من الناحية الكمية ، أصدرت وكالة الطاقة الدولية (IEA) سابقًا "تقرير خاص عن سلسلة التوريد العالمية للطاقة الكهروضوئية" ، والذي يوضح أنه منذ عام 2011 ، استثمرت الصين أكثر من 50 مليار دولار أمريكي لتوسيع الطاقة الإنتاجية للمعدات الكهروضوئية ، وهو ما يعادل 10 أضعاف في أوروبا.خلقت الصين أكثر من 300 ألف فرصة عمل صناعية ؛تحتل صناعة الخلايا الكهروضوئية في الصين ما لا يقل عن 80٪ من الطاقة الإنتاجية العالمية في جميع روابط إنتاج الألواح الشمسية ، بدءًا من مواد السيليكون ، وسبائك السيليكون ، والرقائق إلى الخلايا والوحدات ، ومن بينها مادة السيليكون (79.4٪) ، والأعلى منها. أعلى نسبة هي سبيكة السيليكون (96.8٪).تتوقع وكالة الطاقة الدولية أيضًا أنه بحلول عام 2025 ، ستمثل الطاقة الإنتاجية للصين في بعض الروابط 95٪ أو أكثر.

لا عجب في أن وكالة الطاقة الدولية ستستخدم كلمة "هيمنة" لوصف حالة صناعة الطاقة الكهروضوئية في الصين ، وحتى الادعاء بأنها تشكل تهديدًا معينًا لسلسلة التوريد العالمية للطاقة الكهروضوئية. "... مستوى التركيز الجغرافي في سلاسل التوريد العالمية يخلق أيضًا تحديات محتملة يجب على الحكومات أن تعالجها. "قد تكون "نظرية التهديد" الأخيرة هي 5G.

لكن الألواح الشمسية ليست الحلقة الوحيدة في سلسلة القيمة الكهروضوئية التي تهيمن عليها الشركات الصينية.تركز هذه المقالة على جهاز آخر أقل شهرة ، ولكنه مهم بنفس القدر في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية - العاكس الكهروضوئي.

العاكس ، قلب وعقل الخلايا الكهروضوئية

يمكن للعاكس الكهروضوئي تحويل التيار المباشر الناتج عن وحدة الخلايا الشمسية إلى تيار متناوب بتردد قابل للتعديل ويمكن استخدامه للإنتاج والحياة.العاكس مسؤول أيضًا عن زيادة قدرة توليد الطاقة للألواح الكهروضوئية وتوفير الحماية لأعطال النظام ، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر وظائف التشغيل والإغلاق التلقائي ، ووظائف التحكم في تتبع الطاقة القصوى ، وسلسلة من الوظائف التي تتطلبها الأنظمة المتصلة بالشبكة ، إلخ. .

بمعنى آخر ، يمكن أيضًا تلخيص الوظيفة الأساسية للعاكس الكهروضوئي على أنه تتبع أقصى طاقة خرج لمجموعة الوحدة الكهروضوئية ، وتغذية طاقتها في الشبكة بأقل خسارة تحويل وأفضل جودة للطاقة.بدون "القلب والدماغ" لهذا النظام الكهروضوئي ، لن تكون الكهرباء التي تنتجها الخلايا الشمسية الحالية متاحة للبشر.

من منظور موقع السلسلة الصناعية ، يقع العاكس في أسفل مجرى الصناعة الكهروضوئية ، ويدخل الرابط في عملية بناء نظام توليد الطاقة (بغض النظر عن الشكل).

من وجهة نظر التكلفة ، فإن نسبة المحولات الكهروضوئية في التكلفة ليست عالية.بشكل عام ، تكون نسبة الأنظمة الكهروضوئية الموزعة أعلى من تلك الموجودة في محطات الطاقة الأرضية واسعة النطاق.

تحتوي المحولات الكهروضوئية الحالية على مجموعة متنوعة من طرق التصنيف ، وهي أكثر شيوعًا وسهلة الفهم ، وتتميز بأنواع المنتجات.هناك أربعة أنواع أساسية: المحولات المركزية ، الخيطية ، الموزعة والصغيرة.من بينها ، يختلف العاكس الصغير تمامًا عن الأجهزة الثلاثة الأخرى ، ولا يمكن استخدامه إلا في أنظمة توليد الطاقة الكهروضوئية الصغيرة ، مثل الخلايا الكهروضوئية المنزلية ، وهو غير مناسب للأنظمة واسعة النطاق.

من منظور الحصة السوقية ، اتخذت محولات السلسلة موقعًا مهيمنًا مطلقًا ، واحتلت المحولات المركزية المرتبة الثانية بفجوة كبيرة ، بينما استحوذت الأنواع الأخرى على القليل جدًا.وفقًا للبيانات التي قدمتها CPIA ، تمثل محولات السلسلة 69.6 ٪ ، والعواكس المركزية 27.7 ٪ ، والمحولات الموزعة لها حصة في السوق تبلغ حوالي 2.7 ٪ ، والمحولات الصغيرة غير مرئية.الإحصاء.

السبب في أن معظم منتجات العاكس السائدة الحالية من نوع السلسلة هو: نطاق جهد التشغيل واسع وقدرة توليد الطاقة قوية في الإضاءة المنخفضة ؛يتحكم العاكس الفردي في عدد قليل من مكونات البطارية ، بشكل عام العشرات فقط ، وهو أصغر بكثير من العاكس المركزي.عدد الآلاف من المولدات ، وتأثير الأعطال غير المتوقعة على الكفاءة الإجمالية لتوليد الطاقة منخفض نسبيًا ؛تكاليف التشغيل والصيانة منخفضة ، واكتشاف الخطأ سهل نسبيًا ، وعندما يحدث خطأ ، يكون وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها قصيرًا ، ويؤدي الفشل والصيانة إلى خسارة أقل.

ومع ذلك ، يجب التأكيد على أنه بالإضافة إلى محطات الطاقة واسعة النطاق ، فإن الصناعة الكهروضوئية لديها أيضًا العديد من سيناريوهات التطبيق المحددة ، وهناك العديد من أنواع الخلايا الكهروضوئية الموزعة ، مثل الخلايا الكهروضوئية المنزلية ، والخلايا الكهروضوئية على أسطح المصانع ، والمباني الشاهقة الكهروضوئية ستائر الجدران ، وهلم جرا.بالنسبة لمرافق توليد الطاقة الكهروضوئية هذه ، فإن الدولة لديها أيضًا خطط مقابلة.على سبيل المثال ، في خطة تنفيذ ذروة الكربون في البناء الحضري والريفي الصادرة عن وزارة الإسكان والتنمية الحضرية والريفية واللجنة الوطنية للتنمية والإصلاح في تموز (يوليو) ، ورد أنه بحلول عام 2025 ، مباني المؤسسات العامة الجديدة ، السقف سيصل معدل التغطية الكهروضوئية لمبنى المصنع المشيد حديثًا إلى 50٪.تحتوي سيناريوهات التطبيق المختلفة على احتياجات مختلفة للعاكسات الكهروضوئية ، ومع التطور السريع للصناعة الكهروضوئية ، لا يمكن تجاهل تأثير التكرارات التكنولوجية على الصناعة ، مما يجعل هيكل السوق للعاكسات الكهروضوئية غير مؤكد.

من حيث حجم السوق ، يجب الإشارة إلى أنه نظرًا لعدم إدراج أكثر من شركة رائدة في صناعة العاكس ، تسبب الكشف عن المعلومات غير المكتملة في صعوبات إحصائية معينة ، مما أدى إلى بعض الاختلافات في البيانات المقدمة من قبل المؤسسات المختلفة بسبب تأثير العيار.

من منظور حجم السوق ، وفقًا لإحصاءات الشحنات: تبلغ شحنات العاكس الكهروضوئي لشركة IHS Markit في عام 2021 حوالي 218 جيجاوات ، بزيادة سنوية تبلغ حوالي 27٪ ؛تبلغ بيانات Wood Mackenzie أكثر من 225 جيجاوات ، بزيادة سنوية قدرها 22٪.

يرجع السبب وراء تمتع صناعة العاكس الكهروضوئية الحالية بقدرة تنافسية كبيرة بشكل أساسي إلى الميزة السعرية الكبيرة التي توفرها القدرة المستقرة للتحكم في التكلفة للمؤسسات المحلية.في هذه المرحلة ، يتمتع كل نوع من أنواع العاكس تقريبًا في الصين بميزة تكلفة واضحة إلى حد ما ، وتبلغ تكلفة كل واط حوالي 50٪ أو حتى 20٪ من التكلفة الخارجية.

خفض التكلفة وزيادة الكفاءة هو اتجاه التحسين

في هذه المرحلة ، أنشأت المحولات الكهروضوئية المحلية ميزة تنافسية معينة ، ولكن هذا بالطبع لا يعني أنه لا توجد إمكانية لمزيد من التحسين في الصناعة.ستركز المسارات الرئيسية لخفض التكلفة للمحولات الكهروضوئية المستقبلية على ثلاثة جوانب: توطين المكونات الرئيسية ، وتحسين كثافة الطاقة والابتكار التكنولوجي.

من حيث هيكل التكلفة ، تمثل المواد المباشرة للعاكسات الكهروضوئية نسبة عالية جدًا ، تتجاوز 80 ٪ ، والتي يمكن تقسيمها تقريبًا إلى أربعة أجزاء: أشباه موصلات الطاقة (بشكل أساسي IGBTs) ، الأجزاء الميكانيكية (الأجزاء البلاستيكية ، مصبوبات القوالب ، المشعات ، أجزاء الصفائح المعدنية ، وما إلى ذلك) ، والمواد المساعدة (المواد العازلة ، ومواد التعبئة والتغليف ، وما إلى ذلك) ، والمكونات الإلكترونية الأخرى (المكثفات ، المحاثات ، الدوائر المتكاملة ، إلخ).يتأثر السعر العام للمواد المستخدمة في المحولات الكهروضوئية بشكل كبير بالمواد الخام الأولية ، وصعوبة الإنتاج ليست عالية ، والمنافسة في السوق كافية بالفعل ، ويصعب خفض التكلفة الإضافي ، ومساحة التفاوض محدودة نسبيًا ، والتي لا يمكن أن توفر الكثير تساعد على خفض تكلفة العاكسات.

لكن أجهزة أشباه الموصلات مختلفة.تمثل أشباه موصلات الطاقة 10٪ إلى 20٪ من تكلفة العاكس.إنها المكونات الأساسية لتحقيق وظيفة العاكس DC-AC للعاكس ، وتحديد كفاءة التحويل للمعدات بشكل مباشر.ومع ذلك ، نظرًا للحواجز الصناعية العالية لـ IGBTs ، فإن مستوى التوطين في هذه المرحلة ليس مرتفعًا.

هذا يجعل أشباه موصلات الطاقة تتمتع بقوة تسعير أقوى من الأجهزة الأخرى.كما أن النقص العالمي في أشباه الموصلات وزيادة الأسعار منذ عام 2021 هي التي أدت إلى ضغط واضح على ربح المحولات ، وانخفض هامش الربح الإجمالي للمنتجات في الغالب.مع التطور السريع لأشباه الموصلات المحلية ، من المتوقع أن تحقق صناعة العاكس الاستبدال الموضعي لـ IGBTs في المستقبل وتحقيق خفض إجمالي في التكلفة.

تشير الزيادة في كثافة الطاقة إلى تطوير منتجات ذات طاقة أعلى تحت نفس الوزن ، أو منتجات أخف وزناً بنفس القوة ، وبالتالي تخفيف التكاليف الثابتة للأجزاء الهيكلية / المواد المساعدة وتحقيق نتائج خفض التكلفة النسبية.من منظور معلمات المنتج ، تعمل المحولات الحالية المختلفة بالفعل على تحسين القدرة المقدرة وكثافة الطاقة باستمرار.

التكرار التكنولوجي بسيط نسبيًا.يمكن أن تحقق صناعة العاكس التحكم في التكلفة وفتح هوامش ربح إضافية من خلال تحسين تصميم المنتج وتقليل المواد وتحسين عمليات الإنتاج والتحول إلى أجهزة أكثر كفاءة.

العالم التالي ، تخزين الطاقة؟

بالإضافة إلى الخلايا الكهروضوئية ، فإن اتجاه السوق الآخر لصناعة العاكس الحالية هو تخزين الطاقة الساخنة بنفس القدر.

توليد الطاقة الكهروضوئية ، وخاصة الأنظمة الكهروضوئية الموزعة ، له تقلبات وتقلبات طبيعية.يعد الاتصال بأنظمة تخزين الطاقة لتحقيق مصدر طاقة مستمر ومستقر حلاً معترفًا به على نطاق واسع.

من أجل تلبية احتياجات نظام الطاقة الجديد ، ظهر نظام تحويل الطاقة (PCS ؛ يشار إليه أحيانًا باسم عاكس تخزين الطاقة لتسهيل الفهم).PCS هو نظام كهروكيميائي يربط نظام البطارية وشبكة الطاقة لتحقيق تحويل ثنائي الاتجاه للطاقة الكهربائية.لا يمكن فقط تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر لشحن البطارية أثناء حوض التحميل ، ولكن أيضًا تحويل التيار المباشر في بطارية التخزين إلى تيار متناوب خلال فترة الحمل القصوى والاتصال بالشبكة..

ومع ذلك ، نظرًا للوظائف الأكثر تعقيدًا ، فإن شبكة الطاقة لديها متطلبات أداء أعلى لمحولات تخزين الطاقة ، مما أدى إلى زيادة كبيرة في عدد المكونات المستخدمة ، والتي يمكن أن تكون تقريبًا ضعف تلك الخاصة بالعاكسات الكهروضوئية العادية.في الوقت نفسه ، تجلب الوظائف المعقدة أيضًا حواجز تقنية أعلى.

في المقابل ، على الرغم من أن الحجم الإجمالي ليس كبيرًا جدًا ، فقد أظهر عاكس تخزين الطاقة بالفعل ربحية ممتازة ، كما أن هامش الربح الإجمالي له ميزة كبيرة على العاكس الكهروضوئي.

انطلاقا من الوضع الحالي للصناعة ، بدأ سوق تخزين الطاقة في الخارج في وقت مبكر ، والطلب أقوى من ذلك في الصين.لم تقم الشركات المحلية بعد بتأسيس هيمنة على السوق مماثلة لتلك الخاصة بمكونات البطاريات والمحولات في الصناعة.ومع ذلك ، فإن حجم السوق لمحولات تخزين الطاقة في هذه المرحلة ليس كبيرًا ، وهناك فجوة كبيرة مع المحولات الكهروضوئية.لا يوجد فرق واضح في القدرة التنافسية بين الشركات المحلية والأجنبية ، والذي يرجع بشكل أساسي إلى اختيارات العمل.

بالنسبة للمؤسسات ، على الرغم من وجود بعض الحواجز التقنية ، فإن تكنولوجيا محولات تخزين الطاقة والمحولات الكهروضوئية لها نفس الأصل ، وليس من الصعب جدًا على المؤسسات التحويل.وفي السوق المحلية ، مدفوعًا بكل من الصناعة والسياسة ، دخلت صناعة تخزين الطاقة فترة من التطور السريع ، مع نمو كبير في السوق وثقة قوية في الصناعة ، وهو اتجاه واضح جدًا لتطوير الأعمال لشركات العاكس.

في الواقع ، استفادت العديد من الشركات من التوقعات الجيدة لصناعة تخزين الطاقة.انطلاقًا من الأداء في عام 2021 ، أظهرت خطوط أعمال تخزين الطاقة للعديد من الشركات نموًا قويًا.على الرغم من أن هذا النمو له علاقة معينة بالقاعدة المنخفضة ، إلا أنه يكفي لإثبات أن تطوير تصنيع المعدات المرتبطة بتخزين الطاقة له يقين قوي ، ولا شك في أنه يتمتع بمنطق ونمو أعمال جيدين.

إن مسار خفض التكلفة المستقبلية لمحولات تخزين الطاقة واضح أيضًا نسبيًا ، وهو لا يختلف كثيرًا عن العاكسات الكهروضوئية.يركز على خفض سعر المكونات ، وخاصة الاستبدال الموضعي لأشباه موصلات الطاقة.نظرًا لأن عدد المكونات المستخدمة أكبر بكثير ، يتم إنتاجها محليًا يمكن زيادة تأثير خفض التكلفة الناتج عن الاستبدال بشكل أكبر.

إذا قامت شركات العاكس بتسريع تطوير منتجات محول تخزين الطاقة ، بالاعتماد على التطور السريع لصناعة تخزين الطاقة والمزايا التنافسية الراسخة للعاكسات المتصلة بالشبكة ، فلدينا كل الأسباب للاعتقاد بأن الصناعة المحلية لديها كل الفرص للاعتماد على الصين كما أن مزايا التصنيع ، وإعادة إنتاج ازدهار الصناعة الكهروضوئية في سلسلة قيمة تخزين الطاقة ، والنجاح التجاري للمؤسسات المحلية هي أيضًا نتائج طبيعية.