智慧能源报告系列：2023年中国光伏物联网产业分析报告AIOT星图研究院2023年2月前言光伏物联网是指通过利用物联网技术对光伏电站的关键设备、气象环境等数据进行采集、传输，以进一步实现数字化智能化应用的新型基础设施、应用模式和产业生态，是物联网在光伏发电行业的重要应用。2022年1月29日，国家发改委和国家能源局联合印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提出，加快信息技术和能源产业融合发展，推动能源产业数字化升级，加强新一代信息技术、人工智能、云计算、区块链、物联网、大数据等新技术在能源领域的推广应用。2023年3月31日，能源局又发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，提出要以数字化智能化技术加速发电清洁低碳转型，发展新能源功率预测技术，统筹分析有关气象因素、电源状态、用户需求、储能配置，提升分布式新能源智能化水平。随着我国现代能源体系规划和能源数字化智能化发展不断推进，光伏物联网将在其中起到重要的支撑作用。为了助力光伏物联网及其生态系统的健康发展，把握新时期光伏物联网行业发展方向，AIOT星图研究院联合物联传媒、深圳市物联网产业协会等单位共同研究编制了《中国光伏物联网行业分析报告（2023）》。报告对光伏物联网的业务场景、体系架构、产业现状，以及关键智能设备、智能传感器等进行了分析，并提出了光伏物联网未来发展的策略建议，为我国光伏物联网产业的健康发展提供参考。我们努力将过去数月的市场调研和市场研究成果呈现给大家。限于我们的能力和眼界，其中疏漏和不当之处，敬请大家指正。我们愿与产业同仁一起，携手共推物联网产业的健康有序发展。12目录前言............................................................12第一章光伏物联网概述.............................................16一、光伏物联网定义............................................16二、光伏物联网业务场景........................................16三、光伏物联网体系架构........................................17四、光伏物联网发展历程........................................18五、光伏物联网应用现状........................................21六、光伏物联网产业现状........................................22七、光伏物联网发展趋势........................................24第二章光伏发电市场分析...........................................26一、光伏发电的碳中和背景......................................26二、全球光伏发电市场分析......................................27三、中国光伏发电市场分析......................................31四、中国光伏发电竞争格局......................................34五、中国光伏电站成本分析......................................40第三章光伏物联网市场分析.........................................41一、细分业务场景：电站线上监测................................41二、细分业务场景：设备故障监测................................44三、细分业务场景：发电功率预测................................45四、细分业务场景：光储EMS系统................................50五、光伏智能设备：智能逆变器..................................51六、光伏智能设备：智能跟踪支架................................52七、光伏智能传感器：电流传感器................................54第四章光伏物联网应用实践.........................................60第五章光伏物联网未来发展的思考...................................61一、光伏物联网未来发展机遇与挑战..............................61二、我国光伏物联网发展的策略建议..............................6313图表目录图表1：光伏物联网系统图..........................................16图表2：光伏物联网主要业务场景....................................17图表3：光伏物联网系统架构图......................................18图表4：光伏发电系统的分类........................................21图表5：光伏物联网产业链构成......................................22图表6：光伏发电物联网平台架构....................................24图表7：过去十年光伏发电成本(LCOE)变化图..........................27图表8：2014-2022年全球光伏新增装机容量...........................27图表9：2022年全球光伏装机容量分布情况............................28图表10：2023-2030年全球光伏新增装机预测(GW)......................29图表11：2017-2022年中国光伏电站新增装机容量（GW）................30图表12：2017-2022年中国光伏电站累计装机量........................31图表13：2022年全国发电装机容量构成（万千瓦）.....................31图表142022年中国新增光伏电站类型结构...........错误！未定义书签。图表15：2030年和2060年各类电源装机容量及占比预测................32图表16：2023-2030年我国光伏新增装机预测（GW）....................33图表17：2020-2060年各区域光伏电站装机容量预测....................33图表18：2022年中国光伏发电市场竞争格局...........................34图表19：中国发电企业光伏电站装机容量TOP20........................34图表20：2017-2023年中国光伏电站EPC服务市场规模（亿元）..........35图表21：2022年中国光伏电站EPC总包企业20强......................36图表22：中国光伏电站第三方运维代表性企业名单.....................37图表23：国内户用光伏代表性品牌...................................38图表24：2011-2021年光伏电站单位千瓦造价指标变化趋势..............38图表25：2022年地面光伏电站项目单位造价构成.......................3914图表26：2022年工商业分布式光伏电站投资成本构成...................40图表27：2022-2030年中国光伏电站投资成本预测......................40图表28：智能光伏电站在线监测系统组网图...........................41图表29：光伏电站设备监测技术路线优缺点对比.......................42图表30：光伏电站环境监测.........................................42图表31：2016-2022年中国光伏电站在线监测市场规模..................43图表32：光伏电站在线监测系统企业.................................44图表33：不同光伏发电故障诊断方法的优缺点.........................44图表34：各类光伏发电功率预测方法优缺点分析.......................46图表35：2019-2024年我国新能源发电功率预测市场空间................47图表36：2019年光伏发电功率预测市场格局...........................47图表37：中国储能EMS系统10强....................................49图表38：各类光伏逆变器优缺点分析.................................50图表39：2022年各类光伏逆变器市场占比.............................51图表40：2022年中国光伏逆变器市场TOP10企业.......................51图表41：全球跟踪支架出货量（GW）.................................52图表42：全球前10跟踪支架市场及其预测............................53图表43：2020年全球光伏跟踪支架TOP10.............................54图表44：光伏电流传感器类型及优缺点...............................55图表45：2017-2022年中国霍尔电流传感器市场规模....................55图表46：中国本土主要电流传感器厂商名单...........................56图表47：CHD集团光伏物联网建设方案与思路..........................58图表48：CHD集团数字化光伏电站功能设计............................59图表49：CHD集团数字化光伏电站方案主要采集数据及用途..............5915第一章光伏物联网概述一、光伏物联网定义物联网(IOT，InternetofThings)技术，是指通过感知设备，按照约定协议，连接物、人、系统和信息资源，实现对物理和虚拟世界的信息进行处理并作出反应的智能服务系统。光伏物联网是指通过利用物联网技术对光伏电站的关键设备、气象环境等数据进行采集、传输，以进一步实现智能化数字化应用的新型基础设施、应用模式和产业生态。随着光伏电站互联设备数量的增加，和支持工业级别数据采集、传输及互联技术、服务系统及软件技术等的进步，光伏物联网由此诞生。图表1：光伏物联网系统图二、光伏物联网业务场景光伏物联网的建设目标主要是为了在光伏电站的运营活动中，实现对光伏电站的精细化管理，保障光伏发电系统长期运行的安全性和可靠性，提高发电效率，降低运维成本，减少现场人力投入和作业强度等；另外，光伏物联网还在光伏电16站的融资交易活动中，提供大数据支持，降低金融投资风险等。光伏物联网主要业务场景包括光伏电站智能运维监测、光伏发电功率预测、无人机智能巡检、机器人智能清洗、光储EMS能量管理等。图表2：光伏物联网主要业务场景光伏物联网系统类型功能和应用介绍在线监测利用物联网技术可以实现对光伏发电系统的实时监测光伏电站在线监测和故障诊断，通过自动化检测和预警系统，能够更快速地发现和解决系统中的问题。同时，还可以对系统的能源输出和需求进行有效管理和优化，支持能源的交易和分配。发电功率预测系统可以通过对光伏发电系统的历史数据和环境光伏发电功率预测数据进行分析，实现对未来发电量和系统性能的预测，并根据预测结果进行智能化的优化和调整。无人机智能巡检系统可以实现地形地貌分析、组件红外检测、无人机智能巡检组件表面灰尘检测、设备裂纹破损检测、光伏组件遮挡检测等故障分析与智能检测功能，可对设备发热异常故障合隐患进行诊断和精确定位，是电站高效、智能、组件级巡检诊断工具。机器人智能清洗可以对电站光伏组件进行定期自动清扫，无需机器人智能清洗人工值守，还能夜间运行，且运行频次自由设定，能根据场区环境定期清洁，还能彻底清除组件表面的灰尘及污垢，以提升发电效率。光储EMS能量管理光储EMS能量管理系统可以经济、高效、可靠地对光伏发电、储能充放电以及与电网的双向功率传输进行优化计算和调度。资料来源：公开信息，AIOT星图研究院整理三、光伏物联网体系架构光伏物联网体系架构由设备层、感知层、网络层和应用层组成，如下图所示。其中，设备层主要包括逆变器、智能跟踪支架、储能系统等光伏电站设备，以及清洗机器人、无人机、气象监测站等辅助性设备；感知层主要实现对光伏电站的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，包括电流传感器、温度传感器、倾角传感器、辐照仪、风速风向传感器、红外热成像等。网络层主要实现信息的传输、路由和控制，可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络，其中信息传输方式主要有线传输和无线传输两类；应用层主要包括光伏电站在线监测、光伏发电功率预测、无人机智能巡检、机器人智能清洗、光储EMS能量管理等。17图表3：光伏物联网系统架构图资料来源：AIOT星图研究院四、光伏物联网发展历程光伏物联网行业的发展主要分为四个阶段：1、孕育期（2010年以前）虽说光伏技术在上个世纪就已经出现，但真正规模化商用却是直到2000年后才开始兴起。2000年，德国率先推出光伏补贴政策，随后西班牙、意大利、日本等发达国家也纷纷对光伏发电进行大力扶持和推广，因此光伏发电开始在这些国家规模应用。世界光伏电池年产量也从2002年的540MW发展到2009年突破10GW。国外光伏发电逐渐兴起的同时，出现了一些如太阳能追踪系统、电池组件监测系统等产品，主要应用于光伏发电系统中组件温度、电压、电流等参数的监测和管理，但这些系统的智能化程度还比较低，主要围绕数据采集、人工分析进行。德国SolonSE、美国SunPowerCorporation、瑞士ABB和德国SiemensAG等是国外早期开展光伏物联网业务的先驱公司。其中，瑞士ABB在当时推出了光伏电站集中控制系统，德国SiemensAG推出了光伏电站管理系统等。18中国在2010年之前主要参与光伏电池和组件环节的加工出口，自身装机规模较小，每年新增装机量远不到1GW，在全国电源总装机量中占比不足1%，光伏物联网尚处于课题研究阶段，实际应用较少。其中，中国科学院在2007年在西藏地区建立了30kwp的光伏电站，并利用实验室虚拟仪器平台技术LabVIEW自行研发了一套基于PC端监控的风/光互补型电站。而合肥工业大学采用VB3语言与ACCESS2.0数据库，研制出了一套基于Windows平台下的光伏电站监测软件，并能采集光伏电站的各个参数。2、萌芽期（2011-2013年）2011年，由于欧洲债务危机的全面爆发，各国开始调整政府补贴政策，降低对光伏发电项目的补贴标准，加之美国与欧洲相继对中国光伏产品展开“双反”调查，海外市场需求出现大幅萎缩，之前大幅扩张而增加的产能严重过剩，导致全球光伏行业供需失衡，国内光伏生产企业大幅缩产。此时，国内光伏发电开始快速发展。2011年我国陆续发布了《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》、《国家发改委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》等产业政策，规定2011年7月1日前核准建设、2011年12月31日建成投产且发改委核定价格的光伏发电项目，上网电价统一核定为1.15元每千瓦时，中国光伏市场从此步入标杆上网电价时代。正是受益于国内标杆上网电价的推出、以及“金太阳工程”“光电建筑应用示范”项目的延续和可再生能源附加征收标准的提高，我国光伏发电行业在逆势中顽强发展。此时国外开始出现光伏监测系统和管理系统，可以实现对光伏发电系统的全面智能化监测和管理，包括数据采集、数据传输、数据分析和预测等方面。光伏物联网初步成型。3、初创成长期（2014-2017年）2014年-2017年，得益于国内光伏标杆电价补贴政策的支持，光伏每年新增装机容量大幅提升。另外，美国、印度等国家也纷纷出台光伏发电行业鼓励政策，全球光伏供需重新平衡。19到2017年，我国在全球光伏市场的主导地位愈加凸显。全球累计光伏装机达到400GW，其中中国达到130GW，占全球总装机的三分之一，新增装机占比更是高达56%。从国内市场来看，我国光伏发电成为当时增长速度最快的可再生能源，截至2017年底光伏发电在电源总装机的占比提升到7.3%。在国内光伏发电快速发展的背景下，光伏物联网的应用及技术水平也迎来了突破。2014年，华为推出了业内第一套智能光伏电站解决方案，率先在业内推出了智能光伏概念应用，其中除了应用组串逆变器提升电站整体效益外,还将智能的概念从逆变器延伸至电站的运维与组件支架的适配，使整个产业开始跨界融合。另外，阳光电源、北京四方、南瑞继保、南自等也相继推出光伏物联网产品，将光伏发电系统中的汇流箱、配电柜、逆变器、箱变纳入监控系统中。光伏物联网的应用范围也开始扩大，可以用于故障诊断、故障定位、环境监测、智能控制等更多方面。伴随着大数据技术、物联网技术的发展，2014—2016年我国光伏电站运维率先进入远程监控时代。在此阶段，光伏电站运维平台实现了报表统计、发电量上传、故障工单管理和设备数据实时展示等基本管控。4、快速发展期（2018年—）随着光伏电站数量增加，数据量成倍加大成为现实，现在的电站运维平台已经难以满足深入分析与趋势预警的精细化管控等深层次需求。同时大数据、云计算、5G等技术的发展，使光伏物联网开始进入了大数据运营平台时代，即在远程监控运营的基础上，运用大数据技术进行分析，预警并提出解决方案。而移动互联网的发展，使光伏电站迈入“无人值守、少人运维、远程监控、大数据提升”的集中智能化时代。此时，光伏物联网体系闭环逐步完善，系统可以主动对电站运维过程中出现的问题进行建议，它的实施可以利用远程移动来结合专家的指导,也可以借用专家运维系统,对问题提早进行预防,还可以使用自动报表的系统,对数据采用多层次的报告。除此之外，智能清扫机器人、智能运维无人机系统的加入则使光伏物20联网产业生态更加丰富。光伏物联网的应用和技术趋势是不断发展和变化的，未来随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，光伏物联网将会有更多的创新应用和更广泛的应用场景，更加注重技术创新、智能化和可持续发展，为人类创造更多清洁、安全和高效的能源解决方案。五、光伏物联网应用现状光伏物联网应用对象主要分为集中式光伏电站、工商业分布式光伏电站和户用分布式光伏电站三种类型。其中，集中式光伏电站场站面积达、设备多、光伏组件复杂，对物联网技术需求主要围绕在设备监测、并网辅助方面；分布式光伏电站主要通过物联网技术应用实现智能控制和高效管理。图表4：光伏发电系统的分类资料来源：AIOT星图研究院整理目前，欧洲的光伏物联网市场总体比较成熟，应用场景和技术手段也比较多样化，在技术创新和市场拓展方面处于领先地位。德国是欧洲最大的光伏市场之一，其光伏物联网主要应用于分布式光伏系统，通过智能控制和管理实现高效能源利用。德国光伏逆变器制造商SMA推出的SmartHome项目，将分布式光伏系统与智能家居技术相结合，通过SMA的智能逆变器和SMAEnergyMeter，可以将家庭光伏发电和电网供电进行精准控制，21同时结合智能家居设备实现家庭能源的自动化管理。西班牙作为欧洲潜力的光伏市场，其光伏物联网主要应用于大型光伏电站，通过智能监控实现电站的高效运行和维护。西班牙电力公司Endesa推出的SolarProject项目，为西班牙大型光伏电站提供智能化的监控和管理解决方案，项目采用Endesa的数字化平台和物联网技术，实现对电站的实时监测、故障诊断和预测维护。意大利是欧洲重要的分布式光伏市场之一，在分布式光伏系统中通过智能化的控制和管理实现高效能源利用和减少能源浪费。意大利能源公司EnelGreenPower公司将分布式光伏系统与物联网技术相结合，可以实时监测光伏系统的发电量、能源消耗和故障情况，实现对光伏系统的远程控制和优化。我国光伏物联网应用正加速推进。2022年1月29日，国家发改委和国家能源局联合印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提出，加快信息技术和能源产业融合发展，推动能源产业数字化升级，加强新一代信息技术、人工智能、云计算、区块链、物联网、大数据等新技术在能源领域的推广应用。六、光伏物联网产业现状光伏物联网产业链由上游支撑、中游集成和下游应用三个环节构成。其中上游支撑主要包括传感设备厂商、通信设备厂商，以及光伏物联网软件平台供应商；中游集成部分主要包括智能运维监控、光伏发电功率预测、光储EMS能量管理系统、机器人智能清洗系统、无人机智能巡检系统，以及智能光伏设备集成商；下游应用包括电站业主/投资方、电站EPC总包方、电站运维方、电力公司、互联网金融/传统银行等。图表5：光伏物联网产业链构成22资料来源：AIOT星图研究院整理在上游支撑数据采集部分，涉及的核心传感器主要包括电流传感器、倾角传感器、温度传感器、红外热成像、灰尘传感器和光伏气象监测站（风速风向传感器、辐照仪）等。相当长一段时间，我国高端传感器市场主要有国际品牌占领，随着国产传感器厂家在技术上的不断进步及成本的优化下降，传感器的国产化进程在逐步加快。在网络连接方面，无线通信领域的网络连接技术创新尤为活跃。在光伏电站场景中，蜂窝网络经历了GPRS、3G、4GCat.1再到现在的5G，不断向高可靠低时延以及海量物联方向迭代。低功耗广域网技术（LPWAN）凭借功耗极低、信号23穿透性强（适应复杂环境）、局域范围内灵活自组网的特点，能够满足中等距离范围内（通常1～10km通信距离）低频率数据交换的需求，且连接成本低。还有Wi-Fi、低功耗蓝牙、ZigBee等短距通信技术，也应用其中。从芯片到模组，再从产品到解决方案，每个细分领域不断有新技术和资本的投入。在产业链中游集成部分，光伏物联网平台是产业发展的制高点，同时也是光伏物联网应用的支撑载体。平台需要不断将光伏行业知识与经验沉淀为数字化模型，并以光伏电站组件的形式供开发者调用，以快速构建面向光伏电站场景的定制化应用。由于平台涉及生态和长远商业利益，因此这一领域的竞争是最激烈的。图表6：光伏发电物联网平台架构七、光伏物联网发展趋势光伏物联网设备厂商技术能力不断升级，光伏电站业务智慧化转型加速。随着物联网通信技术和大数据技术在光伏发电行业应用愈发成熟，越来越多的信息和联网设备会在光伏发电业务中为业主或运维商等提供服务。如智能逆变器、控制器、汇流箱、储能系统、跟踪系统等。光伏物联网设备在光伏发电行业未来5年将保持高速增长。光伏发电部门和光伏物联网设备厂商深度协同。未来光伏物联网设备供应商将深入光伏发电的各业务，双方不仅仅是强化固有的设备能力，还能够基于光伏发电部门已开展的各类智慧化发电数据和业务场景，共同开发形成新的光伏物联24网产品。让光伏发电更加智能化，提升整个光伏发电系统的设备使用效率，为光伏电站业主、运营方、运维单位、金融机构等相关群体提供更加深度且有价值的光伏物联网解决方案。光伏发电数据隐私保护会成为光伏物联网设备厂商的首要考虑。由于光伏物联网设备智慧化业务能力的持续提升，覆盖的地点和范围更加广泛且呈现出无线化通信和维护的特点，导致感知层的设备数据会变得十分复杂。为此设备厂商需要一套完善的光伏发电数据隐私保护体系来保障数据的安全。相对应的，未来两年国内外会持续加强相关的法律法规体系建设，主管部门也会出台更多的监管要求在保障光伏物联网的数据安全和网络安全。25第二章光伏发电市场分析光伏电站作为光伏物联网的应用载体，其发展情况直接关系到光伏物联网的应用及发展。近几年，在全球“碳中和”目标的一致推动下，发展以光伏为代表的可再生能源已成为世界各国共识，全球光伏电站装机规模也正快速攀升。一、光伏发电的碳中和背景2015年《巴黎协定》明确了全球共同追求的“硬指标”，加强对气候变化威胁的全球应对，尽快实现全球温室气体排放达到峰值。联合国气候变化框架公约COP26确立了到本世纪中叶实现全球净零排放，把全球平均气温较工业化前水平升高控制在1.5℃之内的目标。随后，中、美、印等主要能源消费国纷纷对碳中和提出了不同层次的远景目标。目前已有超过140个国家和地区提出或讨论碳达峰、碳中和目标，其中碳中和目标实现时间普遍为2050年前后，中国将力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，部分国家采取贸易制裁措施以促使其它国家削减温室气体排放。电力部门是碳排放的主要来源之一。在我国，电力碳排放占总量的30%以上，随着终端电气化水平持续提升，社会用电量需求将持续增长，电能将逐步占据终端用能的核心地位。因此，改善电力能源结构，提高清洁能源在电源结构中的比重，逐渐替代火电等高碳电源，成为实现碳达峰目标的重要措施。在此背景下，世界各国不断推进电力能源向低碳化转型，到2022年底，全球电源装机容量中可再生能源占比达到40%，距离清洁能源占总容量一半的世界已经越来越近。然而国际再生能源总署IRENA在最新报告中指出，为了继续将全球气温上升限制在工业化前水平的1.5℃以内，世界仍需要在2050年之前每年增加超过1000GW的清洁能源发电能力，这其中光伏发电将占一半以上。过去十年，光伏由多晶路线转向单晶路线，度电成本下降85%，使其相较于海上风电、地热能、生物质能等发电方式具备显著竞争优势，光伏发电在可再生26能源中的主导地位逐渐凸显，成为近年全球发展速度最快的可再生能源之一。图表7：过去十年光伏发电成本(LCOE)变化图数据来源：IRENA、AIOT星图研究院二、全球光伏发电市场分析1、全球光伏发电市场增幅迎来历史新高光伏发电成为全球发展速度最快的可再生能源之一。据国际再生能源总署IRENA数据显示，过去五年，全球光伏新增装机容量规模实现了从10GW级向100GW级跨越，2022年更是创下历史新高，全年实现光伏新增装机容量191.6GW，同比去年增长35.8%，占可再生能源增量的近三分之二。图表8：2014-2022年全球光伏新增装机容量数据来源：IRENA、AIOT星图研究院整理2、80%市场分布在中、美、印、欧27从市场分布情况来看，全球现有光伏发电主要分布在中国、美国、日本、德国、印度、意大利、巴西、荷兰、韩国和西班牙等国家，其中前五国家装机容量占比达80%。2022年新增光伏装机市场中，我国占比达到45%，成为当之无愧的全球光伏发电市场龙头。海外部分，欧洲、美国、印度、巴西市场表现同样可观，占比分别达到18.7%、9%、7%和5%。图表9：2022年全球光伏装机容量分布情况数据来源：IRENA、AIOT星图研究院整理欧洲是中国光伏设备出口规模最大，增长最快的地区市场。2022年，受俄乌冲突影响，传统能源价格快速升高，促使欧洲各国积极推动能源转型，光伏设备的安装需求大增，主力国家如德国、西班牙、波兰、荷兰等，需求显著提升，许多以往需求规模较小的国家也出现倍数增长。美国是全球第二大光伏装机国家，截至2022年底，累计光伏装机容量占全球11%。2021年9月，美国能源部在《SolarFuturesStudy》报告中展望，要实现2035年太阳能供应美国40%电力的目标，2021-2025年美国必须保持每年平28均光伏新增装机30GW，2025-2030年保持平均每年光伏新增装机60GW。印度是目前全球第三大光伏发电国家，且增长潜力巨大。印度在可再生能源开发方面在过去几年取得了巨大进展，特别是在光伏领域。根据最新发布的报告，印度光伏系统装机容量从2016年到2022年复合年增长率(CAGR)达41.39%。巴西在2022年1月出台了分布式发电法案，将在2023年开始对小型分布式项目征收电网使用费，由于巴西当地的分布式项目占整体安装量的比重超过65%，此法案显著影响市场并形成大规模抢装潮，使得巴西成为2022年光伏装机最火热的市场之一。据巴西矿业和能源部的统计数据，巴西新增装机容量在2022年同比大幅增长了73.3%。3、未来全球光伏市场仍将维持高景气全球已有多个国家提出了“零碳”或“碳中和”的气候目标，发展以光伏为代表的可再生能源已成为全球共识，再加上光伏发电在越来越多的国家成为最有竞争力的电源形式。未来，在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏新增装机仍将快速增长。图表10：2023-2030年全球光伏新增装机预测(GW)数据来源：CPIA、AIOT星图研究院整理中国光伏行业协会CPIA在今年3月份的研讨会上作出预测，2023年全球光伏新增装机规模将增长至280-330GW，且未来全球新增装机还将持续增长，到2030年有望达到436-516GW。29国际再生能源总署IRENA在《WorldEnergyTransitionsOutlook2022》报告中也预测道，未来光伏装机量还将节节攀升，预计2030年、2050年光伏装机量有望分别超过5200GW、14000GW。未来随着各国继续加码光伏，预计中国、印度、美国、欧洲等重要市场仍然是光伏需求扩张的主要力量。2022年四大经济体的碳排放量占全球的60%以上，因此对于光伏支持力度更为大力。三、中国光伏发电市场分析我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步，十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展，建立了完整的市场和配套环境，已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业。2021年5月11日，国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》，明确提出2021年全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，后续逐年提高，确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。1、2022年我国光伏新增装机同比增长59.27%2013年以来，在国家及各地区的政策驱动下，光伏发电在我国呈现爆发式增长，到2017年我国光伏发电新增装机容量创下历史新高，达到53.06GW。2018年，受光伏531新政影响，各地光伏发电新增项目有所下滑，全年新增装机容量为44.26GW，同比下降17％。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策引导，2020年及2021年光伏装机量大幅回升。2020年，中国光伏新增装机48.20GW，同比增长59％。2021年，中国光伏新增装机再创新高，达到54.88GW，同比增长14％。图表11：2017-2022年中国光伏电站新增装机容量（GW）30数据来源：国家能源局、AIOT星图研究院整理到2022年，我国全年光伏新增装机实现同比增长59%，达到87.41GW。虽然受12月硅料快速下跌影响，导致下游装机意愿减弱，但全年装机需求仍延续高增。同时，我国光伏电站累计装机量上也实现了连续三年20%以上的增长，截至2022年底达到292.6GW。图表12：2017-2022年中国光伏电站累计装机量数据来源：国家能源局、AIOT星图研究院整理2、光伏发电装机规模超越风电成为第三大电源在碳达峰碳中和目标引领和全球清洁能源加速应用背景下，我国光伏发电发展尤为快速。截至2022年底，我国光伏电站累计装机容量占全国电源总装机容量已达15.3%，较2021年增长了2.4个百分点，并超越风力发电成为国内装机容量仅次于火电、水电的第三大电源。预计2023年将进一步超越水电。图表13：2022年全国发电装机容量构成（万千瓦）31数据来源：国家能源局、AIOT星图研究院整理4、未来光伏发电将逐步成为我国主力电源光伏发电作为“双碳”目标下非化石能源发展的领跑者，在当前至2060年将持续保持强劲的增长势头，成为增长幅度最大的电源。国网能源研究院在最新的《中国能源电力发展展望》报告中预测，我国光伏发电装机容量到2030年将达到800GW-830GW，2060年增长至2000GW左右。照此趋势，在2030-2035年期间我国光伏发电便会超越煤电成为装机容量最大电源。图表15：2030年和2060年各类电源装机容量及占比预测数据来源：国网能源研究院、AIOT星图研究院整理为实现目标，近中期我国光伏建设规模将持续扩大。根据中国光伏行业协会CPIA的预测，2023年到2030年，我国光伏新增装机规模将提升至100GW级，到2030年新增装机预计达到120-140GW规模。32图表16：2023-2030年我国光伏新增装机预测（GW）数据来源：CPIA、AIOT星图研究院整理新增光伏电站细分类型方面，近中期仍将呈现集中式与分布式并重态势：分布式光伏在“整县”开发推进下已进入发展快车道，具备较大增长空间，但受限于可用装机面积与光照资源条件，分布式光伏难以作为我国新能源发展的主体部分。长期来看，在优质资源区进行大规模集中式开发仍是重要发展方向，特别是资源条件更好的西北地区，装机占比将保持在30%以上。图表17：2020-2060年各区域光伏电站装机容量预测数据来源：国网能源研究院、AIOT星图研究院整理我国大型风电光伏基地在持续推进，大型风电光伏基地建设第一批9705万千瓦基地项目已全面开工、部分已建成投产，第二批基地部分项目陆续开工，第三批基地已形成项目清单；另一方面，4.55亿千瓦大基地已经陆续安排两期项33目，每个项目均一次性确认约1200万千瓦新能源装机（光伏为主70%），以及配套调峰电源和外送通道方向。四、中国光伏发电竞争格局1、光伏发电市场竞争格局分析目前，国内光伏发电行业方兴未艾，参与光伏电站建设的企业众多，市场相对较为分散。从发电企业光伏装机容量的占比情况来看，截至2021年底，国内发电企业自持光伏电站装机容量前十企业仅占国内光伏装机总容量的33%，其中传统的火电企业在碳减排政策驱动下，成为国内光伏电站投资建的主力军。图表18：2022年中国光伏发电市场竞争格局数据来源：公司社会责任报告、公司年报，AIOT星图研究院整理未来，随着碳排放权交易管理办法和发电行业配额方案等政策实施，预计将会有更多产业链相关企业参与到光伏电站的建设中。从具体参与企业来看，目前主要包括国家电投、中国华能、国家能投、三峡新能源、正泰新能源、中国华电、北京能源、中国大唐、晶科电力科技、通威新能源、信义能源、金开新能、浙江新能源、江苏林洋能源、湖北能源、中国电建、深圳能源、国投电力、申能股份、京运通等。图表19：中国发电企业光伏电站装机容量TOP2034数据来源：公司社会责任报告、公司年报，AIOT星图研究院整理2、中国光伏电站EPC市场竞争格局分析光伏电站EPC服务是指公司受业主委托，按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包服务。2021年以来，中国光伏项目EPC市场显著增长。2022年中国光伏发电站EPC服务市场规模达到3123亿元，较2020年同比增长44.8%。图表20：2017-2023年中国光伏电站EPC服务市场规模（亿元）数据来源：CPIA、AIOT星图研究院整理根据365光伏调研数据显示，2022年国内光伏电站EPC总包企业20强分别是中国电建、中国能建、十一科技、中核工业、长江设计、国电南自、中国华电、35国家能源、协鑫能源、正泰新能源、金开新能源、苏州中来、特变电工、甘肃建投、河南省二建、林洋能源、安信建安、东方日升、水发兴业、中机国际等。图表21：2022年中国光伏电站EPC总包企业20强数据来源：365光伏、AIOT星图研究院整理3、中国光伏电站第三方运维市场竞争格局分析光伏电站运维是光伏发电系统运行维护的简称，是以系统安全为基础，通过预防性维护、周期性维护以及定期的设备性能测试等手段，科学合理的对电站进行管理，以保障整个电站光伏发电系统的安全、稳定、高效运行，从而保证投资者的收益回报，也是电站交易、再融资的基础。目前，国内参与光伏电站第三方运维业务的代表性公司主要包括正泰智维、爱康科技、鑫泰绿能、旻投电力、云鹰运维、优得新能、晶科科技、协合运维、辉伦科技、林洋运维、联盛新能、阳光智维、晴天科技等。36图表22：中国光伏电站第三方运维代表性企业名单数据来源：公司官网，AIOT星图研究院整理2022年，分布式光伏系统运维成本为0.048元/(W·年)，集中式地面电站0.041元/(W·年)，较2021年小幅下降。预计未来几年地面光伏电站以及分布式系统的运维成本将略有下降。4、中国户用光伏市场竞争格局分析户用光伏系统是指利用自然人宅基地范围内的建筑物，比如自有住宅，以及附属物建设的分布式光伏系统。户用光伏系统通常具有安装容量小，低电压等级并网，备案及并网流程简化等特点。2021年我国户用新增光伏装机规模首次达到21.59GW，成为新增装机中至关重要的项目类型，在全年新增装机占比达到历史新高的39%，已经成为我国如期实现双碳目标的重要力量。2022年全国户用分布式光伏新增装机25.2GW，同比增长16.7%。我国户用光伏行业整体还处于频繁变动阶段，随着近几年央国企纷纷下场和37头部民企的跑马圈地，已初步形成央国企、头部民企和其他中小企业三方割据格局。目前，国内户用光伏市场企业大概有近40余家，代表性户用光伏品牌包括正泰安能、晶能宝、特变益家、鑫阳光、晶澳兴家、爱康绿色家园、阿特斯阳光花园、升阳光、瑞元阳光、天合富家、展宇光伏、创维光伏等。图表23：国内户用光伏代表性品牌资料来源：AIOT星图研究院整理预计未来行业会进一步整合优化。由于央国企和民营企业对于户用光伏的战略定位、切入赛道和自身能力均不同，因此其各自具备独特的商业模式，且在产业链上逐渐形成互补合作的上下游关系。五、中国光伏电站成本分析1、过去十年我国光伏电站单位造价下降72%从2011-2021年中国光伏电站单位千瓦造价下降了约72%，成本下降原因主要是光伏组件成本降低，能量转化效率稳步提升，使整体系统造价显著降低。2021年，受产业链供需关系的影响，光伏产业链各环节产品价格整体出现上涨，带动光伏电站平均单位千瓦造价略微上涨。但随着产业链各环节新建产能的逐步释放，光伏组件价格最终将回归合理水平。图表24：2011-2021年光伏电站单位千瓦造价指标变化趋势38数据来源：水电水利规划设计总院、AIOT星图研究院整理2、我国地面光伏电站投资成本构成分析我国地面光伏发电系统投资主要由光伏组件、逆变器、支架、电缆、一次设备、二次设备，以及土地费用、电网接入、建安、管理费用等部分构成。其中，二次设备包括监控、通信等设备。2022年，我国地面光伏系统的投资成本为4.13元/W左右，其中光伏组件约占47.09%，是影响光伏电站项目建设成本的关键因素。监控、通信等二次设备成本占比在1.69%左右，相对比较稳定。图表25：2022年地面光伏电站项目单位造价构成数据来源：CPIA、AIOT星图研究院3、我国工商业分布式光伏电站投资成本构成分析我国工商业分布式光伏系统投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、建安费用、电网接入、屋顶租赁、屋顶加固以及一次设备、二次设备等组成。2022年我国工商业分布式光伏系统初始投资成本为3.74元/W，其中光伏组件约占投资39总成本的52%，二次设备约占1.87%。图表26：2022年工商业分布式光伏电站投资成本构成数据来源：CPIA、AIOT星图研究院整理4、未来我国光伏电站投资成本走势预测未来，随着更高效率电池片的研发以及双面技术应用的普及，加之各类因素仍然在持续增加光伏行业内的竞争，预测在光伏电站的组件成本上仍有较大下降空间，到2030年前，光伏电站投资成本整体上会呈现进一步下降趋势，降幅空间约在25%左右。图表27：2022-2030年中国光伏电站投资成本预测数据来源：CPIA，AIOT星图研究院整理40第三章光伏物联网市场分析一、细分业务场景：电站线上监测随着并入电网的光伏电站规模逐年递增，其稳定性与安全性越来越受到重视。同时光伏电站种类也呈现多样化发展的趋势，大型荒漠电站、荒山荒地、渔光互补、农光互补、工商业屋顶等各种应用不断增多，给光伏电站的管理和运维带来了巨大挑战。通过光伏物联网建设，可以实时监测光伏组件、逆变器、电池等关键设备的运行状态和性能指标，及时发现故障和异常情况并进行处理，保证光伏发电系统的稳定性和可靠性。光伏电站在线监测是光伏物联网的基础应用，也是实现光伏电站故障诊断、发电功率预测、光储EMS系统等业务场景的必要前提。图表28：智能光伏电站在线监测系统组网图资料来源：正泰新能源、AIOT星图研究院整理光伏电站在线监测包括设备监测、环境监测和发电功率监测三个方面。其中，设备监测包括直接监测与智能AI监测两种实现手段；环境监测主要围绕温度、41光照强度和电池板表面清洁度监测而开展;功率监测主要包括功率控制策略制定和短期功率预测技术。光伏电站设备监测。直接监测是指直接通过对比实际测量数据(如功率、电流等)与理想数据进而判断设备是否故障；智能AI监测是指利用人工智能算法对光伏电站中的故障分类及定位。图表29：光伏电站设备监测技术路线优缺点对比光伏电站设备监测技术路线优点缺点数据处理简单，对运算资设备监测直接监测源要求不高，具有实时性对电站建模精度依赖较高，而智能AI监测好，且便于实现一旦电站运行环境发生变化，其可靠性会大大降低在处理多输入、非线性问运算复杂，耗时较长，且需要题上比传统方法更具优势根据实际运行条件不断更新模型资料来源：AIOT星图研究院整理光伏电站环境监测。目前在光伏电站实施的环境参数监测主要涵盖温度、光照强度、光伏阵列表面清洁度等。图表30：光伏电站环境监测光伏电站环境监测主要参数监测参数用途温度温度会影响光伏电池特性，当环境温度超过额定范围时，会导致光伏阵列发电功率降低;局部温度过高，也可作为判光照强度断光伏电池板等设备老化及故障情况的诊断指标。环境监测光伏电池板的发电能力与光照强度成正比。电池板表面清洁光伏电池板表面的清洁程度，是影响光伏电站发电能力的度重要因素之一。光伏电池板表面污渍沉积过多，会导致光伏电池板实际接受光照面积减小，使发电功率降低;不均匀的积灰，还可导致光伏电池出现热斑问题，会加快其老化。目前有关光伏电池板表面清洁度的监测技术，大多是基于发电功率变化、气象条件、温湿、光伏电池板电流等较容易测量的数据信息来间接反映光伏电池板表面的清洁度。光伏发电功率监测。为提高光伏电站的运行可靠性，减少光伏发电功率波动对电网带来的危害，目前主流的做法是采用由静止同步补偿器和储能系统构成的新型功率补偿器，即当光伏电站发电功率波动引起的电压跌落超过相应极限时，42就及时采用该新型功率补偿器向电网提供无功功率。自2014年以来，国内光伏电站在线监测应用逐渐发展成熟。目前，我国大型光伏地面电站已基本实现了设备、环境和发电功率的实时监测，为故障诊断和发电功率预测奠定了技术基础；分布式电站中设备监测也已经普及。受下游需求拉动，近年国内光伏电站在线监测市场规模呈现快速增长态势。据测算，2022年中国光伏电站在线监测市场规模同比增长60.5%，达到57.6亿元。图表31：2016-2022年中国光伏电站在线监测市场规模数据来源：AIOT星图研究院国内参与光伏电站在线监测系统集成业务的企业众多，主要分为光伏设备企业、第三方软件平台型企业和发电集团旗下物联网子公司。其中第三方软件平台型代表企业包括新耀能源、特变电工新能源、木联能、萨那斯、烟台德联软件、品联科技、英臻科技、国华卫星、金鸿泰、赛摩博晟。另外，能源企业布局电站43线上监测业务的有电投数科、中国华能清能院、西安热工院、新奥新能、正泰集团、远景能源等。图表32：光伏电站在线监测系统企业资料来源:AIOT星图研究院整理二、细分业务场景：设备故障监测由于光伏电站设备多且复杂，设备故障难于及时发现与检修。通过应用移动互联、物联网、大数据、AI智能等技术，在线智能监测光伏电站所有设备，实时定位并准确诊断故障，为电站运维人员快速排查设备故障，降低生产风险提供支撑。图表33：不同光伏发电故障诊断方法的优缺点故障诊断方法优点缺点电路结构故障诊断方法检测较为准确成本较高44I-V特性曲线故障诊断检测方式简单、检测结果可靠无法确定故障位置方法不直接接触光伏阵列，对光伏阵检测成本较高，精确度不红外图像检测故障诊断列的结构无影响高，对设备的依赖性高，无方法可实时监测发电系统运行状态法实时监测，不具有普适性建立的数学模型适应性差数学模型故障诊断方法智能算法故障诊断方法可有效识别光伏组件的故障类型算法本身存在局限性资料来源：AIOT星图研究院整理在综合分析光伏组件安装条件、环境影响、故障诊断方法的特点及检测成本等情况后，针对不同光伏发电项目的情况，可依据不同光伏组件故障诊断方法的优、缺点进行选取。未来随着智能化技术的不断进步，光伏设备故障诊断方法也将不断升级，按照未来智能光伏电站的建设要求，实现“无人值守、少人值班”需要建立在算法智能化、设备智能化、人工智能化、传输智能化等方面的基础上，这不仅对光伏设备提出了更高的要求，更是对光伏物联网提出了更高的要求。技术方面，一方面将朝着传感器检测与数据分析诊断相结合的方向发展，另一方面，为了实现精细化运维管理，故障诊断级别将由组串级向组件级方向发展。三、细分业务场景：发电功率预测1、光伏发电功率预测市场背景随着我国光伏发电市场的快速扩充，光伏电站的大规模并网发电，新能源电力所具有的波动性和不稳定性等特点对电网的稳定运行造成了巨大的挑战。如何实现新能源电力的有序并网，提高电网对新能源电力的消纳能力，减少“弃风弃光”等资源浪费，已成为新能源发展中的重要问题。对此，国家有关部门制定了《电厂并网运行管理实施细则》、《并网发电厂辅助服务管理实施细则》（简称“两个细则”）等一系列相关管理政策及技术规范，其中《电厂并网运行管理实施细则》设有单独条款规定新能源电站定时向电网调度部门报送功率预测数据，以及新能源电站报送的功率预测结果精度评估规范及应达到的精度指标，对于不符合精度指标要求的情况，则规定了具体的考核条款，45因此功率预测精度和数据服务质量将对电站的运营与盈利情况产生直接影响。在光伏电站中，引起光伏发电功率不稳定的因素很多，包括气候地理等环境条件、各光伏组件的差异、纬度等。其中，外界环境对光伏发电功率影响最大，发电功率会随辐照强度的变化而波动。此外，由于温度、云层遮挡、气压等气候条件的不确定性，光伏发电功率的变化存在一定的随机性。2、光伏发电功率预测系统与分类光伏发电功率预测产品可有效帮助光伏电站制定生产计划，合理安排运行方式，增收提效；可有效配合电网调度部门提前做好传统电力与新能源电力的调控计划，改善电力系统的调峰能力。同时，通过科学合理的预测发电能力，可有效避免新能源电站在电力交易市场中的日前和日内现货市场交易中由于预测偏差带来的经营风险和经济损失。光伏发电功率预测方法根据预测模型不同可分为物理方法、统计学方法、智能AI方法三类。图表34：各类光伏发电功率预测方法优缺点分析功率预测模型优点缺点物理方法该方法不需要大量历史数据的支预测精度比统计方法略差持，适用于新建的光伏电站。需要大量历史的光伏电站出力数统计学方法建模简单的优势。据作为建模基础，只适用投运时间大于等于一年的光伏电站，不能从海量数据中挖掘出高维特征，适用新建的光伏电站。智能AI方法在极其复杂的非线性映射中仍具有可解释性差、训练时间成本大、易陷入局部最优解、过拟合等问良好的表现，应用范围十分广泛。题资料来源：AIOT星图研究院整理3、光伏发电功率预测市场发展现状当前，光伏发电功率预测系统可根据技术规范要求输出短期（未来10天）和超短期（未来4小时）的功率预测结果。发电功率预测系统是装机容量10MW以上的集中式新能源电站所需配置的基础设备，并需配以持续性的发电功率预测服务，因此随着下游新能源发电行业装机规模的持续积累和增长，存量电站数量46的持续增加，新能源发电功率预测产品的市场规模也将持续扩大。根据沙利文的《中国新能源软件及数据服务行业研究报告》，截至2019年我国新能源发电功率预测市场的市场规模约为6.34亿元，自2014年到2019年年均复合增长率为13.90%。预计2019-2024年我国新能源发电功率预测市场年均复合增长率将达到16.2%，到2024年市场规模将增长至约13.41亿元，其中光伏发电功率预测市场规模预计为6.51亿元。图表35：2019-2024年我国新能源发电功率预测市场空间数据来源：沙利文，AIOT星图研究院整理2019年国内光伏发电功率预测市场排名中国能日新、南瑞继保、东润环能、中科伏瑞靠前，四家公司合计市场占比接近63%。图表36：2019年光伏发电功率预测市场格局数据来源：沙利文，AIOT星图研究院整理47四、细分业务场景：光储EMS系统光储能量管理系统EMS（EnergyManagementSystem）是一种能够优化光伏新能源电力系统运行的技术系统，它通过对储能及电力系统各个环节的监测、分析和控制，进行系统全面管理和调度，提高储能系统的效率和稳定性，实现电力系统的最优化运行。光储EMS系统在光伏新能源产业链中处于重要的位置。由于光伏的出力情况具备波动性和不稳定性，对电力系统的稳定性带来严重挑战；长期来看，消纳问题会成为制约新能源发展的关键。提高灵活性资源占比是新能源良好发展的支撑和保障，其中储能是构建新型电力系统的关键环节和重要推手，在电源侧、电网侧和用户侧都发挥着日趋重要的作用。2022年3月，国家发改委、能源局联合印发了《“十四五”新型储能发展实施方案》，明确提出到2025年，新型储能将由商业化初期步入规模化发展阶段，其中电化学储能系统成本降低30%以上；到2030年实现新型储能全面市场化发展，基本满足构建新型电力系统需求。2022年11月，国家能源局发布《电力现货市场基本规则（征求意见稿）》中明确提出“推动储能、分布式发电、负荷聚合商、虚拟电厂和新能源微电网等新兴市场主体参与交易”，伴随电力现货交易、分时电价、容量电价的逐步落地，储能商业模式日渐清晰。据中关村储能产业技术联盟CNESA数据显示，2022年国内新增投运新型储能项目装机规模达486.9GW/15.3GWh，功率规模首次突破6GW，能量规模首次突破15GWh，与2021年同期相比增长率均超过180%。完整电化学储能系统中能量管理系统占比约10%。目前，中国储能EMS市场竞争激烈，多家企业在该领域展开了激烈的竞争。截至2022年底，中国储能EMS市场前十家企业的市场份额占据了60%以上。这些企业不仅技术先进，而且在储能EMS的研发、生产和销售方面均有相对优势，是中国储能EMS市场的领先企业。具体包括长园科技、南瑞继保、德联软件、四方继保、国电南自、许继电气、国能日新等。图表37：中国储能EMS系统10强数据来源：储能网、AIOT星图研究院未来5年内随着光伏、风电等新能源占比不断提高，电网将愈加分散、复杂化，发电侧对于数字技术的依赖程度将与日俱增，能量管理系统（EMS）将呈现快速增长，软件的功能和互操作性也会不断增强且加速普及。五、光伏智能设备：智能逆变器光伏逆变器是一种将光伏发电产生的直流电转换为交流电的装置，在光伏发电系统中有配合光伏阵列的特殊功能，是光伏发电系统中的核心设备之一，也是49光伏物联网系统最为关键的智能化设备。光伏逆变器主要有组串式逆变器和集中式逆变器两类。其中组串式光伏逆变器是将光伏组件产生的直流电直接转变为交流电后再汇总，因此逆变器功率相对较小，一般在50kW以下；集中式光伏逆变器是将光伏组件产生的直流电汇总后再转变为交流电，因此逆变器的功率相对较大，一般在500kW以上。图表38：各类光伏逆变器优缺点分析逆变器类型优点缺点组串式逆变1.不受组串间模块差异，和阴影1.功率器件电气间隙小，不适合高海拔地器遮挡影响，同时减少光伏电池组区；元器件较多，集成在一起，稳定性稍件最佳工作点与逆变器不匹配差；的情况，最大程度增加发电量；2.户外型安装，风吹日晒很容易导致外壳2.MPPT电压范围宽，组件配置更和散热片老化；加灵活；在阴雨天，雾气多的部3.逆变器数量多，总故障率会升高，系统区，发电时间长；监控难度大；3.体积较小，占地面积小，无需4.不带隔离变压器设计，电气安全性稍专用机房，安装灵活；差，不适合薄膜组件负极接地系统。4.自耗电低、故障影响小。1.集中式逆变器MPPT电压范围较窄，不集中式逆变1.功率大，数量少，便于管理；能监控到每路组件的运行情况，因此不可器元器件少，稳定性好，便于维护；能使每路组件都处于最佳工作点，组件配2.谐波含量少，电能质量高；保置不灵活；护功能齐全，安全性高；2.集中式逆变器占地面积大，需要专用的3.有功率因素调节功能和低电机房，安装不灵活；压穿越功能，电网调节性好。3.自身耗电以及机房通风散热耗电量大。资料来源：公开资料整理2022年中国光伏逆变器仍然以组串式逆变器和集中式逆变器为主，总装机数量超过30万台。其中，组串式逆变器市场占比为78.3%，集中式逆变器市场占比为20%。受应用场景变化、技术进步等多种因素影响，未来不同类型逆变器50市场占比变化的不确定性较大。图表39：2022年各类光伏逆变器市场占比从国内招投标情况来看，2022年中国光伏逆变器市场呈现全年火爆态势。据统计，2022年光伏逆变器招投标项目定标项目数量高达388个，合计容量115.98GW。全年共有89家光伏逆变器企业中标，其中华为、阳光电源表现强势，名列第一、第二名。株洲变流黑马本色尽显，排名年度第三，上能电气排名第四。四强之中，阳光电源、株洲变流、上能电气之间的差距在缩小。图表40：2022年中国光伏逆变器市场TOP10企业数据来源：国际能源网/光伏头条，AIOT星图研究院整理除此之外，爱士惟、古瑞瓦特、固德威、锦浪科技、正泰电源，这些以分布51式逆变器为主要产品的企业也在强势崛起。一则由于本身产品体系在不断丰富，还有一个原因是分布式光伏的崛起。未来，提升光伏逆变器设备的智能化水平仍会是行业技术创新的重要任务之一。具体包括基于宽禁带材料及功率器件、芯片的逆变器，提升逆变器系统安全性实时监测处理、在线PID抑制与修复、高性能IV扫描诊断等。另外，在逆变器生产环节，建立逆变器质量追溯机制，提升逆变器制造效率和产品可靠性等。六、光伏智能设备：智能跟踪支架光照强度是影响光伏电站发电功率的重要因素之一。为了提高对太阳能的利用率，光伏电站多采用太阳光照跟踪技术，以保证光伏电池板尽量被太阳光线垂直照射。实时、精确的光照强度监测结果，是保证太阳光照追踪系统稳定高效运行的基础。研究表明，在光伏电站增设太阳光照跟踪系统，可增加接收37.7%的太阳能。现有的太阳光照跟踪系统，按原理可分为光电式跟踪和视日轨迹式跟踪两类。光电式跟踪系统主要又有单轴和双轴两种类型。其中，单轴太阳光照跟踪系统存在跟踪精度低、累计误差大等缺点，因此目前在光伏电站加装的多数太阳光照跟踪系统，都是在双轴系统基础上设计或优化改进的。尽管受到上游钢材、物流等价格上涨等因素影响，2022年全球光伏跟踪支架市场出货量仍增长到了55.8GW，其中中国光伏跟踪支架出货量为3.6GW。随着上游热卷钢材料、航运价格下落到正常水平，2023年跟踪支架市场预估增长强劲，其中也比较看好中国市场2023年，市场规模突破7GW。图表41：全球跟踪支架出货量（GW）52数据来源：天合跟踪、AIOT星图研究院整理在区域分布上，目前全球跟踪支架市场主要呈现北美第一、欧洲第二、拉美第三的格局，亚太增长迅速。图表42：全球前10跟踪支架市场及其预测20232024202520262027CAGR23年占比美国US32.046.858.266.275.424%45%巴西Brazil10.411.311.912.613.36%14%西班牙Spain8.58.68.78.48.30%12%中国CHN6.98.710.513.815.422%10%澳大利亚Australia2.43.43.75.05.423%3%智利Chile2.22.83.23.52.817%2%沙特KSA1.82.22.52.93.317%2%希腊Greece1.41.51.71.71.97%2%法国France1.41.51.61.61.75%2%土耳其Turkey1.41.41.61.81.98%2%印度India0.81.63.54.56.064%1%数据来源：天合光能、AIOT星图研究院整理市场竞争格局上，光伏跟踪支架目前主要是由海外巨头主导，这种市场现状53主要与跟踪支架的定制化程度高、技术要求高、设计难度大等因素有关。具体而言，跟踪支架需要根据具体项目的经纬度、海拔和地理条件的平坦度、有无遮挡等因素进行算法和工程设计，定制化程度较高。同时，跟踪支架需要考虑转动平衡、减震等动态平衡问题，尽量减少钢材用量降低成本，这涉及流体力学、材料科学、机械设计、智能控制、电力工程、数学算法、仿真设计等多学科知识，技术要求高于固定支架。根据市场调研结果，2020年全球光伏跟踪支架市场占有率排名第一的是NEXTracker，依旧保持在29%市场份额；ArrayTechnologies排在第二，市占比17%。PVHardware排名第三，占9%份额。来自中国的中信博(ArctechSolar)以8%的市场份额稳居第四，天合跟踪支架(TrinaTracker,NClave)以4%的市场份额位列第八。图表43：2020年全球光伏跟踪支架TOP10数据来源：WoodMackenzie，AIOT星图研究院整理未来五年，预计美国、西班牙等智能跟踪支架传统市场仍然会占据市场50%左右份额；在在新兴市场中，预计未来巴西等拉美国家增长迅速，将逐步可能成为全球第二大市场，另外中国光伏规模巨大，随着跟踪之家的渗透率提升，可能成为TOP3的市场。七、光伏智能传感器：电流传感器电流传感器是光伏逆变器的关键元器件之一，近年来随着光伏市场迅猛发展，54、，..电流传感器市场空间也愈发广阔。目前，光伏逆变器用电流传感器主要有霍尔电流传感器（开环，闭环）、磁通门电流传感器和隧道磁阻电流传感器三种类型，各类型传感器优缺点如下表所示，客户通常会根据不同的应用场景选择不同原理的电流传感器来实现相应的功能。图表44：光伏电流传感器类型及优缺点类型名称优缺点缺点霍尔电流传感器响应时间快；频带宽；精度高；易受环境温度和外界磁场影（开环，闭环）价格低响隧道磁阻电流传感器带宽高；精度高；价格低外界磁场比较敏感磁通门电流传感器带宽高；精度非常高信号处理电路复杂；价格相对较高资料来源：公开资料整理，AIOT星图研究院其中霍尔电流传感器问世最早，具有响应快、频带宽、精度高等特点，是目前光伏逆变器中电流检测的主流电流传感器类型。据YHResearch调研统计，2022年中国霍尔电流传感器市场规模达到2.4亿美元，同比增长12.5%。图表45：2017-2022年中国霍尔电流传感器市场规模55数据来源：YHResearch，AIOT星图研究院整理随着国产传感器厂家在技术上的不断进步及成本的优化下降，电流传感器的国产化进程在逐步加快。近年来，电流传感器产品国产化需求不断增大，为国内企业带来巨大的发展空间。在政策的推动下，自主传感器产品的研发及产业化将会成为我国电流传感器产业发展的主要方向。微型化、高集成化、智能化将是电流传感器技术发展的主要趋势。图表46：中国本土主要电流传感器厂商名单资料来源：AIOT星图研究院整理目前，我国本土代表性电流传感器芯片厂商包括上海兴感半导体有限公司、56意瑞半导体（上海）有限公司、苏州纳芯微电子股份有限公司；模组厂商包括株洲中车时代电气股份有限公司、米特优传感科技（南京）有限公司、深圳市硕亚科技有限公司、安科瑞电气股份有限公司、江苏茶花电气有限公司、无锡芯感智半导体有限公司、江苏多维科技有限公司、广东雅达电子股份有限公司、北京创四方电子集团股份有限公司、宁波锦澄电子科技股份有限公司等。相对国际品牌而言，国内霍尔电流传感器企业规模都较小，经营区域性明显，行业竞争激烈，行业集中度较低。电流传感器国际代表性企业有AsahiKaseiMicrodevices，LemHoldingSA，AllegroMicrosystems，Infineon，Honeywell等。57第四章光伏物联网应用实践一、CHD集团数字化光伏方案1、CHD集团数字化光伏建设必要性与建设方案简介CHD集团旗下光伏场站存在现有设备运行信息与监测不匹配、通信元件质量参差不齐、数据质量不佳、气象站数据采集故障较为普遍等问题，对光伏设备运行数据的采集、存储造成了极大的障碍，严重降低了运营效率。而且光伏电站基建转运营后，仍多采用传统人工经验方式开展设备检修、备件采购、技改计划制定，易产生延迟、偏差和损耗，也影响着发电企业的经济效益。另外大量光伏电站在运行中暴露出电站运行出力降低、利用小时数偏低、综合效率不达标、设备故障频发、整体性能与发电收益低于预期等问题，亟需有效的提质增效手段。CHD集团光伏发电设备总量庞大，易发故障点多，人工运维困难，具有引入数字化管理的优势和必要性。因此CHD集团在相关研究基础上，提出了数字化光伏电站建设方案。图表47：CHD集团光伏物联网建设方案与思路资料来源：CHD集团、AIOT星图研究院整理CHD集团针对光伏电站数据、应用和管理的场景需求，以支持海量多元数据的采集存储能力、多场景的计算分析能力为出发点，统一构建虚拟化平台，打造大数据和智能化应用能力中心。58以“数据标准化、应用模块化”为理念，通过数据采集设备，建立集在线监测、智能诊断、清洗决策、智能巡检、设备台账、本质安全等功能于一体的智慧化系统。图表48：CHD集团数字化光伏电站功能设计资料来源：CHD集团，AIOT星图研究院整理在场站端采集并显示全站光伏电站主要设备的运行信息，做具体展示。通过构建设备状态健康评估模型来对光伏电站全站关键设备的状态评估，并通过大数据算法分析，进行光伏设备的故障诊断及报警提示。图表49：CHD集团数字化光伏电站方案主要采集数据及用途序号实时监控用途1能效分析2辐照度性能分析性能分析环境温度经济效益分析经济效益分析组件背板温度（如有）经济效益分析经济效益分析全站实时功率经济效益分析社会贡献分析当日发电量社会贡献分析效益分析当月发电量弃光统计弃光统计全站当年发电量状态监测总发电量CO2减排节约标准煤年发电量完成百分比弃光电量统计弃光率统计箱变箱变实时功率593逆变器箱变实时温度状态监测逆变器功率状态监测4汇流箱对标分析、性能分析逆变器日发电量对标分析、性能分析5组串逆变器月发电量对标分析、性能分析逆变器年发电量对标分析、性能分析6配电柜状态监测累计发电量状态监测逆变器温度对标分析、性能分析、故障诊断故障频次统计对标分析、性能分析、故障诊断对标分析、性能分析、故障诊断出口电压对标分析、性能分析、故障诊断出口电流故障诊断入口电压故障诊断入口电流对标分析、性能分析、故障诊断电流对标分析、性能分析、故障诊断电压功率输入电流输入电压此外，方案还可根据需求开发深度服务功能，例如优化的光功率预测功能、基于AGC调节的光伏阵列IV诊断功能、MPPT跟踪优化以及跟踪系统控制优化功能集成等。60第五章光伏物联网未来发展的思考一、光伏物联网未来发展机遇与挑战发展机遇一：多项政策推动光伏数字化智能化创新发展2018年，工信部联合住建部、交通部、农业部、国家能源局、国务院扶贫办发布《智能光伏产业发展行动计划（2018-2020年）》以来，推动光伏产业的智能应用、智能运维、智能调度，支持相关技术进步，推广智能光伏产品及方案，并先后发布了两批共37家智能光伏试点示范企业与39个智能光伏试点示范项目，有效引导行业智能升级，促进光伏产业健康发展，我国连续多年保持全球光伏制造第一大国和装机应用第一大国地位。2021年随着以5G通信、人工智能、先进计算、工业互联网等为代表的新一代信息技术快速兴起，加快光伏产业与信息技术深度融合发展、推动智能光伏产业创新升级成为大势所趋。工业和信息化部在联合相关部门进一步编制发布了《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》，并在2023年2月23日公布了第三批共43家智能光伏试点示范企业与54个智能光伏试点示范项目。本次行动计划公布的示范企业和项目规模超过前两批的总和，支持力度明显加大。2023年3月31日，国家能源局发布《关于加快推进能源数字化智能化发展的若干意见》，提出要以数字化智能化技术加速发电清洁低碳转型，发展新能源功率预测技术，统筹分析有关气象因素、电源状态、用户需求、储能配置，提升分布式新能源智能化水平。由此可见，以数字化智能化为载体，推动光伏能源行业转型升级和绿色低碳循环发展，既是客观的现实需求，也是新时代发展的必然选择。发展机遇二：光伏产业增长模式的转变将带来更多物联网业务需求全球范围内的能源结构调整是解决传统能源枯竭和环境污染的唯一途径，新能源的应用应运而生。目前，许多国家提出了明确的新能源发展目标，制定了支61持新能源发展的法规和政策，使新能源产业的规模持续扩大。自2009年以来，我国风力和光伏发电成本持续下降，未来，随着技术的持续进步，风电、光伏发电的价格竞争力仍将持续增强，伴随着建设规模限制的取消和抢装现象的消失，新能源产业将进入快速、良性发展的道路。经过多年的发展，新能源产业已经由野蛮增长阶段进入到了精细化、集约化增长阶段，由此也催生了更多不同的信息化应用场景。新能源开发布局的优化、利用方式的创新、利用途径的多元化以及新能源电站的信息化、管理的数据化等都将催生大量的新能源产业信息化需求。发展挑战一：光伏电站数据采集不够全面，数据积累少我国新能源行业仍在发展初期，相对较为粗放，对新能源电力在发电、输电、配电和售电环节的数据积累较少，因此行业内有记录且可用的历史数据并不是很多。针对于光伏电站运维方面，数据采集普遍存在不够全面，颗粒度不够精细的问题，而光伏电站故障往往是集中主要是在具体的组件和组串层面。另外，新能源软件的开发和优化除了需要收集和利用实时数据外，往往也需要大量的历史数据进行论证和模拟，历史数据积累的缺少限制了新能源信息化应用的发展，也阻碍了新能源软件的迭代速度，成为了行业发展面临的挑战之一。发展挑战二：光伏设备与数据安全保障体系待完善事实表明，物联网在光伏电站数字化转型中发挥着关键作用。但是光伏物联网涉及到能源供应、数据传输等多个方面，安全问题比较复杂。很多企业在设计部署物联网设备时，并未考虑到安全性。近年来，由于光伏物联网设备的激增，多类型、多型号的设备分布在各地光伏发电站中，且设备厂商的远程运维方式多样，导致风险暴露面积增加，原有安全防护手段难以应对，由此引发的光伏电站网络安全风险和挑战与日俱增。黑客越来越多地将目标对准我国的能源部门，整体来看我国能源部门的网络安全形势不容乐观。62企业对于采用物联网设备最担忧的问题之一是管理与日益增加的风险。物联网相关的信息安全和隐私问题已经引起全球关注，因为这些设备肩负与物理世界交互的任务。物联网漏洞不断出现，使得制造商在设计上强调物联网安全至关重要。二、我国光伏物联网发展的策略建议光伏物联网应用的逐渐加深打破了原先产业内的数据壁垒，使得有效利用新能源生产、传输和消费过程中产生的数据成为可能。围绕这些数据，结合物联网、人工智能和大数据分析等技术，将形成如新能源电力交易等新的市场和需求，也有利于加强产业上、中、下游的联动，建立新能源产业内的大数据生态，促进电力生产、传输和消费全流程效率的提高，提高新能源的使用效率。为促进光伏物联网的健康发展，我们提出以下建议：第一，加强技术研发。加大对光伏物联网技术的研发投入，推动技术的不断创新和升级，提高光伏物联网的智能化水平，优化系统运行效率。第二，加大推广应用。通过政策引导和市场推广，加快光伏物联网的应用推广，让更多的用户了解和使用光伏物联网技术。第三，加强产业合作。加强与光伏物联网相关产业的合作，如电力、建筑、智能家居等，形成完整的产业链，推动光伏物联网产业的健康发展。第四，提高品质水平。提高光伏物联网产品的品质水平，建立健全的质量监管体系，保证产品质量，提高用户的满意度。第五，引导资金投入。加大对光伏物联网的投资，引导社会资金投入光伏物联网建设和运营，促进其健康发展。第六，完善政策体系。建立完善的政策法规体系，支持光伏物联网的技术研发、应用推广、标准规范等方面的发展，加快光伏物联网的健康发展。63