能量收集系统市场规模和份额

能量收集系统市场分析

2025 年能量收集系统市场规模为 41 亿美元，预计到 2030 年将攀升至 57.8 亿美元，复合年增长率为 7.11%。对无电池物联网 (IoT) 设备的需求不断增长，以及超低功耗电子产品在工业和消费环境中的普及，支撑了这一增长。电源管理集成电路的快速小型化推动了这一势头，这些集成电路现在将复杂的调节功能压缩到亚毫米的尺寸中，而减少一次性电池浪费的政策压力则强化了能量收集解决方案的价值主张。开发人员还可以从生态系统合作伙伴关系中受益，这些合作伙伴关系可以加快交钥匙模块和参考设计的上市时间，进一步提高智能建筑、工厂和可穿戴设备的采用率。这些力量共同加强了能量收集系统市场

全球能量收集系统市场趋势和见解

智能建筑中无电池物联网传感器节点的激增

欧盟生态设计法规 2024/1781 强制商业地产使用节能控制系统，这促使建筑管理者转向无电池无线传感器 巴黎和奥维耶多的示范记录集成太阳能和可传达占用情况和环境数据的射频供电传感器后，平均节能 36.8 kW。射频采集器可转换 10-50% 的环境能量，在经过调整的室内区域可转换 70% 以上的能量，使传感器在整个建筑生命周期内保持运行。设施所有者越来越权衡总体拥有成本，并发现更换三个电池ent 周期使初始传感器硬件成本黯然失色，加速了向采集解决方案的迁移。随着采购团队将预算从维护转向分析就绪的硬件，能量收集系统市场获得了商业房地产领域的持续需求。^{[1]Rubén Muñiz 等人，“太阳能智能建筑”，电子杂志， doi.org}

亚太地区工厂可持续低功耗自动化的要求

中国、日本和韩国的工业集团安装了收割机，以履行企业碳排放承诺，并减少与电池更换相关的计划外停机时间。 Telefónica Tech 推出了经过 ATEX 认证的热电发电机，为电池使用受到严格限制的石油和天然气精炼厂的振动节点提供动力。韩国科学技术研究院的研究人员将热电和压电相结合c 混合收割机中的效果，可将重型机械监控的功率输出提高 50% 以上。密集的制造生态系统允许试点部署和组件供应商之间的快速反馈循环，进一步降低物料清单成本。随着监管审计强调生产工厂的能源基准，高管们越来越多地对多个工厂的收集平台进行标准化，从而增强了区域发展势头。

超低功耗 MCU 的快速小型化实现了低于 µW 的阈值

意法半导体的 STM32U3 系列每毫瓦的 CoreMark 为 117，而在活动模式下每 MHz 的电流仅为 10 µA，这一基准甚至可以将室内照明视为可靠的能源来源。 Renesas RA2A2 器件的运行电流为每 MHz 100 µA，待机时降至 0.40 µA，集成了能量收集节点的功率预算算法。较低的功率预算扩大了可行的收割机技术范围，更高的收割转换率现在支持 edge 推理工作负载。这种良性循环重塑了设计优先级，使得下一代物联网板的默认物料清单从采集器和存储元件而不是主电池开始，从而促进能量采集系统市场的长期增长。^{[2]STMicroElectronics，“STM32U3 Launch Press发布，”stocktitan.net}

铁路和航空原始设备制造商中越来越多地部署无线状态监测

欧洲机车车辆制造商在受电弓上安装压电采集器，以提供振动诊断，从而警告接触线疲劳。航空航天集成商将柔性压电薄膜耦合到机身面板，其中飞行引起的振动为自主健康监测节点产生足够的电力。南丹麦大学的四轴飞行器原型在检查高压电缆时通过电线充电，消除了与电池更换相关的停机时间。运输行业的安全制度证明高可靠性收割机的溢价是合理的，而这种支付意愿可以缩短供应商的投资回收期。因此，运输原始设备制造商成为验证新兴收割机材料性能声明的关键参考客户。

农村装置中环境射频的低能量密度

现场试验研究表明，70% 的种植者放弃了无线传感器试点，因为节点耗尽电池的速度比预期快，当射频密度低于可收获水平时，差距就会扩大。农业科技集成商现在将小型太阳能瓷砖与灌溉泵上的振动条混合在一起，以应对阴天和微弱的射频信号。即便如此，混合设计也会增加成本并使维护计划复杂化，从而延迟了在成本敏感农场中的广泛部署。在农村连接基础设施扩大之前，这种限制会限制农业和环境监测领域能量收集系统市场的直接增长。

缺乏通用电源管理标准

电源管理集成电路因收集器类型而异，并且缺乏统一的引脚排列或固件接口，这迫使系统集成商维持多种设计变体。尽管欧盟从 2025 年起要求使用 USB-C 作为外部电源，但没有类似的指令涵盖环境能源模块。定制工程会使项目时间延长数周，并增加非经常性费用，从而使重视与供应商无关的架构的采购团队望而却步。 IEEE P2668 下的标准化工作仍处于早期阶段，因此互操作性挑战将在中期持续存在，并减缓能量收集系统市场渗透多供应商物联网平台的步伐。

细分市场分析

按技术：射频采集驱动下一代环境物联网

基于光的光伏采集器控制到 2024 年，将占能量收集系统市场份额的 42%。卓越的成熟度、每瓦成本低以及可预测的昼夜能量分布使光伏发电在建筑和室外安装中处于领先地位。然而，随着密集的 5G 部署提高了环境电磁水平，射频收集到 2030 年将以 11% 的复合年增长率增长，而这些电磁水平可被收集以获取传感器功率。振动和电磁收割机为旋转能量充足的机械提供服务，而热塞贝克设备则在汽车尾气和工业炉中找到了利基市场。混合多种模式的混合架构可在光线或运动间歇期间提供连续性，对关键任务用例很有吸引力。随着集成商将智能最大功率点跟踪与自适应存储结合起来，以优化不同来源的产量，能量收集系统市场获得了弹性。

混合证据比比皆是。与传统电池相比，Ambient Photonics 在 200 勒克斯下的功率输出增加了三倍，解锁了室内遥控器和键盘。与此同时，韩国科学技术研究所报告称，通过在悬臂平台中合并热电通道和压电通道，功率可提高 50%。这些进步缩短了投资回收期并延长了正常运行时间保证，鼓励原始设备制造商在征求建议书文件中指定多源设计。作为射频哈尔随着归属效率上升和组件价格下降，能量收集系统市场将出现融合模块，每隔几毫秒自动选择最高效的能源来维持负载需求。^{[3]Ambient Photonics，“室内双面太阳能电池，” ambientphotonics.com}

按组件划分：电源管理 IC 实现系统集成

按价值计算，电源管理 IC 到 2024 年将占据能量收集系统市场规模的 38%，因为每种收集器拓扑都需要精确的电压调节和存储编排。随着设计人员的多元化超越单一来源架构并需要专门的转换层，能量收集传感器到 2030 年的复合年增长率将达到 9.5%。薄膜电池和超级电容器缓冲间歇性能量流，而超低功耗微控制器执行分析以证明传感器部署的合理性。英石MicroElectronics 的 SPV1050 实现了高达 99% 的光伏和热电输入转换效率，凸显了复杂的调节如何延长节点寿命。 Asahi Kasei 的 AP4413 系列在 1.43 mm² 芯片中集成了电池平衡和涓流充电控制，为成本敏感的消费电子产品带来了采集解决方案。^{[4]Asahi Kasei Electronics，“AP4413 IC Mass生产，”prtimes.jp}

行业路线图集中在片上系统封装上，该封装将采集前端、降压-升压转换器和微控制器嵌入到单个层压板中。这种整合消除了板级互连损耗并简化了认证，将可寻址用例从工业自动化扩展到智能玩具。在预测期内，集成就绪 PMIC 的平均售价下降将刺激出货量，进一步巩固能量收集系统市场。

按功率范围划分：低于 10 µW 的细分市场在超低功耗应用中占据主导地位

2024 年，工作功率低于 10 µW 的设备占出货量的 55%，这反映出仅在记录温度或占用情况时唤醒的占空比传感器的广泛部署。新一波边缘人工智能工作负载提升了人们对 10-100 µW 频段的兴趣，该频段预计将以每年 8% 的速度增长。超过 1 mW 的状态监测系统可在防御环境中采样高分辨率振动特征或传输实时视频。大邱庆北科学技术研究所的研究人员推出了一种可拉伸压电薄膜，可将应变能转换提高 280 倍，使亚微瓦可穿戴设备无需外部电池即可实用。自适应采样等能源感知固件的改进扩大了功能范围，同时将平均功率预算保持在微瓦阈值以下。因此，更多的设计人员将目标定为低于 10 µW 级别，提高单位体积并加强其在能源领域的主导地位。随着时间的推移，每瓦 100 TOPS 的机器学习加速器可实现毫瓦级别的本地推理，模糊中功率和高功率之间的界限。集成商越来越多地设计具有功率可扩展域的主板，这些域在深度睡眠状态下以亚微瓦运行，但在短时间计算突发时峰值可达数十毫瓦。这种架构灵活性最大限度地提高了收集能源的利用率，并为能量收集系统市场的跨垂直扩展奠定了基础。

按应用：工业物联网加速了预测性维护的采用

随着运营商使用收集机械能或热能的传感器改造旋转设备，消除危险的电池更换，工业物联网应用以 10.1% 的复合年增长率发展。由于欧盟法规强制要求采用节能控制系统，因此到 2024 年，楼宇和家庭自动化将保持最大份额，达到 30%。医疗保健可穿戴设备依赖于灵活的光伏和射频采集器可以在无需用户干预的情况下提供连续监控，而运输部门则将收割机嵌入铁轨和飞机机身中以进行结构健康分析。 Telefónica Tech 经 ATEX 认证的热发电机现在为爆炸性气体区域的无线节点供电，突出了维护停机时间的成本避免。

消费电子产品供应商采用光伏电池进行远程控制，无需更换电池，这是与可持续发展目标相关的一个卖点。国防计划指定为其后勤尾部无法支持电池补给的自主周边传感器进行射频和振动采集。农业部署将太阳能收割机与土壤湿度探测器连接起来，尽管农村射频频段的能源短缺仍然限制了太阳能收割机的使用。在这些垂直领域，卓越的总拥有成本和监管协调支撑了能量收集系统市场的持续扩张。

地理分析

亚洲占 2024 年全球收入的 35%，受益于中国巨大的物联网部署以及日本通过 TDK Corporation tdk.com 等公司在压电材料领域的领导地位。从首尔到深圳，政府支持的智慧城市计划为传感器基础设施提供补贴，而台湾和马来西亚的合同制造商则提供具有成本效益的组装路径，缩短产品周期。韩国的半导体生态系统扩展了定制 PMIC 制造，新加坡的物流园区测试了大规模环境物联网阵列，展示了现实世界收割机的稳健性。

中东以 2030 年复合年增长率 9.2% 的最快轨迹记录。沙特阿拉伯的 2030 年愿景将可再生能源定位为大城市规划的中心，而 Al-Haram 清真寺的室内导航信标现在正在试用压电瓷砖地板，以改变朝圣者的信仰进入电网电力的脚步 doi.org。海湾合作委员会公用事业公司将光伏采集器集成到智能电表外壳中，以实现电池服务无效上门服务。以色列和阿拉伯联合酋长国建立了区域研发集群，将纳米材料实验室与风险基金结合起来，加快了高效收割机的商业化时间表。

北美和欧洲显示出与强调生命周期可持续性的监管框架相关的成熟而坚实的需求。美国能源部提出了更严格的充电器待机限制，促使电器制造商转向环境电源路径。德国和英国为工厂配备了用于旋转机械的振动收割机，理由是三到五年内的净现值收益。在这些经济体中，工程团队现在在选择传感器平台时会量化碳减排量，这一趋势即使在初始资本支出较高的情况下也能将稳定的订单引入能量收集系统市场。

竞争格局

能量收集系统市场具有适度的分散性。意法半导体、德州仪器和模拟设备等半导体巨头利用制造规模和广泛的销售渠道将采集器与微控制器系列捆绑在一起。 Powercast、EnOcean 和 e-peas 等利基创新者通过提供专门的射频前端、自供电蓝牙低功耗信标以及专为室内光定制的电源管理芯片来抢占市场份额。竞争强度集中于转换效率、封装小型化和设计支持，而不仅仅是价格，反映了关键任务的可靠性期望。

战略合作伙伴关系继续塑造该领域。 Powercast 和 Kyocera AVX 将远程射频功率与超级电容器存储相结合，以延长 RFID 传感器的使用寿命。 Ambient Photonics 与谷歌合作，将双面太阳能电池集成到消费电子产品中，有望大幅提升单位体积。新兴进入者探索 MXene-聚合物复合材料具有高电容和灵活的外形尺寸，而 3D 打印纳米复合材料可以减少开发迭代。通用电源管理标准的缺乏为专有生态系统留下了空间，但也使集成商面临供应商锁定的风险，精明的供应商通过提供产品代之间的迁移路径来利用这种双重性。这些动态共同维持了整个能量收集系统市场的良性竞争和创新。