中國儲能網(wǎng)訊：雖然有機構(gòu)樂觀預(yù)測，2025年儲能變流器市場規(guī)模約為75億～150億元，僅占新型儲能裝置市場規(guī)模1500億元的5～10%，但儲能變流器是連接儲能電池系統(tǒng)和電網(wǎng)的雙向電流可控轉(zhuǎn)換裝置，決定了新型儲能系統(tǒng)的效率和安全，影響著新型儲能系統(tǒng)的使用壽命。
儲能變流器的核心作用疊加新型儲能電站裝機規(guī)模攀升，令儲能變流器廠商持續(xù)享受市場快速擴張紅利。許多廠商乘勢進入賽道，以期分一杯羹。目前市場競爭非常激烈，擁有品牌優(yōu)勢、技術(shù)優(yōu)勢、高產(chǎn)品滲透率的頭部企業(yè)中標率很高，競爭優(yōu)勢較明顯。主打價格戰(zhàn)的低端產(chǎn)能雖然也有生存空間，但在“洗牌”的2024年，被市場淘汰的風(fēng)險也增加了。
擴張趨勢不變 成本不斷下降
北極星儲能網(wǎng)接觸的陽光電源、遠景等企業(yè)高管一致看好新型儲能市場和儲能變流器市場。并認為，賽道競爭格局將呈頭部化趨勢，低端產(chǎn)能被淘汰的風(fēng)險將增大。
他們在不同場合發(fā)表的觀點大致相同，認為目前新型儲能行業(yè)呈快速擴張勢頭。2024年新型儲能增速有放緩趨勢，但上升勢頭不會改變。儲能變流器作為儲能系統(tǒng)中的一個主要設(shè)備，規(guī)模也將呈擴張趨勢。
在新型儲能快速發(fā)展的宏觀背景下，技術(shù)的不斷演進降低了儲能變流器成本。有業(yè)內(nèi)人士對北極星儲能網(wǎng)表示，技術(shù)快速迭代、人工成本可控并不是儲能變流器成本下降的唯一原因。他認為，成本下降的重要原因是是產(chǎn)銷量增加，材料采購成本下降，規(guī)模效應(yīng)發(fā)揮了作用。第二，新型儲能單機功率增加，變流器單位容量造價降低，也是成本下降的原因之一。
“構(gòu)、大”是主流趨勢
2023年，儲能變流器技術(shù)發(fā)展集中在軟件和硬件兩大領(lǐng)域。去年，構(gòu)網(wǎng)型變流器的控制模式（算法）快速迭代。其主要應(yīng)用在新能源配套和獨立儲能電站等場景，因為它可以穩(wěn)定整個電網(wǎng)、改善系統(tǒng)穩(wěn)定性，所以該技術(shù)在以上兩個主要應(yīng)用場景滲透比例高。國內(nèi)主要構(gòu)網(wǎng)型變流器廠商在該項技術(shù)上取得了一定突破。
構(gòu)網(wǎng)型變流器硬件與構(gòu)網(wǎng)型變流器控制模式緊密相關(guān)，硬件須具備較強的支撐能力，實現(xiàn)瞬間輸出較大有功、無功電流，發(fā)揮較強的支撐作用，且有較快的響應(yīng)速度。
湯旭表示，構(gòu)網(wǎng)型變流器的輸出能力必須比以前的產(chǎn)品更強，2024年構(gòu)網(wǎng)型變流器硬件的發(fā)展方向是擁有更強的過載能力、更大的裝置容量。構(gòu)網(wǎng)型變流器擁有的瞬時過載能力可達到10秒內(nèi)300%，而常規(guī)的跟網(wǎng)型變流器瞬時過載能力約為120%。
儲能變流器的第二個發(fā)展方向是為了匹配更大直流艙，變流器容量不斷增大。目前市場上已經(jīng)有了5MWh甚至更大容量的電池直流艙，與直流艙匹配的儲能變流器單機容量至少要到2.5MW。
另外，組串式儲能變流器的市場需求也呈快速增長態(tài)勢，內(nèi)外銷需求都很旺盛。
高壓級聯(lián)滲透率增大
從2023年開始，擁有高壓電力電子產(chǎn)品技術(shù)積累的企業(yè)，比如南瑞繼保、西電電力電子、中車、智光、四方等企業(yè)，相繼推出了高壓級聯(lián)儲能產(chǎn)品。
高壓級聯(lián)變流器備受重視是因為業(yè)內(nèi)看到了其滿足大型獨立充電站需求、電網(wǎng)友好的技術(shù)特點。
北極星儲能網(wǎng)綜合整理發(fā)現(xiàn)：低壓電力電子產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)尚未進入高壓級聯(lián)變流器賽道，或是由于高壓級聯(lián)變流器技術(shù)與低壓變流器技術(shù)存在較大差異所致。即使有高壓電力電子產(chǎn)品技術(shù)積累的企業(yè)，也需要時間才能掌握高壓級聯(lián)這項新技術(shù)，充分說明該技術(shù)門檻較高。
湯旭表示，2023年智光多個采用高壓級聯(lián)變流器的200兆瓦時、400兆瓦時獨立儲能電站落地。2024年，為了避免在常規(guī)的低壓產(chǎn)品領(lǐng)域“血拼”，將持續(xù)擴大高壓級聯(lián)變流器的滲透率。
另外一個值得關(guān)注的“高壓”是高電壓。去年，陽光電源全球首套2000V光伏逆變器并網(wǎng)，該2000V高壓逆變器，降低了系統(tǒng)損耗，提升系統(tǒng)效率，單瓦BOS成本也降低了。去年，北京一家名為京清數(shù)電的初創(chuàng)公司官宣，其2000V高壓儲能變流器，已經(jīng)在北美市場完成了GW級產(chǎn)品交付并在國內(nèi)建設(shè)示范項目。
高端IGBT亟需國產(chǎn)替代
目前，儲能變流器是由核心功率器件元器件IGBT（絕緣柵雙極型晶體管)，PCB板（印刷電路板），電線電纜等硬件組成。
其中IGBT主要作用就是變壓、變頻、交變轉(zhuǎn)換等，能直接影響決定儲能逆變器的性能，成本占20~30%。而且與光伏相比，儲能IGBT的價值相對更高。我國是全球最大的IGBT市場，但高技術(shù)、高附加值的中高端IGBT等功率器件對外依存度較高。
在2023年，中國電氣裝備、中核集團曾分別發(fā)布IGBT招采需求。中核集團曾發(fā)布IGBT儲能變流器采購需求，明確提出采購“高品質(zhì)性能良好”的儲能變流器設(shè)備，而且從參數(shù)上對于損耗和噪聲、以及功率方面提出具體要求。
中國電氣裝備曾為許繼電力電子發(fā)布18.35萬個IGBT采購需求，共設(shè)置7個標包，且指定供應(yīng)方參考英飛凌、ABB、威科、瑞迪、南瑞、賽晶品牌。最終開標結(jié)果顯示，北京銳訊馳電子技術(shù)有限公司、青島云集控制技術(shù)有限公司、杭州中格芯電子科技有限公司、南瑞聯(lián)研半導(dǎo)體有限責任公司、賽晶亞太半導(dǎo)體科技（浙江）有限公司成功入圍。
國內(nèi)市場迅猛增長以及政策利好疊加，加速了IGBT國產(chǎn)化進程和滲透率的提高。IGBT的技術(shù)發(fā)展路徑主要圍繞降低開關(guān)損耗和創(chuàng)建更薄結(jié)構(gòu)展開。目前，該賽道已發(fā)展到成本高、性能先進的第七代微溝槽柵場截止型IGBT，但市場滲透率更高的為第四、五代IGBT產(chǎn)品。有機構(gòu)研報顯示，目前我國擁有高壓IGBT芯片生產(chǎn)能力的廠商為時代電氣和斯達半導(dǎo)體。士蘭微、華微電子、比亞迪、宏微科技、華潤微、新潔能已擁有中低壓IGBT產(chǎn)能。但是我國IGBT產(chǎn)品與歐美同類產(chǎn)品代際差距約為5至10年。令人欣慰的是這種技術(shù)差距正在縮小。
另一方面，有企業(yè)已經(jīng)推出了SiC碳化硅儲能PCS替代IGBT模塊方案。SiC以耐高壓、耐高溫、體積小、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，且某種程度規(guī)避了IGBT技術(shù)壁壘、產(chǎn)能受限的問題，目前已經(jīng)逐步在部分龍頭企業(yè)中得到應(yīng)用，但大規(guī)模推廣仍面臨成本高等問題。
陽光電源
陽光電源是行業(yè)內(nèi)為數(shù)極少的掌握多項自主核心技術(shù)的企業(yè)之一，綜合實力位居全球新能源發(fā)電行業(yè)第一方陣。數(shù)據(jù)顯示，截至 2023年6月，公司已累計實現(xiàn)全球逆變設(shè)備裝機超過405GW。儲能方面，陽光電源發(fā)布了全球首款交直流一體的5MWh儲能系統(tǒng)，同時在構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)方面專業(yè)領(lǐng)先，助力中國海油在潿洲島成功投運全球首個海上構(gòu)網(wǎng)型儲能項目。
依托電力電子、電化學(xué)、電網(wǎng)支撐“三電融合”專業(yè)技術(shù)，陽光電源積極推進新能源發(fā)電領(lǐng)域重大核心技術(shù)研發(fā)，培育了一支研發(fā)經(jīng)驗豐富、自主創(chuàng)新能力較強的專業(yè)研發(fā)隊伍。多年來，陽光電源品牌知名度與美譽度持續(xù)提升。
南瑞繼保
作為電力電子的資深專家，南瑞繼保一直在儲能變流器領(lǐng)域勇立潮頭，且率先打開了構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)應(yīng)用。
2023年6月，南瑞繼保的世界上首個具備獨立運行能力、低短路容量、泛電壓等級、廣覆蓋范圍的額濟納“源網(wǎng)荷儲”一體化示范項目成功投運。該項目以南瑞繼保構(gòu)網(wǎng)技術(shù)為核心，構(gòu)建了源網(wǎng)荷儲一體化解決方案，并提供了全套裝備，實現(xiàn)了首次廣域大網(wǎng)架純新能源黑啟動、首次全域離網(wǎng)中長期運行和首次人工短路故障穿越，實現(xiàn)了構(gòu)網(wǎng)儲能和包括100%及任意比例新能源系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，并可以與主網(wǎng)并離網(wǎng)無縫切換，為新能源大規(guī)模消納奠定了核心技術(shù)基礎(chǔ)。
2023年，南瑞繼保的世界首套采用構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的靜止同步調(diào)相機（SSC）和電網(wǎng)支撐型SVG（GSSVG）的成功應(yīng)用，有效提高了新能源送端弱電網(wǎng)的穩(wěn)定性，核心技術(shù)先進性和經(jīng)濟性全面優(yōu)于傳統(tǒng)分布式調(diào)相機。經(jīng)過多年技術(shù)積累，南瑞繼保已經(jīng)成為引領(lǐng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，提升新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行水平主力軍。
許繼電力電子
許繼電力電子公司是我國大功率電力電子領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)。作為中國電氣裝備集團下屬單位，許繼電力電子公司從事儲能技術(shù)研究和設(shè)備應(yīng)用近30年，具備年生產(chǎn)變流器15GW的能力。該公司重點聚焦靜止無功發(fā)生器（SVG）、儲能變流器（PCS）、光伏逆變器和DC/DC變換器等產(chǎn)品研發(fā)銷售，為交直流微電網(wǎng)和風(fēng)光儲離網(wǎng)制氫等N個應(yīng)用場景提供完整的解決方案和關(guān)鍵電力電子設(shè)備。
據(jù)悉，許繼電力電子公司先后攻克了虛擬同步機控制技術(shù)、電網(wǎng)黑啟動技術(shù)、多機并聯(lián)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)運行技術(shù)和諧振控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成了50kW~5MW具有自主知識產(chǎn)權(quán)的儲能變流器系列產(chǎn)品。
科華數(shù)能
數(shù)據(jù)顯示，科華數(shù)能儲能變流器出貨量一直處于國內(nèi)、全球前列。
科華數(shù)能在構(gòu)建新型電力系統(tǒng)中引入構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù)，有效提升了系統(tǒng)短路電流水平，提高系統(tǒng)強度；為系統(tǒng)提供阻尼和慣性，改善系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性；當系統(tǒng)失步解列時快速響應(yīng)，提升系統(tǒng)的第一搖擺周期穩(wěn)定性，主動支撐系統(tǒng)恢復(fù)；削弱電力系統(tǒng)間諧波和不平衡電壓帶來的影響。
在寧夏百MW級共享儲能項目中，科華數(shù)能開展構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)應(yīng)用，應(yīng)對寧夏弱網(wǎng)地區(qū)實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型電力支撐，采用虛擬同步發(fā)電機技術(shù)，可以通過復(fù)制同步電機的行為和性能來加強電網(wǎng)，可以起到快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻震蕩等作用。
上能電氣
作為連續(xù)兩年國內(nèi)出貨量TOP1，上能電氣全場景儲能變流器及系統(tǒng)集成解決方案覆蓋125kW~5000kW功率段，系統(tǒng)集成產(chǎn)品圍繞集中式、組串式等多種變流器技術(shù)路線，面向發(fā)電側(cè)/電網(wǎng)側(cè)/用戶側(cè)/微電網(wǎng)多場景應(yīng)用。2023年4月，上能電氣還全球首發(fā)“2MW 1520V集中式儲能變流器”技術(shù)方案，再次引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。
近幾年，上能電氣深度布局儲能領(lǐng)域，業(yè)務(wù)涵蓋變流器和儲能系統(tǒng)集成，銷量猛增。與此同時，該公司逆變器產(chǎn)品涵蓋集中式+組串式逆變器，得益于全球集中式+分布式光伏裝機規(guī)模的大幅度增加，銷量高企。上能電氣持續(xù)發(fā)力儲能領(lǐng)域，去年9月3日，上能電氣15GW儲能變流器及儲能系統(tǒng)集成研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目在江蘇無錫開工。
首航新能源
2023年，首航新能源成功實現(xiàn)了從“微”到“大”的賽道切換。作為光伏領(lǐng)域逆變代表企業(yè)，核心產(chǎn)品覆蓋3～215kW儲能逆變器，首航新能源在2023年還推出了工商業(yè)儲能系統(tǒng)PowerMagic和集中式儲能系統(tǒng)PowerMaster等。該公司積極探索功率變換拓撲和創(chuàng)新控制技術(shù)，結(jié)合第三代功率半導(dǎo)體器件的性能優(yōu)勢，有效提升了變流器性能指標，并通過多電平、磁集成與專利驅(qū)動時序等技術(shù)融合，將逆變器系統(tǒng)發(fā)電峰值效率提升至98.4%。
首航新能源通過對組串式逆變器并網(wǎng)阻抗自適應(yīng)算法的研究和應(yīng)用，主要逆變器產(chǎn)品可應(yīng)對30種以上電網(wǎng)電壓諧波，且能夠支持接入交流輸出短路比1.2條件下的弱點網(wǎng)，本地/遠程快速有功調(diào)節(jié)與無功支撐最快響應(yīng)速度可小于100毫秒，能夠在保障系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電功率穩(wěn)定的前提下，有效提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
特變電工
特變電工圍繞源網(wǎng)荷儲、多能互補、新能源大基地等具體業(yè)務(wù)場景的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，持續(xù)推動數(shù)字化設(shè)計和運營業(yè)務(wù)平臺建設(shè)，圍繞組串式儲能變流器、SVG，開展產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新工作。
在2023年初，特變電工首次推出組串式儲能變流器和一體機，以IP66防護等級、 C5防腐等級以及 1.1倍長期過載能力保障儲能設(shè)備的高可靠性，搭配特殊設(shè)計的散熱結(jié)構(gòu)和三電平拓撲結(jié)構(gòu)，令儲能變流器可在50℃的環(huán)境溫度滿額運行，轉(zhuǎn)換效率最高可達99%。
西電電力電子
西電電力電子與合作伙伴共同研制了基于國產(chǎn)IGCT-PLUS器件、級聯(lián)H橋架構(gòu)的世界上最大容量高壓級聯(lián)直掛式儲能系統(tǒng)（構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)）。該系統(tǒng)入選了國家能源局能源領(lǐng)域首臺（套）重大技術(shù)裝備名單。
該百兆瓦級高壓級聯(lián)直掛式儲能系統(tǒng)融合了儲能及無功補償功能，可實現(xiàn)四象限運行，既可進行100MW的有功調(diào)節(jié)輸出，又可進行高達140MVar的無功支撐，可為新能源電力系統(tǒng)提供慣量支撐；可在數(shù)毫秒內(nèi)快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令，并在數(shù)十毫秒內(nèi)實現(xiàn)有功和無功0到100%調(diào)節(jié)。目前，項目正在開展50MW/100MWh高壓級聯(lián)儲能系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試、100MW/200MWh高壓級聯(lián)儲能系統(tǒng)的研制工作。
盛弘股份
盛弘股份作為模塊化儲能系統(tǒng)領(lǐng)導(dǎo)者，深耕儲能行業(yè)十二載，持續(xù)為用戶提供源、網(wǎng)、荷、微一站式全場景儲能系統(tǒng)解決方案，全系列產(chǎn)品覆蓋30kW~5000kW功率段及不同的并網(wǎng)電壓等級，靈活匹配各類應(yīng)用場景需求，以成就合作伙伴為己任，為客戶創(chuàng)造商業(yè)價值，成就能源自由。盛弘股份儲能產(chǎn)品已在全球6大洲60+國家與地區(qū)投放使用，截至2023年6月累計裝機容量超過4GW。
索英電氣
索英電氣是儲能變流器領(lǐng)域老品牌之一，且擁有領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新能力，產(chǎn)品性能領(lǐng)先、系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，已通過百余個項目的嚴苛考核，裝機量以GW計算，多年位居國內(nèi)市場前三。
索英電氣的儲能產(chǎn)品應(yīng)用，從海拔4500米的高原到高濕高溫的熱帶海島，從微電網(wǎng)到并網(wǎng)離網(wǎng)，落地項目廣闊。他們的規(guī)模化儲能變流器多次應(yīng)用于國家重點研發(fā)計劃、國家科技支撐計劃重大項目、國家能源局首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源(能源互聯(lián)網(wǎng))示范項目和國家能源局首批科技創(chuàng)新(儲能)試點示范項目。
智光儲能
智光儲能的6~35kV級聯(lián)型高壓儲能系統(tǒng)采用國內(nèi)首創(chuàng)的H橋級聯(lián)式電力電子拓撲結(jié)構(gòu)，由若干儲能單元，通過交流電串聯(lián)升壓的方式，實現(xiàn)無變壓器直接接入6~35kV高壓電網(wǎng)，系統(tǒng)的單機功率可達25MW，多次刷新了投入商業(yè)運行的儲能項目單機容量紀錄。
智光儲能數(shù)據(jù)顯示，其整機系統(tǒng)循環(huán)效率超過91%，是全球電化學(xué)儲能充放循環(huán)效率唯一超過90%的儲能技術(shù)路線。產(chǎn)品具有無電芯或電池簇并聯(lián)、單機容量大、安全性高、電池容量利用率高、系統(tǒng)效率高等特點，可為大型儲能電站節(jié)約10%以上建設(shè)成本，而且智光儲能稱，在儲能變流器能量轉(zhuǎn)換和電池均衡控制技術(shù)方面達到國際領(lǐng)先水平。
