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2021.12.18-功率半导体专题系列二:风光发电及储能前景广阔,IGBT深度受益-开源证券-21页.pdf


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更新于2023-09-12
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功率半导体专题系列二:风光发电及储能前景广阔,IGBT深度受益
本报告对风光发电和储能行业的发展前景进行了深入分析,并对IGBT等功率半导体器件的需求价值量进行了预测。根据我们的测算,全球风电、光伏及储能对IGBT的需求价值量将由2021年的86.7亿元增长至2025年的182.50亿元,CAGR高达20.45%。这将对IGBT等功率半导体器件的行业发展产生积极影响。
在“碳中和”的背景下,新能源发电和储能迎来了发展良机。随着光伏和风电等新能源发电的不稳定性,弃风弃光等问题随之产生,对电网的消纳能力亦是严峻考验。为新能源发电配套安装电化学储能能够有效平抑、消纳、平滑新能源发电的输出,储能在全球范围内迎来发展良机。IGBT等功率器件作为光伏逆变器、风电变流器及储能变流器的核心半导体部件,对电能起到整流、逆变等作用,以实现新能源发电的交流并网、储能电池的充放电等功能。
因此,IGBT等功率器件将充分受益绿电及储能的高速发展。国产IGBT器件的性能和可靠性直接影响新能源发电的效率以及逆变器/变流器的使用寿命,客户对其性能和可靠性要求十分严格。因此,我国光伏逆变器企业在器件选用过程中偏好性能更为卓越、稳定性更好的海外IGBT产品。
我国具有光伏全产业链优势,为功率器件国产化持续导入提供深厚土壤。我国光伏产业在政府的补贴支持下取得蓬勃发展,目前我国已经建立了完善的光伏产业链。我国企业在逆变器环节实力雄厚,在全球市场占有率领先,为国产IGBT等核心器件的导入提供了深厚的土壤。
国产IGBT企业相较海外企业,更有希望凭借本土供应优势,实现与逆变器客户的密切对接和持续服务,逐步提升渗透率,最终有希望占据全球光伏逆变器IGBT的多数份额。储能变流器与光伏逆变器的技术总体同源,国内光伏逆变器企业在储能变流器市场具有绝佳的发展机会。对于国产IGBT供应商来说,亦有希望借助国内逆变器厂商导入储能市场。
建议关注在光伏、风电、储能等领域布局领先的功率半导体厂商,受益标的包括:士兰微、斯达半导、新洁能、宏微科技、扬杰科技等。
需要注意的是,风电、风电及储能新增装机量不及预期;国产IGBT等功率半导体器件导入不及预期;行业竞争格局恶化,毛利率下降等风险。

半导体
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半导体
2021 年 12 月 18 日
投资评级:看好(维持)
行业走势图
数据来源:聚源
《行业点评报告-日政府拟援助台积
电日本建厂一半费用,利好半导体设
备与材料板块》-2021.11.11
《行业深度报告-功率半导体专题系
列 一 : 乘 新 能 源 汽车 东 风 而 起 》 -
2021.8.3
《行业点评报告-当下时点的封测行
业投资机会》-2021.7.19
功率半导体专题系列二:风光发电及储能前景广
阔,IGBT 深度受益
——行业深度报告
刘翔(分析师)
盛晓君(联系人)
证书编号:S0790520070002
证书编号: S0790120080051
⚫ 光伏/风电/储能快速发展,带动 IGBT 等功率半导体强劲需求
“碳中和”背景下,光伏和风力发电在能源结构中的占比正逐渐提升。然而由于光
伏、风电等新能源发电的不稳定性,弃风弃光等问题随之产生,对电网的消纳能
力亦是严峻考验。为新能源发电配套安装电化学储能能够有效平抑、消纳、平滑
新能源发电的输出,储能在全球范围内迎来发展良机。IGBT 等功率器件作为光
伏逆变器、风电变流器及储能变流器的核心半导体部件,对电能起到整流、逆变
等作用,以实现新能源发电的交流并网、储能电池的充放电等功能。因此 IGBT
等功率器件将充分受益绿电及储能的高速发展。根据我们的测算,全球风电、光
伏及储能对 IGBT 的需求价值量将由 2021 年的 86.7 亿元增长至 2025 年的 182.50
亿元,CAGR 高达 20.45%,看好 IGBT 等功率半导体器件的行业发展。
⚫ 多因素助推国产 IGBT 导入新能源下游,未来可期
IGBT 器件的性能和可靠性直接影响新能源发电的效率以及逆变器/变流器的使
用寿命,客户对其性能和可靠性要求十分严格。因此我国光伏逆变器企业在器件
选用过程中偏好性能更为卓越、稳定性更好的海外 IGBT 产品。2021 年,我国光
伏发电市场蓬勃发展的同时,海外光伏芯片大厂因疫情交期延长,逆变器 IGBT
芯片供需矛盾凸显,我国光伏逆变器企业加快了对国产 IGBT 器件的验证和导入
工作。国产替代进程一旦开启,我国企业的 IGBT 产品有望在未来凭借日益进步
的品质和更低的售价,提升市场占有率。
⚫ 我国具有光伏全产业链优势,为功率器件国产化持续导入提供深厚土壤
我国光伏产业在政府的补贴支持下取得蓬勃发展,目前我国已经建立了完善的光
伏产业链。我国企业在逆变器环节实力雄厚,在全球市场占有率领先,为国产
IGBT 等核心器件的导入提供了深厚的土壤。2020 年全球前十大逆变器厂商中,
我国逆变器企业占据 6 家。其中华为和阳光电源在 2020 年分别占有全球 23%和
19%的市占率。因此,国产 IGBT 企业相较海外企业,更有希望凭借本土供应优
势,实现与逆变器客户的密切对接和持续服务,逐步提升渗透率,最终有希望占
据全球光伏逆变器 IGBT 的多数份额。储能变流器与光伏逆变器的技术总体同
源,国内光伏逆变器企业在储能变流器市场具有绝佳的发展机会。对于国产 IGBT
供应商来说,亦有希望借助国内逆变器厂商导入储能市场。建议关注在光伏、风
电、储能等领域布局领先的功率半导体厂商,受益标的包括:士兰微、斯达半导、
新洁能、宏微科技、扬杰科技等。
⚫ 风险提示:光伏、风电及储能新增装机量不及预期;国产 IGBT 等功率半导体
器件导入不及预期;行业竞争格局恶化,毛利率下降。
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2020-12 2021-04 2021-08
半导体
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行业深度报告
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目 录
1、 “碳中和”背景下,新能源发电和储能迎来发展良机 ..................................................................................................... 4
1.1、 “碳中和”是全球共识,能源结构亟待改善.......................................................................................................... 4
1.2、 风、光发电占比提升助推储能发展 ......................................................................................................................... 5
2、 逆变器/变流器市场大发展,IGBT 深度受益 ..................................................................................................................... 7
2.1、 逆变器连接发电端与电网,IGBT 是核心半导体器件 ........................................................................................... 7
2.1.1、 光伏逆变器作用是“直-交”逆变 ...................................................................................................................... 7
2.1.2、 风电变流器起“交-直-交”的整流和逆变作用 .............................................................................................. 10
2.1.3、 储能变流器起双向逆变作用 ........................................................................................................................ 11
2.2、 新能源发电和储能市场蓬勃发展,IGBT 未来空间广阔 ..................................................................................... 12
3、 我国光伏逆变器已全球领先,导入国产 IGBT 势在必行 ............................................................................................... 13
3.1、 新能源领域国产 IGBT 渗透率低,多因素助推有望开启国产替代 .................................................................... 13
3.2、 光伏逆变器国产厂商实力雄厚,为国产 IGBT 持续导入提供土壤 .................................................................... 15
4、 受益标的 .............................................................................................................................................................................. 16
4.1、 士兰微 ....................................................................................................................................................................... 16
4.2、 斯达半导 ................................................................................................................................................................... 17
4.3、 新洁能 ....................................................................................................................................................................... 18
4.4、 宏微科技 ................................................................................................................................................................... 18
4.5、 扬杰科技 ................................................................................................................................................................... 19
5、 风险提示 .............................................................................................................................................................................. 19
图表目录
图 1: 全球能源消费结构中可再生能源占比有望持续提升 .................................................................................................... 4
图 2: 2019 年全球能源结构中石油占比最高 .......................................................................................................................... 4
图 3: 2019 年我国能源结构中煤炭占比最高 .......................................................................................................................... 4
图 4: 光伏发电功率随机性强 ................................................................................................................................................... 5
图 5: 风力发电具有逆调峰特性 ............................................................................................................................................... 5
图 6: 储能系统针对光伏、风电的间歇性实现能量时移........................................................................................................ 5
图 7: 储能在发电侧、电网侧及用户侧发挥作用 ................................................................................................................... 7
图 8: 全球电化学储能累计装机量快速增长 ........................................................................................................................... 7
图 9: 国内电化学储能累计装机量快速增长 ........................................................................................................................... 7
图 10: 光伏逆变器将光伏组件产生的直流电逆变成交流电 .................................................................................................. 8
图 11: 逆变器主要由控制电路和功率半导体器件组成 .......................................................................................................... 8
图 12: 直流电经由功率开关器件后整形输出成交流电.......................................................................................................... 8
图 13: 英飞凌三相组串式光伏逆变器使用功率器件 ............................................................................................................. 9
图 14: 集中式逆变器相较组串式逆变器连接更多光伏阵列 .................................................................................................. 9
图 15: 2020 年低功率三相逆变器占据市场主要份额 .......................................................................................................... 10
图 16: 组串式逆变器在我国渗透率不断提升 ....................................................................................................................... 10
图 17: IGBT 单管内封装单颗 IGBT 芯片 .............................................................................................................................. 10
图 18: IGBT 模块内封装多颗 IGBT 芯片 .............................................................................................................................. 10
图 19: 风电变流器起整流和逆变作用 ................................................................................................................................... 11
图 20: 风电变流器起“交-直-交”的整流和逆变作用 ......................................................................................................... 11

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行业深度报告
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图 21: 储能 PCS 在光伏-储能系统中起到电能双向流动的作用 ......................................................................................... 12
图 22: 储能变流器连接太阳能组件、电网、负载及电池 .................................................................................................... 12
图 23: 2021 前三季度我国光伏新增装机量同比快速增长 ................................................................................................... 14
图 24: 2021 年分布式光伏装机比例大幅上升 ...................................................................................................................... 14
图 25: 我国光伏发电标杆电价不断下降 ............................................................................................................................... 15
图 26: 我国具备完善的光伏产业链 ....................................................................................................................................... 15
图 27: 我国新增光伏装机量在 2020 年明显提升 ................................................................................................................. 16
图 28: 2020 年我国光伏逆变器企业市占率高 ...................................................................................................................... 16
图 29: 公司营业收入快速增长 ............................................................................................................................................... 17
图 30: 公司归母净利润在 2021 年迎来拐点 ......................................................................................................................... 17
图 31: 公司营业收入持续增长 ............................................................................................................................................... 17
图 32: 公司归母净利润持续增长 ........................................................................................................................................... 17
图 33: 公司营业收入快速增长 ............................................................................................................................................... 18
图 34: 公司 2021 年归母净利润高速增长 ............................................................................................................................. 18
图 35: 公司收入在 2019 年后高速增长 ................................................................................................................................. 18
图 36: 公司归母净利润持续增长 ........................................................................................................................................... 18
图 37: 公司营收不断增长 ....................................................................................................................................................... 19
图 38: 公司归母净利润 2018 年以后高速增长 ..................................................................................................................... 19
表 1: 国内各省份对新建新能源发电项目做了配套储能建设的要求 .................................................................................... 6
表 2: 光伏、风电及储能对 IGBT 的需求量有望不断增加 .................................................................................................. 13
表 3: 2020 年装机量排名靠前的储能变流器企业大部分为光伏逆变器企业 ..................................................................... 16
表 4: 受益公司盈利预测与估值 ............................................................................................................................................. 19

行业深度报告
请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 4 / 21
1、 “碳中和”背景下,新能源发电和储能迎来发展良机
1.1、 “碳中和”是全球共识,能源结构亟待改善
“碳中和”是指企业、团体或个人测算在一定时间内产生的温室气体排放总量,通
过节能减排、植树造林等形式抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排
放”。在气候恶化、全球变暖形势日益严峻的今天,“碳中和”已成为全球共识。
要实现“碳中和”,采用新能源,改善能源结构是重要途径。目前全球能源结构
中煤炭、石油、天然气等传统化石能源所占比例仍然较高,世界主要经济体都对发展
清洁能源、新能源做出了规划和顶层设计。未来以光伏、风电为主的可再生能源将实
现快速发展。据美国能源信息署(EIA),至 2025 年可再生能源在全球能源消耗中的
占比将提升至 28%,超越煤炭、天然气、石油及其他液体能源成为第一大能源。
图1:全球能源消费结构中可再生能源占比有望持续提升
资料来源:EIA
据《中国能源革命进展报告(2020)》, 2019 年,煤炭在我国一次能源消费总量
中的占比约为 57.7%,比 2015 年下降 6 个百分点;石油约占 18.9%,较 2015 年略高
0.6 个百分点;天然气约占 8.1%,提高 2.2 个百分点;非化石能源约占 15.3%,提高
3.2 个百分点。风、光等非化石能源占比提升明显,且占比与全球平均水平基本持平。
图2:2019 年全球能源结构中石油占比最高
图3:2019 年我国能源结构中煤炭占比最高
数据来源:《中国能源革命进展报告(2020)》、开源证券研究所
数据来源:《中国能源革命进展报告(2020)》、开源证券研究所
煤炭, 28%
石油, 34%
天然气,
23%
非化石
能源,
15%
煤炭, 58%
石油, 19%
天然气, 8%
非化石能
源, 15%
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