2022年薄膜电容行业发展现状及市场格局分析.docx

2022年薄膜电容行业发展现状及市场格局分析一、新能源为薄膜电容注入新活力（一）乘新能源之势，薄膜电容器需求强劲1、薄膜电容特性使其充分适用于新能源领域电容器是电路系统中不可或缺的被动元器件，具备通交流阻直流功能。电容器的基本结构是两个金属导体物质之间以绝缘介质隔离，使之构成两极板，充电后两极板会分别储存数量相等的正负电荷，从而成为“储存电荷的容器”。除了储能外，电容器还具备“通交流，阻直流”的功能。由于两极间的绝缘物质，电容器会阻断直流电流，但交流电流会轮流对电容器的两极充电，两极电荷产生周期性变化，极板不断地充电和放电，对于外电路来说形成电流。基于上述功能，电容器在调谐、旁路、耦合、滤波、储能等电路中起重要作用。从电容器产品分类来看，电容器产品根据材质的不同可分为陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电解电容器和薄膜电容器等。从中国电容器市场产品结构来看，根据华经产业研究院数据，2020年陶瓷电容占比53.2%，占据电容市场半壁江山，铝电解电容、薄膜电容和钽电解电容分别占比26.4%、8.8%和5.4%。薄膜电容器具有耐高压、寿命长、温度特性好、安全稳定等特点。铝电解电容器是以铝氧化膜为电介质的电容器，体积小、容量大、价格低，但阻抗频率特性与温度特性较一般，寿命较短。钽电解电容器是以钽氧化膜为电介质的电容器，寿命更长，温度特性比铝电解电容器更好，但故障后容易短路起火。陶瓷电容器是以陶瓷为介质的电容器，具有无极性、耐高压等特点，但受震动易引起容量变化且成本较高。薄膜电容器是将金属箔与塑料薄膜重叠或对薄膜进行金属化并卷绕形成的电容器，其具有无极性、耐压高、频率响应宽广、温度特性好、寿命长、安全稳定性等优势，但同时单位体积的容量小，价格高。随着成本的下降和技术的提升，薄膜电容在交直流转换、直流支撑DC-Link等领域起到越来越重要的作用。薄膜电容充分发挥特性，适用于新能源领域。由于新能源的应用场景要求电容器承受高电压、强电流且功能特性保持稳定，抵抗被电压击穿的风险，薄膜电容的耐高压高频和安全稳定性使其更适宜应用于新能源领域。电容器在实际使用过程中会产生电阻和电感，而薄膜电容具备减小电阻和残余电感的构造，高频下阻抗低，耐高纹波电流能力强，减小开关频率下的震荡效应，让电路更稳定。除此之外，薄膜电容还具有自愈能力，当金属化薄膜电容器由于电介质发生击穿时，该部分的蒸镀电极会瞬间挥发，使得电容器两极再次形成短路恢复工作，大大提升高压电路场景下的可靠性。2、新能源汽车市场爆发，带动薄膜电容需求从整体来看，薄膜电容在电子电力设备中主要有三种应用场景，直流支撑、吸收电压和滤波。直流支撑方面，DC-Link电容一方面吸收逆变器从DC-Link端得到的高脉冲电流，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，另一方面防止逆变器受到DC-Link端的电压过冲和瞬时过电压的影响。吸收电压方面，吸收电容在电路中可以吸收掉尖峰电压，消除由于母排的杂散电感引起的尖峰电压，避免IGBT的损坏。滤波方面，滤波电容在变流器中滤除IGBT逆变器产生的高频纹波，使变流器并网时有符合要求的正弦波电压。从新能源汽车领域来看，薄膜电容器主要应用于车载逆变器、车载充电器（OBC）和充电桩。1）逆变器：逆变器是电驱系统的重要部件，其职责是将电池输出的高压直流电转换为电流和频率可变的三相交流电（DC-AC电路）供电动汽车的电机运转。高效的逆变器技术需要功能强大的功率模块进行逆变、与之匹配的DC-Link电容器进行直流支撑、以及吸收电容进行电压吸收。2）车载充电器：OBC系统通常包括整流电路和生成充电所需直流电压的DC-DC功率变化器。在此过程中，薄膜电容的应用场景包括EMI滤波电容、DC-Link电容、输出滤波电容、谐振电容、功率因数校正（PFC）等。3）充电桩：充电桩分为交流充电桩和直流充电桩。其中，交流充电桩采用常规电压、较小功率，被称为“慢充”；直流充电桩采用高电压、大功率，被称为“快充”，需要输出滤波电容及DC-Link电容等。除此之外，电池管理系统（BMS）、电控系统、DC-DC开关电源等高压电气单元中也可以采用薄膜电容器。新能源汽车进入加速渗透阶段，景气度持续延伸。随着电动化、智能化水平的不断提高，消费者对新能源汽车的认可度逐渐提高，带动新能源汽车渗透率持续提升，行业进入爆发期。2021年，全球及中国新能源车销量分别为648.7万辆、333.4万辆，分别同比增长107.6%、167.6%。2021年，全球及中国新能源乘用车渗透率分别达11.5%、15.5%，分别大幅上升5.7pct、9.3pct。根据EVSales和中汽协数据，全球新能源乘用车销量预计将从2021年的648.7万辆增长至2025年的2869.3万辆，4年CAGR为45%；中国新能源乘用车销量预计将从2021年的333.4万台增至2025年的1429.1万台，4年CAGR为43.9%。根据前瞻产业研究院预测，全球电动汽车渗透率有望在2025年提升至23%，2040年达到67%。薄膜电容作为新能源车电动化的核心元器件将持续受益于新能源高景气。新能源汽车需求增长将持续带动薄膜电容器替代铝电解电容趋势。其一，耐压性方面，得益于汽车电机驱动的电压增长，铝电解电容明显耐压不足，具有高耐压属性的薄膜电容器成为更优选。在电驱逆变器中，薄膜电容器已经逐渐替代铝电解电容器。其二，安全性方面，比起卷绕构造的传统型薄膜电容，叠加薄膜蒸镀新技术的薄膜电容器在安全性和性能上具有显著优越性，可满足日益发展的新能源车的可靠性标准，铝电解电容已经不再适用。国际市场中，全球混动汽车龙头丰田已从第二代Prius开始采用薄膜电容替代电解电容，特斯拉Model3开始采用薄膜电容器；国内市场中，新能源汽车龙头比亚迪也在车型“秦”、“唐”、“E6”等采用薄膜电容。未来，随着新能源汽车渗透率的提高，将持续带动薄膜电容器需求量的上升。新能源汽车市场扩大推动充电设施基础建设需求，抬升充电桩中薄膜电容需求。充电基础设施建设数量应与电动汽车发展规模相匹配。根据国际能源署预测，在既定政策情境下，到2030年国内充电桩数量可达860万个，世界充电桩总数可达1293万个，10年CAGR达25.9%；而在承诺目标情境下，到2030年，国内充电桩数量可达926万个，世界充电桩总数可达1537万个，10年CAGR达28.1%。随着充电桩的需求增加，充电桩用薄膜电容器的数量有望同步增加。3、薄膜电容广泛应用于光伏领域，未来成长空间可期从光伏领域来看，薄膜电容是光伏逆变器的重要元件。光伏逆变器应用于光伏阵列系统中，是系统平衡（BOS）的关键平衡组件，可将光伏太阳能板产生的可变直流电（DC）转换为市电频率交流电（AC），从而反馈回商用输电系统或供离网的电网使用。薄膜电容器广泛应用于光伏逆变器DC-Link、输入输出滤波以及逆变系统缓冲电路。光伏行业高景气持续，提升薄膜电容需求。一方面，政策推动光伏行业景气延续，从海外市场来看，美国自2021年2月重返巴黎协定后出台SolarFuturesStudy，目标2035/2050年光伏发电占比达40%、45%；欧盟通过欧洲气候法，将2050年“气候中和”目标纳入欧盟法律，欧洲光伏协会乐观预期2030年欧盟光伏累计装机将达到1TW；从国内市场来看，光伏需求确定强，自2020年9月正式提出“碳达峰，碳中和”目标以来，光伏产业政策不断推出，快速发展。2022年6月1日，国家发改委、能源局、财政部等九部委联合下发“十四五”可再生能源发展规划，提出2025年可再生能源发电量达3.3万亿千瓦时，在全社会用电增量中占比超过50%，风电和太阳能发电量实现翻倍。假设2030年起全球一次能源消费需求增速达到峰值，不考虑更新替换需求，预计全球光伏新增装机量将从2021年的170GW上升至2025年的433GW，4年CAGR达26%。另一方面，随着光伏行业技术不断迭代，降本增效下光伏经济性凸显。根据Lazard报告，光伏组件价格在过去10年间下降幅度超过了90%，2020年光伏电站平均LCOE为37美元/MWh，使得光伏发电已成为全球最便宜的能源，远低于天然气、核电、燃煤等传统能源发电成本，逐步开始由其内部经济性所驱动装机。2021年是我国光伏平价上网元年，落实了消纳条件的市场化规模打开行业装机上限。未来光伏产业降价趋势还将持续，光伏行业高景气将拉动相关配套器件使用量大幅提升。（二）新能源汽车技术升级，带来薄膜电容单车用量提升1、多电机新能源汽车配置趋势显现，带动薄膜电容单车用量提升多电机新能源汽车趋势形成，带动电机需求量增加。目前量产的新能源汽车主要包括单电机、双电机、三电机三种类型，电机的增多可以使得相同型号新能源汽车的动力性能更好。多电机设计所带来的动力优势不仅在于电机数量的增加，还在于可以使电池和电机功率更加匹配，允许对汽车加速过程做转矩的优化，并且通过电机的差异化设计获得更优异的等效合成电机。以特斯拉为例，随着电机数的增多，各车型的加速度和最高时速表现更加优异。目前，ModelX和ModelS已无可供销售的单电机版本，美国市场ModelY也已取消单电机后轮驱动版本，多电机电车将逐渐成为更多新能源汽车的标准配置。随着国产厂商逐渐掌握多电机设计技术，制造成本逐步降低，多电机配置渗透率将持续提高。2021年国内电动车销量排行榜前十的车型中，有五种车型已经包含双电机配置版本。单车配置电机数量增加，拉动配套电机控制器件需求上涨。新能源汽车各电机需要搭配电机控制器组成驱动单元才能正常工作。电机控制器的功能是根据档位、油门、刹车等指令，将动力电池所存储的电能转化为驱动电机所需的电能，使电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作。电机控制器的本质是一个可以通过控制板受外部信号控制的逆变电路，逆变电路的基础功能是将电池提供的高压直流电（HVDC）转换成高压交流电（HVAC）驱动电机运转。薄膜电容作为电机控制器重要组成部分，单车价值量持续提升。根据主营业务为电机控制器的英博尔招股说明书2016年数据，电容器占到电机控制器成本的5%左右。在逆变器中，薄膜电容作为电驱逆变器电容，起到不可缺少的作用。首先，电驱逆变器电容可以平滑母线电压，使电机控制器的母线电压在功率器件开关时仍比较平滑；其次，可以降低电机控制器功率器件端端到动力电池端线路的电感参数，削弱母线的尖峰电压；再次，可以吸收电机控制器母线端的高脉冲电流；最后可以防止母线端电压的过充和瞬时电压对电机控制器的影响。我们认为，未来随着多电机新能源汽车配置趋势持续显现，单车电机控制器需求量增加，单车薄膜电容价值量将持续提升，打开新能源汽车薄膜电容市场空间。2、新能源高压平台技术升级，提升更高性能薄膜电容用量高压平台技术持续推广，成为解决新能源汽车续航焦虑的主流方案之一。目前新能源汽车续航里程短、充电时间长是限制新能源汽车发展的主要阻碍，高功率充电方案可以使得电动汽车充电时间降低到与燃油车相似的水平。根据中国ChaoJi传导充电技术主要参数，以500kW功率充电5分钟，续航里程便可达400公里。根据焦耳定律Q=I2R，假设电路总电阻不变，通过提升电压而不是提升电流，可在提升充电功率的同时，不增加电路热损耗。综上所述，高压低电流是更为经济可行的高功率充电解决方案。目前国际上，日本CHAdeMO协会计划到2025年以后将充电功率提升到350-400kW，电压平台1000V；欧洲已经完成了350kW大功率充电标准体系的建设，最大充电电压920V；美国已经拥有了以特斯拉为应用案例的超级充电桩。在我国，由国家电网和中国电力企业联合会联合发布的电动汽车ChaoJi传导充电技术白皮书中，方案设计电压等级有望达到1500V，最大充电功率可达900kW。高压平台架构是新能源汽车实现快速充电的基础，龙头车企入场布局。由于额定电压的不同，未搭载高电压平台的新能源汽车并不能在利用高压充电桩时使用其中的高压电流充电，因此只有搭载高压平台的新能源汽车才能进行快速充电，解决续航焦虑问题。龙头车企入场高压平台开发，保时捷于2019年推出搭载800V平台，支持最大270kW最大充电功率的纯电动量产车，极狐与华为合作推出搭载750V高压平台车型，最大充电功率为180kW。随着2021年比亚迪推出e平台3.0、华为推出全栈动力域高压平台这两个800V高压平台，国产品牌高压平台车型将持续渗透。高压平台对薄膜电容要求更高，提升更高性能薄膜电容用量。提高车载平台电压对汽车内部电路带来多方面的影响。随着电压的增高，尖峰电压会更高，并且在功率器件开关时产生的电感更高，更易产生反向电动势（backEMF），对于电容器的耐压能力和电容值提出更高的要求。根据电子元件分销商贸泽电子官网给出的松下ECWFG和EZPV系列车用薄膜电容的22年6月价格数据，可以看出在其他条件相似的情况下，随着薄膜电容额定电压或容值的提高，电容单价会逐渐上升。因此，新能源汽车搭载高压平台的发展趋势会提升更高性能薄膜电容的用量。二、全球薄膜电容供给格局加速集中，大陆份额有望持续提升（一）新能源产业向中国大陆转移，持续贡献需求增量中国新能源汽车市场需求打开，持续抢占全球市场份额。在政策及技术进步的推动下，国内新能源车市场需求持续提升。预计2022年中国新能源乘用车销量将增加至650.5万台，同比增长95%，高于海外64%的同比增速，中国新能源乘用车销量占比持续上升至56%。国内政策利好下光伏装机需求旺盛，光伏装机量增速较快。我们预计2022年国内光伏新增装机量将达到90GW，同比增长63.93%，高于海外47.06%的同比增速，中国光伏新增装机量占比上升至36%。因此，国内新能源上游薄膜电容厂商将持续受益于国内新能源市场带动，实现供应链的国产化转移，加速。（二）复杂制造工艺构建行业壁垒，优质厂商凭技术实力稳固地位从制造端来看，薄膜电容器厂商具备技术和工艺壁垒。薄膜电容上游主要为膜材厂商，其将石油提取炼化得到的PET或PP树脂粒子制作成电容基膜。薄膜电容厂商制造出薄膜电容再销售至下游客户，薄膜电容制造过程中每一项工艺的优劣都将影响最终产品的结果。薄膜电容生产需经过蒸镀分切、卷绕分装、封盖检测等环节，其中金属膜蒸镀直接影响电容膜的厚度与结晶度，从而影响电容的寿命、耐压和容值等表现，体现产品竞争力差异。蒸镀金属至薄膜基材制造过程精度高、难度大。蒸镀是将金属置于真空中进行蒸发或升华，使之在薄膜基材表面析出的过程，对基材的表面平整度和光洁度要求较高，最终在基膜表面析出的金属膜高纯度且平整，因此该工艺有复杂的镀前处理和镀后处理。卷绕、喷金、焊接的高水平工艺对降低电容器损耗起核心作用。电容器的损耗具体指电容器在工作过程中因发热而消耗的能量，决定着电容器的使用寿命和其在电路中的作用效果，是衡量电容器品质高低的最关键的参数。电容损耗分为介质损耗、漏电损耗和金属损耗，在材料不变的情况下，前两者相对不变，而优秀的工艺水平能降低金属损耗。金属损耗主要来自四个方面，引出线的损耗、极板的功率损耗、喷金层与电容器芯体端面之间的桥接电阻、引线与喷金层之间的焊接电阻。卷绕工艺中，控制卷绕时两金属化膜互相错开的距离在0.6-0.8mm之间且控制卷绕的张力适当，以达到稳定损耗的目的。喷金工艺中，损耗由金属化膜电极与喷金层的结合强度以及喷金层的质量来决定，结合强度与喷金层的质量依赖精准且稳定的电弧电压、喷枪高度、喷金气压、电容器芯子移动速度的控制。焊接工艺中，利用低电压、大电流短路放电产生的瞬时高热量来熔化芯子端面喷金和引线上的金属层，使二者融合，焊接压力、焊接头表面的平整度、电流与电压的控制都至关重要。从销售端来看，薄膜电容器厂商具有客户壁垒、服务壁垒和规模壁垒。客户方面，薄膜电容的主要客户为大型主流企业，认证周期长达1-4年，更换供应商成本较高，提高新品牌导入的难度。服务方面，随着电子产品一体化、全球化采购趋势的形成，以及定制化需求、快速反应需求的提升，厂商需要将技术服务移至前端，提高服务壁垒。规模方面，大型客户的需求多样、标准高，一般不考虑小型企业，同时大型生产企业具有相当的规模经济优势。（三）海外厂商产能布局谨慎，中国大陆优质厂商份额提升全球薄膜电容器市场向中国集中，中国大陆优质厂商份额提升。国际上，薄膜电容厂商均为大型厂商，如日本松下、TDK、美国基美等，厂商不仅仅做薄膜电容，还同时是其他电子元器件、半导体、化学材料等的多元型厂商。国际厂商具备技术优势，但成本处于劣势，随着国内成本优势厂商的崛起，国际厂商逐步转向新能源电容、超级电容等高附加值领域。同时，随着下游国产品牌崛起，薄膜电容器供应链向国内核心厂商集中，以法拉电子和江海股份为代表的中国厂商完成技术追赶，有望持续提升市场份额。海外厂商产能布局谨慎，国内厂商加速扩产。随着供应链逐步向国内核心薄膜电容供应商集中，日本厂商Nichicon、TDK、松下及美国厂商威世科技等产能布局谨慎，资本开支增速放缓。国产厂商法拉电子、江海股份、铜峰电子则持续扩产增收，提升市场份额。根据各公司年报数据，2017年起日美厂商营收与资本开支增速开始明显下降，2021年国内企业法拉电子、江海股份、铜峰电子营收增速分别达到48.7%、34.7%和18.1%，资本开支增速分别为130.1%、77.8%和159.0%。凭借远超海外的扩张速度，国产厂商有望进一步抢占国际市场。