电容器是三大被动元器件之一,可分为陶瓷电容器、薄膜电容器、电解电容器等。电容 器是能够储存电能,并可在必要时放电的电子元件,与电阻器、电感器一起并称为三大被动 元器件。将绝缘体(电介质)夹在两块平行的金属板(电极)之间就构成了一个简单的电容 器。电容器直接影响各类电子设备的性能,广泛应用于智能手机、IoT 设备、服务器、网络 以及无线通信设备中。根据使用的材料和结构的不同,电容器可以分为陶瓷电容器、薄膜电 容器、电解电容器等。
薄膜电容器耐压高、ESR 低、温度特性好、寿命长,在风电光伏、新能源汽车领域优 势明显。薄膜电容器以塑料薄膜作为电介质,具有无极性、高频损耗小(ESR 低)、温度特 性好、容量精度高、寿命长等特点,这使得其应用系统设计更简化、抗纹波能力更突出、在 苛刻环境中使用更可靠。相较于陶瓷电容器与铝电解电容器,薄膜电容器凭借其耐压高、ESR 低、温度特性好、寿命长等优势,适用于对稳定性、可靠性要求更高的场合。薄膜电容器应用场景已从传统家电、照明、工控、电力、电气化铁路领域拓展至新能源汽车、风电、光伏 等新兴行业。
薄膜材料包括 PET、PP、PPS、PEN,目前 PP 材料应用最为广泛。根据塑料薄膜材 质的不同,薄膜电容器可分为聚乙酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚苯硫醚(PPS)和聚萘二甲 酸乙二醇酯(PEN)。此前,通常使用小型化、廉价的 PET作为通用材料,在高频、大电流 的应用领域则使用具有优良高频特性(低 ESR)的 PP。PP 具有高安全和高耐湿性的特点, 随着 PP 薄膜电容器小型化技术的发展,PP 得到了更广泛的应用。PPS 和 PEN 具有高耐热 性,应用于表面贴装型薄膜电容器。PEN 的电器特性接近于 PET,PPS 则接近于 PP。
2020 年国内薄膜电容器市场规模约 100亿元。根据中国电子元器件行业协会数据,2019 年我国薄膜电容器市场规模为 90.4 亿元,约占全球市场总产值的 60%以上,位居全球第一。 2010 年至 2019 年,我国薄膜电容器行业市场规模年复合增长率为 13%,远高于全球薄膜 电容器市场 8%的复合增长率。根据前瞻产业研究院的预测,2020 年国内薄膜电容器市场规 模将达到 100 亿元左右。
薄膜电容器在新能源汽车上广泛应用于电池管理系统(BMS)、电控系统、DC-DC 开关 电源、车载充电器(OBC)、48V 变频器、48V DC-DC 开关电源以及无线充电系统中。新能 源汽车上薄膜电容器的功能包括直流支撑(DC-Link)、EMI 滤波、功率因数校正(Passive PFC)、缓冲/谐振(Snubber/Resonant)。
直流支撑(DC-Link):在逆变电路中以直流电作为输入电源,通过直流母线与逆 变器连接。DC-Link 电容器一方面可以吸收逆变器从 DC-Link 端的高脉冲电流,防 止在 DC-Link 的阻抗上产生高脉冲电压,使逆变器端的电压波动处在可接受范围内; 另一方面也防止逆变器受到 DC-Link 端的电压过冲和瞬时过电压的影响。
EMI 滤波:在电源滤波电路中,增加 3 个安全电容来抑制 EMI 传导干扰。在火线 和零线之间并联的电容为 X电容,在火线和地线、零线和地线之间并联的电容为 Y 电容。
功率因数校正(Passive PFC):主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率,以 提高功率因数,改善电压质量,降低线路损耗。
缓冲/谐振(Snubber/Resonant):缓冲电容器是为了降低导线的寄生电感而连接 在大电流开关节点的电容器。谐振电容是在含有电容和电感的电路中,实现瞬时间 的增压,是一种能够跟随电压改变以及电流改变而逐渐控制电感电压的电容。
电控系统。新能源汽车电机控制技术的核心是高效电机控制的逆变器技术,需要一个功 能强大的 IGBT 模块和一个与之匹配的直流支撑(DC-Link)电容器。车用 DC-Link 电容器 的主要作用有两个:一是平滑母线电压,使得母线电压在 IGBT 开关的作用下仍较为平滑; 二是降低 IGBT 端到电池端的线路电感,降低母线上的尖峰电压。目前,电动汽车逆变器的 DC-Link 电容器多采用具有无极性、自愈性、介质损耗小和频率特性好等优点的薄膜电容器。 此外,电池输入的 EMI 滤波电路中,还需要 3 个 EMI 滤波电容器。

图:新能源汽车电控系统需要用到 DC-Link 电容器和 EMI 滤波电容器
车载充电器(OBC)。一个 OBC 系统通常包括两个主要的部分:将交流电变成直流电 的整流器电路,以及生成充电所需直流电压的 DC-DC 功率变换器。在这个过程中,可供薄 膜电容施展身手的应用场景包括:DC-Link、功率因数校正(Passive PFC)、EMI 滤波、缓 冲电路、谐振电路。
测算薄膜电容器单车价值量 427.5 元。新能源汽车用薄膜电容器中,DC-Link 电容器价 值量最大,电控及车载充电器(OBC)均需用到,合计占到单车薄膜电容器价值量的 90% 以上。薄膜电容器也用于 EMI 滤波、缓冲/谐振电路、输出滤波(DC Filter)等,但价值量 都相对较低。根据我们测算,单车薄膜电容器价值量为 427.5 元。
新能源汽车用薄膜电容器未来五年 CAGR 约 42.5%,2025 年市场空间达 76.7 亿元。 今年 1-10 月,国内新能源汽车销量 252.6 万辆,同比增长 181.9%;欧洲销量 153.5 万辆, 同比增长 76.4%;美国销量 49.3 万辆,同比增长 100.4%。未来随着全球新能源汽车渗透率 的快速提升,将带动薄膜电容器高速增长。我们测算,2020 年全球新能源汽车用薄膜电容 器市场规模约 13.0 亿元,预计 2025 年将达到 76.7 亿元,未来五年 CAGR 约 42.5%。
薄膜电容器应用于光伏逆变器 DC-Link、输入/输出滤波以及逆变系统缓冲电路。作为 光伏逆变器中的 DC-Link 电容,其主要作用是吸收逆变器从 DC-Link 端的高脉冲电流,使 逆变器端的电压波动处在可接受范围内,防止逆变器受到瞬时过电压的影响。此外,在直流 输入、交流输出的 EMI 及 LCL 滤波电路,逆变系统中的缓冲电路中都需要用到薄膜电容器。
电容器成本约占逆变器成本的 6.6%~9.7%,占逆变器售价的 4.3%~6.4%。2016~2018 年,锦浪科技电容器采购金额分别占总采购金额的 7.1%、9.1%、10.4%。2017~2019 年, 固德威电容器采购金额分别占总采购金额的 9.4%、9.4%、7.8%。两家公司毛利率在 30%~40% 之间波动,直接材料占营业成本比例在 93%左右。据此,估算电容器成本占逆变器成本约 6.6%~9.7%,占逆变器销售价格的 4.3%~6.4%。

图:锦浪科技毛利率、直接材料成本占比及电容器采购占比
光伏逆变器及储能 PCS 用电容器未来五年 CAGR 约 18.0%,2025 年市场空间达 29.1 亿元。根据中国光伏行业协会预测,在乐观情形下,2025 年全球光伏装机可达 330GW。IEA 预计到 2025 年,全球电化学储能累计装机规模将达 148GW。假设电容器成本占到光伏逆变 器及储能 PCS 价值量的 5.4%左右。据此我们测算,2020 年光伏逆变器及储能 PCS 用薄膜 电容器市场规模约 12.7 亿元,2025 年预计将达到 29.1 亿元,未来五年 CAGR 约 18.0%。
薄膜电容器用于风电变流器 DC-Link、输入/输出滤波以及 EMI 滤波,占风电变流器价 值量 3.9%~5.3%。与光伏逆变器类似,风电变流器中的薄膜电容器主要用于 DC-Link、输入 /输出滤波以及 EMI 滤波。以风电变流器拟 IPO 企业日风电气为例,2018~2020 年,公司毛 利率分别为 46.6%、42.4%、34.5%;电磁电容电阻器件采购金额占原材料采购总额比例分 别为 8.7%、6.7%、8.1%。风电变流器销售均价在 0.11 元/W 左右,直接材料成本占公司主 营业务成本在 94.0%左右。据此估算电磁电容电阻器件成本占风电变流器价值量的 3.9%~5.3%。
风电变流器用薄膜电容器未来五年 CAGR 约 14.8%,2025 年市场空间约 9.2亿元。全 球风能理事会(GWEC)数据显示,2020 年全球风电新增装机 93.0GW,其中海上风电 6.1GW。 为达到 2050 年净零排放要求,GWEC 预计 2021~2025 年全球新增风电装机分别为 90GW、 120GW、140GW、和 160GW。当前陆上风电变流器价格在 0.09 元/W 左右,海上风电变流器价格在 0.15 元/W 左右。假设电容器成本占风电变流器价值量比例为 4.5%。据此,2020 年全球风电变流器用电容器市场规模约 4.6 亿元,预计未来五年 CAGR 约 14.8%,2025 年 市场规模将达到 9.2 亿元。
2025 年全球薄膜电容器市场预计可达 263.0 亿元,CAGR 约 12.4%。新能源汽车、光 伏、风电、储能未来将成为薄膜电容器增长最快的细分市场。2020 年,以上几个新兴市场 薄膜电容器市场空间合计 30.4 亿元,预计 2025 年将达到 115.0 亿元,CAGR 约 30.5%。 Research and Markets 估算,2020 年全球薄膜电容器市场约 23.0 亿美元,折合 146.4 亿元。 剔除新能源汽车、风光储之后的传统市场预计在 116.0 亿元。若假设传统市场保持 5.0%复 合增速,预计 2025 年全球薄膜电容器市场将达到 263.0 亿元,CAGR 约 12.4%。
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