Biến tần của Trung Quốc đã có sự tăng trưởng mạnh mẽ trên thị trường quốc tế.

Là một trong những thành phần cốt lõi của hệ thống quang điện, biến tần quang điện không chỉ có chức năng chuyển đổi DC/AC mà còn có chức năng tối đa hóa hiệu suất của pin mặt trời và chức năng bảo vệ lỗi hệ thống, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất phát điện của hệ thống quang điện mặt trời.

Năm 2003, Sungrow Power, dưới sự lãnh đạo của Cao Renxian, hiệu trưởng trường đại học, đã cho ra mắt bộ biến tần quang điện nối lưới 10kW đầu tiên của Trung Quốc với quyền sở hữu trí tuệ độc lập. Nhưng cho đến năm 2009, số lượng doanh nghiệp sản xuất biến tần ở Trung Quốc rất ít, và phần lớn thiết bị phụ thuộc vào nhập khẩu. Nhiều thương hiệu nước ngoài như Emerson, SMA, Siemens, Schneider và ABB được đánh giá cao.

Trong thập kỷ qua, ngành công nghiệp biến tần của Trung Quốc đã có sự phát triển vượt bậc. Năm 2010, top 10 nhà sản xuất biến tần quang điện hàng đầu thế giới chủ yếu là các thương hiệu châu Âu và Mỹ. Tuy nhiên, đến năm 2021, theo dữ liệu xếp hạng thị phần biến tần, các doanh nghiệp sản xuất biến tần của Trung Quốc đã vươn lên vị trí hàng đầu thế giới.

Vào tháng 6 năm 2022, IHS Markit, một tổ chức nghiên cứu uy tín toàn cầu, đã công bố bảng xếp hạng thị trường biến tần năng lượng mặt trời toàn cầu năm 2021. Trong bảng xếp hạng này, thứ hạng của các doanh nghiệp sản xuất biến tần năng lượng mặt trời Trung Quốc đã có nhiều thay đổi.

Từ năm 2015, Sungrow Power và Huawei luôn dẫn đầu thị trường xuất khẩu biến tần năng lượng mặt trời toàn cầu. Cả hai cùng chiếm hơn 40% thị phần biến tần toàn cầu. Doanh nghiệp SMA của Đức, vốn được coi là chuẩn mực cho các doanh nghiệp sản xuất biến tần năng lượng mặt trời của Trung Quốc trong quá khứ, đã tụt hạng trên thị trường biến tần toàn cầu năm 2021, từ vị trí thứ ba xuống thứ năm. Còn Jinlang Technology, công ty sản xuất biến tần năng lượng mặt trời xếp thứ bảy của Trung Quốc năm 2020, đã vượt qua các công ty biến tần lâu đời và vươn lên top ba “ngôi sao đang lên” trên thế giới.

Các doanh nghiệp sản xuất biến tần quang điện của Trung Quốc cuối cùng đã lọt vào top ba thế giới, hình thành nên mô hình “ba trụ cột” thế hệ mới. Bên cạnh đó, các nhà sản xuất biến tần tiêu biểu như Jinlang, Guriwat và Goodway đã đẩy nhanh tốc độ vươn ra thị trường quốc tế và được sử dụng rộng rãi tại châu Âu, Hoa Kỳ, Mỹ Latinh và các thị trường khác; các nhà sản xuất nước ngoài như SMA, PE và SolerEdge vẫn tập trung vào thị trường khu vực như châu Âu, Hoa Kỳ và Brazil, nhưng thị phần đã giảm đáng kể.

Tăng nhanh

Trước năm 2012, do sự bùng nổ của thị trường điện mặt trời ở châu Âu, Hoa Kỳ và các quốc gia khác cùng với sự gia tăng liên tục về công suất lắp đặt, thị trường biến tần điện mặt trời đã bị chi phối bởi các doanh nghiệp châu Âu. Vào thời điểm đó, doanh nghiệp sản xuất biến tần SMA của Đức chiếm 22% thị phần biến tần toàn cầu. Trong giai đoạn này, các doanh nghiệp điện mặt trời lâu đời của Trung Quốc đã tận dụng xu hướng và bắt đầu nổi lên trên trường quốc tế. Sau năm 2011, thị trường điện mặt trời ở châu Âu bắt đầu chuyển dịch, và thị trường ở Úc và Bắc Mỹ bùng nổ. Các doanh nghiệp sản xuất biến tần trong nước cũng nhanh chóng theo kịp. Theo báo cáo, năm 2012, các doanh nghiệp sản xuất biến tần của Trung Quốc chiếm hơn 50% thị phần tại Úc nhờ lợi thế về hiệu suất chi phí cao.

Từ năm 2013, chính phủ Trung Quốc đã ban hành chính sách giá điện chuẩn, và các dự án trong nước liên tiếp được triển khai. Thị trường điện mặt trời của Trung Quốc đã bước vào giai đoạn phát triển nhanh chóng, và dần thay thế châu Âu trở thành thị trường lắp đặt điện mặt trời lớn nhất thế giới. Trong bối cảnh đó, nguồn cung biến tần tập trung đang khan hiếm, và thị phần từng chiếm gần 90%. Hiện tại, Huawei đã quyết định gia nhập thị trường với dòng sản phẩm biến tần, có thể được coi là bước “đảo ngược kép” giữa thị trường Biển Đỏ và các sản phẩm chủ lực.

Việc Huawei gia nhập lĩnh vực biến tần quang điện, một mặt, tập trung vào triển vọng phát triển rộng lớn của ngành công nghiệp quang điện. Đồng thời, việc sản xuất biến tần có nhiều điểm tương đồng với mảng kinh doanh thiết bị viễn thông và quản lý năng lượng "truyền thống" của Huawei. Điều này cho phép nhanh chóng sao chép lợi thế về công nghệ và chuỗi cung ứng, nhập khẩu các nhà cung cấp hiện có, giảm đáng kể chi phí nghiên cứu, phát triển và mua sắm biến tần, và nhanh chóng tạo dựng lợi thế cạnh tranh.

Năm 2015, Huawei đứng đầu thị trường biến tần quang điện toàn cầu, và Sungrow Power cũng lần đầu tiên vượt qua SMA. Cho đến nay, biến tần quang điện của Trung Quốc cuối cùng đã giành được hai vị trí hàng đầu thế giới và hoàn thành "cuộc chơi biến tần" của mình.

Từ năm 2015 đến năm 2018, các nhà sản xuất biến tần năng lượng mặt trời trong nước tiếp tục phát triển và nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường nhờ lợi thế về giá cả. Thị phần của các nhà sản xuất biến tần lâu đời ở nước ngoài tiếp tục bị ảnh hưởng. Trong lĩnh vực công suất nhỏ, SolarEdge, Enphase và các nhà sản xuất biến tần cao cấp khác vẫn có thể chiếm giữ một thị phần nhất định nhờ lợi thế về thương hiệu và kênh phân phối, trong khi đó, tại thị trường các nhà máy điện mặt trời quy mô lớn với sự cạnh tranh giá cả khốc liệt, thị phần của các nhà sản xuất biến tần lâu đời của châu Âu và Nhật Bản như SMA, ABB, Schneider, TMEIC, Omron, v.v. đang giảm sút.

Sau năm 2018, một số nhà sản xuất biến tần nước ngoài bắt đầu rút khỏi mảng kinh doanh biến tần năng lượng mặt trời. Đối với các tập đoàn điện lực lớn, biến tần năng lượng mặt trời chiếm một tỷ trọng tương đối nhỏ trong hoạt động kinh doanh của họ. ABB, Schneider và các nhà sản xuất biến tần khác cũng lần lượt rút khỏi mảng kinh doanh này.

Các nhà sản xuất biến tần Trung Quốc bắt đầu đẩy nhanh việc mở rộng thị trường nước ngoài. Ngày 27 tháng 7 năm 2018, Sungrow Power đưa vào hoạt động một nhà máy sản xuất biến tần với công suất lên đến 3GW tại Ấn Độ. Sau đó, vào ngày 27 tháng 8, công ty này thành lập một trung tâm dịch vụ toàn diện tại Hoa Kỳ để tăng cường khả năng dự trữ hàng hóa và dịch vụ hậu mãi ở nước ngoài. Đồng thời, Huawei, Shangneng, Guriwat, Jinlang, Goodway và các nhà sản xuất khác cũng đẩy mạnh việc củng cố và mở rộng hoạt động kinh doanh ở nước ngoài. Cùng lúc đó, các thương hiệu như Sanjing Electric, Shouhang New Energy và Mosuo Power bắt đầu tìm kiếm những cơ hội mới ở thị trường nước ngoài.

Xét theo xu hướng thị trường quốc tế, các doanh nghiệp thương hiệu và khách hàng trên thị trường hiện nay về cơ bản đã đạt được sự cân bằng nhất định về cung cầu, và xu hướng thị trường quốc tế cũng về cơ bản đã ổn định. Tuy nhiên, một số thị trường mới nổi vẫn đang phát triển mạnh mẽ và có thể tìm kiếm những đột phá nhất định. Sự phát triển liên tục của các thị trường mới nổi ở nước ngoài sẽ mang lại động lực mới cho các doanh nghiệp sản xuất biến tần của Trung Quốc.

Từ năm 2016, các nhà sản xuất biến tần Trung Quốc đã chiếm vị trí dẫn đầu trên thị trường biến tần quang điện thế giới. Hai yếu tố đổi mới công nghệ và ứng dụng quy mô lớn đã thúc đẩy sự giảm nhanh chóng chi phí ở tất cả các khâu trong chuỗi ngành công nghiệp quang điện, và chi phí của hệ thống quang điện đã giảm hơn 90% trong 10 năm. Là thiết bị cốt lõi của hệ thống quang điện, chi phí biến tần quang điện trên mỗi watt đã giảm dần trong 10 năm qua, từ hơn 1 nhân dân tệ/W ở giai đoạn đầu xuống còn khoảng 0,1~0,2 nhân dân tệ/W vào năm 2021, và chỉ còn khoảng 1/10 so với 10 năm trước.

Tăng tốc phân đoạn

Trong giai đoạn đầu phát triển năng lượng mặt trời, các nhà sản xuất biến tần tập trung vào việc giảm chi phí thiết bị, tối ưu hóa khả năng theo dõi công suất tối đa và chuyển đổi năng lượng hiệu quả hơn. Với sự phát triển liên tục của công nghệ và việc nâng cấp ứng dụng hệ thống, biến tần đã tích hợp nhiều chức năng hơn, chẳng hạn như bảo vệ và sửa chữa PID linh kiện, tích hợp hỗ trợ theo dõi, hệ thống làm sạch và các thiết bị ngoại vi khác, để nâng cao hiệu suất của toàn bộ trạm điện mặt trời và đảm bảo tối đa hóa thu nhập từ sản xuất điện.

Trong thập kỷ qua, các kịch bản ứng dụng của biến tần ngày càng tăng, và chúng cần phải đối mặt với nhiều môi trường địa lý phức tạp và thời tiết khắc nghiệt, chẳng hạn như nhiệt độ cao ở sa mạc, độ ẩm cao ngoài khơi và sương muối dày đặc. Một mặt, biến tần cần đáp ứng nhu cầu tản nhiệt của chính nó, mặt khác, nó cần nâng cao mức độ bảo vệ để đối phó với môi trường khắc nghiệt, điều này chắc chắn đặt ra yêu cầu cao hơn đối với thiết kế cấu trúc và công nghệ vật liệu của biến tần.

Trong bối cảnh các nhà phát triển đặt ra yêu cầu cao về chất lượng và hiệu quả sản xuất điện, ngành công nghiệp biến tần quang điện đang phát triển theo hướng độ tin cậy cao hơn, hiệu suất chuyển đổi tốt hơn và chi phí thấp hơn.

Sự cạnh tranh khốc liệt trên thị trường đã thúc đẩy việc nâng cấp công nghệ liên tục. Khoảng năm 2010, cấu trúc mạch chính của biến tần quang điện là mạch hai cấp, với hiệu suất chuyển đổi khoảng 97%. Ngày nay, hiệu suất tối đa của biến tần từ các nhà sản xuất hàng đầu thế giới nói chung đã vượt quá 99%, và mục tiêu tiếp theo là 99,5%. Trong nửa cuối năm 2020, các mô-đun quang điện đã cho ra mắt các mô-đun công suất cao dựa trên kích thước chip silicon 182mm và 210mm. Chỉ trong chưa đầy nửa năm, một số doanh nghiệp như Huawei, Sungrow Power, TBEA, Kehua Digital Energy, Hewang, Guriwat và Jinlang Technology đã nhanh chóng theo sau và liên tiếp cho ra mắt các dòng biến tần công suất cao tương ứng.

Theo số liệu của Hiệp hội Công nghiệp Quang điện Trung Quốc, hiện nay, thị trường biến tần quang điện trong nước vẫn chủ yếu do biến tần chuỗi và biến tần tập trung thống trị, trong khi các loại biến tần vi mô và phân tán khác chiếm tỷ lệ tương đối nhỏ. Với sự phát triển nhanh chóng của thị trường quang điện phân tán và sự gia tăng tỷ lệ biến tần chuỗi trong các nhà máy điện mặt trời tập trung, tỷ lệ biến tần chuỗi nói chung đã tăng lên hàng năm, vượt quá 60% vào năm 2020, trong khi tỷ lệ biến tần tập trung chỉ dưới 30%. Trong tương lai, với việc ứng dụng rộng rãi biến tần chuỗi trong các nhà máy điện mặt đất quy mô lớn, thị phần của chúng sẽ tiếp tục tăng lên.

Từ góc độ cấu trúc thị trường biến tần, sự phân bố của các nhà sản xuất khác nhau cho thấy nguồn cung cấp điện mặt trời và các sản phẩm biến tần chuỗi (SMA) đã hoàn thiện, bao gồm cả mảng biến tần tập trung và biến tần nối tiếp. Power Electronics và Shangneng Electric chủ yếu sử dụng biến tần tập trung. Huawei, SolarEdge, Jinlang Technology và Goodway đều dựa trên biến tần chuỗi, trong đó sản phẩm của Huawei chủ yếu là biến tần chuỗi cỡ lớn dành cho các nhà máy điện mặt đất quy mô lớn và hệ thống quang điện công nghiệp và thương mại, trong khi ba hãng còn lại chủ yếu phục vụ thị trường hộ gia đình. Emphase, Hemai và Yuneng Technology chủ yếu sử dụng biến tần vi mô.

Trên thị trường toàn cầu, biến tần nối tiếp và biến tần tập trung là hai loại chính. Tại Trung Quốc, thị phần của biến tần tập trung và biến tần nối tiếp ổn định ở mức hơn 90%.

Trong tương lai, sự phát triển của biến tần sẽ đa dạng hơn. Một mặt, các loại hình ứng dụng của trạm điện mặt trời ngày càng đa dạng, với nhiều ứng dụng khác nhau như điện mặt trời sa mạc, biển, mái nhà phân tán và tích hợp vào tòa nhà (BIPV), đòi hỏi các loại biến tần khác nhau. Mặt khác, sự phát triển nhanh chóng của điện tử công suất, linh kiện và các công nghệ mới khác, cũng như sự tích hợp với trí tuệ nhân tạo (AI), dữ liệu lớn, Internet và các công nghệ khác, cũng thúc đẩy sự tiến bộ không ngừng của ngành công nghiệp biến tần. Biến tần đang hướng tới hiệu suất cao hơn, công suất lớn hơn, điện áp DC cao hơn, thông minh hơn, an toàn hơn, khả năng thích ứng với môi trường mạnh mẽ hơn và vận hành, bảo trì thân thiện hơn.

Ngoài ra, với việc ứng dụng rộng rãi năng lượng tái tạo trên toàn thế giới, tỷ lệ thâm nhập của điện mặt trời đang tăng lên, và bộ biến tần cần có khả năng hỗ trợ lưới điện mạnh hơn để đáp ứng yêu cầu vận hành ổn định và phản hồi nhanh chóng khi lưới điện có dòng điện yếu. Việc tích hợp lưu trữ quang học, tích hợp lưu trữ và sạc quang học, sản xuất hydro bằng quang điện và các ứng dụng tích hợp và đổi mới khác cũng sẽ dần trở thành một hướng đi quan trọng, mở ra không gian phát triển rộng lớn hơn cho bộ biến tần.