光伏发电及光伏储能应用案例解析

光伏储能指在光伏系统中引入储能单元，在发电基础上实现负载供能、能量存储和电网接入等功能，既有助于光伏能量实现自发自用，也能根据峰谷电价差进行能源管理，从而提高用户经济效益。尤其在海外能源价格不断上涨背景下，光伏储能经济性愈发明显，市场需求高速增长。

光伏储能系统及产品指在光伏发电等系统中引入储能单元，实现光伏发电、负载供能、能量存储和电网接入等功能，主要由储能逆变器、储能电池等产品组成。

当用户安装公司储能系统后，一方面，储能逆变器可以将光伏组件产生的直流电通过转化成交流电，优先供本地负载使用，多余的能量存储到储能电池，在电能仍有富余的情况下可选择性并入电网；另一方面，当光伏所发电能不足或者光伏发电系统停止工作时，储能电池可以释放直流电通过储能逆变器转化为交流电供本地负载使用，从而降低对电网和传统能源的依赖。

（1）储能逆变器

储能逆变器由MPPT单元、充放电单元、逆变单元等核心硬件单元及其相关控制模块等构成，是公司储能系统最核心的部分。储能逆变器需要处理来自光伏组件发电端、负载耗能端、储能电池端传递的各种信息，并结合客户的需求痛点，以及不同的应用场景设计控制策略。储能逆变器既要控制储能电池的充电和放电过程，实现交直流电变换；也要为用户提供能量管理功能，帮助用户解决能量管理痛点，提升经济性。

IGBT器件广泛应用于逆变器中，该类具有通态电流大、耐高压、电压驱动等优良特性，是逆变模块的核心器件。发行人为进一步减小产品体积、重量，优化性能指标，采用IGBT器件+SiC器件的设计方案，大量使用SiC（碳化硅）器件，将SiC高频化技术应用到产品中。碳化硅器件具有损耗小且不易受到电流、温度影响的特点，能够有效提升产品效率等性能指标。

①MPPT单元

光伏储能系统中，随着光照强度、环境温度等外界因素的变化，光伏组件可运行在不同且唯一的最大功率点。储能逆变器采用软件算法和电路控制的方法寻求光伏组件的最优工作状态，以最大限度将光能转换电能，实现光伏组件的最大功率输出称为最大功率点跟踪（MPPT）。MPPT单元一般采用DC-DC变换器完成最大功率点跟踪，可采用Boost电路进行升压，通过调节Boost电路中功率开关器件的占空比，实现MPPT跟踪功能。

适用于多种连接方式的光伏组件的最大功率追踪方法，实现了自动识别光伏组件不同的连接方式，并自动追踪光伏组件的最大功率点功能。该技术规避了因手动配置引入差错，造成系统不能准确完成最大功率点跟踪降低整体发现效率问题。多路光伏组件不同连接方式及自动识别控制逻辑如下：

②逆变单元

逆变单元主要电路结构由DC-AC变换器构成，通过IGBT等功率器件实现电能转换和电路控制。AC侧输入模式下，DC-AC变换器将电网的交流电转变为直流电，为储能电池充电做准备，具有整流功能；AC侧输出模式下，DCAC变换器将光伏发电系统或者储能系统所发出的直流电转变为交流电，具有逆变功能。逆变单元的控制算法和电路拓扑结构对逆变单元控制策略、逆变器转换效率等重要性能指标起重要作用。

采用优化的控制算法，当储能逆变器在AC侧输入和输出模式之间切换时，通过计算逆变器输出的有功功率和无功功率来修正输出电压的频率和有效值，使得逆变单元在不同模式之间切换瞬间系统能够维持原有控制策略。优化后的控制策略避免了因工作模式动态调整导致系统在切换瞬间驱动信号不连续的问题，从而解决了母线电压或者电流的冲击、振荡以及频率失控，实现两种模式的无缝切换。双向模式切换控制策略拓扑结构如下所示：

③充放电单元充放电单元由双向DC-DC电路实现，该单元主要用于控制电池的充电和放电状态和功率。在光伏能量富余时，多余能量通过充放电单元给电池进行充电；在光伏能量不足时，储能电池通过充/放电单元释放电能。充/放单元的控制策略和电路拓扑结构对充放电转换效率、功率控制响应、电池防放亏保护等重要性能指标起重要作用。

为了防止电池深度放亏后的影响，电路中增加了检测和控制模块。当电池处于待机时，充/放电单元会完全切断和电池的功率连接，以减少电池的待机损耗，并保持对电池的电量监控；当电池电量较低时，启动充/放电单元的强制补电。当光伏组件启动后，控制电路也会对电池端口电压进行检测，当电池电压低于正常工作电压时，则会对电池进行强制充电。通过对电池检测并强制充电的方式，可以有效防止了光伏储能系统中电池的深度放亏，大大增加了电池的使用寿命。充放电转换及保护控制策略拓扑结构如下：

（2）储能电池

储能电池主要由电池管理系统（BMS）和电芯构成，其中，BMS负责电池的检测、评估、保护、均衡以及通信等功能，电芯负责能量存储。储能系统需要与光伏发电系统、电网，以及各类耗能负载协同工作，工况复杂，储能系统需要强抗干扰能力，进而对电池管理系统在响应速度、数据处理能力以及均衡管理能力方面均提出了较高要求。

电池管理系统是一种通过电路和算法对电池运行状态进行检测，通过对电池状态的实时监控，进而实现对电芯进行均衡管理、热管理、控制、保护和通讯的设备。电池管理系统能够实时检测储能电池的状态，一般具备储能电池荷电状态（SOC）估计、充放电管理和均衡、参数检测、安全管理、通信管理5类功能。其中，SOC是电池管理系统的控制算法的核心组成部分，SOC估算精度与电池管理系统的控制准确性以及储能电池产品性能密切相关，具有较高技术壁垒。

分布式电池管理系统架构，可根据应用需求搭配不同数量电池包实现多种电量组合，兼顾了储能电池灵活性和可靠性。从控模块对电芯工作状态进行采样，主控模块通过算法进行整体控制，实现储能电池荷电状态估算、充放电管理、均衡管理等多种功能。分布式电池管理系统拓扑结构如下：

并网逆变器产品

光伏并网逆变器是光伏发电系统的核心设备之一。并网逆变器作为光伏电池板与电网的接口装置，将光伏组件所发直流电能转换成交流电能并传输到负载或者并入电网，并网逆变器是光伏发电系统的核心模块，除了将直流电转换成交流电外，该设备还能够控制光伏组件的最大功率点追踪，提高光伏发电效率。按照技术路线可大致分为三类，组串式逆变器、集中式逆变器和微型逆变器。

组串式逆变器的优点在于不同MPPT之间的功率追踪相互独立，可实现每组组串独立追踪最大功率点，从而避免了组串之间不平衡或者阴影遮挡对整个光伏发电系统的影响。组串式逆变器另一个优点是直流输入范围比较宽，从而延长发电时间，增加光伏发电系统整体发电量。组串式逆变器适合用于分布式发电系统中，可以选择不同数量电池组件形成单组串，具有较高组合灵活度，对于不规则的建筑屋顶能够根据屋顶环境使用特有组串形成较为优化的解决方案。

不同技术路线下光伏逆变器所呈现的产品特性以及应用领域也有所差异。相较于集中式逆变器，组串式逆变器最大功率点跟踪电压范围更宽，发电时间更长；相较于微型逆变器，组串式光伏逆变器单位功率成本更低、维护难度更低。综合以上，组串式逆变器凭借其技术特性，在地面大型电站、分布式大型工商屋顶电站以及分布式户用屋顶电站方面均可广泛适用。

光伏逆变器根据输出交流电压的相数可分为单相逆变器和三相逆变器；根据能量是否存储可分为并网逆变器和储能逆变器。发行人并网逆变器产品系组串式逆变器，并网逆变器主要由MPPT单元、逆变单元、滤波单元与管理控制模块组成。与储能逆变器相比，结构方面，并网逆变器不需要配合储能电池使用，减少了充放电单元，并且逆变单元电路拓扑也更为简洁；性能方面，并网逆变器MPPT单元、逆变单元等核心硬件组成部分与储能逆变器类似，具有电路结构简单、系统稳定等优点。

户用光伏储能

户用光伏储能是指光伏系统所发电力主要供用户自身使用，并将富余电量接入电网或者为负载供能。配备储能的光伏系统可以帮助用户实现白天和夜间用电均由光伏发电提供，进一步提高光伏系统的经济性，该模式主要应用于户用（家庭用）光伏储能和工商业光伏储能场景。

户用光伏储能应用市场高速增长，一方面海外能源价格高企，加重了居民用电成本，光伏储能能够帮助用户实现电力自发自用、利用峰谷电价差异控制能耗，提高用电经济性；另一方面，随着光伏储能成本下降，其经济性将进一步提高。

光储充一体化

“光储充一体化”是指将光伏发电、储能、充电设备纳入同一系统管理应用，其最常见的应用场景是充电站以及家庭储能。光储充一体化应用到传统充电站，通过配置分布式光伏发电和储能，形成互补微电网系统，从而缓解充电桩大电流充电时对区域电网的冲击；“光储充”系统还能应用到户用储能系统，通过配置充电桩，构成户用光储充模式下的负载可调节微电网系统，既有助于让光伏能量实现自发自用，也能根据峰谷电价差异控制户用能耗，提高光伏储能系统的经济性。光储充一体化电站包括光伏储能系统、能量管理系统和智能充电桩产品组成。光储充一体化系统基本架构如下所示：

虚拟电厂

“虚拟电厂”是一种将分布式发电系统、可控负荷和分布式储能设施有机结合，通过配套的调控技术、通信技术实现对各类分布式能源进行整合调控的载体。虚拟电厂需完成分布式光储系统接入虚拟电厂网络后大量数据调控以及远程调度延时问题以保证光储系统实时响应；需要通过快速精确的实时调度指令，解决分布式光储系统发电发力波动性和不确定性问题；需要解决光储系统存在并网、离网等多种工作模式切换对电网造成的冲击问题。虚拟电厂架构如下所示：

工艺流程

1、逆变器产品

根据标准产品配料单（BOM表）采购半导体功率器件、芯片、磁芯器件等原材料，依照电路设计图完成PCB贴片、烧录程序及PCBA功能测试。测试合格后，对PCBA、线束、箱体外壳、机器散热器等进行组装，通过产品测试（包括老化测试）后对成品进行包装。

储能电池

储能电池产品采用电池管理系统（BMS），配合电芯完成储能电池产品装配。储能电池生产工艺涉及电芯焊接、电池管理系统PCBA贴片及软件烧录、整机组装、性能测试以及包装等工艺环节。

PCBA贴片PCB贴片工序采用SMT生产工艺技术，根据产品设计图纸完成PCB贴片工序。SMT即表面装贴技术，是电子装联技术中的一种类型，是一种将无引脚或短引线表面组装元器件安装在印制电路板PCB的表面或其它基板的表面上，通过回流焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。

国外主要法律法规、产业政策

储能技术作为一种能够实现跨区域、跨时间交易的电量调节优选技术手段，既作为智能电网、可再生能源系统重要组成部分，又是提高电网效率、减低弃风弃光率，实现电网削峰填谷提高用电经济性的关键技术，世界各国纷纷出台鼓励政策支持储能技术的发展、鼓励示范性项目建设、加速推动相关标准和规范的制定。户用储能方面，各国家及地区相继发布建设规划与补贴政策，比如2022年欧盟地区公布名为“REPowerEU”的能源计划，进一步扩大太阳能光伏发电规模；2021年美国“重建美好法案”对于高于5kWh的储能系统，到2026年前给予最高30%的ITC退税；澳大利亚联邦政府通过小规模可再生能源计划为安装可再生能源系统提供财政激励，各州政府从2020年起纷纷推出包括补贴、能源回购在内，针对户用储能的支持计划。具体如下：

欧盟

2022年5月18日，欧盟委员会公布名为“REPowerEU”的能源计划，计划从目前到2027年，总投资2100亿欧元来逐步降低能源进口依赖，进一步加速推进绿色能源转型，其中860亿欧元用于建设可再生能源。

该项计划提出将欧盟“FIT55”（碳减55%）政策组合中2030年可再生能源的总体目标从40%提高到45%；建立专门的欧盟太阳能战略，到2025年将太阳能光伏发电装机量提升至320GW，到2030年提升至600GW；将热泵的部署率提高一倍，并采取措施将地热和太阳能整合到现代化的区域和公共供暖系统中。

根据公开信息，欧盟拟于近期公布“Net-ZeroIndustryAct（Draft）‖（《净零工业法案》（草案）），其中，关于欧盟本土清洁能源技术的制造提出目标：2030年欧盟40%清洁能源技术在欧盟制造，其中，针对光伏方面，计划本土制造能力满足欧盟年新增装机40%；电池方面，本土制造能力满足欧盟年新增装机85%。此外，草案内容还涉及风电、热泵及电解槽，以及生物甲烷技术、核裂变技术、CCUS及电网技术等。

此外，欧盟还提出了一项分阶段屋顶光伏立法，到2026年，所有屋顶面积大于250平方米的新建公共建筑和商业楼必须安装屋顶光伏，所有符合条件的现存楼栋则需要在2027年安装完成，2029年后所有的新建住宅楼都需要强制安装屋顶光伏。

德国

2022年12月初，德国政府通过了有关光储的税收减免政策：

1）在2022年税年，为符合要求的户用光伏系统免除发电量所得税；

2）对所有2023年起投运的户用光伏储能系统免除采购、进口和安装过程中产生的增值税（VAT），此增值税为19%，在安装商报价时直接扣除增值税，配套的储能系统可同样享受，但若单独安装（含加装）户储不享增值税豁免；德国内阁2022年4月通过了此前提出的计划加速风能和太阳能基础设施扩张的立法草案，草案提出计划2030年80%的电力由可再生能源提供，并将100%可再生能源供电目标提前15年至2035年实现。根据该草案，到2030年德国光伏累计装机需达215GW，较此前草案中的200GW有所上调。2020年德国通过《可再生能源法》（EEG）修订草案，草案取消光伏发电装机补贴上限，发电规模方面要求2030年可再生能源发电量须达到全国总发电量的65%。安全性方面，《VDE-AR-E2100-712》规定在光伏系统中如果逆变器关闭或者电网出现故障时，需要使直流电压小于120V，并提出可以使用关断装置达到前述要求。

荷兰

荷兰在2021年出台了相关政策结束对储能的双重征税，地方政府（如直辖市和省）制定的《国家气候协议》中定义的区域能源战略（RES），特别关注了包括储能在内的能源基础设施建设。除此之外，荷兰市场针对储能制定了多项标准，以提高市场的灵活性。2022年，政府推出ISDE商业用户太阳能电池板购置补贴政策，专用来支持商业用户在建筑物上安装小型光伏项目。同时，荷兰法规要求新建户用房屋必须实施70%的能源供给来自于新能源供给。家庭户用光伏电力实施净电表制政策，用户可把多余的光伏电力输出给电网获取收益；实施促进可再生能源的竞价补贴政策，针对个人投资光伏自发自用项目给予税收优惠政策，建立可再生能源投资基金，对并网投资商提供贷款或优惠融资。

英国

2017年英国推出《英国智能灵活能源系统发展战略》，计划通过29项行动方案推动英国构建智能灵活能源系统。该项政策从储能的定义、资质、所有权、并网、规划、资金支持等9个方面发布行动计划，解决了由于属性不清而对储能进行“双重收费”、储能所有权不明等市场中实质存在的多项问题，并致力于消除储能进入并参与电力市场交易的障碍。2019年，政府启动“大规模储能”计划，为创新的大规模储能示范项目提供资金支持；2020年，英国通过一项法案取消电池储能项目容量限制，允许在英格兰和威尔士分别部署规模在50MW和350MW以上的储能项目。2021年7月，政府发布“智能系统和灵活计划2021”，提出消除电网灵活性方面的阻碍，开发电力存储和电网互联技术——大规模电力存储以及小规模家庭电力存储；此外，政府将推出10亿英镑的净零创新投资组合，至少1亿英镑的创新资金将用于支持储能和灵活性创新项目。2022年，英国政府已经承诺加速诸如液体空气储能和液流电池等新兴储能技术应用提供6,800万英镑的资金支持，同时，减免户用光伏系统增值税，有效期为5年。英国采用可再生能源义务许可证（ROC）制度推动可再生能源发展，该项制度规定政府向供电商分配指标，要求电量销售中可再生能源电量达到一定比例。供电商可以通过自己投资可再生能源发电或者购买相应所需要的可再生能源义务许可证来完成指标。

意大利

意大利于2022年11月发布新政策，下调针对户储等一系列补贴的幅度。新政策计划于2023年下调现行针对户用光伏储能总投资110%的补贴，下调后光伏储能补贴额度降至90%，2024至2025年进一步退坡至70%/65%，并进一步设置家庭人均收入门槛。此外，补贴返还形式从5年以税收抵免的形式返还，自2022年改为4年。同时，补贴政策在实际执行中，能否按照调整后政策获得全部补贴，同样存在一定不确定性。2020年意大利政府启动了财政刺激计划，原有新生态奖励政策（Ecobonus）补贴全面提升，与翻新项目相关的光伏和储能系统税收减免。同年，伦巴第大区地方政府拨款1,000万欧元用于公共机构购买光伏发电储能系统的优惠计划。安全性方面，《CEI82-25》从安全的角度来看，必须考虑到在有阳光的情况下无法安全关闭光伏系统的情况。

澳大利亚

澳洲联邦政府层面，目前大多数运营储能项目的资金支持通常来自澳大利亚可再生能源署（ARENA），2021年底，ARENA投资1亿澳元开发70MW及以上的大型电池储能项目。2020年，新南威尔士州公告了《电力基础设施路线图》，明确了新南威尔士州到2030年将在电力基础设施上新增320亿澳元投资，包括开发和部署12GW可再生能源发电设施以及2GW储能项目；此外，推出的“家庭免息贷款计划”将为最多30万个电池储能系统提供免息贷款，年收入不足18万美元的家庭，可最高获得1.4万美元的光储系统免息贷款。为充分利用当地的太阳能资源，澳大利亚各州及地方政府也制定了各自的补贴政策和可再生能源占比目标。2015年，澳大利亚联邦政府通过了新版的可再生能源目标（RET）法案，将2020年的可再生能源发电目标定为3.3万千兆瓦小时。

美国

美国政府于2022年8月推出的IRA法案，目的是在鼓励光伏储能行业发展同时，着重提振本土产能。新的IRA法案不仅延长了集中式、分布式光伏电站的投资税收抵免政策有效期，更重要的是在本土制造端增加了税收抵免政策，即针对光伏生产的全产业链（包括多晶硅、硅片、电池、组件、背板、逆变器等各环节）进行不同程度的补贴以提振本土制造产能。

美国政府已将储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术，并且推出了针对储能产业的多项激励政策以及一系列相关计划、投资政策和补贴政策扶持储能产业发展。联邦层面，主要的激励政策为投资税抵免（ITC）和加速折旧（MACRS），其中，投资税抵免政策延期退出，到2022年、2023年投资税收抵免的优惠分别为26％、22％，最终到2026年1月1日结束；加速折旧政策允许储能项目按照5-7年的折旧期加速折旧。2018年3月，美国国税局发布“住宅侧储能系统税收抵免新规则”，通过税收抵免的方式推广户用储能系统的应用。

美国于2018年发布“301法案”，针对逆变器等发行人所涉产品征收10%的关税；随后在“301法案”基础上进一步调整关税额度，储能电池征收7.5%关税，逆变器征收25%关税。除联邦政策外，美国各州立法和监督机构将部署储能系统作为能源政策的优先事项，各个州也针对储能出台了相应的激励政策，给予私营单位、住宅侧用户安装光伏系统同时配套储能，30%的投资税抵或税收抵免。如纽约州2016年提出每一系列项目至少减负荷50kW，储热补贴2600美元/kW，电池储能补贴2100美元/kW，需求响应补贴800美元/kW。与其他国家和地区相比，美国地区安全性法规较为严格并明确提出规范要求。《NEC2020》要求以距离到光伏矩阵305mm为界限，界限范围外，在触发设备启动后30秒以内，电压降低到30V以下，界限范围内，要求具有“光伏危险控制系统，或在出发设备启动后30秒以内，将电压降低到80V以下。

户用储能市场概览

①户用储能系统构成

户用储能系统主要由储能逆变器、储能电池以及其他电气设备组成，其中，储能逆变器包含储能变流器（PCS）部分与能量管理系统（EMS）部分；储能电池包含电池模组（电芯）与电池管理系统（BMS）部分。储能逆变器是户用储能系统的控制中心，需要处理来自屋顶光伏发电端、家庭耗能负载端、储能电池电能端传递的各种信息，并根据不同的应用场景制定控制策略；同时，储能逆变器还需要实现交流直流变换功能，既要控制电能传输至电网，又要控制储能电池的充电和放电过程。储能电池主要功能是实现能量存储，其中，电池管理系统是储能电池核心组成部分，技术壁垒较高。电池管理系统核心功能是对电池充放电过程进行监测及控制，确保在电池安全的情况下使用电池存储的能量。同时，储能逆变器通过CAN接口与电池管理系统通讯，获取储能电池状态信息，并向储能电池下发控制指令，根据不同应用场景需要对管理储能电池工作状态进行主动控制干预。

②户用储能系统应用场景

储能技术在电力系统应用场景包括发电侧、电网侧以及用电侧应用。发电侧主要用于可再生能源发电厂以及传统电站，既能改善可再生能源发电特性，平抑发电波动，减少弃风弃光，提高电站发电质量和发电安全水平，又能辅助传统电站动态运行；电网侧主要用于电力辅助服务，通过调频、调幅等措施保障电网稳定运行；用电侧主要应用于（家庭）户用储能和工商业储能。

随着海外居民电价的不断上涨，以及光伏和储能设备价格不断下降，光伏储能配套实现电力自发自用模式的经济性将越来越强。

（2）户用储能市场规模

用电侧储能系统应用包括户用储能系统和小型工商业储能系统。户用储能系统能够降低家庭用电成本，同时提高居民用电稳定性；小型工商业储能系统能够通过削峰填谷、降低容量电价等模式减少高耗电量对用户的电费支出，进而提高用电经济性、稳定性。户用储能系统市场主要分布在海外，主要集中于海外欧洲、美国、澳大利亚等能源价格高、居民电价高的地区。相较于海外市场，中国市场现阶段主要以发电侧储能项目为主，主要原因是国内居民电价大幅低于国外地区，特别是大幅低于欧洲、美国、澳大利亚等地区的居民电价，国内居民应用户用储能系统对用户经济性提升并不突出。

目前，欧洲是全球最大的户用储能市场，其市场规模仍处于快速增长阶段。随着可再生能源的大力推广、鼓励政策持续推行、家用光伏系统装机量持续提高，以及能源价格上涨、居民电价高企和峰谷电价差异加大等因素，用电侧储能项目在全球范围内迎来爆发。2019年，欧盟提出“CEP计划”，大力支持户用储能的发展；2022年，欧盟进一步提出“REPowerEU”，加大可再生能源领域的投资，加速光伏系统建设。储能行业政策和规划的坚决推行，居民高企电价带来的能耗负担，进一步推动了欧洲户用储能市场快速增长。2020年，欧洲户用储能装机累计达到了1.8GWh，成为全球最大的户用储能市场；2021年，欧洲储能新增投运规模达到2.8GWh，户用储能仍是重要组成部分，其中德国户用储能安装已累计达到43万套，占比最高。2022年，欧洲户用储能装机呈现高速增长态势，其中德国市场已成为了全球最大的户用储能市场，其他意大利、英国、捷克、波兰等欧洲国家，户用储能系统装机规模也在加速增长。

预计2022年、2023年，欧洲户用储能市场装机规模分将分别达到10GWh、23GWh。在储能行业政策鼓励以及能源价格普遍上涨的背景下，海外居民用电经济性、稳定性诉求持续推动户用储能市场快速增长。2021年，全球新增户用储能装机规模为1.91GW，按照储能系统电池容量统计规模为4.36GWh。户用储能市场规模正处于快速增长阶段，根据东吴证券行业研究报告1，预计2022年全球户用储能装机规模将达到15GWh，出货量将达到24GWh，到2025年，全球户用储能装机规模将达到50GW，按照储能系统电池容量统计规模将达到122GWh，出货量将达到196GWh。最近5年，全球户用储能新增装机规模如下所示：

行业发展驱动因素

户用光伏储能系统市场的高速增长主要驱动因素包括各类鼓励政策持续落地推行、居民用电成本持续上升、光伏储能系统度电成本持续下降、海外电力供应稳定性较弱等，具体如下：

①居民用电成本持续上升，用户用电经济性诉求明显

户用储能产品能够解决居民能耗需求问题，为居民缓解高昂用电成本，是户用储能市场规模近两年高速增长最直接的原因。

近年来，随着能源供应紧张问题突显，欧洲主要国家电价快速上涨，并维持较高状态；同时，欧洲国家能源进口依赖严重，近期欧洲国家能源价格波动较大，增加了居民对电能供应的担忧。以德国地区为例，2020年1月至2022年8月，德国批发电价上涨近10倍，截至2022年12月，欧洲主要国家电价价格下降但仍处于相对较高的水平。欧洲主要国家批发电价上涨情况如下：

2022年，国外居民电价仍持续上升，以德国为例，2021年12月至2022年12月，德国居民电价已从0.323欧元/kWh涨至0.336欧元/kWh。储能技术进步以及行业规模化发展，可再生能源成本持续下降，户用储能产品渗透率不断提高，为将来户用储能市场持续增长提供支撑。受益于制造商制造效率不断提高和供应链管理体系持续完善，长期来看，储能系统中核心设备例如储能逆变器、储能电池等成本呈下降趋势，光伏度电成本、光伏储能系统成本亦呈下降趋势。以德国市场为例，德国居民用电、光伏、储能度电成本如下：

②富余电能存储，自发自用水平提高，户用储能系统经济优势明显

除了光伏储能系统度电成本在持续下降之外，利用户用光伏储能系统提高电力自发自用水平、利用峰谷电价差提升储能度电收益，用于延缓和降低电价上涨带来的风险已经成为德国、比利时、日本、澳大利亚等居民用电价格高企的国家和地区应用的主要驱动因素之一。同时，随着“光伏上网电价（FIT）”和“净计量电价”之类的家用光伏补贴政策到期和削减，光伏电力自发自用经济性显著高于光伏发电上网，提高了居民在家庭户用光伏系统基础上配置储能系统的动力，提高进一步推动了户用光伏储能系统市场增长。光伏行业发展将从政策驱动时代逐步进入市场化运营时代，光伏补贴政策的调整促使用户改变以往电力上网的获益方式，而更倾向于将富余电能存储自用，从而节省电费支出。

③海外电力基础设施持续老化等原因，电力供应稳定性亟需增强

欧美国家人均用电量较高，德国、美国和澳大利亚2020年年人均用电量分别为9857/12235/6771kWh，远超过中国人均5297kWh的用量。参考东吴证券行业研究报告2，以欧洲地区为例，假设搭建5kW储能逆变器+10kWh储能电池的户用储能系统，以及居民自用电量10kWh/天情况下，不考虑上网，每日节省电费约4欧元，回报周期为6~9年，若考虑补贴因素，回报周期可缩短至2~3年。综合以上，受光伏储能系统鼓励安装政策陆续落地推行、能源价格上涨带来的居民用电成本上升以及长期来看规模化生产持续优化光伏储能系统度电成本等因素的影响，户用光伏储能系统经济性提高，进一步推动了家用储能市场增长。

户用储能市场竞争情况

根据应用场景不同，储能应用场景可分为电源侧储能、电网侧储能、用户侧储能等，其中，电源侧储能用于平滑新能源出力波动等，是目前储能应用规模最广的场景；电网侧储能主要提供系统备用、延缓输变电设备阻塞等，是储能领域的重要应用；用户侧储能主要用于提高电能质量、参与需求侧响应，为用于日常用电提供支撑，用户侧储能应用近年来市场规模高速增长。不同应用场景下装机功率占比如下所示：

①户用储能系统特点

户用储能系统应用场景为住宅及小型工商业使用场景，具有应用储能逆变器功率较低、配置储能电池容量较小且用户配置方案多样化的特点。储能系统规模越大，设备成本就越高，用户可根据家庭负载数量，能耗大小，用户可以根据自身需求选择最经济的组合方式。

②户用储能系统竞争格局

市场规模方面，户用储能系统市场以海外市场为主，欧洲地区目前是全球最大户用储能市场。根据BNEF测算，2021年全球户用储能装机规模达到4.36GWh，预计2021年至2025年户用储能领域市场规模将持续呈快速增长态势。市场参与者方面，户用储能系统核心设备包括储能逆变器、储能电池，行业主要参与者包括布局户用储能电池业务的电池厂商以及户用储能逆变器厂商，包括派能科技、固德威、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技等国内厂商，以及SMA、SolarEdge等国外厂商。

市场占有率方面，根据IHS统计数据，2021年派能科技户用储能电池市场占有率为14%。同时，参考上市公司公告，固德威户用储能逆变器出货量达到6.08万台。参考古瑞瓦特招股说明书，固德威储能逆变器市场占有率分别是9.8%，由此估算2021年户用储能逆变器整体市场规模约为62万台。参考市场总体规模测算，2021年艾罗能源户用储能电池出货量达到177MWh，市场占有率约为4.1%，户用储能逆变器出货量约2.23万台，市场占有率约3.6%。

光伏逆变器

光伏逆变器市场概况

光伏逆变器是光伏发电系统的核心模块，光伏逆变器按照技术路线可以分为三类，组串式逆变器、集中式逆变器和微型逆变器。2021年，光伏逆变器市场仍以集中式逆变器和组串式逆变器为主，微型逆变器市场占比较小。根据IHSMarkit数据测算，2021年全球组串式逆变器市场占比为70.7%；根据中国光伏行业协会发布的《中国光伏产业发展路线图（2021年版）》，2021年我国组串式逆变器市场占有率为69.6%，由此可见，组串式逆变器占据市场主导地位。

①组串式逆变器

组串式逆变器基于模块化设计，将多片光伏电池板组件根据逆变器额定输入电压要求串联成一个组串，通过一台逆变器并联入电网，逆变器在直流端进行最大功率点跟踪，一台组串式逆变器还可以允许多个组串接入并进行多路MPPT跟踪控制，从而提升光伏发现系统的整体效率。组串式光伏逆变器的优点在于每个组串都能够形成独立的MPPT，不同的最大功率峰值跟踪模块的组串间可以有电压和电流的不匹配，彼此独立，从而避免了组串之间不平衡或者阴影遮挡对整个光伏发电系统的影响。组串式逆变器另一个优点是支流输入范围比较宽，从而延长发电时间，增加光伏发电系统整体发电量。组串式逆变器适合用于分布式发电系统中，可以选择不同数量电池组件形成单组串，具有较高组合灵活度，对于不规则的建筑屋顶能够根据屋顶环境使用特有组串形成较为优化的解决方案。

根据并入电网的情况，组串式逆变器又可以分为组串式单相逆变器和组串式三相逆变器，具体选择方案依据不同国家电网系统而定。单相逆变器主要应用于单相电入户的民用屋顶和商业屋顶，三相逆变器主要应用于商业和工业屋顶。按照是否具有能量存储功能，光伏逆变器分为储能逆变器和并网逆变器。储能逆变器与并网逆变器技术同源，与储能逆变器相比，结构方面，并网逆变器不需要配合储能电池使用，减少了充放电单元，并且逆变单元电路拓扑也更为简洁；性能方面，并网逆变器MPPT单元、逆变单元等核心硬件组成部分与储能逆变器类似，具有电路结构简单、系统稳定等优点。

②集中式逆变器

集中式逆变器的逆变方式是将大量并行的光伏组串连接到同一台集中式逆变器的直流输入端，完成最大功率点跟踪后，再经过逆变并入电网。集中式逆变器单体容量通常在500kW以上，逆变器集成度高，功率密度大，成本低，电网调节性好，主要适用于光照均匀的大型厂房、荒漠电站、大型地面光伏电站等。由于并联的组串较多，光伏组件特性匹配有差别或部分遮影的影响，导致各组串最大功率点跟踪特性不一致，将影响整个光伏发电系统的效率和电产能。相较于组串式逆变器而言，集中式逆变器最大功率点跟踪电压范围较窄，组件配置灵活性较低，发电时间短。同时，组串式逆变器接入不同最大功率点跟踪模块的组串间允许电压和电流的不匹配，因而集中式逆变器较组串式逆变器而言整体发电效率更低。

③微型逆变器

微型逆变器主要应用于发电规模较小的分布式光伏发电系统，其特点在于每个微型逆变器一般只对应少数光伏组件，可以对每块光伏组件进行最大功率点跟踪，同时，可以集成在光伏电池板组件上，作为单块光伏板与电网之间的适配器。微型逆变器优点是可以对每块组件进行独立的最大功率跟踪控制，在大规模使用时需要通过通信功能协调控制各个模块，监视各个模块的状态并检测出故障模块。相较于集中式、组串式光伏逆变器，微型逆变器单位功率成本较高，不适合大规模光伏发电场景使用。

光伏逆变器市场规模

全球逆变器市场正处于高速增长状态，逐年增长趋势明显。根据IHSMarkit统计，2020年全球逆变器的新增及替换整体市场规模为135.7GW，2021年全球逆变器的新增及替换整体市场规模将达到约187GW，2025年全球逆变器新增及替换市场规模将达到401GW。在全球新能源结构转型的背景下，随着光伏发电市场规模持续扩大，以及旧设备的替换需求增长，全球逆变器市场出货量将进一步增长。

目前，组串式光伏逆变器占据市场主导地位，其市场占比进一步得到提升。组串式逆变器具有单体容量较小、系统效率高、易安装易维护等特点，在集中式电站、分布式电站及屋顶电站均可适用。随着技术不断进步，组串式逆变器成本呈持续下降趋势，其应用领域将持续扩展。根据中国光伏协会统计，2021年，组串式逆变器市场占比约为69.6%，远超集中式逆变器、微型和其他类型逆变器。

光伏逆变器市场竞争情况

①光伏逆变器市场竞争格局

光伏逆变器的市场参与者有包括华为、阳光电源、古瑞瓦特、锦浪科技、上能电气、固德威、SMA、SolarEgde等。中国光伏行业产业链完整，光伏逆变器厂商近年来快速发展，出货量占全球逆变器出货量比例快速增长。

2021年，全球前十大逆变器厂商中，中国企业出货量（GW）占比合计达到了全球逆变器出货量总额的86.80%。2021年，全球逆变器市场占有率如下：

随着光伏发电装机规模持续上升，逆变器市场规模快速增长。光伏逆变器行业整体市场格局呈现头部较为集中，主要参与企业差异化竞争的特点。光伏逆变器厂商按照自身技术特点，选择不同细分领域作为切入口，并迅速扩大市场竞争优势。各厂商依据不同市场战略布局，在不同细分领域形成了差异化竞争格局。

其中，在大型集中式地面电站、大型分布式电站领域，华为、阳光电源、上能电气具有较强竞争优势，同时，华为、阳光电源产品种类丰富，能够覆盖发电侧、电网侧和用户侧多种场景，整体出货量大；在小规模分布式光伏电站领域，锦浪科技、固德威、SMA、SolarEdge具有较强竞争优势；在户用、小型工商业领域，古瑞瓦特、锦浪科技、固德威具有一定竞争优势；在微型逆变器领域，Enphase具有较强竞争优势。

②户用光伏逆变器市场竞争格局

在户用光伏系统政策鼓励背景下，户用光伏系统市场呈现快速增长趋势，户用光伏逆变器主要厂商出货量快速增长。根据公开市场统计，2021年，锦浪科技、古瑞瓦特、固德威逆变器出货量分别为70.53万台、69.49万台、23.27万台。

未来发展趁势

光伏储能行业属于技术密集型行业，特别是户用光伏储能产品，具有集成度高、精密度高和智能化高的特点，需要市场参与者具有扎实的技术储备。此外，户用光伏储能产品需要满足终端用户多种应用需求，需要持续不断地进行新技术研发和新产品开发，从而对新进入者而言，构成了较强的技术壁垒。

全球正在经历从化石能源向可再生能源发展的第三次能源革命，各国政府对于应对气候变化、“碳中和”已经形成高度共识。随着全球能源结构转型的进程不断加速，越来越多国家出台多项政策和法规促进可再生能源快速发展，可再生能源发电比重逐年升高。

根据欧洲光伏产业协会（SolarPowerEurope）数据，在全球新增发电产能中，新增可再生能源发电产能占全球新增发电产能的百分比从2015年的62%增长至2020年的83%。光伏是可再生能源重要构成部分，随着原材料成本的不断下降以及光伏发电技术的不断发展，光伏发电成本整体呈持续下降态势，未来光伏发电将成为全球能源利用的主要趋势。

低碳转型趋势下，以光伏、风电为代表的可再生能源发电量占比预计快速提升，目前电网系统调峰能力不足，致使风电及光伏发电存在消纳问题，风力停歇、日夜交替、季节变化和极端天气都会带来风能和太阳能的不稳定，致使风电及光伏“不可控、不可调”。当前“新能源+储能”设施可有效解决上述问题。在发电侧，储能系统参与发电侧的平抑波动，可从源头降低可再生能源发电并网功率的波动性，大幅提升可再生能源并网消纳能力。储能配置通过变流器接入光伏电站的出线母线，抑制爬坡、平滑光伏电站的出力，提高大容量光伏电站的并网接入能力，为光伏电站的大规模发电外送与应用提供技术支撑；在电网侧，储能可缓解线路阻塞，有效调控电力资源，能很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异，调剂余缺，保障电网安全并有效降低网损成本；在用电侧，储能系统可通过谷充峰放实现峰谷价差套利，以及削减用电尖峰，为大工业用户节省容量电费。

储能作为新型灵活性资源，具有调峰速率高、调频精度高、反应快、环保等优势，提高了新能源电网的可靠性，新能源配置储能成为行业未来发展趋势，随着新能源的持续建设，储能市场将逐渐打开。

“智能电网”和“能源互联网”的构建将促进储能技术升级、推动储能需求快速增长。智能电网就是电网的智能化，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

能源互联网将在现有电网基础上，通过先进的电力电子技术和信息技术，实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。能源互联网具有由太阳能等可再生能源作为主要能量供应来源的特征，分布式能量收集和存储的特性，将分布式发电装置、储能装置和负载组成的微型能源网络互联起来的特性等。智能电网和能源互联网的储能环节能有效调控电力资源，能很好地平衡昼夜及不同季节的用电差异，调剂余缺，保障电网安全，是可再生能源应用的重要前提和实现电网互动化管理的有效手段，储能技术是智能电网必不可少的支撑技术。

近年来全球储能、光伏行业快速发展，市场规模快速增长。2021年全球已投运的储能装机规模增长至209.4GW，较上一年增长了9.58%，整体呈现快速增长态势。根据WoodMackenzie发布的《Globalenergystorageoutlook：H22020》预计至2030年，全球累计储能部署容量将达到741GWh。全球光伏年度新增装机规模增长至2021年170GW，同比增长30.77%，根据中国光伏行业协会数据，全球光伏2025年新增装机规模乐观预测将达到330GW。

随着全球范围内能源结构调整，储能行业将获得更好的政策支持。例如2022年5月，欧洲地区发布“REPowerEU”的能源计划，计划从目前到2027年，总投资2100亿欧元来逐步降低能源进口依赖，进一步加速推进绿色能源转型。户用储能既能提高欧洲等居民电价高企地区居民用电经济性，又能提高电力基础设施较为薄弱地区居民用电可靠性。在全球范围内储能政策积极引导背景下，居民用电经济性和可靠性需求不断提高，户用储能市场规模将持续增长。

电力市场化改革是世界电力行业发展的共同趋势，随着电力交易市场化程度不断提高，储能资源可通过“虚拟电厂”等形式参与现货市场、辅助服务（调频服务）市场等多种类型电力市场并从中获益。同时，伴随着可再生能源系统的应用普及，可再生能源与分布式能源大规模接入公共电网、微网与智能充电桩结合形成的“光储充”一体化系统等场景需求释放，储能技术将成为调节上述新型应用场景对公共电网造成影响和冲击的重要技术。储能环节将成为整个能源互联网的关键环节，电力市场化改革有望助推储能行业实现跨越式的发展。

编辑：黄飞