薄膜電容產(chǎn)業(yè)研究

薄膜電容產(chǎn)業(yè)研究1

薄膜電容：電容器家族中高壓與高可靠首選薄膜電容器是利用塑料薄膜為電介質(zhì)的電容器。其技術(shù)起源是

19

世紀(jì)后半期所發(fā)明的

紙介質(zhì)電容器。這是將浸漬了油、石蠟的紙插在鋁箔中卷成卷狀的電容器。代替金屬箔

在紙上直接蒸鍍金屬并卷成卷的類型被稱為

MP電容器。

薄膜電容器和陶瓷電容器、鋁電解電容器、鉭電容器是當(dāng)前電容器家族的主要成員。薄

膜電容器是在

20

世紀(jì)

30

年代開(kāi)發(fā)出來(lái)的。雖然與積層陶瓷貼片電容器相比，很難小型

化，但由于絕緣電阻高，可靠性優(yōu)異，被用于家電設(shè)備、車載電子設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、電

力電子設(shè)備等。薄膜電容在模擬電路（含功率）中的重要性不亞于數(shù)字電路中的

MLCC，

這也決定了功率時(shí)代下薄膜電容的成長(zhǎng)性。薄膜電容器根據(jù)內(nèi)部電極的形成方法不同而大致分為箔電極型與蒸鍍電極型(金屬化薄

膜型)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為卷繞型、積層型、有感型與無(wú)感型等。

箔電極型薄膜電容器使用金屬箔（鋁、錫、銅）重疊塑料薄膜并卷繞成為電容器。內(nèi)部

電極附著導(dǎo)線成為有感型電容器；端面安裝導(dǎo)線或端子電極成為無(wú)感型電容器，電感成

分小，高頻性能優(yōu)異。蒸鍍電極型電容器在塑料薄膜上蒸鍍金屬（鋁、鋅等）形成內(nèi)部電極，均為端面電極的

無(wú)感型電容器。蒸鍍電極型和箔電極型相比能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，從加工方式上又可分為卷

繞型和積層型。蒸鍍電極型薄膜電容器具有高可靠性的特點(diǎn)，其電極能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)。當(dāng)薄膜上絕緣

較弱的區(qū)域被施加電壓擊穿時(shí)，周圍蒸鍍膜瞬間氧化，恢復(fù)電容器的絕緣特性。在重視

可靠性的應(yīng)用場(chǎng)景，蒸鍍電極型薄膜電容器還將分割蒸鍍+增加熔斷部等制造方式進(jìn)一

步提升安全性。

除電極與制造方式外，電介質(zhì)的材料特性也使得薄膜電容器性能存在差異。2

新增需求催化景氣，薄膜電容迎接高速發(fā)展逆變器被廣泛應(yīng)用于電機(jī)控制、電能轉(zhuǎn)換、UPS（不間斷電源）等領(lǐng)域，是一種將低壓

（12V/24V/48V等）直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

220

伏交流電的電子設(shè)備。薄膜電容在功率電路中表

現(xiàn)出的高電壓、高容量、高可靠性等性能優(yōu)勢(shì)，決定其在逆變器中具有不可或缺的地位。根據(jù)中國(guó)電子元器件協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)，2019

年中國(guó)薄膜電容器市場(chǎng)規(guī)模

90.40

億元，約占

全球市場(chǎng)的

60%。2010

年至

2019

年中國(guó)薄膜電容行業(yè)年復(fù)合增速

13%，高于全球

8%

的復(fù)合增速。新能源需求的爆發(fā)，將改變過(guò)去照明、家電燈傳統(tǒng)應(yīng)用對(duì)薄膜電容需求的

主導(dǎo)地位，同時(shí)也將顯著提升薄膜電容器的成長(zhǎng)性。我們將從薄膜電容器主要的下游需

求分別進(jìn)行梳理，全面剖析未來(lái)行業(yè)成長(zhǎng)屬性。3

家電：終端增長(zhǎng)放緩，需求保持平穩(wěn)大型家用電器如冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)都需要驅(qū)動(dòng)大型電機(jī)工作，在電機(jī)、控制電路和變

頻電路種薄膜電容器扮演不一樣角色，按照功能的不同主要可以分為三大類：EMI抑制：除用在電源端外，還被用于變頻電路輸入和輸出端，兩者都起著抑制電

磁干擾的作用，防止組件的損壞；直流鏈路：充當(dāng)?shù)屯V波器，抑制快速瞬變電流，對(duì)輸出電壓進(jìn)行平滑濾波，使直

流母線電壓保持在允許范圍內(nèi)；交流薄膜電容：被用于感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，在感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要一個(gè)電容器

通過(guò)相移將電機(jī)切換到所需要的方向。對(duì)于冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)這類耗電量大的電器，如果能夠根據(jù)電器的工作狀態(tài)調(diào)節(jié)電源

的頻率，則可以達(dá)到降低功耗同時(shí)延長(zhǎng)設(shè)備壽命等效果。變頻器包括整流、濾波、逆變、

制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)等單元，能夠通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率來(lái)控制交流電機(jī)。電流在變頻電路

中呈“交-直-交”的變換，輸入與輸出的環(huán)節(jié)均需要薄膜電容提供

EMI抑制功能。

因此，薄膜電容器在家用電器中的需求，主要取決于家電整體出貨量以及變頻家電的滲

透率。空調(diào)：2019

年全球空調(diào)零售量為

1.63

億臺(tái)，未來(lái)復(fù)合增速約為

5.5%；

電冰箱：2020

年全球電冰箱銷售量為

1.95

億臺(tái)，未來(lái)復(fù)合增速約為

4.0%；

洗衣機(jī)：2020

年全球洗衣機(jī)和干洗機(jī)銷售量為

1.62

億臺(tái)，未來(lái)復(fù)合增速約為

1%。從變頻技術(shù)滲透率來(lái)看，中高端市場(chǎng)使用比例較高。以中國(guó)市場(chǎng)為例：預(yù)計(jì)

2021

年中

國(guó)國(guó)市場(chǎng)變頻空調(diào)占

95%、變頻冰箱占

56%、變頻洗衣機(jī)占

55%，冰箱和洗衣機(jī)仍有

較大提升空間。如前文所述，變頻家電電機(jī)需要特殊的電壓處理，在變頻電路中需要使

用更多的薄膜電容，這將成為家電領(lǐng)域薄膜電容增長(zhǎng)的動(dòng)力之一。為估算家電電容器市場(chǎng)規(guī)模，我們以

TDK在售的三種不同功能的薄膜電容系列在分銷

渠道的價(jià)格作為參考，下表中選取的產(chǎn)品系列包括：B32924（EMI）、B32774-B32778

（DCLink）、B32774-B32778（DCLink）、B32354（ACFilter）、B33331（通用）。從上述產(chǎn)品系列的分銷價(jià)格看，電機(jī)中的薄膜電容單價(jià)較高，EMI電容單價(jià)在幾元至十

幾元，DCLink電容一般在小幾十元。如果升級(jí)為變頻家電，則需增加一定的電容成本。我們簡(jiǎn)單估算家電應(yīng)用對(duì)電容器（薄膜和鋁電解）的需求，假設(shè)全球變頻空調(diào)平均滲透

率未來(lái)達(dá)到

60%，洗衣機(jī)和冰箱滲透率為

40%。價(jià)格上，考慮到直銷渠道對(duì)分銷渠道

價(jià)格更低，假設(shè)非變頻終端的電容器單機(jī)用量20元，變頻終端的電容器單機(jī)用量30元。

測(cè)算

2025

年大型家電電容器需求約

150

億元，未來(lái)增長(zhǎng)速率較為平穩(wěn)。由于薄膜電容器價(jià)格昂貴，變頻電路同樣可以使用鋁電解電容器，本文圖

1

中也清楚的

表明兩種電容器有相當(dāng)一部分應(yīng)用重疊的部分，所以上表的測(cè)算結(jié)果中既包含薄膜電容

也包含鋁電解電容。總體而言，薄膜電容器在額定電壓、耐波紋電流、容差和使用壽命

方面具有優(yōu)勢(shì)；鋁電解電容性價(jià)比高，在電源濾波上具有競(jìng)爭(zhēng)力。照明：節(jié)能推動(dòng)

LED滲透率提升，替代熒光燈需求照明領(lǐng)域中，薄膜電容器主要使用在熒光燈以及高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵素?zé)舻雀?/p>

強(qiáng)氣體放電燈產(chǎn)品的鎮(zhèn)流器中。薄膜電容在熒光燈中主要用于兩類功能，其一為啟動(dòng)器

內(nèi)部，用于抑制感應(yīng)期間的

EMI；其二在線路和中性線之間，用于功率因數(shù)的校正。隨著節(jié)能理念在全球范圍擴(kuò)散，LED照明滲透率快速提升，特別是其光效相較熒光燈顯

著增強(qiáng)。傳統(tǒng)緊湊型熒光燈光效約為

60lm/W，鹵素?zé)粜∮?/p>

20lm/W，效率為

13lm/W的

白熾燈已經(jīng)不足

5%的份額，而住宅用

LED照明已經(jīng)突破

100lm/W，且自

2010

年以來(lái)

就以每年

6lm/W-8lm/W的速率進(jìn)步，頂尖的技術(shù)已經(jīng)能夠做到

210lm/W。根據(jù)中國(guó)照明電器協(xié)會(huì)公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020

年中國(guó)照明行業(yè)

LED燈泡（燈管）出口

71.59

億件，出口金額

59.12

億美元；出口戶外燈具及部分

LED燈具

16.00

億

kg，出

口金額

173.11

億美元。同期出口的熱輻射光源、熒光燈和

HID燈總計(jì)

32.86

億件，出

口金額

14.46

億美元。LED照明中，由于無(wú)需鎮(zhèn)流器，電容器主要用于驅(qū)動(dòng)電路，用以平滑和減少來(lái)自電源的

波紋，幫助避免閃爍和消除過(guò)熱，提升燈具的使用壽命。因此，LED照明的增長(zhǎng)將減少

薄膜電容在熒光燈中的需求。目前

LED驅(qū)動(dòng)電源中薄膜電容器成本較高，是鋁電解電

容器的數(shù)倍以上，因此不少價(jià)格敏感度較高、使用壽命要求不高的產(chǎn)品中選擇使用鋁電

解電容。從薄膜電容龍頭企業(yè)照明業(yè)務(wù)相關(guān)收入的變化趨勢(shì)來(lái)看，照明領(lǐng)域整體對(duì)薄膜

電容的需求處于緩步下降。4

新能源車：出行革命中不可或缺的電容產(chǎn)品薄膜電容器在新能源汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用主要分為三塊：新能源車逆變器、車載充電器

（OBC）以及配套充電樁。

新能源汽車的核心是“三電”，逆變器則隸屬于電驅(qū)系統(tǒng)，其司職是將動(dòng)力電池或蓄電池

輸出的高壓直流電轉(zhuǎn)換為電流和頻率可變的三相交流電供電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以控制車輛行駛速

率。制動(dòng)時(shí)，逆變器可以將三相交流電整流成直流電給動(dòng)力電池充電。逆變器的存在使

電動(dòng)/混動(dòng)汽車啟動(dòng)更快。逆變器的主要由功率模塊、微控制器、柵極驅(qū)動(dòng)、電流傳感器、位置傳感器等組成。根

據(jù)

Infineon估計(jì)，新能源車逆變器中功率器件成本約占

40%，價(jià)值量最高；用于交流

電濾波的電容成本約占

16%，是價(jià)值量?jī)H次于功率器件的部分。OBC中薄膜電容主要有

EMI電容、DC-Link電容&緩沖電容、諧振電容、功率因數(shù)校正

（PFC）等。與逆變器中類似，DC-Link電容因?yàn)槿葜底罡撸瑑r(jià)值量也最高，達(dá)到數(shù)百

元，而

EMI電容、諧振電容、PFC電容等容值在幾十

nF，單價(jià)較便宜。此外，薄膜電

容在

DC-DC轉(zhuǎn)換器也有應(yīng)用。DC-DC轉(zhuǎn)換器將動(dòng)力電池組的電能進(jìn)行降壓轉(zhuǎn)化，提供

給儀表設(shè)備、雨刷及車燈等低壓用電設(shè)備，并同時(shí)為低壓蓄電池充電。充電樁方面，根據(jù)充電方式的不同，可以分為交流充電樁和直流充電樁。其中交流充電

樁連接

OBC對(duì)動(dòng)力電池充電，采用常規(guī)電壓，功率較小，通常被稱為“慢充”，多用于

居民區(qū)、公共停車場(chǎng)和商場(chǎng)等區(qū)域，造價(jià)較低；直流充電樁采用高電壓、大功率直接給

動(dòng)力電池組充電，通常被成為“快充”，多用于運(yùn)營(yíng)車電站、快充電站等，造價(jià)較高。和

OCB類似的，在直流充電樁中，也需要大容量、高價(jià)值的

DC-Link電容進(jìn)行緩沖。

隨著直流快充充電樁輸出功率的增長(zhǎng)，單樁薄膜電容器用量具有提升空間。在數(shù)量上，

我們假定直流充電樁全球需求為

IEA基于各國(guó)采取規(guī)定政策控制疫情的情景（STEPS）

和可持續(xù)發(fā)展情景（SDS）預(yù)測(cè)的中值。我們測(cè)算新能源汽車及配套領(lǐng)域薄膜電容需求如下。隨著時(shí)間推移，全球新能源汽車與

雙電機(jī)滲透率不斷提升，需求空間有望進(jìn)一步打開(kāi)。5

光伏風(fēng)電：綠電浪潮催化逆變與變流電容需求光伏太陽(yáng)能板吸收光照能量產(chǎn)生直流電壓，而輸電系統(tǒng)使用交流電壓，因此與新能源汽

車類似的，需要使用逆變器實(shí)現(xiàn)

AC/DC轉(zhuǎn)換。為測(cè)算光伏發(fā)電電容器市場(chǎng)規(guī)模，我們需要對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行梳理：1)

新增光伏裝機(jī)量與存量替換需求。

根據(jù)

CPIA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020

年全球光伏新增裝機(jī)量約

130GW，樂(lè)觀預(yù)計(jì)

2025

年全球

新增光伏裝機(jī)量

330GW，保守估計(jì)

2025

年全球新增光伏裝機(jī)

270GW。

同時(shí)，隨著累計(jì)光伏裝機(jī)數(shù)量的增大，存量項(xiàng)目逆變器替換需求也不斷增長(zhǎng)。大型光伏

電站壽命通常超過(guò)

20

年，但逆變器中的元器件壽命一般不超過(guò)

10

年，因此我們按

10

年替換周期測(cè)算。2)

單位功率光伏發(fā)電的逆變器需求。

光伏容配比指光伏組件功率之和與逆變器額定容量之比。2020

年

10

月，國(guó)家能源局解

除了傳統(tǒng)光伏電站容配比

1：1

的限制，此后容配比計(jì)算將綜合考慮地址位置、地形條

件、太陽(yáng)能資源條件、組件選型、安裝類型、布置方式、逆變器性能、建設(shè)成本等多個(gè)

因素，以最低

LCOE原則尋找最優(yōu)容配比。我們?nèi)∑骄菖浔?/p>

1.2:1

進(jìn)行估算。3)

光伏逆變器的制造成本。

光伏逆變器分為集中式和組串式兩種，從全球來(lái)看，大型地面電站優(yōu)選集中式逆變器，

工商業(yè)和戶用分布式優(yōu)選組串式逆變器。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2020

年中國(guó)集

中式逆變器和組串式逆變器市場(chǎng)占有率分別為

28.5%和

66.5%，集散式逆變器占有約

5%

份額。集中式逆變器和組串式逆變器平均價(jià)格分別下降至

0.11

元/W和

0.18

元/W。4)

電容器在光伏逆變器中的成本占比。

根據(jù)國(guó)內(nèi)光伏逆變器龍頭固德威披露的成本結(jié)構(gòu)，2017

年-2019

年電容在原材料中的

成本占比分別為

10.1%、10.2%和

8.4%，三年平均為

9.6%。上述測(cè)算包含了薄膜電容與鋁電解電容兩類需求，從行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，薄膜電容的應(yīng)用占

比為約

60%-70%，其余部分為鋁電解電容。

與光伏發(fā)電相比，風(fēng)力發(fā)電則因?yàn)轱L(fēng)力的不穩(wěn)定性而有所不同。為了保持輸出電頻率恒

定，目前主要采用變速恒頻發(fā)電機(jī)組，其中雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組（DFIG，DoublyfedInductionGenerator）是當(dāng)前主流方案。

結(jié)構(gòu)上，DFIG由繞線型感應(yīng)發(fā)電機(jī)和

IGBT電壓源變流器組成。其中變流器起到在轉(zhuǎn)

子轉(zhuǎn)速變化時(shí)，通過(guò)控制勵(lì)磁的幅值、相位、頻率等，使定子側(cè)能向電網(wǎng)輸入恒頻電。同樣，為測(cè)算風(fēng)力發(fā)電電容器市場(chǎng)規(guī)模，我們對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行梳理：1）新增風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)量需求根據(jù)全球風(fēng)能委員會(huì)（GWEC）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020

年全球風(fēng)電新增裝機(jī)量

93GW，累計(jì)

裝機(jī)量

743GW。預(yù)計(jì)

2025

年全球新增陸上風(fēng)電裝機(jī)和海上風(fēng)電裝機(jī)容量分別為

88.3GW和

23.9GW。但根據(jù)

IRENA（國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)）和

IEA（國(guó)際能源署）等

機(jī)構(gòu)制定的路徑，GWEC估計(jì)每年至少需要安裝

180GW的風(fēng)電機(jī)組以幫助控制全球

變暖，每年需要安裝

280GW的風(fēng)電機(jī)組才能在

2050

年實(shí)現(xiàn)碳中和。2）單位功率風(fēng)力發(fā)電的變流器成本根據(jù)

IRENA的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2020

年全球陸上風(fēng)電與海上風(fēng)電的總安裝成本分別為

1355

美元/KW和

3185

美元/KW。陸上風(fēng)力發(fā)電的渦輪機(jī)組成本在

700

美元/KW至

910

美

元/KW區(qū)間；同時(shí)另一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)顯示海上風(fēng)力發(fā)電的渦輪機(jī)組約占總安裝成本的

40%，

對(duì)應(yīng)以

1274

美元/KW估算。風(fēng)電渦輪機(jī)的成本主要包括塔臺(tái)、轉(zhuǎn)子葉片、齒輪箱、發(fā)

電機(jī)、變壓器和變流器等，其中變流器成本占比約