三、2022年中国电源市场应用行业结构分析
作为服务于各个领域的基础支撑产业,电源行业的发展受下游拉动的影响很大,如果下游行业的政策利好发展迅猛,电源行业会得到相应的快速拉动。随着国家“双碳”战略的深入实施,以新能源为主体的新型电力系统建设全面展开,为电源产业提供了广阔的发展空间,同时新型基础设施建设稳步推进,电动汽车、高铁、船舶、航空、航天等交通电气化程度不断提高,以及5G通信网络设施的建设升级,国防军工产业的投入持续加大,预计未来几年中国电源市场仍然将保持较高速的增长。
1.通信行业分析
在国内市场,电源的重要应用领域之一是通信设备领域,主要用于基站通信设备、光通信网络设备、宽带通信设备、程控和网络交换机、环境及监控设备等为设备提供电源保障。因此,通信设备等通信固定资产的投资规模很大程度地反映了电源的消费规模。
通信电源系统是通信系统的心脏,稳定可靠的通信电源供电系统是保证通信系统安全、可靠运行的关键,一旦通信电源系统故障引起对通信设备的供电中断,通信设备就无法运行,就会造成通信电路中断、通信系统瘫痪,从而造成极大的经济和社会效益损失。因此,通信电源系统在通信系统中占据十分重要的位置。
数据来源:中国电源学会;中自集团2023年5月
图5 2022年中国电源企业类型分布
“十三五”期间,我国将加快光纤宽带网络、下一代互联网和新一代移动通信基础设施的建设,基本建成宽带、融合、泛在、安全的新一代通信基础设施。通信业将推动电信普遍服务从“行政村通”延展到“自然村通”,普遍服务内容逐步从语音业务扩展到互联网业务,基本实现村村通宽带。
中国的通信行业正在经历走出去的历史阶段,广阔的海外市场同时拉动了中国通信企业的发展。此外,除了传统的通信电源市场,基于IP的增值应用设备和新兴的无线通信技术所用电源也展现出了巨大的发展潜力。随着高可靠、小体积智能电子设备的普及应用,电源在新兴行业的市场需求得以逐渐挖掘。综上所述,信息产业的发展为国内通信设备制造商的发展提供了良好的发展契机,同时也带动了电源行业的快速发展。
根据工业和信息化部发布的《2022年通信业统计公报》,2022年,三家基础电信企业和中国铁塔股份有限公司共完成电信固定资产投资4193亿元,比上年增长3.3%。其中,5G投资额达1803亿元,受上年同期基数较高等因素影响,同比下降2.5%,占全部投资的43%。截至2022年底,全国移动通信基站总数达1083万个,全年净增87万个。其中5G基站为231.2万个,全年新建5G基站88.7万个,占移动基站总数的21.3%,占比较上年末提升7个百分点。2022年,我国通信电源产品市场规模达到225亿元,增长28.57%。2015—2022年中国通信电源产品市场分析见表5,如图6所示。
表5 2015—2022年中国通信电源产品市场分析
数据来源:中国电源学会;中自集团2023年5月
数据来源:中国电源学会;中自集团2023年5月
图6 2015—2022年中国通信电源产品市场分析
据GSMA预测,到2025年,全球将有12亿个5G连接,中国将占据其中约1/3的份额,领先欧洲的19%和美国的16%。根据中国信息通信研究院(工信部电信研究院)2017年6月发布的《5G经济社会影响白皮书》,5G商用将开启运营商的网络大规模建设高峰,尤其是初期,设备制造商将成为最大的经济产出单位(收益者)。随着5G商用的持续深入,其他行业在5G设备上的支出将稳步增长,到2030年预计各行业各领域在5G设备上的支出将超过5200亿元,设备制造企业在总收入中的占比接近69%。通信电源作为网络设备运行不可或缺的配套设备,销售额也将随之增长。运营商和各行业5G网络设备收入预计(亿元)如图7所示。
图7 运营商和各行业5G网络设备收入预计(亿元)
通信电源行业市场竞争特点:
1)通信电源行业内部竞争加剧的原因如下:
①行业增长缓慢,对市场份额的争夺激烈。
②竞争者数量较多,竞争力量大抵相当。
③竞争对手提供的产品或服务大致相同,或者至少体现不出明显差异。
④某些企业为规模经济的利益,扩大生产规模,市场均势被打破,企业开始诉诸于削价竞销。
2)通信电源行业顾客的议价能力:行业顾客可能是行业产品的消费者或用户,也可能是商品买主。其议价能力表现在能否促使卖方降低价格,提高产品质量或提供更好的服务。
3)通信电源行业供货厂商的议价能力:表现在供货厂商能否有效地促使买方接受更高的价格、更早的付款时间或更可靠的付款方式。
4)通信电源行业潜在竞争对手的威胁:潜在竞争对手是指那些可能进入行业参与竞争的企业,它们将带来新的生产能力,分享已有的资源和市场份额,结果是行业生产成本上升,市场竞争加剧,产品售价下降,行业利润减少。
5)通信电源行业替代产品的压力:是指具有相同功能,或能满足同样需求从而可以相互替代的产品竞争压力。
市场竞争是市场经济的基本特征,在市场经济条件下,企业从各自的利益出发,为取得较好的产销条件、获得更多的市场资源而竞争。通过竞争,实现企业的优胜劣汰,进而实现生产要素的优化配置。
2.数据中心分析
互联网数据中心(Internet Data Center,IDC)是集中计算、存储数据的场所,是为了满足互联网业务以及信息服务需求而构建的应用基础设施,可以通过与互联网的连接,凭借丰富的计算、网络及应用资源,向客户提供互联网基础平台服务(服务器托管、虚拟主机、邮件缓存、虚拟邮件)以及各种增值服务(场地的租用服务、域名系统服务、负载均衡系统、数据库系统、数据备份服务等)。
全球进入“互联网+”时代,万物互联、云计算、AI、大数据等技术在各行各业的广泛渗透,并伴随着5G时代即将来临,数据的产生、处理、交换、传递呈几何级增长,从而驱动数据中心产业加速发展。
5G时代,超大型云计算IDC和小型的边缘计算IDC有望成为未来数据中心的主要发展方向。5G时代,更高速、高容量的网络有望带来更多的数据,全新的网络架构(边缘计算MEC)以及新增应用场景需求(低延时高可靠通信)有望带动运营商边缘数据中心的建设。根据中国联通的统计,供电基础设施建设和运营成本分别占数据中心CAPEX和OPEX的50%和28%,未来高效的供电技术方案发展潜力巨大。目前,主流的数据中心电源系统有UPS和HVDC两种。相较于UPS,HVDC具有运行效率高、占地面积少、投资成本和运营成本低的特点,有望成为未来市场主流。
目前,数据中心供电系统有UPS和HVDC两种方案:UPS(Uninterruptible Power System,不间断电源)是一种输入和输出均为交流电的电源。当市电输入正常时,将其稳压后供应给设备使用;当市电中断后,将电池的直流电能转换为交流电供给设备(负载)使用。HVDC(High Voltage Direct Current,高压直流电源)(相对传统的-48V直流通信电源而言,有240V和336V两种制式)是一种输入市电交流电,输出直流电的电源。相较于UPS、HVDC在备份、工作原理、扩容以及蓄电池挂靠等方面存在显著的技术优势,因而具有运行效率高、占地面积少、投资成本和运营成本低的特点。
数据中心规模,按标准机架数量可分为中小型(n<3000)、大型(3000≤n<10000)和超大型(n≥10000)。数据中心可用性,按《GB 50174—2017数据中心设计规范》分为A级、B级和C级,业内也常按TIA-942标准分为T1、T2、T3和T4。也有数据中心服务商的宣传材料中,宣称级别为“n星级”或者“Tn+”,均为非标准说法。
整体行业在绿色节能的主题背景下,高密度场景应用需求、能耗、资源整合等多方面的挑战给当前的数据中心产业提出更高的要求。目前,数据中心将朝着模块化、集约化、规模化趋势发展:模块化的数据中心能实现快速布署、柔性扩充等方面的建设需求;集约化数据中心布署则可以节省数据中心之间的交互成本,有利于降低布署和运维成本;规模化的数据中心则是可以充分满足海量数据的处理需求。
工业和信息化部发布的《2022年通信业统计公报》显示:
1)数据中心布局与数据处理能力持续优化。作为数据信息交换、计算、储存的重要载体,三家基础电信企业持续加大数据中心投入,截至2022年底,为公众提供服务的数据中心机架数达81.8万个,比上年末净增8.4万个。其中,中西部地区机架数占比达21.9%,较上年末提高0.6个百分点,数据中心过度集中在东部的局面有所改善。基础电信企业加大自身算力建设力度,自用数据中心机架数比上年末净增16万个,对外提供的公共基础算力规模超18EFlops(E指千兆兆,Flops指每秒浮点运算次数),着力打造网络、连接、算力、数据、安全等一体化融合服务能力,为提供高质量新型数字化服务奠定基础。
2)5G用户发展领先全球水平。截至2022年底,我国移动电话用户规模为16.83亿户,人口普及率升至119.2部/百人,高于全球平均的106.2部/百人。其中5G移动电话用户达5.61亿户,在移动电话用户中占比33.3%,是全球平均水平(12.1%)的2.75倍。
3)“物”连接快速超过“人”连接。移动物联网迎来重要发展期,截至2022年底,我国移动网络的终端连接总数已达35.28亿户,其中代表“物”连接数的蜂窝物联网终端用户达18.45亿户,自2022年8月底“物”连接数超越“人”连接数后,“物”连接数占比已升至52.3%,万物互联基础不断夯实;蜂窝物联网终端应用于公共服务、车联网、智慧零售、智慧家居等领域的规模分别达4.96亿、3.75亿、2.5亿和1.92亿户。2016—2022年全球数据中心市场规模见表6,如图8所示。
表6 2016—2022年全球数据中心市场规模
数据来源:中国信息通信研究院
数据来源:中国信息通信研究院
图8 2016—2022年全球数据中心市场规模
受新基建、数字化转型及数字中国远景目标等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动,我国数据中心业务收入持续高速增长。根据中国信息通信研究院发布报告,我国数据中心市场规模2022年突破1900亿元,增长率为26.65%,远超世界同期的9.9%。2016—2022年中国数据中心市场规模见表7,如图9所示。2016—2022年中国数据中心全球市场占比如图10所示。
过去几年间我国政府大力推动云计算、大数据、5G等现代信息产业发展,对于信息产业基础设施建设提出了较高要求:
1)2012年,工业和信息化部电信管理局发布了《关于进一步规范因特网数据中心(IDC)业务和因特网接入服务(ISP)业务市场准入工作的实施方案》,鼓励符合条件的企业进入IDC和ISP领域。在2016年的IDC服务大会上,中国信息通信研究院院长刘多女士表示,截至2016年10月底,国家已经发出327张跨地区的IDC业务经营许可证和844张省内IDC的经营许可证。
2)2017年初,工业和信息化部信软司发布《大数据产业发展规划(2016—2020年)》解读,其中提到大数据产业的健康发展,是国家作出的重大战略部署,是实施国家大数据战略、实现我国从数据大国向数据强国转变的重要举措。而在其中提到的7项重点任务中,完善大数据产业支撑体系,合理布局大数据基础设施建设等被单独作为一项重点任务提及。并在《大数据产业发展规划(2016—2020年)》中提出,总体目标方面,到2020年,大数据产业体系基本形成,大数据相关产品和服务业务收入突破1万亿元,年均复合增长率保持30%左右。市场巨大的大数据产业,30%稳定复合增速的目标,政策鼓励的支持,都有望带动底层基础设施的发展,引领IDC行业的前进方向。
表7 2016—2022年中国数据中心市场规模
数据来源:中国信息通信研究院
数据来源:中国信息通信研究院
图9 2016—2022年中国数据中心市场规模
数据来源:中国电源学会;中自集团2022年5月
图10 2016—2022年中国数据中心全球市场占比
3)2017年11月,中共中央办公厅、国务院办公厅印发《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》,要求推进IPv6规模部署,高效支撑移动互联网、物联网、工业互联网、云计算、大数据、人工智能等新兴领域快速发展。在2018年5月工业和信息化部发布的关于贯彻落实《推进互联网协议第六版(IPv6)规模部署行动计划》的通知中提到,推进应用基础设施IPv6改造,落实配套设施保障措施。数据中心作为其中一环,担任着重要任务。
4)随着移动互联网的迅速发展,加上在此次疫情防范中对云和数据的应用,国家已享受到早期新型基础建设的红利,这也客观地促进了政府对新基建的重视程度。在2020年4月,官方明确给出了新基建的范围,其中包括数据中心。这将对数据中心整体利好,但也带来阿里巴巴、腾讯等大型互联网公司,以及更多国企的高举高打,原有小型且低端的数据中心不仅难以吃到红利,而且会加快淘汰出局。
5)2021年10月,国家发展改革委、工业和信息化部等五部门出台《关于严格能效约束推动重点领域节能降碳的若干意见》,提出“到2025年,数据中心电能利用效率普遍不超过1.5”,进一步明确了数据中心总体能效优化的要求。2021年11月国家发展改革委、国务院机关事务管理局等部门发布《深入开展公共机构绿色低碳引领行动促进碳达峰实施方案》,数据中心方面明确提出“新建大型、超大型数据中心全部达到绿色数据中心要求,绿色低碳等级达到4A级以上,电能利用效率(PUE)达到1.3以下”。2021年12月国家发展改革委、国家能源局发布《贯彻落实碳达峰碳中和目标要求推动数据中心和5G等新型基础设施绿色高质量发展实施方案》,在数据中心方面明确提出,到2025年,数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用效率明显提升,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上,旨在有序推动以数据中心为代表的新型基础设施绿色高质量发展,发挥其“一业带百业”作用,助力实现碳达峰、碳中和目标。
数据中心托管的服务器需要全年不间断运行以向互联网用户提供服务,同时需要空调等辅助制冷设备实时供应冷能以维持其可靠运行,IT设备与空调系统为主要能耗构成。高能耗成为阻碍产业发展的主要问题之一。为了降低能耗及成本,很多企业将数据中心放在水电资源丰富的贵州、云南等省份,因此中西部地区数据中心机架数量占比呈上升趋势。虽然低廉的电价可以让企业节省大笔用电费用,但相对于中东部地区,由于远离数据中心用户聚集之地,需要在光纤、基站等长距离传输设备的架设和维护上耗费较高的精力和成本,并未从根本上解决数据中心的能耗瓶颈。因而,也会带动上游的电源行业更加节能化。IDC产业链如图11所示。
IDC行业市场规模较大,在国内仍处于发展期,且作为新兴信息产业最重要的基础设施之一,需求方兴未艾、潜力尚有较大空间。未来,国内的IDC服务商也将向产业链上下游延伸。由于IDC上游市场格局相对成熟,向下游延伸更加符合企业发展方向。对于外资云计算企业来讲,该规定增加了行业进入门槛,但是对于国内IDC服务商来讲,反而迎来了政策红利,因为帮助外资云落地国内,合作开展云计算业务成为一种新机遇。此外,国内具有一定技术实力的IDC服务商也可以顺应市场发展趋势,开展云计算业务。互联网数据中心行业发展趋势如下:
1)5G即将部署和“东数西算”,进一步挖掘流量需求:2019年6月6日,工业和信息化部向三大运营商中国移动、中国联通、中国电信和中国广播电视网络有限公司正式发放5G牌照,批准这四家企业经营“第五代数字蜂窝移动通信业务”。2019年10月,工业和信息化部向华为颁发中国首个5G无线电通信设备进网许可证,2019年10月31日举行的2019年中国国际信息通信展览会上,工业和信息化部与三大运营商举行5G商用启动仪式。中国移动、中国联通、中国电信正式公布5G套餐和全国首批50个5G商用城市名单,并于11月1日正式上线5G商用套餐。结合5G的主要应用方向以及5G的部署,大流量场景将继续增加,带动全球网络数据量激增,数据中心的重要地位进一步彰显。东数西算”工程首次提出于2021年5月24日的《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》,此后,在国务院发布的《“十四五”数字经济发展规划》中,也再次将其作为一个重要章节进行部署。因此,“东数西算”工程是数字经济产业的重要基础设施和落地抓手,有望带动数字经济相关产业实现更加广泛的算力应用。同时,“东数西算”是数字经济政策落地的起点,未来或将有更多相关的建设工程陆续出台。
图11 IDC产业链
2022年国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合印发文件“东数西算”工程,在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏启动建设国家算力枢纽节点,并规划了张家口集群等10个国家数据中心集群。至此,全国一体化大数据中心体系完成总体布局设计,“东数西算”工程正式全面启动。预计到2025年,数据中心和5G基本形成绿色集约的一体化运行格局。数据中心运行电能利用效率和可再生能源利用率明显提升,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。5G基站能效提升20%以上。数据中心、5G能耗动态监测机制基本形成,综合产出测算体系和统计方法基本健全。在数据中心、5G实现绿色高质量发展基础上,全面支撑各行业特别是传统高耗能行业的数字化转型升级,助力实现碳达峰总体目标,为实现碳中和奠定坚实基础。
2)低碳要求更加严格,促进绿色发展:双碳目标及可持续发展战略将长期驱动我国数据中心产业绿色低碳发展。政策方面对能效的要求不断趋严,能效考核指标从以PUE为主逐步演变为PUE、CUE、WUE、绿色低碳等级等多指标兼顾,未来有可能会纳入更多新的能效指标,日趋严格的能耗政策将进一步推动产业全面绿色低碳发展。未来,数据中心将成为支撑各产业数字化发展的引擎,绿色算力应用将全面赋能各行业的数字化转型,全面助力精益生产和绿色发展。在产业实践方面,数据中心制冷方案供应商将进一步加强新型制冷方案的研究,氟泵、液冷、间接蒸发、自然冷源等制冷技术将变得更加成熟,制冷效率将不断提升。同时,光伏、风电、储能、锂电池等绿色电力和供配电节能技术研发与应用也将不断深入。数据中心绿色低碳技术研发和应用都将进一步发展。
为加快引导数据中心绿色低碳发展,助力实现碳达峰、碳中和目标,工业和信息化部、发展改革委、商务部、国家机关事务管理局、中国银行保险监督管理委员会、国家能源局联合发布第三批44家国家绿色数据中心名单,包括通信、互联网、公共机构、能源、金融等领域。
3)传统IDC同质化竞争激烈,向云计算数据中心升级是未来趋势:IDC市场竞争日渐激烈,传统单纯的IDC服务利润率较低,IDC服务商需要在服务器托管的传统业务基础上拓展更多增值服务,提高产品的毛利率。云计算数据中心中托管的不再是客户的设备,而是计算能力和IT可用性。数据在云端进行传输,云计算数据中心为其调配所需的计算能力,并对整个基础构架的后台进行管理。从软件、硬件两方面运行维护,软件层面不断根据实际的网络使用情况对云平台进行调试,硬件层面保障机房环境和网络资源正常运转调配。数据中心完成整个IT的解决方案,客户可以完全不用操心后台,就有充足的计算能力可以使用。传统IDC只有向云计算数据中心升级才能在激烈的同质化竞争中脱颖而出,增加客户黏性的同时提升业务盈利水平。
4)我国公有云互联网巨头独大,私有云未来增长空间明显:我国公有云市场保持高速增长。公有云服务收入主要由公有云服务商龙头提供,包括阿里巴巴、百度、腾讯等大型互联网企业。其中阿里云自2014年以来营业收入爆发增长,已经连续6个季度保持三位数增长。2022年,我国私有云市场规模为1198.2亿元,公有云市场规模为1785.2亿元。预测2023年我国云计算市场规模将超3700亿元。由于广大的中小金融机构在资金、人才和经验等方面都存在很多不足,大型金融机构将大概率自建私有云,并对中小金融机构提供金融行业云服务,进行科技输出;中型金融机构核心系统自建私有云,外围系统采用金融行业云作为补充,私有云市场潜力巨大,具有明显的增长空间。
5)布局逐步优化,协同一体的趋势增强:受市场内生算力需求驱动及国家相关政策引导,我国数据中心总体布局持续优化,协同一体趋势将进一步增强。我国数据中心产业正在由通用数据中心占主导,演变为多类型数据中心共同发展的新局面。以应用为驱动,多种类型的数据中心协同一体,共同提供算力服务,将成为未来供给的重要形态。在地域布局上也是东西协同。在市场层面,中西部地区自然环境优越,土地、电力等资源充足,但本地数据中心市场需求相对较低;东部地区市场需求旺盛,但土地、电力、人员等生产要素成本较高,东西部协同发展逐渐成为趋势。而随着网络质量的优化,中西部将不再仅是进行冷存储的灾备数据中心聚集区,也将承载更多的应用。在政策层面,我国数据中心全国一体化发展引导增强。同时,内蒙、贵州等地推出了电力、土地、税收等优惠政策,有效地帮助数据中心降低了建设运营成本,数据中心的建设规模不断增长。未来,“东数西算”的建设周期将是数十年的长远工程,我国IDC数据中心将得到巨大的拉动效应。
6)创新驱动持续,技术水平不断提升:无论从基础设施还是IT技术方面,创新仍然是持续发展的动力源,数据中心技术内涵也将变得愈加丰富。我国的数据中心产业将逐步增强对新技术的应用,利用新技术加速实现环保节能减排,提升更强的算力,从而赋能产业发展。
7)算力协同加快,泛在算力高质量发展:以算网协同为基础,通过算力调度构建全国一体化算力网络,成为推动全国算力资源优化配置的关键。未来,以“东数西算”为牵引的全一体化算力网络将逐步建成,并实现泛在算力的灵活高效调度。伴随东数西算工程的启动,基础电信运营商IDC业务发展定位有所变化。运营商集团业务庞杂,出于盘活资产考虑,前期推行IDC业务轻资产运营,通过与第三方IDC服务商合作,运营优质资源;东数西算工程启动后,全国一体化算力网络建设对数据中心网络升级提出要求,运营商兼具网络提供商与数据中心服务商双重身份,在国家数字产业发展及东数西算工程建设中具有重要作用。因此,近年来三大运营商均在各个主要节点区域自建大规模数据中心,提供算力及网络基础设施支持。
8)IDC产业由高速发展过渡到高质量发展阶段:产业发展早期,IDC行业保持较高发展速度,2018—2022年市场规模复合增长率超过20%。但这一阶段发展模式相对粗放,导致区域发展不均衡,产业发展效率不高,产业附加价值不高等一系列问题。近两年,数据中心需求释放速度放缓,整体市场增速放缓;“双碳”“东数西算”等政策对产业发展质量提出更高的要求;以及部分区域供需失衡带来市场竞争加剧等因素的影响下,中国传统IDC产业开始寻求转型升级,逐步过渡至高质量发展阶段。2022年中国IDC产业高质量发展主要体现在政策落实及行业标准与规范的建立。政策方面,部分政策推进落实,如北京在能耗审批阶段要求技术设计能够满足运行阶段PUE限值,新审批数据中心均采用液冷方案;基础电信运营商持续推进北京市五环内老旧数据中心改造等。行业标准及规范方面,近年来,行业内相关机构密集出台数据中心建设运营相关标准与规范,从设计、技术设备选型等方面规范数据中心产业发展。
9)产业发展对数据中心安全可靠提出更高要求:数据中心作为国家关键信息基础设施、数字产业底座,对安全性、可靠性要求十分严格。安全可靠在传统概念上主要指在选址建设、设备选型、机房运营中,充分考量数据中心运行的设施物理安全、网络安全、供电安全、可靠性、韧性和隐私保护等。伴随《网络安全法》《网络安全审查办法》《数据安全法》《关键信息基础设施安全保护条例》等政策法规的出台,法律法规对保障数据安全、网络安全的管理措施和技术措施提出更加严格的要求。现阶段,安全可靠范围扩大至供应链安全层面,加强信创产品的应用,实现数据中心内部关键设备的自主可控。数据中心供应链安全是行业用户在信创进程中的必然要求。目前,党政部门已基本完成国产替代,金融、石油、电力、电信、交通、航空航天、医院、教育等重要行业正逐步推进国产化替代,安全成为数据中心产业发展的重要前提。
3.交通行业
(1)新能源汽车行业
为了推动新能源汽车产业高质量的发展,加快建设汽车强国,国家陆续出台了多项政策。《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》(国办发〔2020〕39号)从顶层设计上为新能源汽车行业提供了强大的支撑。2021年11月,工业和信息化部发布《“十四五”工业绿色发展规划》,将实施工业领域碳达峰行动作为主要任务之一,提出要加快发展新能源、新材料、新能源汽车等战略性新兴产业,带动整个经济社会的绿色低碳发展。
2021年新能源汽车行业尽管受到芯片短缺、原材料价格持续上涨等不利因素的影响,但由于电动化、智能化等技术日益获得消费者青睐,新能源汽车渗透率获得大幅度提升,新能源汽车出现产销两旺局面。2022年新能源汽车持续爆发式增长,产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,销量同比增长95.6%。其中,纯电动汽车销量536.5万辆,同比增长81.6%;插电式混动汽车销量151.8万辆,同比增长1.5倍。中国电动车销量占到全球销量的61.2%,新能源汽车新车销量占汽车新车总销量的25.6%,提前三年完成2025年规划目标。2011—2022年中国新能源汽车销量见表8,如图12所示。
表8 2011—2022年中国新能源汽车销量 (单位:万辆)
数据来源:中国电源学会;中自集团2023年5月。
图12 2011—2022年中国新能源汽车销量
中国的新能源汽车销售量从2011年的8159辆增长至2022年的688.7万辆,11年时间销量增长800多倍。未来随着支持政策持续推动、技术进步、消费者习惯改变、配套设施普及等因素影响不断深入,预计2023年我国新能源汽车销量有望超过900万辆,预计2025年销量将突破1700万辆,全球电动汽车锂电池需求量将超过325GW·h。新能源汽车“三电系统”如图13所示。
车载充电机(On-Board Charger,OBC)是指固定安装在电动汽车上的充电机,具有为电动汽车动力电池,安全、自动充满电的能力,充电机依据电池管理系统(Battery Management System,BMS)提供的数据,能动态调节充电电流或电压参数,执行相应的动作,完成充电过程。OBC是新能源汽车必不可少的核心零部件,其市场规模随着新能源汽车市场的快速增长而扩大。到2022年国内电动汽车车载充电机市场规模达到206.6亿元。2015—2022年中国车载充电机市场规模如图14所示,车载充电机、交流/直流充电桩如图15所示。
图13 新能源汽车“三电系统”
图14 2015—2022年中国车载充电机市场规模
图15 车载充电机、交流/直流充电桩
受益于国家战略、产业政策推动、整车厂商对新能源汽车的布局与创新、新能源汽车智能化发展、消费者对新能源汽车的接受度不断提高等因素,我国新能源汽车产销规模持续增长,具有广阔的市场空间,并将带动车载充电机行业市场的发展。同时,随着新能源汽车技术的发展,核心零部件也将呈现功能多样化发展趋势。因此,国内车载充电机行业更加注重技术研发,引进国内先进的电源电气技术,对自身产品进行升级以适应新的行业业态。
总的来说,车载充电机对充电功率、充电效率、重量、体积、成本以及可靠性要求较高。为实现车载充电机的智能化、小型化、轻量化、高效率化,车载充电机向着集成度更高、功率密度更高、转换效率更高、稳定性更高、重量更轻、环境适应能力更强的方向发展,逐渐满足整车企业对结构及效率方面的较高需求。具体来说,其一,鉴于6.6kW为单向交流充电极限,需发展三相交流OBC实现高功率充电;其二,功率提升后带来的产热增加要求热管理方式需由风冷向液冷转变;其三,汽车功能的拓展对电网整体供电的稳定性和平稳运行提出了更高要求,突破双向逆变技术,可将电池电能逆变为AC对外输出,适应这一发展趋势;其四,器件电气化、高压化趋势清晰。
(2)充电站/桩
随着我国新能源汽车产业进入规模化快速发展新阶段,作为其产业发展基础的充电桩行业,也迎来了蓬勃发展,近几年我国的充电桩企业和充电桩数量与日俱增,发展速度迅速。
据工业和信息化部数据,截至2022年底,全国累计建成充电桩521万台、换电站1973座,其中2022年新增充电桩259.3万个、换电站675座,充换电基础设施建设速度明显加快。
根据中国充电基础设施促进联盟数据,截至2022年12月,联盟内成员单位总计上报公共充电桩179.7万台,其中直流充电桩76.1万台、交流充电桩103.6万台。从2022年1月至12月,月均新增公共充电桩约5.4万台。按月度来看,2022年12月比11月公共充电桩增加6.6万台,12月同比增长56.7%。截至2022年12月,全国充电基础设施累计数量为521.0万台,同比增加99.1%。
公共充电基础设施运营商运行情况,截至2022年12月,全国充电运营企业所运营充电桩数量TOP15,分别为特来电运营36.3万台、星星充电运营34.3万台、云快充运营25.9万台、国家电网运营19.6万台、小桔充电运营9.4万台、蔚景云运营7.3万台、深圳车电网运营6.9万台、南方电网运营6.1万台、万城万充运营4.8万台、汇充电运营4.6万台、依威能源运营4.2万台、万马爱充运营2.6万台、上汽安悦运营2.4万台、中国普天运营2.3万台、蔚蓝快充运营1.9万台。这15家运营商占总量的93.8%,其余的运营商占总量的6.2%。
根据《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,到2025年,新能源汽车新车销量要达到汽车销售总量的20%左右。新能源汽车销量和保有量上升的空间还很大,与之相配套的充电桩行业现在还处于快速发展阶段。
2021年国家出台了一系列政策,鼓励充电桩产业发展。2021年5月,国家发展改革委、国家能源局发布《关于进一步提升充换电基础设施服务保障能力的实施意见(征求意见稿)》,向社会公开征求意见,提出加快推进居住社区充电设施建设安装,完善居住社区充电桩建设推进机制,推进既有居住社区充电桩建设,严格落实新建居住社区配建要求,创新居住社区充电服务商业模式。提升城乡地区充换电保障能力,优化城乡公共充换电网络建设布局。政策的支持与引导能够很大程度地提高充电桩的建设进程和运营效率。
根据国际能源署IEA最新发布的《Global EV Outlook 2021》报告,对2025年和2030年全球充电桩规模作出预测:基于各国最新政策及可持续发展方案两种情形,到2025年,全球充电桩预计保有量将分别达到4580万个和6500万个,其中全球私人充电桩预计保有量分别达3970万个和5670万个,全球公共充电桩预计保有量达610万个和830万个。到2030年,全球充电桩预计保有量将分别达到12090万个和21520万个,其中全球私人充电桩预计保有量分别达10470万个和18990万个,全球公共充电桩预计保有量达1620万个和2530万个。
4.光伏行业分析
我国光伏市场热度不退。户用光伏因其具有见效快、投资小、并网简单、补贴及时等优点,是目前最具发展潜力的领域。2017年底,户用光伏已达到50万套;2018年约80万套。考虑到屋顶资源丰富,户用光伏没有指标瓶颈,“隔墙售电”突破限制,电网代收电费不用再担心违约问题等有利因素。同时,当前光伏扶贫政策作为精准扶贫的重要组成部分将持续开展,光伏扶贫有不拖欠补贴、保证消纳等优势,政策风险很小,补贴资金及时到位等优点。
进入2018年,产业链各环节新增产能与技改产能逐步释放,而需求侧新增市场规模增速预计会放缓,此消彼长的局面将导致光伏市场供需失衡,上下游各环节产品价格将进一步下跌,企业将会承受较大压力。同时,企业间分化迹象加剧,各个环节竞争激烈,没有品质和成本优势的企业将会出局。
2019年,宏观政策和行业政策突变的后遗症加剧,中美博弈带来的经济下行压力,以及行业内部的产业变革等因素叠加,给行业带来较大压力。受惠于国外市场的井喷,民营经济占据主导的中国光伏企业艰难却仍然渡过了史无前例的这一年。很多人认为,2019年最抢眼的关键字是一个“难”字。
2019年5月20日,国家发展改革委和国家能源局综合司联合发布了《关于公布2019年第一批风电、光伏发电平价上网项目的通知》,公布了2019年平价光伏项目名单,光伏装机容量达14.78GW。目前,1500V光伏电站系统已成为国际主流,在2019年DC1500V逆变器份额增至74%。在全球范围内,1500V已成为大型光伏项目必要条件。展望未来5年全球逆变器行业的价格趋势和需求,预计全球光伏新增装机从2020年的122GW增长到2025年的346GW(CAGR13%),相应地光伏逆变器市场规模从458亿元增长至1096亿元。
中国光伏逆变器行业市场规模连续5年保持稳定增长,根据行业研究机构统计,光伏逆变器市场规模从2016年的41亿元增长至2020年的68亿元,年均复合增长率为13.5%。国家能源局数据显示,2021年中国光伏新增装机容量54.88GW,同比增长13.9%,其中大型地面电站占比为46.6%,分布式电站占比为53.4%。2021年受供应链价格上涨的影响,大型地面电站的装机量不及预期,随着“碳中和”目标的推进和风光大基地的开工建设,集中式地面电站将迎来新一轮的发展热潮。由于产业链上下游供需错配、上游产能扩建周期长、光伏行业预期装机量高等原因,硅料价格大幅上涨,并传导至整个光伏产业链,硅片、电池片、组件各环节价格均有不同程度的上涨,根据中国光伏行业协会的数据,2021年我国光伏系统初始投资成本同比上升4%,为多年来首次上升,受涨价因素的影响,装机节奏延后。中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,全球光伏年均新增装机或将超过220GW,我国光伏年均新增装机或将超过75GW。
国家能源局官网数据显示,2022年,全国光伏发电量为4276亿kW·h,同比增长30.8%,约占全国全年总发电量的4.9%。2022年光伏发电总装机突破3.9亿kW,仅次于火电、水电,成为装机规模第三大电源。中国光伏发电年新增装机达到8741万kW,同比增长60%,再创历史新高,成为新增装机规模最大、增速最快的电源类型。预计2023年光伏新增装机总量超过95GW,累积装机有望超过487.6GW。
多晶硅方面,2022年产量达82.7万吨,同比增长63.4%。硅片方面,2022年产量约为357GW,同比增长57.5%。晶硅电池片方面,2022年产量为318GW,同比增长60.7%。组建方面,2022年产量达到288.7GW,同比增长58.8%,以晶硅组件为主。人才方面,2021年中国光伏从业人员总计246万人,直接从业人员约为41万人,2022年新增从业人员需求超过26.4万人。毋庸置疑,2022年是中国光伏产业大发展之年,其中政策先行、补贴支持、招投标市场活跃等信息始终充斥着整个光伏产业链。
许多重磅政策的发布,不仅为2022年的光伏产业发展指明了方向,更为今后很长时间光伏产业定下了主基调。虽然中国光伏产业靠补贴增长的时代已经过去,但是光伏补贴作为一种有效促进产业发展的方式,许多地方政府仍在沿用。2022年也是实施“十四五”规划的关键之年,全国30省/市发布“十四五”期间风、光装机规划目标,合计新增874.037GW。这些规划对于中国能源结构的改变将是颠覆性的。
光伏行业未来发展趋势如下:
(1)政策利好集中式+分布式双驱发展
近期,八部委相继发布了《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》《智能光伏产业创新发展行动计划(2021—2025年)》和《关于推进中央企业高质量发展做好碳达峰、碳中和工作的指导意见》等政策利好文件,确定了集中式+分布式双驱发展路径,为2022光伏大爆发奠定了政策基础。预计分布式与集中式并举,将成为2022光伏发展的两大路径。
(2)分布式光伏发展势头强劲
2021年是我国“十四五”首年,光伏发电建设实现新突破,呈现出三个新特点:一是分布式光伏达到1.075亿kW,突破1亿kW,约占全部光伏发电并网装机容量的三分之一;二是新增光伏发电并网装机中,分布式光伏新增约2900万kW,约占全部新增光伏发电装机的55%,历史上首次突破50%,光伏发电集中式与分布式并举的发展趋势明显;三是新增分布式光伏中,户用光伏继2020年首次超过1000万kW后,2021年超过2000万kW,达到约2150万kW。户用光伏已经成为我国如期实现碳达峰、碳中和目标和落实乡村振兴战略的重要力量。2022年分布式光伏年新增装机达到5111万kW,同比增长75%,占全部光伏发电新增装机规模的58%以上。光伏市场呈现出集中式电站、工商业分布式、户用光伏“三分天下”的新格局。
(3)光伏产业规模扩大
据工业和信息化部官网消息,2022年全年光伏行业总产值突破1.4万亿元人民币。
一是产业规模实现持续增长。根据行业规范公告企业信息和行业协会测算,2022年全年光伏产业链各环节产量再创历史新高,全国多晶硅、硅片、电池、组件产量分别达到82.7万吨、357GW、318GW、288.7GW,同比增长均超过55%。行业总产值突破1.4万亿元人民币。
二是技术创新水平加快提升。2022年国内主流企业P型PERC电池量产平均转换效率达到23.2%;N型TOPCon电池初具量产规模,平均转换效率达到24.5%;HJT电池量产速度加快,硅异质结太阳能电池转换效率创造26.81%的世界新纪录,钙钛矿及叠层电池研发及中试取得新突破。
三是智能光伏示范引领初见成效。新一代信息技术与光伏产业加快融合创新,第三批智能光伏试点示范名单适时扩围,工业、建筑、交通、农业、能源等领域系统化解决方案层出不穷,光伏产业智能制造、智能运维、智能调度、光储融合等水平有效提升。
四是市场应用持续拓展扩大。2022年国内光伏大基地建设及分布式光伏应用稳步提升,国内光伏新增装机超过87.41GW,累计光伏并网装机总量达到392.6GW,新增和累积装机总量均为全球第一;全年光伏产品出口超过512亿美元,光伏组件出口超过153GW,有效地支撑了国内外光伏市场增长和全球新能源的需求。