新能源领域快速发展，打开IGBT应用市场。
23 年全球电动汽车销量预计超 1,400 万辆，中国新能源汽车保持产销两旺发展势头。根据EV Volumes 数据，2023 年全球共销售约 1,420 万辆新型纯电动汽车（BEV）和插电式混合动力汽车（PHEV），同比增长 35%；其中，1,000 万辆为纯电动BEV，420 万辆为插电式混合动力汽车（PHEV）和增程式电动汽车（EREV）；插电式混合动力汽车销量较去年增长133万辆，其中大部分在中国（120 万辆），比亚迪插电式混合动力汽车销量高企以及增程式电动汽车（EREV）的复兴是主要原因；与插电式混合动力汽车相比，增程式电动汽车拥有更大的电池和更长全电动续航里程，并搭载小型汽油发动机作为“备用”发电机，2023 总销量为70.59 万辆，其中98%在中国 销售。电动汽车升级、财政激励措施持续实施、充电基础设施改善和环保主义继续支持电动汽车增长，叠加 OEM 制造商在利润允许的范围内降低价格，有望进一步促进新能源汽车销量增长，预计 2024 年全球电动汽车销量约为 1,776 万辆，占全球轻型汽车销量19.6%。我国新能源汽车近两年来高速发展，连续 9 年位居全球第一。根据中汽协数据，在政策和市场的双重作用下，2023 年新能源汽车持续快速增长，新能源汽车产销分别完成958.7 万辆和949.5万辆，同比分别增长 35.8%和 37.9%，市场占有率达到 31.6%，高于上年同期5.9pcts。其中，新能源商用车产销分别占商用车产销 11.5%和 11.1%；新能源乘用车产销分别占乘用车产销的34.9%和 34.7%。根据集微咨询数据，预计未来几年我国新能源汽车市场将保持稳定增长，2025年销量有望达 1,246 万辆，渗透率达 42%。新能源汽车的巨大增量将带动汽车IGBT需求稳定增长，根据集微咨询数据，在考虑 SiC 渗透率前提下，2022 年全球新能源车IGBT 市场规模达206亿元，预计 2025 年将达到 376 亿元，CAGR（2022-2025）为22.3%。
IGBT 广泛应用于电动汽车各个部件，系其核心器件。在新能源汽车中，IGBT主要应用于电机驱动控制系统、热管理系统、电源系统等，具体功能如下：在主逆变器中，IGBT将高压电池的直流电转换为驱动三相电机的交流电；在车载充电机中，IGBT 将交流电转化为直流电并为高压电池充电；在 DC-DC 变换器中，IGBT 将高压电池输出的高电压转化成低电压后供汽车低压供电网络使用；此外，IGBT 也广泛应用在 PTC 加热器、水泵、油泵、空调压缩机等辅逆变器中，完成小功率 DC-AC 转换。根据集微咨询数据，新能源汽车中电机驱动系统是关键成本之一，约占整车成本的 15%-20%，IGBT 约占电机驱动系统成本的40%-50%，故IGBT约占整车成本的 6%-10%。
新能源汽车动力性能随 IGBT 组件数目增加而提升。随着新能源汽车动力性能增强，IGBT组件使用个数随之上升，例如 MHEV 48V 电动马达功率为 5-13KW，其IGBT组件数量约为2-5个，BEV B 电动马达功率为 120-150KW，其 IGBT 组件数量则为90-120 个。随着新能源汽车的动力性能增强，IGBT 组件数量也在提升，带动整体 IGBT 价值量提升。
电控部分 IGBT 用量最大，高级车型单车 IGBT 价值量最大。电动车功率半导体中，IGBT价值量最大，其中电控部分用量最大，一个电控模块 IGBT 价值量约1,000 元左右，OBC、电子助力转向、空调中 IGBT 价值量均在 300 元以下。不同车型单车IGBT 价值量，A00/A0级车约为 1,200-1,500 元；15 万左右车型约为 1,600-1,900 元，20 万-30 万车型单车IGBT价值量约为2,600-3,200 元；高级车型单车 IGBT 价值量则约 3,600-4,500 元。
Si-IGBT 仍将是主流功率器件，与 SiC 功率器件长期共存。SiC 性能优势叠加成本持续降低将助推 SiC 器件在新能源汽车领域快速发展。根据英飞凌数据，预计到2025 年SiC在新能源车的渗透率约达 20%。随着 SiC MOSFET 技术的发展及在新能源汽车领域持续渗透，未来将会抢占一部分 IGBT 市场空间。目前各大 IGBT 厂商也正在积极布局SiC 功率器件，综合SiC和IGBT的各自优势，Si-IGBT 及 SiC 二极管做混合模块的方案已经开始获得应用，未来具有很高的市场潜力。根据集微咨询预计，在综合考虑汽车性价比权衡下，未来几年Si-IGBT仍将是主流功率器件，并将与 SiC 功率器件长期共存，共同推动汽车产业升级发展，预计2025 年全球新能源车IGBT+SiC 市场规模将达 593 亿元，CAGR（2022-2025）达29%。其中，2022年中国新能源车 IGBT 市场规模约 127 亿元，预计 2025 年将达到 204 亿元，CAGR（2022-2025）为17%。目前国内厂商中 SiC 扩产及应用进程加速，预计 2025 年中国新能源车IGBT+SiC市场规模将达326 亿元，CAGR（2022-2025）达 23.7%。
28 年可再生能源发电占 40%以上，其中近 60%来自中国。根据IEA 数据，在130多个国家支持性政策的推动下，2023-2028 年期间将有近 3,700GW 新增可再生能源发电量上线，太阳能光伏和风能将占全球新增可再生能源 95%，发电成本低于化石和非化石燃料替代品。其中：到 2024 年，风能和太阳能光伏发电总量将超过水力发电；2025 年，可再生能源将超越煤炭，成为最大的发电来源；风能和太阳能光伏发电将分别在 2025/2026 年超过核能发电；到2028年，可再生能源将占全球发电量的 42%以上，其中风能和太阳能光伏发电的份额将翻一番，达到25%。IEA预计中国将提前六年实现其2030年风电和太阳能光伏发电装机量的国家目标，2028年全球新增可再生能源发电量中将有近 60%来自中国。
1）光伏
全球光伏新增装机持续增长，中国集中式增长动能尤为强劲。尽管受到供应链价格波动、经济环境复杂等因素影响，2023 年全球光伏制造端规模仍保持高速扩张态势。集邦咨询预计，2023年全球光伏新增装机 411GW，同比增长 59%；预计 2024 年新增装机474GW，同比增长16%，新增装机增速放缓，将从⾼速增⻓回归理性。当前，电网容量不足和风光消纳问题已成为制约各国光伏需求保持高增的一大关键点，需待电网完成阶段性升级或储能装机放量后，全球光伏装机潜力才能进一步释放。2023 年，我国国内光伏新增装机 216.88GW，同比增加148.1%。其中，我国大部分大基地项目在 2023 年年底前并网，集中式光伏电站新增装机120.59GW，同比增长 232.2%，分布式光伏电站新增装机 96.29GW，同比增长88.4%。
光伏逆变器是将太阳能电池所产生的直流电能转换为交流电能的转换装置。将直流电能变换成交流电能的过程称为逆变，完成逆变功能的电路称为逆变电路，而实现逆变过程的装置称为逆变器或逆变装置。太阳能光伏发电系统中使用的逆变器是一种将太阳能电池所产生的直流电能转换为交流电能的转换装置，它使转换后的交流电的电压、频率、波形等与电力系统交流电的电压、频率、波形等相一致，以满足为各种交流用电装置、设备供电及并网发电的需要。逆变器主要由半导体功率器件和逆变器驱动、控制电路两大部分组成。目前的逆变器多数采用功率场效应晶体管(VMOSFET )、绝缘栅极晶体管( IGBT )、可关断晶体管GTO)、MOS控制晶体管(MGT)、MOS 控制晶闸管(MCT)、静电感应晶体管(SIT)、静电感应晶闸管(SITH)以及智能型功率模块(IPM)等多种先进且易于控制的大功率器件，控制逆变驱动电路也从模拟集成电路发展到单片机控制，甚至采用数字信号处理器(DSP)控制，使逆变器向着高频化、节能化、全控化、集成化和多功能化方向发展。
光伏逆变器一般可以按照技术路线及功率水平分为集中式逆变器、组串式逆变器、模块化逆变器和微型逆变器等。（1）集中式逆变器：集中式逆变器单体容量通常在500kW以上，单体功率高，成本低，电网调节性好，但要求光伏组串之间要有很好的匹配，一旦出现多云、部分遮阴或单个组串故障，将影响整个光伏发电系统的效率和电产能。集中式逆变器最大功率点跟踪电压范围较窄，组件配置灵活性较低，发电时间短，主要适用于光照均匀的集中式大型地面光伏电站等。（2）组串式逆变器：组串式逆变器对应分布式光伏发电系统，其对数串光伏组件进行单独的最大功率点跟踪，再经过逆变单元以后并入交流电网，一台组串式逆变器可以有多个最大功率点跟踪模块，组串式逆变器的单体容量一般在 100kW 以下。（3）模块化逆变器：模块化逆变器的使用场景为百千瓦级至兆瓦级光伏电站的电能变换，其参考了微型逆变器“分布式电能变换”的设计思路。输入侧可接数个光伏组件串并联形成的光伏阵列，逆变器主体则由多个逆变器模块组合而成，两侧形成“多组串对多逆变器模块”的组合形式。（4）微型逆变器：主要应用于发电规模更小的分布式场景，微型逆变器的单体容量一般在 5kW 以下，其优点是可以对每块组件进行独立的最大功率跟踪控制，在碰到部分遮阴或者组件性能差异的情况提高整体效率，平均而言，微型逆变器的系统转换效率可达 90%以上。
组串式逆变器占比最大，半导体器件约占逆变器成本 12%。根据华经产业研究院数据，光伏逆变器原材料主要由结构件（27.6％）、电感（14.2％）、半导体器件等构成，半导体器件和集成电路材料主要为 IGBT 元器件、IC 半导体，其中以 IGBT 为主的半导体器件占逆变器成本约11.8％左右。根据中商产业研究院引用 CPIA 数据，2022 年中国光伏逆变器中组串式逆变器占比最多，为 78.3%，集中式逆变器与微型逆变器分别为 20.0%与1.7%。
2）风电
2023 年中国风电新增装机 14,187 台，同比增长 59.3%。根据CWEA数据，2023年全国（除港、澳、台地区外）新增装机 14,187 台，容量 7,937 万千瓦，同比增长59.3%；其中，陆上风电新增装机容量 7,219 万千瓦，占全部新增装机容量的 91%，海上风电新增装机容量718.3万千瓦，占全部新增装机容量的 9%。截至 2023 年底，累计装机超过19.5 万台，共计47,460万千瓦，同比增长 20%，其中：陆上累计装机容量 43,690 万千瓦，占全部累计装机容量的92.1%；海上累计装机容量 3,770 万千瓦，占全部累计装机容量的 7.9%。2023 年，中国风电机组新增出口671台，容量为3665.1MW，同比增长60.2%，其中：陆上风电机组出口667台，共计3651.6MW；海上风电机组出口 4 台，共计 13.5MW。截至 2023 年底，中国风电机组累计出口4,895台，容量为 15,594MW，其中:陆上风电机组累计出口 4,779 台，共计15,090.8MW，海上风电机组累计出口 116 台，共计 503MW。
风电变流器用于解决风机在变化转速下保证电能的恒频输出。风电变流器可根据风速的大小适应发电机的转速，使风机实现最佳风能捕获，同时实现风电机组的并网控制、有功输出以及对电网无功的支持和高低电压穿越控制，用以提高风能利用率，增加发电效率。风电变流器按适配不同的发电机类型可分为双馈型和全功率型两类。作为发电机和电网的接口，风电变流器是风电机组中的核心设备，是机组电气性能、变换效率、可用度的主要决定因素。风电变流器主要由控制模块、功率模块、断路器、接触器、滤波器、电抗器、变压器及机柜等组成。其中，功率模块组件主要包括IGBT、驱动板、PCB 印制板等。
功率模块在风机成本中占比约在 0.92%-1.60%。电气风电为中国领先的风电整机制造商与服务商，也是中国最大的海上风电整机制造商与服务商，根据电气风电招股说明书，2018-2020年变流器占其成本比例分别为 5.36%/5.13%/4.74%；根据三一重能招股说明书，2019-2021年其风机及配件业务营业成本原材料明细构成中，变流器占比分别为4.91%/4.27%/4.22%。日风电气是一家主要从事风电变流器等电力电子设备的研发、生产、销售及相关技术服务的高新技术企业，是中国海装、联合动力、上海电气、东方电气、运达股份、中国中车等国内主要风电整机厂家的关键设备供应商。根据日风电气招股说明书，2018-2020 年其采购功率模块组件占主要原材料 23.35%/31.67%/29.51%。假设：1）变流器在风机成本占比约4%-5%之间；2）功率模块在变流器成本占比约为 23%-32%。综上所述，功率模块在风机整机成本约0.92%-1.60%。价格方面，根据每日风电数据，华能阿荣旗岭东二期等 12 个风电项目共计2,390MW风力发电机组及其附属设备集中采购开标。开标信息显示，项目共有 10 家整机商竞标，标段一至标段二最低折合单价为 1,118 元/kW，并由同一家整机商给出；标段三最低折合单价为1,321元/kW；标段四最低折合单价为 1,443 元/kW；标段五最低折合单价为 2,380 元/kW；标段六最低折合单价为3,008 元/kW。其中，标段一至标段四不含塔筒；标段五为技改项目，塔筒全部利用原塔筒，含增加的塔筒过渡段；标段六为海上风电项目，含塔筒。
3）储能
2023 年全球储能新增装机规模超 100Gwh，中国新增规模超过美国占全球比例近50%。在全球碳中和的大背景下， 能源转型在世界范围内已呈现不可逆趋势，在此基础上，全球储能市场步入快速发展阶段。根据 EESA 数据，2017-2023 全球储能新增装机规模（GWh）平均增速超过 85%，在 2020 年后，呈现出近乎每年翻一番的增长趋势。2023 年全球储能市场新增装机规模达到了 103.5GWh，已超过全球储能装机的历史累计规模（101GWh）。中国储能市场在“十四五”期间增速迅猛，2023 年新增装机规模约为 23.22GW/51.13GWh，同比增长221%，约占全球储能市场新增装机规模的 49%，中国储能新增装机规模已连续两年超过美国，成为全球储能市场新增占比最高的国家。展望 2024 年，根据集邦咨询数据，24 年全球储能新增装机有望达71GW/167GWh，其中，中国储能新增装机有望达 29.2 GW/66.3GWh，美国储能新增装机有望达 13.7GW/43.4GWh。
储能变流器 PCS 为储能系统与电网中间实现电能双向流动的核心部件，约占成本11%。储能变流器的工作原理是交、直流侧可控的四象限运行的变流装置，实现对电能的交直流双向转换。该原理就是通过微网监控指令进行恒功率或恒流控制，给电池充电或放电，同时平滑风电、太阳能等波动性电源的输出。根据出海半导体引用起点研究院数据，储能PCS包含逆变器、充放电控制器、电池管理系统（BMS）等多个组成部分，成本占整体储能系统成本约11.4%，其主要功能包括平抑功率、信息交互、保护等，PCS 决定了输出电能质量和动态特性，也很大程度影响电池使用寿命。在储能 PCS 中，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）是核心部件，其性能直接影响储能 PCS 的整体性能。
广泛应用多工业领域，25 年工控 IGBT 有望达 170 亿元。随着工业自动化的深化，广泛部署的工业机器人和智能化机床都依赖于强大而灵活的交流电机、伺服电机以及节能的变频器和电源装置，IGBT 广泛应用于可变速电机、不间断电源、工控变频器、接触器中，为工业自动化提供高效灵活的电能输出。如：（1）电磁感应加热：从技术上来讲，电磁感应加热系统本质上其实是一种交-直-交的变频装置，它的电路结构是由整流单元、滤波单元、逆变单元及其控制、保护单元和负载组成。电磁感应加热设备通常按照工作频率范围分成五类：低频感应加热，中频感应加热，高频感应加热，超高频感应加热。终端用户可根据不同类型的电磁感应加热设备的电压及频率等要求，选用相对应的 IGBT 型号进行匹配。（2）工业电源：大规模用到IGBT的工业电源一般有开关电源、中高频 IGBT 逆变电源、不间断电源（UPS）、应急电源（EPS）等。以开关电源为例来看，开关电源主要有两种，分别为直流开关电源和交流开关电源。其中直流开关电源的核心是 DC/DC 变换，即将来自于诸如市电电源、蓄电池电源等质量较差的原生态电源（通俗讲即为粗电），变成设备所需要的、高质量的电（即为精电）。（3）工业电焊：除去电磁感应和电源外，IGBT 在工业电焊中也有许多应用，一般称为逆变电焊机或者弧焊逆变器。其工作原理主要是通过将工频交流电（50Hz）经过整流滤波变成直流，再通过大功率开关电子元件（即IGBT）将直流逆变成千赫兹到万赫兹的中频交流电，同时经变压器降至适合于焊接的几十伏电压，再次整流并经过滤波输出平稳的直流电，进行焊接工作。从市场规模来看，根据集邦咨询数据，2021年全球工业控制 IGBT 市场规模约为 150 亿元，预计未来 4 年将保持在3%-5%的稳定增长，到2025 年市场规模将达到 170 亿元。
变频家电中 IPM 模块需求日益增加。IPM 模块将 IGBT 芯片、FRD芯片、驱动电路、保护电路、检测电路等集成在同一个模块内，通过调节输出交流电的幅值和频率控制电机的转速来实现变频。在变频家电领域，空调、冰箱、洗衣机等耗电较多的产品普遍具有节能、高效、降噪、智能控制的需求，因此对大功率 IPM 模块的需求量也在日益增长。根据产业在线的统计，2021年我国家用空调变频比例同比增加 14%，对应增加 4500 万颗IPM 模块，总量达2.5亿颗；冰箱变频增加 2000 万颗 IGBT 芯片需求，总量达 1.2 亿颗；而洗衣机的变频比例提升至45%，增加700 万颗 IPM 需求，总量达 3300 万颗。
