新能源汽车的价格 2017年中国新能源势头正旺 全产业链拉动 IGBT 等高端器件市场需求【图】

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用电端----新能源汽车、充电桩

功率半导体器件在新能源汽车和充电桩中应用广泛,内燃机引擎中所使用燃油泵和活塞,正被锂离子电池、逆变器和 IGBT 所取代。 据丰田汽车统计,功率半导体器件用量在电动汽车中占到所有半导体器件的25%。 Mosfet、 IGBT 等功率模块也是充电桩、充电站等设备的核心电能转换器件。

电动汽车中功率器件应用

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直流充电桩工作原理图

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在政府大力推动及各种补贴政策扶持下, 2016 我国新能源汽车的产销量持续高增长, 全年新能源汽车销量达 50.7 万辆, 同比增长 52.7%。中国市场已经成为世界上新能源汽车最大的市场,也是增速最快的市场之一。作为新能源汽车必不可少的基础配套设施,我国充电桩行业也正处于高速建设期,市场空间同样广阔,根据国家发改委印发的《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020),到 2020 年国内充换电站数量将达到 1.2 万个,分散式充电桩超过 480 万个,以满足全国 500 万辆电动汽车的充电需求。

2012-2016 年中国新能源汽车销量

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2020 年我国充电桩数量达 480 万台

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IGBT——功率半导体皇冠,进口替代正当时

IGBT 国际厂商优势明显,国内发展潜力巨大

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国外研发 IGBT 器件的公司主要有英飞凌、 ABB、三菱、西门康、东芝、富士等,所研发的 IGBT 器件产品规格涵盖电压 600V-6500V,电流2A-3600A,已形成完善的产品系列。

国际 IGBT 市场产业链

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目前,国内已形成了 IDM 模式和代工模式的 IGBT 完整产业链。政策上,国家意志推动半导体行业崛起,作为高铁、军工中关键的功率半导体器件,国家会给予政策和资金上的支持。 2015 年 5 月国务院正式发布了《中国制造 2025》强国战略,明确提出将先进轨道交通装备、节能与新能源汽车、电力装备、高档数控机床和机器人等列为突破发展的十大重点领域。资金上,功率半导体采用特色工艺,不追求先进制程,资金投入仅为集成电路的 1/10,国内厂商可以利用资本优势获得先进工艺,快速追赶海外巨头;技术上,国内企业从低端功率器件起家,积累多年开始向高端器件进军,以南车、比亚迪为代表的厂商已实现技术突破,成功实现国产化 IGBT 在高铁和新能源汽车中的应用,未来会有更多的国内功率器件厂商切入这一蓝海市场。

国内 IGBT 主要厂商

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新能源汽车/轨交市场需求加速 IGBT 国产替代

中国功率半导体市场占世界市场的 50%以上,但在新能源汽车、轨道交通等中高端 MOSFET 及 IGBT 主流器件市场上, 90%主要依赖进口,基本被国外欧美、日本企业垄断。 IGBT 是新能源汽车及充电桩等设备的核心技术器件。据 IHS 预测, 到 2020 年全球 IGBT 市场规模可以达到 80 亿美元,年复合增长率约 10%,国内市场规模将超 200 亿元,年复合增长率约为 15%,具备广阔的国产替代空间。

国内外 IGBT 市场格局及市场规模

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发电端----光伏/风电装机量保障功率器件需求

功率半导体是节能减排的关键器件和基础技术, 广泛应用于新能源汽车、光伏发电、风电等产业。 根据规划,“十三五”期将优先发展分散式风电和分布式光伏发电,力争在 2020 年风电装机规模达到 2.5 亿千瓦时左右,发电成本低廉,与煤电基本相当;光伏发电装机规模达到 1.5亿千瓦左右,力争实现用户侧平价上网。 2020 年风电和光伏并网总容量至少要达到 4 亿千瓦。

2020 年中国风电、光伏装机总量将至少达到 4 亿千瓦时

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新型可再生能源的接入和管理需要大量功率半导体器件来实现控制。以太阳能光伏发电为例, 由于太阳能电池和蓄电池是直流电源,而负载是交流负载时, 故逆变器必不可少。逆变器按运行方式,可分为独立运行逆变器和并网逆变器。独立运行逆变器用于独立运行的太阳能电池发电系统,为独立负载供电。并网逆变器用于并网运行的太阳能电池发电系统。

在 太 阳能 转 换过 程中 ,有 各 种先 进 的功 率器 件可 以 使用 , 比如MOSFET、双极结晶体管(BJT)和 IGBT。 IGBT 可以比其它功率器件提供更多的优势,其中包括更强的电流处理能力、用电压(而不是电流)方便地实现栅极控制,以及在封装内集成超快速恢复二极管实现更快的关断时间。 MOSFET 也是电压控制, 同时开关速度更快,所以开关损耗比 IGBT 低。

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光伏系统框图

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太阳能逆变器结构图

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输电端----智能电网

与现有电网相比,智能电网体现出电力流、信息流和业务流高度融合的显著特点,在绿色节能意识的驱动下,智能电网成为世界各国竞相发展的一个重点领域。 大功率电力电子器件作为智能电网核心部件具有更强、更快、更有效的功能特点,多用于高压直流输电(High Voltage DirectCurrent, HVDC)、柔性交流输电系统(Flexible Alternating CurrentTransmission System, FACTS)、定制电力(Custom Power, CP)和基于电压源变换(Voltage Sourced Converter)的柔性直流输电(VSC-HVDC)。

智能电网结构图

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智能电网再次被写入政府工作报告,成为“十三五”规划重大项目,体现了特高压输电、智能电网建设对促进我国经济社会发展以及调整经济结构等都将发挥重要的战略作用。根据《国家电网智能化规划总报告》,2009-2020 年国家电网智能电网建设智能化投资 3840 亿元,其中第三阶段(2016-2020 年) "引领提升阶段"投资为 1750 亿元。

“十三五” 期间我国智能电网建设各环节投资分配额

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原标题:2017年中国新能源势头正旺,全产业链拉动 IGBT 等高端器件市场需求【图】


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