光伏在大风口!2021年中报净利增幅超100%的风电股大盘点
近期的A股市场可以用“风光无限”来形容,继光伏之后,新能源领域的风电板块热度持续上升。
自5月份以来,风电指数持续走高,板块指数累计涨幅超过35%。
消息面上,宁夏自治区发展改革委发布《关于开展宁夏老旧风电场“以大代小”更新试点的通知》,老旧风电场改造市场有望打开。
这是继能源局在《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)》中提出“启动老旧风电项目技改升级”之后的第一份地方性试点,这一消息直接将风电技改中“以大代小”规划落实层面,为运行年限、效益指标、设备容量、项目核准等一系列细则提供了标准和依据。
风电行业继续保持高增长。
据不完全统计,2021年年初至今风机招标总容量36.2GW,其中上半年风机招标总量31.5GW,比去年同期增长168%。
从2021上半年的装机数据来看,风电的装机同比增长72%,装机超预期。2021年上半年,风电装机数量为10.84GW,而20年同期装机数据为6.32GW,装机数据好于预期。
根据中国电力企业联合会发布《2021年上半年全国电力供需形势分析预测报告》,预计2021年将新增风电装机量50GW,至少能跟2020年持平,预期从35GW上调到50GW,市场对风电的悲观预期有所修复。
风电为新能源的重要形式,在碳达峰、碳减排驱动下,行业发展有望加速。
从中报净利增超100%的公司中,特变电工和中材 科技 上半年实现净利润均超过10亿元。
净利增幅方面,江特电机以6442%的净利增长幅度位居第一,其次是金开新能和天奇股份,分别以2320%、587.2%的净利增幅分列第二、第三。
其他中报净利增幅靠前的风电概念股还有时代新材、华电重工、韵达股份、银星能源等,中报净利均超100%。
估值方面,最新滚动市盈率低于30倍的公司共计有6家,分别是福能股份、润邦股份、中闽能源、中材 科技 、时代新材。
从二级市场表现来看,近期部分风电概念股备受市场资金追捧,股价累计已有较大涨幅,投资者应理清相关公司的基本面,切勿追高!切勿追高!切勿追高!
江特电机:上半年实现净利润1.81亿元,净利润同比增长6442%;
风电配套电机龙头公司,具有可靠性高、高防腐C4-H、性能特性软等特点,可取代进口电机,20年风力配套电机的市场占有率高达60%,年产量超10万台。
金开新能:上半年实现净利润2.19亿元,净利润同比增长2320%;
主营业务为新能源电力的开发、投资、建设及运营,目前主要包括光伏发电和风力发电两个板块;全资子公司丝路创新通过丝路大成运营风电电站项目;
天奇股份:上半年实现净利润7786万元,净利润同比增长587.2%;
核心子公司江苏天奇重工股份有限公司主要经营大型风力发电机铸件、大型柴油机铸件及燃气轮机铸件,具备生产加工世界最大单重75吨12MW海上风电轮毂的能力;
时代新材:上半年实现净利润1.34亿元,净利润同比增长585.6%;
中国中车旗下,风电叶片规模位居国内第二和国内拥有最强独立自主研发能力的的叶片制造商之一;公司率先研发生产了海陆两用风力发电叶片;
华电重工:上半年实现净利润7176万元,净利润同比增长393.2%;
公司致力于成为国内一流的海上风电工程系统方案提供商;已取得电力行业工程设计(风力发电)乙级资质,具备海上风电工程EPC总承包的施工、设计资质;已以 EPC 总承包模式承建广东揭阳海上风电项目。
运达股份:上半年实现净利润1.28亿元,净利润同比增长339.5%;
中国风电发展史的拓荒者和创新者;公司主营业务为大型风力发电机组的研产销,主要产品为2.XMW、3.XMW、4.XMW、5.XMW和6.XMW系列风电机组;20年风电行业销量3628.3MW。
银星能源:上半年实现净利润1.08亿元,净利润同比增长320.2%;
中铝旗下宁夏第一家从事风力发电的企业,在风电检修运维方面具很大的竞争力;
公司主营业务包括风电设备制造、风电后市场检修安装服务和风力发电,拥有宁夏境内及陕宁蒙边界区域的贺兰山、太阳山、牛首山、红寺堡、麻黄山、大水坑、阿拉善左旗、冯地坑、朱庄等12个风电场;
大连重工:上半年实现净利润5836万元,净利润同比增长309.5%;
公司风电齿轮箱研发工作起步较早,是业界首批研发兆瓦级风电核心部件的企业;
公司拥有增速机、电控系统、偏航和变桨驱动器、主机架、轮毂等风电关键部件的批量化、规模化、专业化生产线,是目前国内最大的兆瓦级风力发电设备核心部件研制基地。
特变电工:上半年实现净利润31.06亿元,净利润同比增长237.6%;
世界领先的新能源系统集成商;公司新能源业务包括为风能电站提供设计、建设、调试及运维等全面的能源解决方案及风能电站的运营;
润邦股份:上半年实现净利润2.04亿元,净利润同比增长181.1%;
海上风电装备业务主要产品包括各类海上风电安装作业平台、海上风电基础桩、海上风电钢结构等;
全资子公司润邦海洋设计建造的国内首座适用于近海海域自升式风电安装作业平台“华电1001”号,是第一艘国产化自升式海上风电安装平台;润邦海洋具备年产20万吨海上风电基础桩的产能规模。
振江股份:上半年实现净利润8794万元,净利润同比增长151.7%;
公司主营风电设备和光伏设备零部件,与西门子等全球知名企业合作;风电设备零部件产品包括机舱罩、转子房、定子段、制动环等;
福能股份:上半年实现净利润9.49亿元,净利润同比增长149.1%;
福建省风力发电龙头;公司是以清洁能源发电和高效节能热电联产为主的电力企业,控股 26 个风电项目,投运总装机100.60万千瓦,核准在建海上风电项目装机77.9万千瓦,规模位居福建省前列;
金力永磁:上半年实现净利润2.20亿元,净利润同比增长148.8%;
全球领先的风电应用领域磁钢供应商;公司是我国最早参与制定风力发电机低速永磁同步发电机国家标准的磁钢供应商之一;风力发电领域客户主要有金风 科技 和西门子-歌美飒等;
湘电股份:上半年实现净利润6335万元,净利润同比增长133.4%;
电工行业产品配套能力、科研开发能力最强的企业之一,风机销售位居行业第一梯队;
公司主营风力发电设备整机及零部件,核心产品包括双馈风力发电机、兆瓦级系列风力发电机组等;拥有国家海上风力发电技术与检测国家重点实验室、国家能源风力发电机研发(实验)中心;
中闽能源:上半年实现净利润3.15亿元,净利润同比增长124.2%;
福建省最早介入风电项目前期工作和开发建设的风电企业之一;公司风电场主要位于风资源质量较优的福清、平潭、连江等地;
20年控股运营总装机规模81.83万千瓦,其中在福建省内风电装机容量68.88万千瓦,占福建省风电装机规模的14.17%;
嘉泽新能:上半年实现净利润2.53亿元,净利润同比增长114%;
宁夏地区规模领先的民营风力发电企业;公司主要从事集中式风力、光伏发电的开发运营,风电项目主要集中在宁夏、新疆、河南等地;20年风力发电并网容量为1361.5MW,在建及待建风力发电项目 242.5MW;
九州集团:上半年实现净利润8632万元,净利润同比增长107.6%;
在电力成套设备行业有近二十年的专业化发展;公司风电业务主要以BT方式开展,BT总包的亚洲新能源金湖县100MW风电项目已全容量并网,亚洲新能源宝应县100MW风电项目部分并网,阳信万融新能源有限公司阳信风电项目一期部分并网;
公司自持可再生能源项目大庆世纪锐能风力发电投资有限公司48MW风电项目及大庆时代汇能风力发电投资有限公司48MW风已全容量并网发电。
中材 科技 :上半年实现净利润18.47亿元,净利润同比增长103.2%;
国内风电叶片行业领军企业,具备年产10GW以上风电叶片生产能力;公司1MW-8MW的6大系列产品通过GL、DNV等国际认证,适用于高低温、高海拔、低风速、沿海、海上等不同运行环境;
注意:上述公司根据业绩报表等公开资料整理归纳,仅作为分享以及交流学习,不作为买卖依据;
(上述部分公司近期股价已有较大涨幅,切勿追高,切勿追高,切勿追高!)
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光伏电站的开发模式,汇总起来共有7种,每种合作模式都适合于特种的条件,各有优缺点,都是综合考虑各方利益的结果,是目前市场上成熟的可操作的开发模式。
1.工程总承包(EPC)模式
工程总承包(Engineering Procurement Construction)模式,又称设计、采购、施工一体化模式。是指在项目决策阶段以后,从设计开始,经招标,委托一家工程公司对设计-采购-建造进行总承包。在这种模式下,按照承包合同规定的总价或可调总价方式,由工程公司负责对工程项目的进度、费用、质量、安全进行管理和控制,并按合同约定完成工 程。EPC有很多种衍生和组合,例如EP+C、E+P+C、EPCm、EPCs、EPCa等。
优点:
业主把工程的设计、采购、施工和开工服务工作全部托付给工程总承包商负责组织实施,业主只负责整体的、原则的、目标的管理和控制,总承包商更能发挥主观能动性,能运用其先进的管理经验为业主和承包商自身创造更多的效益;提高了工作效率,减少了协调工作量;设计变更少,工期较短;
由于采用的是总价合同,基本上不用再支付索赔及追加项目费用;项目的最终价格和要求的工期具有更大程度的确定性。
缺点:
业主不能对工程进行全程控制;总承包商对整个项目的成本工期和质量负责,加大了总承包商的风险,总承包商为了降低风险获得更多的利润,可能通过调整设计方案来降低成本,可能会影响长远意义上的质量;
由于采用的是总价合同,承包商获得业主变更令及追加费用的弹性很小。
2.项目管理承包(PMC)模式
PMC即Project Management Consultant,即项目管理承包。指项目管理承包商代表业主对工程项目进行全过程、全方位的项目管理,包括进行工程的整体规划、项目定义、工程招 标、选择EPC承包商,并对设计、采购、施工、试运行进行全面管理,一般不直接参与项目的设计、采购、施工和试运行等阶段的具体工作。PMC模式体现了初步设计与施工图设计的分离,施工图设计进入技术竞争领域,只不过初步设计是由PMC完成的。
优点
可以充分发挥管理承包商在项目管理方面的专业技能,统一协调和管理项目的设计与施工,减少矛盾;有利于建设项目投资的节省;该模式可以对项目的设计进行优化,可以实现在给项目生存期内达到成本最低;在保证质量优良的同时,有利于承包商获得对项目未来的契股或收益分配权,可以缩短施工工期,在高风险领域,通常采用契股这种方式来稳定队伍。
缺点
业主参与工程的程度低,变更权利有限,协调难度大;业主方很大的风险在于能否选择一个高水平的项目管理公司。该模式通常适用于:项目投资在1亿美元以上的大型项目。缺乏管理经验的国家和地区的项目,引入PMC可确保项目的成功建成。同时帮助这些国家和地区提高项目管理水平。利用银行或国外金融机构、财团贷款或出口信贷而建设的项目。工艺装置多而复杂,业主对这些工艺不熟悉的庞大项目。
3.设计—建造(DB)模式
即设计-建造模式(Design And Build),在国际上也称交钥匙模式(Turn-Key-Operate)。在中国称设计-施工总承包模式(Design- Construction)。是在项目原则确定之后,业主选定一家公司负责项目的设计和施工。这种方式在投标和订立合同时是以总价合同为基础的。设计-建 造总承包商对整个项目的成本负责,他首先选择一家咨询设计公司进行设计,然后采用竞争性招标方式选择分包商,当然也可以利用本公司的设计和施工力量完成一 部分工程。
避免了设计和施工的矛盾,可显著降低项目的成本和缩短工期。然而,业主关心的重点是工程按合同竣工交付使用,而不在乎承包商如何去实施。同时,在选定承包商时,把设计方案的优劣作为主要的评标因素,可保证业主得到高质量的工程项目。
优点
业主和承包商密切合作,完成项目规划直至验收,减少了协调的时间和费用;承包商可在参与初期将其材料、施工方法、结构、价格和市场等知识和经验融入设计中;有利于控制成本,降低造价。国外经验证明:实行DB模式,平均可降低造价10%左右;有利于进度控制,缩短工期;风险责任单一。
从总体来说,建设项目的合同关系是业主和承包商之间的关系,业主的责任是按合同规定的方式付款,总承包商的责任是按时提供业主所需的产品,总承包商对于项目建设的全过程负有全部的责任。
缺点
业主对最终设计和细节控制能力较低:承包商的设计对工程经济性有很大影响,在DB模式下承包商承担了更大的风险;建筑质量控制主要取决于业主招标时功能描述书的质量,而且总承包商的水平对设计质量有较大影响;出现时间较短,缺乏特定的法律、法规约束,没有专门的险种;交付方式操作复杂,竞争性较小。
4.平行发包(DBB)模式
即设计-招标-建造模式(Design-Bid-Build),它是一种在国际上比较通用且应用最早的工程项目发包模式之一。指由业主委托建筑师或咨询工程师进行前期的各项工作(如进行机会研究、可行 性研究等),待项目评估立项后再进行设计。在设计阶段编制施工招标文件,随后通过招标选择承包商;而有关单项工程的分包和设备、材料的采购一般都由承包商与分包商和供应商单独订立合同并组织实施。在工程项目实施阶段,工程师则为业主提供施工管理服务。这种模式最突出的特点是强调工程项目的实施必须按照D-B-B的顺序进行,只有一个阶段全部结束另一个阶段才能开始。
优点
优点表现在管理方法较成熟,各方对有关程序都很熟悉,业主可自由选择咨询设计人员,对设计要求可控制,可自由选择工程师,可采用各方均熟悉的标准合同文本,有利于合同管理、风险管理和减少投资。
缺点
项目周期较长,业主与设计、施工方分别签约,自行管理项目,管理费较高;设计的可施工性差,工程师控制项目目标能力不强;不利于工程事故的责任划分,由于图纸问题产生争端多索赔多等。该管理模式在国际上最为通用,以世行、亚行贷款项目和国际咨询工程师联合会(FIDIC)的合同条件为依据的项目均采用这种模式。中国目前普遍采用的“项目法人责任制”、“招标投标制”、“建设监理制”、“合同管理制”基本上参照世行、亚行和FIDIC的这种传统模式。
5.施工管理承包(CM)模式
Construction Management Approach模式又称“边设计、边施工”方式。分阶段发包方式或快速轨道方式,CM模式是由业主委托CM单位,以一个承包商的身份,采取有条件的“边设计、边施工”,着眼于缩短项目周期,也称快速路径法。即Fast Track的生产组织方式来进行施工管理,直接指挥施工活动,在一定程度上影响设计活动,而它与业主的合同通常采用“成本+利润”方式的这样一种承发包模式。
此方式通过施工管理商来协调设计和施工的矛盾,使决策公开化。其特点是由业主和业主委托的工程项目经理与工程师组成一个联合小组共同负责组织和管理工 程的规划、设计和施工。完成一部分分项(单项)工程设计后,即对该部分进行招标,发包给一家承包商,无总承包商,由业主直接按每个单项工程与承包商分别签订承包合同。
这是近年在国外广泛流行的一种合同管理模式,这种模式与过去那种设计图纸全都完成之后才进行招标的连续建设生产模式不同,一般的招标发包方式与阶段发包方式的比较。
CM模式的两种实现形式: CM单位的服务,分代理型和非代理型。
代理型CM(“Agency” CM):以业主代理身份工作,收取服务酬金。
风险型CM(“At-Risk” CM):以总承包身份,可直接进行分发包,直接与分包商签合同,并向业主承担保证最大工程费用GMP,如果实际工程费超过了GMP,超过部分由CM单位承担。
优点
在项目进度控制方面,由于CM模式采用分散发包,集中管理,使设计与施工充分搭接,有利于缩短建设周期;
CM单位加强与设计方的协调,可以减少因修改设计而造成的工期延误;
在投资控制方面,通过协调设计,CM单位还可以帮助业主采用价值工程等方法向设计提出合理化建议,以挖掘节约投资的潜力,还可以**减少施工阶段的设计变更。如果采用了具有GMP的CM模式,CM单位将对工程费用的控制承担更直接的经济责任,因而可以**降低业主在工程费用控制方面的风险;
在质量控制方面,设计与施工的结合和相互协调,在项目上采用新工艺、新方法时,有利于工程施工质量的提高;5)分包商的选择由业主和承包人共同决定,因而更为明智。
缺点
对CM经理以及其所在单位的资质和信誉的要求都比较高;分项招标导致承包费可能较高;CM模式一般采用“成本加酬金”合同,对合同范本要求比较高。
6.建造-运营-移交(BOT)模式
即建造-运营-移交(Build-Operate-Transfer)模式。是指一国财团或投资人为项目的发起人,从一个国家的政府获得某项目基础设施的 建设特许权,然后由其独立式地联合其他方组建项目公司,负责项目的融资、设计、建造和经营。在整个特许期内,项目公司通过项目的经营获得利润,并用此利润偿还债务。在特许期满之时,整个项目由项目公司无偿或以极少的名义价格移交给东道国政府。
BOT模式的最大特点是由于获得政府许可和支持,有时可得到优惠政策,拓宽了融资渠道。BOOT、BOO、DBOT、BTO、TOT、BRT、BLT、 BT、ROO、MOT、BOOST、BOD、DBOM和FBOOT等均是标准BOT操作的不同演变方式,但其基本特点是一致的,即项目公司必须得到政府有 关部门授予的特许权。该模式主要用于机场、隧道、发电厂、港口、收费公路、电信、供水和污水处理等一些投资较大、建设周期长和可以运营获利的基础设施项目。
优点:
可以减少政府主权借债和还本付息的责任;可以将公营机构的风险转移到私营承包商,避免公营机构承担项目的全部风险;可以吸引国外投资,以支持国内基础设施的建设,解决了发展中国家缺乏建设资金的问题;BOT项目通常都由外国的公司来承包,这会给项目所在国带来先进的技术和管理经验,既给本国的承包商带来较 多的发展机会,也促进了国际经济的融合。
缺点:
在特许权期限内,政府将失去对项目所有权和经营权的控制;参与方多,结构复杂,项目前期过长且融资成本高;可能导致大量的税收流失;可能造成设施的掠夺性 经营;在项目完成后,会有大量的外汇流出;风险分摊不对称等。政府虽然转移了建设、融资等风险,却承担了更多的其他责任与风险,如利率、汇率风险等。
7.公共部门与私人企业合作模式(PPP)
民间参与公共基础设施建设和公共事务管理的模式统称为公私(民)伙伴关系(Public Private Partnership—简称PPP)。具体是指政府、私人企业基于某个项目而形成的相互间合作关系的一种特许经营项目融资模式。由该项目公司负责筹资、 建设与经营。政府通常与提供贷款的金融机构达成一个直接协议,该协议不是对项目进行担保,而是政府向借贷机构做出的承诺,将按照政府与项目公司签订的合同 支付有关费用。
这个协议使项目公司能比较顺利地获得金融机构的贷款。而项目的预期收益、资产以及政府的扶持力度将直接影响贷款的数量和形式。采取这种融资 形式的实质是,政府通过给予民营企业长期的特许经营权和收益权来换取基础设施加快建设及有效运营。
PPP模式适用于投资额大、建设周期长、资金回报慢的项目,包括铁路、公路、桥梁、隧道等交通部门,电力煤气等能源部门以及电信网络等通讯事业等。
无论是在发达国家或发展中国家,PPP模式的应用越来越广泛。项目成功的关键是项目的参与者和股东都已经清晰了解了项目的所有风险、要求和机会,才有可能充分享受PPP模式带来的收益。
优点:
公共部门和私人企业在初始阶段就共同参与论证,有利于尽早确定项目融资可行性,缩短前期工作周期,节省政府投资;可以在项目初期实现风险分配,同时由于政府分担一部分风险,使风险分配更合理,减少了承建商与投资商风险,从而降低了融资难度;参与项目融资的私人企业在项目前期就参与进来,有利于私人企业一开始就引入先进技术和管理经验;
公共部门和私人企业共同参与建设和运营,双方可以形成互利的长期目标,更好地为社会和公众提供服务;使项目参与各方整合组成战略联盟,对协调各方不同的利益目标起关键作用;政府拥有一定的控制权。
缺点:
对于政府来说,如何确定合作公司给政府增加了难度,而且在合作中要负有一定的责任,增加了政府的风险负担;组织形式比较复杂,增加了管理上协调的难度;如何设定项目的回报率可能成为一个颇有争议的问题。
总 结
上述合作模式都是在不同的条件下,经过市场运作和检验而形成的,但合作模式不是固定不变的,上述7种合作模式都可以在特定的条件下进行调整,也以经过创造提出全新的合作模式,唯一的准则就是要符合各方利益的诉求,满足特定的条件。
3月28日,保利协鑫能源(03800.HK)披露2021年经营成果。去年营收达196.98亿元,同比增加34%;归母净利达50.84亿元。一扭2020年亏损56.68亿元的颓势。
3月25日新特能源(01799.HK)也披露,2021营收超225亿元,归母净利达49.5亿元。
乘着行业东风,包括港股保利协鑫能源、新特能源及A股通威股份(600438.SH)、大全能源(688303.SH)在内的四大硅料巨头去年以来均赚的盆满钵满。而保利协鑫能源及新特能源也正筹划回A股,此外,亚洲硅业(青海)股份有限公司(下称亚洲硅业)也正处于A股IPO已问询阶段。
有趣的是,仅从上游硅料企业实控人来看均是“大有来头”,可谓 “首富云集、神仙打架” 。
硅料龙头亚洲硅业的实控人施正荣被称为“光伏教父”,他用五年登顶中国首富,后七年财富蒸发186亿,此次施正荣携亚洲硅业正是其在光伏业的“三次创业”。
1963年,施正荣出生于江苏省扬中市的一个农村家庭。1979年,施正荣考上了长春理工大学,大学毕业后考取了中国科学院上海光学精密机械研究所并获得硕士学位,此后公派到澳大利亚留学,师从“世界太阳能之父”、2002年诺贝尔奖得主马丁·格林教授,并在求学期间攻克了硅薄膜在玻璃上生长的难题,研发出多晶硅薄膜太阳电池技术,成功拿到博士学位。
2000年,施正荣带着一份商业计划书回国为他的光伏梦找钱。每到一个城市,他都会说,“给我800万美元,我给你做一个世界第一大企业”。第二年,施正荣与无锡市政府达成合作,正式成立无锡尚德。2005年12月,控股尚德电力的开曼公司Suntech Power Holding在纽约证券交易所上市。施正荣荣登中国首富,被称为“光伏教父”、“光伏界的比尔·盖茨”等。
2008年金融危机到来和2011年“双反”使施正荣的财富迅速缩水,此后2013年尚德电力破产重整,2014年2月从纽约证券交易所退市。施正荣也独自一人跑到澳洲,曾经的首富成了“老赖”。
但施正荣并未从此隐退。2019年,他一手创办的Sunman(上迈新能源 科技 有限公司)完成1200万美元的B轮融资。据2019年胡润百富榜显示,凭借上迈新能源,施正荣以25亿元财富成为“2019胡润百富榜”新晋成员。这是无锡尚德2013年宣告破产时隔6年后,施正荣重登中国富豪榜。
若此次亚洲硅业成功登陆科创板,施正荣的个人财富将随之水涨船高。
除了亚洲硅业外,“协鑫系”也在下一盘大旗。其实控人朱共山为“江苏盐城首富”,旗下拥有2家A股、2家港股以及1家新三板公司。
在“协鑫系”(即围绕协鑫(集团)控股有限公司构成的一众上市公司)资本版图中,保利协鑫能源(03800.HK)生产硅料,协鑫集成(002506.SZ)负责组件生产,协鑫新能源(00451.HK)则是负责光伏电站建设、运营及管理,三者布局光伏的三个重要环节,紧密相连。
在光伏领域,保利协鑫能源、协鑫新能源、协鑫集成完成了从上游的硅、硅材料、硅片制造到中游的光伏电池,组件、系统集成,再到下游的光伏电站等一站式布局。
这位首富在光伏行业同样几经沉浮。
出身江苏盐城的朱共山,早年凭借创办的20多家热电厂成为名副其实的“民营电王”。2005年,也是施正荣凭借尚德电力荣登中国首富的同一年,江苏电力集团想要在连云港投建一座多晶硅厂,朱共山接住了这一橄榄枝。当年年底,朱共山把承接到的多晶硅项目搬到了江苏徐州,那里有多家协鑫热电厂,正式开启了光伏之旅。
此后朱共山快速布局自己的“光伏帝国”。用15个月开通多晶硅生产线,刷新了当时最快的建设速度,也凭此打响光伏赛场第一枪,于2007年成功登陆港股。
2008年的金融危机和2012年的“双反”不仅把施正荣拉下了巅峰,朱共山也大受影响。此时他做出了大胆的决定:扩产。
保利协鑫能源依靠逆周期增产不仅活了下来,还在横向纵向扩张。在“双反”第二年保利协鑫能源荣登“全球硅王”,硅片业务的比重也越来越大。此外,公司将战线逐渐延伸到了组件、系统集成和电站投资等多个环节,逐步实现一体化经营。
熬过了光伏业的两次洗牌,保利协鑫能源在2018年遭受重创。
2018年5月31日,国家发改委、财政部、国家能源局联合印发了《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,直接叫停2018年普通地面式光伏电站的新增投资,仅安排1000万千瓦左右的分布式光伏建设规模,进一步降低光伏发电的补贴力度。而始于2009年的中国光伏电站市场,常年都是依靠补贴“续命”。
之后一周,A股、港股、美股共57家光伏企业的近千亿市值烟消云散。以隆基股份(601012.SH)为例,在2018年6月前7个交易日直接跌去三成。保利协鑫能源产品平均售价下调,其中2018年多晶硅及硅片的平均不含税售价分别同比下滑36.9%和28.3%,造成保利协鑫能源收益减少难以“造血”,于2020年巨亏56.68亿元。
此时保利协鑫能源早在2010年布局的颗粒硅技术为其雪中送炭。2020年9月,中能硅业的颗粒硅项目开工建设,总投资达到47亿元,首批产能5.4万吨,总规划产能达10万吨。凭借这个“全球单体最大的颗粒硅项目”,中能硅业成为全球唯一实现单晶硅应用的颗粒硅量产企业。
此次保利协鑫能源带颗粒硅技术重回A股,是否又是一次洗牌的开始?
新特能源是特变电工(600089.SH)的子公司,其实控人张新是新疆昌吉首富,他于26岁创业,手握3家上市公司,实控1800亿帝国。
张新发轫于新疆小城昌吉,1997年特变电工成功登陆上交所,2008年营收首次突破100亿,再到200亿、300亿、400亿,特变电工十年时间就完成了四级跳。
2000年,特变电工设立了新疆新能源股份有限公司,自此公司正式涉足光伏领域。2010年特变电工光伏业务实现销售收入26.73亿元,同比增长了81.18%,其营业利润率较上一年增长了2.84%至6.58%,是自2007年以来首次出现正增长。
此后特变电工加大对光伏业务的投入,不断扩大多晶硅生产规模。2015年,子公司新特能源开始进入光伏、风力发电项目运营商领域,建设了哈密、固阳等共计450MW BOO项目,同时,作为以BT方式开发的固阳20MW光伏项目、木垒49.5MW风电项目转为BOO项目。
新特能源于2015年12月30日登陆港股。上市募集资金净额为13.83亿港元。
2016年特变电工跻身光伏百亿俱乐部。2016年公司光伏收入达102.13亿元,是2007年的16.8倍。
在此过程中,实控人张新的身价也水涨船高:
2021年,特变电工股份有限公司排名“《财富》中国500强”第257位。
如今,特变电工分拆新特能源回A上市, 此后三位硅料首富将共聚A股。厮杀之下,谁主沉浮?
作为一家以逆变器为核心竞争力的行业龙头,阳光电站正在经历着一场业务突围战。而核心主力军是光伏电站业务部门。这期间,从乙方变为与甲方拼刀刃,考验着阳光电源的领导力、驾驭力,更考验阳光电源的智慧与利益平衡术。
文 / 一山 世纪新能源网
据多位知情人士向世纪新能源网透露,作为光伏逆变器龙头之一的阳光电源已经连续多次失利新能源投资前三的大型集团逆变器集采第一中标人。起因是2019年下半年,阳光电源的电站开发业务部门“截胡了”该集团子公司在北方某项目的开发权,引发双方一线人员激烈矛盾。随后该集团一度暂停其阳光电源所有逆变器等业务合作。而阳光电源相关负责人在接受世纪新能源网采访时表示,该集团利用其自身体量大、规模大,多次在其他项目上要求其退出项目开发权,从而引发双方矛盾升级。
光伏十年发电成本降低90%以上,以逆变器产品为例。早年集中式逆变器单瓦价格可以卖到4-5元,而2020年最新的成交价格已低至0.1元左右,组串逆变器也不高于0.2元。不仅如此,2020年老对手华为先后斩获华能4.3GW组串订单、大唐4.125GW、广核1GW组串订单。上能、锦浪 科技 、固德威等先后登陆资本市场,更让阳光电源在国内逆变器业务上遭遇前所未有的围剿局面。
为应对制造业务的薄利润,越来越多的单一设备企业,希望通过向下游集成获取更高的产品溢价。阳光电源作为其中的代表,电站新业务与下游客户的纷争只是缩影之一,未来阳光电源将走向何方?又有哪些机会和挑战?本文将从阳光电源的营收业绩、产品构成、产业布局探寻阳光电源的变与不变。
阳光电源,毋庸多言的实力光伏企业,其成立于1997年,至今已走过23个春秋。截至目前,其已经成长为全球顶尖的太阳能、风能、储能、电动 汽车 等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务为一体的高新技术企业和主要供应商之一。其生产的光伏逆变器、风电变流器、储能系统居行业前列。
2019年,阳光电源将使用多年的公司使命更新为“让人人享用清洁电力”,标志了阳光电源将立足新能源装备业务,加快清洁能源系统集成及投资建设业务发展。阳光电源的电站集成业务模式主要包括EPC和BT两种,收益来源包括逆变器销售、EPC、项目公司股权转让等。
据阳光电源介绍该公司提供的EPC与传统的EPC一建了之不同。光伏电站是非常好的资产,但同时光伏电站也是重资产行业,对于大多数企业来说,投资光伏电站考验期长期的资本运营管理能力。阳光电源为了解决客户的问题,不仅成立了项目前期开发公司、还成立了后期运维公司、漂浮支架公司等,这相当于阳光电源从开发——建设——转让——25年运维行程了全方位保姆服务。解决了投资商以前不仅出钱、还要出力成为行业专家的尴尬局面。这样创新的模式,也应赢得的客户的信赖,据阳光电源公开数据显示,其目前长期合作央企包括三峡、吉电股份,同时也在积极拓展其他合作伙伴。
一、阳光电源2019答卷
• 实现营收130.03亿元,同比增长25.41%,摆脱了“增收不增利”的怪圈
• 电站系统集成业务收入79亿元,同比增长35%
• 逆变器收入39亿元,同比增长7%
• 储能业务5.43亿元,同比增长42%
• 逆变设备出货超1亿千瓦,成为全球首家破“亿”千瓦的逆变器企业
• 发布全球最大功率1500V组串逆变器SG225HX
• 高压逆变项目获得国家重点研发计划专项支持
• 实现磷酸铁锂、三元锂储能系统双箭齐发,累计参与全球储能项目超900个
• 累计开发建设光伏、风力电站超9GW,成为系统集成技术隐形冠军
2019“收入构成”:
品牌影响力:
•2019年全球新能源企业500强,排名前100
•2019年度中国储能产业“最具影响力企业奖”
•2019中国电动 汽车 核心零部件100强
全球销售及服务网络:
• 全球已成立20+分子公司,构建全球销售网络
• 遍布全球50+售后服务网络,实现全球24小时快速响应
• 美国、巴西等多国市占率第一,东南亚地区保持30%以上的市场份额
二、阳光电源的机会(实力)
业绩增加主要是EPC电站业务、储能业务等。
1.EPC电站业务
2019年从年初的第一批平价上网申报到年中的项目竞价企业确定,基本决定了全年的电站投资商市场格局:
2019年第一批平价和竞价项目中主要企业的项目规模(下表)
(上述数据源于“智汇光伏”)
由上述表格可以发现:投资企业共获得8825MW平价上网项目,占第一批平价上网项目总规模的60%;共获得8649MW竞价上网项目,占此次竞价项目总规模的38%;获得项目总容量17.5GW,占第一批平价上网和竞价项目总规模的49%。而阳光电源以2430MW的项目规模成为仅次于国家电投的最大黑马,力压央企中广核,两者之间的竞争亦可见一斑。
最终,阳光电源2019年光伏电站系统集成业务实现收入79亿元,同比增长35.30%。继2018年EPC模式中标的格尔木领跑者基地I标项目和格尔木领跑者基地II标项目并网后,2019年EPC模式中标的天合铜川领跑者基地项目和铜川宜君领跑者基地项目成功并网。阳光电源2018年完成并网的项目1.5G W左右,2019年通过BT或EPC模式承建的并网光伏发电项目在2.5GW左右,国内市场占有率稳步快速提升。
2.储能业务
2019年阳光电源补全了储能产品线,储能产品已涵盖三元和磷酸铁锂两大体系,全面覆盖0.5C到4C的能量型和功率型的应用场景,实现了磷酸铁锂储能系统、三元锂储能系统“双发展”。目前可提供单机功率5~2500kW的储能逆变器、锂电池、能量管理系统等储能核心设备。
同时,阳光电源加大全球储能战略布局,储能系统广泛应用于德国、英国、日本等多个国家,国外业务收入明显增长:在北美,阳光电源仅工商业储能市场份额就超过了15%;在澳洲,通过与分销商的深度合作,阳光电源户用光储系统市占率超10%。
在美国佛罗里达州5MW+1.5MW /3.836MWh大型光伏储能项目中,阳光电源提供的1500V直流耦合光伏+储能系统整体解决方案,实现了中国直流耦合先进技术在美国市场的首次应用。其是继密苏里州1MW/2.2MWh、马萨诸塞州15MW/32MWh、德克萨斯州10MW/42MWh等大型储能项目之后,阳光电源在北美市场取得的又一佳绩。另外,成功签约的马萨诸塞州15MW/32MWh储能项目,成为当地光储样板工程。
此外,阳光电源作为储能系统集成商参与了欧洲最大的电池储能电站英国门迪100MW/100MWh项目;签约英国最大的光储融合项目——34.7MW光伏+27MW/30MWh储能大型项目,其中阳光电源不仅提供全球领先的1500V箱式中压逆变器,还为客户提供最优化的储能一体化解决方案,以及高度集成储能逆变器、锂电池等核心设备;与Smart Power公司合作签约德国30MWh储能调频项目……
在国内市场,60MW/120MWh!阳光电源的储能变流-升压系统一体化解决方案 ,助力湖南电网正式迈入储能时代;青海省首个风电储能项目——青海乌兰55MW/110MWh风储融合项目,阳光电源为其提供涵盖储能变流器及锂电池的集成化系统解决方案;参与国内最大的单体用户侧锂电储能项目——江苏扬子江船厂17MW/38.7MWh用户侧储能项目,阳光电源开启了大规模锂电储能技术在用户侧领域应用的新征程……
截至2019年底,阳光电源累计参与全球重大储能项目超900个,其中光储融合项目已在美国、日本、英国、马尔代夫、澳洲、非洲等国家和区域,以及在中国西藏、青海、甘肃等地区得到深入应用,所有项目运行稳定,零安全事故,在调频调峰、辅助可再生能源并网、微电网、工商业及户用储能等领域积累了大量运行数据和广泛的应用经验。
阳光电源2019年年报显示,公司储能业务继续保持高速增长,实现营业收入5.43亿元,同比增长41.77%。
3.逆变器成绩
2019年阳光电源逆变器出货量17.1GW,同比增长2.4%,其中国内出货量8.1GW,同比下跌31.9%,这与国内光伏装机总量变动趋势基本一致;国外出货量9GW,同比大涨87.5%,快于海外装机总量增长幅度。截至2019年底,阳光电源逆变设备全球累计装机量突破100GW,成为全球首家突破“亿”千瓦的逆变器企业。截止2020年6月,阳光电源逆变器装机突破120GW。
根据,彭博新能源 财经 (BNEF)发布的《2019年全球最具融资价值报告》显示,阳光电源逆变器在融资项目量和可融资性方面均位列全球第一。
Wood Mackenzie公布的全球逆变器市场最新报告显示,2019年全球逆变器的出货量为126.735GW,同比增长18%。华为、阳光电源、SMA成为全球前三大逆变器巨头。
报告显示亚太地区(不包括日本、印度)占2019年全球出货量53%的市场份额,而中国市场出货量为38.477GW,占亚太地区份额的58%。
亚太市场,华为的出货量占比是26%,阳光电源17%,上能电气10%,古瑞瓦特6%,SMA、固德威及特变电工均为5%;
中国市场,华为占比34%,阳光电源21%,上能电气11%,古瑞瓦特、锦浪 科技 、固德威、正泰电源系统闯入前十;
印度市场,华为(市占率20%,第一)、阳光电源(第三),上能电气、特变电工、古瑞瓦特、锦浪 科技 、固德威等都在列;
欧洲市场达全球市场的21%,华为占31%,古瑞瓦特、阳光电源、固德威、锦浪 科技 紧随其后。
美国市场占全球份额的16%,阳光电源占比18%,正泰占5%,成为美国逆变器竞技场前九位仅存的中国选手。
拉美市场占全球份额的7%。华为占比19%,阳光电源占9%,锦浪 科技 、固德威、古瑞瓦特进入前列。
中东及非洲市场,占全球份额4%。华为占比升到21%,阳光电源占比10%,古瑞瓦特和特变电工也进入了前十。这些新兴市场也是中国逆变器厂家开疆拓土的良好舞台。
三、阳光电源的危机(挑战)
1.与客户抢食导致连锁反应是否还会发生?
PS:争夺与合作并行
随着2020年光伏竞价项目上报时间的截止,目前全国已有内蒙古、贵州、广东、新疆、陕西、河北、宁夏、江西、河南、青海、山东11个省份主管部门或者电网公司明确了该省2020年参与全国竞价光伏项目名单。另外,还有青海、陕西、湖南、辽宁、河北、广东、广西、湖北8省公布了平价光伏项目名单。根据统计,目前公布的名单竞/平价合计超过60GW,辽宁、四川、云南和山西等省份还将有超过5GW的光伏规模等待竞争。从光伏们梳理的部分装机规模较大投资商名单来看,能够入围初步名单的确彰显了一家投资企业的项目开发能力。
(表格数据来源于“光伏们”)
从表单可以看出,TOP 20的企业中,央企与民企的数量基本相当,但在项目规模上仍旧有较大差距。
其中,国家电投、大唐以绝对优势领先,项目开发总规模均超过4GW。紧随其后的电力央企是中广核与华能。而第一梯队中的央企中核集团在光伏电站领域的“野心”不容小觑,其在5月份刚完成3GW的组件集采。
TOP 10中的民营企业梯队由阳光电源、特变电工以及河北国顺新能源担纲。在2019年平价、竞价光伏项目中一跃成为“黑马”的阳光电源在2020年持续发力,以276万千瓦的总规模,位列第四,这也是前五名中唯一一家民企;特变电工作为最大的光伏电站EPC企业,也在今年的资源争夺战中取得了硕果。
第一梯队中,阳光电源、特变电工以及中国能建是典型的光伏电站EPC企业,这些企业开发的光伏电站项目在建成之后大部分仍将转给电力央企或者国企,中国电建、中国能建为代表的设计院系与民营光伏制造企业在光伏电站EPC领域同台竞技。
从此表单还可以看出,在项目开发能力大PK中,民营企业仍具有相当的优势,同时不少民营企业也开始意识到一点——通过与央企、国企合作等形式崭露头角,其中包括隆基、天合光能、东方日升、晶澳等。
有人评价2020年光伏电站开发资源的抢手程度丝毫不亚于最火爆的2017年,对于央企/国企来说,无论是出于清洁能源占比的配额考核还是看好光伏平价的收益率,都或多或少地加大了新能源的投资力度。
而对于民营企业来说,通过项目合作开发获得设备订单以及专区EPC利润可能才是当下较为关键的,但也有部分民营企业意识到光伏平价之后的价值所在,例如林洋能源已在计划自持平价光伏电站,该公司在河北以及安徽市场均获得了不错的业绩。
2.电站业务能否长久支撑业绩增加
曹仁贤:很多人看不上电站业务,实质上这是一个很好的业务。
光伏逆变器是阳光电源的发家业务,也是“命根子”。不过,如今似乎更“偏爱”电站系统集成业务。2012-2013年,逆变器市场刚刚经历一次洗牌,不少国外品牌纷纷退出中国,而国内企业之间的价格战厮杀又扑面而来。不久,国内光伏标杆电价上网政策应运而生,市场快车道开启。
彼时,阳光电源在传统逆变器业务基础上,开始转战电站系统集成业务,一方面扩大逆变器市场份额,与其他竞争对手之间筑起一道屏障。
随后,阳光电源的电站系统集成业务营收开始超过逆变器,一路狂飙突进,并于2019年营收占比突破60%,接近80亿元。事实上,2019年国内光伏市场景气度并不高,全球新增光伏装机30.11GW,同比下滑31.6%。但阳光电源在项目开发上却大举挺进,并于2019年拿下超2400MW的竞价和平价项目,规模位居民企之首。“很多人看不上电站业务,实质上这是一个很好的业务。”曹仁贤曾公开表示。
据了解,阳光电源的电站集成业务模式主要包括EPC和BT两种,但与传统的有有所不同。电站业务收益来源包括逆变器销售、EPC、项目公司股权转让等。曹仁贤认为,把电站作为资产运营出售是行不通的,一定要把它作为一个产品来运营,要制定全生命周期的解决方案,其核心是上游项目开发和下游战略客户的培育,这种商业模式决定了(业务)可持续性。
四、阳光电源的布局(求变)
逆变器毛利减少,竞争激烈,未来主业发展方向?
①全球看好光伏大有未来
光伏发展迅猛,形势喜人,全球能源结构也在加速转型,光伏日渐成为可再生能源的主力军。德国、英国、西班牙等欧洲发达国家,都纷纷提出了停止使用煤电的时间表;中国也提出到2030年,非石化能源的占比要达到20%;但就目前来看,光伏发电占比仍然较小,只占全球发电量的约2%;虽然占比很小,但光伏发电却保持30%的高位增长。这说明世界各国都在看好光伏的发展。
②降本提效依靠 科技 突破
光伏产业链包括上游:硅料的采集,硅片、硅棒、硅锭的生产中游:光伏电池和组件的制作下游:光伏电站系统的集成与运营。现在我国已经形成了完整的光伏产业链,目前行业已到国内光伏企业引领全球技术进步的阶段,同时也越来越趋于市场化驱动。从近年政府发布的政策来看,一方面不断下调标杆上网电价,减少补贴,倒逼企业进行技术研究降低其发电成本;另一方面鼓励企业使用高效产品,如“领跑者”、“超跑者”计划,不断促进行业进行技术创新以提高发电效率。
针对大型地面电站,2019年的巴西圣保罗南美太阳能博览会上,阳光电源展示了1500V降本增效利器——全球单机功率最大的组串式逆变器SG250HX和6.8MW中压逆变一体化解决方案。其中SG250HX拥有12路MPPT,每两个组串一路MPPT设计,有效提升复杂地形电站的发电量整机IP66防护和C5防腐的高防护等级,支持6.3MW方阵设计,带来更低的LCOE,可有效应对南美光伏市场对于成本和效率的严苛要求。
据了解,截止2019年末,阳光电源研发人员占比超过40%,在合肥人均薪酬达到20万元。目前累计获得专利权1,232项,其中发明477件、实用新型655件、外观设计100件。
2019年研发费6.35亿元,同比增长31%,全年新增249项专利权,均系自主研发取得,其中国外专利42件,国内发明专利84项。另有526项新增专利申请,其中国外专利83项、国内发明专利264项。
2019年12月,公司完成阳光云8.0研发设计,业务覆盖光伏、风电、储能等多能综合管理,应用于户用、分布式、扶贫、地面多种电站,构建全场景集成管理方案,结合深度联合分析和AI,进一步提升IV组串在线诊断特性,面向不同市场提供易用友好的监控方案,一键式建站,智能运维,通过GDPR验证测试,系统更安全。可见公司非常重视研发,研发投入全部费用化,并没有通过资本化增加利润,进一步增强了公司的盈利质量。
家庭光伏解决方案目前已成为全球首个荣获德国TÜV认证的户用品牌。据了解,TÜV认证项目专家组对阳光家庭光伏展开的此次系统认证历时半年多,分别从关键设备品质、系统设计、安装流程、培训规范、系统验收、发电量以及收益等全方位进行评估认定。印证了阳光家庭光伏强大而稳定的系统集成以及多发电的尖端特性。
③布局风光储电氢始于足下
阳光电源董事长曹仁贤曾公开表示,到2025年,行业可以实现两件事,第一件是深度的储能融合,第二件事,太阳能制氢。根据曹仁贤的测算,光伏制氢成本在0.15元一度电,大幅度低于太阳能成本。在2019年度业绩报告的未来发展规划方面,阳光电源表示将大力推进风光储电氢协同发展。聚焦风光储电氢主航道,持续构建市场及技术协同竞争优势,打造风光储电氢系统解决方案,实现风光储电氢业务协同增长。
长江证券在阳光电源2020年中报预告点评中表示,上半年阳光电源业绩高于预期,主要原因在于Q2逆变器海外销售放量,带动逆变器业务量利齐升;同时EPC 确认规模及储能业务亦贡献同比增量。根据海关数据,2020 年1-5 月阳光电源实现逆变器出口量6.18GW(含印度工厂),同比增速超50%;出口金额1.89 亿美金,排名全球第一,贡献主要业绩增量。上半年国内市场装机规模预计12-15GW左右,以30%左右市场份额估算,预计公司国内逆变器出货量在3.5-4.5GW左右。整体预计公司上半年逆变器出货总量为10-12GW,较去年上半年7GW 左右增长明显。同时,毛利率较高的海外出货占比快速提升使逆变器业务盈利水平预计同比大幅改善,推动逆变器利润增长。
2019 年竞价项目抢装,电站2020Q2 加速确认。2020Q1 电站因疫情影响确认规模约100MW 左右,2020Q2 去年竞价项目630 抢装,电站加速确认带动上半年EPC 确认规模近1GW,较去年500MW 左右的规模亦实现高增。
储能业务方面,阳光电源表示有望凭借技术协同优势进一步打造风光储电氢系统解决方案,实现风光储电氢业务协同增长,逐步贡献新增量。
氢电领域,2019年7月22日,山西省榆社县政府与合肥阳光新能源 科技 有限公司举行了300MW光伏和50MW制氢综合示范项目签约仪式。2019年9月25日,阳光电源在山西省屯留区吾元镇举行200MW光伏发电项目(一期)开工暨二期500MW光伏制氢项目签约仪式。2019年10月20日,阳光电源与中国科学院大连化学物理研究所在合肥签订制氢产业化战略合作协议,成立“PEM电解制氢技术联合实验室”。
进入2020年8月,阳光电源与白城市签约1GW“风光储氢”智慧能源综合利用示范项目。项目主要建设300MW风电、700MW光伏、200MW氢能和100MW/200MWh储能系统。
曹仁贤表示,阳光电源将大力推进风光储电氢协同发展,聚焦风光储电氢主航道,持续构建市场及技术协同竞争优势,打造风光储电氢系统解决方案,实现风光储电氢业务协同增长。但对于阳光电源而言,在新能源制氢领域2020仅有一座500kW规模氢能发电站并网运行,风光大规模制氢仍需等待技术试验和成熟。
展望未来,一个多元化的阳光电源正在形成。不论是逆变器、EPC、储能亦或是氢能的相关产业,都是阳光电源重点布局方向。在其业务开疆拓土之初也必然会有各种矛盾与利益交织,能够支撑企业最大营收的业务也必然拥有更多的话语权,但正如阳光电源接受媒体采访时多次强调立足新能源装备制造的基石永远不会改变。而这场突围战,更可能是持久战。
太阳能电池一般是电压源,因此逆变器的主电路采用电压型,太阳能光伏发电系统用逆变器的三种主电路形式如图1所示。图1(a)是采用工频变压器主电路形式,采用工频变压器使输入与输出隔离,主电路和控制电路简单。为了追求效率,减少空载损耗,工频变压器的工作磁通密度选得比较低,因此重量大,约占逆变器的总重量的50%左右,逆变器外形尺寸大,是最早的一种逆变器主要形式。
图1:逆变器主电路图
图1(b)是高频变压器主电路形式,采用高频变压器使输入与输出隔离,体积小,重量轻。主电路分为高频逆变和工频逆变两部分,比较复杂,是20世纪90年代比较流行的主电路方式。
图1(b)
图1(c)是无变压器主电路形式,不采用变压器进行输入与输出隔离,只要采取适当措施,同样可保证主电路和控制电路运行的安全性,体积最小,重量轻,而且效率高,成本也较低。主电路包括升压部分和采用高频SPWM的逆变部分,比工频变压器主电路形式要复杂,但是适应输入直流电压范围宽,有利于与太阳能电池进行匹配。尽管由于天气等因素使太阳能电池输出电压发生变化,但有了升压部分,可以保证逆变部分输入电压比较稳定。将成为今后主要的主电路流行方式。
图1(c)
为了使无变压器主电路形式安全运行,必须采取一定的技术措施:首先要使太阳能电池对地电压保持稳定;其次,为了防止太阳能电池接地造成主电路损坏,应检测太阳能电池正极和负极的接地电流(通过零相互感器),如果不平衡电流超过规定值,说明太阳能电池有可能接地,接地保护立即动作,切断主电路输出,停止工作。由于无变压器主电路形式没有变压器对输入与输出隔离,因此逆变器输入端的太阳能电池的正负极不能直接接地,输出的单相三线制中性点接地,因太阳能电池面积大,对地有等效电容存在(正极等效电容和负极等效电容)。该等效电电容将在工作中出现充放电电流,其低频部分有可能使供电电路中的漏电开关误动作而造成停电,其高频部分将通过配电线路对其它用电设备造成电磁干扰,而影响其它用电设备正常工作。对这种对地等效电容电流必须在主电路加电感L1与电容C1组成的滤波器进行抑制,特别是抑制高频部分。而工频部分,可以通过控制逆变器开关方式来消除。当然在太阳能电池与主电路之间,还应当设置共模滤波器,防止对太阳能电池的电磁干扰。
2.电力电子器件
用于太阳能光伏发电系统逆变器(含输入直流斩波级)的功率半导体器件主要有MOSFET、IGBT、超结MOSFET。其中MOSFET速度最快,但成本也最高。与此相对的IGBT则开关速度较慢,但具有较高的电流密度,从而价格便宜并适用于大电流的应用场合。超结MOSFET介于两者之间,是一种性能价格折中的产品,在实际设计中被广为应用。概括地说,选用哪类器件取决于成本、效率的要求并兼顾开关频率。如果要求硬开关在100kHz以上,一般只有MOSFET能够胜任。在较低频段如15kHz,如没有特殊的效率要求,则选择IGBT。在此之间的频率,则取决于设计中对转换效率和成本的具体要求。系统效率和成本之间作为一对矛盾,设计中将根据其相应关系对照目标系统要求确定最贴近系统要求的元件型号。表1为三种半导体开关器件的功率损耗,为了便于比较,各参数均以MOSFET情况作归一化处理,超结MOSFET工艺目前没有超过900V的器件。
除去以上最典型的三类全控开关器件,业界有像碳化硅二极管和ESBT等基于新材料和新工艺的产品。它们目前的价格还比较高,主要应用于对太阳能光伏发电效率有特殊要求的场合。但随着生产工艺的不断进步和器件单价的下降,这类器件也将逐步变为主流产品,甚至替代上述的某一类器件。
以下为两种可运用的于特殊光伏发电场合的逆变器:
(1)单相全桥混合器件模块与三电平混合器件模块
混合单相全桥功率模块,是专用于光伏发电系统中单相逆变的产品,配合以单极型调制方法,每个桥臂的两只开关管分别工作在完全相异开关频率范围,上管总是在工频切换通断状态,而下管总是在脉宽调制频率下动作。根据这种工作特点,上管选用相对便宜的门极沟道型(Trench)IGBT以优化通态损耗,而下管可选择非穿通型(NPT)IGBT以减少开关损耗。这种拓扑结构不但保障了最高系统转换效率还降低了整个逆变设备的成本。图3给出了不同器件搭配的转换效率曲线以印证这种功率模块的优越性。可以发现,这种混合器件配置在不同负载下能实现98%以上的转换效率。
在美高森美的三电平逆变模块中,也引入了混合器件机制,充分利用两端器件开关频率远高于中间相邻两器件。因而APTCV60系列三电平模块两端使用超结MOSFET,中间为IGBT的结构,可进一步提高效率。
(2)ESBT
ESBT是应用于太阳能光伏发电系统中的一种新型高电压快速开关器件,它兼顾了IGBT和MOSFET的优点,不仅电压耐量高于MOSFET,而且损耗小于快速IGBT器件。美高森美即将推向市场的ESBT太阳能升压斩波器模块,集成了碳化硅二极管和ESBT,面向5kW~205kW的超高效率升压应用。其电压为1200V,集电极和发射极间饱和通态电压很低(接近1V),优化开关频率在30kHz~40kHz之间,可选择单芯片模块或双芯片模块封装。实验表明,这种功率模块比目前市场上对应的IGBT模块减少40%的损耗。根据6kW的参考设计实验结果,此模块在50%至满负载之间,转换效率比最快的IGBT器件要提高至少0.6个百分点。因此,在碳化硅全控器件的价格下降到可接受的范围之前,对于超高效率的太阳能光伏功率变换应用,ESBT将是优选开关器件。