薄膜電容產業研究：與新能源同行，薄膜電容成長迴歸

（報告出品方/作者：長江證券，莫文宇）

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膠薄膜為電介質的電容器。其技術起源是 19 世紀後半期所發明的紙介質電容器。這是將浸漬了油、石蠟的紙插在鋁箔中捲成卷狀的電容器。代替金屬箔在紙上直接蒸鍍金屬並捲成卷的型別被稱為 MP 電容器。薄膜電容器和陶瓷電容器、鋁電解電容器、鉭電容器是當前電容器家族的主要成員。

薄膜電容器是在 20 世紀 30 年代開發出來的。雖然與積層陶瓷貼片電容器相比，很難小型化，但由於絕緣電阻高，可靠性優異，被用於家電裝置、車載電子裝置、工業裝置、電力電子裝置等。薄膜電容在類比電路（含功率）中的重要性不亞於數位電路中的 MLCC，這也決定了功率時代下薄膜電容的成長性。

薄膜電容器根據內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)，根據結構的不同分為卷繞型、積層型、有感型與無感型等。箔電極型薄膜電容器使用金屬箔（鋁、錫、銅）重疊塑膠薄膜並卷繞成為電容器。內部電極附著導線成為有感型電容器；端面安裝導線或端子電極成為無感型電容器，電感成分小，高頻效能優異。

蒸鍍電極型電容器在塑膠薄膜上蒸鍍金屬（鋁、鋅等）形成內部電極，均為端面電極的無感型電容器。蒸鍍電極型和箔電極型相比能夠實現小型化，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，其電極能夠實現自我修復。當薄膜上絕緣較弱的區域被施加電壓擊穿時，周圍蒸鍍膜瞬間氧化，恢復電容器的絕緣特性。在重視可靠性的應用場景，蒸鍍電極型薄膜電容器還將分割蒸鍍+增加熔斷部等製造方式進一步提升安全性。除電極與製造方式外，電介質的材料特性也使得薄膜電容器效能存在差異。

2 新增需求催化景氣，薄膜電容迎接高速發展

逆變器被廣泛應用於電機控制、電能轉換、UPS（不間斷電源）等領域，是一種將低壓（12V/24V/48V 等）直流電轉變為 220 伏交流電的電子裝置。薄膜電容在功率電路中表現出的高電壓、高容量、高可靠性等效能優勢，決定其在逆變器中具有不可或缺的地位。

根據中國電子元器件協會的統計，2019 年我國薄膜電容器市場規模 90.40 億元，約佔全球市場的 60%。2010 年至 2019 年我國薄膜電容行業年複合增速 13%，高於全球 8% 的複合增速。新能源需求的爆發，將改變過去照明、家電燈傳統應用對薄膜電容需求的主導地位，同時也將顯著提升薄膜電容器的成長性。我們將從薄膜電容器主要的下游需求分別進行梳理，全面剖析未來行業成長屬性。

3 家電：終端增長放緩，需求保持平穩

大型家用電器如冰箱、洗衣機、空調都需要驅動大型電機工作，在電機、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，還被用於變頻電路輸入和輸出端，兩者都起著抑制電磁干擾的作用，防止元件的損壞；

直流鏈路：充當低通濾波器，抑制快速瞬變電流，對輸出電壓進行平滑濾波，使直流母線電壓保持在允許範圍內；

交流薄膜電容：被用於感應電機驅動控制電路，在感應電機啟動時需要一個電容器透過相移將電機切換到所需要的方向。

對於冰箱、洗衣機和空調這類耗電量大的電器，如果能夠根據電器的工作狀態調節電源的頻率，則可以達到降低功耗同時延長裝置壽命等效果。變頻器包括整流、濾波、逆變、制動和驅動等單元，能夠透過改變電機工作電源頻率來控制交流電機。電流在變頻電路中呈“交-直-交”的變換，輸入與輸出的環節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，主要取決於家電整體出貨量以及變頻家電的滲透率。

空調：2019 年全球空調零售量為 1.63 億臺，未來複合增速約為 5.5%；電冰箱：2020 年全球電冰箱銷售量為 1.95 億臺，未來複合增速約為 4.0%；洗衣機：2020 年全球洗衣機和乾洗機銷售量為 1.62 億臺，未來複合增速約為 1%。

從變頻技術滲透率來看，中高階市場使用比例較高。以中國市場為例：預計 2021 年中國國市場變頻空調佔 95%、變頻冰箱佔 56%、變頻洗衣機佔 55%，冰箱和洗衣機仍有較大提升空間。如前文所述，變頻家電電機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，這將成為家電領域薄膜電容增長的動力之一。

為估算家電電容器市場規模，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格作為參考，下表中選取的產品系列包括：B32924（EMI）、B32774-B32778 （DC Link）、B32774-B32778（DC Link）、B32354（AC Filter）、B33331（通用）。（報告來源：未來智庫）

從上述產品系列的分銷價格看，電機中的薄膜電容單價較高，EMI 電容單價在幾元至十幾元，DC Link 電容一般在小几十元。如果升級為變頻家電，則需增加一定的電容成本。

我們簡單估算家電應用對電容器（薄膜和鋁電解）的需求，假設全球變頻空調平均滲透率未來達到 60%，洗衣機和冰箱滲透率為 40%。價格上，考慮到直銷渠道對分銷渠道價格更低，假設非變頻終端的電容器單機用量20元，變頻終端的電容器單機用量30元。測算 2025 年大型家電電容器需求約 150 億元，未來增長速率較為平穩。

由於薄膜電容器價格昂貴，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一部分應用重疊的部分，所以上表的測算結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勢；鋁電解電容價效比高，在電源濾波上具有競爭力。

照明：節能推動 LED 滲透率提升，替代熒光燈需求

照明領域中，薄膜電容器主要使用在熒光燈以及高壓汞燈、高壓鈉燈、金屬鹵素燈等高強氣體放電燈產品的鎮流器中。薄膜電容在熒光燈中主要用於兩類功能，其一為啟動器內部，用於抑制感應期間的 EMI；其二線上路和中性線之間，用於功率因數的校正。

隨著節能理念在全球範圍擴散，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。傳統緊湊型熒光燈光效約為 60lm/W，鹵素燈小於 20lm/W，效率為 13lm/W 的白熾燈已經不足 5%的份額，而住宅用 LED 照明已經突破 100lm/W，且自 2010 年以來就以每年 6lm/W-8lm/W 的速率進步，頂尖的技術已經能夠做到 210lm/W。

根據中國照明電器協會公佈的統計資料，2020 年中國照明行業 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 32.86 億件，出口金額 14.46 億美元。

LED 照明中，由於無需鎮流器，電容器主要用於驅動電路，用以平滑和減少來自電源的波紋，幫助避免閃爍和消除過熱，提升燈具的使用壽命。因此，LED 照明的增長將減少薄膜電容在熒光燈中的需求。目前 LED 驅動電源中薄膜電容器成本較高，是鋁電解電容器的數倍以上，因此不少價格敏感度較高、使用壽命要求不高的產品中選擇使用鋁電解電容。從薄膜電容龍頭企業照明業務相關收入的變化趨勢來看，照明領域整體對薄膜電容的需求處於緩步下降。

4 新能源車：出行革命中不可或缺的電容產品

薄膜電容器在新能源汽車領域中的應用主要分為三塊：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”，逆變器則隸屬於電驅系統，其司職是將動力電池或蓄電池輸出的高壓直流電轉換為電流和頻率可變的三相交流電供電機運轉，以控制車輛行駛速率。制動時，逆變器可以將三相交流電整流成直流電給動力電池充電。逆變器的存在使電動/混動汽車啟動更快。

逆變器的主要由功率模組、微控制器、柵極驅動、電流感測器、位置感測器等組成。根據 Infineon 估計，新能源車逆變器中功率器件成本約佔 40%，價值量最高；用於交流電濾波的電容成本約佔 16%，是價值量僅次於功率器件的部分。

OBC 中薄膜電容主要有 EMI 電容、DC-Link 電容&緩衝電容、諧振電容、功率因數校正（PFC）等。與逆變器中類似，DC-Link 電容因為容值最高，價值量也最高，達到數百元，而 EMI 電容、諧振電容、PFC 電容等容值在幾十 nF，單價較便宜。此外，薄膜電容在 DC-DC 轉換器也有應用。DC-DC 轉換器將動力電池組的電能進行降壓轉化，提供給儀表裝置、雨刷及車燈等低壓用電裝置，並同時為低壓蓄電池充電。

充電樁方面，根據充電方式的不同，可以分為交流充電樁和直流充電樁。其中交流充電樁連線 OBC 對動力電池充電，採用常規電壓，功率較小，通常被稱為“慢充”，多用於居民區、公共停車場和商場等區域，造價較低；直流充電樁採用高電壓、大功率直接給動力電池組充電，通常被成為“快充”，多用於運營車電站、快充電站等，造價較高。

和 OCB 類似的，在直流充電樁中，也需要大容量、高價值的 DC-Link 電容進行緩衝。隨著直流快充充電樁輸出功率的增長，單樁薄膜電容器用量具有提升空間。在數量上，我們假定直流充電樁全球需求為 IEA 基於各國採取規定政策控制疫情的情景（STEPS）和可持續發展情景（SDS）預測的中值。

我們測算新能源汽車及配套領域薄膜電容需求如下。隨著時間推移，全球新能源汽車與雙電機滲透率不斷提升，需求空間有望進一步開啟。

5 光伏風電：綠電浪潮催化逆變與變流電容需求

光伏太陽能板吸收光照能量產生直流電壓，而輸電系統使用交流電壓，因此與新能源汽車類似的，需要使用逆變器實現 AC/DC 轉換。

為測算光伏發電電容器市場規模，我們需要對幾個關鍵引數進行梳理：

1) 新增光伏裝機量與存量替換需求。根據 CPIA 統計資料，2020 年全球光伏新增裝機量約 130GW，樂觀預計 2025 年全球新增光伏裝機量 330GW，保守估計 2025 年全球新增光伏裝機 270GW。同時，隨著累計光伏裝機數量的增大，存量專案逆變器替換需求也不斷增長。大型光伏電站壽命通常超過 20 年，但逆變器中的元器件壽命一般不超過 10 年，因此我們按 10 年替換週期測算。

2) 單位功率光伏發電的逆變器需求。光伏容配比指光伏元件功率之和與逆變器額定容量之比。2020 年 10 月，國家能源局解除了傳統光伏電站容配比 1：1 的限制，此後容配比計算將綜合考慮地址位置、地形條件、太陽能資源條件、元件選型、安裝型別、佈置方式、逆變器效能、建設成本等多個因素，以最低 LCOE 原則尋找最優容配比。我們取平均容配比 1.2:1 進行估算。（報告來源：未來智庫）

3) 光伏逆變器的製造成本。光伏逆變器分為集中式和組串式兩種，從全球來看，大型地面電站優選集中式逆變器，工商業和戶用分散式優選組串式逆變器。根據中國光伏行業協會統計，2020 年我國集中式逆變器和組串式逆變器市場佔有率分別為 28.5%和 66.5%，集散式逆變器佔有約 5% 份額。集中式逆變器和組串式逆變器平均價格分別下降至 0.11 元/W 和 0.18 元/W。

4) 電容器在光伏逆變器中的成本佔比。根據國內光伏逆變器龍頭固德威披露的成本結構，2017 年-2019 年電容在原材料中的成本佔比分別為 10.1%、10.2%和 8.4%，三年平均為 9.6%。

上述測算包含了薄膜電容與鋁電解電容兩類需求，從行業經驗來看，薄膜電容的應用佔比為約 60%-70%，其餘部分為鋁電解電容。與光伏發電相比，風力發電則因為風力的不穩定性而有所不同。為了保持輸出電頻率恆定，目前主要採用變速恆頻發電機組，其中雙饋非同步風力發電機組（DFIG，Doubly fed Induction Generator）是當前主流方案。結構上，DFIG 由繞線型感應發電機和 IGBT 電壓源變流器組成。其中變流器起到在轉子轉速變化時，透過控制勵磁的幅值、相位、頻率等，使定子側能向電網輸入恆頻電。

同樣，為測算風力發電電容器市場規模，我們對幾個關鍵引數進行梳理：

1）新增風力發電裝機量需求

根據全球風能委員會（GWEC）統計資料，2020 年全球風電新增裝機量 93GW，累計裝機量 743GW。預計 2025 年全球新增陸上風電裝機和海上風電裝機容量分別為 88.3GW 和 23.9GW。但根據 IRENA（國際可再生能源機構）和 IEA（國際能源署）等機構制定的路徑，GWEC 估計每年至少需要安裝 180GW 的風電機組以幫助控制全球變暖，每年需要安裝 280GW 的風電機組才能在 2050 年實現碳中和。

2）單位功率風力發電的變流器成本

根據 IRENA 的統計資料，2020 年全球陸上風電與海上風電的總安裝成本分別為 1355 美元/KW 和 3185 美元/KW。陸上風力發電的渦輪機組成本在 700 美元/KW 至 910 美元/KW 區間；同時另一項統計顯示海上風力發電的渦輪機組約佔總安裝成本的 40%，對應以 1274 美元/KW 估算。風電渦輪機的成本主要包括塔臺、轉子葉片、齒輪箱、發電機、變壓器和變流器等，其中變流器成本佔比約為 5.6%。