功率模组行业发展情况及市场发展趋势
思瀚产业研究院 飞仕得    2023-10-14

（1）功率模组基本介绍

功率模组作为电力电子变流装置的核心部件，是一个完整的功率变换单元，其同时集成功率器件、功率器件驱动器、母排、电容、散热器等元件，主要应用于中高功率场景。

功率模组的关键性能指标主要包括可靠性、功率密度和智能化，具体如下：

A、可靠性，指在外界各种复杂环境（水汽、温度、污染等）下维持自身电性能、热性能等关键性能不失效的能力。功率模组的可靠性对功率系统的稳定运行具有重要作用，功率模组在满足基础工作要求的同时，需降低因故障带来的系统损害。

B、功率密度，指单位体积输出的功率大小。功率模组的发展具有高功率密度趋势，即终端产品通过更小的体积能实现更高的功率。

C、智能化，指功率模组实现自身运行状态监测、状态数据采集、故障定位及系统交互等能力。智能化是功率模组发展的重要趋势，有助于降低功率模组的故障率、提升功率模组的运行效率。

功率模组设计方面，功率模组生产商需具备系统级的设计与验证能力，即通过热与流体设计、电气设计、机械结构设计、电磁设计并通过相应的验证方法与流程体系，使功率模组满足可靠性、功率密度、智能化等性能指标。

功率模组生产方面，功率模组生产商一般需根据终端应用场景对功率模组尺寸、结构等进行设计与生产。功率模组作为功率系统的核心部件，不仅要求生产商拥有完备的功率模组设计及可靠性验证能力，还要求生产商拥有较强的生产工艺及品质控制能力。因此，功率模组生产商主要包括自主设计生产的变流器厂商以及专业化功率模组生产商。

（2）功率模组行业发展情况

①功率模组市场发展情况

电力电子技术的专业化分工促进功率模组行业专业化发展。功率模组行业的上游为功率器件、电容、母排等结构件生产商，下游主要为风电变流器、储能变流器等变流器生产商以及风电机组、储能装置等整机厂商。上游供应商往往专注于功率模组的原材料生产，下游厂商出于专业化分工及提升功率系统开发效率的考虑，存在将变流器中的功率模组交给专业化生产商设计、生产的情况。

功率模组为功率系统核心部件之一，专业化功率模组生产商需具备设计开发与应用能力、生产工艺开发能力、快速响应市场需求能力、成本控制能力、本地化能力等。

A、功率模组终端产品涉及风电变流器、储能变流器等，与终端产品技术衔接要求较高，要求生产商拥有将系统级需求分解至功率模组规格、性能指标的技术实力，同时完成功率模组设计、验证至功率系统应用，对于有丰富技术及应用积累的生产商，更易获取下游客户的认可；高电压等级的应用场景通常通过多电平拓扑结构实现，功率模组应用复杂度上升，对功率模组生产商的设计能力提出更高要求。

B、功率模组的生产工艺开发能力要求较高，工艺开发是连接产品设计与产品生产的桥梁，影响产品从设计方案至功能落地的实现情况。功率模组生产工艺开发主要涉及生产过程的规范化操作、生产设备运行参数、原料利用率、元件组合及装配方法、生产过程闭环等，生产工艺直接影响产品品质及产线效率。功率模组的精密组装工艺对其功率密度等性能指标影响较大，生产线需严格执行根据结构设计及指标精度等编制的工艺方案和工艺文件，并逐级检验工艺达成情况。

C、对于储能等新兴市场，终端厂商出于专业化分工及提升功率系统开发效率的考虑，将功率模组产品委托专业化生产商设计、生产，功率模组生产商需具备快速响应市场、及时设计开发新产品的能力。

D、功率模组专业化生产商的客户主要包括风电变流器、SVG（无功补偿装置）、APF（有源滤波器）等成熟行业的大型系统级产品生产商以及储能等新兴市场客户，前者对产品质量及成本控制具有较高要求，后者则具有小批量个性化需求特征，均要求功率模组生产商拥有较强的成本控制能力。

E、为了降低生产及应用成本，功率模组的设计、验证及生产均有本地化需求，拥有本地化服务及技术优势的厂商更能在行业竞争中立足。

②功率模组市场竞争格局

功率模组产品在技术、成本等方面有较严格的要求，专业化生产比例相对较低，随着近年来风电、储能等下游市场的快速增长，专业化生产商迎来发展窗口期。

全球市场方面，功率模组专业化生产商主要包括赛米控 （ Semikron）、英飞凌（Infineon）、丹佛斯（Danfoss）等，其中，赛米控（Semikron）基于其多年的功率模组设计与应用技术积累成为国际主要功率模组生产商。

中国市场方面，基于功率模组本地化生产的市场需求以及功率系统核心部件产品专业化生产的需要，中国企业逐渐在风力发电等领域实现功率模组国产化与专业化生产，主要厂商包括台达股份、飞仕得等。公司是国内少数专业化功率模组生产商之一，基于产品高可靠性、高功率密度、高智能化等特征，公司功率模组业务快速发展。

（3）功率模组市场需求及发展趋势

①功率模组的市场需求

功率模组是电力电子变流装置的核心部分，市场规模随终端应用需求变动。终端需求主要包括风电变流器、储能变流器等。

A、风电变流器：功率模组的重要应用包括风电变流器，全球风能理事会（GWEC）发布的《全球风能报告2022》显示，2021年，全球风电装机新增并网容量93.6GW，累计装机量较上一年增长12%。风电变流器等终端应用市场需求持续增长将带动功率模组总体需求上行，风电变流器大功率发展趋势将推动高可靠性大功率模组的需求。

B、储能变流器：2017年9月，发改委、能源局等五部委联合印发了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，提出储能产业规模化发展，储能在推动能源变革和能源互联网发展中全面发挥作用的目标。根据CNESA（中国能源研究会储能专委会）数据，2020年，全球新增投运电化学储能4.73GW，中国新增投运电化学储能1.56GW，同比增长145%。

根据浙商证券数据，储能变流器占储能系统的价值比重约为20%，储能装机量持续上升，为储能变流器相关功率模组产品的需求提供增长空间；同时，发电侧储能背靠风力发电和光伏发电，风光储协同发展有利于新兴储能市场快速增长。因此，储能作为新兴产业，对功率模组的专业化生产产生积极影响。

②功率模组市场发展趋势

A、功率模组逐步向高功率密度方向发展。高功率密度意味着更低的运行损耗和高输出功率，功率器件作为功率模组的核心部件之一，其近年来高压、高频方向的发展趋势以及宽禁带半导体技术的推进，为高功率密度功率模组的发展提供了可行性。

B、功率模组专业化生产趋势。一方面，储能等新兴市场的终端厂商出于专业化分工及提升功率系统开发效率的考虑，将功率模组产品委托专业化生产商设计、生产，另一方面，随着下游整体需求的增长，专业化生产商可通过专业的研发设计团队、规模化生产等，在满足高可靠性、高功率密度等需求的同时，逐步降低生产成本，扩大市场份额。