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隨著全球范圍內(nèi)對(duì)可再生能源的依賴加深，特別是對(duì)分布式光伏發(fā)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的日益重視，加之各國(guó)政府對(duì)清潔能源的政策扶持，如補(bǔ)貼、上網(wǎng)電價(jià)優(yōu)惠、強(qiáng)制性可再生能源配額等，使得微型逆變器正成為市場(chǎng)矚目的焦點(diǎn)。
作為提高光伏系統(tǒng)效率、安全性及靈活性的關(guān)鍵設(shè)備，微型逆變器市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)，同時(shí)因其組件級(jí)MPPT、獨(dú)立運(yùn)行、易于安裝和維護(hù)等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在住宅、商業(yè)和小型工商業(yè)光伏項(xiàng)目中備受青睞。隨著光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本降低，微型逆變器市場(chǎng)呈現(xiàn)出強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭。
微型逆變器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)
正因?yàn)槲⑿湍孀兤魇袌?chǎng)的巨大發(fā)展?jié)摿?，?guó)內(nèi)外的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)在過(guò)去一段時(shí)間里經(jīng)歷著顯著的變化和發(fā)展。
微型逆變器作為提高光伏發(fā)電效率的關(guān)鍵設(shè)備之一，其市場(chǎng)需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)。特別是在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，政策推動(dòng)和市場(chǎng)需求共同作用下，微型逆變器市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng)。據(jù)市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Mordor Intelligence報(bào)告顯示，2024年微型逆變器市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)為31.5億美元，預(yù)計(jì)到2029年將達(dá)到77.4億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為19.70%。同時(shí)，預(yù)計(jì)到2025年全球微型逆變器需求量將達(dá)12.44GW，顯示出強(qiáng)勁的市場(chǎng)增長(zhǎng)勢(shì)頭。
從競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，微型逆變器市場(chǎng)日趨激烈。目前市場(chǎng)主要由幾家大型跨國(guó)企業(yè)主導(dǎo)，但國(guó)內(nèi)企業(yè)也在迅速崛起。隨著市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，越來(lái)越多的企業(yè)加入到微型逆變器行業(yè)中來(lái)，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和成本控制，不斷提升自身競(jìng)爭(zhēng)力。
根據(jù)潮電智庫(kù)綜合對(duì)比產(chǎn)能、出貨量等情況，目前全球微型逆變器競(jìng)爭(zhēng)格局可分為4個(gè)梯隊(duì)，其中第一梯隊(duì)以Enphase作為領(lǐng)銜，2023年市場(chǎng)占比達(dá)到72%，穩(wěn)坐第一把交椅。第二梯隊(duì)以昱能科技、禾邁股份、NEP(恩智浦)作為代表，第三第四梯隊(duì)則是以德業(yè)股份、華昱欣做為代表。
禾邁股份研發(fā)工程師冷永生提到：“競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)雖然存在一些競(jìng)爭(zhēng)，但許多廠家主要是作為組裝廠，利用自身的市場(chǎng)關(guān)系找到客戶訂單。一些車(chē)企如特斯拉、比亞迪等也開(kāi)始涉足這個(gè)領(lǐng)域，他們主要采用購(gòu)買(mǎi)組裝貼標(biāo)的方式，并搭建自己的云平臺(tái)。此外，車(chē)企也在考慮車(chē)載電池的回收利用，將其轉(zhuǎn)用到儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其是磷酸鐵鋰電池在工商業(yè)儲(chǔ)能中的應(yīng)用。”
從核心競(jìng)爭(zhēng)而言，目前微型逆變器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)主要圍繞在技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)和品牌差異化展開(kāi)，地域市場(chǎng)分布顯示出明顯的區(qū)域特色。相信隨著技術(shù)進(jìn)步、成本下降以及消費(fèi)者對(duì)分布式能源系統(tǒng)認(rèn)知度的提高，預(yù)計(jì)微型逆變器市場(chǎng)將持續(xù)健康發(fā)展。
聚焦微型逆變器中的半導(dǎo)體器件
微型逆變器功率一般在250W到1500W，用到的半導(dǎo)體器件包括MOS管(60V-150V，600V-950V)、SiC MOS管(650V，1200V)、GaN(600V)、柵極驅(qū)動(dòng)器(gate driver IC)、SiC二極管(650V/1200V)、通信芯片(Wi-Fi、藍(lán)牙、PLC)、輔助電源模塊、存儲(chǔ)芯片、電流檢測(cè)芯片、MCU等。
半導(dǎo)體器件在微型逆變器市場(chǎng)中的定位是核心技術(shù)組件，起到關(guān)鍵的電能轉(zhuǎn)換和控制作用，例如微型逆變器的核心功能是將光伏組件產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為適合并入電網(wǎng)的交流電，功率器件如MOSFET、IGBT等作為逆變器內(nèi)部的開(kāi)關(guān)元件，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)直流-交流轉(zhuǎn)換過(guò)程中的高頻開(kāi)關(guān)操作，直接影響逆變器的轉(zhuǎn)換效率、功率密度和可靠性，而其所具備的如過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)等功能，確保系統(tǒng)在異常情況下能夠快速響應(yīng)，避免設(shè)備損壞。
在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中，第三代半導(dǎo)體如SiC相較Si，在帶隙能量、擊穿場(chǎng)強(qiáng)、熱導(dǎo)率等幾個(gè)參數(shù)方面具有優(yōu)越的特性，這些特性允許SiC系統(tǒng)以更高的頻率運(yùn)行而不會(huì)損失輸出功率，從而可以縮小無(wú)源器件(尤其是電感器)的尺寸。因此，在微型逆變器中采用SiC可以提高逆變效率，減少能量損失，尤其在高溫環(huán)境下性能優(yōu)勢(shì)更為明顯，有助于提升整個(gè)光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率。
此外，由于SiC的高效率和散熱性能好，逆變器設(shè)計(jì)可以使用更小的散熱裝置和更緊湊的封裝，從而實(shí)現(xiàn)逆變器的小型化和輕量化，這對(duì)于微型逆變器尤為重要。因?yàn)樗鼈兺ǔＰ枰惭b在屋頂或其他空間有限的地方，且重量輕有利于簡(jiǎn)化安裝和降低安裝成本。在商用組串式逆變器以及儲(chǔ)能等微電網(wǎng)、離網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境中，SiC同樣具有廣泛應(yīng)用。
同樣作為第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，GaN在微型逆變器當(dāng)中的表現(xiàn)如何?禾邁股份研發(fā)工程師冷永生表示：“GaN存在一些問(wèn)題，大家不太愿意使用，因?yàn)樗菀讚p壞，不穩(wěn)定。其驅(qū)動(dòng)需要特殊設(shè)計(jì)，與以前的器件差異大。相比之下，SiC在性能方面表現(xiàn)較為穩(wěn)定。”
據(jù)士蘭微器件成品產(chǎn)品線市場(chǎng)總監(jiān)伏友文介紹，士蘭微通過(guò)發(fā)揮IDM一體化優(yōu)勢(shì)，基于士蘭化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)線，推出的1200V SiC芯片性能指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，并同時(shí)研發(fā)650V、1700V、2000V等電壓段高性能SiC MOSFET芯片，及包含TO-247B-4L、TO-263-7L、TOLL、B10、B15、D4等多種封裝形式，適配光伏儲(chǔ)能逆變器應(yīng)用場(chǎng)合。
光儲(chǔ)充一體化：微型逆變器的發(fā)展歸屬
從市場(chǎng)需求的角度分析，為應(yīng)對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)、提高自發(fā)自用比例和能源自給自足能力，微型逆變器將越來(lái)越多地與儲(chǔ)能系統(tǒng)、充電樁集成，形成一體化的光儲(chǔ)充解決方案，而其增長(zhǎng)點(diǎn)主要集中在住宅光伏、商業(yè)與工業(yè)應(yīng)用、微電網(wǎng)與離網(wǎng)系統(tǒng)等領(lǐng)域。
針對(duì)光儲(chǔ)充一體化的趨勢(shì)，安森美正專注于通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和全球制造能力，來(lái)鞏固其在光儲(chǔ)充市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位。我們了解到，未來(lái)幾年安森美可能的發(fā)展方向和產(chǎn)品路線圖規(guī)劃關(guān)鍵點(diǎn)主要聚焦在光伏系統(tǒng)應(yīng)用、儲(chǔ)能市場(chǎng)、全球制造和支持能力、產(chǎn)品創(chuàng)新及投資和工廠升級(jí)等。
據(jù)了解，安森美(onsemi)為中國(guó)的光儲(chǔ)充逆變器市場(chǎng)提供了一系列獨(dú)特的解決方案，特別是在可再生能源生產(chǎn)、電源管理和能源轉(zhuǎn)換方面，憑借SiC MOSFET和IGBT技術(shù)、高能效封裝、定制化解決方案、垂直整合的SiC方案和全球制造和支持能力等優(yōu)勢(shì)，幫助客戶應(yīng)對(duì)光伏逆變器、儲(chǔ)能和快充等系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的挑戰(zhàn)。
安森美現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程高級(jí)經(jīng)理莊偉君介紹，這些解決方案和產(chǎn)品有助于推動(dòng)光儲(chǔ)充一體化發(fā)展，提高系統(tǒng)的功率密度與轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)滿足市場(chǎng)對(duì)碳化硅的不斷增長(zhǎng)的需求。目前，全球前10大光伏逆變器中的8家都與安森美簽訂了戰(zhàn)略協(xié)議，例如上能電氣(Sineng Electric)在其公用事業(yè)級(jí)太陽(yáng)能逆變器和引領(lǐng)業(yè)界的200kW儲(chǔ)能系統(tǒng)中集成安森美的EliteSiC MOSFET和基于IGBT的高密度功率集成模塊；Ampt優(yōu)化器利用安森美最新的具有極低導(dǎo)通電阻和開(kāi)關(guān)損耗的SiC MOSEFT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)能系統(tǒng)和太陽(yáng)能電站更高的雙向充放電效率。
光伏產(chǎn)業(yè)作為新能源領(lǐng)域的重要分支，正在展現(xiàn)出強(qiáng)大的產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)力。半導(dǎo)體器件在微型逆變器中的應(yīng)用更加注重電能轉(zhuǎn)換和控制作用。值得關(guān)注的是，第三代半導(dǎo)體SiC元器件可以讓光伏逆變器擁有更高的功率密度，更高的效率，更小的體積和更低的成本。不得不承認(rèn)，SiC正成為光伏逆變器產(chǎn)業(yè)升級(jí)的核心推動(dòng)力。這對(duì)半導(dǎo)體廠商提出更高技術(shù)要求的同時(shí)，也帶來(lái)了很大的發(fā)展機(jī)遇。
結(jié)語(yǔ)
毋庸置疑，微型逆變器憑借獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)，正成為可再生能源領(lǐng)域的新星。隨著成本降低和應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，微型逆變器將為全球能源綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)重要力量。展望未來(lái)，可能會(huì)有更多半導(dǎo)體企業(yè)和系統(tǒng)方案商加入這一綠色能源革命，共同推動(dòng)微型逆變器技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，為構(gòu)建清潔、低碳的能源體系貢獻(xiàn)力量。
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