Kwantitatief heeft het International Energy Agency (IEA) eerder het "Special Report on Photovoltaic Global Supply Chain" uitgebracht, waaruit blijkt dat China sinds 2011 meer dan 50 miljard dollar heeft geïnvesteerd om de productiecapaciteit van fotovoltaïsche apparatuur uit te breiden, wat 10 keer zo hoog is als die van Europa.China heeft meer dan 300.000 banen in de industrie gecreëerd;China's fotovoltaïsche productie-industrie neemt ten minste 80% van de wereldwijde productiecapaciteit in beslag in alle productieverbindingen van zonnepanelen, van siliciummaterialen, siliciumstaven, wafels tot cellen en modules, waaronder de laagste. Het hoogste is siliciummateriaal (79,4%) en de hoogste is siliciumstaaf (96,8%).Het IEA voorspelt verder dat in 2025 de productiecapaciteit van China in bepaalde schakels 95% of meer zal bedragen.

Geen wonder dat het IEA "domineren" zal gebruiken om de status van China's fotovoltaïsche industrie te beschrijven, en zelfs zal beweren dat het een zekere bedreiging vormt voor de wereldwijde fotovoltaïsche toeleveringsketen. "... het niveau van geografische concentratie in wereldwijde toeleveringsketens creëert ook potentiële uitdagingen die regeringen moeten aanpakken.” Als je het kwalitatief bekijkt, is het nog interessanter dat een commentaar in de “New York Times” de Chinese fotovoltaïsche industrie als een grote bedreiging beschouwt.De laatste "bedreigingstheorie" is mogelijk nog steeds 5G.

Maar zonnepanelen zijn niet de enige schakel in de PV-waardeketen die wordt gedomineerd door Chinese bedrijven.Dit artikel richt zich op een ander minder bekend, maar even kritisch apparaat in fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen: de fotovoltaïsche omvormer.

Omvormer, het hart en de hersenen van fotovoltaïsche energie

De fotovoltaïsche omvormer kan de door de zonnecelmodule opgewekte gelijkstroom omzetten in wisselstroom met instelbare frequentie en kan worden gebruikt voor productie en leven.De omvormer is ook verantwoordelijk voor het maximaliseren van de stroomopwekkingscapaciteit van de fotovoltaïsche panelen en het bieden van systeemfoutbeveiliging, inclusief maar niet beperkt tot automatische werking en uitschakelfuncties, maximale vermogensvolgbesturingsfuncties, een reeks functies die vereist zijn voor op het net aangesloten systemen, enz. .

Met andere woorden, de kernfunctie van de fotovoltaïsche omvormer kan ook worden samengevat als het volgen van het maximale uitgangsvermogen van de fotovoltaïsche module-array en het terugleveren van zijn energie aan het net met het kleinste conversieverlies en de beste stroomkwaliteit.Zonder het 'hart en de hersenen' van dit fotovoltaïsche systeem zou de elektriciteit die wordt geproduceerd door de huidige zonnecellen niet beschikbaar zijn voor de mens.

Vanuit het perspectief van de positie van de industriële keten, bevindt de omvormer zich in de stroomafwaartse richting van de fotovoltaïsche industrie en treedt hij in de schakel in het proces van het bouwen van een energieopwekkingssysteem (ongeacht welke vorm).

Uit kostenoogpunt is het aandeel van fotovoltaïsche omvormers in de kosten niet hoog.Over het algemeen is het aandeel van gedistribueerde fotovoltaïsche systemen hoger dan dat van grootschalige grondcentrales.

De huidige fotovoltaïsche omvormers hebben een verscheidenheid aan classificatiemethoden, die gebruikelijker en gemakkelijker te begrijpen zijn, en worden onderscheiden door producttypes.Er zijn hoofdzakelijk vier typen: gecentraliseerde, string-, gedistribueerde en micro-omvormers.Onder hen is de micro-omvormer heel anders dan de andere drie apparaten, en kan alleen worden gebruikt in kleine fotovoltaïsche energieopwekkingssystemen, zoals fotovoltaïsche thuisinstallaties, en is niet geschikt voor grootschalige systemen.

Vanuit het perspectief van marktaandeel hebben stringomvormers een absolute dominante positie ingenomen, gecentraliseerde omvormers stonden op de tweede plaats met een grote kloof en andere typen waren goed voor zeer weinig.Volgens de gegevens van CPIA zijn stringomvormers goed voor 69,6%, gecentraliseerde omvormers voor 27,7%, gedistribueerde omvormers hebben een marktaandeel van ongeveer 2,7% en micro-omvormers zijn niet zichtbaar.statistieken.

De reden waarom de huidige meest gangbare omvormerproducten van het stringtype zijn, is dat: het bedrijfsspanningsbereik breed is en het vermogen om stroom op te wekken sterk is bij weinig licht;een enkele omvormer regelt weinig batterijcomponenten, meestal slechts tientallen, wat veel kleiner is dan de gecentraliseerde omvormer. Het aantal duizenden generatoren, de impact van onverwachte storingen op de algehele efficiëntie van de stroomopwekking is relatief laag;de bedrijfs- en onderhoudskosten zijn laag, de foutdetectie is relatief eenvoudig en wanneer een fout optreedt, is de tijd voor het oplossen van problemen kort en veroorzaken de storing en het onderhoud minder verlies.

Er moet echter worden benadrukt dat de fotovoltaïsche industrie naast grootschalige elektriciteitscentrales ook tal van specifieke toepassingsscenario's heeft en dat er veel soorten gedistribueerde fotovoltaïsche energie zijn, zoals fotovoltaïsche energie voor huishoudens, fotovoltaïsche installaties op fabrieksdaken, fotovoltaïsche hoogbouw vliesgevels, enzovoort.Voor dergelijke fotovoltaïsche energieopwekkingsinstallaties heeft de staat ook overeenkomstige plannen.In het implementatieplan voor koolstofpieken in stedelijke en plattelandsbouw, uitgegeven door het ministerie van Volkshuisvesting en Stads- en plattelandsontwikkeling en de Nationale Commissie voor Ontwikkeling en Hervorming in juli, wordt bijvoorbeeld vermeld dat tegen 2025 nieuwe openbare instellingsgebouwen, het dak fotovoltaïsche dekkingsgraad van het nieuw gebouwde fabrieksgebouw zal 50% bereiken.Verschillende toepassingsscenario's hebben verschillende behoeften aan fotovoltaïsche omvormers, en met de snelle ontwikkeling van de fotovoltaïsche industrie kan de impact van technologische iteraties op de industrie niet worden genegeerd, waardoor de marktstructuur van fotovoltaïsche omvormers onzeker wordt.

Wat de marktomvang betreft, moet worden opgemerkt dat, omdat meer dan één toonaangevend bedrijf in de omvormerindustrie niet is vermeld, de onvolledige openbaarmaking van informatie bepaalde statistische problemen heeft veroorzaakt, wat heeft geleid tot bepaalde verschillen in de gegevens die door verschillende instellingen worden verstrekt als gevolg van de invloed van kaliber.

Vanuit het perspectief van marktomvang, volgens de statistieken van zendingen: IHS Markit's PV-omvormerzendingen in 2021 bedragen ongeveer 218 GW, een jaar-op-jaar stijging van ongeveer 27%;De gegevens van Wood Mackenzie bedragen meer dan 225 GW, een stijging van 22% op jaarbasis.

De reden waarom de huidige fotovoltaïsche omvormerindustrie een aanzienlijk concurrentievermogen heeft, is voornamelijk te wijten aan het aanzienlijke prijsvoordeel dat wordt geboden door het stabiele kostenbeheersingsvermogen van binnenlandse ondernemingen.In dit stadium heeft bijna elk type omvormer in China een vrij duidelijk kostenvoordeel, en de kosten per watt bedragen slechts ongeveer 50% of zelfs 20% van de overzeese kosten.

Kostenreductie en efficiëntieverhoging is de richting van optimalisatie

In dit stadium hebben fotovoltaïsche omvormers voor huishoudelijk gebruik een zeker concurrentievoordeel opgebouwd, maar dit betekent natuurlijk niet dat er geen mogelijkheid is voor verdere optimalisatie in de industrie.De belangrijkste kostenbesparingstrajecten voor toekomstige fotovoltaïsche omvormers zijn gericht op drie aspecten: lokalisatie van de belangrijkste componenten, verbetering van de vermogensdichtheid en technologische innovatie.

Wat de kostenstructuur betreft, vormen de directe materialen van fotovoltaïsche omvormers een zeer groot aandeel, meer dan 80%, dat ruwweg in vier delen kan worden onderverdeeld: vermogenshalfgeleiders (voornamelijk IGBT's), mechanische onderdelen (kunststof onderdelen, spuitgietstukken, radiatoren, Plaatwerkdelen, enz.), hulpmaterialen (isolatiematerialen, verpakkingsmaterialen, enz.) en andere elektronische componenten (condensatoren, inductoren, geïntegreerde schakelingen, enz.).De algemene prijs van materialen die worden gebruikt in fotovoltaïsche omvormers wordt aanzienlijk beïnvloed door stroomopwaartse grondstoffen, de productiemoeilijkheid is niet hoog, de marktconcurrentie is al voldoende, verdere kostenverlaging is moeilijk en de onderhandelingsruimte is relatief beperkt, wat niet veel kan bieden hulp voor verdere kostenreductie van omvormers.

Maar halfgeleiderapparaten zijn anders.Vermogenshalfgeleiders zijn goed voor 10% tot 20% van de kosten van de omvormer.Ze zijn de kerncomponenten om de DC-AC-omvormerfunctie van de omvormer te realiseren en bepalen direct de conversie-efficiëntie van de apparatuur.Vanwege de hoge industriële barrières van IGBT's is het lokalisatieniveau in dit stadium echter niet hoog.

Hierdoor hebben vermogenshalfgeleiders een sterker prijszettingsvermogen dan andere apparaten.Het is ook het wereldwijde tekort aan halfgeleiders en prijsstijgingen sinds 2021 die hebben geleid tot duidelijke druk op de winst van omvormers, en de brutowinstmarge van producten is grotendeels gedaald.Met de snelle ontwikkeling van binnenlandse halfgeleiders wordt verwacht dat de inverterindustrie in de toekomst de gelokaliseerde vervanging van IGBT's zal realiseren en de algehele kostenreductie zal bereiken.

De toename van de vermogensdichtheid verwijst naar de ontwikkeling van producten met een hoger vermogen onder hetzelfde gewicht, of lichtere producten onder hetzelfde vermogen, waardoor de vaste kosten van structurele onderdelen/hulpmaterialen worden verlaagd en relatieve kostenreductieresultaten worden bereikt.Vanuit het perspectief van productparameters verbeteren de huidige verschillende omvormers inderdaad voortdurend het nominale vermogen en de vermogensdichtheid.

Technologische iteratie is relatief eenvoudig.De omvormerindustrie kan kostenbeheersing bereiken en winstmarges verder openen door het productontwerp verder te optimaliseren, materialen te verminderen, productieprocessen te verbeteren en over te schakelen naar efficiëntere apparaten.

De volgende wereld, energieopslag?

Naast fotovoltaïsche energie is een andere marktrichting van de huidige inverterindustrie de even warme energieopslag.

Fotovoltaïsche energieopwekking, met name gedistribueerde fotovoltaïsche systemen, heeft een natuurlijke intermitterendheid en volatiliteit.Aansluiten op energieopslagsystemen om een ​​continue en stabiele stroomvoorziening te bereiken is een algemeen erkende oplossing.

Om aan de behoeften van het nieuwe energiesysteem te voldoen, ontstond het Power Conversion System (PCS; voor het gemak van begrip ook wel de energieopslagomvormer genoemd).PCS is een elektrochemisch systeem dat het batterijsysteem en het elektriciteitsnet verbindt om bidirectionele omzetting van elektrische energie te realiseren.Het kan niet alleen wisselstroom omzetten in gelijkstroom om de batterij op te laden tijdens de laadbak, maar ook de gelijkstroom in de accu tijdens de piekbelasting omzetten in wisselstroom en aansluiten op het net..

Vanwege de complexere functies heeft het elektriciteitsnet echter hogere prestatie-eisen voor omvormers voor energieopslag, wat resulteert in een aanzienlijke toename van het aantal gebruikte componenten, dat bijna twee keer zo groot kan zijn als dat van gewone fotovoltaïsche omvormers.Tegelijkertijd brengen de complexe functies ook hogere technische barrières met zich mee.

Dienovereenkomstig, hoewel de totale schaal niet erg groot is, heeft de omvormer voor energieopslag al een uitstekende winstgevendheid getoond en heeft de brutowinstmarge een aanzienlijk voordeel ten opzichte van de fotovoltaïsche omvormer.

Afgaande op de huidige situatie van de industrie, is de overzeese markt voor energieopslag eerder begonnen en is de vraag sterker dan die in China.Binnenlandse bedrijven hebben nog geen marktdominantie gevestigd die vergelijkbaar is met die van batterijcomponenten en omvormers in de industrie.De marktomvang van omvormers voor energieopslag is in dit stadium echter niet groot en er is een enorme kloof met fotovoltaïsche omvormers.Er is geen duidelijk verschil in concurrentievermogen tussen binnen- en buitenlandse bedrijven, dat voornamelijk het gevolg is van zakelijke keuzes.

Voor ondernemingen, hoewel er bepaalde technische belemmeringen zijn, heeft de technologie van omvormers voor energieopslag en fotovoltaïsche omvormers dezelfde oorsprong en is het voor ondernemingen niet erg moeilijk om te transformeren.En op de binnenlandse markt, gedreven door zowel de industrie als het beleid, is de energieopslagindustrie een periode van snelle ontwikkeling ingegaan, met aanzienlijke marktgroei en sterke industriële zekerheid, wat een zeer duidelijke richting voor bedrijfsontwikkeling is voor inverterbedrijven.

Veel bedrijven hebben zelfs geprofiteerd van de goede verwachtingen van de energieopslagindustrie.Afgaande op de prestaties in 2021, hebben de energieopslagactiviteiten van veel bedrijven een sterke groei laten zien.Hoewel deze groei een zekere relatie heeft met de lage basis, is het voldoende om te bewijzen dat de ontwikkeling van de productie van apparatuur voor energieopslag een sterke zekerheid heeft, en het lijdt geen twijfel dat het een goede bedrijfslogica en groei heeft.

De toekomstige kostenreductieroute van omvormers voor energieopslag is ook relatief duidelijk, die niet veel verschilt van fotovoltaïsche omvormers.Het richt zich op het verlagen van de prijs van componenten, met name de lokale vervanging van vermogenshalfgeleiders.Omdat het aantal gebruikte componenten veel groter is, in eigen land geproduceerd, kan het kostenverlagende effect van de vervanging nog worden vergroot.

Als omvormerbedrijven de ontwikkeling van energieopslagconverterproducten versnellen, vertrouwend op de snelle ontwikkeling van de energieopslagindustrie en de gevestigde concurrentievoordelen van netgekoppelde omvormers, hebben we alle reden om aan te nemen dat de lokale industrie alle kansen heeft om te vertrouwen op China's De voordelen van productie, de reproductie van de welvaart van de fotovoltaïsche industrie in de waardeketen van energieopslag en het commerciële succes van binnenlandse ondernemingen zijn ook natuurlijke resultaten.