微型逆变器：能源转型的关键技术与市场机遇
- 来源：半导体器件应用网 厉丹
- 2024/5/14 9:00:16
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随着全球范围内对可再生能源的依赖加深，特别是对分布式光伏发电和储能系统的日益重视，加之各国政府对清洁能源的政策扶持，如补贴、上网电价优惠、强制性可再生能源配额等，使得微型逆变器正成为市场瞩目的焦点。
作为提高光伏系统效率、安全性及灵活性的关键设备，微型逆变器市场需求持续增长，同时因其组件级MPPT、独立运行、易于安装和维护等独特的优点在住宅、商业和小型工商业光伏项目中备受青睐。随着光伏技术的不断进步和成本降低，微型逆变器市场呈现出强劲的增长势头。
微型逆变器市场竞争态势
正因为微型逆变器市场的巨大发展潜力，国内外的市场竞争态势在过去一段时间里经历着显著的变化和发展。
微型逆变器作为提高光伏发电效率的关键设备之一，其市场需求呈现出爆发式增长。特别是在欧美等发达国家，政策推动和市场需求共同作用下，微型逆变器市场实现了快速增长。据市场调研机构Mordor Intelligence报告显示，2024年微型逆变器市场规模预计为31.5亿美元，预计到2029年将达到77.4亿美元，复合年增长率为19.70%。同时，预计到2025年全球微型逆变器需求量将达12.44GW，显示出强劲的市场增长势头。
从竞争格局来看，微型逆变器市场日趋激烈。目前市场主要由几家大型跨国企业主导，但国内企业也在迅速崛起。随着市场规模的扩大，越来越多的企业加入到微型逆变器行业中来，通过技术创新和成本控制，不断提升自身竞争力。
根据潮电智库综合对比产能、出货量等情况，目前全球微型逆变器竞争格局可分为4个梯队，其中第一梯队以Enphase作为领衔，2023年市场占比达到72%，稳坐第一把交椅。第二梯队以昱能科技、禾迈股份、NEP(恩智浦)作为代表，第三第四梯队则是以德业股份、华昱欣做为代表。
禾迈股份研发工程师冷永生提到：“竞争企业虽然存在一些竞争，但许多厂家主要是作为组装厂，利用自身的市场关系找到客户订单。一些车企如特斯拉、比亚迪等也开始涉足这个领域，他们主要采用购买组装贴标的方式，并搭建自己的云平台。此外，车企也在考虑车载电池的回收利用，将其转用到储能领域，尤其是磷酸铁锂电池在工商业储能中的应用。”
从核心竞争而言，目前微型逆变器市场竞争主要围绕在技术创新、产品质量、服务和品牌差异化展开，地域市场分布显示出明显的区域特色。相信随着技术进步、成本下降以及消费者对分布式能源系统认知度的提高，预计微型逆变器市场将持续健康发展。
聚焦微型逆变器中的半导体器件
微型逆变器功率一般在250W到1500W，用到的半导体器件包括MOS管(60V-150V，600V-950V)、SiC MOS管(650V，1200V)、GaN(600V)、栅极驱动器(gate driver IC)、SiC二极管(650V/1200V)、通信芯片(Wi-Fi、蓝牙、PLC)、辅助电源模块、存储芯片、电流检测芯片、MCU等。
半导体器件在微型逆变器市场中的定位是核心技术组件，起到关键的电能转换和控制作用，例如微型逆变器的核心功能是将光伏组件产生的直流电转换为适合并入电网的交流电，功率器件如MOSFET、IGBT等作为逆变器内部的开关元件，负责实现直流-交流转换过程中的高频开关操作，直接影响逆变器的转换效率、功率密度和可靠性，而其所具备的如过压保护、过流保护、短路保护等功能，确保系统在异常情况下能够快速响应，避免设备损坏。
在光伏产业链中，第三代半导体如SiC相较Si，在带隙能量、击穿场强、热导率等几个参数方面具有优越的特性，这些特性允许SiC系统以更高的频率运行而不会损失输出功率，从而可以缩小无源器件(尤其是电感器)的尺寸。因此，在微型逆变器中采用SiC可以提高逆变效率，减少能量损失，尤其在高温环境下性能优势更为明显，有助于提升整个光伏系统的发电效率。
此外，由于SiC的高效率和散热性能好，逆变器设计可以使用更小的散热装置和更紧凑的封装，从而实现逆变器的小型化和轻量化，这对于微型逆变器尤为重要。因为它们通常需要安装在屋顶或其他空间有限的地方，且重量轻有利于简化安装和降低安装成本。在商用组串式逆变器以及储能等微电网、离网系统环境中，SiC同样具有广泛应用。
同样作为第三代半导体材料的典型代表，GaN在微型逆变器当中的表现如何?禾迈股份研发工程师冷永生表示：“GaN存在一些问题，大家不太愿意使用，因为它容易损坏，不稳定。其驱动需要特殊设计，与以前的器件差异大。相比之下，SiC在性能方面表现较为稳定。”
据士兰微器件成品产品线市场总监伏友文介绍，士兰微通过发挥IDM一体化优势，基于士兰化合物半导体生产线，推出的1200V SiC芯片性能指标已达到国际领先水平，并同时研发650V、1700V、2000V等电压段高性能SiC MOSFET芯片，及包含TO-247B-4L、TO-263-7L、TOLL、B10、B15、D4等多种封装形式，适配光伏储能逆变器应用场合。
光储充一体化：微型逆变器的发展归属
从市场需求的角度分析，为应对电网波动、提高自发自用比例和能源自给自足能力，微型逆变器将越来越多地与储能系统、充电桩集成，形成一体化的光储充解决方案，而其增长点主要集中在住宅光伏、商业与工业应用、微电网与离网系统等领域。
针对光储充一体化的趋势，安森美正专注于通过技术创新和全球制造能力，来巩固其在光储充市场的领导地位。我们了解到，未来几年安森美可能的发展方向和产品路线图规划关键点主要聚焦在光伏系统应用、储能市场、全球制造和支持能力、产品创新及投资和工厂升级等。
据了解，安森美(onsemi)为中国的光储充逆变器市场提供了一系列独特的解决方案，特别是在可再生能源生产、电源管理和能源转换方面，凭借SiC MOSFET和IGBT技术、高能效封装、定制化解决方案、垂直整合的SiC方案和全球制造和支持能力等优势，帮助客户应对光伏逆变器、储能和快充等系统设计方面的挑战。
安森美现场应用工程高级经理庄伟君介绍，这些解决方案和产品有助于推动光储充一体化发展，提高系统的功率密度与转换效率，同时满足市场对碳化硅的不断增长的需求。目前，全球前10大光伏逆变器中的8家都与安森美签订了战略协议，例如上能电气(Sineng Electric)在其公用事业级太阳能逆变器和引领业界的200kW储能系统中集成安森美的EliteSiC MOSFET和基于IGBT的高密度功率集成模块；Ampt优化器利用安森美最新的具有极低导通电阻和开关损耗的SiC MOSEFT技术，实现了储能系统和太阳能电站更高的双向充放电效率。
光伏产业作为新能源领域的重要分支，正在展现出强大的产业带动力。半导体器件在微型逆变器中的应用更加注重电能转换和控制作用。值得关注的是，第三代半导体SiC元器件可以让光伏逆变器拥有更高的功率密度，更高的效率，更小的体积和更低的成本。不得不承认，SiC正成为光伏逆变器产业升级的核心推动力。这对半导体厂商提出更高技术要求的同时，也带来了很大的发展机遇。
结语
毋庸置疑，微型逆变器凭借独特技术优势，正成为可再生能源领域的新星。随着成本降低和应用领域的拓宽，微型逆变器将为全球能源绿色转型贡献重要力量。展望未来，可能会有更多半导体企业和系统方案商加入这一绿色能源革命，共同推动微型逆变器技术的创新与发展，为构建清洁、低碳的能源体系贡献力量。
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