Ilościowo, Międzynarodowa Agencja Energii (IEA) opublikowała wcześniej „Raport specjalny na temat globalnego łańcucha dostaw fotowoltaiki”, z którego wynika, że ​​od 2011 r. Chiny zainwestowały ponad 50 miliardów dolarów w zwiększenie zdolności produkcyjnej sprzętu fotowoltaicznego, czyli 10-krotnie. Europy.Chiny stworzyły ponad 300 000 miejsc pracy w produkcji;Chiński przemysł produkcji fotowoltaicznej zajmuje co najmniej 80% światowych zdolności produkcyjnych we wszystkich ogniwach produkcyjnych paneli słonecznych, od materiałów krzemowych, wlewków krzemowych, płytek po ogniwa i moduły, wśród których najniższym najwyższym jest materiał krzemowy (79,4%) oraz najwyższy jest wlewek krzemowy (96,8%).MAE przewiduje ponadto, że do 2025 r. moce produkcyjne Chin w niektórych łączach będą wynosić co najmniej 95%.

Nic dziwnego, że MAE użyje słowa „dominować”, aby opisać stan chińskiego przemysłu fotowoltaicznego, a nawet twierdzić, że stanowi on pewne zagrożenie dla globalnego łańcucha dostaw fotowoltaiki. „…poziom koncentracji geograficznej w globalnych łańcuchach dostaw stwarza również potencjalne wyzwania, które rządy muszą się zająć”. Jeśli spojrzeć na to jakościowo, jeszcze bardziej interesujące jest to, że komentarz w „New York Times” traktuje przemysł fotowoltaiczny w Chinach jako główne zagrożenie.Ostatnią „teorią zagrożeń” może nadal być 5G.

Ale panele słoneczne nie są jedynym ogniwem łańcucha wartości fotowoltaiki zdominowanym przez chińskie firmy.Ten artykuł koncentruje się na innym mniej znanym, ale równie krytycznym urządzeniu w fotowoltaicznych systemach wytwarzania energii — falowniku fotowoltaicznym.

Falownik, serce i mózg fotowoltaiki

Falownik fotowoltaiczny może przetwarzać prąd stały generowany przez moduł ogniwa słonecznego na prąd zmienny o regulowanej częstotliwości i może być wykorzystywany do produkcji i eksploatacji.Falownik jest również odpowiedzialny za maksymalizację mocy wytwórczych paneli fotowoltaicznych i zapewnienie ochrony systemu przed usterkami, w tym między innymi funkcji automatycznego działania i wyłączania, funkcji sterowania śledzeniem maksymalnej mocy, szeregu funkcji wymaganych przez systemy podłączone do sieci itp. .

Innymi słowy, podstawową funkcję falownika fotowoltaicznego można również podsumować jako śledzenie maksymalnej mocy wyjściowej tablicy modułów fotowoltaicznych i dostarczanie jej energii do sieci z najmniejszymi stratami konwersji i najlepszą jakością energii.Bez „serca i mózgu” tego systemu fotowoltaicznego energia elektryczna wytwarzana przez obecne ogniwa słoneczne nie byłaby dostępna dla ludzi.

Z punktu widzenia pozycji łańcucha przemysłowego falownik znajduje się w dolnej części przemysłu fotowoltaicznego i wchodzi w ogniwo w procesie budowy systemu wytwarzania energii (niezależnie od formy).

Z punktu widzenia kosztów udział falowników fotowoltaicznych w kosztach nie jest wysoki.Generalnie udział rozproszonych systemów fotowoltaicznych jest wyższy niż w przypadku dużych elektrowni naziemnych.

Obecne falowniki fotowoltaiczne mają różne metody klasyfikacji, które są bardziej powszechne i łatwiejsze do zrozumienia i są rozróżniane według typów produktów.Istnieją głównie cztery typy: scentralizowane, stringowe, rozproszone i mikroinwertery.Wśród nich mikroinwerter różni się znacznie od pozostałych trzech urządzeń i może być stosowany tylko w małych fotowoltaicznych systemach wytwarzania energii, takich jak fotowoltaika domowa, i nie nadaje się do systemów wielkoskalowych.

Z punktu widzenia udziału w rynku, falowniki stringowe zajęły absolutną dominującą pozycję, scentralizowane falowniki znalazły się na drugim miejscu z dużą różnicą, a inne typy stanowiły bardzo niewiele.Według danych podanych przez CPIA, inwertery stringowe stanowią 69,6%, inwertery scentralizowane stanowią 27,7%, inwertery rozproszone mają udział w rynku około 2,7%, a mikroinwertery nie są widoczne.Statystyka.

Powodem, dla którego obecnie najbardziej popularne są falowniki typu string, jest to, że: zakres napięcia roboczego jest szeroki, a zdolność generowania energii jest duża przy słabym oświetleniu;pojedynczy falownik steruje kilkoma elementami baterii, na ogół tylko dziesiątkami, czyli znacznie mniejszymi niż falownik scentralizowany Liczba tysięcy generatorów, wpływ nieoczekiwanych awarii na ogólną sprawność wytwarzania energii jest stosunkowo niewielki;koszty eksploatacji i konserwacji są niskie, wykrywanie usterek jest stosunkowo łatwe, a gdy wystąpi usterka, czas rozwiązywania problemów jest krótki, a awaria i konserwacja powodują mniejsze straty.

Należy jednak podkreślić, że przemysł fotowoltaiczny oprócz elektrowni na dużą skalę ma również wiele konkretnych scenariuszy zastosowań, a istnieje wiele rodzajów fotowoltaiki rozproszonej, takich jak fotowoltaika domowa, fotowoltaika dachów fabrycznych, fotowoltaika budynków wysokościowych ściany osłonowe i tak dalej.Dla takich elektrowni fotowoltaicznych państwo ma również odpowiednie plany.Na przykład w Planie wdrażania na rzecz ograniczenia emisji dwutlenku węgla w budownictwie miejskim i wiejskim wydanym przez Ministerstwo Mieszkalnictwa i Rozwoju Miast i Wsi oraz Narodową Komisję Rozwoju i Reform w lipcu wspomina się, że do 2025 r. nowe budynki instytucji publicznych, Dach Wskaźnik pokrycia fotowoltaicznego nowo wybudowanego budynku fabrycznego wyniesie 50%.Różne scenariusze zastosowań mają różne potrzeby dotyczące falowników fotowoltaicznych, a wraz z szybkim rozwojem przemysłu fotowoltaicznego nie można ignorować wpływu iteracji technologicznych na branżę, co sprawia, że ​​struktura rynku falowników fotowoltaicznych jest niepewna.

W odniesieniu do wielkości rynku należy stwierdzić, że ponieważ więcej niż jedna firma wiodąca w branży falowników nie została wymieniona, ujawnienie niepełnych informacji spowodowało pewne trudności statystyczne, skutkujące pewnymi różnicami w danych podawanych przez różne instytucje ze względu na wpływ kalibru.

Z perspektywy wielkości rynku, zgodnie ze statystykami wysyłek: dostawy falowników fotowoltaicznych IHS Markit w 2021 r. wynoszą około 218 GW, co oznacza wzrost rok do roku o około 27%;Dane Wood Mackenzie to ponad 225 GW, co oznacza wzrost o 22% rok do roku.

Powodem, dla którego obecny przemysł inwerterów fotowoltaicznych ma znaczną konkurencyjność, jest przede wszystkim znaczna przewaga cenowa wynikająca ze stabilnej zdolności kontroli kosztów krajowych przedsiębiorstw.Na tym etapie prawie każdy typ falownika w Chinach ma dość oczywistą przewagę kosztową, a koszt w przeliczeniu na wat wynosi tylko około 50%, a nawet 20% kosztów zagranicznych.

Redukcja kosztów i wzrost efektywności to kierunek optymalizacji

Na tym etapie rodzime falowniki fotowoltaiczne wypracowały pewną przewagę konkurencyjną, ale oczywiście nie oznacza to, że nie ma możliwości dalszej optymalizacji w branży.Główne ścieżki redukcji kosztów przyszłych falowników fotowoltaicznych będą koncentrować się na trzech aspektach: lokalizacji kluczowych komponentów, poprawie gęstości mocy i innowacjach technologicznych.

Pod względem struktury kosztów materiały bezpośrednie falowników fotowoltaicznych stanowią bardzo wysoki udział, przekraczający 80%, który można z grubsza podzielić na cztery części: półprzewodniki mocy (głównie IGBT), części mechaniczne (części z tworzyw sztucznych, odlewy, radiatory, Części blaszane itp.), materiały pomocnicze (materiały izolacyjne, materiały opakowaniowe itp.) oraz inne elementy elektroniczne (kondensatory, cewki indukcyjne, układy scalone itp.).Na ogólną cenę materiałów stosowanych w falownikach fotowoltaicznych istotny wpływ mają surowce wydobywcze, trudność produkcji nie jest duża, konkurencja rynkowa jest już wystarczająca, dalsza redukcja kosztów jest trudna, a przestrzeń przetargowa jest stosunkowo ograniczona, co nie może zapewnić wiele pomoc w dalszej redukcji kosztów falowników.

Ale urządzenia półprzewodnikowe są inne.Półprzewodniki mocy stanowią 10% do 20% kosztów falownika.Są to podstawowe komponenty do realizacji funkcji falownika DC-AC w falowniku i bezpośrednio określają wydajność konwersji sprzętu.Jednak ze względu na wysokie bariery branżowe tranzystorów IGBT, poziom lokalizacji na tym etapie nie jest wysoki.

To sprawia, że ​​półprzewodniki mocy mają większą moc cenową niż inne urządzenia.To również globalny niedobór półprzewodników i wzrost cen od 2021 r. doprowadziły do ​​oczywistej presji na zysk falowników, a marża zysku brutto na produktach w większości spadła.Wraz z szybkim rozwojem krajowych półprzewodników oczekuje się, że przemysł inwerterowy w przyszłości zrealizuje lokalną wymianę tranzystorów IGBT i osiągnie ogólną redukcję kosztów.

Wzrost gęstości mocy odnosi się do opracowywania produktów o większej mocy przy tej samej wadze lub lżejszych produktów przy tej samej mocy, tym samym zmniejszając koszty stałe części konstrukcyjnych/materiałów pomocniczych i osiągając względną redukcję kosztów.Z punktu widzenia parametrów produktu, obecne różne falowniki rzeczywiście stale poprawiają moc znamionową i gęstość mocy.

Iteracja technologiczna jest stosunkowo prosta.Przemysł inwerterowy może osiągnąć kontrolę kosztów i jeszcze bardziej zwiększyć marże zysku poprzez dalszą optymalizację projektu produktu, redukcję materiałów, usprawnienie procesów produkcyjnych i przejście na bardziej wydajne urządzenia.

Następny świat, magazynowanie energii?

Oprócz fotowoltaiki innym kierunkiem rynkowym obecnej branży inwerterów jest magazynowanie równie gorącej energii.

Wytwarzanie energii fotowoltaicznej, zwłaszcza rozproszone systemy fotowoltaiczne, charakteryzuje się naturalną nieciągłością i zmiennością.Powszechnie uznanym rozwiązaniem jest podłączenie do systemów magazynowania energii w celu uzyskania ciągłego i stabilnego zasilania.

W celu zaspokojenia potrzeb nowego systemu elektroenergetycznego powstał System Konwersji Mocy (PCS; czasami nazywany dla wygody zrozumienia falownikiem magazynującym energię).PCS to system elektrochemiczny, który łączy system akumulatorów i sieć energetyczną w celu realizacji dwukierunkowej konwersji energii elektrycznej.Może nie tylko konwertować prąd przemienny na prąd stały w celu naładowania akumulatora podczas doliny obciążenia, ale także przekształcać prąd stały w akumulatorze na prąd przemienny w okresie szczytowego obciążenia i podłączać do sieci..

Jednak ze względu na bardziej złożone funkcje sieć energetyczna ma wyższe wymagania dotyczące wydajności dla falowników do magazynowania energii, co powoduje znaczny wzrost liczby wykorzystywanych komponentów, która może być prawie dwukrotnie większa niż w przypadku zwykłych falowników fotowoltaicznych.Jednocześnie złożone funkcje niosą ze sobą także wyższe bariery techniczne.

Odpowiednio, chociaż ogólna skala nie jest bardzo duża, falownik do magazynowania energii wykazał już doskonałą opłacalność, a marża zysku brutto ma znaczną przewagę nad falownikiem fotowoltaicznym.

Sądząc po obecnej sytuacji branży, zamorski rynek magazynowania energii rozpoczął się wcześniej, a popyt jest silniejszy niż w Chinach.Krajowe firmy nie wypracowały jeszcze dominacji rynkowej podobnej do elementów akumulatorów i falowników w branży.Jednak skala rynku falowników do magazynowania energii na tym etapie nie jest duża, a w przypadku falowników fotowoltaicznych istnieje ogromna przepaść.Nie ma oczywistej różnicy w konkurencyjności między firmami krajowymi i zagranicznymi, co wynika głównie z wyborów biznesowych.

Dla przedsiębiorstw, chociaż istnieją pewne bariery techniczne, technologia falowników magazynujących energię i falowników fotowoltaicznych ma to samo pochodzenie, a transformacja przedsiębiorstw nie jest bardzo trudna.A na rynku krajowym, napędzanym zarówno przez przemysł, jak i politykę, branża magazynowania energii wkroczyła w okres szybkiego rozwoju, ze znacznym wzrostem rynku i silną pewnością branżową, co jest bardzo wyraźnym kierunkiem rozwoju biznesu dla firm inwerterowych.

W rzeczywistości wiele firm skorzystało z dobrych oczekiwań branży magazynowania energii.Sądząc po wynikach w 2021 r., linie biznesowe wielu firm związane z magazynowaniem energii wykazały silny wzrost.Choć wzrost ten ma pewien związek z niską bazą, to wystarczy udowodnić, że rozwój produkcji urządzeń związanych z magazynowaniem energii ma dużą pewność i nie ulega wątpliwości, że ma dobrą logikę biznesową i wzrost.

Przyszła droga redukcji kosztów falowników do magazynowania energii jest również stosunkowo jasna, co nie różni się zbytnio od falowników fotowoltaicznych.Koncentruje się na obniżeniu ceny komponentów, zwłaszcza na zlokalizowanej wymianie półprzewodników mocy.Ponieważ liczba użytych komponentów jest znacznie większa, produkowanych w kraju Efekt redukcji kosztów spowodowany przez zastąpienie może być jeszcze bardziej wzmocniony.

Jeśli firmy inwerterowe przyspieszą rozwój produktów konwerterów do magazynowania energii, opierając się na szybkim rozwoju branży magazynowania energii i ugruntowanej przewadze konkurencyjnej falowników podłączonych do sieci, mamy wszelkie powody, by sądzić, że lokalny przemysł ma wszelkie możliwości polegania na chińskich Naturalnymi rezultatami są również zalety produkcji, odtworzenie dobrobytu przemysłu fotowoltaicznego w łańcuchu wartości magazynowania energii oraz sukces komercyjny krajowych przedsiębiorstw.