Quantitativamente, l'Agenzia internazionale per l'energia (IEA) ha precedentemente pubblicato lo "Special Report on Photovoltaic Global Supply Chain", che mostra che dal 2011 la Cina ha investito oltre 50 miliardi di dollari USA per espandere la capacità di produzione di apparecchiature fotovoltaiche, che è 10 volte quello dell'Europa.La Cina ha creato più di 300.000 posti di lavoro nel settore manifatturiero;L'industria manifatturiera fotovoltaica cinese occupa almeno l'80% della capacità di produzione globale in tutti i collegamenti di produzione di pannelli solari, da materiali in silicio, lingotti di silicio, wafer a celle e moduli, tra cui il più basso Il più alto è il materiale di silicio (79,4%) e il più alto è il lingotto di silicio (96,8%).L'IEA prevede inoltre che entro il 2025 la capacità di produzione della Cina in alcuni collegamenti rappresenterà il 95% o più.

Non c'è da stupirsi che l'IEA utilizzerà "dominate" per descrivere lo stato dell'industria fotovoltaica cinese e affermerà persino che rappresenta una certa minaccia per la catena di approvvigionamento fotovoltaico globale. "... il livello di concentrazione geografica nelle catene di approvvigionamento globali crea anche potenziali sfide che i governi devono affrontare”. Se lo si guarda qualitativamente, è ancora più interessante che un commento sul “New York Times” consideri l'industria fotovoltaica cinese come una grave minaccia.L'ultima "teoria delle minacce" potrebbe essere ancora il 5G.

Ma i pannelli solari non sono l'unico anello della catena del valore del fotovoltaico dominata dalle aziende cinesi.Questo articolo si concentra su un altro dispositivo meno noto, ma ugualmente critico nei sistemi di generazione di energia fotovoltaica: l'inverter fotovoltaico.

Inverter, cuore e cervello del fotovoltaico

L'inverter fotovoltaico può convertire la corrente continua generata dal modulo a celle solari in corrente alternata con frequenza regolabile e può essere utilizzata per la produzione e la vita.L'inverter è anche responsabile della massimizzazione della capacità di generazione di energia dei pannelli fotovoltaici e della protezione dai guasti del sistema, incluse, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, le funzioni di funzionamento automatico e spegnimento, le funzioni di controllo dell'inseguimento della massima potenza, una serie di funzioni richieste dai sistemi connessi alla rete, ecc. .

In altre parole, la funzione principale dell'inverter fotovoltaico può anche essere riassunta nel rilevamento della massima potenza di uscita dell'array di moduli fotovoltaici e nell'immissione della sua energia nella rete con la minima perdita di conversione e la migliore qualità dell'energia.Senza il "cuore e il cervello" di questo sistema fotovoltaico, l'elettricità prodotta dalle attuali celle solari non sarebbe disponibile per l'uomo.

Dal punto di vista della posizione della catena industriale, l'inverter si trova a valle dell'industria fotovoltaica ed entra nell'anello nel processo di costruzione di un sistema di generazione di energia (indipendentemente dalla forma).

Dal punto di vista dei costi, la quota di inverter fotovoltaici nel costo non è elevata.In generale, la quota di impianti fotovoltaici distribuiti è superiore a quella delle grandi centrali elettriche a terra.

Gli attuali inverter fotovoltaici hanno diversi metodi di classificazione, più comuni e di facile comprensione, e si distinguono per tipologia di prodotto.Ne esistono principalmente quattro tipologie: centralizzati, di stringa, distribuiti e micro inverter.Tra questi, il micro-inverter è abbastanza diverso dagli altri tre dispositivi, può essere utilizzato solo in piccoli sistemi di generazione di energia fotovoltaica, come il fotovoltaico domestico, e non è adatto a sistemi su larga scala.

Dal punto di vista della quota di mercato, gli inverter di stringa hanno assunto una posizione dominante assoluta, gli inverter centralizzati si sono classificati al secondo posto con un ampio divario e altri tipi hanno rappresentato molto poco.Secondo i dati forniti da CPIA, gli inverter di stringa rappresentano il 69,6%, gli inverter centralizzati il ​​27,7%, gli inverter distribuiti hanno una quota di mercato di circa il 2,7% e i micro inverter non sono visibili.statistiche.

Il motivo per cui gli attuali prodotti inverter più tradizionali sono del tipo a stringa è che: l'intervallo di tensione operativa è ampio e la capacità di generazione di energia è elevata in condizioni di scarsa illuminazione;un singolo inverter controlla pochi componenti della batteria, generalmente solo decine, che è molto più piccolo dell'inverter centralizzato Il numero di migliaia di generatori, l'impatto di guasti imprevisti sull'efficienza complessiva della produzione di energia è relativamente basso;i costi operativi e di manutenzione sono bassi, il rilevamento dei guasti è relativamente facile e quando si verifica un guasto, il tempo di risoluzione dei problemi è breve e il guasto e la manutenzione causano meno perdite.

Tuttavia, va sottolineato che oltre alle grandi centrali elettriche, l'industria del fotovoltaico ha anche numerosi scenari applicativi specifici e ci sono molti tipi di fotovoltaico distribuito, come il fotovoltaico domestico, il fotovoltaico del tetto di fabbrica, il fotovoltaico di grattacieli facciate continue e così via.Per tali impianti di produzione di energia fotovoltaica, lo stato ha anche piani corrispondenti.Ad esempio, nel Piano di attuazione del Carbon Peaking nell'edilizia urbana e rurale emesso dal Ministero dell'edilizia abitativa e dello sviluppo urbano-rurale e dalla Commissione nazionale per lo sviluppo e le riforme, si ricorda che entro il 2025 nuovi edifici delle istituzioni pubbliche, Il tetto il tasso di copertura fotovoltaica dell'edificio della fabbrica di nuova costruzione raggiungerà il 50%.Diversi scenari applicativi hanno esigenze diverse per gli inverter fotovoltaici e, con il rapido sviluppo dell'industria fotovoltaica, l'impatto delle iterazioni tecnologiche sul settore non può essere ignorato, rendendo incerta la struttura del mercato degli inverter fotovoltaici.

In termini di dimensioni del mercato, va precisato che, non essendo stata quotata più di una società leader nel settore degli inverter, la divulgazione incompleta delle informazioni ha causato alcune difficoltà statistiche, determinando alcune differenze nei dati forniti dalle diverse istituzioni a causa della influenza del calibro.

Dal punto di vista delle dimensioni del mercato, secondo le statistiche delle spedizioni: le spedizioni di inverter fotovoltaici di IHS Markit nel 2021 sono di circa 218 GW, con un aumento anno su anno di circa il 27%;I dati di Wood Mackenzie superano i 225 GW, un aumento anno su anno del 22%.

Il motivo per cui l'attuale industria degli inverter fotovoltaici ha una notevole competitività è principalmente dovuto al notevole vantaggio di prezzo apportato dalla stabile capacità di controllo dei costi delle imprese nazionali.In questa fase, quasi tutti i tipi di inverter in Cina hanno un vantaggio in termini di costi abbastanza evidente e il costo per watt è solo circa il 50% o addirittura il 20% del costo all'estero.

La riduzione dei costi e l'aumento dell'efficienza sono la direzione dell'ottimizzazione

In questa fase gli inverter fotovoltaici domestici hanno stabilito un certo vantaggio competitivo, ma ovviamente questo non significa che non ci siano possibilità di ulteriore ottimizzazione nel settore.I principali percorsi di riduzione dei costi per i futuri inverter fotovoltaici si concentreranno su tre aspetti: localizzazione dei componenti chiave, miglioramento della densità di potenza e innovazione tecnologica.

In termini di struttura dei costi, i materiali diretti degli inverter fotovoltaici rappresentano una quota molto elevata, superiore all'80%, che può essere grosso modo suddivisa in quattro parti: semiconduttori di potenza (principalmente IGBT), parti meccaniche (parti in plastica, pressofusi, radiatori, Parti in lamiera, ecc.), materiali ausiliari (materiali isolanti, materiali di imballaggio, ecc.) e altri componenti elettronici (condensatori, induttori, circuiti integrati, ecc.).Il prezzo generale dei materiali utilizzati negli inverter fotovoltaici risente in modo significativo delle materie prime a monte, la difficoltà di produzione non è elevata, la concorrenza sul mercato è già sufficiente, è difficile un'ulteriore riduzione dei costi e lo spazio di contrattazione è relativamente limitato, che non può fornire molto aiuto per un'ulteriore riduzione dei costi degli inverter.

Ma i dispositivi a semiconduttore sono diversi.I semiconduttori di potenza rappresentano dal 10% al 20% del costo dell'inverter.Sono i componenti principali per realizzare la funzione inverter CC-CA dell'inverter e determinano direttamente l'efficienza di conversione dell'apparecchiatura.Tuttavia, a causa delle elevate barriere industriali degli IGBT, il livello di localizzazione in questa fase non è elevato.

Ciò fa sì che i semiconduttori di potenza abbiano un potere di determinazione dei prezzi maggiore rispetto ad altri dispositivi.Sono anche la carenza globale di semiconduttori e l'aumento dei prezzi dal 2021 che hanno portato a un'evidente pressione sul profitto degli inverter e il margine di profitto lordo dei prodotti è per lo più diminuito.Con il rapido sviluppo dei semiconduttori domestici, l'industria degli inverter dovrebbe realizzare la sostituzione localizzata degli IGBT in futuro e ottenere una riduzione complessiva dei costi.

L'aumento della densità di potenza si riferisce allo sviluppo di prodotti con potenza maggiore a parità di peso, o prodotti più leggeri a parità di potenza, diluendo così i costi fissi delle parti strutturali/materiali ausiliari e ottenendo risultati di riduzione dei costi relativi.Dal punto di vista dei parametri di prodotto, gli attuali vari inverter migliorano costantemente la potenza nominale e la densità di potenza.

L'iterazione tecnologica è relativamente semplice.L'industria degli inverter può ottenere il controllo dei costi e aprire ulteriormente i margini di profitto ottimizzando ulteriormente la progettazione del prodotto, riducendo i materiali, migliorando i processi di produzione e passando a dispositivi più efficienti.

Il prossimo mondo, l'accumulo di energia?

Oltre al fotovoltaico, un'altra direzione di mercato dell'attuale industria degli inverter è l'altrettanto accumulo di energia calda.

La produzione di energia fotovoltaica, in particolare i sistemi fotovoltaici distribuiti, ha una naturale intermittenza e volatilità.Il collegamento ai sistemi di accumulo di energia per ottenere un'alimentazione continua e stabile è una soluzione ampiamente riconosciuta.

Al fine di soddisfare le esigenze del nuovo sistema di alimentazione, è nato il Power Conversion System (PCS; a volte indicato come inverter di accumulo di energia per comodità di comprensione).PCS è un sistema elettrochimico che collega il sistema di batterie e la rete elettrica per realizzare la conversione bidirezionale dell'energia elettrica.Non solo può convertire la corrente alternata in corrente continua per caricare la batteria durante la depressione, ma anche convertire la corrente continua nella batteria di accumulo in corrente alternata durante il periodo di picco di carico e collegarsi alla rete..

Tuttavia, a causa delle funzioni più complesse, la rete elettrica ha requisiti di prestazioni più elevati per gli inverter ad accumulo di energia, con conseguente aumento sostanziale del numero di componenti utilizzati, che può essere quasi il doppio di quello dei normali inverter fotovoltaici.Allo stesso tempo, le funzioni complesse comportano anche barriere tecniche più elevate.

Di conseguenza, sebbene la scala complessiva non sia molto ampia, l'inverter ad accumulo di energia ha già mostrato un'ottima redditività e il margine di profitto lordo presenta un notevole vantaggio rispetto all'inverter fotovoltaico.

A giudicare dalla situazione attuale del settore, il mercato estero dello stoccaggio di energia è iniziato prima e la domanda è più forte di quella cinese.Le società nazionali non hanno ancora stabilito una posizione dominante sul mercato simile a quella dei componenti delle batterie e degli inverter nel settore.Tuttavia, la scala del mercato degli inverter per l'accumulo di energia in questa fase non è ampia e c'è un enorme divario con gli inverter fotovoltaici.Non vi è alcuna evidente differenza di competitività tra imprese nazionali ed estere, che è principalmente il risultato delle scelte aziendali.

Per le imprese, sebbene vi siano alcune barriere tecniche, la tecnologia degli inverter per l'accumulo di energia e degli inverter fotovoltaici ha la stessa origine e non è molto difficile trasformarsi per le imprese.E nel mercato interno, guidato sia dall'industria che dalla politica, l'industria dell'accumulo di energia è entrata in un periodo di rapido sviluppo, con una notevole crescita del mercato e una forte certezza del settore, che è una chiara direzione di sviluppo del business per le aziende di inverter.

In effetti, molte aziende hanno beneficiato delle buone aspettative del settore dell'accumulo di energia.A giudicare dalla performance nel 2021, le linee di business dello stoccaggio di energia di molte aziende hanno mostrato una forte crescita.Sebbene questa crescita abbia una certa relazione con la base bassa, è sufficiente per dimostrare che lo sviluppo della produzione di apparecchiature per l'accumulo di energia ha una forte certezza e non c'è dubbio che abbia una buona logica e crescita aziendale.

Anche il futuro percorso di riduzione dei costi degli inverter per l'accumulo di energia è relativamente chiaro, il che non è molto diverso dagli inverter fotovoltaici.Si concentra sulla riduzione del prezzo dei componenti, in particolare sulla sostituzione localizzata dei semiconduttori di potenza.Poiché il numero di componenti utilizzati è molto maggiore, la produzione nazionale L'effetto di riduzione dei costi portato dalla sostituzione può essere ulteriormente amplificato.

Se le aziende di inverter accelerano lo sviluppo di prodotti per convertitori di accumulo di energia, basandosi sul rapido sviluppo del settore dell'accumulo di energia e sui vantaggi competitivi consolidati degli inverter collegati alla rete, abbiamo tutte le ragioni per credere che l'industria locale abbia tutte le opportunità di fare affidamento sull'industria cinese Anche i vantaggi della produzione, la riproduzione della prosperità dell'industria fotovoltaica nella catena del valore dell'accumulo di energia e il successo commerciale delle imprese nazionali sono risultati naturali.