Ο μετατροπέας της Κίνας έχει σημειώσει ισχυρή άνοδο στη διεθνή αγορά

Ως ένα από τα βασικά εξαρτήματα του φωτοβολταϊκού συστήματος, ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας όχι μόνο διαθέτει τη λειτουργία μετατροπής DC/AC, αλλά έχει επίσης τη λειτουργία μεγιστοποίησης της απόδοσης του ηλιακού στοιχείου και της λειτουργίας προστασίας από σφάλματα του συστήματος, η οποία επηρεάζει άμεσα την απόδοση παραγωγής ενέργειας του ηλιακού φωτοβολταϊκού συστήματος.

Το 2003, η Sungrow Power, με επικεφαλής τον Cao Renxian, επικεφαλής του κολεγίου, λάνσαρε τον πρώτο φωτοβολταϊκό μετατροπέα 10kW συνδεδεμένο στο δίκτυο της Κίνας με ανεξάρτητα δικαιώματα πνευματικής ιδιοκτησίας. Ωστόσο, μέχρι το 2009, υπήρχαν πολύ λίγες επιχειρήσεις μετατροπέων σε παραγωγή στην Κίνα και ένας μεγάλος αριθμός εξοπλισμού εξαρτιόταν από τις εισαγωγές. Ένας μεγάλος αριθμός ξένων εμπορικών σημάτων όπως οι Emerson, SMA, Siemens, Schneider και ABB ήταν ιδιαίτερα σεβαστές.

Την τελευταία δεκαετία, η βιομηχανία μετατροπέων της Κίνας έχει σημειώσει άνοδο. Το 2010, οι 10 κορυφαίοι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς στον κόσμο κυριαρχούνταν από ευρωπαϊκές και αμερικανικές μάρκες. Ωστόσο, μέχρι το 2021, σύμφωνα με τα στοιχεία κατάταξης του μεριδίου αγοράς μετατροπέων, οι κινεζικές επιχειρήσεις μετατροπέων έχουν καταταχθεί μεταξύ των κορυφαίων στον κόσμο.

Τον Ιούνιο του 2022, η IHS Markit, ένα παγκόσμιο έγκυρο ερευνητικό ίδρυμα, δημοσίευσε την παγκόσμια λίστα κατάταξης της αγοράς φωτοβολταϊκών μετατροπέων για το 2021. Σε αυτήν τη λίστα, η κατάταξη των κινεζικών επιχειρήσεων φωτοβολταϊκών μετατροπέων έχει υποστεί περισσότερες αλλαγές.

Από το 2015, η Sungrow Power και η Huawei είναι οι δύο κορυφαίες εταιρείες στις παγκόσμιες αποστολές φωτοβολταϊκών μετατροπέων. Μαζί, αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το 40% της παγκόσμιας αγοράς μετατροπέων. Η γερμανική επιχείρηση SMA, η οποία θεωρείται ιστορικό σημείο αναφοράς για τις κινεζικές επιχειρήσεις φωτοβολταϊκών μετατροπέων, υποχώρησε περαιτέρω στην κατάταξη της παγκόσμιας αγοράς μετατροπέων το 2021, από την τρίτη στην πέμπτη θέση. Και η Jinlang Technology, η έβδομη κινεζική εταιρεία φωτοβολταϊκών μετατροπέων το 2020, ξεπέρασε την παλιά εταιρεία μετατροπέων και προήχθη στα τρία κορυφαία «ανερχόμενα αστέρια» στον κόσμο.

Οι κινεζικές επιχειρήσεις φωτοβολταϊκών μετατροπέων έχουν επιτέλους γίνει οι τρεις κορυφαίες στον κόσμο, σχηματίζοντας μια νέα γενιά μοντέλων «τρίποδος». Επιπλέον, οι κατασκευαστές μετατροπέων που εκπροσωπούνται από τις Jinlang, Guriwat και Goodway έχουν επιταχύνει την ταχύτητά τους στη θάλασσα και χρησιμοποιούνται ευρέως στην Ευρώπη, τις Ηνωμένες Πολιτείες, τη Λατινική Αμερική και άλλες αγορές. Ξένοι κατασκευαστές όπως οι SMA, PE και SolerEdge εξακολουθούν να προσκολλώνται σε περιφερειακές αγορές όπως η Ευρώπη, οι Ηνωμένες Πολιτείες και η Βραζιλία, αλλά το μερίδιο αγοράς έχει μειωθεί σημαντικά.

Ταχεία άνοδος

Πριν από το 2012, λόγω της έξαρσης της αγοράς φωτοβολταϊκών στην Ευρώπη, τις Ηνωμένες Πολιτείες και άλλες χώρες και της συνεχούς αύξησης της εγκατεστημένης ισχύος, η αγορά φωτοβολταϊκών μετατροπέων κυριαρχούνταν από ευρωπαϊκές επιχειρήσεις. Εκείνη την εποχή, η γερμανική επιχείρηση μετατροπέων SMA αντιπροσώπευε το 22% του παγκόσμιου μεριδίου αγοράς μετατροπέων. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, οι πρώιμες επιχειρήσεις φωτοβολταϊκών της Κίνας εκμεταλλεύτηκαν την τάση και άρχισαν να εμφανίζονται στη διεθνή σκηνή. Μετά το 2011, η αγορά φωτοβολταϊκών στην Ευρώπη άρχισε να μετατοπίζεται και οι αγορές στην Αυστραλία και τη Βόρεια Αμερική άνοιξαν. Οι εγχώριες επιχειρήσεις μετατροπέων ακολούθησαν επίσης γρήγορα. Αναφέρεται ότι το 2012, οι κινεζικές επιχειρήσεις μετατροπέων αντιπροσώπευαν περισσότερο από το 50% του μεριδίου αγοράς στην Αυστραλία με το πλεονέκτημα του υψηλού κόστους απόδοσης.

Από το 2013, η κινεζική κυβέρνηση έχει εκδώσει μια πολιτική αναφοράς για τις τιμές ηλεκτρικής ενέργειας και έχουν ξεκινήσει διαδοχικά εγχώρια έργα. Η αγορά φωτοβολταϊκών της Κίνας έχει εισέλθει σε τροχιά ταχείας ανάπτυξης και σταδιακά αντικατέστησε την Ευρώπη ως η μεγαλύτερη αγορά φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων στον κόσμο. Σε αυτό το πλαίσιο, η προσφορά κεντρικών μετατροπέων είναι ελλιπής και το μερίδιο αγοράς κάποτε πλησίαζε το 90%. Προς το παρόν, η Huawei αποφάσισε να εισέλθει στην αγορά με έναν μετατροπέα σειράς, ο οποίος μπορεί να θεωρηθεί ως «διπλή αντιστροφή» της αγοράς της Ερυθράς Θάλασσας και των mainstream προϊόντων.

Η είσοδος της Huawei στον τομέα των φωτοβολταϊκών μετατροπέων, αφενός, επικεντρώνεται στις ευρείες προοπτικές ανάπτυξης της φωτοβολταϊκής βιομηχανίας. Ταυτόχρονα, η κατασκευή μετατροπέων έχει ομοιότητες με την «παλιά τράπεζα» της Huawei στον τομέα του εξοπλισμού επικοινωνιών και της διαχείρισης ενέργειας. Μπορεί να αντιγράψει γρήγορα τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας μετάβασης και της αλυσίδας εφοδιασμού, να εισάγει υπάρχοντες προμηθευτές, να μειώσει σημαντικά το κόστος έρευνας, ανάπτυξης και προμήθειας μετατροπέων και να δημιουργήσει γρήγορα πλεονεκτήματα.

Το 2015, η Huawei κατέλαβε την πρώτη θέση στην παγκόσμια αγορά φωτοβολταϊκών μετατροπέων και η Sungrow Power ξεπέρασε επίσης την SMA για πρώτη φορά. Μέχρι στιγμής, ο φωτοβολταϊκός μετατροπέας της Κίνας έχει τελικά κατακτήσει τις δύο κορυφαίες θέσεις στον κόσμο και έχει ολοκληρώσει μια περίοδο «μετατροπέων».

Από το 2015 έως το 2018, οι εγχώριοι κατασκευαστές φωτοβολταϊκών μετατροπέων συνέχισαν να αυξάνονται και κατέλαβαν γρήγορα την αγορά με πλεονεκτήματα τιμών. Το μερίδιο αγοράς των ξένων κατασκευαστών μετατροπέων παλαιών εταιρειών συνέχισε να επηρεάζεται. Στον τομέα της μικρής ισχύος, η SolarEdge, η Enphase και άλλοι κατασκευαστές μετατροπέων υψηλής τεχνολογίας μπορούν ακόμα να κατέχουν ένα ορισμένο μερίδιο αγοράς λόγω των πλεονεκτημάτων τους ως προς την επωνυμία και το κανάλι διανομής, ενώ στην αγορά των μεγάλων φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας με έντονο ανταγωνισμό τιμών, το μερίδιο αγοράς των παλαιών Ευρωπαίων και Ιαπώνων κατασκευαστών μετατροπέων, όπως οι SMA, ABB, Schneider, TMEIC, Omron κ.λπ., μειώνεται.

Μετά το 2018, ορισμένοι κατασκευαστές μετατροπέων στο εξωτερικό άρχισαν να αποσύρονται από τον κλάδο των φωτοβολταϊκών μετατροπέων. Για τους μεγάλους ηλεκτρικούς κολοσσούς, οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς αντιπροσωπεύουν ένα σχετικά μικρό ποσοστό στον κλάδο τους. Οι ABB, Schneider και άλλοι κατασκευαστές μετατροπέων έχουν επίσης αποσυρθεί διαδοχικά από τον κλάδο των μετατροπέων.

Οι Κινέζοι κατασκευαστές μετατροπέων άρχισαν να επιταχύνουν τη διείσδυσή τους στις αγορές του εξωτερικού. Στις 27 Ιουλίου 2018, η Sungrow Power έθεσε σε λειτουργία μια βάση παραγωγής μετατροπέων με χωρητικότητα έως και 3GW στην Ινδία. Στη συνέχεια, στις 27 Αυγούστου, δημιούργησε ένα τοπικό κέντρο ολοκληρωμένων υπηρεσιών στις Ηνωμένες Πολιτείες για την ενίσχυση του αποθέματος σε ετοιμότητα στο εξωτερικό και των δυνατοτήτων εξυπηρέτησης μετά την πώληση. Ταυτόχρονα, οι Huawei, Shangneng, Guriwat, Jinlang, Goodway και άλλοι κατασκευαστές έχουν εντείνει τις προσπάθειές τους για την ενοποίηση και επέκταση της διείσδυσής τους στο εξωτερικό. Ταυτόχρονα, μάρκες όπως οι Sanjing Electric, Shouhang New Energy και Mosuo Power άρχισαν να αναζητούν νέες ευκαιρίες στο εξωτερικό.

Λαμβάνοντας υπόψη το πρότυπο της αγοράς στο εξωτερικό, οι επιχειρήσεις και οι πελάτες της μάρκας στην τρέχουσα αγορά έχουν ουσιαστικά επιτύχει μια ορισμένη ισορροπία προσφοράς και ζήτησης, και το πρότυπο της διεθνούς αγοράς έχει επίσης ουσιαστικά σταθεροποιηθεί. Ωστόσο, ορισμένες αναδυόμενες αγορές εξακολουθούν να βρίσκονται σε πορεία ενεργού ανάπτυξης και μπορούν να επιδιώξουν ορισμένες σημαντικές εξελίξεις. Η συνεχής ανάπτυξη των αναδυόμενων αγορών στο εξωτερικό θα δώσει νέα ώθηση στις κινεζικές επιχειρήσεις μετατροπέων.

Από το 2016, οι Κινέζοι κατασκευαστές μετατροπέων κατέχουν ηγετική θέση στην παγκόσμια αγορά φωτοβολταϊκών μετατροπέων. Ο διπλός παράγοντας της τεχνολογικής καινοτομίας και της εφαρμογής μεγάλης κλίμακας έχει οδηγήσει στην ταχεία μείωση του κόστους όλων των κρίκων της αλυσίδας της φωτοβολταϊκής βιομηχανίας, με αποτέλεσμα το κόστος του φωτοβολταϊκού συστήματος να έχει μειωθεί κατά περισσότερο από 90% σε 10 χρόνια. Ως βασικός εξοπλισμός του φωτοβολταϊκού συστήματος, το κόστος του φωτοβολταϊκού μετατροπέα ανά watt έχει μειωθεί σταδιακά τα τελευταία 10 χρόνια, από περισσότερο από 1 γιουάν/W στο αρχικό στάδιο σε περίπου 0,1~0,2 γιουάν/W το 2021, και σε περίπου 1/10 αυτού πριν από 10 χρόνια.

Επιτάχυνση της τμηματοποίησης

Στο αρχικό στάδιο ανάπτυξης των φωτοβολταϊκών, οι κατασκευαστές μετατροπέων επικεντρώθηκαν στη μείωση του κόστους εξοπλισμού, στη βελτιστοποίηση της μέγιστης παρακολούθησης ισχύος και στην πιο αποτελεσματική μετατροπή ενέργειας. Με τη συνεχή ανάπτυξη της τεχνολογίας και την αναβάθμιση της εφαρμογής του συστήματος, ο μετατροπέας έχει ενσωματώσει περισσότερες λειτουργίες, όπως προστασία και επισκευή PID εξαρτημάτων, ενσωμάτωση με υποστήριξη παρακολούθησης, σύστημα καθαρισμού και άλλο περιφερειακό εξοπλισμό, για τη βελτίωση της απόδοσης ολόκληρου του φωτοβολταϊκού σταθμού παραγωγής ενέργειας και τη διασφάλιση της μεγιστοποίησης των εσόδων από την παραγωγή ενέργειας.

Την τελευταία δεκαετία, τα σενάρια εφαρμογής των μετατροπέων έχουν αυξηθεί και πρέπει να αντιμετωπίσουν διάφορα σύνθετα γεωγραφικά περιβάλλοντα και ακραία καιρικά φαινόμενα, όπως υψηλές θερμοκρασίες στην έρημο, υψηλή υγρασία στην ανοιχτή θάλασσα και υψηλή ομίχλη αλατιού. Αφενός, ο μετατροπέας πρέπει να καλύψει τις δικές του ανάγκες απαγωγής θερμότητας, αφετέρου, πρέπει να βελτιώσει το επίπεδο προστασίας του για να αντιμετωπίσει το σκληρό περιβάλλον, γεγονός που αναμφίβολα θέτει υψηλότερες απαιτήσεις για τον σχεδιασμό της δομής του μετατροπέα και την τεχνολογία υλικών.

Υπό το πρίσμα των υψηλών απαιτήσεων για ποιότητα και απόδοση παραγωγής ενέργειας από τους κατασκευαστές, η βιομηχανία φωτοβολταϊκών μετατροπέων αναπτύσσεται προς υψηλότερη αξιοπιστία, απόδοση μετατροπής και χαμηλό κόστος.

Ο έντονος ανταγωνισμός στην αγορά έχει επιφέρει συνεχή τεχνολογική αναβάθμιση. Περίπου το 2010, η κύρια τοπολογία κυκλώματος των φωτοβολταϊκών μετατροπέων ήταν κύκλωμα δύο επιπέδων, με απόδοση μετατροπής περίπου 97%. Σήμερα, η μέγιστη απόδοση των μετατροπέων των κυριότερων κατασκευαστών στον κόσμο έχει γενικά ξεπεράσει το 99% και ο επόμενος στόχος είναι το 99,5%. Κατά το δεύτερο εξάμηνο του 2020, τα φωτοβολταϊκά πάνελ έχουν λανσάρει πάνελ υψηλής ισχύος βασισμένα σε μεγέθη τσιπ πυριτίου 182 mm και 210 mm. Σε λιγότερο από έξι μήνες, ορισμένες επιχειρήσεις όπως οι Huawei, Sungrow Power, TBEA, Kehua Digital Energy, Hewang, Guriwat και Jinlang Technology ακολούθησαν γρήγορα και λάνσαραν διαδοχικά μετατροπείς υψηλής ισχύος σε σειρά που τις ταιριάζουν.

Σύμφωνα με τα στοιχεία της Ένωσης Βιομηχανίας Φωτοβολταϊκών της Κίνας, προς το παρόν, η εγχώρια αγορά φωτοβολταϊκών μετατροπέων εξακολουθεί να κυριαρχείται από τους μετατροπείς σειράς και τους κεντρικούς μετατροπείς, ενώ άλλοι μικρομετατροπείς και κατανεμημένοι μετατροπείς αντιπροσωπεύουν ένα σχετικά μικρό ποσοστό. Με την ταχεία ανάπτυξη της κατανεμημένης φωτοβολταϊκής αγοράς και την αύξηση του ποσοστού των μετατροπέων σειράς σε κεντρικούς φωτοβολταϊκούς σταθμούς παραγωγής ενέργειας, το συνολικό ποσοστό των μετατροπέων σειράς έχει αυξηθεί χρόνο με το χρόνο, ξεπερνώντας το 60% το 2020, ενώ το ποσοστό των κεντρικών μετατροπέων είναι μικρότερο από 30%. Στο μέλλον, με την εκτεταμένη εφαρμογή μετατροπέων σειράς σε μεγάλους επίγειους σταθμούς παραγωγής ενέργειας, το μερίδιο αγοράς τους θα αυξηθεί περαιτέρω.

Από την οπτική γωνία της δομής της αγοράς μετατροπέων, η διάταξη των διαφόρων κατασκευαστών δείχνει ότι η ηλιακή ενέργεια και τα προϊόντα SMA είναι ολοκληρωμένα, και υπάρχουν τόσο κεντρικοί μετατροπείς όσο και σειριακές μετατροπείς. Η Power Electronics και η Shangneng Electric χρησιμοποιούν κυρίως κεντρικούς μετατροπείς. Οι Huawei, SolarEdge, Jinlang Technology και Goodway βασίζονται όλες σε μετατροπείς στοιχειοσειρών, εκ των οποίων τα προϊόντα της Huawei είναι κυρίως μεγάλοι μετατροπείς στοιχειοσειρών για μεγάλους επίγειους σταθμούς παραγωγής ενέργειας και βιομηχανικά και εμπορικά φωτοβολταϊκά συστήματα, ενώ τα τρία τελευταία προορίζονται κυρίως για την οικιακή αγορά. Οι Emphase, Hemai και Yuneng Technology χρησιμοποιούν κυρίως μικρομετατροπείς.

Στην παγκόσμια αγορά, οι κύριοι τύποι μετατροπέων είναι οι σειριακόι και οι κεντρικοί μετατροπείς. Στην Κίνα, το μερίδιο αγοράς των κεντρικών μετατροπέων και των σειριακών μετατροπέων είναι σταθερό σε ποσοστό άνω του 90%.

Στο μέλλον, η ανάπτυξη των μετατροπέων θα διαφοροποιηθεί. Αφενός, οι τύποι εφαρμογών των φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ενέργειας είναι διαφοροποιημένοι και διάφορες εφαρμογές όπως η έρημος, η θάλασσα, η κατανεμημένη στέγη και τα BIPV αυξάνονται, με διαφορετικές απαιτήσεις για μετατροπείς. Από την άλλη πλευρά, η ραγδαία ανάπτυξη ηλεκτρονικών ισχύος, εξαρτημάτων και άλλων νέων τεχνολογιών, καθώς και η ενσωμάτωση με την Τεχνητή Νοημοσύνη, τα μεγάλα δεδομένα, το Διαδίκτυο και άλλες τεχνολογίες, οδηγούν επίσης στη συνεχή πρόοδο της βιομηχανίας μετατροπέων. Ο μετατροπέας αναπτύσσεται προς υψηλότερη απόδοση, υψηλότερο επίπεδο ισχύος, υψηλότερη τάση DC, πιο έξυπνο, ασφαλέστερο, ισχυρότερη περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα και πιο φιλική λειτουργία και συντήρηση.

Επιπλέον, με την εφαρμογή μεγάλης κλίμακας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στον κόσμο, ο ρυθμός διείσδυσης των φωτοβολταϊκών αυξάνεται και ο μετατροπέας πρέπει να έχει ισχυρότερη χωρητικότητα υποστήριξης δικτύου για να καλύψει τις απαιτήσεις σταθερής λειτουργίας και ταχείας απόκρισης σε ένα δίκτυο ασθενούς ρεύματος. Η ενσωμάτωση οπτικής αποθήκευσης, η ενσωμάτωση οπτικής αποθήκευσης και φόρτισης, η παραγωγή φωτοβολταϊκού υδρογόνου και άλλες καινοτόμες και ολοκληρωμένες εφαρμογές θα γίνουν επίσης σταδιακά ένας σημαντικός τρόπος, και ο μετατροπέας θα οδηγήσει σε μεγαλύτερο χώρο ανάπτυξης.