儲能市場被視為下一個萬億投資機會的出路。
截至2022年底,全國新型儲能項目裝機規(guī)模已達870萬千瓦,平均儲能時間約為2.1小時,比2021年底增長110%以上。截至2022年底,山東155萬千瓦、寧夏90萬千瓦、廣東71萬千瓦、湖南63萬千瓦、內蒙古59萬千瓦。
今年上半年,工商儲能產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)融資金額超過30億元,企業(yè)布局200多家。半導體企業(yè)是整個儲能產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的一部分。
國內半導體公司起飛的儲能軌道意味著什么?
01
功率半導體制造商“儲能飯”
儲能系統(tǒng)由兩個主要部分組成。功率轉換系統(tǒng) (PCS)以及電池管理系統(tǒng) (BMS)。
功率轉換系統(tǒng) (PCS)可進行交流/直流和直流/交流轉換,電能進入電池,充電電池,或將電池儲存的能量轉換為交流電并輸回電網(wǎng)。合適的電力設備解決方案取決于支持的電壓和功率流。
功率轉換系統(tǒng)需要大量的功率半導體。逆變器或變流器(增加整流電路)是風景儲存中實現(xiàn)交直流轉換的核心裝置。通過對陽光電源、固德威、金浪科技等知名逆變器企業(yè)的統(tǒng)計分析,結構件占成本的23%,IGBT、MOS占成本的20%,磁性元器件占成本的17%,芯片集成電路占成本的10%,其中IGBT在逆變器中、芯片集成電路、電容、傳感器、PCB板等產(chǎn)品均屬于半導體領域。半導體設備占逆變器成本的46%,是主要組成部分。
目前逆變器主要使用的功率器件包括 IGBT 模塊、IGBT 單管、SiC MOSFET、硅基 MOSFET 等等。一般使用大功率逆變器 IGBT 模塊、SiC 模塊;可用于中大功率逆變器 IGBT 以及模塊或單管 SiC MOSFET 等分立方案;在小功率逆變器中,分立功率器件方案占主流。
特別是IGBT兼有 MOSFET 高輸入阻抗和 GTR 與光伏逆變器相比,低導壓降具有通態(tài)電流大、耐壓高、電壓驅動等優(yōu)點 MOSFET 具有較大的優(yōu)勢,已逐漸被取代 MOSFET 作為光伏逆變器的核心設備。目前,光伏儲能發(fā)展迅速,需求旺盛,IGBT市場整體缺貨。據(jù)國信證券估計,2022-2025年全球IGBT市場將從625億元增長到 1070 1億元,對應復合增長率 14.2%;新能源發(fā)電IGBT市場對應250.3億元,占總體的23.4%,僅次于新能源汽車市場和工業(yè)IGBT市場。
國內動力半導體制造商在相關產(chǎn)品方面也取得了進展。斯達半導體已成為世界十大光伏儲能企業(yè)的戰(zhàn)略合作伙伴;時代電氣公司贏得了三峽集團第一批IGBT氫生產(chǎn)電源訂單,完成了儲能產(chǎn)品的開發(fā)和認證。
02
芯片在電池管理系統(tǒng)中的機會
電池管理系統(tǒng) (BMS)它具有電池充電、平衡和健康監(jiān)測功能,并配備了負責系統(tǒng)控制和通信的微處理器。該系統(tǒng)提供的基本元件可以控制儲能系統(tǒng) (ESS) 集成到更大的系統(tǒng)中。該系統(tǒng)包括采樣芯片、電量計、保護芯片、充電管理芯片、平衡芯片和認證芯片,需要相互通信。
BMS行業(yè)也經(jīng)歷過“缺芯”難題,TI、STMCU缺貨漲價也導致儲能廠商交貨期延長。
AFE芯片是BMS中的一個關鍵芯片。AFE芯片(模擬前端采集保護芯片)主要負責實時采集、處理和存儲電池組運行過程中的重要信息,與控制器等外部設備交換信息,解決鋰電池系統(tǒng)安全、可用性、易用性、使用壽命等關鍵問題。AFEE通常需要AFE、ADC、芯片,如MCU和數(shù)字隔離器。AFE主要用于收集電池電壓等信息,然后通過ADC轉換為相應的值,然后移交MCU進行計算,而數(shù)字隔離器主要用于避免控制系統(tǒng)低壓電路在電場中的潛在高壓損壞。
就像其他模擬芯片一樣,這條軌道主要由國外大型制造商占據(jù)。采集器中的關鍵芯片AFE基本上被美信等大型外國制造商壟斷ADI、TI、ST、NXP等。近年來,以中英、集澈、奇力、華潤為代表的國產(chǎn)BMS AFE芯片逐漸進入視線。寧德時代、比亞迪、中創(chuàng)新航、億緯鋰能、國軒高科技、新旺達等國內市場已經(jīng)發(fā)展出了一些電池組廠商。這意味著國內市場有相當大的潛力,只要產(chǎn)品性能得到滿足,未來就會有機會。
BMS相關芯片的問題類似于國內其他類型芯片替代的困難。目前,各種芯片實際上都可以實現(xiàn)國內替代,但海外制造商的產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)過了長期的市場驗證,但國內芯片在應用條件下,有很多數(shù)據(jù)沒有得到驗證,沒有人敢把自己的產(chǎn)品當作老鼠。
雖然國內自主研發(fā)的BMS芯片實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn),但整體市場滲透率仍然較低,應用場景覆蓋面相對狹窄,更多地應用于智能手機,新能源汽車和儲能BMS領域的覆蓋需要一段時間的下游應用。
國內BMS使用的芯片也基本依賴進口,國產(chǎn)化率不到10%。主要原因是國產(chǎn)BMS芯片缺乏市場驗證。然而,國內儲能制造商也表示,他們非常重視供應安全。雖然短期內不會大面積使用國產(chǎn)芯片,但他們也在規(guī)劃BMS產(chǎn)品的完全本地化。
BMS系統(tǒng)中的其他芯片也有廣闊的增長空間,比如根據(jù)財通證券的計算,2021 年度世界主要下游領域 BMIC 達到市場規(guī)模 42.54 預計將達到1億美元 2026 年增長至 80.31 億美元,2021-2026 年 CAGR達到13.55%。
03
國產(chǎn)半導體競爭布局
國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《“十四五”到2025年,新型儲能從商業(yè)化初期進入規(guī)模化發(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應用條件,進一步明確發(fā)展目標,細化重點任務。
同時,提出了2030年前碳達峰行動計劃 2025 年,新型儲能裝機容量達到30GW 以上;到 2030 年,抽水蓄能電站裝機容量達到 120GW 與目前的總裝機相比,左右分別增長 10 倍和 4 倍以上。近日,國家電網(wǎng)提出了未來十年公司經(jīng)營區(qū)內儲能建設計劃,2030年 年,抽水蓄能和新型儲能裝機將分別實現(xiàn) 100GW,投資超過萬億元。“十四五”和“十五五”在此期間,南方電網(wǎng)將分別在公司經(jīng)營區(qū)投產(chǎn) 5GW 和 15GW 抽水蓄能,分別投產(chǎn) 20GW 新型儲能。據(jù)統(tǒng)計,2021 2000年,僅鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈(尤其是鋰電池中上游)的投資計劃就超過了 1.2 萬億。
在各省新能源強制配儲政策下,我國風光裝機規(guī)模的大幅增加直接推動了表前大規(guī)模儲存。目前,我國已有20多個省份提出新能源配儲要求,風光裝機量增加,配儲比例和配儲時間增加。預計2023年國內表前大型儲存需求同比增長126%至27.9GWh。隨著各省峰谷價差的擴大,表后工商儲能有望獲得更高的經(jīng)濟性。
國內半導體公司起飛的儲能軌道意味著什么?
在政策的推動下,國內半導體公司已經(jīng)開始布局。
新杰能透露,2022年公司子公司金蘭半導體第一條IGBT模塊包裝測試生產(chǎn)線已基本完成。在IGBT領域,石蘭微產(chǎn)品線已從IPM模塊擴展到汽車級IGBT模塊和單管。宏偉科技計劃發(fā)行4.3億元的可轉換公司債券,用于汽車級功率半導體分離器件的生產(chǎn)和研發(fā)項目(一期)。
通過并購,揚杰科技增加了產(chǎn)能。楊杰科技2月披露,計劃以2.94億元的底價轉讓楚微半導體30%的股權,以實現(xiàn)其控股,從而布局8英寸功率半導體芯片生產(chǎn)線,滿足市場MOSFET需求、對IGBT等高端產(chǎn)品的需求日益增長。納芯微還在2022年中報中指出:“受益于下游光伏逆變器、儲能等新能源市場的快速發(fā)展,公司迎來了新的增長點。”
04
ALLL市場的快速增長 IN嗎?
全球儲能融資交易持續(xù)增長。根據(jù)Pitchbook數(shù)據(jù)庫,2021年全球儲能融資金額同比增長30%,2022年延續(xù)之前的高增長,全球儲能融資63億美元,同比增長94%。中國、美國和歐洲是全球儲能融資交易的主體。自2020年以來,三國(地區(qū))儲能融資交易約占全球90%。
不同于歐美國家更依賴市場驅動,中國儲能產(chǎn)業(yè)的高繁榮主要由政策驅動。為鼓勵可再生能源發(fā)電企業(yè)市場化參與峰值調整資源建設,國家能源局于2021年8月發(fā)布文件,建議在電網(wǎng)企業(yè)安全并網(wǎng)以外的規(guī)模初期,按15%的電力掛鉤比例建立峰值調整能力,按20%以上掛鉤比例建立峰值調整能力。
在政策加持和蓬勃發(fā)展的表象下,儲能市場并不完全樂觀。儲能領域的參與者正在談論內卷和壓力。一方面,儲能市場有很多參與者,另一方面,儲能領域的前端技術無法突破。每個制造商只能使用更多的工具來解決鋰的爆炸特性,導致價格上漲。與此同時,密集擴產(chǎn)潮下的產(chǎn)能過剩似乎就在眼前。從這個角度來看,儲能軌道對半導體公司的高增長有待商榷。
在風口之上,還是要冷靜下來。在國內儲能廠商自身生活不好的情況下,國內芯片廠商應該投入多少精力和資源,好好想想。
原標題:國內半導體公司起飛的儲能軌道意味著什么?