本
文
摘
要
薄膜电容和铝电解电容主要应用于电源电路，直接受益于新能源发展趋势，需求增长和产能转移共振，持续推荐。考虑到需求大幅增长、供给或存在约束，我们预计上游材料厂商或将受益于价格弹性，建议关注。
摘要
智能手机、高性能计算支撑电子元器件高增长，未来十年受益于能源革命，电力电子发展强劲，我们认为功率类元器件也将显著受益。根据WSTS和Mordor Intelligence，2020年全球主动和被动元器件市场规模分别为4400亿美元和310亿美元。被动元器件在电路中发挥配角作用，虽然市场规模相对较小，但从生产模式（IDM）、产业链地位（下游客户分散）和产能转移（持续从日本向中国大陆转移）三个角度，成长确定性更高。
电源电路中的直流母线电容额定电压高、静电容量大、价值量高，薄膜电容耐压性和产品稳定性好，是直流母线电容的主流产品方案；此外，电容还有IGBT吸收和滤波等功能，薄膜和铝电解方案性能接近，实际选择取决于终端成本敏感性。当前光伏风电和新能源汽车高景气，为薄膜和铝电解电容带来增量市场: （1）新能源汽车: 我们测算2021年全球薄膜电容市场规模17.43亿元，2021~2025年CAGR 37.44%。2021年全球铝电解电容市场规模13.48亿元，2021~2025年CAGR 34.98%。（2）光伏风电储能: 我们测算2021年全球薄膜电容市场市场规模19.51亿元，2021~2025年CAGR 8%（假设薄膜和铝电解电容用量1: 1，铝电解电容规模同上）。
全球薄膜电容龙头依次为Panasonic、法拉电子、TDK、Kemet、Nichicon等。工艺和设备难度有限，壁垒在于品控、服务和材料自供能力。金属蒸镀膜占原材料成本60%以上，工艺难度大，且镀膜设备依赖进口；金属蒸镀膜70%原材料成本来自基膜，基膜由树脂通过拉伸工艺生成，工艺难度大且拉膜机投资额高，依赖海外进口，设备供应有限，基膜厂商扩产能力因此受制约。全球铝电解电容龙头包括Nippon Chemi-Con、Nichicon、Rubycon、艾华集团和江海股份等。工艺和设备供应难度有限，壁垒来自电极箔材料。电极箔占原材料成本约70%，生产成本中40%来自电费（根据江海股份公告），因此电费是影响电极箔价格和电容厂商成本的关键因素。
风险
新能源发电装机量、新能源汽车渗透率不及预期；材料设备供应瓶颈大。
正文
新能源增长拐点已到，看好被动元器件的发展空间
电子元器件位于电子设备产业链中上游，下游是各类信息电子和电力电子终端、模块。信息电子以信号处理为主，计算、存储和连接是三大基础功能；电力电子以电源管理为主，电能变换和电路控制是两大基础功能。智能手机、数据流量升级、高性能计算催化的信息电子，支撑了电子元器件的高速增长，未来十年维度，电力电子同样呈现强劲发展势头。碳达峰、碳中和背景下，“能源”革命有望带动新能源发电、用电全产业链需求增长，当前光伏风电和配套储能高景气，中国市场新能源汽车渗透率也快速提升至13.9%（根据乘联会2021年11月数据），突破S-Curve（产品渗透率曲线）10%经验拐点，我们认为功率类电子元器件将显著受益。
电力电子是利用功率半导体器件对电能进行高效变化，包括电压、电流、频率和波形等，下游应用包括一般工业、电力系统、电气化系统、信息技术产业、新能源发电和家用电器等。对电能进行变化的电路器件为电能变换器，由于电流分直流和交流两种，电能变换器大概有：直流变换器（DC/DC）、逆变器（DC/AC）、整流器（AC/DC）、交-交变频器（AC/AC）、变流器（AC/DC/AC）。
图表1：电力电子装置类型、下游应用
资料来源：《电力电子技术》，阮新波，2021年8月，中金公司研究部
电子元器件大致分为主动元器件和被动元器件两类。主动元器件包括集成电路（Integrated Circuit）和分立器件等，对信号进行放大和变换等处理；被动元器件包括RCL元件（电容、电感和电阻）和频率控制器件等，仅另信号通过并不改变信号特征。狭义上的被动元器件主要指RCL元件。被动元器件在电路中发挥“配角”作用，主要起旁路/去耦、滤波、储能、稳流稳压、阻抗匹配、抗电磁干扰等功能，根据WSTS和Mordor Intelligence的统计，2020年主动元器件和被动元器件全球市场规模分别为4400亿美元和310亿美元。我们认为新能源背景下，伴随功率类主动元器件的需求增长，被动元器件也将迎来发展机遇。虽然被动元器件市场规模不到主动元器件十分之一，但从生产模式（IDM）、产业链地位（下游客户分散）和产能转移（持续从日本向中国大陆转移）三个角度，我们认为被动元器件成长确定性更高。
图表2：电子元器件分类及下游应用
资料来源：Mordor Intelligence，WSTS，中国电子技术标准化研究院，中金公司研究部
生产模式：设计/材料/器件一体化的类IDM模式，增长稳健
电子元器件是设计、材料、生产工艺和封装的产物，主动和被动元器件由于功能差异，呈现出差异化的生产模式、以及材料设备供应体系。
主动元器件：一般基于半导体晶圆，通过复杂的平面光刻工艺/MEMS工艺、种类多样的封装方式制造而成。从产业链分工看，主动元器件追求P（性能Performance）P（功耗Power）A（尺寸Area），设计、生产工艺迭代相对较快，研发投入和固定资产投入较重，因此在产品设计和生产制造端形成了Fabless（无晶圆）和IDM（Integrated Device Manufacture）两种模式。配套产品升级，材料和设备演化出专门的供应链体系。
被动元器件：将介质（电容）/磁芯（电感）/电阻体（电阻）和金属电极通过卷绕和相对简单的封装工艺制造而成。当然，在产品小型化趋势下，信号类被动元器件开始引入光刻、一体成型等更复杂的工艺。从产业链分工看，被动元器件追求性能（容值、电感量和阻值等）和尺寸，设计、生产工艺迭代相对较慢，研发投入和固定资产投入较半导体更低，生产模式类似于IDM。此外，由于材料配方直接影响器件性能，厂商普遍向上游延伸加大材料自供，设备效率影响器件性能以及生产效率，普遍采用定制化。目前被动元器件配套材料和设备国产化率相对较高，持续推动产能转移。
产业链地位：下游客户分散，利润率可长期维持稳定
被动元器件属于通用性基础元器件，除部分产品定制化开发外，大部分以通用市场为主，相较于细分品类众多的主动元器件，更有利于形成龙头效应；同时由于不追求摩尔定律，被动元器件以质量稳定和成本曲线下降为核心诉求，材料、工艺升级迭代速度相对主动元器件更慢，有利于龙头厂商通过规模优势形成技术、资金和客户壁垒，长期维持稳定的利润水平。对比毛利率、净利率和ROE（加权平均）三大盈利指标，被动元器件厂商盈利水平基本维持稳定（除风华高科受MLCC周期性价格波动之外），功率半导体厂商利润率存在一定的波动性，IDM厂商由于设备投资重，ROE水平相对较低。
图表3：功率半导体与被动元器件厂商对比（A股，收入单位为亿元）
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
产能转移：贸易摩擦和疫情加速转移趋势，本土龙头走向平台型厂商
受益于产能转移，被动元器件的国产化率相对较高，根据我们的测算，假设2020年全球电容、电感和电阻的市场规模为280亿美元，国内被动元器件板块上市公司2020年营业收入合计约300亿元，考虑到未上市公司，假设国内厂商合计收入400亿元，则国产厂商全球份额20%左右。当前，贸易摩擦加剧了国产终端厂商供应链风险，疫情反复考验复产复工效率，以上两大因素均推动产能持续向大陆转移。以全球铝电解电容龙头Nippon Chemi-Con为例，2019年以来业绩持续下滑，根据公司官网资料，主要原因是中美贸易摩擦和COVID-19的影响。
图表4：Nippon Chemi-Con Q1FY2018~Q4FY2020收入和营业利润率变化
资料来源：NCC官网，中金公司研究部
除产能转移趋势外，中国被动元器件厂商的长期发展空间来自于三方面：1）材料和设备自给率的提升；2）产品品类的拓展；3）员工和设备效率的提升。参考日本和中国台湾被动元器件龙头如村田、TDK、太阳诱电、国巨等，均在基本盘业务基础上，横向拓展更多元器件品类，纵向向上游拓展原材料，同时不断加强专用设备自制或者定制化。因此，国产被动元器件细分领域龙头已现，但平台型龙头尚未诞生，未来成长空间依然很大。人员效率方面，国内被动元器件厂商人均产值还比较低，2020年法拉电子、江海股份、艾华集团、顺络电子人均产值分别为57万元、74万元、60万元和59万元，日本铝电解电容龙头NCC人均产值为95万元。
图表5：被动元器件国产龙头与日本龙头人员效率的对比（FY2020财务数据）
资料来源：彭博资讯，万得资讯，中金公司研究部
基于以上逻辑，我们看好被动元器件的需求增长空间和投资机会。电容方面，薄膜电容和铝电解电容主要应用于电源电路，发挥发挥DC-Link（直流支撑）、IGBT吸收、LC滤波和EMI滤波等功能，直接受益于新能源发展趋势；电感方面，耐大电流电感下游也以大功率的电力电子场景为主。本篇报告专题汇报电容产业链、供求关系以及相关投资机会。
电容种类众多，薄膜和铝电解主要应用于电源电路
电容也被称为蓄电器，基本性质是积蓄电荷，电容量C为基本单位，表示积蓄电量。电容由间隔对置的2个电极（金属板）和插在电极间的电介质（陶瓷、塑料薄膜等）构成，接通电源施加直流电压（V）则电流瞬间流向导线，对电容充电；当电极间的电位差与电源电压相等，电流不再流动，充电结束。在电极间插入介质，通过电介质极化，蓄电量增加。由于电介质的存在，电容具有阻直流通交流的特征，频率越高，电容量越大，交流电通过越容易。
图表6：电容器结构、基本特征和工作原理
资料来源：TDK官网，中金公司研究部
额定电压、静电容量范围、尺寸大小和成本是衡量电容的四大关键指标。额定压电主要受电极面积、电极间间距、电介质电容率三大关键因素的影响，其中，电极面积、电介质电容率与电容量正相关，而电极间距与电容量负相关。按照电极材料和电介质材料的不同，电容大概分为陶瓷电容、电解电容（包括铝/钽/铌三类）、薄膜电容和双电层电容（又称“超级电容”）四大类。陶瓷电容用量最大，薄膜电容兼具绝缘性和稳定性，电解电容以大容量著称，双电层电容是介于普通电容和充电电池之间的特殊电容。
1）陶瓷电容：以陶瓷材料作为电介质的电容。由于使用粉体配方材料，高频性能好，同时采用薄层化和多层化的生产工艺，尺寸易做到小型化，在信号电路和电源电路均有广泛应用，发挥高频滤波、旁路/去耦、耦合等功能，下游以消费电子类设备为主，提升容量、技术升级的主要方向是多层化和薄层化。
图表7：陶瓷电容分类法（结构、形状和材料3个维度）
资料来源：TDK官网，中金公司研究部
图表8：陶瓷电容市场规模、下游应用和竞争格局（2019年）
资料来源：中国电子元件协会，中金公司研究部
2）薄膜电容：以塑料薄膜作为电介质的电容。最早是将金属箔与浸渍油和石蜡的纸卷绕而成，此后直接在纸上蒸镀金属的金属化膜技术开始出现。优势是绝缘电阻高、可靠性好；缺点是相较于陶瓷电容尺寸更大，难以小型化；主要应用在电源电路，包括家电、照明、工业电源、汽车等电力电子电能转换设备。
图表9：薄膜电容分类法（结构、内电极形成方法、材料3个维度）
资料来源：TDK官网，中金公司研究部
图表10：薄膜电容市场规模、下游应用和竞争格局（2020年）
资料来源：智多星，Paumanok，中金公司研究部
注释：下游应用占比参考法拉电子公告
3）铝电解电容：以氧化铝膜作为电介质的电容。由于差异化的电介质形成和电极处理方法，静态容量高是典型特征：1）电介质方面，陶瓷电容和薄膜电容分别采用陶瓷和塑料基膜作为电介质，铝电解电容则采用电化学表面处理法在金属表面生成一层氧化膜作为介质，进而缩小电极间距，增大容量；2）电极方面，通过对电极实施刻蚀处理使其表面粗糙化，扩大电极表面积，进而提升容量。电解电容还包括钽电解电容，相较之下，铝电解电容成本更低。基于静态容量高和成本的优势，铝电解电容成为用量和市场仅次于陶瓷电容的品类，应用场景以中低压电源电路为主，在消费、照明等领域应用最为广泛，此外部分工控、新能源汽车中也使用铝电解电容，但以中低功率场景为主。
图表11：铝电解电容原理、产品分类
资料来源：TDK官网，江海股份官网，中金公司研究部
图表12：铝电解电容市场规模、下游应用和竞争格局（2020年）
资料来源：智多星，Paumanok，中金公司研究部
4）双电层电容：介于普通电容和充电电池中间性能的特殊类电容器。电池通过化学反应储存电荷，双电层电容是使浸泡在电解液中的活性炭电极表面吸附离子，形成双电层来储存电荷。相较于电池，双电层电容具有充电时间短、充电次数无限的优势：1）电池需要数小时充电，双电层电容只需要数秒；2）电池充电次数有限，双电层电容理论上没有限制。因此，双电层电容通常作为蓄电设备使用。
图表13：双电层电容原理和分类
资料来源：TDK官网，中金公司研究部
图表14：双电层电容市场规模、下游应用和竞争格局
资料来源：智多星，Paumanok，中金公司研究部
综合以上分析，相较于陶瓷电容和双电层电容，薄膜电容和铝电解电容在额定电压、静电容量等指标上都更有优势，主要应用于电源电路，下游是各类电力电子变换装置。因此，我们重点分析新能源发电、用电场景对薄膜电容和铝电解电容需求的影响。
图表15：主要电容器特性、材料、工艺对比（数据参考2020年相关公司年报）
资料来源：TDK官网，村田官网，三环集团公告，法拉电子公告，江海股份公告，宏达电子公告，中金公司研究部
需求：直流母线电容需求高增，薄膜电容方案优势显著
直流母线电容是DC/DC和DC/AC电路中价值量最大的电容品类，额定电压和静电容量要求最高。直流母线就是将直流电源与各类涉及DC/DC或DC/AC电能变换器连接的导线，这种连接方式称为直流支撑（DC-Link）。由于电流变换器（变流器和逆变器等）从直流电源得到有效值或峰值很高的脉冲电流时，会在直流母线上产生很高的脉冲电压使得其难以承受，需要母线电容来连接，发挥平滑母线电压、吸收高脉冲电流和降低电感参数的功能。
薄膜电容和铝电解电容均可以作为母线电容使用，但薄膜电容优势更为显著，已成为大功率高压场景下的主流方案。薄膜电容的特征是额定电压高、静电容量低、价格高，特斯拉Model 3采用的薄膜母线电容为430V/ 550uF；铝电解电容的特征是静电容量高、额定电压低、价格低廉，丰田Prius第一代采用的铝电解母线电容为450V/2700uF。相同功率等级下，薄膜电容容值仅需铝电解电容的一半左右（根据世强网），原因是铝电解电容的耐压通常达不到需求，为提升电压需要串并联；虽然单个铝电解电容成本低于薄膜电容，但考虑到串并联用量增加，二者总成本接近。当然，部分小功率和成本优先的应用场景下，铝电解电容也可以作为直流电容来使用。
除直流母线电容外，电源电路中的电容还可以发挥IGBT吸收、LC滤波和EMI滤波等功能，该类应用场景下，薄膜电容和铝电解电容的性能差别接近，具体选用视终端客户的成本敏感性。
电动车：双电机和高压平台共振，薄膜电容显著受益
电动汽车的电能变换环节主要包括整车动力系统、充电装置、电子负载等。各类电能变换装置均由主控板、功率元器件和继电器等组成，其中功率元器件包括主动元器件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管），以及被动元器件电容和电感等。
► 整车动力系统：电动汽车的核心部件，也是电能变换价值量最大的环节，由电池组、电机以及电机控制器三部分组成，又称“三电”系统。其中，电机控制器（简称“电控”）负责将电源提供的直流电通过电力电子装置（逆变器）转换成交流电供电动机使用。
► 充电装置：动力电池包是高压直流电源，使用交流电充电时，需将高压交流电转为直流电。充电装置即发挥此电流变换功能。根据安装位置不同，分为车载充电机（OBC，On Board Charger）和非车载充电桩。车载充电机额定功率小充电速度较慢，常见有3.3kW、6.6kW、7.4kW和11kW等，大多是单相交流输入，可接入家庭电网或者交流充电桩，配套的交流充电桩俗称“慢充”。非车载直流充电桩为“快充”，额定功率大，如特斯拉的超级快充额定功率达到250kW，输入电源为三相交流电，输出为直流电，直接输入电动车的直流母线为动力电池充电，即直流充电桩自身包含了电力电子变换电路。
► 电子负载：车内低压用电器（动力转向系统和空调等）的供电，需要将高压直流先转化为低压直流电，DC-DC转换器即发挥此功能，将高压72V/64V转換成12V供给。
► 越来越多电动车走向系统集成，即驱动电机、电机控制器、减速器从单体向三合一演进，主机厂如特斯拉、蔚来、比亚迪自研动力总成三合一系统；Tier 1如博世、大陆、日电产、博格华纳、采埃孚、舍弗勒等，汇川技术、精进电动、大洋电机、英搏尔、华为等陆续推出三合一产品。同时电压电控模块OBC、DC-DC转换、PDU等变为三合一总成，代表企业如欣锐科技、威迈斯、得润电子、英威腾、富特科技、华为等。以及电源总成与电机、电机控制器等融合为五合一、七合一等，如华为DriveOne系统即为七合一。
图表16：电动车整车动力系统和充电装置
资料来源：斯达半导、鹰峰电子、宁德时代官网，英飞凌官网、恩智浦官网，华为官网，中金公司研究部
目前电驱动参与者既包括Tier 1厂商也包括整车厂。根据乘联会数据，2021年10月，中国纯电动汽车前十大品牌依次为上汽通用五菱、比亚迪、特斯拉（中国）、广汽埃安、奇瑞新能源、长城汽车、小鹏汽车、上海汽车、长安汽车和合众汽车，CR1/ CR3/ CR5/ CR10分别为21.6%/ 42.5%/ 51.9%/ 71.8%；三合一及以上动力系统前十大供应商依次为弗迪动力、日本电产、特斯拉、上海变速器、汇川技术、上海电驱动、联合电子、蔚来驱动科技、大众变速器和小鹏汽车，市占率合计为86%，CR1/ CR3/ CR5/ CR10分别为26.6%/ 46.9%/ 59.7%/ 85.9%。
母线电容在新能源汽车中主要在电控单元配合逆变器使用。电控约占汽车总成本的11%，是新能源车动力系统的关键构成之一。电控成本中IGBT约占44%，母线电容约占10%。根据我们的测算，电控中母线电容的价值量为250~350元。除母线电容外，其他类电容的单车价值量预计为200~250元，其中车载充电机中电容价值量约为100~150元，此外其他电子负载和照明的价值量合计约100元。
图表17：电动车成本结构拆分，从整车到电机逆变器
资料来源：汇川技术公告，宁德时代公告，中金公司研究部
考虑到电动未来高端化的升级方向，单车母线电容价值量仍有提升空间：
1）双电机四驱系统渗透率的提升：双电机是指在汽车前后轴各配置一个电机，前电机负责前轮，后电机负责后轮，形成四驱系统。由于双电机可以实现独立的扭矩分配，带动实现整车效率的大幅提升。目前双电机主要应用在35万元以及部分25万元以上的高配电动车，根据银保监会，2021年Q3 28万元及以上新能源乘用车销量占比为23%。我们认为随着规模效应和成本结构的改善，预计未来双电机的渗透率持续提升。从单电机向双电机升级，电控单元功率增加，相应电容价值量也会提升。根据产业链调研，我们预计双电机四驱车母线电容单车价值量是单电机的1.5倍，
2）400V向800V高压平台升级：受限于IGBT耐压能力，电动车高压系统普遍是400V电压平台，基于该电压平台的充电桩最大充电功率是特斯拉第三代超级充电桩，达到250kw；要进一步提高充电功率缩短充电时间，需将电压平台从400V提升到800V甚至1000V。2019年保时捷Taycan是最先上市800V高压平台的汽车，2020年12月现代汽车E-GMP同样使用800V电压平台，国内比亚迪等也开始有布局，整体来看800V平台尚处于早期阶段，未来随着功率器件耐压能力的提升，高压平台快速渗透的发展空间大。电压等级提升，母线电容耐压性需相应提高。电容的耐压值主要取决于材料厚度和生产工艺，材料和生产难度有提升，因此我们预计价值量也有50%增长。
薄膜电容和铝电解电容在新能源汽车中都有使用，考虑到安全性，母线电容以薄膜电容方案为主，部分低端车型（10万元以下）可能使用到铝电解方案；车载OBC、DC/DC转换以及其他电子设备负载的电容两种方案都有应用，具体选择取决于成本和性能考虑。
基于以上分析，薄膜电容方面：我们测算2021年全球新能源汽车薄膜电容市场规模约为17.43亿元，同比增长108%，预计到2025年市场规模为62.18亿元，2021~2025年CAGR为37.44%。2021年中国新能源汽车薄膜电容市场规模约为10.17亿元，同比增长174.66%，占全球市场的58.36%，预计2025年市场规模达到18.91亿元，2021~2025年CAGR为16.77%。铝电解电容方面：我们测算2021年全球新能源汽车铝电解电容市场规模约为13.48亿元，同比增长66.85%，预计到2025年市场规模为44.75亿元，2021~2025年CAGR为34.98%。2021年中国新能源汽车铝电解电容市场规模约为7.87亿元，同比增长120.50%，占全球市场的58.36%，预计2025年市场规模达到13.61亿元，2021~2025年CAGR为14.68%。
图表18：全球和中国新能源车载薄膜电容市场规模
资料来源：乘联会，银保监会，中金公司研究部
图表19：全球和中国新能源车载铝电解电容市场规模
资料来源：乘联会，银保监会，中金公司研究部
新能源发电：光伏装机旺盛增长，配套储能需求同步提升
光伏和风电技术不断成熟，成本也下降到合理水平，推动装机量持续提升。同时由于光伏、风电等新能源电力间歇性、随机性特点较为明显，需要储能系统做配套电力系统的保障，发展空间广阔。光伏、风电和储能的核心都是电力采集和输送，都涉及电能转换，需要使用到电力电子变换装置。
► 光伏发电：利用半导体界面的光生伏打效应将光能转变为电能。光伏发电系统的核心是光伏组件和电力电子变换器。由于光伏电池组件输出的电压为低压直流电（38V左右），并网前需先用电力电子装置将直流电转换为交流电（DC-AC），承担该功能的电力电子变换器为逆变器。根据光伏发电系统供电方式的不同，逆变器可分为集中式、集散式、组串式和微型逆变器等。其中组串式逆变器应用最为广泛，2020年我国组串式逆变器出货量占比达65%（根据CPIA），微型逆变器主要面向小型分布式和户用光伏，往往集成于光伏组件中，功率常在1kW以下。我国光伏逆变器厂商的全球份额持续提升，根据Wood Mackenzie，2020年全球前十大逆变器厂商依次为华为、阳光电源、SMA、Power Electronic、古瑞瓦特、锦浪科技、Fimer、上能电气、固德威和TMEIC，CR1/ CR3/ CR5/ CR10分别为23%/ 49%/ 59%/ 80%。
► 风力发电：通过风轮（又称风力机）将空气中的动能转变成机械能，再经发电机将机械能转化成电能。风力发电机组由发电机和电力电子变换器组成。由于发电机因风量不稳定，输出的是13~25V变化的交流电，并网前需经电力电子变换器整流，即交流-直流-交流（AC-DC-AC），承担该功能的电力电子变换器为变流器。根据发电机系统类型的不同，变流器可分为全功率变流器和双馈变流器等。主流的风力发电系统主要包括双馈、直驱、半直驱和高速异步发电等，差别在于叶片数量、来风方向、主轴方向、机械连接方式等。双馈发电系统一般使用双馈变流器，其他发电系统以全功率变流器为主。风电变流器厂商包括两类：1）能够生产风电变流器的风电整机企业，如金风科技以设立子公司的形式实现自供等；2）独立的变流器厂商，如禾望电气、阳光电源、ABB等。
► 储能：光伏、风电等新能源电力间歇性、随机性特点较为明显，需要储能系统做配套电力系统的保障。储能系统应用场景广泛：1）发电侧：平滑发电输出，减少弃风弃电并提升消纳水平。2）用电侧：实现电力自发自用，在自然灾害的情况下仍能实现供电持续性，同时由于峰谷价差，配置光储系统的经济性更高。3）电网侧：辅助电力市场调峰调频，提升新能源接入比例。储能系统由电池系统（电池模组和电池管理系统BMS）、逆变器、能量管理系统（EMS）和其他硬件系统组成，其中逆变器主要承担直流转交流的电能转换功能。
光伏逆变器、风电变流器和储能系统逆变器中，均需使用到功率模块、电容、滤波器和变压器等元器件。根据禾望电器招股书，2016年风电变流器单位成本约为0.085元/W，考虑到成本驱动的价格下降，价格年降12%左右，我们测算2021年单位成本约为0.045元；根据锦浪科技招股书，2017年光伏逆变器单位成本约为0.408元，同样考虑到价格下降趋势，我们测算2021年单位成本约为0.245元。根据两家公司的招股说明书，生产成本中原材料成本均大于90%，其中电容成本占比约8%，假设其中薄膜电容和铝电解电容的用量比为1：1，我们测算逆变器薄膜电容和铝电解电容的单位成本均为0.009元，风电变流器薄膜电容和铝电解电容的单位成本为0.002元。
图表20：光伏逆变器和风电变流器应用场景、示意图和电路拓扑图
资料来源：禾望电气招股书，中金公司研究部
图表21：逆变器、变流器成本拆分
资料来源：禾望电气招股书，锦浪科技招股书，中金公司研究部
基于以上分析，我们测算2021年薄膜电容在全球光伏逆变器、风电变流器和储能配套的市场规模依次为16.08亿元、1.94亿元和1.49亿元，分别同比增长+28.2%、-15.1%和+160.9%；预计到2025年市场规模依次为20.35亿元、1.71亿元和4.48亿元，2021~2025年CAGR分别为+6.06%、-3.32%和+31.76%。（假设薄膜电容和铝电解电容1:1的比例关系，铝电解电容市场规模同上）
图表22：薄膜电容在新能源发电（光伏、风电和配套储能）市场规模测算
资料来源：中金公司研究部
供给：薄膜和铝电解电容工艺简单，材料和设备影响扩产和成本
薄膜电容：高端基膜国产化率仍比较低，设备供给瓶颈制约扩产速度
全球薄膜电容龙头厂商包括Panasonic（日本）、法拉电子（中国）、TDK（日本）、Kemet（美国）、Nichicon（日本）和Vishay（美国）等，参考中国电子元器件协会数据和法拉电子公告，CR3超过40%，CR5约60%。法拉电子是国内薄膜电容龙头，1967年开始生产薄膜电容，1983年引入国外自动化设备和技术，2007年位居全球前三，2012年切入新能源领域，上市以来收入持续增长，2020年达18.91亿元，受益于规模化量产和高端化产品结构，毛利率长期维持稳定，2020年达44%。A股上市公司还包括鹰峰电子、铜峰电子、江海股份等，未上市公司还包括佛山伟创、日精等。总体看，薄膜电容呈现高端市场相对集中、中低端市场相对分散的竞争格局。
图表23：国内薄膜电容上市公司收入走势和对比
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
图表24：国内薄膜电容上市公司毛利率走势和对比
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
我们认为薄膜电容生产工艺和设备供应难度有限，关键壁垒在于产品质量管控、客户服务和需求及时响应、材料自供能力。1）质量上，由于寿命长是薄膜电容核心优势，需要严格的产品失效分析，依赖时间和经验的积累，讲究品牌效应。2）服务上，薄膜电容定制化程度高，配合客户提供解决方案、及时响应做好售后很重要。3）材料端：薄膜电容就是将金属蒸镀膜卷绕，然后安装导线，再填充树脂进行外包装。工艺相对简单，卷绕机设备也能实现国产供应，但上游材料金属蒸镀膜生产难度大，且镀膜设备依赖进口。首先，金属化膜的蒸镀流程为先对基膜介质进行电晕等前期处理，然后在真空状态下将金属高温熔化（铝为1400℃~1600℃，锌为400℃~600℃），金属蒸汽遇到冷却的薄膜凝结在其表面（薄膜冷却温度-25℃~-35℃）形成金属镀层。镀层足够薄是核心工艺追求，考验对温度和设备的控制。其次，镀膜机为全自动化设备，设备零件复杂多样，且精密度高，目前主要依赖进口，德国莱宝（Leybold）是全球镀膜机主要供应商（公司成立于1850年，总部在德国科隆），镀膜机交付周期长达12个月左右（根据产业调研），是金属蒸镀膜行业供应能力的关键制约因素。目前金属化膜生产商包括两类，一类是薄膜电容器厂商向上游延伸，实现关键材料自供，比如法拉电子、铜峰电子和江海股份等，另一类是塑料基膜厂商向下游拓展，比如南洋科技等。
基膜价格是影响薄膜电容厂商成本和利润率的关键因素。薄膜电容生产成本中原材料、人工和制造费用占比依次为63%、23%和14%，其中原材料成本主要由基膜、环氧胶和金属引线等构成，基膜占比约70%（根据法拉电子公告），推算基膜在薄膜电容总生产成本中占比40%。
基膜由树脂通过拉伸工艺生成，生产工序包括树脂熔融、计量挤出、双向拉伸、厚度测控、电晕处理、卷绕、分切复卷等。基膜生产成本中原材料、人工和制造费用占比依次为68%、4%和28%，其中原材料主要由PP（聚丙烯）树脂构成。PP树脂一般被认为是石油衍生品，价格与石油直接相关。根据铜峰电子招股书，2010年全球PP树脂供应商有20余家，以欧美日韩及新加披厂商为主，如北欧化工、大韩油化、陶氏化学公司、韩国大韩油化工等，国内如铜峰电子等2010年左右开始与国内大型石化企业合作推进国产化，但截至目前仍以进口为主。
由于拉膜工艺难度大，需要设备操作人员对生产过程中温度、速度、湿度、张力、压力等数个参数进行控制，既要有对拉膜设备的深刻理解，也需要经验积累，目前供应仍以进口为主，日本东丽为全球龙头供应商。根据南洋科技招股说明书，国内基膜起步于20世纪80年代初，产品以厚度8um以上为主；20世纪90年代第二波投资热潮兴起；到2010年形成9家企业18条生产线的格局，但技术能力仍以3um以上的厚膜为主，超薄、低损耗和耐高温的基膜供应能力还相对欠缺。
此外，由于拉膜机的投资额高，且以海外进口为主，设备产能又受精密化和自动化程度高的影响比较有限，国内基膜小厂商扩产能力也因此受限。根据我们的产业调研（中国制造网联系报价），拉膜机单台价值量上亿元，德国布鲁克纳（Bruckner）和林道尔多尼尔（Lindaure DORNIER）几乎寡头垄断。
价格端，除基膜材料成本的短期扰动因素外，薄膜电容价格主要受到成本下降曲线和自身定价策略的影响。1）由于薄膜电容定制化程度高，价格以客户招标或协议方式为主，中长期视角，价格跟随成本下降曲线每年下降约10%（根据产业调研），由于人工费用和制造费用分别占生产成本的23%和14%，成本下降主要是人员精简、设备自动化率的提升、以及性价比更高的国产化设备；2）由于薄膜电容各个下游应用领域客户集中度高，考虑到客户关系的维护，一方面，不轻易将成本压力向下游传导；另一方面，新加入者为迅速抢占市场份额，会以相对较低的价格竞争市场份额。
图表25：薄膜电容全产业链工艺流程、以及配套关键设备（标黄为进口依赖度较高的设备）（数据为2020年）
资料来源：法拉电子官网和公告，南洋科技（航天彩虹）公告，中金公司研究部
图表26：国产薄膜电容器产业链厂商一览（业绩指标均为2020年）
资料来源：万得资讯，相关上市公司年报，招股书，中金公司研究部
铝电解电容：材料设备基本国产化，电费上涨导致成本压力
全球铝电解电容龙头厂商包括Nippon Chemi-Con（日本）、Nichicon（日本）、Rubycon（日本）、艾华集团和江海股份等。参考根据中国电子元器件协会数据，CR3约40%，CR5超过50%。艾华集团和江海股份是国内铝电解电容龙头，分别于1985年和1970年开始从事铝电解电容业务。从全球铝电解竞争格局演变看，中国大陆厂商持续抢占日本厂商份额，市占率不断提升。我们认为主要有两方面原因：1）中国大陆厂商技术实力和品牌力不断提升；2）日本厂商利润率下滑持续产能退出。
图表27：国内铝电解电容上市公司收入走势和对比
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
图表28：国内铝电解电容上市公司毛利率走势和对比
资料来源：万得资讯，中金公司研究部
图表29：铝电解电容日本龙头厂商与中国大陆龙头厂商业绩对比
资料来源：彭博资讯，万得资讯，NCC和Nichicon官网，中金公司研究部
铝电解电容由电极箔中间隔着电解纸卷绕后浸渍工作电解液并密封在铝壳中，卷绕工艺和设备都相对简单，核心难点和关键成本都来自电极箔材料。根据江海股份公告，铝电解电容生产成本众，原材料、人工和制造费用分别占比86%、6%和8%。原材料中电极箔占比73%，其中阳极箔和阴极箔分别为69%和4%，阳极箔是影响铝电解电容性能（额定电压、经典容量）的关键材料，阴极箔只发挥电极引出功能。
阳极箔和阴极箔分别通过化成和腐蚀工艺制造而来，因此又分别被称为化成箔和腐蚀箔。其中腐蚀箔利用电化学扩面腐蚀技术，在通电情况下使光箔与酸类化学制剂接触，腐蚀形成致密孔洞，工艺流程主要包括水洗、两级电解、后处理和干燥，其中第一级电解用来发孔，第二级电解用来扩孔，目的是扩大表面积增加电容容量，因此是决定铝电解电容容量的关键一步；化成箔则基于腐蚀箔，在特定电解液中施加电压，使得腐蚀箔与特定电解液接触时表面孔洞上形成由氧化铝构成的氧化膜作为电介质。由于化成箔工艺流程只比腐蚀箔多一道化成工序，生产厂商一般同时生产两种产品。
电极箔是生产铝电解电容器的专用材料，行业参与者包括两类，一类是众多电容厂商向上游拓展，降低生产成本并且保证产品质量，日本厂商NCC和Nichicon为全球龙头，中国大陆厂商包括江海股份、艾华集团和东阳光等；另一类是专门的电极箔供应商，日本厂商JCC为全球龙头，中国大陆的龙头厂商包括东阳光、海星股份、新疆众和和华锋股份等。
电费是影响电极箔价格和铝电解电容厂商生产成本的关键因素。根据东阳光和海星股份公告，化成箔生产成本中原材料（电子铝箔）、人工、制造费用和电力费用占比依次为32%、4%、22%和42%。电子铝箔由高纯铝制造而来，成本占比近80%，因此电子铝箔价格主要受铝价波动影响。电力费用则取决于电极箔生产地的电价。根据相关上市公司公告，内蒙古、新疆、四川、陕西和湖北等地是我国化成箔的主要生产地，受2021年8月以来全国各地区电价上涨的影响，部分小规模厂商成本压力大，面临产能被出清的风险。
图表30：铝电解电容成本拆分（数据为2020年）
资料来源：TDK官网，海星股份公告，新疆众和公告，东阳光官网，江海股份公告，中金公司研究部
图表31：国产铝电解电容器产业链厂商一览（业绩指标为2020年）
资料来源：万得资讯，相关上市公司年报，招股书，中金公司研究部
本文摘自：2022年1月1日已经发布的《能源新时代：电力电子视角下的被动元器件（电容篇）》
薛辉蓉 SAC 执业证书编号：S0080521090004
彭 虎 SAC 执业证书编号：S0080521020001SFC CE Ref：BRE806
张怡康 SAC 执业证书编号：S0080121090113
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