“比特+瓦特”的數(shù)字能源革命將帶來新興能源電子產(chǎn)業(yè)崛起發(fā)展中國是鋰電消費大國，相對來講，中國本身是一個富鋰大國，但中國的鹽湖鋰資源及其品位要弱于南美三國，大規(guī)模開采及產(chǎn)能提升的爬坡周期較長，難以實現(xiàn)經(jīng)濟且大規(guī)模開采，預(yù)計國內(nèi)市場海外鋰占比將長期維持在85%-90%之間。去年來雖然鋰價“過山車”又迅猛下滑到目前破10萬的低點，但長期來講，在復(fù)雜的國際競爭與斗爭中，全球產(chǎn)業(yè)鏈的本地化和多中心區(qū)域化，以及國際政治和地緣因素的干擾，能源自主意識的覺醒與強化，都決定著鋰等關(guān)鍵礦物質(zhì)和原材料的供給，長期將處于“緊平衡”狀態(tài)，隨時都可能對我國儲能新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展形成不確定的影響。材料替代的儲能新能源技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)成為美歐“去風(fēng)險化”的重要路徑之一，我國也需要未雨綢繆，加快開發(fā)鈉電池等產(chǎn)業(yè)鏈和供應(yīng)鏈自主可控的新型儲能技術(shù)，保障我國不斷增大的儲能市場需求和儲能產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)先發(fā)展優(yōu)勢。

新能源正在改變世界，技術(shù)的跨界和融合，也在持續(xù)改變產(chǎn)業(yè)的形態(tài)和發(fā)展變化軌跡。隨著科技的飛速發(fā)展，能源行業(yè)正在經(jīng)歷一場前所未有的變革。數(shù)字化技術(shù)，特別是云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能的應(yīng)用，正在對傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生深遠影響，推動中國能源的持續(xù)轉(zhuǎn)型。新一代儲能技術(shù)，正在融合電化學(xué)技術(shù)、電力電子技術(shù)和新興數(shù)字技術(shù)，國家新型能源系統(tǒng)建設(shè)，也必須要由這三大技術(shù)做支撐。我們當(dāng)前正在進入“比特+瓦特”的時代，也就是利用現(xiàn)代“比特”數(shù)字技術(shù)，將電化學(xué)技術(shù)與電力電子技術(shù)融合構(gòu)建的新一代“瓦特”（新興可再生能源）能源系統(tǒng)，與對用戶的感知和使用進行內(nèi)生性的耦合，形成電力生產(chǎn)、儲存、輸送與使用的內(nèi)生循環(huán)，從而使人類真正跨入綠色、智慧的“美好能源時代”。

一、“比特+瓦特”技術(shù)的跨界融合，正在改變能源產(chǎn)業(yè)形態(tài)，推動數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)興起與發(fā)展

能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型，涵蓋智能發(fā)電、智能電網(wǎng)、智能電力市場、智能儲能、智能管理和服務(wù)、智能用電各個環(huán)節(jié)。相較于傳統(tǒng)能源體系，數(shù)字能源通過5G、傳感器、人工智能等數(shù)字技術(shù)，將物理實體能源產(chǎn)銷“源-網(wǎng)-荷-儲”等環(huán)節(jié)，生成為數(shù)字世界的虛擬系統(tǒng)，仿真實時運行，并通過數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建“萬能互聯(lián)”的數(shù)字能源體系。能源電力數(shù)字化轉(zhuǎn)型，將成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)、高效鏈接儲能與新能源發(fā)電的重要抓手。隨著高比例新能源、高比例電力電子裝備廣泛接入，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定特性、安全控制和生產(chǎn)模式都將發(fā)生根本性改變。有專家指出，推動數(shù)字技術(shù)與實體經(jīng)濟深度融合，賦能傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型升級，是把握新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革新機遇的戰(zhàn)略選擇。

當(dāng)前，全球能源業(yè)界正加速布局數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)。眾多頭部科技型企業(yè)紛紛入局數(shù)字能源領(lǐng)域。如華為成立數(shù)字能源公司，明確提出通過融合數(shù)字技術(shù)與電力電子技術(shù)，致力于打造三大新型能源基礎(chǔ)設(shè)施：即面向能源變革的新型電力系統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施；面向智能變革的新型數(shù)字產(chǎn)業(yè)能源基礎(chǔ)設(shè)施；以及面向出行變革的新型電動出行能源基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)興起，也讓傳統(tǒng)能源裝備企業(yè)邁向“新增長極”，加快整合上下游資源，推進能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

數(shù)字化技術(shù)正在深度賦能能源產(chǎn)業(yè)的各個細分領(lǐng)域。從儲能來講，能源數(shù)字化的典型應(yīng)用，即包含在大量軟硬件運用的系統(tǒng)集成領(lǐng)域和后端以虛擬電廠技術(shù)為代表的數(shù)字化電力系統(tǒng)運行與管理。一個完整的電化學(xué)儲能系統(tǒng)，主要由電池組、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、儲能變流器（PCS）以及其他電氣設(shè)備構(gòu)成。這其中，主要是BMS和EMS涉及數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用。目前，BMS已經(jīng)由監(jiān)測、通訊、保護、顯示、存儲等基本功能向電池系統(tǒng)安全診斷和長壽命運維、系統(tǒng)經(jīng)濟性指標(biāo)診斷等高級功能發(fā)展。而EMS是儲能系統(tǒng)的決策中樞，充當(dāng)“大腦”角色，其核心基本功能是安全優(yōu)化調(diào)度策略和可視化，其作為儲能系統(tǒng)與更上一層信息系統(tǒng)交互的樞紐，使儲能系統(tǒng)可以通過EMS參與電網(wǎng)調(diào)度、虛擬電廠調(diào)度、“源網(wǎng)荷儲”互動等。正在推廣應(yīng)用的虛擬電廠，即是利用調(diào)控、通信等數(shù)字技術(shù)，將相對分散的源、網(wǎng)、荷、儲等資源進行整合，形成一個特殊的電廠來參與電力系統(tǒng)運行和電力市場管理。

總的來看，數(shù)字化技術(shù)能夠全面賦能儲能系統(tǒng)的安全、運維以及運行經(jīng)濟效益等多個領(lǐng)域。從安全角度，數(shù)字化/智能化賦能儲能系統(tǒng)的實時監(jiān)測、異常告警、故障診斷、消防安全資源一體化協(xié)調(diào)、大數(shù)據(jù)存儲加密等安全場景；在運維上，數(shù)字化/智能化賦能儲能系統(tǒng)的遠程監(jiān)控、遠程運維、大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)可視化、故障自恢復(fù)等運維場景；從經(jīng)濟效益角度，數(shù)字化仿真等技術(shù)賦能儲能系統(tǒng)設(shè)計，并通過大數(shù)據(jù)分析、AI、邊緣計算等技術(shù)賦能策略優(yōu)化等場景，提升儲能系統(tǒng)經(jīng)濟效益。

二、能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型，也加速推動能源電子產(chǎn)業(yè)興起與發(fā)展

能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型，信息流和能量流、瓦特和比特加快融合創(chuàng)新，引發(fā)新能源相關(guān)領(lǐng)域投資熱潮。電子信息技術(shù)與新能源需求融合的不斷深化，成為新一輪工業(yè)革命的重要標(biāo)識。在此背景下，隨著電子信息技術(shù)與新能源需求，信息流和能量流，瓦特和比特加快融合創(chuàng)新，能源電子產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生，并快速發(fā)展。工信部等國家六部委2023年4月發(fā)布《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出推動以“光儲端信”為核心的能源電子全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同和融合發(fā)展，提升新能源生產(chǎn)、存儲、輸配和終端應(yīng)用能力。到2025年，我國能源電子產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到3萬億元，綜合實力進入世界先進行列；到2030年，我國能源電子產(chǎn)業(yè)綜合實力持續(xù)提升，形成與國內(nèi)外新能源需求相適應(yīng)的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。

能源電子產(chǎn)業(yè)，是生產(chǎn)能源、服務(wù)能源、應(yīng)用能源的電子信息技術(shù)及產(chǎn)品的總稱。在發(fā)電側(cè)以太陽能光伏為代表；在儲能側(cè)以新型儲能電池為主體，并涵蓋能源生產(chǎn)、存儲、輸配和利用等領(lǐng)域的重點終端市場應(yīng)用及關(guān)鍵信息技術(shù)產(chǎn)品（簡稱“光儲端信”）。能源電子產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展方向包括：擴大光伏發(fā)電系統(tǒng)、新型儲能系統(tǒng)、新能源微電網(wǎng)等智能化多樣化產(chǎn)品和服務(wù)供給；推動基礎(chǔ)元器件、基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)工藝等領(lǐng)域重點突破，鍛造產(chǎn)業(yè)長板，補齊基礎(chǔ)短板，提升產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈抗風(fēng)險能力。在關(guān)鍵信息技術(shù)產(chǎn)品領(lǐng)域，重點要加大光電子器件（高速光通信芯片等）、功率半導(dǎo)體器件（IGBT、SiC及GaN等）、敏感元件及傳感類器件等的補短板和國產(chǎn)替代；同時加快功率半導(dǎo)體器件等面向光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、電力傳輸、新能源汽車、軌道交通推廣等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

三、功率半導(dǎo)體國產(chǎn)替代加速推進，補短板降成本成為核心市場需求

作為電能轉(zhuǎn)換與電路控制的核心器件，功率半導(dǎo)體在電子電路中起到功率轉(zhuǎn)換、功率放大、功率開關(guān)、線路保護和整流等作用，廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電和儲能、新能源汽車等電力電子領(lǐng)域，以助其實現(xiàn)提高能量轉(zhuǎn)換率、減少功率損耗的電力轉(zhuǎn)換目標(biāo)。建設(shè)新型能源體系的標(biāo)志和要求，包括高比例的可再生能源、高比例電力電子裝備制造與應(yīng)用、多能互補綜合能源和數(shù)字化智慧化能源；以及高韌性本質(zhì)安全可靠電力系統(tǒng)。包含功率半導(dǎo)體的能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，對能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型和新型能源體系建設(shè)，十分重要。

在新能源領(lǐng)域，光伏、儲能、風(fēng)力發(fā)電等對功率半導(dǎo)體存在大量需求。以IGBT為主的半導(dǎo)體器件占逆變器成本約10%左右，對電能起到整流、逆變等作用，以實現(xiàn)新能源發(fā)電的交流并網(wǎng)、儲能電池的充放電等功能。從目前市場需求來看，硅基MOSFET、硅基IGBT 以及碳化硅，為目前功率半導(dǎo)體分立器件的主力產(chǎn)品。其中IGBT俗稱電力電子裝置的“CPU”，是能源變換與傳輸?shù)暮诵钠骷?，廣泛應(yīng)用直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機、變頻器、開關(guān)電源、照明電路和牽引傳動等場景。

半導(dǎo)體功率器件起源于歐美，日本后來居上占據(jù)半壁江山。和國外廠商相比，國內(nèi)功率器件行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平和創(chuàng)新能力仍存在較大的差距，部分高端MOSFET、IGBT產(chǎn)品仍大量依賴進口。由于功率半導(dǎo)體客戶主要追求的是產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性，其技術(shù)迭代速度較慢，使用周期較長，因此雖然目前差距較大，但是行業(yè)留給了本土功率器件廠家充足的發(fā)展和追趕的時間。受益于國家和地方政府的鼓勵政策，國內(nèi)電動汽車與充電樁、光伏與儲能等領(lǐng)域需求增長，加上美西方對中國芯片的封鎖，功率半導(dǎo)體國產(chǎn)化進程有望加速。差距就是潛力，短板就是空間。功率半導(dǎo)體等重要元器件產(chǎn)業(yè)補短板和實施國產(chǎn)替代，具有廣闊的發(fā)展前景。

國內(nèi)市場方面，我國功率二極管、功率三極管、晶閘管等功率器件產(chǎn)品大部分已實現(xiàn)國產(chǎn)化，而功率MOSFET 特別是超級結(jié)MOSFET、IGBT等高端功率器件產(chǎn)品還較大程度上依賴進口。2021年我國功率半導(dǎo)體前十大企業(yè)為安世半導(dǎo)體、華潤微、揚杰科技、士蘭微、華微電子、捷捷微電、斯達半導(dǎo)、新潔能、比亞迪半導(dǎo)體、時代電氣。前十大企業(yè)中，安世半導(dǎo)體產(chǎn)品覆蓋最為全面，基本上涵蓋了二極管、MOS、IGBT、SiC等主要品線；此外，士蘭微、華潤微、揚杰科技等老牌功率器件廠商產(chǎn)品也基本上覆蓋了市場主流的MOS和IGBT產(chǎn)品；而比亞迪半導(dǎo)體和時代電氣，背靠母公司擁有強大的終端市場，相關(guān)功率器件產(chǎn)品除了自用外，也走向市場開始向其他大客戶實現(xiàn)了批量出貨。