Về mặt định lượng, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) trước đây đã phát hành “Báo cáo đặc biệt về chuỗi cung ứng quang điện toàn cầu”, cho thấy kể từ năm 2011, Trung Quốc đã đầu tư hơn 50 tỷ đô la Mỹ để mở rộng năng lực sản xuất thiết bị quang điện, gấp 10 lần. của Châu Âu.Trung Quốc đã tạo ra hơn 300.000 việc làm trong lĩnh vực sản xuất;Ngành sản xuất quang điện của Trung Quốc chiếm ít nhất 80% công suất sản xuất toàn cầu trong tất cả các liên kết sản xuất tấm pin mặt trời, từ vật liệu silicon, thỏi silicon, tấm wafer đến tế bào và mô-đun, trong đó thấp nhất là vật liệu silicon (79,4%), và cao nhất là silicon dạng thỏi (96,8%).IEA dự đoán thêm rằng đến năm 2025, năng lực sản xuất của Trung Quốc trong một số liên kết nhất định sẽ chiếm từ 95% trở lên.

Không có gì ngạc nhiên khi IEA sẽ sử dụng “thống trị” để mô tả tình trạng của ngành công nghiệp quang điện của Trung Quốc, và thậm chí tuyên bố rằng nó gây ra mối đe dọa nhất định đối với chuỗi cung ứng quang điện toàn cầu. “… Mức độ tập trung địa lý trong chuỗi cung ứng toàn cầu cũng tạo ra những thách thức tiềm tàng mà chính phủ cần phải giải quyết. ”Nếu bạn nhìn nó một cách định tính, thậm chí còn thú vị hơn khi một bài bình luận trên“ New York Times ”coi ngành công nghiệp quang điện của Trung Quốc là một mối đe dọa lớn.“Lý thuyết về mối đe dọa” cuối cùng vẫn có thể là 5G.

Nhưng các tấm pin mặt trời không phải là mắt xích duy nhất trong chuỗi giá trị PV do các công ty Trung Quốc chi phối.Bài viết này tập trung vào một thiết bị khác ít được biết đến hơn, nhưng không kém phần quan trọng trong hệ thống phát điện quang điện — biến tần quang điện.

Biến tần, trái tim và bộ não của quang điện

Bộ biến tần quang điện có thể biến đổi dòng điện một chiều do module pin mặt trời tạo ra thành dòng điện xoay chiều có tần số điều chỉnh được và sử dụng được cho sản xuất và đời sống.Biến tần cũng chịu trách nhiệm tối đa hóa công suất phát điện của các tấm quang điện và cung cấp khả năng bảo vệ lỗi hệ thống, bao gồm nhưng không giới hạn ở các chức năng tự động tắt và vận hành, chức năng điều khiển theo dõi công suất tối đa, một loạt các chức năng được yêu cầu bởi hệ thống nối lưới, v.v. .

Nói cách khác, chức năng cốt lõi của biến tần quang điện cũng có thể được tóm tắt là theo dõi công suất đầu ra tối đa của mảng mô-đun quang điện và cung cấp năng lượng của nó vào lưới điện với tổn thất chuyển đổi nhỏ nhất và chất lượng điện tốt nhất.Nếu không có “trái tim và bộ não” của hệ thống quang điện này, thì con người sẽ không thể cung cấp điện năng được sản xuất bởi các tế bào năng lượng mặt trời hiện tại.

Từ góc độ vị trí của dây chuyền công nghiệp, biến tần nằm ở hạ lưu của ngành quang điện, và nó đi vào mắt xích trong quá trình xây dựng hệ thống phát điện (dù ở dạng nào).

Từ quan điểm chi phí, tỷ lệ của bộ biến tần quang điện trong giá thành là không cao.Nhìn chung, tỷ lệ các hệ thống quang điện phân tán cao hơn so với các nhà máy điện mặt đất quy mô lớn.

Biến tần quang điện hiện nay có nhiều cách phân loại, thông dụng và dễ hiểu hơn là phân biệt theo từng loại sản phẩm.Chủ yếu có bốn loại: bộ biến tần tập trung, chuỗi, phân tán và bộ biến tần vi mô.Trong số đó, bộ biến tần vi mô khá khác biệt so với ba thiết bị còn lại, và chỉ có thể được sử dụng trong các hệ thống phát điện quang điện nhỏ, chẳng hạn như quang điện gia đình, và không thích hợp cho các hệ thống quy mô lớn.

Từ góc độ thị phần, biến tần dây đã chiếm vị trí thống trị tuyệt đối, biến tần tập trung đứng thứ hai với khoảng cách lớn, còn các loại khác chiếm rất ít.Theo số liệu do CPIA đưa ra, bộ biến tần chuỗi chiếm 69,6%, bộ biến tần tập trung chiếm 27,7%, bộ biến tần phân tán chiếm thị phần khoảng 2,7% và bộ biến tần siêu nhỏ không nhìn thấy được.số liệu thống kê.

Lý do tại sao các sản phẩm biến tần phổ biến nhất hiện nay thuộc loại dây là do: dải điện áp hoạt động rộng và khả năng phát điện mạnh trong điều kiện thiếu sáng;một biến tần duy nhất điều khiển một vài thành phần pin, thường chỉ có hàng chục, nhỏ hơn nhiều so với biến tần tập trung.chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp, việc phát hiện lỗi tương đối dễ dàng, khi xảy ra sự cố thì thời gian khắc phục sự cố ngắn, việc bảo trì sửa chữa ít gây tổn thất hơn.

Tuy nhiên, cần nhấn mạnh rằng ngoài các nhà máy điện quy mô lớn, ngành quang điện còn có nhiều kịch bản ứng dụng cụ thể, và có nhiều loại quang điện phân tán như quang điện gia dụng, quang điện mái nhà xưởng, quang điện nhà cao tầng. tường rèm, v.v.Đối với những cơ sở sản xuất điện quang điện như vậy, nhà nước cũng có những quy hoạch tương ứng.Ví dụ, trong Kế hoạch thực hiện mức cao nhất các-bon trong xây dựng đô thị và nông thôn do Bộ Nhà ở và Phát triển Đô thị-Nông thôn và Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia ban hành vào tháng 7, có đề cập đến năm 2025, các tòa nhà tổ chức công mới, mái nhà. tỷ lệ phủ quang điện của nhà máy mới xây dựng đạt 50%.Các kịch bản ứng dụng khác nhau có nhu cầu khác nhau đối với bộ biến tần quang điện, và với sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp quang điện, tác động của các bước lặp công nghệ đối với ngành công nghiệp không thể bỏ qua, làm cho cấu trúc thị trường của bộ biến tần quang điện trở nên không chắc chắn.

Về quy mô thị trường, cần phải nói rằng do hơn một công ty hàng đầu trong ngành biến tần chưa được niêm yết, việc công bố thông tin không đầy đủ đã gây ra những khó khăn thống kê nhất định, dẫn đến sự khác biệt nhất định trong số liệu của các tổ chức khác nhau do tầm ảnh hưởng của tầm cỡ.

Từ góc độ quy mô thị trường, theo thống kê các lô hàng: Các lô hàng biến tần PV của IHS Markit năm 2021 khoảng 218GW, tăng khoảng 27% so với cùng kỳ năm trước;Dữ liệu của Wood Mackenzie là hơn 225GW, tăng 22% so với cùng kỳ năm ngoái.

Nguyên nhân khiến ngành biến tần quang điện hiện nay có sức cạnh tranh đáng kể chủ yếu là do lợi thế về giá đáng kể do khả năng kiểm soát chi phí ổn định của các doanh nghiệp trong nước.Ở giai đoạn này, hầu hết mọi loại biến tần ở Trung Quốc đều có lợi thế về chi phí khá rõ ràng, và chi phí cho mỗi watt chỉ bằng khoảng 50% hoặc thậm chí 20% so với chi phí ở nước ngoài.

Giảm chi phí và tăng hiệu quả là hướng tối ưu hóa

Ở giai đoạn này, biến tần quang điện trong nước đã thiết lập được lợi thế cạnh tranh nhất định, nhưng tất nhiên điều này không có nghĩa là không có khả năng tối ưu hóa hơn nữa trong ngành.Các con đường giảm chi phí chính cho biến tần quang điện trong tương lai sẽ tập trung vào ba khía cạnh: nội địa hóa các thành phần chính, cải thiện mật độ điện và đổi mới công nghệ.

Về cơ cấu giá thành, nguyên liệu trực tiếp của biến tần quang điện chiếm tỷ trọng rất cao, vượt quá 80%, có thể tạm chia thành 4 bộ phận: bán dẫn công suất (chủ yếu là IGBT), bộ phận cơ khí (bộ phận nhựa, khuôn đúc, bộ tản nhiệt, Các bộ phận kim loại tấm, v.v.), vật liệu phụ (vật liệu cách điện, vật liệu đóng gói, v.v.), và các thành phần điện tử khác (tụ điện, cuộn cảm, mạch tích hợp, v.v.).Giá chung của vật liệu được sử dụng trong biến tần quang điện bị ảnh hưởng đáng kể bởi nguồn nguyên liệu đầu nguồn, độ khó sản xuất không cao, cạnh tranh thị trường đã đủ, khó giảm chi phí hơn nữa và không gian thương lượng tương đối hạn chế, không thể cung cấp nhiều giúp giảm chi phí biến tần hơn nữa.

Nhưng các thiết bị bán dẫn thì khác.Chất bán dẫn công suất chiếm 10% đến 20% giá thành của biến tần.Chúng là thành phần cốt lõi để thực hiện chức năng biến tần DC-AC của biến tần, và trực tiếp quyết định hiệu suất chuyển đổi của thiết bị.Tuy nhiên, do rào cản công nghiệp của các IGBT cao nên mức độ nội địa hóa ở giai đoạn này chưa cao.

Điều này làm cho chất bán dẫn công suất có khả năng định giá cao hơn các thiết bị khác.Ngoài ra, sự thiếu hụt chất bán dẫn toàn cầu và sự tăng giá kể từ năm 2021 đã dẫn đến áp lực rõ ràng lên lợi nhuận của các bộ biến tần, và tỷ suất lợi nhuận gộp của các sản phẩm hầu hết đều giảm.Với sự phát triển nhanh chóng của chất bán dẫn trong nước, ngành công nghiệp biến tần được kỳ vọng sẽ hiện thực hóa việc thay thế nội địa hóa các IGBT trong tương lai và đạt được mức giảm chi phí tổng thể.

Việc tăng mật độ công suất đề cập đến sự phát triển của các sản phẩm có công suất cao hơn với cùng trọng lượng hoặc các sản phẩm nhẹ hơn với cùng công suất, do đó làm giảm chi phí cố định của các bộ phận kết cấu / vật liệu phụ và đạt được kết quả giảm chi phí tương đối.Từ quan điểm của thông số sản phẩm, các biến tần khác nhau hiện nay thực sự đang không ngừng cải thiện công suất định mức và mật độ công suất.

Công nghệ lặp lại tương đối đơn giản.Ngành công nghiệp biến tần có thể đạt được kiểm soát chi phí và mở rộng biên lợi nhuận hơn nữa bằng cách tối ưu hóa hơn nữa thiết kế sản phẩm, giảm nguyên liệu, cải tiến quy trình sản xuất và chuyển sang các thiết bị hiệu quả hơn.

Thế giới tiếp theo, lưu trữ năng lượng?

Ngoài quang điện, một hướng thị trường khác của ngành biến tần hiện nay là lưu trữ năng lượng nóng không kém.

Sản xuất điện quang điện, đặc biệt là các hệ thống quang điện phân tán, có điện từ và độ biến động tự nhiên.Kết nối với hệ thống lưu trữ năng lượng để đạt được nguồn điện liên tục và ổn định là một giải pháp được công nhận rộng rãi.

Để đáp ứng nhu cầu của hệ thống điện mới, Hệ thống Chuyển đổi Công suất (PCS; đôi khi được gọi là biến tần lưu trữ năng lượng để thuận tiện cho việc tìm hiểu) đã ra đời.PCS là một hệ thống điện hóa kết nối hệ thống pin và lưới điện để thực hiện chuyển đổi hai chiều năng lượng điện.Nó không chỉ có thể biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều để nạp điện cho ắc quy trong quá trình máng tải mà còn có thể chuyển dòng điện một chiều trong ắc quy thành dòng điện xoay chiều trong thời gian phụ tải cao điểm và hòa vào lưới điện..

Tuy nhiên, do các chức năng phức tạp hơn, lưới điện có yêu cầu hiệu suất cao hơn đối với biến tần lưu trữ năng lượng, dẫn đến số lượng linh kiện được sử dụng tăng đáng kể, có thể gần gấp đôi so với biến tần quang điện thông thường.Đồng thời, các chức năng phức tạp cũng đưa ra các rào cản kỹ thuật cao hơn.

Tương ứng, mặc dù quy mô tổng thể không lớn lắm, nhưng biến tần lưu trữ năng lượng đã cho thấy khả năng sinh lời tuyệt vời, và tỷ suất lợi nhuận gộp có lợi thế đáng kể so với biến tần quang điện.

Đánh giá từ tình hình hiện tại của ngành, thị trường lưu trữ năng lượng ở nước ngoài bắt đầu sớm hơn và nhu cầu mạnh hơn ở Trung Quốc.Các công ty trong nước vẫn chưa tạo dựng được vị thế thống lĩnh thị trường tương tự như linh kiện ắc quy và biến tần trong ngành.Tuy nhiên, quy mô thị trường của biến tần lưu trữ năng lượng ở giai đoạn này không lớn, và có một khoảng cách rất lớn với biến tần quang điện.Không có sự khác biệt rõ ràng về khả năng cạnh tranh giữa các công ty trong nước và nước ngoài, mà chủ yếu là kết quả của các lựa chọn kinh doanh.

Đối với doanh nghiệp, mặc dù có những rào cản kỹ thuật nhất định nhưng công nghệ biến tần lưu trữ năng lượng và biến tần quang điện đều có chung nguồn gốc, doanh nghiệp không khó chuyển đổi.Và tại thị trường nội địa, được thúc đẩy bởi cả ngành công nghiệp và chính sách, ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng, với sự tăng trưởng thị trường đáng kể và sự chắc chắn của ngành, đây là một hướng phát triển kinh doanh rất rõ ràng cho các công ty biến tần.

Trên thực tế, nhiều công ty đã được hưởng lợi từ những kỳ vọng tốt đẹp của ngành lưu trữ năng lượng.Đánh giá về kết quả hoạt động năm 2021, mảng kinh doanh lưu trữ năng lượng của nhiều công ty cho thấy sự tăng trưởng mạnh mẽ.Mặc dù mức tăng trưởng này có mối quan hệ nhất định với cơ sở thấp, nhưng nó đủ để chứng minh rằng sự phát triển của ngành sản xuất thiết bị liên quan đến lưu trữ năng lượng là có tính chắc chắn và chắc chắn rằng nó có logic kinh doanh và tăng trưởng tốt.

Lộ trình giảm chi phí trong tương lai của biến tần lưu trữ năng lượng cũng tương đối rõ ràng, không khác mấy so với biến tần quang điện.Nó tập trung vào việc giảm giá linh kiện, đặc biệt là thay thế nội địa hóa các chất bán dẫn công suất.Vì số lượng các thành phần được sử dụng lớn hơn nhiều, được sản xuất trong nước. Hiệu quả giảm chi phí do thay thế mang lại có thể được phóng đại hơn nữa.

Nếu các công ty biến tần đẩy nhanh sự phát triển của các sản phẩm bộ chuyển đổi lưu trữ năng lượng, dựa trên sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp lưu trữ năng lượng và lợi thế cạnh tranh đã được thiết lập của bộ biến tần kết nối lưới, chúng ta có mọi lý do để tin rằng ngành công nghiệp địa phương có mọi cơ hội để dựa vào Trung Quốc Lợi thế sản xuất, tái tạo sự thịnh vượng của ngành công nghiệp quang điện trong chuỗi giá trị lưu trữ năng lượng, và thành công thương mại của các doanh nghiệp trong nước cũng là kết quả tự nhiên.