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精密測試電源行業(yè)發(fā)展情況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 愛科賽博    2023-06-26

測試電源伴隨著科研和工業(yè)領(lǐng)域同步發(fā)展，產(chǎn)業(yè)發(fā)展周期較為悠久，產(chǎn)品技術(shù)相對成熟，廣泛應(yīng)用于科研試驗(yàn)、航空航天、醫(yī)療設(shè)備、通信電子、消費(fèi)電子、電子元器件等傳統(tǒng)行業(yè)。由于其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，通常被歸為通用電子測量儀器中的電源及電子負(fù)載類別，稱作通用測試電源。在傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展較早的歐美日以及中國臺(tái)灣地區(qū)，積累了一批具備較強(qiáng)先發(fā)優(yōu)勢的廠商，包括AMETEK、EA、致茂電子等。

隨著新能源行業(yè)快速發(fā)展，開始出現(xiàn)較多對大功率測試電源的需求。由于通用測試電源通常功率較低而無法滿足上述測試需求，市場上出現(xiàn)兩類解決方案：通過串并聯(lián)技術(shù)將功率較低的通用測試電源擴(kuò)容以覆蓋更高功率；采用大功率變換器方案按照測試電源要求專門研制。后一類大功率測試電源體積較大，主要應(yīng)用于新能源及其上下游相關(guān)配套領(lǐng)域，因此也被稱作專用測試電源或大功率測試電源。

由于大功率測試電源早期的定制特征，在通用測試電源領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位的國外和中國臺(tái)灣地區(qū)廠商，其價(jià)格、服務(wù)、市場響應(yīng)速度都不具備競爭優(yōu)勢。國內(nèi)具備較好的技術(shù)基礎(chǔ)和定制化能力的電源廠商，如科威爾、艾諾儀器、沃森電源及愛科賽博等，通過研發(fā)大功率測試電源切入新能源領(lǐng)域，并逐步開發(fā)通用測試電源產(chǎn)品，形成對傳統(tǒng)測試電源廠商的差異化競爭。

隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，設(shè)備電氣化水平的提升，以及近年來光伏儲(chǔ)能、新能源汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，作為電氣電子產(chǎn)品或部件在研發(fā)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的必要測試設(shè)備，測試電源的需求呈現(xiàn)快速增長。

以業(yè)務(wù)規(guī)模和行業(yè)影響力較大上市公司 AMETEK（美國）和致茂電子（中國臺(tái)灣）為例，2021 年 AMETEK測試電源所在業(yè)務(wù)板塊的收入為 72.45 億元1，致茂電子在相應(yīng)板塊的收入為31.12 億元。僅上述兩家公司的相關(guān)產(chǎn)品銷售額已經(jīng)突破百億并保持增長趨勢，反映出測試電源在全球市場整體發(fā)展趨勢良好。

新能源發(fā)電、電動(dòng)汽車及其他應(yīng)用領(lǐng)域下游企業(yè)被測試產(chǎn)品出貨量的增長與對精密測試電源產(chǎn)品需求具有匹配關(guān)系：①精密測試電源既是一種研發(fā)測試設(shè)備也是重要的生產(chǎn)測試設(shè)備；②新型光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器產(chǎn)品、電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等被測試產(chǎn)品的升級(jí)換代需要不斷地增加研發(fā)投入，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)包括精密測試電源產(chǎn)品在內(nèi)的研發(fā)設(shè)備的需求；③光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器、新能源汽車等下游終端產(chǎn)品出貨量的增長促使相關(guān)企業(yè)新增產(chǎn)能，進(jìn)而產(chǎn)生增加產(chǎn)線生產(chǎn)設(shè)備中精密測試電源的投入。

（1）新能源發(fā)電

測試電源在新能源發(fā)電領(lǐng)域的主要應(yīng)用是對光伏發(fā)電領(lǐng)域的核心部件光伏逆變器進(jìn)行測試，對儲(chǔ)能領(lǐng)域的核心部件儲(chǔ)能變流器和儲(chǔ)能電池包進(jìn)行測試，以及對發(fā)電機(jī)組接入電網(wǎng)做電網(wǎng)適應(yīng)性測試。

例如，光伏模擬器可以輸出高精度、高動(dòng)態(tài)特性的直流電，模擬光伏陣列的 IV 特性曲線，廣泛應(yīng)用于光伏逆變器的研發(fā)生產(chǎn)測試，是測試逆變器 MPPT 效率的重要工具；電池模擬器可以模擬真實(shí)儲(chǔ)能電池包的輸入輸出特性，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能變流器充放效率測試；電網(wǎng)模擬源適用于風(fēng)電、光伏等各種外場環(huán)境，可模擬包括電網(wǎng)電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)、閃變、諧波電壓在內(nèi)的各類電網(wǎng)工況，對發(fā)電機(jī)組電網(wǎng)適應(yīng)性進(jìn)行測試和認(rèn)證。

目前，各國對碳排放造成環(huán)境問題基本達(dá)成共識(shí)，低碳發(fā)展的理念已成全球趨勢。在 2021 年的兩會(huì)上，碳達(dá)峰、碳中和被首次寫入政府工作報(bào)告，我國力爭在 2030 年前實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，2060 年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”，利用光伏等新能源替代傳統(tǒng)能源是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。隨著光伏發(fā)電行業(yè)持續(xù)降本增效，截至 2020 年底，光伏發(fā)電的平均成本為 0.36 元/度，基本與全國脫硫燃煤電價(jià)平均值持平，經(jīng)濟(jì)效益開始顯現(xiàn)。

光伏發(fā)電已經(jīng)成為具有規(guī)模優(yōu)勢和自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。據(jù)國家能源局統(tǒng)計(jì)，我國光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量從 2016 年的0.77 億千瓦增長到 2021 年的 3.06 億千瓦，年復(fù)合增長率為 31.78%。

按照“十四五”規(guī)劃要求及國務(wù)院相關(guān)部署，確保 2025 年非化石能源消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的比重達(dá)到 20%左右，到 2030 年該比重達(dá)到 25%左右。為達(dá)到此目標(biāo)，我國光伏等新能源發(fā)電年均裝機(jī)容量仍將保持高速增長，對測試電源的需求將持續(xù)提高，行業(yè)規(guī)模有望穩(wěn)定增長。

在光儲(chǔ)領(lǐng)域，核心部件光伏逆變器功率不斷提升。以目前市場占比接近 70%的組串式逆變器為例，各大廠商陸續(xù)推出更大功率的逆變器產(chǎn)品，以降低產(chǎn)品的單瓦成本。隨著高功率化降本的路線逐漸清晰，光伏逆變器產(chǎn)品迭代速度明顯加快，將會(huì)促使應(yīng)用于逆變器研發(fā)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的測試電源產(chǎn)品迭代升級(jí)。此外，微型逆變器憑借安全、高效、靈活的優(yōu)勢，以及近年成本的下降，正迎來全新的發(fā)展機(jī)遇，未來將新增大量微型逆變器的測試需求。

（2）電動(dòng)汽車

專用測試裝備廣泛地應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域，是新能源汽車行業(yè)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、動(dòng)力電池和充電樁研發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)必不可少的測試設(shè)備。例如，電池模擬器可準(zhǔn)確模擬電池的不同參數(shù)，來測試電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率、堵轉(zhuǎn)、超速、饋電、過載等性能，亦可用于替代真實(shí)電池滿足對直流充電樁測試；電機(jī)模擬器可同時(shí)模擬電機(jī)及電池包，具備電機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，精確模擬永磁同步電機(jī)電動(dòng)及發(fā)電狀態(tài)，單臺(tái)設(shè)備完成電機(jī)控制器的老化及下線測試；電網(wǎng)模擬源模擬電壓變化、諧波、閃變等特殊工況，用于充電樁的電網(wǎng)適應(yīng)性測試。

全球范圍內(nèi)，新能源汽車仍處于起步階段，呈現(xiàn)出滲透率較低，增速較高，增長潛力巨大的特點(diǎn)。從市場規(guī)模來看，我國已經(jīng)成為全球最大的新能源汽車市場，2021 年新能源汽車產(chǎn)銷突破 350 萬輛，實(shí)現(xiàn)同比 1.6 倍的大幅增長。

根據(jù)《2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》的要求，到 2030 年新能源汽車的滲透率要達(dá)到 40%，我國新能源汽車市場的發(fā)展?jié)摿Τ渥?。隨著國內(nèi)電動(dòng)汽車的蓬勃發(fā)展，我國政府同步推進(jìn)新能源汽車及充電設(shè)施產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2016-2021 年間，我國公共充電樁數(shù)量由 14.13 萬個(gè)增長至114.70 萬個(gè)，復(fù)合增長率達(dá) 52.01%。

后續(xù)隨著我國新能源汽車的持續(xù)增長，將會(huì)進(jìn)一步拉動(dòng)充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)需求的快速增長，我國充電基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模有望迎來新一輪高增長，市場前景廣闊。新能源汽車整車及部件測試環(huán)節(jié)眾多，對測試電源的需求也將穩(wěn)定增長。

隨著新技術(shù)和新材料的發(fā)展，新能源汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)朝著高電壓、高功率密度、高度集成化的方向發(fā)展，以提高電機(jī)效率延遲里程、減輕汽車重量、縮短充電時(shí)間。高壓化對汽車電子各環(huán)節(jié)都將帶來新挑戰(zhàn)，新能源汽車要實(shí)現(xiàn)上述功能，除了需要提高電機(jī)、電池性能外，PTC、空調(diào)、OBC、高壓線束等部件都需要重新適配，此外還面臨更高電壓帶來的安全、熱管理、成本等多方面挑戰(zhàn)。

因此，在相應(yīng)的研發(fā)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，也將催生出對測試電源產(chǎn)品新的需求。同時(shí)，隨著整車帶電量和續(xù)航里程提升，充電便利性成為制約電動(dòng)車使用體驗(yàn)提升的一大因素，高壓快充能夠有效解決電動(dòng)車?yán)锍探箲]、快速充電問題，已成為未來補(bǔ)能技術(shù)演進(jìn)新趨勢，相應(yīng)的高壓大功率超充網(wǎng)絡(luò)正處于加速布局階段。較大的快充需求有望驅(qū)動(dòng)充電樁向高功率升級(jí)換代，進(jìn)而帶動(dòng)測試電源的需求增加。

（3）其他應(yīng)用領(lǐng)域

測試電源是各類制造業(yè)的基礎(chǔ)測試設(shè)備之一，市場空間十分廣闊。隨著消費(fèi)電子、通訊電子、半導(dǎo)體等下游行業(yè)的迅速發(fā)展，測試電源行業(yè)迎來了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。當(dāng)前，我國正在由制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)型，對半導(dǎo)體等先進(jìn)制造業(yè)的重視程度越來越高。晶圓測試、芯片供電及老化測試、分立器件的導(dǎo)通測試等關(guān)鍵測試環(huán)節(jié)均需要測試電源參與，因而測試電源的自主可控尤為關(guān)鍵。在當(dāng)前國際形勢下，研發(fā)生產(chǎn)環(huán)節(jié)關(guān)鍵設(shè)備的國產(chǎn)化來越受到國家和企業(yè)的重視，隨著國內(nèi)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，目前國內(nèi)企業(yè)在測試電源領(lǐng)域

已有充分的技術(shù)積累。從產(chǎn)品指標(biāo)上看，國產(chǎn)測試電源在電壓精度、電流精度以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間等方面已達(dá)到進(jìn)口品牌水平，為后續(xù)逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品創(chuàng)造了可能。同時(shí)，新能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展帶來了新的測試需求，國產(chǎn)廠商展現(xiàn)了性價(jià)比和快速服務(wù)響應(yīng)上的優(yōu)勢。以新能源領(lǐng)域?yàn)橥黄瓶冢⑵放普J(rèn)知和產(chǎn)品口碑，有助于國產(chǎn)廠商輻射更廣闊的市場應(yīng)用領(lǐng)域，把握國產(chǎn)替代的機(jī)會(huì)。

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