2021年新能源薄膜电容行业研究报告
导语
薄膜电容器是利用塑料薄膜为电介质的电容器。其技术起源是 19 世纪后半期所发明的纸介质电容器。这是将浸渍了油、石蜡的纸插在铝箔中卷成卷状的电容器。
来源：长江证券 作者：莫文宇
1 薄膜电容：电容器家族中高压与高可靠首选
薄膜电容器是利用塑料薄膜为电介质的电容器。其技术起源是 19 世纪后半期所发明的纸介质电容器。这是将浸渍了油、石蜡的纸插在铝箔中卷成卷状的电容器。代替金属箔在纸上直接蒸镀金属并卷成卷的类型被称为 MP 电容器。薄膜电容器和陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电容器是当前电容器家族的主要成员。
薄膜电容器是在 20 世纪 30 年代开发出来的。虽然与积层陶瓷贴片电容器相比，很难小型化，但由于绝缘电阻高，可靠性优异，被用于家电设备、车载电子设备、工业设备、电力电子设备等。薄膜电容在模拟电路（含功率）中的重要性不亚于数字电路中的 MLCC， 这也决定了功率时代下薄膜电容的成长性。
薄膜电容器根据内部电极的形成方法不同而大致分为箔电极型与蒸镀电极型(金属化薄膜型)，根据结构的不同分为卷绕型、积层型、有感型与无感型等。箔电极型薄膜电容器使用金属箔（铝、锡、铜）重叠塑料薄膜并卷绕成为电容器。内部电极附着导线成为有感型电容器；端面安装导线或端子电极成为无感型电容器，电感成分小，高频性能优异。
蒸镀电极型电容器在塑料薄膜上蒸镀金属（铝、锌等）形成内部电极，均为端面电极的无感型电容器。蒸镀电极型和箔电极型相比能够实现小型化，从加工方式上又可分为卷绕型和积层型。
蒸镀电极型薄膜电容器具有高可靠性的特点，其电极能够实现自我修复。当薄膜上绝缘较弱的区域被施加电压击穿时，周围蒸镀膜瞬间氧化，恢复电容器的绝缘特性。在重视可靠性的应用场景，蒸镀电极型薄膜电容器还将分割蒸镀+增加熔断部等制造方式进一 步提升安全性。除电极与制造方式外，电介质的材料特性也使得薄膜电容器性能存在差异。
2 新增需求催化景气，薄膜电容迎接高速发展
逆变器被广泛应用于电机控制、电能转换、UPS（不间断电源）等领域，是一种将低压 （12V/24V/48V 等）直流电转变为 220 伏交流电的电子设备。薄膜电容在功率电路中表 现出的高电压、高容量、高可靠性等性能优势，决定其在逆变器中具有不可或缺的地位。
根据中国电子元器件协会的统计，2019 年我国薄膜电容器市场规模 90.40 亿元，约占全球市场的 60%。2010 年至 2019 年我国薄膜电容行业年复合增速 13%，高于全球 8% 的复合增速。新能源需求的爆发，将改变过去照明、家电灯传统应用对薄膜电容需求的主导地位，同时也将显著提升薄膜电容器的成长性。我们将从薄膜电容器主要的下游需求分别进行梳理，全面剖析未来行业成长属性。
3 家电：终端增长放缓，需求保持平稳
大型家用电器如冰箱、洗衣机、空调都需要驱动大型电机工作，在电机、控制电路和变 频电路种薄膜电容器扮演不一样角色，按照功能的不同主要可以分为三大类：
EMI 抑制：除用在电源端外，还被用于变频电路输入和输出端，两者都起着抑制电磁干扰的作用，防止组件的损坏；
直流链路：充当低通滤波器，抑制快速瞬变电流，对输出电压进行平滑滤波，使直流母线电压保持在允许范围内；
交流薄膜电容：被用于感应电机驱动控制电路，在感应电机启动时需要一个电容器 通过相移将电机切换到所需要的方向。
对于冰箱、洗衣机和空调这类耗电量大的电器，如果能够根据电器的工作状态调节电源 的频率，则可以达到降低功耗同时延长设备寿命等效果。变频器包括整流、滤波、逆变、 制动和驱动等单元，能够通过改变电机工作电源频率来控制交流电机。电流在变频电路 中呈“交-直-交”的变换，输入与输出的环节均需要薄膜电容提供 EMI 抑制功能。因此，薄膜电容器在家用电器中的需求，主要取决于家电整体出货量以及变频家电的渗透率。
空调：2019 年全球空调零售量为 1.63 亿台，未来复合增速约为 5.5%；电冰箱：2020 年全球电冰箱销售量为 1.95 亿台，未来复合增速约为 4.0%；洗衣机：2020 年全球洗衣机和干洗机销售量为 1.62 亿台，未来复合增速约为 1%。
从变频技术渗透率来看，中高端市场使用比例较高。以中国市场为例：预计 2021 年中国国市场变频空调占 95%、变频冰箱占 56%、变频洗衣机占 55%，冰箱和洗衣机仍有较大提升空间。如前文所述，变频家电电机需要特殊的电压处理，在变频电路中需要使用更多的薄膜电容，这将成为家电领域薄膜电容增长的动力之一。
为估算家电电容器市场规模，我们以 TDK 在售的三种不同功能的薄膜电容系列在分销 渠道的价格作为参考，下表中选取的产品系列包括：B32924（EMI）、B32774-B32778 （DC Link）、B32774-B32778（DC Link）、B32354（AC Filter）、B33331（通用）。（报告来源：未来智库）
从上述产品系列的分销价格看，电机中的薄膜电容单价较高，EMI 电容单价在几元至十 几元，DC Link 电容一般在小几十元。如果升级为变频家电，则需增加一定的电容成本。
我们简单估算家电应用对电容器（薄膜和铝电解）的需求，假设全球变频空调平均渗透 率未来达到 60%，洗衣机和冰箱渗透率为 40%。价格上，考虑到直销渠道对分销渠道 价格更低，假设非变频终端的电容器单机用量20元，变频终端的电容器单机用量30元。测算 2025 年大型家电电容器需求约 150 亿元，未来增长速率较为平稳。
由于薄膜电容器价格昂贵，变频电路同样可以使用铝电解电容器，本文图 1 中也清楚的 表明两种电容器有相当一部分应用重叠的部分，所以上表的测算结果中既包含薄膜电容也包含铝电解电容。总体而言，薄膜电容器在额定电压、耐波纹电流、容差和使用寿命方面具有优势；铝电解电容性价比高，在电源滤波上具有竞争力。
照明：节能推动 LED 渗透率提升，替代荧光灯需求
照明领域中，薄膜电容器主要使用在荧光灯以及高压汞灯、高压钠灯、金属卤素灯等高强气体放电灯产品的镇流器中。薄膜电容在荧光灯中主要用于两类功能，其一为启动器内部，用于抑制感应期间的 EMI；其二在线路和中性线之间，用于功率因数的校正。
随着节能理念在全球范围扩散，LED 照明渗透率快速提升，特别是其光效相较荧光灯显著增强。传统紧凑型荧光灯光效约为 60lm/W，卤素灯小于 20lm/W，效率为 13lm/W 的白炽灯已经不足 5%的份额，而住宅用 LED 照明已经突破 100lm/W，且自 2010 年以来就以每年 6lm/W-8lm/W 的速率进步，顶尖的技术已经能够做到 210lm/W。
根据中国照明电器协会公布的统计数据，2020 年中国照明行业 LED 灯泡（灯管）出口 71.59 亿件，出口金额 59.12 亿美元；出口户外灯具及部分 LED 灯具 16.00 亿 kg，出 口金额 173.11 亿美元。同期出口的热辐射光源、荧光灯和 HID 灯总计 32.86 亿件，出 口金额 14.46 亿美元。
LED 照明中，由于无需镇流器，电容器主要用于驱动电路，用以平滑和减少来自电源的 波纹，帮助避免闪烁和消除过热，提升灯具的使用寿命。因此，LED 照明的增长将减少 薄膜电容在荧光灯中的需求。目前 LED 驱动电源中薄膜电容器成本较高，是铝电解电 容器的数倍以上，因此不少价格敏感度较高、使用寿命要求不高的产品中选择使用铝电 解电容。从薄膜电容龙头企业照明业务相关收入的变化趋势来看，照明领域整体对薄膜 电容的需求处于缓步下降。
4 新能源车：出行革命中不可或缺的电容产品
薄膜电容器在新能源汽车领域中的应用主要分为三块：新能源车逆变器、车载充电器 （OBC）以及配套充电桩。 新能源汽车的核心是“三电”，逆变器则隶属于电驱系统，其司职是将动力电池或蓄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供电机运转，以控制车辆行驶速率。制动时，逆变器可以将三相交流电整流成直流电给动力电池充电。逆变器的存在使电动/混动汽车启动更快。
逆变器的主要由功率模块、微控制器、栅极驱动、电流传感器、位置传感器等组成。根 据 Infineon 估计，新能源车逆变器中功率器件成本约占 40%，价值量最高；用于交流电滤波的电容成本约占 16%，是价值量仅次于功率器件的部分。
OBC 中薄膜电容主要有 EMI 电容、DC-Link 电容&缓冲电容、谐振电容、功率因数校正 （PFC）等。与逆变器中类似，DC-Link 电容因为容值最高，价值量也最高，达到数百 元，而 EMI 电容、谐振电容、PFC 电容等容值在几十 nF，单价较便宜。此外，薄膜电 容在 DC-DC 转换器也有应用。DC-DC 转换器将动力电池组的电能进行降压转化，提供 给仪表设备、雨刷及车灯等低压用电设备，并同时为低压蓄电池充电。
充电桩方面，根据充电方式的不同，可以分为交流充电桩和直流充电桩。其中交流充电 桩连接 OBC 对动力电池充电，采用常规电压，功率较小，通常被称为“慢充”，多用于 居民区、公共停车场和商场等区域，造价较低；直流充电桩采用高电压、大功率直接给 动力电池组充电，通常被成为“快充”，多用于运营车电站、快充电站等，造价较高。
和 OCB 类似的，在直流充电桩中，也需要大容量、高价值的 DC-Link 电容进行缓冲。随着直流快充充电桩输出功率的增长，单桩薄膜电容器用量具有提升空间。在数量上， 我们假定直流充电桩全球需求为 IEA 基于各国采取规定政策控制疫情的情景（STEPS） 和可持续发展情景（SDS）预测的中值。
我们测算新能源汽车及配套领域薄膜电容需求如下。随着时间推移，全球新能源汽车与 双电机渗透率不断提升，需求空间有望进一步打开。
5 光伏风电：绿电浪潮催化逆变与变流电容需求
光伏太阳能板吸收光照能量产生直流电压，而输电系统使用交流电压，因此与新能源汽车类似的，需要使用逆变器实现 AC/DC 转换。
为测算光伏发电电容器市场规模，我们需要对几个关键参数进行梳理：
1) 新增光伏装机量与存量替换需求。根据 CPIA 统计数据，2020 年全球光伏新增装机量约 130GW，乐观预计 2025 年全球 新增光伏装机量 330GW，保守估计 2025 年全球新增光伏装机 270GW。同时，随着累计光伏装机数量的增大，存量项目逆变器替换需求也不断增长。大型光伏 电站寿命通常超过 20 年，但逆变器中的元器件寿命一般不超过 10 年，因此我们按 10 年替换周期测算。
2) 单位功率光伏发电的逆变器需求。光伏容配比指光伏组件功率之和与逆变器额定容量之比。2020 年 10 月，国家能源局解 除了传统光伏电站容配比 1：1 的限制，此后容配比计算将综合考虑地址位置、地形条件、太阳能资源条件、组件选型、安装 类型、布置方式、逆变器性能、建设成本等多个因素，以最低 LCOE 原则寻找最优容配比。我们取平均容配比 1.2:1 进行估算。
3) 光伏逆变器的制造成本。光伏逆变器分为集中式和组串式两种，从全球来看，大型地面电站优选集中式逆变器，工商业和户用分布式优选组串式逆变器。根据中国光伏行业协会统计，2020 年我国集中式逆变器和组串式逆变器市场占有率分别为 28.5%和 66.5%，集散式逆变器占有约 5% 份额。集中式逆变器和组串式逆变器平均价格分别下降至 0.11 元/W 和 0.18 元/W。
4) 电容器在光伏逆变器中的成本占比。根据国内光伏逆变器龙头固德威披露的成本结构，2017 年-2019 年电容在原材料中的 成本占比分别为 10.1%、10.2%和 8.4%，三年平均为 9.6%。
上述测算包含了薄膜电容与铝电解电容两类需求，从行业经验来看，薄膜电容的应用占比为约 60%-70%，其余部分为铝电解电容。与光伏发电相比，风力发电则因为风力的不稳定性而有所不同。为了保持输出电频率恒定，目前主要采用变速恒频发电机组，其中双馈异步风力发电机组（DFIG，Doubly fed Induction Generator）是当前主流方案。结构上，DFIG 由绕线型感应发电机和 IGBT 电压源变流器组成。其中变流器起到在转子转速变化时，通过控制励磁的幅值、相位、频率等，使定子侧能向电网输入恒频电。
同样，为测算风力发电电容器市场规模，我们对几个关键参数进行梳理：
1）新增风力发电装机量需求
根据全球风能委员会（GWEC）统计数据，2020 年全球风电新增装机量 93GW，累计装机量 743GW。预计 2025 年全球新增陆上风电装机和海上风电装机容量分别为 88.3GW 和 23.9GW。但根据 IRENA（国际可再生能源机构）和 IEA（国际能源署）等机构制定的路径，GWEC 估计每年至少需要安装 180GW 的风电机组以帮助控制全球变暖，每年需要安装 280GW 的风电机组才能在 2050 年实现碳中和。
2）单位功率风力发电的变流器成本
根据 IRENA 的统计数据，2020 年全球陆上风电与海上风电的总安装成本分别为 1355 美元/KW 和 3185 美元/KW。陆上风力发电的涡轮机组成本在 700 美元/KW 至 910 美 元/KW 区间；同时另一项统计显示海上风力发电的涡轮机组约占总安装成本的 40%， 对应以 1274 美元/KW 估算。风电涡轮机的成本主要包括塔台、转子叶片、齿轮箱、发 电机、变压器和变流器等，其中变流器成本占比约为 5.6%。
3）电容器在风电变流器中的成本占比
根据国内光伏逆变器与风电变流器制造商禾望电气披露的成本结构，2017 年-2019 年电容的成本占比分别为 7.80%、8.01%和 7.88%，三年平均为 7.9%。
根据国内风电变流器制造商日风电气披露的成本结构，2018 年-2020 年电磁电容电阻器件的成本占比分别为 9.3%、7.2%和 8.5%，三年平均为 8.3%。因此，我们在后续以 8.0%的成本占比作为测算标准。
6 行业成长性回归，薄膜电容长风破浪
我们按照薄膜电容的主要应用领域对未来的需求成长性进行了系统性的梳理。过去全球薄膜电容器市场容量约为 150 亿元，按照前文测算，2025 年新能源领域相关的薄膜电容器需求将有望达到 120 亿以上，并在 2025 年有望保持 18%以上的增长速率，这将成 为薄膜电容器长期成长的不竭动力。
目前全球薄膜电容器海外供应商主要有松下、TDK、Kemet、Nichicon、Vishay 等。国内薄膜电容器制造商主要有法拉电子、江海股份、佛山创格电子、上海鹰峰电子、铜峰电子等，其中法拉电子连续三十三届进入中国电子元器件百强，薄膜电容器规模位列国内第一、全球第三，是行业龙头供应商之一。
我们认为，当前薄膜电容行业正在从过去家电、照明为主的需求驱动，向新能源车、光伏风电需求驱动转换，行业高增长叠加龙头公司扩产&份额提升，成长性回归。
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