“比特+瓦特”的數字能源革命將帶來新興能源電子產業崛起發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，大規模開采及產能提升的爬坡周期較長，難以實現經濟且大規模開采，預計國內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，在復雜的國際競爭與斗爭中，全球產業鏈的本地化和多中心區域化，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，都決定著鋰等關鍵礦物質和原材料的供給，長期將處于“緊平衡”狀態，隨時都可能對我國儲能新能源產業的發展形成不確定的影響。材料替代的儲能新能源技術創新，已經成為美歐“去風險化”的重要路徑之一，我國也需要未雨綢繆，加快開發鈉電池等產業鏈和供應鏈自主可控的新型儲能技術，保障我國不斷增大的儲能市場需求和儲能產業的領先發展優勢。

新能源正在改變世界，技術的跨界和融合，也在持續改變產業的形態和發展變化軌跡。隨著科技的飛速發展，能源行業正在經歷一場前所未有的變革。數字化技術，特別是云計算、大數據和人工智能的應用，正在對傳統能源產業產生深遠影響，推動中國能源的持續轉型。新一代儲能技術，正在融合電化學技術、電力電子技術和新興數字技術，國家新型能源系統建設，也必須要由這三大技術做支撐。我們當前正在進入“比特+瓦特”的時代，也就是利用現代“比特”數字技術，將電化學技術與電力電子技術融合構建的新一代“瓦特”（新興可再生能源）能源系統，與對用戶的感知和使用進行內生性的耦合，形成電力生產、儲存、輸送與使用的內生循環，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”技術的跨界融合，正在改變能源產業形態，推動數字能源產業興起與發展

能源數字化轉型，涵蓋智能發電、智能電網、智能電力市場、智能儲能、智能管理和服務、智能用電各個環節。相較于傳統能源體系，數字能源通過5G、傳感器、人工智能等數字技術，將物理實體能源產銷“源-網-荷-儲”等環節，生成為數字世界的虛擬系統，仿真實時運行，并通過數字孿生技術構建“萬能互聯”的數字能源體系。能源電力數字化轉型，將成為構建新型電力系統、高效鏈接儲能與新能源發電的重要抓手。隨著高比例新能源、高比例電力電子裝備廣泛接入，電力系統的穩定特性、安全控制和生產模式都將發生根本性改變。有專家指出，推動數字技術與實體經濟深度融合，賦能傳統產業數字化智能化轉型升級，是把握新一輪科技革命和產業變革新機遇的戰略選擇。

當前，全球能源業界正加速布局數字能源產業。眾多頭部科技型企業紛紛入局數字能源領域。如華為成立數字能源公司，明確提出通過融合數字技術與電力電子技術，致力于打造三大新型能源基礎設施：即面向能源變革的新型電力系統能源基礎設施；面向智能變革的新型數字產業能源基礎設施；以及面向出行變革的新型電動出行能源基礎設施。數字能源產業興起，也讓傳統能源裝備企業邁向“新增長極”，加快整合上下游資源，推進能源數字化轉型。

數字化技術正在深度賦能能源產業的各個細分領域。從儲能來講，能源數字化的典型應用，即包含在大量軟硬件運用的系統集成領域和后端以虛擬電廠技術為代表的數字化電力系統運行與管理。一個完整的電化學儲能系統，主要由電池組、電池管理系統（BMS）、能量管理系統（EMS）、儲能變流器（PCS）以及其他電氣設備構成。這其中，主要是BMS和EMS涉及數字化技術的應用。目前，BMS已經由監測、通訊、保護、顯示、存儲等基本功能向電池系統安全診斷和長壽命運維、系統經濟性指標診斷等高級功能發展。而EMS是儲能系統的決策中樞，充當“大腦”角色，其核心基本功能是安全優化調度策略和可視化，其作為儲能系統與更上一層信息系統交互的樞紐，使儲能系統可以通過EMS參與電網調度、虛擬電廠調度、“源網荷儲”互動等。正在推廣應用的虛擬電廠，即是利用調控、通信等數字技術，將相對分散的源、網、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運行和電力市場管理。

總的來看，數字化技術能夠全面賦能儲能系統的安全、運維以及運行經濟效益等多個領域。從安全角度，數字化/智能化賦能儲能系統的實時監測、異常告警、故障診斷、消防安全資源一體化協調、大數據存儲加密等安全場景；在運維上，數字化/智能化賦能儲能系統的遠程監控、遠程運維、大數據分析、數據可視化、故障自恢復等運維場景；從經濟效益角度，數字化仿真等技術賦能儲能系統設計，并通過大數據分析、AI、邊緣計算等技術賦能策略優化等場景，提升儲能系統經濟效益。

二、能源數字化轉型，也加速推動能源電子產業興起與發展

能源數字化轉型，信息流和能量流、瓦特和比特加快融合創新，引發新能源相關領域投資熱潮。電子信息技術與新能源需求融合的不斷深化，成為新一輪工業革命的重要標識。在此背景下，隨著電子信息技術與新能源需求，信息流和能量流，瓦特和比特加快融合創新，能源電子產業應運而生，并快速發展。工信部等國家六部委2023年4月發布《關于推動能源電子產業發展的指導意見》，提出推動以“光儲端信”為核心的能源電子全產業鏈協同和融合發展，提升新能源生產、存儲、輸配和終端應用能力。到2025年，我國能源電子產業年產值達到3萬億元，綜合實力進入世界先進行列；到2030年，我國能源電子產業綜合實力持續提升，形成與國內外新能源需求相適應的產業規模。

能源電子產業，是生產能源、服務能源、應用能源的電子信息技術及產品的總稱。在發電側以太陽能光伏為代表；在儲能側以新型儲能電池為主體，并涵蓋能源生產、存儲、輸配和利用等領域的重點終端市場應用及關鍵信息技術產品（簡稱“光儲端信”）。能源電子產業的產業鏈發展方向包括：擴大光伏發電系統、新型儲能系統、新能源微電網等智能化多樣化產品和服務供給；推動基礎元器件、基礎材料、基礎工藝等領域重點突破，鍛造產業長板，補齊基礎短板，提升產業鏈供應鏈抗風險能力。在關鍵信息技術產品領域，重點要加大光電子器件（高速光通信芯片等）、功率半導體器件（IGBT、SiC及GaN等）、敏感元件及傳感類器件等的補短板和國產替代；同時加快功率半導體器件等面向光伏發電、風力發電、電力傳輸、新能源汽車、軌道交通推廣等領域的推廣應用。

三、功率半導體國產替代加速推進，補短板降成本成為核心市場需求

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

在新能源領域，光伏、儲能、風力發電等對功率半導體存在大量需求。以IGBT為主的半導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，以實現新能源發電的交流并網、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，為目前功率半導體分立器件的主力產品。其中IGBT俗稱電力電子裝置的“CPU”，是能源變換與傳輸的核心器件，廣泛應用直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路和牽引傳動等場景。

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

國內市場方面，我國功率二極管、功率三極管、晶閘管等功率器件產品大部分已實現國產化，而功率MOSFET 特別是超級結MOSFET、IGBT等高端功率器件產品還較大程度上依賴進口。2021年我國功率半導體前十大企業為安世半導體、華潤微、揚杰科技、士蘭微、華微電子、捷捷微電、斯達半導、新潔能、比亞迪半導體、時代電氣。前十大企業中，安世半導體產品覆蓋最為全面，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品也基本上覆蓋了市場主流的MOS和IGBT產品；而比亞迪半導體和時代電氣，背靠母公司擁有強大的終端市場，相關功率器件產品除了自用外，也走向市場開始向其他大客戶實現了批量出貨。