光伏逆变器行业深度报告：出海加速，全球崛起

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随着日益受重视的“双碳”时间表敲定，"光伏"成了资本市场最热门的概念之一。在政策推动下，光伏玻璃的需求激增，一个巨大的市场已经出现。光伏玻璃和普通玻璃有什么不同？又在光伏产业链中发挥什么作用呢？下文带你彻底读懂光伏玻璃！

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光伏玻璃利好，下半年需求回升

历史上光伏玻璃一度被纳入平板玻璃产能置换范围，2020年下半年，扩张受限的产能无法应对高景气度下的爆发性需求，光伏玻璃出现供需失衡，价格飙涨。

在多家光伏组件企业的联合呼吁下，去年12月，工信部发文明确光伏压延玻璃项目可不制定产能置换方案。受新政策影响，2021年起光伏玻璃扩产增速。

2020下半年光伏玻璃价格在供需紧张的推动下快速上涨，不到半年的时间价格涨幅接近80%。进入2021年3月份以来，光伏玻璃价格已回落到历史低点徘徊，但根据CPIA测算，今年新增装机55GW左右的情况下，上半年仅完成了不到10GW，下半年供需格局向好，光伏玻璃价格有望小幅反弹。

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光伏玻璃在光伏产业链中的位置

概括来说，光伏产业链行业上游为从硅料到硅片的原材料制备环节；中游则是从光伏电池开始到光伏组件的制造环节，负责生产有效发电设备；下游则是应用端，即光伏发电系统。

那么，正处于黄金赛道的光伏产业，都有哪些参与企业？

光伏产业链全景图谱如下：

要生产一台光伏组件，仅有硅料、硅片和电池显然是远远不够的，还需要一系列非硅辅材相配合。辅材的性能对组件最终性能同样有着重要影响。

光伏玻璃就是光伏产业链上重要的辅件！目前常见的组件辅材包括互联条、汇流条、钢化玻璃、胶膜、背板、铝合金、硅胶、接线盒共八种。

从成本端看，辅材中成本占比排名前五的分别是边框、玻璃、胶膜、背板以及焊带。其中边框在非硅成本中占比最高，而玻璃、胶膜以及背板则是光伏组件的核心辅材，对设备的最终性能有重要影响。

（图中为2020年数据，不适用于2021年，但整体情况不会有太大变化）

光伏玻璃的发展主要受上下游驱动，目前的主要趋势分别是增大与减薄。

尺寸增大主要是受上游影响。由于硅片尺寸的逐渐增长，作为封装面板的玻璃板也必须同步增大，方能满足上游需求。但当前行业内能够生产大尺寸玻璃的企业不多，这导致了一定程度的供需错配，助推了玻璃价格上涨。未来如何尽快调整产能，是对生产企业的挑战。

减薄则一是降本需求，二也与光伏组件设计有关。目前，部分双面组件采取的是正反面均用玻璃封装的双玻璃路线，正反双面均使用2.5/2.0mm厚度玻璃，而非传统的3.2mm。这既是为了设备整体减重，也是出于成本考虑。考虑到双面组件渗透率的持续增长，未来光伏玻璃减薄也将持续。

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光伏玻璃的制作流程

光伏玻璃一般用作光伏组件的封装面板，直接与外界环境接触，其耐候性、强度、透光率等指标对光伏组件的寿命和长期发电效率起核心作用。目前光伏玻璃有三种主要产品形态：超白压花玻璃、超白加工浮法玻璃，以及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃。

通常来说，硅片光伏组件主要使用超白压花玻璃或超白加工浮法玻璃，一方面可以对太阳能电池起到保护作用，增加光伏组件的使用寿命。另一方面，超白压花玻璃及超白加工浮法玻璃的含铁量相对较低，透光率更高，能够提高组件发电效率。

光伏玻璃制造流程

主要分为原片生产和深加工两个环节。其中，原片生产指将原料熔化制成为玻璃原片半成品的过程，主要包括配料、熔制、澄清、压延、退火、切片、装箱等步骤。原片生产是光伏玻璃的制作核心环节，原片玻璃生产环节决定玻璃的透光率与瑕疵度，其工艺水平直接决定了产品质量和生产效率，是各家厂商拉开单位成本的关键所在。深加工指以原片为基本原料，通过精切、磨边、清洗、镀膜、钢化、装箱等步骤提升玻璃的物理和化学性能的最终产品，用作组件的封装面板。

此外，为了增加玻璃的强度，玻璃还要经过钢化处理。

光伏玻璃工艺难点

主要在于低铁控制和温度控制：超白玻璃生产工艺难度较高，主要体现在配料和熔制环节， 压延、退火、切片等原片生产的其他环节以及深加工的主要环节均与普通玻璃的生产工艺差异不大。

（1）低铁控制：光伏玻璃对铁含量的要求很高，在配料计算中，一般以各厂商配方的标准成分为基 准，对各种原料化学成分含量进行配平运算，而 Fe2O3在计算中为带入项，因此对各项原料的化学成 分含量特别是铁含量有明确要求。在制作过程中需严格控制原料的化学成分、精确控制原料称量、 尽可能提高配合料均匀度等工艺标准，同时原料输送设备必须采取高效除铁控制措施，以避免造成 原料的二次污染。

（2）精确控制熔窑玻璃液上下温差：超白玻璃铁含量低，玻璃液透热性好，垂直方向上温度梯度减小，导致池底的温度升高，表面温度降低，造成玻璃液上下温差减小，玻璃液对流减弱，微气泡不 易排出，澄清难度增加。因此熔窑的结构设计上，需要适当增加窑炉池深，采用逐级抬高的台阶式 池底结构，设置鼓泡装置和窑坎结构，采用窄长卡脖结构，主横通路设置调压小烟囱，池壁设计为拐角形式等；在工艺控制上主要体现在两个方面：一是玻璃色泽的控制，窑炉气氛需调整为氧化性， 对燃料的成分也需要控制，避免产生硫化铁降低白度。二是玻璃澄清质量的控制，一般采用多点温度控制技术确保温度的精细控制。

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光伏玻璃与普通玻璃的区别

光伏玻璃性能特别，技术认证复杂，客户黏性高。成品的光伏玻璃具有高太阳能透过比、低吸收比、低反射比和高强度等特点。光伏玻璃的质量直接决定了光伏组件的产品性能、效率及寿命，因此光伏玻璃的技术认证更为严格、复杂。由于认证复杂、周期较长且成本不低，光伏电池玻璃企业一旦与组件厂商建立了购销关系，一般较为稳定。

光伏玻璃生产成本相对刚性。在原片玻璃生产环节中，重质纯碱和石英砂是主要的生产原材料。为了保证原片玻璃的高太阳能透过率，玻璃含铁量比普通玻璃低，一般要控制在0.015%-0.02%左右；因此原片玻璃生产中需使用高透光度低铁含量石英砂，石英砂中二氧化硅和铁的含量决定其品质。实际生产中，直接材料占总成本比重大概40%，燃料和动力占比约40%，这些材料和燃料的成本相对刚性，厂商主要通过做大窑炉来降低能耗和人工成本等手段降低成本。

光伏玻璃具有较高的行业壁垒。光伏玻璃技术壁垒较高，长期技术经验积累和完备的工艺流程构成 了非玻璃生产企业进入光伏玻璃行业的主要障碍。此外，与普通玻璃生产线相比，超白玻璃生产线 在料方设计、配料工艺、窑池结构、熔化工艺、控制流程等方面均有更高要求，普通玻璃的生产线无法轻易转换为光伏玻璃生产线。除技术壁垒外，光伏玻璃行业还具有认证、客户、规模等方面的 进入壁垒，形成了新进入者寥寥的整体格局。

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光伏玻璃的主要成分

光伏玻璃的成本主要由原材料、燃料动力、人工成本、 制造费用等构成，其中原材料和燃料动力占成本的 80%以上。

光伏玻璃的原料包括石英砂、长石、白云石、石灰石、纯碱、芒硝等，由于不同产地原料的成分差异较大，因此为保证原料成分稳定，一般会选择定点砂矿采购优质低铁原料。

扩展阅读：光伏玻璃主要原料的地域分布

我国石英矿储藏量丰富，安徽凤阳、江苏东海、安徽蚌埠、广东河源、江苏新沂、新疆准东、辽宁彰武、 河北灵寿等地均为石英砂产业聚集地，但符合标准的砂矿不多，主要分布在安徽凤阳、广东河源、 广西、海南等地。

钾长石是由硅氧四面体组成架状晶体结构钾的铝硅酸盐矿物，一般呈肉红色、黄白色、白色或灰色，具有熔点低、熔融间隔时间长、熔融粘度高等特点。我国钾长石储量约79.14 亿吨，黑龙江、新疆、陕西、青海、云南、山西、辽宁、河北、河南、江苏、安徽、福建、广东、广西、四川、山东等19个省（区）市已有探明有大中型储量的矿床，其中黑龙江、新疆、陕西、青海的储量约占钾长石已探明储量的90%。

白云石是构成白云岩和白云质灰岩的主要矿物成分，与白云石共生或伴生的矿物主要有方解石、菱镁矿、长石、石英、石膏等。我国白云石矿产资源分布广泛，几乎各省都有分布；储量丰富，目前已探明可开采白云石矿资源储量超过200亿吨，主要分布在山西、河北、宁夏、吉林、河南、辽宁、内蒙等地。

石灰岩资源在我国储量丰富，除上海、香港、澳门外，在各省、直辖市、自治区均有分布。据原国家建材局地质中心统计，全国石灰岩分布面积达43.8万KM2（未包括西藏和台湾），约占国土面积的1/20，其中能供做水泥原料的石灰岩资源量约占总资源量的1/4～1/3。

原料

一般占光伏玻璃成本比重 30%-40%。在原料中，纯碱占比接近 50%， 石英砂超过 25%，其他原材料成本不足 25%。

一般情况下，为节省运费，企业会本着就近原则在当地采购石英砂。石英砂价格波动相对较小，一般随 CPI 波动，此外，一 些企业为了保障原料供应安全，锁定石英砂采购成本，直接投资相关矿产，如信义光能控制了部分广西北海、广东河源的石英砂资源，福莱特拥有安徽凤阳储量 1,800 万吨的优质石英砂采矿权等。

纯碱是影响光伏玻璃成本的主要因素之一。纯碱上游为原材料盐与氨气，成本相对较为稳定， 价格变化主要受下游需求影响。纯碱下游有玻璃、无机盐、氧化铝、玻璃、洗涤用品等行业，其中玻璃消耗纯碱占比达 55%，对纯碱的价格影响最大，因此总体上纯碱价格走势与玻璃需求有一定相关性。

光伏玻璃的燃料动力主要包括石油类燃料、电和天然气等。原片生产环节主要能耗以天然气、石油类燃料和电为主，其中窑炉为主要耗能设备；深加工环节以用电为主，其中钢化炉为主要用电设备。

燃料

成本一般占光伏玻璃总成本的 30%-40%。石油类燃料是影响燃料成本的主要因素，其中电力和天然气由市政供应，为政府指导价，各地价格略有不同，总体而言较为稳定，而石油类燃料受国际原油价格影响波动较大，价格也更难判断，因此是成本变动的最主要来源。

一般而言，每吨石油焦价格下降 100 元，每重箱玻璃生产成本下降 1.06 元。为尽量降低石油类燃料价格大幅波动对成本的影响，行业内许多公司装配石油类燃料和天然气双燃料系统，可根据石油类燃料和天然气的价格效益比合理选择燃料结构，且近年来受制于环保压力，厂商越来越重视天然气的使用，如福莱特最新设计的 1,200 吨/日熔炉以天然气为主要燃料，石油类燃料为备用系统。以福莱特为例，虽然尽管 2015-2018H1 期间，原油价格波动超过了 240%，但总体上燃料动力费用占采购金额的比例在 39%-45% 之间波动。

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国内光伏企业龙头有哪些

光伏玻璃行业的主要参与者有信义光能、福莱特、彩虹、金信太阳能、南玻、中建材等企业，其中信义光能和福莱特处于第一梯队，彩虹、金信、南玻处于第二梯队。目前信义、福莱特、彩虹是市场占有率最高的三家企业。

行业龙头介绍

信义光能：公司为全球最大的光伏玻璃制造商，截至2019年12月31日，公司拥有总计日熔化量7,800吨的光伏玻璃生产线，占有全球超过 30% 的市场份额。2020年公司新增6条太阳能玻璃生产线总产能为6,000吨/日，预期2020年和2021年产能将分别增长至11,800和13,800吨。

公司光伏玻璃拥有三大生产基地，分别位于芜湖天津以及马六甲市，都在沿海城市。沿海城市耗电量大，是光伏玻璃下游客户产能集聚的位置，而贴近下游，客户能够减少运输成本、原材料方面公司自建了北海石英砂生产基地，建成后可以进一步降低公司原材料成本。

公司是全球首家于商业生产中采用日熔量1,000吨一窑四线生产线的生产商，公司日熔量高于行业平均水平，大尺寸窑炉的燃烧效率更高，单位能耗更低，具有单线成本优势，同时大窑炉对人工成本和制造费用上也更具摊薄，优势公司光伏玻璃窑炉良品率为82%。

福莱特：截至2019年12月31日，公司拥有总计日熔化量5,400吨的光伏玻璃生产线，占有全球超过20%的市场份额，为全球第二大的光伏玻璃制造商。公司新增四条太阳能玻璃生产线，总产能为4,400吨/日，将分别于2020年和2021年新增2000吨/日和2400吨/日产能。此外，根据公司A股发行预案，公司将进一步扩充安徽凤阳2*1200吨/日窑炉线，预计2020、2021、2022年，日熔产能分别可达6,400、11,000、12,200吨/日。

公司还拥有安徽凤阳储量1,800万吨的优质石英砂采矿权，在提升原材料品质的同时，又巩固了原材料供应的稳定性，通过技术的提升以及优秀的供应链管理公司，光伏玻璃的单位成本从2017年的17.99元/平方米下降至2019年的15.96元/平方米，降幅达12.72%。公司原产能和新产能良品率分别为80%和95%，高于信义光能。

公司A股IPO项目年产90万吨光伏组件盖板玻璃项目的单窑熔量，已经从公司原有产能的300-600吨，大幅提升至1000吨，而今年新建的75万吨产能又进一步提升至1200吨。

根据业内不完全统计，2021年至今，光伏玻璃企业至少公布了12个重大光伏玻璃扩产项目，总投资额接近450亿元。前两个项目投资均超过100亿元，属于凯盛集团与彩虹新能源。但需要注意的是，光伏玻璃产能释放时间较长，一般建设周期为1.5-2年。所以今年扩产的项目，预计要到2023年才可能完全释放，所以短期内产能供给的局面难以得到有效缓解。

从历年光伏玻璃产能来看，信义光能、福莱特的产能一直排列最前。而今年信义光能、福莱特、洛阳玻璃、亚玛顿均有扩产，从产能爬坡来看，有望在2023年之前投产。信义光能与福莱特实际在产产能分别为10,800t/d、9,200t/d，福莱特安徽凤阳2条1,000 t/d产线将于2021下半年投产。国内规划及在建产能合计8,400 t/d，将于2021、2022年建成总产能12,200、18,200 t/d。

来源：放大灯、全球光伏、未来智库等

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1.1 第三代半导体 SIC 材料的性能优势

SIC 材料具有明显的性能优势。 SiC 和 GaN 是第三代半导体材料，与第一 二代半导体材料相比，具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率等 性能优势，所以又叫宽禁带半导体材料，特别适用于 5G 射频器件和高电压功率 器件。

1.2 SIC 器件的性能优势

SIC 的功率器件如 SIC MOS，相比于 Si 基的 IGBT，其导通电阻可以做的更 低，体现在产品上面，就是尺寸降低，从而缩小体积，并且开关速度快，功耗相 比于传统功率器件要大大降低。

在电动车领域，电池重量大且价值量高，如果在 SIC 器件的使用中可以降低 功耗，减小体积，那么在电池的安排上就更游刃有余；同时在高压直流充电桩中 应用 SIC 会使得充电时间大大缩短，带来的巨大 社会 效益。

根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大 概可以减少整车功耗 5%-10%；这样可以提升续航能力，或者减少动力电池成本。

1.3.制约产业发展的主要瓶颈在于成本和可靠性验证

行业发展的瓶颈目前在于 SIC 衬底成本高： 目前 SIC 的成本是 Si 的 4-5 倍， 预计未来 3-5 年价格会逐渐降为 Si 的 2 倍左右，SIC 行业的增速取决于 SIC 产业 链成熟的速度，目前成本较高，且 SIC 器件产品参数和质量还未经足够验证；

SIC MOS 的产品稳定性需要时间验证： 根据英飞凌 2020 年功率半导体应用 大会上专家披露，目前 SiC MOSFET 真正落地的时间还非常短，在车载领域才刚 开始商用（Model 3 中率先使用了 SIC MOS 的功率模块），一些诸如短路耐受时 间等技术指标没有提供足够多的验证，SIC MOS 在车载和工控等领域验证自己的 稳定性和寿命等指标需要较长时间。

1.4 SIC 产业链三大环节

SIC 产业链分为三大环节：上游的 SIC 晶片和外延→中间的功率器件的制造 （包含经典的 IC 设计→制造→封装三个小环节）→下游工控、新能源车、光伏风 电等应用。目前上游的晶片基本被美国 CREE 和 II-VI 等美国厂商垄断；国内方 面，SiC 晶片商山东天岳和天科合达已经能供应 2 英寸~6 英寸的单晶衬底，且营 收都达到了一定的规模（今年均会超过 2 亿元 RMB）；SiC 外延片：厦门瀚天天 成与东莞天域可生产 2 英寸~6 英寸 SiC 外延片。

2.1 应用：新能源车充电桩和光伏等将率先采用

SiC 具有前述所说的各种优势，是高压/高功率/高频的功率器件相对理想的 材料, 所以 SiC 功率器件在新能源车、充电桩、新能源发电的光伏风电等这些对 效率、节能和损耗等指标比较看重的领域，具有明显的发展前景。

高频低压用 Si-IGBT,高频高压用 SiC MOS,电压功率不大但是高频则用 GaN。 当低频、高压的情况下用 Si 的 IGBT 是最好，如果稍稍高频但是电压不 是很高，功率不是很高的情况下，用 Si 的 MOSFET 是最好。如果既是高频又是 高压的情况下，用 SiC 的 MOSFET 最好。电压不需要很大，功率不需要很大， 但是频率需要很高，这种情况下用 GaN 效果最佳。

以新能源车中应用 SIC MOS 为例， 根据 Cree 提供的测算: 将纯电动车 BEV 逆变器中的功率组件改成 SIC 时, 大概可以减少整车功耗 5%-10%；这样可以提升 续航能力，或者减少动力电池成本。

同时 SIC MOS 在快充充电桩等领域也将大有可为。 快速充电桩是将外部交 流电,透过 IGBT 或者 SIC MOS 转变为直流电, 然后直接对新能源 汽车 电池进行 充电，对于损耗和其自身占用体积问题也很敏感，因此不考虑成本，SIC MOS 比 IGBT 更有前景和需求，由于目前 SIC 的成本目前是 Si 的 4-5 倍，因此会在 高功率规格的快速充电桩首先导入。在光伏领域，高效、高功率密度、高可靠 和低成本是光伏逆变器未来的发展趋势，因此基于性能更优异的 SIC 材料的光 伏逆变器也将是未来重要的应用趋势。

SIC 肖特基二极管的应用比传统的肖特基二极管同样有优势。 碳化硅肖特基 二极管相比于传统的硅快恢复二极管（SiFRD），具有理想的反向恢复特性。在 器件从正向导通向反向阻断转换时，几乎没有反向恢复电流，反向恢复时间小 于 20ns，因此碳化硅肖特基二极管可以工作在更高的频率，在相同频率下具有 更高的效率。另一个重要的特点是碳化硅肖特基二极管具有正的温度系数，随 着温度的上升电阻也逐渐上升，这使得 SIC 肖特基二极管非常适合并联实用， 增加了系统的安全性和可靠性。

2.2 空间&增速：SIC 器 件 未来 5-10 年复合 40%增长

IHS 预计未来 5-10 年 SIC 器件复合增速 40%： 根据 IHSMarkit 数据，2018 年碳化硅功率器件市场规模约 3.9 亿美元，受新能源 汽车 庞大需求的驱动，以及光伏风电和充电桩等领域对于效率和功耗要求提升， 预计到 2027 年碳化硅功率器件的市场规模将超过 100 亿美元，18-27 年 9 年的复合增速接近 40%。

SIC MOS 器件的渗透率取决于其成本下降和产业链成熟的速度 ，根据英飞凌和国内相关公司调研和产业里的专家的判断来看，SIC MOS 渗透 IGBT 的拐点可能在 2024 年附近。预计 2025 年全球渗透率 25%，则全球有 30 亿美金 SIC MOS 器件市场，中国按照 20%渗透率 2025 年则有 12 亿美金的 SIC MOS 空间。 即不考虑SIC SBD 和其他 SIC 功率器件，仅测算替代 IGBT 那部分的 SIC MOS 市场预计2025 年全球 30 亿美金，相对 2019 年不到 4 亿美金有超过 7 倍成长，且 2025-2030 年增速延续。

2.3 格局：SIC 器件的竞争格局

目前，碳化硅器件市场还是以国外的传统功率龙头公司为主 ，2017 年全球市场份额占比前三的是科锐，罗姆和意法半导体，其中 CREE 从 SIC 上游材料切入到了 SIC 器件，相当于其拥有了从上游 SIC 片到下游 SIC 器件的产业链一体化能力。

国内的企业均处于初创期或者刚刚介入 SIC 领域 ，包括传统的功率器件厂商华润微、捷捷微电、扬杰 科技 ，从传统的硅基 MOSFET、晶闸管、二极管等切入 SIC 领域，IGBT 厂商斯达半导、比亚迪半导体等，但国内 当前的 SIC 器件营收规模都比较小 （扬杰 科技 最新披露 SIC 营收 2020 年上半年 19.28 万元左右）；

未上市公司和单位中做的较好的有前面产业链总结中提到的一些，包括：

泰科天润： 可以量产 SiC SBD，产品涵盖 600V/5A～50A、1200V/5A～50A 和1700V/10A 系列；并且早在 2015 年，泰科天润就宣布推出了一款高功率碳化硅肖特基二极管产品，是从事 SIC 器件的较纯正的公司；

中电科 55 所： 国内从 4-6 寸碳化硅外延生长、芯片设计与制造、模块封装实现全产业链的单位；

深圳基本半导体 ：成立于 2016 年，由清华大学、浙江大学、剑桥大学等国内外知名高校博士团队创立，专注于 SIC 功率器件，也是深圳第三代半导体研究院发起单位之一，目前已经开始推出其 1200V 的 SiC MOSFET 产品。

3.1 天科合达

天科合达是国内第三代半导体材料 SIC 晶片的领军企业： 公司成立于 2006 年 9 月 12 日，2017 年 4 月至 2019 年 8 月在全国股转系统挂牌转让，2020 年 7 月拟在科创板市场上市。

公司成长速度极快，2017-2019 年公司收入由 0.24 亿增长至 1.55 亿元，两年 复合增长率 154%。

营收构成：SIC 晶片占比约为一半

公司营收由三部分构成：碳化硅晶片占比 48.12%，宝石等其他碳化硅产品 占比 36.65%，碳化硅单晶生长炉占比 15.23%。

设备自制：从设备到 SIC 片一体化布局

公司以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料，采用物理气相传输法（PVT）生长 碳化硅晶体，加工制成碳化硅晶片；其中的碳化硅晶体的生长设备-碳化硅单晶 生长炉公司也能完成自制并对外销售。

行业格局与公司地位

公司地位：2018 年，以导电型的 SIC 来看，天科合达以 1.7%的市场占有率 排名全球第六，排名国内导电型碳化硅晶片第一。

3.2 山东天岳

1、半绝缘 SIC 片的领军企业： 公司成立于 2010 年，专注于碳化硅晶体衬底 材料的生产；公司产品主要在半绝缘型的 SIC 片。公司投资建成了第三代半导 体材料产业化基地，具备研发、生产国际先进水平的半导体衬底材料的软硬件 条件，是我国第三代半导体衬底材料行业的先进企业。

2、成长能力： 据了解，公司收入从 2018 年收入 1.1 亿左右增加至 2019 年超 过 2.5 亿总收入（其中也有约一半是 SIC 衍生产品宝石等），同比增长 100%以 上。公司的 SIC 片主要集中在半绝缘型，而天科合达主要集中在导电型。

3、华为入股： 华为旗下的哈勃 科技 投资持股山东天岳 8.17%。

4、生产能力（ 公司采用的是长晶炉的数量进行表征）：山东天岳的产能主 要由长晶炉的数量决定，2019 年产线上长晶炉接近 250 台，销售衬底约 2.5 万 片，预计年底前再购置一批长晶炉，目标增加至 550 台以上；

5、销售价格： 2018 、2019 年公司衬底平均销售价格大数大约在 6300 元/ 片、8900 元/片，预计今年的平均价格将会突破 9000 元，价格变动的主要原因 是 2,3 寸小尺寸衬底、N 型等相对低价的衬底销售占比逐步降低，高值的 4 寸 高纯半绝缘产品占比逐步提升导致单位售价提高。

6、技术实力： 山东天岳的碳化硅技术起源于山东大学晶体国家重点实验 室，公司于 2011 年购买了该实验室蒋明华院士专利，并投入了大量研发，历经 多年工艺积累，将碳化硅衬底从实验室的技术发展成为了产业化技术；山东天 岳除 30 人的研发团队外，还在海外设有 6 个联合研发中心；公司拥有专利近300 项，其中先进发明专利约 50 多项，先进实用性专利约 220 项，申请中的 发明专利约 50 多项。

3.3 斯达 半导

1、斯达 半导 97.5%的收入均是 IGBT， 是功率半导体已上市公司中最纯正的 IGBT 标的，2019 收入 7.8 亿（yoy+15.4%），归母净利润 1.35（yoy+39.8%）， IGBT 模块全球市占率 2%，排名全球第八；

2、斯达半导在积极进行第三代半导体 SIC 的布局。 公司 SiC 相关的产品 和技术储备在紧锣密鼓的进行：

3、公司在未来重点攻关技术研发与开发计划：

主要提到三项重要产品开发：1、全系列 FS-Trench 型 IGBT 芯片的研 发；2、新一代 IGBT 芯片的研发；3、SiC、GaN 等前沿功率半导体产品的研 发、设计及规模化生产：公司将坚持 科技 创新，不断完善功率半导体产业布 局，在大力推广常规 IGBT 模块的同时，依靠自身的专业技术，积极布局宽禁 带半导体模块（SiC 模块、 GaN 模块），不断丰富自身产品种类，加强自身竞 争力，进一步巩固自身行业地位。

4、公司和宇通客车等客户合作研发 SIC 车用模块

2020 年 6 月 5 日，客车行业规模领先的宇通客车宣布，其新能源技术团队 正在采用斯达半导体和 CREE 合作开发的 1200V SiC 功率模块，开发业界领先 的高效率电机控制系统，各方共同推进 SiC 逆变器在新能源大巴领域的商业化应 用。

宇通方面表示，“斯达和 CREE 在 SiC 方面的努力和创新，与宇通电机控 制器高端化的产品发展路线不谋而合，同时也践行了宇通“为美好出行”的发 展理念，相信三方在 SiC 方面的合作一定会硕果累累。”

我们在之前发布的斯达半导深度报告中测算斯达在不同 SIC 渗透率和不同 SIC 市占率情境下 2025 年收入弹性，中性预计 2025 年斯达在国内的 SIC 器件市 占率为 6-8%。 预计 2023-2024 年国内 SIC 产业链如山东天岳、三安光电等更加成 熟后，SIC 将迎来替代 IGBT 拐点，但是 IGBT 和 SIC MOS 等也将长期共存，相 信国内的技术领先优质的 IGBT 龙头斯达半导能够不断储备相关技术和产品， 积 极拥抱迎接这一行业创新。

3.4 三安光电

1、公司主要从事化合物半导体材料的研发与应用， 以砷化镓、氮化镓、碳 化硅、磷化铟、氮化铝、蓝宝石等半导体新材料所涉及的外延片、芯片为核心 主业，产品主要应用于照明、显示、背光、农业、医疗、微波射频、激光通 讯、功率器件、光通讯、感应传感等领域；

2、公司主业 LED 芯片，占公司营收的 80%以上，LED 是基于化合物半导 体的光电器件，在衬底、外延和器件环节具有技术互通性；

3、公司专注于化合物半导体的子公司三安集成，2019 年业务与同期相比呈 现积极变化：

1）射频业务产品应用于 2G-5G 手机射频功放 WiFi、物联网、路由器、通 信基站射频信号功放、卫星通讯等市场应用，砷化镓射频出货客户累计超过 90 家，客户地区涵盖国内外；氮化镓射频产品重要客户已实现批量。生产，产能 正逐步爬坡；

2）2020 年 6 月 18 日公司公告，三安光电决定在长沙高新技术产业开发区 管理委员会园区成立子公司投资建设包括但不限于碳化硅等化合物第三代半导 体的研发及产业化项目，包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产 业链，投资总额 160 亿元，公司在用地各项手续和相关条件齐备后 24 个月内完成一期项目建设并实现投产，48 个月内完成二期项目建设和固定资产投资并实现投产，72 个月内实现达产；

3） 三安集成推出的高功率密度碳化硅功率二极管及 MOSFET 及硅基氮化 镓 功率器件主要应用于新能源 汽车 、充电桩、光伏逆变器等电源市场，客户累计超过 60 家， 27 种产品已进入批量量产阶段。

4） 三安集成 19 年实现销售收入 2.41 亿元，同比增长 40.67%； 三安集成产品的认可度和行业趋势已现，可以预见未来在第三代材料 SiC/GaN 的功率半导体中发展空间非常广阔。

3.5 华润微

1、公司是中国领先的拥有芯片设计、晶圆制造、封装测试等全产业链一体化经营能力的半导体企业 ，产品聚焦于功率半导体、智能传感器与智能控制领域；

2、产品与制造并行： 公司 2019 年收入 57 亿元，其中产品与方案占比43.8%，制造与服务占比 55%，制造与服务业务主要是晶圆制造和封测业务；产品与方案主体主要是功率半导体，占比 90%，包括 MOSFET、IGBT、SBD 和FRD 等产品；

3、公司目前拥有 6 英寸晶圆制造产能约为 247 万片/年，8 英寸晶圆制造产能约为 133 万片/年，具备为客户提供全方位的规模化制造服务能力；

4、SIC 领域积极布局：在 2020 年 7 月 4 日，公司进行了 SIC 产品的发布会，发布了全系列的 1200V/650V 的 SIC 二极管产品，公司有望通过 IDM 模式在 SIC 材料的各个功率半导体产品领域深耕并持续受益于产品升级和国产替代。

3.6 捷捷微电

1、公司是国内晶闸管龙头，持续布局 MOSFET 和 IGBT 等高端功率半导体器件。 按照公司年报口径，2019 年功率分立器件收入占比 75%，功率半导体芯片收入占比 23%； 公司的功率分立器件，50%左右业务是晶闸管 （用于电能变换与控制），还有部分二极管业务，其余是防护器件系列（主要作用是防浪涌冲击、防静电的电子产品内部，保护内部昂贵的电子电路）；

2、公司于 2020 年 2 月 27 日与中芯集成电路制造(绍兴)有限公司（简称“SMEC”）签订了《功率器件战略合作协议》，在 MOSFET、IGBT 等相关高端功率器件的研发和生产领域展开深度合作；公告披露，捷捷微电方保证把SMEC 作为战略合作伙伴，最大化的填充 SMEC 产能，2020 年度总投片不低于80000 片，月度投片不低于 7000 片/月。

3、公司长期深耕晶闸管和二极管等分立器件，这些客户和 MOSFET 和IGBT 等相关高端功率器件有重叠， 公司从晶闸管领域切入到 MOS 后，在这两个产品大类上也将积极应用第三代半导体 SIC，为后续提升自身器件性能和产品竞争力做好准备。

3.7 扬杰 科技

1、公司是产品线较广的功率分立器件公司 。公司产品主要包括功率二极管、整流桥、大功率模块、小信号二三极管，MOSFET，也有极少部分的 IGBT 产品。按照公司年报口径，2019 年功率分立器件收入占比 80%，功率半导体芯片收入占比 13.8%，半导体硅片业务占比 4.55%。

2、公司第三代半导体 SIC 器件 目前收入较少。公司积极布局高端功率半导体，筹备建立无锡研发中心，和中芯国际（绍兴）签订保障供货协议 ，持续扩充 8 寸 MOS 产品专项设计研发团队，已形成批量销售的 Trench MOSFET 和SGT MOS 系列产品。

3、SIC 产品目前占比小： 公司 2020 年 9 月公告，目前主营产品仍以硅基功率半导体产品为主， 第三代半导体产品的销售收入占比较小， 2020 年 1-6 月，公司碳化硅产品的销售收入为 19.28 万元。

4、我们认为同捷捷微电一样，公司是中低端功率器件利基市场龙头，虽然目前 SIC 产品的占比较小，主要是由于国内产业链成熟度的拐点刚刚到来；未来公司将积极布局各种基于 SIC 材料的功率器件，从而提高其产品性能并实现市场占有率持续稳步提升，打开业务天花板和想象空间。

3.8 露笑 科技

1、传统主业是 电磁线产品： 公司是专业的节能电机、电磁线、涡轮增压器、蓝宝长晶片研发、生产、销售于一体的企业，公司主要产品有各类铜、铝芯电磁线、超微细电磁线、小家电节能电机、无刷电机、数控电机、涡轮增压器和蓝宝石长晶设备等产品。 公司是国内主要电磁线产品供应商之一，也是国内最大的铝芯电磁线和超微细电磁线产品生产基地之一。

2、SIC 长晶设备已经开始对外供货： 露笑 科技 基于蓝宝石技术储备，经过多年研发已快速突破碳化硅工艺壁垒，在蓝宝石基础上布局碳化硅长晶炉和晶片生产。碳化硅跟蓝宝石从设备、工艺到衬底加工有较强的共同性和技术基础，例如精确的温场控制、精确的压力控制、精确的籽晶晶向生长以及基片加工等壁垒。 公司在多年蓝宝石生产技术支持下成功研发出碳化硅自主可控长晶设备，并在 2019 年开始对外供货 SIC 长晶设备。

4、公司布局 SIC 的人才优势： 公司引进具有二十多年碳化硅行业从业经验的技术团队，开展碳化硅衬底及外延技术研究，加码布局碳化硅产业。2020 年 4月，公司发布非公开募集资金公告，拟募集资金总额不超过 10 亿元，用于新建碳化硅衬底片产业化项目、碳化硅研发中心项目和偿还银行贷款。 随着公司碳化硅产品研发并量产，公司有望取得一定的市场份额。

5、与合肥合作打造第三代半导体 SIC 产业园： 2020 年 8 月 8 日与合肥市长丰县人民政府在合肥市政府签署《合肥市长丰县与露笑 科技 股份有限公司共同投资建设第三代功率半导体（碳化硅）产业园的战略合作框架协议》。包括但不限于碳化硅等第三代半导体的研发及产业化项目，包括碳化硅晶体生长、衬底制作、外延生长等的研发生产，项目投资总规模预计 100 亿元。

……

（报告观点属于原作者，仅供参考。作者：华安证券，尹沿技）

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研究指导：陈宗珩

研究团队：王瑞飞

发布时间：10月21日

甲子光年智库报告产品体系

甲子光年智库报告产品共分为四个类级，第一类为微报告，聚焦一个问题，风格简洁明要

图：甲子光年智库四级报告产品体系 甲子光年智库微报告产品介绍

• 研究风格简洁明快 数字化概念层出不穷，细分赛道迭代速度加快，相关从业

人员需要新鲜、专业的市场分析及洞察。

1 微报告 • 一个报告只解决一个关键问题，并 因此，甲子光年智库推出科技行业系列“微报告”，向市

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定制 • 根据客户的定制化需求开展深度行 III. 分享观点：拒绝平铺直叙，亮出智库独有观点；

3 报告 业研究

后续，将针对新能源领域持续开展深度研究分析，敬请关

• 以深度研究、定义赛道为主 注甲子光年智库。

4 咨 报询 告 • 提供深度问题解决的咨询服务为主

• 聚焦发现问题、分析问题、解决问

题

目录 Part 01 碳中和战略推动新能源的广泛使用

Part 02 虚拟电厂相关概念解析

Part 03 虚拟电厂——完善电网的削峰填谷

Part 04 虚拟电厂行业发展现状

Part 05 虚拟电厂市场规模分析

Part 06 虚拟电厂产业链现状

Part 07 甲子光年智库介绍

1 碳中和战略推动新能源的广泛使用

“双碳”目标对清洁能源的大力开发与广泛使用进一步提出要求

 随着“双碳”目标的提出，电力作为清洁、高效的二次能源，将在支撑社会经济发展，服务民生用能需求，构建清洁低碳、安全高效能源体系

中发挥更加重要的作用。推动电力的大规模应用构建清洁低碳安全高效能源体系。

图：中国“双碳”目标实现路径

构建清洁低碳安全高效能源体系

碳排放 能源供给 传统能源 加快推进煤炭清洁利用和转型替代

能源消费 清洁能源 加快现役煤电机组节能升级和灵活性改造

碳移除

碳管理 石油消费到“十五五”进入峰值平台期

加快推进页岩气、煤层气、致密油气资源的规模化开发

碳达峰 工业 坚持集中式与分布式并举开发风能太阳能

碳中和 建筑 因地制宜开发水能

交通

电力 积极安全有序发展核能

碳汇 合理利用生物质能

技术固碳

推动氢能“制储输用”全链条发展

生产生活方式的绿色变革

碳核算监测、碳交易、碳金融等

1 碳中和战略推动新能源的广泛使用

电力市场化程度不断加深，多地试点推进建设电力现货市场

 在近五年间，多地开始试点建设电力现货市场。中国电力市场交易电总量快速增加，2021年市场交易电量占全社会用电量已经来到45.5%，电

力市场化程度进一步加深。

图1：电力现货市场建设稳步推进 图2：中国全社会用电量与市场交易电量对比（单位：%）

全社会用电量 市场交易电量 占全社会用电比重（%）

45.5

38.9

42.1

30.2

第一批试点：南方(以广东起 25.9

步)、蒙西、浙江、山西、山

东、福建、四川、甘肃

第二批试点：上海、江苏、

安徽、辽宁、河南、湖北

2017 2018 2019 2020 2021

2 虚拟电厂相关概念解析

整合发电端和用电端，灵活调节负载端和运输端；参与电力市场运行全过程

图：虚拟电厂结构示意图 能量流  虚拟电厂顾名思义就是虚拟化的电厂，是一种通过先

信息流 进信息通信技术和软件系统，实现分布式电源、储能系

光伏发电 火力发电 风力发电 电网 统、可控负荷、微网、电动汽车等分布式能源资源的聚

市场出清 合和协调协同优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场

能量传输线 和电网运行的电源协调管理系统 。

辅稳  根据虚拟电厂对外特征，我们可将虚拟电厂分为电源

型虚拟电厂、负荷型虚拟电厂、储能型虚拟电厂、混合

电 助定 型虚拟电厂等类型。

动 服电

汽 协调控制 管理平台 务网

车 信号收发 表：虚拟电厂功能划分

多 协同优化 聚合路由 集控系统 能量出售-参与市场

元 需市

储 求场 功- 是 否

率服 是 混储合能型型虚虚拟拟电电厂厂、 负荷型虚拟电厂

能 响交 调务 否 电源型虚拟电厂

节市

应易

场

居民负荷 商业负荷 工业负荷 碳市场、电力市场

3 虚拟电厂——完善电网的削峰填谷

风光电的波动性与随机性，始终追求提高电网稳定性

 国家能源局在3月29日下发的《2022年能源工作指导意见》文件中指出，今年能源结构目标风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到

12.2%左右；此前习近平总书记还提出2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右的总目标，届时将进一步对我国电网的稳定性形

成挑战。

 2021年我国风电、光伏发电量占全社会用电量的比重首次突破10%，到达11.7%，以对我国电网稳定性形成一定的挑战。

图：风电光伏发电量占全社会用电量比重（单位：%）

低于15%  据国际能源署（IEA）的指导意见，间

对电网冲击较小，可直接并入 歇性能源（风光电）的发电占比低于

15%的时候，对电网冲击较小；

15%-25%  占比在15%-25%的时候，对电网冲击

对电网冲击较大，需接入储能设备 较大，需通过引入储能电源来调峰调频；

25%以上  占比超过25%，为保证电网稳定性，所

对电网冲击更大，需要更多储能设备 有电厂都必须配置储能系统。

3 虚拟电厂——完善电网的削峰填谷

虚拟电厂更能适应发电、储能、可控负荷资源分散化布局

 电力资源具有瞬时性，发电、 供电、用电在同一时间内完成，而风电光伏的发电高峰与我们的用电高峰是不匹配的，而且我国风力、太阳

能资源分布时间空间上不均匀，在风电光伏大发展的过程中，用电发电的供需矛盾、电网的调峰调频问题也会愈发严峻。通过先进信息通信技

术和软件系统，虚拟电厂可以实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER的聚合和协调优化，从而实现削峰填谷、减轻电网负荷。

 电网侧：为电网提供削峰填谷、减轻电网负荷。

 碳中和的大背景下，随着风电和光伏的大量接入、

电力 电子装备增加、对电力系统的平衡调节造成了

巨大压力，将需求侧分散资源聚沙成塔，发展虚拟

电厂，与电 网进行灵活、精准、智能化互动响应，

有助于平抑电网峰谷差，提升电网安全保障水平。

 发电侧：促进新能源消纳。  用户侧：降低用户侧用能成本。

 部分时段部分地区的弃风弃光现象仍  从江苏等地试点看，参与虚拟电厂后用户用能效率大幅

比较严重，发展虚拟电厂，将大大提 提升，在降低电 费的同时，还可以获取需求响应收益。

升 系统调节能力，降低“三弃”电量。 如江苏南京试点项目平均提升用户能效20%；无锡试点

项目提高园区 整体综合能源利用率约3个百分点，降低用

能成本2%，年收益约300万元。

4 虚拟电厂行业发展现状

同美国对比中国虚拟电厂建设起步时间较晚但是发展迅速

 国家大力发展充电桩行业，提出非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上的目标。各

类企业积极入局，后续将迎来爆发增长。目前我国正处于由政府邀约型阶段到市场化转变的重要阶段，是行业的发展关键期。

中 研发探索期 研发探索期 发展关键期 成熟期

国

江苏最先出台相 十三五期间，我 电力市场化 国家电网提出泛 加速虚拟电厂 目标：非化石能源占

关政策支持虚拟 国江苏、上海、 -选定八个省 在电力物联网， 相关建设一次能源消费比重将

电厂发展 河北等地开展了 份和地区作 并建成国内首个 第二批电力市 达到25%左右，风电、

电力需求响应和 为第一批试 虚拟电厂国网冀 场化试点省份 太阳能发电总装机容

虚拟电厂的试点 点 北虚拟电厂 量将达到12亿千瓦以

工作。 上

美 2005 2006 2009 2010 2015 2016 2017 2019 2021 2030

国

颁布《能源政 《需求响应年 颁布《美国复苏与 《需求响应国家行动计 纽约州Con Edison 美国佛蒙特州Green Tesla与PE&G在加州

策法案》 度报告》， 再投资法案》，划 划》，对需求响应相关 公司启动CEVPP计

系统分析需求 拨45亿美金用于需 技术上升至国家层面。 划，首次探索虚拟 Mountain Power公司， 推出虚拟电厂的测试，

响应的实施背 求相应设备和实现 电厂

景和现状 智能电网技术 搭建虚拟电厂平台并接 探索新商业模式

入2000余家用户

4 虚拟电厂行业发展现状

政府连续出台政策文件扶持虚拟电厂发展，新能源汽车是重要方向之一

 从今年年初开始，政府共出台相关政策文件多达七分，多数文件主要聚焦发展虚拟电厂参与主体，促进负荷端、储能端、运营端协同参与，以及

对涉及“源-网-荷-储-数”的综合性虚拟电厂进行探索型发展，其中新能源汽车与电网联动（V2G）的相关概念更是出现了不下4次。

时间 发文部门 政策名称 政策内容

2022.01 国家发展改革委 国 《“十四五“现代能源体系开展工业可调节负荷、楼宇空调负荷、大数据中心负荷、用户侧储能、新能源汽车与电网(V2G)能量互动等各类资

家能源局

规划》 源聚合的虚拟电厂示范

2022.01 国家发展改革委 国 《关于完善能源绿色低碳转拓宽电力需求响应实施范围，通过多种方式挖掘各类需求侧资源并组织其参与需求响应，支持用户侧储能、电动汽

家能源局 型体制机制和政策措施的意车充电设施、分布式发电等用户侧可调节资源，以及负荷聚合商、虚拟电厂运营商、综合能源服务商等参与电力市

见》 场交易和系统运行调节

2022.01 国家发展改革委 国 《关于加快建设全国统一电引导各地区根据实际情况，建立市场化的发电容量成本回收机制，探索容量补偿机制、容量市场、稀缺电价等多种

家能源局 力市场体系的指导意见》 方式，保障电源固定成本回收和长期电力供应安全。

2022.03 国家发展改革委、国《关于进一步推进电能替代鼓励电动汽车V2G、大数据中心、5G数据通讯基站等利用虚拟电厂参与系统互动。

家能源局等十部门 的指导意见》

2022.03 国家能源局 《2022年能源工作指导意 健全分时电价、峰谷电价，支持用户侧储能多元化发展，充分挖掘需求侧潜力，引导电力用户参与虚拟电厂、移峰

见》 填谷、需求响应。

2022.05 国家发展改革委 国 《关于加快推进电力现货市加快推动各类型具备条件的电源参与现货市场。引导储能、分布式能源、新能源汽车、虚拟电厂、能源综合体等新

家能源局 场建设工作的通知》 型市场主体，以及增量配电网、微电网内的市场主体参与现货市场，充分激发和释放用户侧灵活调节能力。

2022.08 科技部、国家发展改《科技支撑碳达峰碳中和实在先进低碳零碳技术示范工程部分提出：建立一批适用于分布式能源的“源-网-荷-储-数”综合虚拟电厂。

革委等九部门 施方案（2022-2030年）》

5 虚拟电厂市场规模分析

当前市场发展前景广大，预计2025年将会突破千亿元

 根据全球能源互联网发展合作组织的预测，2025年、2030年最大负荷则将分别达到15.7、18.2亿千瓦。根据《“十四五”现代能源体系规划》提

出在2025年电力需求侧响应能力达到最大用电负荷的 3%~5%的目标，预计2025年、2030年可调负荷资源库分别占最大用 电负荷的5%、6%，

对应资源库容量分别为7850、10,920万千瓦；参与平抑的用电量分别为745.8、1026.5亿千瓦时。

 根据目前的补贴政策，削峰补贴5元/度、填谷补贴2元/度，按