光伏逆變器新賽道“細化”

組件級電力電子(Module-Level Power Electronics, MLPE)設備正在成為一級市場(chǎng)的新風(fēng)口。

2月6日，微型逆變器和快速關(guān)斷器企業(yè)恩易浦科技完成超億元民幣B輪融資，由包括正賽聯(lián)資本、協(xié)鑫再石資本、瑞氏泰來(lái)等產(chǎn)業(yè)和財務(wù)投資機構共同參與，本輪融資將繼續用于公司產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)能提升及市場(chǎng)拓展。

1月10日，薄膜太陽(yáng)能電池和微型逆變器企業(yè)天牧光能完成數千萬(wàn)元民幣種子輪融資，本輪融資由中科院創(chuàng )投領(lǐng)投，綠動(dòng)資本、寧波政府天使基金跟投。本輪融資資金將主要用于光伏微型逆變器的研發(fā)和生產(chǎn)，以及柔性薄膜太陽(yáng)能電池關(guān)鍵生產(chǎn)裝備的研制。

此前的2022年10月11日，微型逆變器企業(yè)恩沃新能源完成數千萬(wàn)元人民幣A輪融資，由云天使基金領(lǐng)投。本輪融資資金將用于公司微型逆變器產(chǎn)能提升和新產(chǎn)品研發(fā)。

在一級市場(chǎng)上，還有多家組件級電力電子創(chuàng )業(yè)公司正在融資，或者已完成融資但并未對外發(fā)布融資新聞。

所謂組件級電力電子設備，是指光伏發(fā)電系統中可以對單個(gè)或幾個(gè)光伏組件進(jìn)行精細化控制的電力電子設備，主要實(shí)現逆變、監控、功率優(yōu)化、關(guān)斷等功能。主要包括微型逆變器、優(yōu)化器、組件級關(guān)斷器等。

隨著(zhù)全球分布式光伏的滲透率快速提高以及海外家庭儲能市場(chǎng)的興起，組件級電力電子設備迎來(lái)了爆發(fā)期。根據機構預測，MLPE的滲透率將從2022年的16%達到2025年的28%，2025年的市場(chǎng)規模為570億元，年復合增長(cháng)率將超過(guò)40%。

瞄準小功率分布式市場(chǎng)

MLPE并非新概念，而是已經(jīng)有近20年歷史的產(chǎn)品，早在2006年，美國的優(yōu)化器頭部公司SolarEdge就推出了單體組件優(yōu)化器方案，截至2月22日，其市值為166億美元;2008年，美國的微型逆變器龍頭公司Enphase推出全球第一款微型逆變器，截至2月22日，其市值為280億美元。

光伏逆變器是光伏發(fā)電系統的重要組成部分，其將光伏發(fā)電系統產(chǎn)生的直流電轉換為交流電，其轉化效率直接影響光伏系統的發(fā)電效率。

按類(lèi)型劃分，光伏逆變器可以分為集中式逆變器、組串式逆變器和模塊化逆變器以及微型逆變器等。不同逆變器類(lèi)型在功率等級、安全等級等方面有所不同，主要應用場(chǎng)景也有所不同。

其中，集中式逆變器單個(gè)逆變器功率等級較高，主要應用于光伏電站等集中發(fā)電場(chǎng)景;組串式逆變器、模塊化逆變器功率等級跨度較大，應用場(chǎng)景既包括集中式發(fā)電場(chǎng)景，也包括分布式發(fā)電場(chǎng)景;微型逆變器由于單個(gè)逆變器功率等級相對較低，安全系數高，主要應用于戶(hù)用、小型工商業(yè)等分布式場(chǎng)景。

當年Enphase推出微型逆變器是為了解決組串式逆變器發(fā)電效率低的問(wèn)題，其核心特點(diǎn)為單個(gè)微型逆變器對應少數光伏組件進(jìn)行獨立、精細化的輸出功率調節與監控，從而實(shí)現最大輸出功率的跟蹤控制。微型逆變器單體容量較小，一般在5千瓦以下，常見(jiàn)功率型主要集中在0.25～2千瓦。

與國內主流組串式逆變器或集中式逆變器方案相比，微型逆變器在分布式應用場(chǎng)景上具備發(fā)電效率高、安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。

首先，微型逆變器可以對每個(gè)組件進(jìn)行獨立的最大功率跟蹤控制，無(wú)木桶短板效應，系統發(fā)電效率總體高于集中式、組串式逆變器平均效率。其次，其采用全并聯(lián)電路設計，直流側電壓一般在80伏以下，可最大限度降低安全隱患。最后，每個(gè)微型逆變器獨立運行，不形成系統的單點(diǎn)故障，設計壽命為25～30 年，覆蓋光伏系統全生命周期，具備高可靠性。

然而，微型逆變器成本高于集中式和組串式逆變器。根據中金資本的研究，組串式逆變器單瓦成本一般隨功率的增加而下降(節省硬件本體成本，攤薄數據采集器、交流線(xiàn)纜、電纜橋架等成本)，10千瓦及以下小功率組串式逆變器的價(jià)格亦高達0.4元/瓦及以上，大功率則降至0.2元/瓦及以下，而微型逆變器的售價(jià)為0.6元/瓦(“一拖四”)～1元/瓦(“一拖一”)不等，比組串式逆變器明顯高出不少。

除了微型逆變器，同樣值得關(guān)注的MLPE產(chǎn)品還包括優(yōu)化器和關(guān)斷器。優(yōu)化器通過(guò)與光伏組件的串接，采取預測電流與電壓技術(shù)保障組件始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)，用于解決光伏電站由于陰影遮擋、朝向不一致或組件電氣規格差異對發(fā)電量的影響;在遇到緊急情況時(shí)，會(huì )自動(dòng)切斷組件之間的連接，使直流端電壓僅為組件開(kāi)路電壓;具備組件級的運維功能，可以通過(guò)智能運維后臺監控每一個(gè)組件的發(fā)電情況，方便系統運維。

與優(yōu)化器類(lèi)似的關(guān)斷器是一種可實(shí)現組件級快速關(guān)斷的裝置。在危急情況下，通過(guò)該裝置，可以遠程或者手動(dòng)快速關(guān)斷光伏組件之間的連接，從而消除光伏系統陣列中存在的直流高壓，降低觸電風(fēng)險，消除施救風(fēng)險，為光伏系統的安全“保駕護航”。相比微型逆變器、優(yōu)化器，關(guān)斷器的功能最簡(jiǎn)單，只有組件級關(guān)斷功能，同時(shí)價(jià)格也最便宜。

安全政策推動(dòng)起飛

MLPE備受關(guān)注的原因在于分布式光伏的迅猛增長(cháng)。此前，受限于光伏技術(shù)的不成熟、微型逆變器成本較高，分布式光伏多采用組串逆變器。然而組串逆變器大多未加裝快速關(guān)斷設備，容易造成火災、觸電事故。這讓分布式光伏安全隱患治理成為全球性議題。

為應對安全事故，美國的《國家電氣規范》在2014年提出組串級別的關(guān)斷標準要求，并在2017年更新的規范中進(jìn)一步要求所有建筑物上的光伏陣列都具有在緊急情況下組件級快速關(guān)斷的功能。這一規定推動(dòng)了美國分布式光伏發(fā)電市場(chǎng)的MLPE滲透率達70%以上。

除美國以外，歐盟、德國、荷蘭、澳大利亞、日本、加拿大、泰國等多個(gè)地區和國家也陸續頒布相關(guān)安全規定。其中，歐盟2014年強制要求屋面光伏發(fā)電設施必須裝設智能關(guān)斷器，最高電壓不得超過(guò)60伏;德國依據VDE防火安全標準，明確規定在光伏系統中逆變器與組件之間需要增加直流電切斷裝置;荷蘭國家應用科學(xué)研究院發(fā)布指導文件，建議光伏系統(包括逆變器)加裝防火隔間;澳大利亞根據OVE R11-1: 2013規范，要求組件附近加裝斷路裝置。

我國目前雖然尚未就此出臺強制性國家標準，但安徽、浙江和廣東等地陸續出臺非強制性地方標準。例如，廣東東莞、深圳和浙江海寧等地分別在2022年10月、11月和12月先后出臺政策，要求分布式光伏必須具備組件級關(guān)斷和管理能力。

為了解決分布式光伏的組件級關(guān)斷問(wèn)題，基于MLPE的產(chǎn)品有三種方案：一是采用微型逆變器以避免光伏組件的直流串聯(lián);二是繼續使用組串式逆變器，但為每個(gè)光伏組件單獨配置關(guān)斷器;三是組串式逆變器+優(yōu)化器方案，優(yōu)化器不具備逆變器的功能，但可以實(shí)現關(guān)斷和最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)的功能。

在實(shí)現組件級關(guān)斷功能上，“組串式逆變器+優(yōu)化器/關(guān)斷器”方案與微型逆變器方案具有顯著(zhù)區別：使用組串+優(yōu)化器/關(guān)斷器的系統中組件仍然是串聯(lián)的狀態(tài)，光伏發(fā)電系統在運行過(guò)程中仍形成直流高壓，在光伏組件可能存在接頭觸點(diǎn)松脫、接觸不良、電線(xiàn)受潮、絕緣破裂等狀態(tài)下依然易引起直流電弧，進(jìn)而引發(fā)火災。

因此，在分布式光伏發(fā)電系統中，“組串式逆變器+優(yōu)化器/關(guān)斷器”方案在較大功率的應用場(chǎng)景中具有一定的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢，而在較小功率等級的應用場(chǎng)景中微型逆變器方案則是更優(yōu)性?xún)r(jià)比的選擇。

分布式光伏的安全治理直接推動(dòng)了MLPE市場(chǎng)的起飛，目前的市場(chǎng)主要集中在海外。最具有說(shuō)服力的例子就是微型逆變器龍頭Enphase過(guò)去5年多市值增長(cháng)了200多倍，增幅遠超同期的蘋(píng)果、特斯拉和臉書(shū)等公司。

國內處于追趕狀態(tài)

從全球市場(chǎng)格局來(lái)看，國內的MLPE企業(yè)尚處于追趕狀態(tài)，與國外的龍頭企業(yè)尚存一定差距。

目前，在微型逆變器市場(chǎng)，Enphase一家獨大，國內上市公司昱能、禾邁居第二、第三位。2020年 ，Enphase占據 80%的市場(chǎng)份額，一家獨大;昱能位列第二，市占率約為12.53%;禾邁位列第三，市占率為5.26%。2021年，Enphase市場(chǎng)占有率下滑至74.50%，但仍是微型逆變器龍頭。

值得關(guān)注的是，國內微型逆變器產(chǎn)品更具成本優(yōu)勢。2021年，三家微型逆變器大廠(chǎng)中，Enphase成本達1.46元/瓦，昱能為0.70元/瓦，禾邁為0.36元/瓦。昱能和禾邁兩家國產(chǎn)微型逆變器廠(chǎng)商受益于供應鏈成本優(yōu)勢和“一拖N”策略，綜合成本表現出更明顯的優(yōu)勢。

從產(chǎn)品種類(lèi)來(lái)看，國產(chǎn)微型逆變器具有功率覆蓋范圍廣、類(lèi)別齊的優(yōu)勢。微型逆變器龍頭 企業(yè)Enphase 的功率段僅覆蓋0.22～0.65千瓦，而昱能覆蓋范圍為 0.55～1.5千瓦，禾邁覆蓋范圍為0.25～2.25千瓦，國產(chǎn)微型逆變器覆蓋功率段更廣，更能適應用戶(hù)的多樣化需求和不同應用場(chǎng)景。產(chǎn)品種類(lèi)上，Enphase僅有“一拖一”和“一拖二”產(chǎn)品，而禾邁和昱能產(chǎn)品種類(lèi)已包括“一拖一”“一拖二”“一拖四”“一拖六”，產(chǎn)品多樣化程度更高。

MLPE是光伏逆變器中高增速、高盈利的細分賽道：MLPE 賽道平均增速高達42%，顯著(zhù)高于逆變器行業(yè)平均增速18%的水平; MLPE企業(yè)平均毛利率高達40%，顯著(zhù)高于逆變器行業(yè)平均毛利率26%的水平。

再加上昱能、禾邁在二級市場(chǎng)表現出來(lái)的驚人財富效應，越來(lái)越多的上市公司和創(chuàng )業(yè)公司都已經(jīng)加入這個(gè)黃金賽道?？梢灶A見(jiàn)的是，這個(gè)賽道會(huì )越來(lái)越熱、也越來(lái)越“卷”。 美股微型逆變器龍頭企業(yè)Enphase過(guò)去5年多市值增長(cháng)了200多倍，增長(cháng)幅度遠超同期的蘋(píng)果、特斯拉和臉書(shū)等公司。