IGBT 是光伏逆变器实现DC/AC核心器件
光伏逆变器是光伏发电系统关键部件。在太阳能光伏发电过程中,光伏阵列所发的 电能为直流电能,然而许多负载需要交流电能。光伏逆变器将光伏发电系统产生的直流 电通过电力电子变换技术转换为生活所需的交流电,是光伏电站最重要的核心部件之一, 是太阳能和用户之间联系的必经之路。光伏逆变器需要保证输入电网的电能质量(如谐 波含量、直流分量、电压、频率、相位等)符合要求。
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。逆变器的工作原理是通过 IGBT 等功率半导体开关器 件的开通和关断作用,把直流电能变换成交流电能的。电路中都使用具有开关特性的半 导体功率器件,由控制电路周期性地对功率器件发出开、关脉冲控制信号,控制各个功 率器件轮流导通和关断,再经过变压器耦合升压或降压后,整形滤波输出符合要求的交流电。
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。IGBT 全称 为绝缘栅双极型晶体管,是由 BJT(双极型三极管)和 MOSFET(绝缘栅型场效应管) 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。能够根据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、 频率、相位等,以实现精准调控的目的。
光伏装机量增长将拉动IGBT需求爆发
国家在“十四五”期间将坚持清洁低碳战略方向不动摇,加快化石能源清洁高效利 用,大力推动非化石能源发展,持续扩大清洁能源消费占比,推动能源绿色低碳转型, 为如期实现碳中和目标创造基础。光伏发电作为绿色环保的发电方式,符合国家能源改 革以质量效益为主的发展方向,国内光伏行业面临广阔的发展前景。
2025 年光伏逆变器用 IGBT 市场规模预计将达 105 亿元。根据中国光伏行业协会 预测,2025 年全球光伏逆变器新增装机量有望达 330GW,假设 2025 年光伏逆变器替换 装机量为 42GW。按照 IGBT 占组串式逆变器 BOM 成本的 18%,以及占集中式逆变器 BOM 成本的 15%计算,预计 2025 年光伏逆变器 IGBT 市场规模将超百亿。
光伏逆变器用 IGBT 单管和模块规模测算
根据 IHS Markit 数据,2020 年全球微型逆变器占比约为 1%;单相逆变器占比约为 9%;低功率三相逆变器(≤500KW)占比约为 56%;高功率三相逆变器(>500KW)占 比约为 34%。此处三相逆变器包含集中式逆变器和三相组串式逆变器。
2025 年 IGBT 单管和模块市场空间分别为 40 亿元和 65 亿元。由于微型及单相逆 变器功率较小,假设全部采用 IGBT 单管方案;高功率三相逆变器假设全部采用 IGBT 模块方案;对于低功率三相逆变器假设 IGBT 单管和模块方案各占 1/2。因此,我们预计 2025 年 IGBT 单管市场空间约为 40 亿元,IGBT 模块市场空间约为 65 亿元。
原标题:最硬核赛道:光伏IGBT有多香?