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本文援引于报告《2021年中国储能变流器(PCS)行业概览-护航储能腾飞》,首发于头豹科技创新网(www.leadleo.com)。
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摘要
中国储能变流器(PCS)需求于2012年开始起步,早期多于建设示范性储能项目中配装,随着示范项目的成功探索、储能技术的成熟和电池储能系统成本的下降、储能项目的补贴引导,储能市场开始逐渐进入商业化阶段,储能变流器市场逐渐走向成熟。储能行业的发展速度很大程度上决定了储能变流器行业的发展速度。未来短期内储能系统受电网侧和发电侧需求的提升而加速大规模级别的应用。而随着用户侧、微电网等中小规模储能应用的快速拓展,储能变流器行业发展速度将在原有基础上进一步加快。
储能变流器(PCS)有多种电路拓扑结构,不同应用场景有不同的变压器配置方式,同时电压等级也不同
储能变流器(PCS)按照电路拓扑结构和变压器的配置方式可分为工频升压型和高压直挂型。根据级数不同又可分为单级和双级拓扑。
储能变流器按输出电压又可以分为两电平、三电平、多电平三类。三电平拓扑结构又可分为I型三电平和T型三电平。随着电平数的增加,PCS直流侧的电压等级和输出电能质量可以被进一步提高。随着直流电压趋近1,500V,行业主流拓扑结构多为三电平拓扑结构。
工频升压型PCS根据级数又分为单级和双级PCS。单级结构简单且效率高,但电池容量和电压灵活性差。双级PCS提高了电池容量和电压灵活性,但成本较高,控制相对单级PCS更复杂,效率更低。中国现有大容量储能系统多采用单级PCS,而超大规模储能电站则采用链式结构的高压直挂型PCS。
储能变流器(PCS)主要应用于发电侧、电网侧、用户侧和孤岛微电网四个领域,在家庭户用、工商业、集中式和储能电站等细分场景中的电池储能系统中发挥着电流转换的重要作用
储能变流器可以依据不同的应用场景适配不同的电压等级、容量大小、网络拓扑结构和工作模式。按应用场景又分为家庭户用、工商业、集中式和储能电站四大类,分别对应小、中、大、超大额定输出功率。
户用储能变流器(PCS)多与户用光伏结合使用,相应的储能系统主要作为备用电源,在电网断电的时候应急供电,同时储存电能,余电灵活上网,增加峰谷套利利润,安装方式多为壁挂式户外安装。
工商业多用于分布式光伏发电站,相应储能系统与户用相似,但装机规模较小,现阶段市场需求较少。
集中式储能变流器多用于发电侧,电网侧的配套储能系统中,该储能系统装机容量较大,具有一定的规模可以摊平综合建设成本,相应市场需求也更多,此类储能系统多参与调峰、调频等电网服务,储能变流器多与其他模块集成在集装箱内部,单机功率较大。
储能变流器(PCS)厂商业务逐渐向下游延伸,业务覆盖系统集成和储能系统解决方案以缩短产业链降低成本
储能变流器上游主要为中游提供电子电力元器件、结构件、电线电缆等原材料供应商,其中IGBT模块、PCB以及电线电缆为储能变流器上游核心材料。下游主要提供储能系统集成解决方案,按应用场景分类又分为发电侧、电网侧、用户侧和微电网四个主要应用场景。
产业链中游主要是储能变流器(PCS)供应商,中游现阶段行业集中度较高,电化学储能新增装机规模行业前8的企业占据74%的市场份额。各企业提供的不同应用场景下的PCS产品之间存在一定技术壁垒,行业竞争程度现阶段还较低,但行业壁垒不高,潜在竞争者众多。
储能变流器下游主要提供电池储能系统解决方案。下游应用场景主要有发电侧、电网侧、用户侧和微电网四大应用方向。其中发电侧主要应用于辅助新能源电源并网,电网侧主要以电网辅助服务为主要应用。发电侧和电网侧相对用户侧更具有规模效益,经济性更高,随着中国政策对发电侧和电网侧储能配置比例提出要求,发电侧和电网侧储能需求将率先爆发。用户侧应用在进一步拉大峰谷电价价差的情况下,经济性开始逐渐提高。
中国储能变流器行业与储能市场的发展呈正相关,中国储能变流器作为储能系统的核心器件之一,具有广阔的发展前景
受中国能源革命战略助推和相关政策支持,中国储能市场规模快速增加,发改委、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出,到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,意见给出了新型储能装机规模达30GW以上的目标,结合2020年中国电化学储能累计装机规模,2025年新型储能市场规模要扩大至2020年规模的10倍。中国所在的亚太市场份额在中国储能市场规模扩大的前提下也进一步提高,从而带动亚太地区其他国家储能产业的发展,进一步提升亚太地区储能市场的集中度,增加产业协同效应。根据CNESA统计,截至2020年中国电化学储能累计装机规模为3,269.2MW,同比增长达91.2%,其中又以锂离子电池储能占比最大,为88.8%。
中国储能变流器行业现阶段处于规模商业化探索阶段,未来发展速度呈曲线上升趋势
在“双碳”目标及政策助推下,储能行业从示范性探索阶段开始进入商业化规模探索阶段,现阶段由电网侧、发电侧拉动需求增长,带动储能行业发展,从而推动PCS行业发展。随着储能系统在大功率、大容量领域的率先规模化应用,以及大规模应用项目存量的减少,储能变流器增速相较前一阶段一定程度放缓。该时期用户侧和微电网等中小规模项目初具经济性,商业化探索加速,由于国际上PCS毛利率相对中国更高,PCS厂商可能率先布局国际市场用户侧寻求利润保障。随着电网侧和发电侧应用稳步发展,用户侧和微电网建设进入大规模商业化阶段,PCS行业发展将会全面加速
深度见解:中国储能变流器行业与储能行业共命运
储能变流器的产业发展受电池储能系统发展需求的推动。随着国际经济局势的日渐复杂,中国正在经历从中低端制造国家上升到中高端制造国家的阶段。中国“十四五规划和2035目标”提出推进中国的能源革命,由电能替换化石能源这个过去百年支持经济社会发展的能源底层系统,同时要提升新能源消纳和存储能力,提升向边远地区输配电能力。而发展储能系统作为达成上述目标的必要途径之一,将受益于时代发展红利,进入行业发展的快速通道。
随着未来储能电站容量逐渐上升,储能变流器也由分布式储能路线,即多台小功率PCS汇流升压后接入电网和负荷,开始往大功率大容量方向研究。回顾历程,储能变流器主要优化路径有三个方向,通过提升单机功率,采用更合理的电路拓扑结构,模块集成提高整体运作效率来实现优化,为电池储能系统提供成本下降的空间。
企业提供的不同应用场景下的PCS产品之间存在一定技术壁垒,行业竞争程度现阶段还较低,但潜在竞争者众多。现阶段储能变流器行业集中度较高,电化学储能新增装机规模行业前8的企业占据74%的市场份额。各企业提供的不同应用场景下的PCS产品之间存在一定技术壁垒,行业竞争程度现阶段还较低,但潜在竞争者众多,随着市场规模的进一步扩大,储能各场景商业模式逐渐确立,行业经济性进一步确定,行业竞争者将会快速增加,现有参与者将面临众多储能细分领域的跨领域竞争,该阶段在促进储能变流器产能和技术进一步提升的同时,通过激烈的竞争加快行业出清速度,行业龙头在竞争中或将拥有更多的先发优势,行业集中度将在现有基础上进一步提高。
重点关注企业
通过深度研究中国储能变流器行业内优质企业,头豹建议重点关注阳光电源[300274]、科华数据[002335]、盛弘股份[300693]。
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