מבחינה כמותית, סוכנות האנרגיה הבינלאומית (IEA) פרסמה בעבר את "הדו"ח המיוחד על שרשרת האספקה ​​העולמית של פוטו-וולטאים", שמראה כי מאז 2011, סין השקיעה יותר מ-50 מיליארד דולר ארה"ב כדי להרחיב את כושר הייצור של ציוד פוטו-וולטאי, שהוא פי 10 זה של אירופה.סין יצרה יותר מ-300,000 משרות ייצור;תעשיית הייצור הפוטו-וולטאית של סין תופסת לפחות 80% מכושר הייצור העולמי בכל קשרי הייצור של פאנלים סולאריים, מחומרי סיליקון, מטילי סיליקון, פרוסות ועד תאים ומודולים, ביניהם הנמוך ביותר, הגבוה ביותר הוא חומר סיליקון (79.4%), וכן הגבוה ביותר הוא מטיל סיליקון (96.8%).עוד חוזה ה-IEA שעד 2025, כושר הייצור של סין בקישורים מסוימים יהווה 95% או יותר.

לא פלא שה-IEA ישתמש ב"דומיננטי" כדי לתאר את מעמדה של התעשייה הפוטו-וולטאית בסין, ואף יטען שהיא מהווה איום מסוים על שרשרת האספקה ​​הפוטו-וולטאית העולמית. "...רמת הריכוזיות הגיאוגרפית בשרשרות האספקה ​​העולמיות יוצרת גם אתגרים פוטנציאליים ממשלות צריכות לטפל". אם מסתכלים על זה בצורה איכותית, זה אפילו יותר מעניין שפרשנות ב"ניו יורק טיימס" מתייחסת לתעשיית הפוטו-וולטאית של סין כאיום מרכזי.ייתכן ש"תיאוריית האיום" האחרונה עדיין תהיה 5G.

אבל פאנלים סולאריים אינם החוליה היחידה בשרשרת הערך PV הנשלטת על ידי חברות סיניות.מאמר זה מתמקד במכשיר אחר פחות מוכר, אך קריטי לא פחות במערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות - המהפך הפוטו-וולטאי.

אינוורטר, הלב והמוח של הפוטו-וולטאים

המהפך הפוטו-וולטאי יכול להמיר את הזרם הישר שנוצר על ידי מודול התא הסולארי לזרם חילופין עם תדר מתכוונן וניתן להשתמש בו לייצור וחיים.המהפך אחראי גם על מקסום יכולת ייצור החשמל של הפאנלים הפוטו-וולטאיים ומתן הגנה מפני תקלות במערכת, לרבות אך לא רק פונקציות הפעלה וכיבוי אוטומטיות, פונקציות בקרת מעקב הספק מרבי, סדרת פונקציות הנדרשות על ידי מערכות מחוברות לרשת וכו'. .

במילים אחרות, ניתן לסכם את תפקיד הליבה של המהפך הפוטו-וולטאי גם כמעקב אחר הספק המוצא המרבי של מערך המודולים הפוטו-וולטאיים, והזנת האנרגיה שלו לרשת עם אובדן ההמרה הקטן ביותר ואיכות ההספק הטובה ביותר.ללא "הלב והמוח" של מערכת פוטו-וולטאית זו, החשמל המיוצר על ידי תאים סולאריים נוכחיים לא יהיה זמין לבני אדם.

מנקודת מבט של עמדת השרשרת התעשייתית, המהפך ממוקם במורד התעשייה הפוטו-וולטאית, והוא נכנס לחוליה בתהליך בניית מערכת ייצור חשמל (לא משנה באיזו צורה).

מנקודת מבט של עלות, חלקם של ממירים פוטו-וולטאיים בעלות אינו גבוה.באופן כללי, שיעורן של מערכות פוטו-וולטאיות מבוזרות גבוה מזה של תחנות כוח קרקע בקנה מידה גדול.

לממירים הפוטו-וולטאיים הנוכחיים יש מגוון שיטות סיווג, הנפוצות יותר וקלות יותר להבנה, והן נבדלות לפי סוגי מוצרים.ישנם בעיקר ארבעה סוגים: ממירים מרכזיים, מחרוזים, מבוזרים ומיקרו.ביניהם, המיקרו-אינוורטר שונה למדי משלושת המכשירים האחרים, וניתן להשתמש בו רק במערכות קטנות להפקת חשמל פוטו-וולטאיים, כמו פוטו-וולטאים ביתיים, ואינו מתאים למערכות בקנה מידה גדול.

מנקודת המבט של נתח שוק, ממירי מחרוזת תפסו עמדה דומיננטית מוחלטת, ממירים ריכוזיים מדורגים במקום השני עם פער גדול, וסוגים אחרים היוו מעט מאוד.לפי הנתונים שמסרה CPIA, ממירי מחרוזת מהווים 69.6%, ממירים מרכזיים מהווים 27.7%, ממירים מבוזרים יש נתח שוק של כ-2.7%, וממירי מיקרו אינם נראים.סטָטִיסטִיקָה.

הסיבה לכך שמוצרי האינוורטר המיינסטרימיים ביותר כיום הם מסוג מחרוזת היא ש: טווח מתחי הפעולה רחב ויכולת הפקת החשמל חזקה בתאורה נמוכה;מהפך יחיד שולט במעט רכיבי סוללה, בדרך כלל רק עשרות, שהוא קטן בהרבה מהמהפך המרכזי. מספר אלפי גנרטורים, ההשפעה של כשלים בלתי צפויים על יעילות ייצור החשמל הכוללת נמוכה יחסית;עלויות התפעול והתחזוקה נמוכות, זיהוי התקלות קל יחסית, וכאשר מתרחשת תקלה, זמן פתרון התקלות קצר, והכשל והתחזוקה גורמים פחות אובדן.

עם זאת, יש להדגיש כי בנוסף לתחנות כוח בקנה מידה גדול, לתעשיית הפוטו-וולטאית יש גם מספר רב של תרחישי יישום ספציפיים, וקיימים סוגים רבים של פוטו-וולטאים מבוזרים, כגון פוטו-וולטאים ביתיים, פוטו-וולטאים לגג מפעלים, פוטו-וולטאים לבניינים רבי קומות קירות מסך וכן הלאה.עבור מתקני ייצור חשמל פוטו-וולטאיים כאלה, יש למדינה גם תוכניות מקבילות.כך למשל, בתכנית היישום לשיא הפחמן בבנייה עירונית וכפרית שהוציאו משרד השיכון ופיתוח עירוני-כפר והוועדה הלאומית לפיתוח ורפורמה ביולי, מוזכר כי עד שנת 2025, מבני מוסדות ציבור חדשים, הגג. שיעור הכיסוי הפוטו-וולטאי של בניין המפעל החדש יגיע ל-50%.לתרחישי יישומים שונים יש צרכים שונים לממירים פוטו-וולטאיים, ועם ההתפתחות המהירה של תעשיית הפוטו-וולטאים, לא ניתן להתעלם מהשפעתן של איטרציות טכנולוגיות על התעשייה, מה שהופך את מבנה השוק של ממירים פוטו-וולטאיים לחוסר ודאות.

מבחינת גודל השוק יצוין כי מאחר שלא נרשמה ברשימה יותר מחברה מובילה אחת בענף האינוורטרים, חשיפת המידע הלא מלאה גרמה לקשיים סטטיסטיים מסוימים, והביאו להבדלים מסוימים בנתונים שניתנו על ידי מוסדות שונים עקב השפעה של קליבר.

מנקודת המבט של גודל השוק, לפי הסטטיסטיקה של המשלוחים: משלוחי ממירי ה-PV של IHS Markit ב-2021 עומדים על כ-218GW, עלייה משנה לשנה של כ-27%;הנתונים של ווד מקנזי הם יותר מ-225GW, עלייה של 22% משנה לשנה.

הסיבה לכך שלתעשיית הממירים הפוטו-וולטאיים הנוכחית יש תחרותיות ניכרת נובעת בעיקר מיתרון המחיר הניכר שמביאה יכולת בקרת העלויות היציבה של ארגונים מקומיים.בשלב זה, כמעט לכל סוג אינוורטר בסין יש יתרון עלות ברור למדי, והעלות לוואט היא רק כ-50% או אפילו 20% מהעלות בחו"ל.

הפחתת עלויות והגדלת יעילות היא כיוון האופטימיזציה

בשלב זה, ממירים פוטו-וולטאיים ביתיים ביססו יתרון תחרותי מסוים, אך כמובן שאין זה אומר שאין אפשרות לאופטימיזציה נוספת בענף.מסלולי הפחתת העלויות העיקריים עבור ממירי פוטו-וולטאיים עתידיים יתמקדו בשלושה היבטים: לוקליזציה של רכיבי מפתח, שיפור צפיפות ההספק וחדשנות טכנולוגית.

מבחינת מבנה העלויות, החומרים הישירים של מהפכים פוטו-וולטאיים מהווים שיעור גבוה מאוד, העולה על 80%, שניתן לחלק אותו באופן גס לארבעה חלקים: מוליכים למחצה (בעיקר IGBTs), חלקים מכניים (חלקי פלסטיק, יציקות, רדיאטורים, חלקי פח וכו'), חומרי עזר (חומרי בידוד, חומרי אריזה וכו') ורכיבים אלקטרוניים אחרים (קבלים, משרנים, מעגלים משולבים וכו').המחיר הכללי של חומרים המשמשים בממירים פוטו-וולטאיים מושפע באופן משמעותי מחומרי גלם במעלה הזרם, קושי הייצור אינו גבוה, התחרות בשוק כבר מספקת, הוזלת עלויות נוספת קשה ושטח המיקוח מצומצם יחסית, מה שלא יכול לספק הרבה עזרה להפחתת עלויות נוספת של ממירים.

אבל התקני מוליכים למחצה שונים.מוליכים למחצה כוח מהווים 10% עד 20% מעלות המהפך.הם מרכיבי הליבה למימוש פונקציית מהפך DC-AC של המהפך, ולקבוע ישירות את יעילות ההמרה של הציוד.עם זאת, בשל חסמי התעשייה הגבוהים של IGBT, רמת הלוקליזציה בשלב זה אינה גבוהה.

זה גורם למוליכים למחצה להספק כוח תמחור חזק יותר ממכשירים אחרים.זה גם המחסור העולמי במוליכים למחצה ועליות המחירים מאז 2021 שהובילו ללחץ ברור על הרווח של הממירים, ושולי הרווח הגולמי של מוצרים ירד ברובו.עם ההתפתחות המהירה של מוליכים למחצה ביתיים, תעשיית הממירים צפויה לממש את ההחלפה המקומית של IGBTs בעתיד ולהשיג הפחתת עלויות כוללת.

העלייה בצפיפות ההספק מתייחסת לפיתוח מוצרים בעלי הספק גבוה יותר תחת אותו משקל, או מוצרים קלים יותר באותו הספק, ובכך לדלל את העלויות הקבועות של חלקים מבניים/חומרי עזר ולהשיג תוצאות הפחתת עלויות יחסיות.מנקודת המבט של פרמטרי המוצר, הממירים השונים הנוכחיים אכן משפרים ללא הרף את ההספק הנקוב וצפיפות ההספק.

איטרציה טכנולוגית היא פשוטה יחסית.תעשיית האינוורטר יכולה להשיג בקרת עלויות ולפתוח עוד יותר את שולי הרווח על ידי אופטימיזציה נוספת של עיצוב המוצר, הפחתת חומרים, שיפור תהליכי הייצור ומעבר להתקנים יעילים יותר.

העולם הבא, אגירת אנרגיה?

בנוסף לפוטו-וולטאים, כיוון שוק נוסף של תעשיית האינוורטר הנוכחית הוא אגירת האנרגיה החמה לא פחות.

לייצור חשמל פוטו-וולטאי, במיוחד מערכות פוטו-וולטאיות מבוזרות, יש הפסקות ותנודתיות טבעית.חיבור למערכות אחסון אנרגיה כדי להשיג אספקת חשמל רציפה ויציבה הוא פתרון מוכר.

על מנת לענות על הצרכים של מערכת החשמל החדשה, נוצרה מערכת המרת הכוח (PCS; מכונה לפעמים מהפך אחסון אנרגיה לנוחות ההבנה).PCS היא מערכת אלקטרוכימית המחברת את מערכת הסוללות ורשת החשמל כדי לממש המרה דו כיוונית של אנרגיה חשמלית.זה לא רק יכול להמיר זרם חילופין לזרם ישר כדי לטעון את הסוללה במהלך שוקת העומס, אלא גם להמיר את הזרם הישר בסוללת האחסון לזרם חילופין במהלך תקופת עומס השיא ולהתחבר לרשת..

עם זאת, בשל הפונקציות המורכבות יותר, לרשת החשמל דרישות ביצועים גבוהות יותר עבור ממירי אחסון אנרגיה, וכתוצאה מכך לעלייה ניכרת במספר הרכיבים בשימוש, שיכול להיות כמעט פי שניים מממירים פוטו-וולטאיים רגילים.במקביל, הפונקציות המורכבות מביאות גם מחסומים טכניים גבוהים יותר.

בהתאם, למרות שהקנה מידה הכולל אינו גדול במיוחד, מהפך אגירת האנרגיה כבר הראה רווחיות מצוינת, ולשולי הרווח הגולמי יש יתרון ניכר על המהפך הפוטו-וולטאי.

אם לשפוט מהמצב הנוכחי של התעשייה, שוק אגירת האנרגיה בחו"ל התחיל מוקדם יותר, והביקוש חזק יותר מזה בסין.חברות מקומיות עדיין לא ביססו דומיננטיות שוק דומה לזו של רכיבי סוללות וממירים בענף.עם זאת, קנה המידה בשוק של ממירי אחסון אנרגיה בשלב זה אינו גדול, ויש פער עצום עם ממירים פוטו-וולטאיים.אין הבדל ברור בתחרותיות בין חברות מקומיות וזרות, שהוא בעיקר תוצאה של בחירות עסקיות.

עבור ארגונים, למרות שיש חסמים טכניים מסוימים, לטכנולוגיה של ממירי אחסון אנרגיה וממירים פוטו-וולטאיים יש את אותו מקור, ולא קשה מאוד לארגונים לבצע שינוי.ובשוק המקומי, מונע הן על ידי התעשייה והן על ידי מדיניות, תעשיית אגירת האנרגיה נכנסה לתקופה של התפתחות מהירה, עם צמיחת שוק ניכרת וודאות ענפה חזקה, שהיא כיוון פיתוח עסקי ברור מאוד עבור חברות אינוורטר.

למעשה, חברות רבות נהנו מהציפיות הטובות של תעשיית אגירת האנרגיה.אם לשפוט על פי הביצועים בשנת 2021, קווי העסקים של אחסון אנרגיה של חברות רבות הראו צמיחה חזקה.למרות שלצמיחה זו יש קשר מסוים עם הבסיס הנמוך, די בכך כדי להוכיח שלפיתוח של ייצור ציוד הקשור לאגירת אנרגיה יש ודאות חזקה, ואין ספק שיש לה היגיון עסקי טוב וצמיחה.

גם מסלול הפחתת העלויות העתידי של ממירי אחסון אנרגיה ברור יחסית, מה שלא שונה מאוד מממירים פוטו-וולטאיים.הוא מתמקד בהפחתת מחיר הרכיבים, במיוחד בהחלפה מקומית של מוליכים למחצה.מכיוון שמספר הרכיבים המשמשים גדול בהרבה, מיוצר מקומי ניתן להגדיל עוד יותר את ההשפעה הפחתת העלויות שהביאה ההחלפה.

אם חברות הממירים מאיצות את הפיתוח של מוצרי ממירי אחסון אנרגיה, תוך הסתמכות על ההתפתחות המהירה של תעשיית אגירת האנרגיה ועל היתרונות התחרותיים המבוססים של ממירים המחוברים לרשת, יש לנו את כל הסיבות להאמין שלתעשייה המקומית יש כל הזדמנות לסמוך על היתרונות של סין יתרונות הייצור, שכפול השגשוג של התעשייה הפוטו-וולטאית בשרשרת הערך של אגירת האנרגיה וההצלחה המסחרית של מפעלים מקומיים הם גם תוצאות טבעיות.