IGBT行业趋势预测与发展前景分析

　　鼓励与支持国产IGBT器件的进口替代及应用推广，以器件应用拉动我国IGBT产业化进程。同时，对轨道交通、新能源、电动汽车、家电等IGBT主要应用领域提供政策性补贴，通过政府采购、节能工程、示范工程等政策，加快推动国产IGBT应用的多点突破、加强器件、系统、装置与应用全产业链的合作。

　　以中国南车在湖南省建设的国内首条8英寸IGBT生产线为基础，建设功率半导体国家级科技创新平台，引领行业技术、标准发展。同时，依托中国南车等优势企业建立IGBT芯片基地和IGBT应用产业基地，汇聚功率器件上下游产业，形成国内首个国产IGBT千亿产业基地，示范和引领产业发展。

　　IGBT模块发展趋向是高耐压、大电流、高速度、低压降、高可靠、低成本为目标的，特别是发展高压变频器的应用，简化其主电路，减少使用器件，提高可靠性，降造成本，简化调试工作等。

　　IGBT作为电能变换的关键部件，是现代科学、工业和国防的重要核心技术，以IGBT为代表的功率半导体是电力电子产品的基础。为尽快改变目前我国在产业链高端的功率半导体芯片基本依赖进口的局面，建议国家相关部门应出台扶持政策，依托国内优势企业，通过示范和引导，大力推进我国IGBT产业化并形成规模优势。

　　1、电动汽车上一般使用 600-1200V 的 IGBT 模块，约占电动汽车总成本的 10%。根据中汽协的数据，截至 2016年年底，我国新能源汽车产量达到 51.7 万辆；2016 年 11 月国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划的通知》：到 2020 年，新能源汽车实现当年产销 200 万辆以上，累计产销超过 500 万辆。由此我们预测，2017-2020 年我国新能源汽车理论增速将达到 40%（年均），进而实现 50 万到 200 万的产量目标。

　　2017-2020 年新增新能源汽车产量为 517 万辆，按照平均每辆车 20 万生产成本，IGBT 占比 10%计算，2017-2020 年，新能源汽车所带动的 IGBT市场规模将达到 1034 亿元。

　　2、IGBT 主要运用于直流充电桩。2015 年 11 月，发改委、能源局、工信部、住建部四部委联合印发《电动汽车充电基础设施发展指南(2015-2020 年)》通知，明确到 2020 年，新增集中式充换电站超过 1.2 万座，分散式充电桩超过 480 万个，以满足全国 500 万辆电动汽车充电需求。

　　目前我国充电桩市场存量约为 20 万座，十三五期间仍有近 500 万充电桩的建设需求，假设其中直流充电桩100 万座，单位成本 10 万，IGBT 占总成本比例为 20%，则 2017-2020 年，充电桩所带动的 IGBT 市场规模将达到 200 亿元。

　　综上，整个新能源汽车领域（汽车+充电桩）的快速布局和发展，将有力拉动 IGBT 市场需求，十三五剩余期间（2017-2020），IGBT 在新能源汽车产业的市场规模将超过 1200 亿元。

　　IGBT 在轨交领域已经实现了技术突破和全面的国产化。2015 年 10 月 22 日，隶属中国中车的永济新时速电机电器表示，国内首个具有完全知识产权的 6500V 高铁机车用 IGBT 芯片通过高铁系统上车试验，实现产品化应用。2016 年底，中车株洲电力机车研究所研发的 8 英寸IGBT 高铁控制系统成功中标印度机车市场，这是我国高铁装备核心器件首次获得海外批量订单。

　　动车组最核心的部件之一是“牵引变流器”，它负责将超高电流转化为列车的动力。以 CRH3 为例，每辆列车装有 4 台牵引变流器，每台搭载了 32 个 IGBT 模块，共 128 个，这些 IGBT 模块为整个列车提供了约 10 兆瓦的功率。

　　（1）我们先计算高铁 IGBT 市场规模：如下表所示，每辆动车组列车所需 IGBT 模块数量80-150 不等，我们取平均值，每列动车所需 IGBT 模块数量为 115 个。

　　根据国家铁路局的数据，截至2016 年我国共有 2586 组动车；目前我国高铁营运里程为 2.2 万公里，根据《中长期铁路网规划》：到 2020 年，铁路网规模将达到 15 万公里，其中高速铁路 3 万公里，覆盖 80%以上的大城市，即到 2020 年，高铁里程将新增 0.8 万公里。对于城际铁路，国家规划在“十三五”期间，城际铁路新开工建设 5000 公里左右。因此十三五期间，高铁新增里程合计将达到 1.3 万公里。

　　按照当前的高铁密度，即每公里0.12 辆（2586/22000）的密度，十三五期间还需要 1528 辆动车组列车，按照每列动车需要115 个 IGBT 模块、每个模块 1 万元来计算，十三五期间，高铁所带动的 IGBT 市场规模将达到 17.6 亿元。

　　目前我国正在运行的地铁里程已经达到了 3300 多公里，在十三五期间，地铁运营里程有望达到 6000 公里。截至 2015 年，我国地铁数量 18098 辆，按照当前的地铁密度、每辆地铁需要 25 个 IGBT 模块、每个模块 1 万元计算，十三五期间，地铁所带动的 IGBT 市场规模将达到 37 亿元。

　　综上，十三五期间 IGBT 在轨道交通领域的新增市场规模将超过 50 亿元。

　　1、以输电端为例：“柔性直流输电技术”是 20 世纪 90 年代发展起来的一种新型直流输电技术，它将半控型电力电子器件升级为全控型电力电子器件（IGBT），具有响应速度快、可控性好、可向无源网络供电、换流站间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市配电网增容改造等领域具有独特的优势。柔性直流输电技术可整合来自多个站点的清洁能源，通过大容量、长距离的电力传输通道，到达多个城市的负荷中心，为新能源或者分布式能源的并网提供有效的解决方案。

　　柔性直流输电中，“模块化多电平换流器”（MMC）是关键设备。参照厦门±20kV/1000MW 柔性直流输电科技示范工程，柔性输电需要两台 MMC，每台由 6 个桥臂组成，每个桥臂由 3 座 IGBT 换流阀阀塔串联而成，每座阀塔为双列式布置，如下图,；阀塔共 3 层，包含 12 个阀模块，每个阀模块包含 6 个子模块。因此每台 MMC包含 1296 个IGBT 模块，两台 MMC 组成整个换流系统，共需 2592 个 IGBT 模块。IGBT 模块采用1500A/3300V，单价约为 8000 元，即单项柔性输电工程需要的 IGBT 模块价值约为 2000 万（2592×0.8 万）。

　　截止 2016 年，我国光伏和风电装机容量分别为 7742 万千瓦和 16873 万千瓦，2020 年，光伏和风电目标装机容量分别为 10500 万千瓦和 21000 万千瓦，因此十三五期间光伏、风力发电仍需新增装机容量 6885 万千瓦。假设这 6885 万千瓦电能中一半使用柔性输电技术，单个输电规模 100 万千瓦，则约需 34 座柔性输电站；根据上文的计算，每个输电站需要价值 2000 万元的 IGBT，则十三五期间，新能源发电所带来的输电端新增 IGBT市场需求约为6.8 亿。