Quantitativamente, a Agência Internacional de Energia (AIE) divulgou anteriormente o “Relatório Especial sobre a Cadeia de Suprimentos Global Fotovoltaica”, que mostra que, desde 2011, a China investiu mais de 50 bilhões de dólares para ampliar a capacidade de produção de equipamentos fotovoltaicos, que é 10 vezes o da Europa.A China criou mais de 300.000 empregos industriais;A indústria de fabricação fotovoltaica da China ocupa pelo menos 80% da capacidade de produção global em todos os elos de produção de painéis solares, desde materiais de silício, lingotes de silício, wafers até células e módulos, entre os quais o menor O maior é o material de silício (79,4%) e o mais alto é o lingote de silício (96,8%).A AIE prevê ainda que, até 2025, a capacidade de produção da China em determinados links será de 95% ou mais.

Não é à toa que a AIE usará “dominar” para descrever o status da indústria fotovoltaica da China e até alegar que representa uma certa ameaça à cadeia global de fornecimento fotovoltaico. “… o nível de concentração geográfica nas cadeias globais de fornecimento também cria desafios potenciais que os governos precisam lidar.” Se você olhar para isso qualitativamente, é ainda mais interessante que um comentário no “New York Times” considere a indústria fotovoltaica da China como uma grande ameaça.A última “teoria da ameaça” ainda pode ser 5G.

Mas os painéis solares não são o único elo da cadeia de valor fotovoltaica dominada por empresas chinesas.Este artigo se concentra em outro dispositivo menos conhecido, mas igualmente crítico em sistemas de geração de energia fotovoltaica - o inversor fotovoltaico.

Inversor, o coração e o cérebro da energia fotovoltaica

O inversor fotovoltaico pode converter a corrente contínua gerada pelo módulo de célula solar em corrente alternada com frequência ajustável e pode ser usado para produção e vida útil.O inversor também é responsável por maximizar a capacidade de geração de energia dos painéis fotovoltaicos e fornecer proteção contra falhas do sistema, incluindo, mas não se limitando a funções de operação e desligamento automático, funções de controle de rastreamento de potência máxima, uma série de funções exigidas por sistemas conectados à rede, etc. .

Em outras palavras, a função principal do inversor fotovoltaico também pode ser resumida como rastrear a potência máxima de saída do conjunto de módulos fotovoltaicos e alimentar sua energia na rede com a menor perda de conversão e a melhor qualidade de energia.Sem o “coração e cérebro” desse sistema fotovoltaico, a eletricidade produzida pelas células solares atuais não estaria disponível para os humanos.

Do ponto de vista da posição da cadeia industrial, o inversor está localizado a jusante da indústria fotovoltaica e entra no elo no processo de construção de um sistema de geração de energia (não importa a forma).

Do ponto de vista de custo, a proporção de inversores fotovoltaicos no custo não é alta.Geralmente, a proporção de sistemas fotovoltaicos distribuídos é maior do que a de usinas terrestres de grande escala.

Os atuais inversores fotovoltaicos possuem uma variedade de métodos de classificação, que são mais comuns e fáceis de entender, e se distinguem por tipo de produto.Existem basicamente quatro tipos: centralizado, string, distribuído e microinversores.Dentre eles, o microinversor é bem diferente dos outros três dispositivos, podendo ser utilizado apenas em pequenos sistemas de geração de energia fotovoltaica, como os fotovoltaicos residenciais, e não é adequado para sistemas de grande porte.

Do ponto de vista da participação de mercado, os inversores string assumiram uma posição dominante absoluta, os inversores centralizados ficaram em segundo lugar com uma grande lacuna e outros tipos representaram muito pouco.De acordo com os dados fornecidos pela CPIA, os inversores string representam 69,6%, os inversores centralizados representam 27,7%, os inversores distribuídos têm uma quota de mercado de cerca de 2,7% e os microinversores não são visíveis.Estatisticas.

A razão pela qual a maioria dos produtos inversores atuais são do tipo string é que: a faixa de tensão de operação é ampla e a capacidade de geração de energia é forte com pouca luz;um único inversor controla poucos componentes da bateria, geralmente apenas dezenas, o que é muito menor que o inversor centralizado O número de milhares de geradores, o impacto de falhas inesperadas na eficiência geral da geração de energia é relativamente baixo;os custos de operação e manutenção são baixos, a detecção de falhas é relativamente fácil e, quando ocorre uma falha, o tempo de solução de problemas é curto e a falha e a manutenção causam menos perdas.

No entanto, é preciso enfatizar que, além das usinas de grande porte, a indústria fotovoltaica também possui inúmeros cenários de aplicação específicos, e existem muitos tipos de energia fotovoltaica distribuída, como fotovoltaica doméstica, fotovoltaica de telhado de fábrica, fotovoltaica de prédio alto paredes de cortina, e assim por diante.Para essas instalações de geração de energia fotovoltaica, o estado também possui planos correspondentes.Por exemplo, no Plano de Implementação do Pico de Carbono na Construção Urbana e Rural emitido pelo Ministério da Habitação e Desenvolvimento Urbano-Rural e da Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma em julho, é mencionado que até 2025, novos edifícios de instituições públicas, o telhado taxa de cobertura fotovoltaica do edifício da fábrica recém-construída chegará a 50%.Diferentes cenários de aplicação têm diferentes necessidades de inversores fotovoltaicos e, com o rápido desenvolvimento da indústria fotovoltaica, o impacto das iterações tecnológicas na indústria não pode ser ignorado, tornando incerta a estrutura de mercado dos inversores fotovoltaicos.

Em termos de tamanho de mercado, deve-se afirmar que, como mais de uma empresa líder no setor de inversores não foi listada, a divulgação de informações incompletas causou algumas dificuldades estatísticas, resultando em certas diferenças nos dados fornecidos por diferentes instituições devido à influência do calibre.

Do ponto de vista do tamanho do mercado, de acordo com as estatísticas de remessas: as remessas de inversores fotovoltaicos da IHS Markit em 2021 são de cerca de 218 GW, um aumento anual de cerca de 27%;Os dados da Wood Mackenzie são superiores a 225 GW, um aumento de 22% em relação ao ano anterior.

A razão pela qual a atual indústria de inversores fotovoltaicos tem competitividade considerável se deve principalmente à considerável vantagem de preço trazida pela capacidade estável de controle de custos das empresas nacionais.Nesta fase, quase todos os tipos de inversores na China têm uma vantagem de custo bastante óbvia, e o custo por watt é apenas cerca de 50% ou até 20% do custo no exterior.

Redução de custos e aumento de eficiência é a direção da otimização

Nesta fase, os inversores fotovoltaicos domésticos estabeleceram uma certa vantagem competitiva, mas é claro que isso não significa que não haja possibilidade de otimização adicional na indústria.Os principais caminhos de redução de custos para futuros inversores fotovoltaicos se concentrarão em três aspectos: localização dos principais componentes, melhoria da densidade de potência e inovação tecnológica.

Em termos de estrutura de custos, os materiais diretos dos inversores fotovoltaicos representam uma proporção muito alta, superior a 80%, que pode ser dividida em quatro partes: semicondutores de potência (principalmente IGBTs), peças mecânicas (peças plásticas, fundidos, radiadores, Peças de chapa metálica, etc.), materiais auxiliares (materiais isolantes, materiais de embalagem, etc.) e outros componentes eletrônicos (capacitores, indutores, circuitos integrados, etc.).O preço geral dos materiais utilizados nos inversores fotovoltaicos é significativamente afetado pelas matérias-primas a montante, a dificuldade de produção não é alta, a concorrência no mercado já é suficiente, é difícil reduzir ainda mais os custos e o espaço de negociação é relativamente limitado, o que não pode fornecer muito ajudar a reduzir ainda mais os custos dos inversores.

Mas os dispositivos semicondutores são diferentes.Os semicondutores de potência representam de 10% a 20% do custo do inversor.Eles são os componentes principais para realizar a função do inversor DC-AC do inversor e determinam diretamente a eficiência de conversão do equipamento.No entanto, devido às altas barreiras da indústria de IGBTs, o nível de localização nesta fase não é alto.

Isso faz com que os semicondutores de energia tenham um poder de preço mais forte do que outros dispositivos.É também a escassez global de semicondutores e os aumentos de preços desde 2021 que levaram a uma pressão óbvia sobre o lucro dos inversores, e a margem de lucro bruto dos produtos diminuiu principalmente.Com o rápido desenvolvimento de semicondutores domésticos, espera-se que a indústria de inversores realize a substituição localizada de IGBTs no futuro e alcance a redução geral de custos.

O aumento da densidade de potência refere-se ao desenvolvimento de produtos com maior potência sob o mesmo peso, ou produtos mais leves sob a mesma potência, diluindo assim os custos fixos de peças estruturais/materiais auxiliares e obtendo resultados relativos de redução de custos.Do ponto de vista dos parâmetros do produto, os vários inversores atuais estão melhorando constantemente a potência nominal e a densidade de potência.

A iteração tecnológica é relativamente simples.A indústria de inversores pode obter controle de custos e aumentar ainda mais as margens de lucro otimizando ainda mais o design do produto, reduzindo materiais, melhorando os processos de produção e mudando para dispositivos mais eficientes.

O próximo mundo, armazenamento de energia?

Além da energia fotovoltaica, outra direção de mercado da atual indústria de inversores é o armazenamento de energia igualmente quente.

A geração de energia fotovoltaica, especialmente os sistemas fotovoltaicos distribuídos, possui intermitência e volatilidade naturais.Conectar-se a sistemas de armazenamento de energia para obter um fornecimento de energia contínuo e estável é uma solução amplamente reconhecida.

Para atender às necessidades do novo sistema de energia, surgiu o Sistema de Conversão de Energia (PCS; às vezes chamado de inversor de armazenamento de energia para facilitar o entendimento).O PCS é um sistema eletroquímico que conecta o sistema de baterias e a rede elétrica para realizar a conversão bidirecional de energia elétrica.Ele pode não apenas converter a corrente alternada em corrente contínua para carregar a bateria durante a carga, mas também converter a corrente contínua na bateria de armazenamento em corrente alternada durante o período de pico de carga e conectar-se à rede..

No entanto, devido às funções mais complexas, a rede elétrica apresenta requisitos de desempenho mais elevados para os inversores de armazenamento de energia, resultando em um aumento substancial no número de componentes utilizados, que pode ser quase o dobro dos inversores fotovoltaicos comuns.Ao mesmo tempo, as funções complexas também trazem maiores barreiras técnicas.

Da mesma forma, embora a escala geral não seja muito grande, o inversor de armazenamento de energia já mostrou excelente rentabilidade e a margem de lucro bruto tem uma vantagem considerável sobre o inversor fotovoltaico.

A julgar pela situação atual da indústria, o mercado de armazenamento de energia no exterior começou mais cedo e a demanda é mais forte do que na China.As empresas domésticas ainda não estabeleceram um domínio de mercado semelhante ao de componentes de bateria e inversores na indústria.No entanto, a escala de mercado de inversores de armazenamento de energia nesta fase não é grande, e há uma enorme lacuna com inversores fotovoltaicos.Não há diferença óbvia de competitividade entre empresas nacionais e estrangeiras, que é resultado principalmente de escolhas empresariais.

Para as empresas, embora existam certas barreiras técnicas, a tecnologia de inversores de armazenamento de energia e inversores fotovoltaicos tem a mesma origem e não é muito difícil para as empresas se transformarem.E no mercado doméstico, impulsionado pela indústria e pela política, a indústria de armazenamento de energia entrou em um período de rápido desenvolvimento, com crescimento considerável do mercado e forte certeza da indústria, que é uma direção de desenvolvimento de negócios muito clara para empresas de inversores.

De fato, muitas empresas se beneficiaram das boas expectativas do setor de armazenamento de energia.A julgar pelo desempenho em 2021, as linhas de negócios de armazenamento de energia de muitas empresas mostraram um forte crescimento.Embora esse crescimento tenha certa relação com a base baixa, basta provar que o desenvolvimento da fabricação de equipamentos relacionados ao armazenamento de energia tem forte certeza, e não há dúvida de que tem boa lógica de negócios e crescimento.

A futura rota de redução de custos dos inversores de armazenamento de energia também é relativamente clara, o que não é muito diferente dos inversores fotovoltaicos.Tem como foco a redução do preço dos componentes, principalmente a substituição localizada de semicondutores de potência.Como o número de componentes utilizados é muito maior, os produzidos internamente O efeito de redução de custos trazido pela substituição pode ser ampliado ainda mais.

Se as empresas de inversores acelerarem o desenvolvimento de produtos conversores de armazenamento de energia, contando com o rápido desenvolvimento da indústria de armazenamento de energia e as vantagens competitivas estabelecidas de inversores conectados à rede, temos todos os motivos para acreditar que a indústria local tem todas as oportunidades de confiar na China As vantagens da fabricação, a reprodução da prosperidade da indústria fotovoltaica na cadeia de valor do armazenamento de energia e o sucesso comercial das empresas nacionais também são resultados naturais.