储能变流器（PCS）产业链深度解析

技术演进、市场格局与核心企业增长动力

储能变流器（Power Conversion System, PCS）是电力电子技术在电化学储能系统中的关键应用，其发展与电力电子器件的迭代密切相关，主要历经三个阶段：

第一阶段为晶闸管时代，始于1957年通用电气研制出首个晶闸管，通过门极控制实现导通但无法关断，依赖电网电压等外部条件进行换流，应用受限。

第二阶段为全控型器件时代，20世纪70年代后期，门极可关断晶闸管（GTO）、电力双极型晶体管（BJT）和电力场效应晶体管（Power-MOSFET）兴起，具备可自主开通与关断的能力，采用脉宽调制（PWM）技术，推动电力电子技术实现重大变革[k]。

第三阶段为功率集成器件时代，80年代后期以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件成为主流，融合了MOSFET驱动功率小与BJT通态压降低的优点，具备开关速度快、载流能力强等优势，现为PCS核心器件[k]。

1991年锂电池商业化加速了电化学储能发展，电力电子技术随之广泛应用于储能场景，PCS由此成为连接电池系统与电网的核心设备[k]。

图：电子电力技术发展史来源：搜狐

PCS产业链可分为三大环节：

上游为电子元器件供应商。IGBT作为核心元件，全球市场长期由海外企业主导。据英飞凌数据，2021年其在全球分立型和模组型IGBT市场份额分别为28.9%和33%。国内厂商如士兰微、斯达半导正处于国产替代加速阶段[k]。

图：2021年全球分立IGBT市场竞争格局来源：华金证券

图：2021年全球模组IGBT市场竞争格局来源：华金证券

中游为PCS制造商，代表企业包括盛弘股份、科华数据、上能电气等[k]。

图：中国储能PCS提供商2022年全球出货量（单位：GW）来源：东吴证券

图：中国储能PCS提供商2022年境内出货量（单位：GW）来源：东吴证券

下游为储能系统集成商。SMM数据显示，2023年上半年全球储能系统出货达72.4GWh，Tesla以超7GWh位居第一。国内主要企业包括比亚迪、阳光电源、海博思创等[k]。

图：2023H1国内企业储能系统出货排名（单位：GWh）来源：知乎

从2023年前三季度财务表现看：

盛弘股份实现营收17.33亿元，同比增长85.42%；归母净利润2.73亿元，同比增长108.44%[k]。

科华数据实现营收55.02亿元，同比增长51.04%；归母净利润4.45亿元，同比增长54.39%[k]。

上能电气实现营收33.11亿元，同比增长210.59%；归母净利润2.09亿元，同比增长359.04%[k]。

图：wind机构一致预期增长和景气度情况来源：并购优塾、wind

完整的电化学储能系统由电池组、PCS、电池管理系统（BMS）和能量管理系统（EMS）构成。其中，PCS由IGBT、PCB板、电线电缆等硬件组成，是除电池外成本占比最高的部件[k]。

据能源电力说统计，储能系统中电池成本约占60%，PCS约20%，BMS与EMS合计约15%[k]。

图：电化学储能系统构成来源：平安证券

图：储能系统价值量分布来源：开源证券

图：储能变流器材料成本构成来源：国信证券

PCS核心功能是通过可控的四象限运行变流装置，实现交直流电能双向转换，涵盖整流、逆变、变频和斩波四大技术类型[k]。

以逆变为例，通过两组开关管交替导通，在控制信号作用下形成连续交流输出[k]。

图：电路原理来源：知乎

图：输出波形来源：知乎

技术路线方面，PCS按拓扑结构可分为工频升压型与高压直挂型[k]。

图：储能变流器分类来源：头豹研究院

工频升压需通过变压器升压，适用于远距离高压输电；高压直挂则直接接入高压电网，减少变压环节，提升效率，适用于近距离高电压场景[k]。

工频升压型PCS又分为单级与双级结构：单级效率高但灵活性差；双级灵活性高但成本高、效率低、控制复杂[k]。

按输出电压等级，PCS可分为两电平、三电平和多电平，随着直流电压趋近1500V，三电平成为主流拓扑结构[k]。

盛弘股份、科华数据、上能电气均基于原有电力电子技术基础切入PCS赛道：科华与上能源自光伏逆变器和UPS领域，掌握DC-AC转换技术；盛弘源自电能质量业务，具备AC-AC变频与DC-DC斩波技术积累，转型路径顺畅[k]。

盛弘股份主营工业电源、新能源变换设备、充电桩及电池检测设备。2023年上半年，新能源变换设备与充电桩业务分别占营收35.3%和34.85%，成为增长主要驱动力，拉动营收增长55.3%和45.6%[k]。

图：公司主要产品及用途来源：东吴证券

图：收入结构（单位：亿元）来源：并购优塾

图：不同业务对营收拉动效应来源：wind

科华数据聚焦数据中心、智慧电能与新能源领域。2023年上半年新能源业务收入占比达46.67%，同比增长98.74%，成为唯一显著增长板块，传统数据中心业务增长放缓[k]。

图：科华数据业务概况来源：德邦研究所

图：收入结构（单位：亿元）来源：并购优塾

图：不同业务对营收拉动效应来源：wind

上能电气主营光伏逆变器与储能变流器。2023年上半年光伏逆变器收入占比59.83%，储能相关产品占比37.56%，两者合计贡献超97%营收，拉动效应分别为54.47%和44.44%[k]。

图：收入结构（单位：亿元）来源：并购优塾

图：不同业务对营收拉动效应来源：wind

综合来看，科华数据与上能电气增长动力集中于光伏与储能逆变器赛道，而盛弘股份则横跨充电桩与储能两大高成长领域，业务布局更具多样性[k]。

图：归母净利润增速（单位：%）来源：并购优塾

2023年前三季度，盛弘股份归母净利润同比增长108.44%，Q3受北美储能装机放缓及原材料等因素影响，收入与利润环比略有下滑；科华数据Q3净利润同比微增0.96%，但环比下降30.74%，主要因费用集中确认及业务结构调整所致[k]。

图：近几个季度归母净利润情况来源：并购优塾

储能行业景气度向好，龙头企业业绩驱动与增长空间分析

新能源业务驱动营收增长，储能产业链迎来高景气周期

公司营收增长主要由新能源（储能）业务驱动，Q3盈利能力有所下降，主要受数据中心业务计提信用及资产减值准备影响。

图：近几个季度归母净利润情况来源：并购优塾

上能电气——2023年前三季度实现营业收入33.11亿元，同比增长210.59%；归母净利润2.09亿元，同比增长359.04%。其中Q3实现营收11.34亿元，同比增长75.9%，环比下降27.18%；归母净利润0.73亿元，同比增长226.58%，环比下降25.67%。

公司光储双线并进，营收增长超预期。光伏逆变器业务受益于国内大型地面电站需求上升，并积极拓展分布式光伏市场；储能业务在保持PCS出货领先的同时，储能系统集成业务逐步放量。Q3业绩环比下滑，主要受收入确认节奏影响。

图：近几个季度归母净利润情况来源：并购优塾

图：净现比来源：并购优塾

图：现金流VS CAPEX来源：并购优塾

从净现比看，三家企业净利润质量较高。2022年科华数据净现比显著提升，得益于加强应收账款管理及增值税留抵退税增加。

从资本支出看，科华数据与盛弘股份现金流对CAPEX覆盖能力较强。科华数据资本支出较高，主要投向算力基础设施服务与智算产品底座建设。

图：毛利率（单位：%）来源：并购优塾

图：净利率（单位：%）来源：并购优塾

图：杜邦分析拆解来源：并购优塾

盈利能力方面，储能业务毛利率排序为：盛弘股份 > 科华数据 > 上能电气，主要因部分企业境外客户占比高，价格接受度更强。

图：产业链价值分配来源：并购优塾

中上游IGBT、PCS环节技术壁垒较高，价值量占比高于下游储能系统集成。

在“双碳”政策推动下，光伏等新能源装机持续提升，带动储能需求快速增长，行业整体增速预期较高。

储能行业属于电力电子配件制造领域，虽在现金流与资本开支方面弱于消费或软件行业，但凭借技术优势可拓展储能、充电桩、光伏、风电等新兴市场，具备较高增长潜力。

在光伏装机高增长与碳酸锂价格回落背景下，储能系统及EPC项目内部收益率（IRR）提升，进一步刺激全产业链需求，行业景气度持续向好。

图：光伏月度装机数据来源：甬兴证券

图：碳酸锂价格走势来源：国金证券

图：磷酸铁锂电芯价格走势来源：国金证券

图：储能系统月度中标量（单位：MWh）来源：国金证券

图：储能系统加权平均中标价格（单位：元/Wh）来源：国金证券

图：2023年1-10月国内新型储能新增装机规模来源：国金证券

从增长测算角度，PCS市场规模可由以下公式推导：

PCS市场规模 = 新型储能新增装机规模 × 电化学储能占比 × 配储时长 × 单价 × PCS价值量占比

预计至2027年，中国新型储能累计装机规模有望达138.4GW，年均新增约25.1GW。

图片：产业链变革趋势及变化量级

来源：并购优塾

科技与消费升级产业链全景解析

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来源：并购优塾产业链地图