Quantitativ hat die Internationale Energieagentur (IEA) zuvor den „Special Report on Photovoltaic Global Supply Chain“ veröffentlicht, der zeigt, dass China seit 2011 mehr als 50 Milliarden US-Dollar investiert hat, um die Produktionskapazität von Photovoltaikanlagen zu erweitern, was dem Zehnfachen entspricht die von Europa.China hat mehr als 300.000 Arbeitsplätze in der Fertigung geschaffen;Chinas Photovoltaik-Fertigungsindustrie belegt mindestens 80 % der globalen Produktionskapazität in allen Produktionsgliedern von Solarmodulen, von Siliziummaterialien, Siliziumbarren, Wafern bis hin zu Zellen und Modulen, unter denen das niedrigste Siliziummaterial (79,4 %) und das höchste ist der höchste ist Siliziumbarren (96,8 %).Die IEA prognostiziert ferner, dass Chinas Produktionskapazität in bestimmten Verbindungen bis 2025 95 % oder mehr ausmachen wird.

Kein Wunder, dass die IEA „dominieren“ verwendet, um den Status der chinesischen Photovoltaikindustrie zu beschreiben, und sogar behauptet, dass sie eine gewisse Bedrohung für die globale Photovoltaik-Lieferkette darstellt Regierungen müssen angehen.“ Qualitativ betrachtet ist es noch interessanter, dass ein Kommentar in der „New York Times“ Chinas Photovoltaikindustrie als große Bedrohung ansieht.Die letzte „Bedrohungstheorie“ könnte noch 5G sein.

Solarmodule sind jedoch nicht das einzige Glied in der PV-Wertschöpfungskette, die von chinesischen Unternehmen dominiert wird.Dieser Artikel konzentriert sich auf ein weiteres weniger bekanntes, aber ebenso wichtiges Gerät in photovoltaischen Stromerzeugungssystemen – den photovoltaischen Wechselrichter.

Wechselrichter, das Herz und Gehirn der Photovoltaik

Der Photovoltaik-Wechselrichter kann den vom Solarzellenmodul erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom mit einstellbarer Frequenz umwandeln und kann für Produktion und Leben verwendet werden.Der Wechselrichter ist auch dafür verantwortlich, die Stromerzeugungskapazität der Photovoltaikmodule zu maximieren und einen Systemfehlerschutz bereitzustellen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf automatische Betriebs- und Abschaltfunktionen, Steuerfunktionen zur Überwachung der maximalen Leistung, eine Reihe von Funktionen, die von netzgekoppelten Systemen benötigt werden usw .

Mit anderen Worten lässt sich die Kernfunktion des Photovoltaik-Wechselrichters auch zusammenfassen, die maximale Ausgangsleistung des Photovoltaik-Modulfeldes nachzuführen und dessen Energie mit geringsten Wandlungsverlusten und bester Stromqualität ins Netz einzuspeisen.Ohne das „Herz und Gehirn“ dieser Photovoltaikanlage wäre der von heutigen Solarzellen produzierte Strom für den Menschen nicht verfügbar.

Aus Sicht der Stellung der Industriekette ist der Wechselrichter der Photovoltaikindustrie nachgelagert und tritt in den Prozess des Aufbaus einer Stromerzeugungsanlage (egal in welcher Form) ein.

Aus Kostensicht ist der Anteil von Photovoltaik-Wechselrichtern an den Kosten nicht hoch.Generell ist der Anteil von dezentralen Photovoltaikanlagen höher als der von großen Freiflächenkraftwerken.

Die aktuellen Photovoltaik-Wechselrichter haben eine Vielzahl von Klassifizierungsmethoden, die gebräuchlicher und einfacher zu verstehen sind und nach Produkttypen unterschieden werden.Es gibt hauptsächlich vier Typen: Zentral-, String-, verteilte und Mikro-Wechselrichter.Unter ihnen unterscheidet sich der Mikro-Wechselrichter deutlich von den anderen drei Geräten und kann nur in kleinen photovoltaischen Stromerzeugungssystemen wie der Heimphotovoltaik verwendet werden und ist nicht für große Systeme geeignet.

Aus Sicht der Marktanteile nehmen Stringwechselrichter eine absolute Dominanz ein, Zentralwechselrichter rangieren mit großem Abstand an zweiter Stelle und andere Typen haben nur sehr wenig Anteil.Nach Angaben von CPIA machen String-Wechselrichter 69,6 %, zentrale Wechselrichter 27,7 %, dezentrale Wechselrichter einen Marktanteil von etwa 2,7 % aus und Mikro-Wechselrichter sind nicht sichtbar.Statistiken.

Der Grund, warum die meisten Mainstream-Wechselrichterprodukte vom String-Typ sind, ist folgender: Der Betriebsspannungsbereich ist breit und die Stromerzeugungsfähigkeit ist bei schwachem Licht stark;Ein einzelner Wechselrichter steuert wenige Batteriekomponenten, im Allgemeinen nur Dutzende, was viel kleiner ist als der zentralisierte Wechselrichter. Die Anzahl von Tausenden von Generatoren, die Auswirkungen unerwarteter Ausfälle auf die Gesamteffizienz der Stromerzeugung sind relativ gering;die Betriebs- und Wartungskosten sind niedrig, die Fehlererkennung ist relativ einfach, und wenn ein Fehler auftritt, ist die Zeit zur Fehlerbehebung kurz und der Ausfall und die Wartung verursachen weniger Verluste.

Hervorzuheben ist jedoch, dass es neben Großkraftwerken auch in der Photovoltaikbranche zahlreiche spezifische Anwendungsszenarien gibt und es viele Arten der dezentralen Photovoltaik gibt, wie z. B. Haushalts-Photovoltaik, Fabrikdach-Photovoltaik, Hochhaus-Photovoltaik Vorhangfassaden und so weiter.Auch für solche photovoltaischen Stromerzeugungsanlagen hat das Land entsprechende Pläne.Beispielsweise wird in dem vom Ministerium für Wohnungswesen und städtisch-ländliche Entwicklung und der Nationalen Entwicklungs- und Reformkommission im Juli herausgegebenen Umsetzungsplan für die Erreichung des CO2-Peaks im städtischen und ländlichen Bau erwähnt, dass bis 2025 neue öffentliche Einrichtungsgebäude, das Dach, errichtet werden sollen Die photovoltaische Deckungsrate des neu errichteten Fabrikgebäudes wird 50% erreichen.Unterschiedliche Anwendungsszenarien haben unterschiedliche Anforderungen an Photovoltaik-Wechselrichter, und mit der rasanten Entwicklung der Photovoltaikindustrie können die Auswirkungen technologischer Iterationen auf die Branche nicht ignoriert werden, was die Marktstruktur von Photovoltaik-Wechselrichtern unsicher macht.

In Bezug auf die Marktgröße sollte festgestellt werden, dass die unvollständige Offenlegung von Informationen bestimmte statistische Schwierigkeiten verursacht hat, da mehr als ein führendes Unternehmen der Wechselrichterbranche nicht gelistet wurde, was zu gewissen Unterschieden in den von verschiedenen Institutionen angegebenen Daten aufgrund der Einfluss des Kalibers.

Aus Sicht der Marktgröße laut Versandstatistik: Die PV-Wechselrichter-Lieferungen von IHS Markit im Jahr 2021 betragen etwa 218 GW, eine Steigerung von etwa 27 % gegenüber dem Vorjahr;Die Daten von Wood Mackenzie belaufen sich auf mehr als 225 GW, eine Steigerung von 22 % gegenüber dem Vorjahr.

Der Grund, warum die aktuelle Photovoltaik-Wechselrichterindustrie eine beträchtliche Wettbewerbsfähigkeit aufweist, liegt hauptsächlich an dem beträchtlichen Preisvorteil, der durch die stabile Kostenkontrollfähigkeit einheimischer Unternehmen erreicht wird.Zu diesem Zeitpunkt hat fast jeder Wechselrichtertyp in China einen ziemlich offensichtlichen Kostenvorteil, und die Kosten pro Watt betragen nur etwa 50 % oder sogar 20 % der Kosten im Ausland.

Kostensenkung und Effizienzsteigerung ist die Richtung der Optimierung

Heimische Photovoltaik-Wechselrichter haben sich zum jetzigen Zeitpunkt einen gewissen Wettbewerbsvorteil erarbeitet, was aber natürlich nicht heißt, dass es in der Branche keine Möglichkeit zur weiteren Optimierung gibt.Die wichtigsten Kostensenkungspfade für zukünftige Photovoltaik-Wechselrichter werden sich auf drei Aspekte konzentrieren: Lokalisierung von Schlüsselkomponenten, Verbesserung der Leistungsdichte und technologische Innovation.

Bezüglich der Kostenstruktur nehmen die direkten Materialien von Photovoltaik-Wechselrichtern mit über 80 % einen sehr hohen Anteil ein, der sich grob in vier Teile unterteilen lässt: Leistungshalbleiter (hauptsächlich IGBTs), mechanische Teile (Kunststoffteile, Druckguss, Radiatoren, Blechteile usw.), Hilfsmaterialien (Isoliermaterialien, Verpackungsmaterialien usw.) und andere elektronische Komponenten (Kondensatoren, Induktivitäten, integrierte Schaltkreise usw.).Der allgemeine Preis der in Photovoltaik-Wechselrichtern verwendeten Materialien wird erheblich von vorgelagerten Rohstoffen beeinflusst, die Produktionsschwierigkeiten sind nicht hoch, der Marktwettbewerb ist bereits ausreichend, eine weitere Kostensenkung ist schwierig und der Verhandlungsspielraum ist relativ begrenzt, was nicht viel bieten kann Hilfe zur weiteren Kostenreduzierung von Wechselrichtern .

Aber Halbleitergeräte sind anders.Leistungshalbleiter machen 10 % bis 20 % der Kosten des Wechselrichters aus.Sie sind die Kernkomponenten zur Realisierung der DC-AC-Wechselrichterfunktion des Wechselrichters und bestimmen direkt die Umwandlungseffizienz des Geräts.Aufgrund der hohen Branchenbarrieren von IGBTs ist der Lokalisierungsgrad in diesem Stadium jedoch nicht hoch.

Dadurch haben Leistungshalbleiter eine stärkere Preissetzungsmacht als andere Geräte.Es sind auch die weltweite Halbleiterknappheit und Preiserhöhungen seit 2021, die zu einem offensichtlichen Druck auf den Gewinn von Wechselrichtern geführt haben, und die Rohertragsmarge der Produkte ist größtenteils gesunken.Mit der rasanten Entwicklung von Haushaltshalbleitern wird erwartet, dass die Wechselrichterindustrie in Zukunft den lokalisierten Austausch von IGBTs realisieren und eine Gesamtkostensenkung erreichen wird.

Die Erhöhung der Leistungsdichte bezieht sich auf die Entwicklung von Produkten mit höherer Leistung bei gleichem Gewicht oder leichteren Produkten bei gleicher Leistung, wodurch die Fixkosten für Bauteile/Hilfsstoffe verwässert und relative Kostensenkungsergebnisse erzielt werden.Aus Sicht der Produktparameter verbessern die aktuellen verschiedenen Wechselrichter die Nennleistung und Leistungsdichte tatsächlich ständig.

Die technologische Iteration ist relativ einfach.Die Wechselrichterindustrie kann Kostenkontrolle erreichen und weitere Gewinnmargen erschließen, indem sie das Produktdesign weiter optimiert, Materialien reduziert, Produktionsprozesse verbessert und auf effizientere Geräte umstellt.

Die nächste Welt, Energiespeicher?

Neben der Photovoltaik ist eine weitere Marktrichtung der aktuellen Wechselrichterbranche die ebenso heiße Energiespeicherung.

Die photovoltaische Stromerzeugung, insbesondere verteilte photovoltaische Systeme, weist eine natürliche Unterbrechung und Volatilität auf.Die Anbindung an Energiespeichersysteme zur Erzielung einer kontinuierlichen und stabilen Stromversorgung ist eine weithin anerkannte Lösung.

Um den Anforderungen des neuen Stromversorgungssystems gerecht zu werden, wurde das Power Conversion System (PCS; zum besseren Verständnis manchmal als Energiespeicher-Wechselrichter bezeichnet) ins Leben gerufen.PCS ist ein elektrochemisches System, das das Batteriesystem und das Stromnetz verbindet, um eine bidirektionale Umwandlung elektrischer Energie zu realisieren.Es kann nicht nur Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, um die Batterie während der Lastsenke zu laden, sondern auch während der Spitzenlastzeit den Gleichstrom im Akkumulator in Wechselstrom umwandeln und mit dem Netz verbinden..

Aufgrund der komplexeren Funktionen stellt das Stromnetz jedoch höhere Leistungsanforderungen an Energiespeicher-Wechselrichter, was zu einer erheblichen Erhöhung der Anzahl der verwendeten Komponenten führt, die fast doppelt so hoch sein kann wie bei herkömmlichen Photovoltaik-Wechselrichtern.Gleichzeitig bringen die komplexen Funktionen auch höhere technische Barrieren mit sich.

Dementsprechend hat der Energiespeicher-Wechselrichter, obwohl der Gesamtmaßstab nicht sehr groß ist, bereits eine hervorragende Rentabilität gezeigt, und die Rohertragsmarge hat einen beträchtlichen Vorteil gegenüber dem Photovoltaik-Wechselrichter.

Der aktuellen Situation der Branche nach zu urteilen, hat der Energiespeichermarkt in Übersee früher begonnen, und die Nachfrage ist stärker als in China.Eine vergleichbare Marktdominanz wie Batteriekomponenten und Wechselrichter in der Branche haben heimische Unternehmen noch nicht aufgebaut.Allerdings ist die Marktgröße von Energiespeicher-Wechselrichtern zu diesem Zeitpunkt nicht groß, und es gibt eine große Lücke bei Photovoltaik-Wechselrichtern.Es gibt keinen offensichtlichen Unterschied in der Wettbewerbsfähigkeit zwischen inländischen und ausländischen Unternehmen, der hauptsächlich auf Geschäftsentscheidungen zurückzuführen ist.

Obwohl es für Unternehmen gewisse technische Hindernisse gibt, hat die Technologie der Energiespeicher-Wechselrichter und der Photovoltaik-Wechselrichter den gleichen Ursprung, und es ist für Unternehmen nicht sehr schwierig, sie umzuwandeln.Und auf dem heimischen Markt ist die Energiespeicherindustrie, die sowohl von der Industrie als auch von der Politik vorangetrieben wird, in eine Phase rasanter Entwicklung mit beträchtlichem Marktwachstum und starker Branchensicherheit eingetreten, was eine sehr klare Geschäftsentwicklungsrichtung für Wechselrichterunternehmen darstellt.

Tatsächlich haben viele Unternehmen von den guten Erwartungen der Energiespeicherbranche profitiert.Gemessen an der Leistung im Jahr 2021 haben die Energiespeicher-Geschäftsfelder vieler Unternehmen ein starkes Wachstum gezeigt.Obwohl dieses Wachstum in gewissem Zusammenhang mit der niedrigen Basis steht, reicht es aus, um zu beweisen, dass die Entwicklung der Herstellung von Geräten im Zusammenhang mit der Energiespeicherung eine starke Gewissheit hat, und es besteht kein Zweifel, dass sie eine gute Geschäftslogik und ein gutes Wachstum aufweist.

Relativ klar ist auch der Weg der zukünftigen Kostensenkung bei Energiespeicher-Wechselrichtern, der sich nicht sehr von Photovoltaik-Wechselrichtern unterscheidet.Es konzentriert sich auf die Reduzierung des Preises von Komponenten, insbesondere auf den lokalen Austausch von Leistungshalbleitern.Da die Anzahl der verwendeten Komponenten viel größer ist, kann der durch die Substitution erzielte kostensenkende Effekt noch verstärkt werden.

Wenn Wechselrichterunternehmen die Entwicklung von Energiespeicherkonverterprodukten beschleunigen und sich dabei auf die rasante Entwicklung der Energiespeicherindustrie und die etablierten Wettbewerbsvorteile netzgekoppelter Wechselrichter verlassen, haben wir allen Grund zu der Annahme, dass die lokale Industrie alle Möglichkeiten hat, sich auf China zu verlassen Die Vorteile der Herstellung, die Reproduktion des Wohlstands der Photovoltaikindustrie in der Energiespeicher-Wertschöpfungskette und der kommerzielle Erfolg heimischer Unternehmen sind ebenfalls natürliche Ergebnisse.