單個微型逆變器與多個光伏組件連接,在保證各組件獨立輸入實現交直流變換的同時,對部分器件(變壓器、交流端子等)實現復用,綜合降低微型逆變器單瓦成本,幫助提升產品性價比。
隨著配套光伏組件的功率提升,MLPE 逆變器的額定輸出功率也不斷變大。單塊組件功率變大提升產品兼容性,直接帶動 MLPE 產品應用場景和范圍的擴大,加速推動產品的持續滲透。
“智能化”大幅提升運維效率
MLPE 的智能化應用可以實時精準監控到單塊組件,隨著智能技術的進一步融合,系統一旦發生故障,運維人員只需要通過組件級的監控界面實現快速定位,進行遠程操作解決問題,全流程實現智能化管理,持續提升運營運維效率,保障端到端的系統安全。
“集成化”或將成為中長期發展趨勢
中長期來看,為了減少對原材料和元器件的需求,降低組裝集成和運維成本,MLPE 部件直接集成到光伏組件上成為一種新的可能性。從目前市場動態來看,2022年11月2日,隆基發布的光伏組件新品 Hi-MO6 產品中,直接預制智能優化器,可以實現快速關斷、實時優化功能,預示著未來 MLPE 和組件的集成或將成為主流產品的發展趨勢。
2)能力儲備充分的公司有望抓住行業爆發紅利成為破局者
成熟的產品矩陣
美國等發達國家的終端客戶對價格敏感度較低,產品性能及可靠性是其購買決策的首要考量因素,持續的產品迭代和創新有利于打造 MLPE 公司的產品成熟度和品牌口碑,長期形成差異化競爭優勢。
自主可控的核心技術
深諳美式商業規則的海外玩家通過設計理念級的專利保護實現長期壟斷,玩家需在電子電路、控制算法、工藝設計等核心技術方面具備獨立自主能力,才能有望在高集中度的競爭態勢中破局。
完備的準入資質認證
美國、日本、德國等成熟市場準入門檻高,產品認證周期長,權威機構的認證許可彰顯企業產品實力。除了對產品性能的要求外,對團隊的市場理解和本地資源也提出了較高的要求。
全球經銷網絡的布局
MLPE 的銷售模式以經銷為主,而進入頭部經銷商需要經過嚴苛的產品測試和長期穩定的市場驗證。具備高蓄能的玩家有望率先奪取全球頭部經銷資源,長期有效搶占市場份額。
結語
MLPE 作為逆變器細分賽道,行業增速高,未來市場空間廣闊。隨著分布式光伏市場的逐漸成熟,光伏系統將向著更安全、智能化的方向發展,MLPE 的技術優勢價值也將日益凸顯。
我們認為當下 MLPE 市場處于快速爆發期,持續深耕 MLPE 組件級電力電子技術領域,在產品服務、技術創新等方面持續發力,擁有頭部市場的產品認證許可,且不斷深化全球業務布局和渠道網絡建設的玩家能夠搶占市場先機,為全球客戶提供最優的產品和最好的服務,以更安全、高效、智能的光伏應用方案助力社會綠色低碳可持續發展。