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IGBT:电力电子行业的“心脏”

新型功率半导体器件IGBT已成为电力电子领域开关器件的主流发展趋势。今天我们就来分析介绍一下IG...

IGBT:电力电子行业的“心脏”

发布时间:2024-04-11 14:06:52   来源:开云体育网页版

  新型功率半导体器件IGBT已成为电力电子领域开关器件的主流发展趋势。今天我们就来分析介绍一下IGBT行业。

  IGBT是在电器设备中实现电能转换、传输和控制的核心器件,能够说是电力电子装备的“心脏”,高效率节约能源减排的主力军。

  作为电力电子技术最具代表性的产品,IGBT是工业控制及自动化领域的核心元器件,可以依据工业装置中的信号指令来调节电路中的电压、电流、频率、相位等,以实现精准调控的目的,应用场景包括变频器、逆变焊机、电磁感应加热、工业电源等。

  IGBT大范围的应用于工业、汽车、通信及消费电子领域,其主要电压应用场景范围在600V及以上。由于经济的快速的提升,我国能源需求量大幅度上升,在节能减排政策的背景下,新能源发电、新能源汽车等节约能源的效果明显的产品近年来市场规模不断扩大。

  (1)低压领域:IGBT主要使用在于变频白色家电、新能源汽车、新能源充电桩等领域,随着变频家电和新能源汽车渗透率的逐步提升,带动相关IGBT需求持续上升。

  (2)中压领域:随信息产业与高端制造业的加快速度进行发展,新能源并网和电网工程建设工程逐步加强,中国工业逆变焊机、逆变频器市场持续升温,USB电源与新能源发电市场稳步增长。

  (3)高压领域:主要使用在于轨道交通和电网传输领域,二者发展规模与投资规模持续增长。

  全球IGBT市场规模2017-2021年从46.8亿美元增长至70.9亿美元,年复合增长率为11%。预计2022年,全球IGBT市场规模将达到80.8亿美元。

  IGBT发展不断超预期,国内厂商迎来加快速度进行发展的黄金时期。目前,全球IGBT领域,不管是芯片、单管还是模块,英飞凌、三菱、富士电机都占据了50%以上的市场占有率。同时,在3300V以上的高端IGBT领域,海外厂商的IGBT产品的市场优势地位仍十分明显。

  中国慢慢的变成了全球最大的IGBT市场,但国产化率低,国产替代空间大。2021年我国IGBT行业产量将达到0.26亿只,需求量约为1.32亿只。预计2025年我国IGBT行业产量将达到0.78亿只,需求量约为1.96亿只。

  IGBT模块在新能源汽车领域中发挥着至关重要的作用,是新能源汽车电机控制器、车载空调、充电桩等设备的核心元器件。新能源汽车中的功率半导体价值量提升十分显著,根据英飞凌年报显示,新能源汽车中功率半导体器件的价值量约为传统燃油车的5倍以上。其中,IGBT约占新能源汽车电控系统成本的37%,是电控系统中最核心的电子器件之一。

  因此,未来新能源汽车市场的迅速增加,有望带动以IGBT为代表的功率半导体器件的价值量明显提升,从而有力推动IGBT市场的发展。

  IGBT在光伏行业主要使用在于光伏逆变器,占其价值量的15%-20%。由于光伏发电输出的电能不符合电网要求,需通过光伏逆变器将其整流成直流电,再逆变成符合电网要求交流电后输入并网。IGBT模块是光伏逆变器的核心器件,占逆变器价值量的15%-20%。

  2021年全年光伏新增54.88GW,2022年前三季度的新增装机,已经接近去年全年的总规模。今年9月光伏新增装机达8.13GW,环比增长20.6%;1-9月,光伏累计新增装机已达52.6GW。国家统计局预测,至2025年中国新能源发电通过柔性输电并网比例将会提升至71%,中国新能源发电IGBT市场规模将会增加到14.4亿元。

  根据有关部门的要求,我国近年来将发力于科技端的基础设施建设,包含5G基建、特高压、城际高速铁路和轨道交通、新能源车充电桩、大数据中心、AI和工业互联网等七大新基建板块,其中5G基站、新能源车充电桩、城际高铁和城市轨道交通和特高压等新基建领域都会大量使用IGBT,有效拉动IGBT需求。

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