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儲能變流器(PCS)是儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)間實現(xiàn)電能雙向流動的核心部件，負責(zé)控制電池的充電和放電過程，進行交直流變換。IGBT作為PCS的關(guān)鍵組件，其性能直接決定了PCS的性能，占逆變器價值量的20%-30%。
隨著新能源的爆火，近年來IGBT供應(yīng)緊缺常有聽說。根據(jù)富昌電子此前統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，英飛凌、安森美、意法半導(dǎo)體等IGBT 國際大廠的訂單整體處于相對飽滿的狀態(tài)，價格整體而言也比較穩(wěn)定，尤其是風(fēng)光儲領(lǐng)域，IGBT等部分緊缺料交期甚至在 52 周以上。
為了緩解IGBT供應(yīng)緊張問題，國內(nèi)崛起的IGBT廠商，如士蘭微、華潤微、新潔能、華微電子、斯達半導(dǎo)、比亞迪半導(dǎo)體、中車時代電氣等廠商積極擴大產(chǎn)能。根據(jù)統(tǒng)計，2023 年 1-7 月，共有 17 個IGBT項目啟動或簽約，累計投資超過 150 億元。
隨著儲能上半年的出貨量增長超預(yù)期，儲能行業(yè)會重蹈汽車缺芯的覆轍嗎？從IGBT芯片，如何挖掘下半年儲能行業(yè)機會？
電網(wǎng)與儲能市場芯片需求旺盛
近年來，隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和新能源技術(shù)的快速發(fā)展，電網(wǎng)與儲能市場對芯片的需求呈現(xiàn)出顯著增長的趨勢。特別是在工商儲能設(shè)備和新能源汽車領(lǐng)域，這種需求尤為突出。
首先，電網(wǎng)領(lǐng)域?qū)β势骷男枨箫@著增加。特別是在電能質(zhì)量管理和電網(wǎng)并網(wǎng)方面，IGBT(絕緣柵雙極晶體管)模塊的應(yīng)用變得尤為重要。IGBT作為一種高效、可靠的功率半導(dǎo)體器件，廣泛應(yīng)用于電能補償設(shè)備中。
隨著季節(jié)和市場負載的變化，對IGBT模塊的需求也在不斷波動。高壓IGBT，尤其是1700伏以上的超高壓IGBT，因其在減少電能傳輸過程中損耗的能力而備受青睞。單個電能管理設(shè)備可能需要幾十到幾百顆IGBT模塊，這進一步推高了整體市場需求。
儲能市場的增長同樣不容小覷。特別是125千瓦到300千瓦的儲能系統(tǒng)，其需求增長迅速。這一增長主要受到以下幾個因素的驅(qū)動：首先是大功率儲能設(shè)備的出口需求增加，尤其是集裝箱式儲能設(shè)備在國外市場的需求激增。其次，國內(nèi)電力運營模式的變化也是一個關(guān)鍵因素。隨著太陽能系統(tǒng)的普及，配合新能源汽車的充電需求，這種模式在國內(nèi)也在快速增長。
此外，國內(nèi)的中大功率集成式儲能和光伏儲能項目也在不斷增加，進一步推動了儲能市場的發(fā)展。
從地域來看，海外儲能市場的需求增幅尤為明顯。這主要是由于海外電費上漲和電力發(fā)展不平衡等因素。國內(nèi)市場的需求也在增加，主要集中在新能源充電和波峰波谷電力需求的刺激。隨著新能源汽車的普及，家用新能源汽車的移動儲能電站需求也在快速增長。這種需求不僅推動了儲能設(shè)備的發(fā)展，也為相關(guān)芯片市場帶來了巨大的商機。
在這一背景下，IGBT廠商也迎來了新的發(fā)展機遇。許多廠商已經(jīng)注意到了這一市場趨勢，并積極拓展其儲能客戶群。據(jù)悉，一些IGBT廠商已經(jīng)擁有上百家儲能客戶，主要集中在125千瓦到300千瓦的工商儲能設(shè)備，尤其是大功率的集裝箱儲能設(shè)備。市場需求的旺盛不僅為這些廠商帶來了訂單，也推動了他們在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品優(yōu)化上的努力。
儲能有望加速國產(chǎn)芯片崛起
國產(chǎn)芯片尤其是功率器件的崛起，正逐步改變著儲能系統(tǒng)的成本結(jié)構(gòu)和性能表現(xiàn)。
儲能系統(tǒng)中，功率器件的使用和價值量至關(guān)重要。功率器件，如IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，是儲能變流器(PCS)的核心組成部分，其成本通常按電流來計算。據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，目前功率型IGBT的使用量較大，單價在兩千多元，而第三代半導(dǎo)體材料碳化硅IGBT的成本則稍高。
碳化硅IGBT以其高頻特性和高效率，為儲能系統(tǒng)帶來了革命性的改進。蓉矽應(yīng)用工程部總監(jiān)王德強在OFweek2024儲能技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇上分享了碳化硅功率器件在儲能PCS中的應(yīng)用，指出碳化硅器件的高頻特性使得電容體積大幅減小，開關(guān)損耗降低，從而提高了整體系統(tǒng)的效率和功率密度。
2023年，儲能市場經(jīng)歷了“極度內(nèi)卷”，電池成本較年初下降了50%。隨著降本目標的轉(zhuǎn)移，市場對高效節(jié)能的儲能解決方案的需求日益迫切。碳化硅技術(shù)的應(yīng)用，預(yù)計將助力儲能變流器大幅降低成本，提高市場競爭力。
在儲能領(lǐng)域，國內(nèi)無論是硅基IGBT還是碳化硅產(chǎn)業(yè)，都正快速崛起。以1200伏的IGBT為例，80安培的成本已經(jīng)降到大約33美金，而國內(nèi)產(chǎn)品可能只需十二三塊錢。這種成本的快速下降，不僅提升了國產(chǎn)芯片的市場競爭力，也為儲能技術(shù)的普及和應(yīng)用提供了可能。
儲能技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，從家庭儲能到大規(guī)模電網(wǎng)調(diào)節(jié)，都需要高效、可靠的儲能系統(tǒng)。隨著碳化硅技術(shù)的成熟和成本的降低，預(yù)計未來儲能系統(tǒng)將更加高效、經(jīng)濟，同時對環(huán)境的影響也將更小。
不難看出，儲能的快速增長賽道加速下，國內(nèi)無論是硅基IGBT還是碳化硅產(chǎn)業(yè)正快速崛起。
后記
芯片廠商對于2024年下半年儲能市場行情是怎么看的呢？前述人士認為，2024年下半年至2025年上半年，儲能市場預(yù)計將快速增長。
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