半导体行业深度报告：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_21页_2mb.pdf

半导体 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 1 / 21 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 。 -17%0%17%34%51%69%2020-12 2021-04 2021-08半导体 沪深 300相关研究报告 开源证券 证券研究报告 行业深度报告 行业研究 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 2 / 21 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 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 3 / 21 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%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 5 / 21 1.2、 风、光发电 占比提升助推储能发展 随着新能源发电在整体能源结构中的占比不断提升，发电侧的储能建设需求将实现快速增长 。 光伏、风电等新能源发电具有 季节性、 间歇性、波动性等不稳定因素，储能系统能对此进行平抑、消纳、 平滑新能源发电的输出。 在实际应用中，光伏发电功率受阳光强度、角度影响，且阳光与气候、季节、区域强烈相关，甚至一日内的变化也极度明显，随机性强。 风力发电则受风速影响大，自然风不是恒定的，导致风力发电输出的电能也具有间歇性的特点。 此外， 风力发电具有 逆调峰特性，即风力发电功率大的时段是用电负荷低的时段，进一步增加的电网的调峰难度。 图 4： 光伏发电功率随机性强 图 5： 风力发电具有逆调峰特性 资料来源： 融通新能云 资料来源： 融通新能云 因此，将 光伏、风电发电系统与蓄电池储能系统并网，可以合理安排蓄电池的充放电、光伏电池和风机的出力，从而达到最大限度延长并网供电时间的目的。 例如针对光伏发电弃光的问题，需要将白天发出的剩余电量进行储存以备晚上放电， 实现 可再生能源的能量时移 ，提高风、光资源的利用效率 。而针对风电，由于风力的不可预测性，导致风电的出力波动较大，需要 监控其运行负荷， 将其 出力进行平滑。 图 6： 储能系统针对光伏、风电的间歇性实现能量时移 资料来源： 索比光伏网 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 6 / 21 因此 国内各地 方 政府纷纷出台政策， 对新建新能源发电项目做了配套储能建设的要求，以解决以上新能源发电并网占比提升带来的问题。 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 时间 省份 政策文件 储能配置比例 储能配置时间 （ h） 1 月 29 日 青海 支持储能产业发展的若干措施（试行） 不低于 10% 2 3 月 15 日 海南 关于开展 2021 年度海南省集中式光伏发电平价上网项目的通知 10% 3 月 19 日 江西 关于做好 2021 年新增光伏发电项目竞争优选有关工作的通知 不低于 10% 1 5 月 24 日 福建 关于因地制宜开展集中式光伏试点工作的通知 不低于 10% 5 月 28 日 甘肃 关于“十四五”第一批风电、光伏发电项目开发建设有关事项的通知 河西地区最低 10%，其他地区最低 5% 2 6 月 7 日 天津 2021-2022 年风电、光伏发电项目开发建设和 2021年保障性并网有关事项的通知 单体超过 50MW： 光伏 10% 风电 15% 6 月 7 日 湖北 湖北省 2021 年平价新能源项目建设工作方案 不低于 10% 2 6 月 21 日 河南 关于 2021 年风电、光伏发电项目建设有关事项的通知 I类区域 10% II类区域 15% III类区域 20% 2 6 月 24 日 陕西 陕西省新型储能建设方案（暂行）（征求意见稿） 风电陕北 10% 光伏关中和延安 10% 光伏榆林 20% 2 7 月 14 日 宁夏 关于加快促进自治区储能健康有序发展的通知（征求意见稿） 不低于 10% 2 7 月 26 日 辽宁 辽宁省新增风电项目建设方案（征求意见稿） 不低于 10% 8 月 2 日 安徽 关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知（征求意见稿） 不低于 10% 1 8 月 26 日 山西 关于做好 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知 大同朔州忻州阳泉 10%以上 8 月 26 日 内蒙古 关于 2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知 不低于 15% 2 9 月 18 日 河北 河北省 2021 年风电、光伏发电保障性并网项目计划的通知 南网不低于 10% 北网不低于 15% 3 9 月 29 日 江苏 关于我省 2021 年光伏发电项目市场化并网有关事项的通知 长江以南 8%及以上 长江以北 10%及以上 2 10月 9 日 广西 2021 年市场化并网陆上风电、光伏发电及多能互补一体化项目建设方案的通知 风电 20% 光伏 15% 2 10月 13 日 湖南 关于加快推动湖南省电化学储能发展的实施意见 风电 15% 光伏 5% 2 11 月 11 日 山东 关于公布 2021 年市场化并网项目名单的通知 不低于 10% 2 数据来源：北极星储能网、开源证券研究所 此外，储能系统在输配电侧能够用于调峰调频，增加电网稳定性，在用户侧能够作为备用电源，亦能够削峰填谷实现电价套利，发展前景广阔。 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 7 / 21 图 7： 储能在发电侧、电网侧及用户侧发挥作用 资料来源： CIES 国内和全球的电化学储能累计装机量在过去几年快速增长，未来随着电池及变流器等核心部件成本降低 以及 新能源发电的储能配套装机要求提升，储能装机发展速度有望进一步提升。 图 8： 全球电化学储能累计装机量快速增长 图 9： 国内电化学储能累计装机量快速增长 资料来源： CNESA 资料来源： CNESA 2、 逆变器 /变流器市场大发展， IGBT深度受益 2.1、 逆变器连接发电端与电网， IGBT是核心半导体器件 2.1.1、 光伏逆变器作用是 “直 -交 ”逆变 光伏逆变器将 光伏组件发电产生 的直流电逆变成交流电，并入交流输电网 （或接入家庭交流负载） ， 而 IGBT等功率器件 是逆变器实现逆变功能的核心 。 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 8 / 21 图 10： 光伏逆变器将光伏组件产生的直流电逆变成交流电 资料来源： chinaprecede 逆变器主要由半导体功率器件 （和 驱动 ） 、控制电路两大部分组成。 逆变器的工作原理是通过功率半导体 器件的 高频开关 ，把直流电能变换成交流电能。 逆变 电路中都使用具有开关特性的半导体功率器件 （如 IGBT、 MOSFET 等 ） ，由控制电路周期性地对功率器件发出开、关脉冲控制信号 （如 PWM脉宽调制信号 ） ，控制各个功率器件轮流导通和关断，再经过变压器藕合升压或降压后，整形滤波输出符合要求的 正弦波 交流电。 图 11： 逆变器 主要由控制电路和功率 半导体 器件组成 图 12： 直流电经由 功率 开关器件后整形输出成交流电 资料来源： 全球电气资源 资料来源： 全球电气资源 以英飞凌的三相组串式逆变器方案为例，其 电路 可分为两部分。 Boost电路部分采用 SiC MOSFET或 IGBT的单管 /模组方案，将光伏面板发电产生的电能进行升压。之后的 DC/AC 逆变电路 可根据情况选用 SiC MOSFET 或 IGBT 的单管 /模组方案，将升压后的直流电逆变成为交流电输入电网或接入负载。 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 9 / 21 图 13： 英飞凌三相组串式光伏逆变器使用功率器件 资料来源： 英飞凌 根据逆变器适用场合，可将光伏逆变器分为集中 式 逆变器、组串式 逆变器以及微型逆变器。 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般用于大型光伏电站 。 集中式逆变器 最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低的下降。 组串逆变器是基于模块化概念，每个光伏组串 (1-5kW)通过一个逆变器， 已成为现在国际市场上最流行的逆变器 。 其 优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本， 也增加了系统的可靠性。 微型逆变器的 逆变 系统中，每一块电池板分别接入一台微型逆变器，当电池板中有一块不能良好工作，则只有这一块都会受到影响。 图 14： 集中式逆变器 相较组串式逆变器连接更多光伏阵列 资料来源： 索比光伏网 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 10 / 21 不同功率段的光伏发电场景选取不同的逆变器 。 以英飞凌方案为例， 1.5kW 以下 项目 （家庭户用光伏发电系统） 选用 微型 逆变器 ； 1KW-6KW（如 中小型屋顶光伏发电系统，小型地面电站 ） 选用 单 相组串式逆变器 ； 5KW-200KW选用三相组串式逆变器， 600KW以上的项目 （如 大型厂房、荒漠电站、地面电站等大型发电系统 ） 选用 集中式逆变器。 近年以来组串型逆变器 的价格与集中式逆变器价格逐步拉进， 并且凭借多路MPPT（ 最大功率点跟踪 ）实现更高的发电效率 ，开始在大型地面电站市场中跃升主流地位。组串型逆变器相比集中式逆变器 亦 能更精准的识别每个组串故障，精准运维，效率大幅提升。 因此， 未来组串式逆变器的渗透率有望进一步提升。 图 15： 2020年 低功率三相逆变器占据市场主要份额 图 16： 组串式逆变器 在我国 渗透率不断提升 数据 来源： IHS MARKIT、 开源证券研究所 数据 来源： CIIA、 开源证券研究所 对应到 IGBT的选型，通常 微型逆变器、部分 小功率的 组串式逆变器采用 IGBT单管 、 MOS分立器件 作为功率开关； 而 大功率 的组串式逆变器、集中式逆变器则采用额定功率更高的 IGBT 或 SiC MOSFET 模块 产品 。 随着 IGBT 单管的设计和 制造工艺水平不断提升，其所能承受的电流电压也愈来愈大。 以往必须要 IGBT模块才能胜任的一些高功率的工作场景，现在使用 IGBT单管也能较好地运行。因此 IGBT单管在光伏逆变器中的使用渗透率总体呈现上升趋势。 图 17： IGBT单管 内封装单 颗 IGBT芯片 图 18： IGBT模块 内封装多颗 IGBT芯片 资料来源： 英飞凌 资料 来源： systemplus consulting 2.1.2、 风电变流器起 “交 -直 -交 ”的整流和逆变作用 风电变流器 属于风力发电机组大型核心部件之一 ， 将风机发出的变化的 电压和频率的电能，经过交直转换变为稳定电压和频率的电能馈入电网 。 1% 9%56%34%微型逆变器 单相逆变器低功率三相逆变器 高功率三相逆变器0%20%40%60%80%100%2016 2017 2018 2019 2020E组串式 集中式 集散式行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 11 / 21 图 19： 风电变流器起整流和逆变作用 资料来源：英飞凌 风力发出来的电本身是交流电，但由于风力发电有很大的不稳定性，且风速和设备本身等都会直接影响发电机转动，因此需要 通过 风电变流器 对电能 进行整理 ： 发电机产生的幅值频率不断 变化的交流电，通过机侧变流器整流为直流电，经直流支撑电容稳压后输送至网侧变流器，控制系统通过 PWM 矢量控制技术将直流电转换为频率幅值稳定的交流电，馈入电网。 风电变流器的整流和逆变过程亦是通过 IGBT等功率器件的的高频开关来实现的。 图 20： 风电变流器起“交 -直 -交”的整流和逆变作用 资料来源： CDEIA 2.1.3、 储能变流器起双向逆变作用 储能变流器（ Power Conversion System PCS）由 DC-AC 双向变流器、控制单元等构成。储能变流器的主要功能是系统根据监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电。 储能变流器 相对光伏逆变器承担更多的作用， 通过其传输的电能方向是双向的：储能变流器既 参与 光伏组件及公共 电网对电池的充电过程 （ AC-DC） ，又参与电池对家用 负载供电、对电网 送电 的 电能 调节 过程 （ DC-AC） 。 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 12 / 21 图 21： 储能 PCS在 光伏 -储能系统 中起到电能双向流动的作用 资料来源： TI 以 户用光伏 储能 系统 为例，在白天 光照充足时 ， 光伏 面板 发电 量充足，可以 供应家庭 负载，同时也通过储能变流器向蓄电池充电，若 仍 有多余电量可进行并网售电。在光照不充足时， 光伏 面板和 蓄 电池同时给 家庭 负载供电。 在夜晚谷电 电价时间段，电网给电池补电。 图 22： 储能变流器连接太阳能组件、电网、负载及电池 资料来源： 德业股份 2.2、 新能源发电和储能 市场 蓬勃发展， IGBT未来空间广阔 展望未来， “碳中和 ”事业将持续推进 ，光伏 /风电等可再生能源及配套电化学储能有望 持续快速发展，将显著 带动 IGBT的市场需求。 我们基于以下 核心 假设 ，预计风电 +光伏 +储能 新增装机 市场对 IGBT 的需求规模将由 2021年的 86.7亿美元上升至 2025年的 182.5亿美元： 假设 1： 容配比为 1.1；风电和光伏 逆变器 /变流器 实际需求量是当年装机量的 1.2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 13 / 21 倍； 假设 2： 2025年风电和光伏全球新增装机量分别为 200/300GW； 假设 3： 2021 年 全球 光伏和风电的储能配套装机比例为 6%，至 2025 年上升至27%； 假设 4： 2020 年 储能变流器 单位成本 是光伏逆变器的 2.5 倍，至 2025 年降至 2倍。 表 2： 光伏、风电及储能对 IGBT的需求量有望不断增加 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 风电新增装机量（ GW） 98.0 90.0 110.0 134.3 163.9 200.0 对应变流器装机量（ GW） 89.1 81.8 100.0 122.1 149.0 181.8 当年变流器需求量 (GW) 106.9 98.2 120.0 146.5 178.8 218.2 单位成本（亿元 /GW） 1.1 1.05 1.05 1.02 1.00 0.98 对应的风电变流器市场空间（亿元） 117.6 102.6 125.4 150.0 179.5 214.6 功率半导体所占成本 16.0% 18.0% 18.0% 17.0% 16.0% 16.0% 对应的 IGBT市场空间（亿元） 18.8 18.5 22.6 25.5 28.7 34.3 光伏新增装机量（ GW） 127.5 160.0 200.0 230.0 262.7 300.0 对应逆变器装机量（ GW） 115.9 145.5 181.8 209.1 238.8 272.7 当年逆变器需求量（ GW） 139.1 174.5 218.2 250.9 286.5 327.2 逆变器单位成本（亿元 /GW） 2.00 1.80 1.80 1.71 1.62 1.54 对应的光伏逆变器市场空间（亿元） 278.2 314.2 392.7 429.1 465.5 505.0 功率半导体所占成本 16.0% 18.0% 18.0% 17.0% 16.0% 16.0% 对应的 IGBT市场空间（亿元） 44.5 56.6 70.7 72.9 74.5 80.8 储能变流器装机容量 (GW) 4.8 15.0 60.9 87.4 107.0 136.4 单位成本（亿元 /GW） 5.00 4.32 4.14 3.76 3.41 3.09 对应的储能变流器市场空间（亿元） 24.0 64.8 252.0 328.9 365.2 420.9 功率半导体所占成本 16.0% 18.0% 18.0% 17.0% 16.0% 16.0% 对应的 IGBT市场空间（亿元） 3.8 11.7 45.4 55.9 58.4 67.3 IGBT合计市场规模（亿元） 67.2 86.7 138.6 154.4 161.6 182.5 同比增速 29.1% 59.9% 11.4% 4.7% 12.9% 数据 来源： 国家能源局、 北极星太阳能光伏网、 开源证券研究所 3、 我国 光伏逆变器已 全球领先，导入国产 IGBT势在必行 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 光伏 需求旺盛，海外芯片供应紧张，助推国产替代。 IGBT器件 的性能 直接影响新能源发电的效率 ，因此客户对功率半导体的价格敏感度较低，而对其 性能和 可靠性要求较高。过去我国 逆变器企业 在器件选用过程中往往偏好性能更为卓越 、稳定性更好 的海外 IGBT产品。 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 14 / 21 2021 年，光伏发电市场蓬勃发展 ， 2021 前三季度 我国光伏新增装机量 合计25.56GW， 同比 实现 快速增长 。光伏逆变器中的核心器件 IGBT需求持续旺盛， 然而受疫情等因素影响 ， 海外光伏芯片大厂交期延长，逆变器 IGBT芯片供需矛盾凸显，因此 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。 此外在中美贸易摩擦等地缘政治事件影响下，部分逆变器企业建立国产 供应链体系的迫切性日益凸显，正加速引入国产核心器件供应商。 图 23： 2021前三季度我国光伏新增装机量同比快速增长 数据来源：国家能源局、开源证券研究所 分布式光伏大力推进， IGBT 单管需求旺盛。 结构上来看， 2021 年 我国分布式光伏推进十分迅速， 2021年 前三季度装机 量 占比达 64.19%。 分布式光伏 逆变器 功率较小， 主要采用 IGBT 单管 方案 。 因此 在快速增长的需求下， IGBT 单管相较 IGBT模块更为紧缺 ，国产替代的迫切性更高 。 技术上来说， IGBT单管的封装难度较 IGBT模块更低，厂商更 容易把握单管产品的性能指标和产品稳定性、一致性。因此， 我国功率半导体企业 总体将先通过 IGBT单管供应实现光伏 IGBT替代的突破。 2021 年 9 月，国家能源局发布 整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点名单 ，全国 31个省市自治区共报送试点 676个。 国家政策对光伏发电整县推进的支持，也将持续带动光伏 IGBT 单管的用量。海外功率大厂扩产总体谨慎，在无法保障供应的情况下，光伏 IGBT国产替代势在必行。 图 24： 2021年分布式光伏 装机比例大幅上升 数据来源：国家能源局、开源证券研究所 光伏去补贴， 全产业链有降本需求，国产器件有望凭借性价比优势持续渗透 。2021 年 是 我国 光伏行业正式开启实行平价上网的第一年 ， 新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电等新建项目 不再 享受财政 补贴 ， 未来光伏0%10%20%30%40%50%60%70%02004006008001000120014002021Q1 2021Q2 2021Q3季度新增光国内伏装机量 (万千瓦 ) 同比0%10%20%30%40%50%60%70%01000200030004000分布式新增装机（万千瓦） 集中式新增装机（万千瓦）分布式新增装机比例行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 15 / 21 产业将摆脱依赖政府补贴的状况 。 光伏全产业链将面临更加市场化的竞争，各个环节具有更迫切的降成本要求。 IGBT等功率半导体占光伏逆变器的成本可达 15-20%，逆变器企业采用 更具性价比的 国产 IGBT器件 将有效实现降本 。 图 25： 我国光伏发电标杆电价不断下降 数据来源：国际太阳能光伏网、开源证券研究所 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 我国 光伏产业 在 政府的补贴支持下取得蓬勃发展 ， 新增装机量不断提升 。 目前 我国 已经建立了完善的 光伏 产业链，在硅料、硅片、组件、逆变器、整机等 产业链 的 各个环节 涌现出一批领军企业 。 图 26： 我国具备完善的光伏产业链 资料来源： 各公司官网 我国企业在逆变器环节实力雄厚， 全球市场占有率领先 ，为国产 IGBT 等 器件的导入提供了深厚的土壤 。 2020 年 全球前十大 光伏 逆变器 厂商 中，我国 企业占据 6家。其中华为和阳光电源分别占有 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 望占据全球光伏逆变器 IGBT市场 的多数份额。 0.00.20.40.60.81.01.22013.8.26 2015.12.12 2016.12.26 2017.12.19 2018.5.31 2019.4.28 2020.3.31 类地区 类地区 类地区 工商业 户用行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 16 / 21 图 27： 我国 新增 光伏 装机量 在 2020年 明显提升 图 28： 2020年 我国光伏逆变器企业市占率高 数据 来源： 国家能源局、 开源证券研究所 数据 来源： 伍德麦肯兹、 开源证券研究所 我国风电变流器和储能变流器的国产化程度仍然较低，随着国内厂商的不断研发投入，未来有望实现快速发展，为导入国产 IGBT产品创造更优越的产业链条件。 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。 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 排名 新增投运 TOP 10 海外出货量 TOP5 1 阳光电源 阳光电源 2 科华 比亚迪 3 索英电气 科华 4 上能电气 昆兰新能源 5 南瑞继保 盛弘股份 6 盛弘股份 / 7 科陆电子 / 8 许继 / 9 英博电气 / 10 智光储能 / 数据来源： CNESA、 开源证券研究所 4、 受益标的 4.1、 士兰微 公司是国内半导体领先企业，现已形成器件（主要为功率半导体器件 MOSFET、IGBT、二极管等产品）、集成电路（主要包括 IPM、 MCU、 MEMS传感器、电源管理芯片、数字音视频电路等）、 LED芯片及外延片等业务板块，是国内产品线最为齐全的半导体 IDM厂商。 2020年 公司投产国内 IDM厂商第一条 12 英寸功率产线，不断发力功率半导体板块，坚定走 IDM之路。 依赖公司的强研发投入，公司产品矩阵不断完善，并在 IGBT 和 IPM 产品取得较为明显的竞争优势。 IGBT 方面，公司 IGBT 单管及模块产品均已实现规模销售。其中公司 IGBT单管较完善地覆盖 600V/650/1200/1350V等中低压电压等级。公司正01000200030004000500060002013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020新增装机量（万千瓦）华为 , 23%阳光电源 , 19%SMA, 7%Power Electronics, 5%古瑞瓦特 , 5%锦浪 , 5%Fimer, 4%上能 , 4%固德威 , 4%TEMIC, 4%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 17 / 21 加快功率分立器件在光伏新能源等领域的导入。公司的电控 MCU 类产品已在光伏逆变领域实现应用，未来有望与功率分立器件在光伏领域形成合力，打造完整解决方案。 公司历史上归母净利润波动较大，主要是受 LED 业务利润率 低、 8 英寸产线折旧 大等因素影响。现阶段公司基本面迎改善： LED 业务收入占比总体呈下降趋势，影响逐渐减小； 8寸产线产能爬坡接近尾声、营收体量不断增加，公司折旧 压力有望减小。 借助 8英寸和 12英寸产线 爬坡以及持续研发投入，公司产品竞争力不断增强，有望 深度受益新能源发电、储能及新能源汽车等下游旺盛需求， 实现快速成长。 图 29： 公司营业收入快速增长 图 30： 公司归母净利润在 2021年迎来拐点 数据来源： Wind、 开源证券研究所 数据 来源： Wind、 开源证券研究所 4.2、 斯达半导 公司成立于 2005年 4月，十几年来始终专注于以 IGBT为主的功率半导体芯片和模块的设计、研发及生产。公司不断技术积累，在技术路线上走先模块、后芯片；先工业、后车规的路径，从易到难，不断突破，快速成长为国内 IGBT龙头企业。公司在技术上不断追赶海外先进厂商，是 IGBT国产化替代的排头兵。 公司 IGBT模块收入占据 2020年营收的 94.65%，电压等级涵盖 100V 3300V，广泛应用于新能源汽车、变频器、逆变焊机、 UPS、光伏 /风电发力、 SVG、白色家电等领域。 2021 年上半年，公司使用自主 IGBT 芯片的模块和分立器件在国内主 流光伏逆变器客户开始大批量装机应用。 公司持续布局宽禁带功率半导体器件，光伏行业推出的 SiC模块得到进一步推广应用。 图 31： 公司营业收入持续增长 图 32： 公司归母净利润持续增长 数据 来源： Wind、 开源证券研究所 数据 来源： Wind、 开源证券研究所 0%20%40%60%80%0100020003000400050006000营业收入（百万元） 同比-500%0%500%1000%1500%2000%0200400600800归母净利润（百万元） 同比0%20%40%60%80%100%050010001500营业收入（百万元） 同比0%50%100%150%200%050100150200250300归母净利润（百万元） 同比行业深度报告 请务必参阅正文后面的信息披露和法律声明 18 / 21 4.3、 新洁能 公司自成立以来始终专注于半导体功率器件行业，是国内半导体功率器件行业内最早专门从事 MOSFET、 IGBT 研发设计的企业之一。目前公司主要营收来源为MOSFET芯片和器件，是国内技术实力和销售规模领先的功率半导体设计企业。 公司产品高端化趋势明显， MOSFET 中的高端料号销售占比不断提升。另一方面公司积极拓展 MOSFET以外的产品，有望实现较为综合的功率半导体产品供应能力。 2021