2022半导体行业深度分析报告原文.docx

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1、内容目录1. IGBT是现代电力电子产业的核心器件,在光伏逆变器领域应用前景广阔51.1. 光伏逆变器是光伏发电核心设备,组串式逆变器占比呈上升趋势51.2. 储能进程力口快推进,储能逆变器有望受益71.3. IGBT是现代电力电子器件中的主导型功率器件81.4. IGBT主要应用于DC/DC升压和DC/AC逆变电路,较MOSFET更具优势102 .“光伏+储能双力驱动,IGBT市场空间巨大112.1. 光伏发电为IGBT带来持续发展动力112.2. 储能逆变器进一步打开IGBT市场133 .海外巨头占据垄断地位,国产企业加速追赶143.1. 海外巨头占据垄断地位143.2. 政策鼓励+下游需

2、求驱动”双重利好,“国产替代”提速追赶154 .投资建议174.1. 斯达半导174.2. 时代电气174.3. 新洁能184.4. 土兰微184.5. 华润微194.6. 宏微科技194.7. 扬杰科技205 .风险提示20图表目录图1:光伏逆变器基本结构5图2:全球逆变器出货量分类占比趋势7图3:分布式光伏储能逆变器应用示意图8图4:光伏储能逆变器生产流程8图5:功率半导体产品范围示意图9图6:全球IGBT市场规模变化10图7:我国IGBT市场规模变化10图8:不同电压IGBT应用场景10图9: 2013-2021年全国光伏发电累计装机容量及增速12图10:中国光伏新增装机预测(GW) 1

3、2图11:全球光伏新增装机预测(GW) 12图12:全球光伏储能逆变器出货量(GW) 14图13:全球储能累计装机容量预测(GW) 14图14:2019年全球IGBT模块市占率前十的企业15图15:2019年IGBT器件市占率前十的企业15图16:2020年全球光伏逆变器市场格局16图17:2016-2020年斯达半导营收情况17图18:2016-2020年斯达半导营收情况17图19:2017-2020年时代电气营收情况17图20:2017-2020年时代电气归母净利润情况17图21: 2016 2020年新洁能营收情况18图22: 2016-2020年新洁能归母净利润情况18图23:2016

4、-2020年士兰微营收情况18图24:2016-2020年士兰微归母净利润情况18图25:2016-2020年华润微营收情况19图26:2016-2020年华润微归母净利润情况19图27:2016-2020年宏微科技营收情况20图28:2016-2020年宏微科技归母净利润情况20图29:2016-2020年扬杰科技营收情况20图30:2016-2020年扬杰科技归母净利润情况20表1:组串式逆变器与集中式逆变器对比6表2:斯达半导光伏应用解决方案11表3:国内光伏逆变器IGBT市场空间估算13表4:全球光伏逆变器IGBT市场空间估算13表5:储能政策梳理13表6:国际龙头情况15表7:国内厂

5、家布局情况161.IGBT是现代电力电子产业的核心器件,在光伏逆变器领域应用前 景广阔1.1.光伏逆变器是光伏发电核心设备,组串式逆变器占比呈上升趋势光伏逆变器是光伏发电的核心设备,其主要功能为将太阳电池组件产生的直流电转化为交流 电,并入电网或供负载使用。光伏逆变器主要由输入滤波电路、DC/DC MPPT电路、DC/AC 逆变电路、输出滤波电路、核心控制单元电路组成。太阳能电池组件所发的电要通过逆变器 的处理才能对外输出,逆变器属于光伏发电系统的核心设备。光伏逆变器不是简单的电力变换装珞除将直流电转换为交流电外,光伏逆变器还能够与电 网实现交互、使光伏发电系统获得最大输出效率,能够判断及处理

6、光伏系统故障,是多种信 息交互的设备、人机交互的重要平台。光伏逆变器因其技术壁垒较高,在发展初期一直被国 外逆变器企业所垄断,我国的部分逆变器企业在不断研发过程中逐步突破技术障碍,目前己 在全球逆变器行业中占据一定地位。图1:光伏逆变器基本结构资料来源:锦浪科技招股说明书,安信证券研究中心光伏逆变器根据输出交流电压的相数,可分为单相逆变器和三相逆变器。单相指一根相线(俗 称火线)和一根零线构成的电能输送形式,必要时会有第三根线(地线)用来防止触电。在 日常生活中多使用单相电源,也称为照明电。三相是由三个频率相同、电势振幅相等、相位 差互差120角的交流电势组成的电源,三相交流电的用途很多,工业

7、中大部分的交流用电 设备(例如电动机)都采用三相交流电。光伏逆变器根据应用在并网发电系统或离网发电系统中,可分为并网逆变器和离网逆变器。 并网逆变器除可以将直流电转换成交流电外,输出的交流电还与市电的频率及相位同步,可 以回到市电。光伏并网逆变器需要检测并网电网情况后再进行并网,断开电网不能工作。因 为需要向电网送电,必须在相位、频率、电压与电网一致时并网输出。离网逆变器可独立于 电网工作,可带阻容性及电机感性等负载,应变快、抗干扰、适应性及实用性强,是停电应 急电源和户外供电首选电源产品。离网逆变器适用电力系统、通讯系统、铁路系统、航运、 医院、商场、学校、户外等场所。光伏逆变器根据技术路线

8、可以分为集中式逆变器、组串式逆变器和微型逆变器。目前市场主 要以集中式逆变器和组串式逆变器为主。集中式逆变器是将汇总后的直流电转变为交流电, 功率相对较大;组串式逆变器是将组件产生的直流电直接转变为交流电再进行汇总,功率相对较小,组串式逆变器占光伏电站装机规模市场份额约为60%o集中式逆变器:集中式逆变器是将并行的光伏组串连到同一台集中逆变器的直流输入端, 做最大功率峰值跟踪以后,再经过逆变并入电网。集中式逆变器单体容量通常在500kW 以上,需要具备通风散热功能的专用机房,主要适用于光照均匀的集中性地面大型光伏 电站等,其单体功率高,成本低,电网调节性好,但要求光伏组串之间要有很好的匹配,

9、一旦出现多云、部分遮阴或单个组串故障,将影响整个光伏系统的效率和产能。组串式逆变器:组串式逆变器是对几组光伏组件组串起来进行最大功率峰值跟踪,再经 过逆变并入交流电网,当有一块组件发生故障只会影响其对应的最大功率峰值跟踪模块 和少数几个组串发电量,对系统整体影响较小。组串式逆变器的单体容量一般在100kW 以下,主要应用于分布式光伏发电系统,是整个分布式光伏发电系统中的关键设备。 微型逆变器:微型逆变器是对每块光伏组件进行单独的最大功率峰值跟踪,再经过逆变 并入交流电网。微型逆变器优点是可以对每块组件进行逆变,单体容量一般在1kW以下, 通常仅有几十伏的直流电压,可最大程度降低安全隐患。若组串

10、型逆变器出现故障,会 引起几千瓦的电池板不能发挥作用,而微型逆变器故障对系统整体造成的影响非常小。表1:蛆串式逆变器与集中式逆变器对比逆变M类型优势劣势适用领域.发展趋势体积小,重量轻,便于运输与安 装;夜间自损耗小;单机容量小,转换效率低;功率密 度大,元器件工作温户用和工商业屋顶、 农业大棚光伏、水面单机功率往大型化 发展,有效拉低单瓦 成本,地面电站应用组聿式逆变器故障时发电量损失少;光伏组件 发电多度高,故障率相对较 高,成本相对较高单机体积大,重量 重,运输与安装难度光伏等分布式也站, 以及丘陵、大型地面等集中式电站逐渐增加;转换效率 不断提升,并朝着智 能化、安全性等技术 领域发展

11、不断提升单机容量,集中式逆变器转换效率高;元器件数量少,成 本低、可靠性高大;需单独建设安装 基建;单机容量大, 故障时发电量损失 大大型地面、矿坑等集 中式电站降低电站投资和度 电成本资料来源:固德成招股说明书,安信证券研究中心整理集中式逆变器原占比最高,近年来由于组串式逆变器快速发展,成本迅速下降,逐渐接近于 集中式逆变器成本,其占比开始不断提高。受益组串式逆变器在中东部地区应用逐步展开, 分布式应用领域不断增加,市场占比将进一步提升。根据Wood Mackenzie发布的调研报告, 2015年至2019年全球逆变器中,组串式逆变器占比呈现不断上升的趋势。图2:全球逆变器出货量分类占比趋势

12、300,000250.000200,0001S0.000100,00050,0000LliilLiLLL:20152016201720182019202092021*2022202392024e2025Microinverter Single-phase ttrlngvaRetf/Comm three-phase string MiUtllty three-phaw tiring CentralstandaloneCentral solutionStorage HybridOptimizar Attadiment资料来源:Wood Mackenzie f安信证券研究中心1.2. 储能进程加快推

13、进,储能逆变器有望受益储能在现代综合能源系统中可以起到削峰填谷、提高风、光等可再生能源的消纳水平的作用, 能支撑分布式电源及微网,促进能源生产消费、开放共享、灵活交易,实现多能协同。由于 化石能源的不可再生性,储能对全球能源转型至关重要,是能源革命的重要环节。随着储能 成本的逐年下降,储能在全球范围内越来越受到重视。光伏储能系统的应用将进一步推动逆 变器向电站能源管理中心演进。光伏储能逆变器根据是否与电网连通主要分为并网型光伏储能和离网型光伏储能,其中以并 网型光伏储能为主。离网型光伏储能系统主要应用于海岛、无电网覆盖的偏远地区等场景。 并网型储能又可以分为发电侧储能、配电侧储能和用电侧储能。

14、发电侧储能主要解决并网发 电的波动性和消纳问题,配电侧储能则主要实现调峰调频功能,发电侧和配电侧储能系统应 用通常具有容量大、占地面积大、投资成本高等特点,主要应用于大型集中式地面电站和电 网变电站等领域。用电侧光伏储能可分为户用光伏储能和工商业光伏储能,主要用于提升发 电收益、降低用电成本。近年来用电侧光伏储能系统的安装呈上升趋势,未来随着储能电池 价格的下降,储能进程推进速度将逐步加快。光伏储能逆变器具体工作原理为:光伏所发的电能优先供本地负载使用,多余的能量存储到 蓄电池中,在电能仍有富余的情况下可选择性并入电网。当光伏所发电能不足时,蓄电池放 电提供电能供本地负载使用,从而降低对电网和

15、传统能源的依赖。分布式光伏储能逆变器具 体应用示意图如下:图3:分布式光伏储能逆变器应用示意图资料来源:固德成招股说明书,安信证券研究中心光伏储能逆变器主要以印刷电路半成品、机器箱体、机器散热器、机器上盖、电池、机器包 装材料等为原料,生产过程包括电子件预加工、整机装配、测试和整机包装等工艺环节,具 体生产工艺流程如下: 图4:光伏储能逆变器生产流程PV电路标电了预制工结构预加工AC婚子箱体移机上苗、M桂f高压漂成功储潮试电池端子风扇或收热器终检入盛,电测试 一电气在我ATSK试*-资料来源:国德威招股说明书,安信证券研究中心1.3. IGBT是现代电力电子器件中的主导型功率器件功率半导体器件

16、是半导体器件的重要组成部分,是电力电子应用装备的基础和核心器件。功 率半导体主要用于电力电子设备的整流、稳压、开关、变频等,具有应用范围广、用量大等 特点。功率半导体器件主要包括二极管、晶闸管、晶体管等产品,其中晶体管是市场份额最 大的种类,晶体管又可以分为IGBT、 MOSFET和双极型晶体管等。功率半导体器件作为 不可替代的基础性产品,广泛应用于工业控制、新能源发电和电能质量管理、汽车电子和汽 车充电桩等领域,尤其是在大功率、大电流、高频高速、低噪声等应用领域起着无法替代的 关键作用。虽然功率器件在整台电力电子装珞中的价值通常不会超过总价值的20%-30%, 但对整机的总价值、尺寸、总量、

17、动态性能、过载能力、耐用性和可靠性起着十分重要的作 用O资料来源:宏微科技招股说明书,安信证券研究中心注:高亮部分为功率半导体产品范围IGBT是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘橱型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功 率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点,是电力 电子领域较为理想的开关器件。BJT是电流驱动器件,基本结构是两个背靠背的PN结,基 极和发射极之间的PN结称为发射结,基极和集电极之间的PN结称为集电结,通过控制输 入电压和基板电流可以使三极管出现电流放大或开关效应。MOSFET是电压型驱动器件,以 常用的N沟道MOS管为例,通过在P型半

18、导体上方加入金属板和绝缘板,即栅极,在使用 中保持源级和漏级电压不变,栅极加正电压,MOS管呈导通状态,降低栅极电压,MOS管 呈关闭状态。由于栅极所带来的电容效应,使得MOS管只需要很小的驱动功率即可实现高 速的开关作用。BJT通态压降小、载流能力大,但驱动电流小,MOSFET驱动功率小、快 关速度快,但导通压降大、载流密度小。IGBT可以等效为MOS管和BJT管的复合器件, 在保留MOS管优点的同时增加了载流能力和抗压能力。IGBT核心技术包括IGBT芯片设计、生产以及IGBT模块的设计、封装测试等,IGBT芯 片由于其工作在大电流、高电压、高频率的环境下,对芯片的可靠性要求较高,同时芯片

19、设 计需保证开通关断、抗短路能力和导通压降(控制热量)三者处于均衡状态,芯片设计与参 数调整优化十分特殊和复杂。IGBT芯片设计是功率半导体器件产业链中对研发实力要求很 高的环节,国内已有少数企业的技术实力逐步赶上国际主流先进企业水平。IGBT功率半导体器件广泛应用于电机节能、轨道交通、智能电网、家用电器、汽车电子、 新能源发电、新能源汽车等领域,应用前景十分广阔。根据IHS Markit报告,2018年全球 IGBT市场规模约为62亿美金,2012年-2018年年复合增长率达11.65%。图6:全球IGBT市场规模变化图7:我国IGBT市场规模变化增速()市场规模(亿美元) 增速()7050

20、.0%180605040A. - 40.0%160 -.30.0%14030.0%25.0%20.0%3015.0%2010.0%105.0%0.0%2012 2013 2014 2015 2016 2017 20182012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019资料来源:IHSMarkit,安信证养研究中心资料来源:智研咨询、安恰证东研究中心-30.0%IGBT在应用层面通常根据电压等级划分: 低压IGBT:指电压等级在1000V以内的IGBT器件,例如常见的650V应用于新能源 汽车、家电、工业变频等领域。 中压IGBT:指电压等级在1000-1700V区间

21、的IGBT器件,例如1200V应用于光伏、 电磁炉、家电、电焊机、工业变频器和新能源汽车领域,1700V应用于光伏和风电领域O 高压IGBT:指电压等级3300V及以上的IGBT器件,比如3300V和6500V应用于高 铁、动车、智能电网,以及工业电机等领域。图8:不同电压IGBT应用场景650V电磁炉、夜新能源;车电家电电焊机.I皿变频业则新能源汽车资料来源:Yole,安信证券研究中心1.4. IGBT主要应用于DC/DC升压和DC/AC逆变电路,较MOSFET更具优势IGBT相较MOSFET在中高压系统中更具优势,广泛应用于光伏逆变器。在光伏发电中,太 阳光照射下太阳能电池阵列产生电能输出

22、直流电,但输出的电能不符合电网要求,需通过逆 变器将其整流,再逆变成符合电网要求的交流电后输入并网。以往光伏发电系统是采用 MOSFET构成的逆变器,然而随着电压的升高,MOSFET的通态电阻也会随着增大,在一 些高压大容量的系统中,MOSFET会因其通态电阻过大而导致开关损耗增加。IGBT因其通 态电流大、耐压高、电压驱动等特点,使其在中、高压容量的系统中更具优势,因此采用IGBT 构成太阳能光伏发电关键电路的开关器件,有助于减少整个系统不必要的损耗,使其达到最 佳工作状态。在实际项目中IGBT已逐渐取代MOSFET作为光伏逆变器和风力发电逆变器 的核心器件,新能源发电行业的迅速发展将成为I

23、GBT行业持续增长的全新动力。IGBT在光伏逆变器中主要应用在DC/DC升压和DC/AC逆变电路中。根据光伏逆变器的功 率大小选择GBT单管或模块方案。单台集中式光伏逆变器的功率范围通常为600-1000kW,将 多台光伏逆变器并联后,功率可达3000kW,由于其功率较高多采用IGBT模块。组串式逆变 器单体容量一般在100kW以下,同时使用IGBT模块和IGBT单管,组串式逆变器需要经过 DC/DC升压和DC/AC逆变两次变换,在DC/DC升压阶段,根据功率不同适用分立器件和 模块两种方案。单相组串式逆变器大多使用IGBT单管,其额定功率一般低于15kW;三相组串 式逆变器额定功率范围广,单

24、台功率为5-200kW,其根据情况选择GBT单管或模块。 IGBT单管指单片IGBT和续流二极管集成封装的产品。 IGBT模块是由多个IGBT芯片按照特定的电路形式组合,如半桥、全桥等,集成封装在 一起。表2:斯达半导光伏应用解决方案拓扑类型电流(A) /电压(V)方案示意图半桥1400/1200集中式光伏解决方案半桥(450-600)/1200:冲T字形三电平80/1200号 2苧组聿式光伏解决方案一字形三电平(75-150)/1200, J其他方案T字形三电平(300-400)/1200、匚,占资料来源:斯达半导官网,安信证券研究中心2 . “光伏+储能”双力驱动,IGBT市场空间巨大2.

25、1. 光伏发电为IGBT带来持续发展动力在“碳达峰、碳中和目标的驱动作用下,国家推动绿色能源发展,光伏发电属于绿色环 保的发电方式,符合全球绿色化环保化发展趋势,国内外光伏行业前景广阔。我国光伏应用市场增速明显,装机量、发电量不断提高。根据国家能源局数据,2021年我国光伏发电量为3259亿千瓦时,同比增长25.1%,占总发电量比重3.9%,截至2021年我 国光伏市场新增装机54.88GW,累计装机量为306GW,我国光伏累计装机量连续六年居全 球首位。在“碳达峰、“碳中和”背景下,发展可再生能源是我国长期战略目标,国家在“十 四五”期间将坚持清洁低碳战略方向不动摇。光伏发电作为重要的绿色环

26、保发电方式,符合国 家发展趋势,发展前景广阔。根据BNEF数据,2019年底累计光伏装机容量超过风电装机, 成为仅次于爆炭、天然气、水电的全球第四大发电来源。图9: 2013-2021年全国光伏发电累计装机容量及增速累计装机容量(GW)增速()35030025020015010050020132014201520162017201820192020202190.00%80.00%70.00%60.00%50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%资料来淞:国家能源苞,安信证券研究中心光伏平价上网,逆变器需求进一步释放。受益于原材料成本的下降以及光伏发电技术的快速 迭代

27、,全球光伏发电成本持续下降,各国陆续进入光伏平价时代,成为光伏逆变器市场的助 推剂。国际可再生能源署的数据显示,光伏是成本下降速度最快的可再生能源,年均降幅为 16.82%,远超风电、生物质等。根据BNEF统计,自2007年开始的十年时间内,光伏发电 组件、光伏发电系统成本分别下降88.3%和91.6%,度电成本累计下降约90%,光伏发电 成本的大幅下降使得光伏发电的市场渗透率提高。目前,光伏发电仍具有成本下降空间,根 据锦浪科技年报,2021年除青海省,各省新建光伏发电、风电项目指导价均低于当地燃堞 基准价,基本实现平价上网。光伏市场装机量:根据能源局月度调度数据显示,2022年1月全国新增

28、光伏装机容量 7.38GW,同比增长212%,开年光伏装机量大增的背景下采用CPIA乐观预计数据,2025 年我国光伏新增装机量为110GW,年复合增长率达18%;全球光伏新增装机量有望达到 330GW,年复合增长率达20%。图10:中国光伏新增装机预测(GW)图11:全球光伏新增装机预测(GW)贵科来源:固德成年报,CPA安信证券研究中心资料来源:固德成年报,CPIA安信证卷研究中心光伏逆变器IGBT市场空间推算:据CPIA乐观预测数据,2025年我国光伏新增装机容量 110GW,全球新增330GW。根据产业调研数据,IGBT单位成本大约为2000-3000万元/GW, 粗略估计,2025年

29、国内光伏逆变器IGBT市场规模有望达到23.1亿左右,全球光伏逆变器 IGBT市场规模达到69.3亿元。表3:国内光伏逆变密IGBT市场空间估算202020212022E2023E2024E2025E光伏新增装机量(GW)48557590100110IGBT单位成本 (亿元/GW)0.30.280.260.240.220.21对应的IGBT市场空间(亿元)14.415.419.521.622.023.1资料来源:CPIA,安信证券研究中心表4:全球光伏逆变器IGBT市场空间估算202020212022E2023E2024E2025E光伏新增装机景(GW)138170225270300330IG

30、BT单位成本(亿元/GW)0.30.280.260.240.220.21对应的IGBT市场空间(亿元)41.447.658.564.86669.3资料来源:CPIA,安信证券研究中心2.2. 储能逆变器进一步打开IGBT市场储能逆变器市场发展迅速,是新能源发电的未来趋势。由于光伏组件容易受到天气变化影响, 储能可以起到削峰填谷,提高风、光等可再生能源的消纳水平的作用,实现发电稳定、提高 电网品质,储能电站成为新能源改革的主要方向。各国相继推出储能相关政策,布局储能产 业链发展。2021年7月28日,国家能源局解读关于加快推动新型储能发展的指导意见, 指导意见提出“十四五”期间将聚焦高质量规模化

31、发展,以3000万千瓦为基本规模目 标,并在“十五五”期间实现市场化发展。美国、澳洲、欧洲等地区也推出针对集中式与户 用不同种类的推进政策,发展较快。表5:储能政策梳理序号政策名称发行部门相关内容发布时间报告中指出,省内“十四五”新能源消纳能关于2020年申报平价风电和光伏发电项目电网消国网河南力已达到极限,建议以后新纳入政府开放方2020.04纳能力的报告案的风电、光伏项目配珞足够的储能设施提高调峰能力2关于2020年拟申报竞价光伏项目意见的函国网山东储能配珞规模按项目装机规模 20%考虑,储 能时间2小时意见中建议新增光伏发电项目应统筹考虑具2020.063关于2020年拟新建光伏发电项目

32、的消纳意见国网山西有一定用电负荷的全产业链项目,配备15%-20%的储能,落实消纳协议重点支持每年不低于20亿千瓦时新能源电2020.06关于报送“十四五”也力源网存储一体化和多能能源局量消纳能力的多能互补项目以及每年不低于4互补工作方案的通知2亿千瓦时新能源也能消纳能力且新能源也 量消纳占比不低于整体电量50%的源网荷储 项目2021.045“十四五”时期深化价格机制改革行动方案发改委完善风电、光伏发电、抽水蓄能价格形成机2021.05到2025年,实现新型储能从商业化初期向6 关于加快推动新型储能发展的指导意见发改委、能源局7 进一步完善分时电价机制的通知发改委规模化发展转变,装机规模达3

33、000万千瓦2021 07以上;到2030年,实现新型储能全面市场化发展。合理确定峰谷电价价差,上年或当年预计最大系统峰谷差率超过40%的地方,峰谷电价价差原则上不低于4: 1,其他地方原则上不2021.07低于3: 1;尖峰电价在峰段电价基地上上浮比例原则上不低于20%鼓励发电企业市场化参与调峰资源建设,超 过电网企业保障性并网以外的规模初期按照关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能 发改委、能源局 力增加并网规模的通知功率15%的挂钩比例(时长4小时以上)配2021.08建调峰能力,按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。资料来源:国家发改委官网,国家能源局,CNESA,安信证券研究

34、中心储能装机量逐年提升,储能逆变器规模不断加大。随着储能成本的下降、储能技术的进步, 储能在全球范围内受重视程度不断提高。根据锦浪科技2020年年报,2019年,全球储能逆 变器的出货量上升至3.6GW,同比2018年增长20%。2020年全球储能逆变器需求达到 4.5GW左右,保持20%以上的增速增长,至2022年,全球光伏储能逆变器出货量预计达到 7.1GWC IHS Markit报告显示,到2025年,年度新增并网型光伏储能逆变器规模将有望增 至10.6GW。Wood Mackenzie预测,到2024年,中国将成为亚太地区最大的储能市场, 累计储能容量预计将从2017年的489MW/8

35、43MWh增长到2024年的12.5GW/32.1GWh。 装机量不断增大的同时,储能逆变器的规模也随之提高,市场前景广阔。图12:全球光伏储能逆变器出货量(GW)图13:全球储能累计装机容量预测(GW)资料来源:锦浪科技,安信证券研究中心资料来源:BloombergNEF,安信证券研究中心3 .海外巨头占据垄断地位,国产企业加速追赶3.1. 海外巨头占据垄断地位光伏IGBT行业仍由英飞凌、安森美、三菱电机等海外巨头垄断市场。从市场竞争格局来 看,欧美日厂商资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富,凭借先发优势抢占了全球功 率半导体绝大多数的市场份额,在市场份额和技术水平上一直保持较大的领先优

36、势。英飞凌 官网披露,全球前五大功率半导体厂商分别为英飞凌、安森美、意法半导体、威世和三菱电 机,2019年英飞凌全球IGBT模块市占率35.5%,器件市占率32.5%,稳居全球第一。在 中高端MOSFET IGBT主流器件市场上,由于中高端功率半导体对设计及工艺要求较高,长期被国外欧美、日本企业垄断,90%主要依赖进口。光伏芯片工作时频率达到50-100K, 转换效率要求高达98%左右,因此,为了提升效率要不断堆积功率半导体,需要做出更复杂 的电路拓扑。英飞凌、安森美等国外厂商以高定制化的产品为主,对高频光伏IGBT做专门 开发,多年的技术和行业积累使得国外厂商有明显优势。图14: 2019

37、年全球IGBT模块市占率前十的企业 图15: 2019年IGBT器件市占率前十的企业ABB SemiToshiba StarpowerDanfossHitachi Vincotech Semikron Fuji Electric MitsubishiInfineon1.80%2.40%2.50%2.50%35.50%Hangzhou Silan MagnaChip Renesas Littlefuse STMicro Mitsubishi Toshiba On Semi Fuji Electric Infineon2.20%3.70%4.50%4.70%5.40%5.70%6.10%7.90%

38、11.70%32.50%资料来源:英飞凌官网,安恒证券研究中心资料来源:英飞凌官网,安信证券研究中心表6:国际龙头情况公司国家产业情况美飞凌科技公司德国英飞凌科技公司作为行业龙头,是IGBT技术领导者,公司前身是西门子集团的半导体部门,于1999年独 立。公司总部位于德国慕尼黑,是全球领先的半导体公司之一。根据英飞凌最新的季度报告,截至2019年3 月31日,公司员工人数达41,449人,人员覆盖欧洲、亚洲与北美洲。公司的主营业务涉及汽车、芯片卡与 安全、工业电源控制和电源管理四个方面。根据IHS Markit 2018年报告,2017年全球市场占有率为2240%, 对于低电压、中电压和高电压

39、GBT领域,英飞凌均占据绝对领先地位。安森美半导体公司美国安森美半导体公司是一家领先的半导体解决方案供应商,于2000年在美国纳斯达克上市。安森美的产品系 列包括高能效电源管理、模拟、传感器、逻辑、计时、连接、分立、SoC以及定制器件,主要应用于汽车、 通信、计算机、消费电子、工业、医疗、国防及电源应用等领域。安森美半导体在北美、欧洲和亚太地区的 主要市场中形成了庞大的制造基地、销售办事处以及设计中心网络。三支电机林式会社日本三菱电机株式会社是三菱集团的核心企业之一,成立于1921年,是全球领先的GBT企业。根据三菱电机 株式会社2019年年报,截至2019年3月31日,公司员工数量达145,

40、817人。三菱电机在全球的电力设备、 通信设备、工业自动化、电子元器件、家电等市场占据着重要的地位。三菱电机半导体产品包括功率模块(GBT、IPM、MOSFET等)、微波/射频和高频光器件、光模块和标准工业用的TFTLCD等。三芟电机在 中等电压、高电压GBT领域处于领先地位。根据IHS Markit 2018年报告,2017年全球市场占有率为17.90% ,仅次于英飞凌。资料来源:wind,公司官网,安信证券研究中心3.2. “政策鼓励+下游需求驱动”双重利好,“国产替代”提速追赶国家政策大力支持IGBT等关键技术实现“自主可控国民经济和社会发展第十三个五年 规划纲要提出大力推进先进半导体等

41、新兴前沿领域创新和产业化,中华人民共和国国家 安全法第二十四条明确指出“国家加强自主创新能力建设,加快发展自主可控的战略高新 技术和重要领域核心关键技术,加强知识产权的运用、保护和科技保密能力建设,保障重大 技术和工程的安全本土光伏逆变器市场持续突破,“国产替代”是光伏IGBT行业发展的必然趋势。国内光伏 逆变器厂商的快速发展和突出的市场地位为国产IGBT替代带来了显著的区位优势和协同效 应。以华为、阳光电源为主的本土厂商在光伏逆变器市场持续突破,根据SolarEdge统计, 2018年,华为在全球逆变器市场的份额达22%,市占率位列全球第一。据阳光电源2020年报披露,公司2015年起出货量

42、首次超越连续多年排名全球发货量第一的欧洲公司,销售收 入7.51亿元,全球市占率27%,已批量销往德国、意大利、澳大利亚、美国、日本、印度 等150多个国家和地区。据斯达半导招股书披露,IGBT作为光伏逆变器的核心部件,国内 光伏逆变器厂商的快速发展为国产IGBT替代带来更多产品应用的机会,但IGBT行业 95%市场被国外企业所垄断的现状,国内产品供需严重不平衡,国产替代”是光伏IGBT行 业发展的必然趋势。图16: 2020年全球光伏逆变器市场格局华为阳光电源ISMAPower Electronics,古瑞瓦特锦浪| Fimer,上能电气固德威TMEIC资料来/: Wood Mackenzi

43、e, 安信+正务研究中心表7:国内厂家布局情况公司地点相关布局及研发情况公司积极探索适合于光伏发电的大功率IGBT模块,成功实现了并联芯片在,态和动态条件下的分流均匀, 以及静态和动态条件下模块间分压均匀的技术,相关产品在生产中得到良好应用,产品可靠性和稳定性高,斯达半导嘉兴已经受到市场的普遍认可。通过优化GBT模块中的DBC布局,最大可实现6个DBC板的并联,且能保证DBC板之间的一致性,提高了整个模块的可靠性,在国内大功率IGBT领域实现了新的突破。公司积极承担国家科研项目,据招股书披露,公司承担江苏省工业支撑项目“光伏逆变器用高效GBT和 SiC二极管混合装技术研究”,项目实施周期为20

44、13年4月至2016年3月,该项目已通过专家组脸收,另 外,公司开发出了用于光伏逆变器的功率模块系列产品,该项目执行期内完成了 80A/1200V. 4QA/1200V.宏徵科技常州时代电气株洲150A/650V 光伏逆变器用IGBT功率模块系列产品开发,并形成了批量生产。公司向“定制化光伏逆变器用 IGBT模块”项目计划投资350万元,对“GC系列模块”进行研发,目前,已经完成模块设计开发, 产品通过客户埔测试验证,正在小批量交付中。时代电气GBT模块产品型谱覆盖750V-6500V全电压等级,其中高压GBT模块采用第四代DMOS芯片, 具有低导通压降、软关断特性、裕量大等特点,批量应用于电

45、力机车、高速动车组、地铁等轨道交通领域, 以及其他大功率变频器装珞领域;中低压IGBT模块具有散热性能好、高电流密度、高可靠性等特点,已批 量应用于新能源汽车、风电、光伏、变频器、SVG、中频感应加热等领域。公司在8英寸生产线上已经全部实现了基于第三代场截止(Field-Stoplll)工艺(适用于1350V ROGBT系士兰微杭州列产品)平台在GBT器件内部集成续流二极管结构等几类关键工艺的研发和批量生产。产品主要应用于小一2家电、白色家电、电动车(包括电动摩托车)、工业变频器、光伏逆变器、新能通汽车等新兴产业领域。根据2021年半年报披露,公司预投资5,954.71万元进行“GBT产品设计及工艺技术研发“项目研发,通 过自主开发和技术合作,开发先进的650V/1200V高性能IGBT芯片和沟槽FS-IGBT芯片,建立相应的产品华洞很无锡设计、工艺制造能力.目前,沟槽FS-GBT1200V 40A产品通过工业级考核,实现量产;FS-IGBT 650V器件工艺平台固化,技术参数可达到国阵先进水平,已送样给客户进行评估。该技术已达国内先进水平,研发 成功后将广泛应用于消费类白电、工控类变频器、伺服、机器人、光伏逆变、风力发电等。4.投资建议4.1. 斯达半导斯达半导成立于2005年,总部位于浙江省

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