能量收集系统市场规模和份额
市场概述
| 研究期 | 2019 - 2030 |
|---|---|
| 市场规模 (2025) | 4.10 十亿美元 |
| 市场规模 (2030) | 5.78 十亿美元 |
| 增长率 (2025 - 2030) | 7.11% CAGR |
| 增长最快的市场 | 中东 |
| 最大的市场 | 亚太地区 |
| 市场集中度 | 中 |
主要参与者
*免责声明：主要玩家排序不分先后 图片 © Mordor Intelligence。重新使用需遵守 CC BY 4.0 并注明出处。 |
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睿智咨询能量收集系统市场分析
能量收集系统市场规模在2025年为41.0亿美元，预计到2030年将攀升至57.8亿美元，复合年增长率为7.11%。对免电池物联网（IoT）设备的日益增长需求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。发展动力来自于电源管理集成电路的快速小型化，现在可以将复杂的调节功能压缩到亚毫米级封装中，同时政策压力要求减少一次性电池废料，这进一步强化了能量收集解决方案的价值主张。开发商还受益于生态系统合作伙伴关系，加快了交钥匙模块和参考设计的上市时间，进一步提升了在智能建筑、工厂和可穿戴设备中的采用率。这些因素共同强化了当前十年能量收集系统市场的前景。
关键报告要点
- 按技术划分，基于光的光伏收集器在2024年以42%的市场份额领先能量收集系统市场；射频收集预计到2030年将以11%的复合年增长率扩张。
- 按应用划分，建筑和家居自动化在2024年占能量收集系统市场规模的30%，而工业物联网预计到2030年将以10.1%的复合年增长率增长。
- 按组件划分，电源管理IC在2024年占能量收集系统市场份额的38%；能量收集传感器代表增长最快的组件，复合年增长率为9.5%。
- 按功率范围划分，10微瓦以下类别在2024年占出货量的55%，而10-100微瓦档位记录了到2030年最高的预计复合年增长率8%。
- 按地域划分，亚洲在2024年保持35%的收入份额，中东以9.2%的复合年增长率定位为最快的区域增长。
全球能量收集系统市场趋势与洞察
驱动因素影响分析
| 驱动因素 | (~) % 对复合年增长率预测的影响 | 地理相关性 | 影响时间线 |
|---|---|---|---|
| 智能建筑中免电池物联网传感器节点的普及 | +2.1% | 欧洲与北美 | 中期（2-4年） |
| 亚太地区工厂可持续低功耗自动化的强制要求 | +1.8% | 亚太核心；溢出到中东非洲 | 短期（≤2年） |
| 超低功耗MCU的快速小型化实现亚微瓦阈值 | +1.5% | 全球 | 长期（≥4年） |
| 铁路和航空OEM无线状态监测的日益部署 | +1.2% | 北美和欧盟 | 中期（2-4年） |
| 光伏收集器集成到可穿戴设备和医疗贴片中 | +0.9% | 全球 | 长期（≥4年） |
| 海湾合作委员会国家的智慧城市倡议和能源多样化强制令 | +0.7% | 中东（海湾合作委员会） | 短中期（≤4年） |
| 来源: Mordor Intelligence | |||
智能建筑中免电池物联网传感器节点的普及
欧盟生态设计法规2024/1781要求商业物业使用节能控制系统，这推动建筑管理者转向免电池无线传感器。巴黎和奥维耶多的示范项目记录了集成太阳能和射频供电传感器后平均节省36.8千瓦的功率，这些传感器传达占用率和环境数据。射频收集器转换10-50%的环境能量，在调谐的室内区域转换率超过70%，使传感器在整个建筑生命周期内保持运行。设施所有者越来越重视总拥有成本，发现三次电池更换周期超过了初始传感器硬件成本，加速了向收集解决方案的迁移。随着采购团队将预算从维护转向分析就绪硬件，能量收集系统市场从商业房地产部门获得持续需求。[1]Rubén Muñiz等，《太阳能智能建筑》，电子学期刊，doi.org
亚太地区工厂可持续低功耗自动化的强制要求
中国、日本和韩国的工业集团安装收集器以满足企业碳承诺并减少与电池更换相关的非计划停机时间。西班牙电信技术部署了ATEX认证的热电发生器，为石油和天然气炼制厂的振动节点供电，这些地方电池接入受到严格限制。韩国科学技术研究院的研究人员将热电和压电效应结合在混合收集器中，将重型机械监测的功率输出提高了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，进一步削减物料清单成本。随着监管审计强调生产工厂的能源基准，高管们越来越多地在多个工厂站点标准化收集平台，加强区域发展势头。
超低功耗MCU的快速小型化实现亚微瓦阈值
意法半导体的STM32U3系列在有源模式下每兆赫仅消耗10微安时提供每毫瓦117 CoreMark，这一基准使即使是室内照明也成为可靠的能源。瑞萨RA2A2器件以每兆赫100微安运行，待机时降至0.40微安，为能量收集节点集成功率预算算法。更低的功率预算扩大了可行收集技术的范围，更高的收集转换比现在支持边缘推理工作负载。这种良性循环重塑设计优先级，使下一代物联网板的默认物料清单以收集器和存储元件开始，而不是原电池，提升了能量收集系统市场的长期增长。[2]意法半导体，《STM32U3发布新闻稿》，stocktitan.net
铁路和航空OEM无线状态监测的日益部署
欧洲机车制造商在受电弓上安装压电收集器，为振动诊断提供动力，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上，其中飞行诱导的振动产生足够的功率供自主健康监测节点使用。南丹麦大学的原型四旋翼无人机在检查高压电缆时通过电力线充电，消除了与电池更换相关的停机时间。运输部门的安全制度证明了高可靠性收集器的溢价定价合理，这种支付意愿缩短了供应商的投资回收期。因此，运输OEM成为关键参考客户，验证新兴收集器材料的性能声明。
约束影响分析
| 约束因素 | (~) % 对复合年增长率预测的影响 | 地理相关性 | 影响时间线 |
|---|---|---|---|
| 农村安装中环境射频的低能量密度 | -1.4% | 全球；农村地区急性 | 短期（≤2年） |
| 缺乏通用电源管理标准 | -1.1% | 全球 | 中期（2-4年） |
| 混合多源收集架构的高前期成本 | -0.8% | 全球 | 短中期（≤4年） |
| 专有射频收集协议间的有限互操作性 | -0.6% | 全球 | 中期（2-4年） |
| 来源: Mordor Intelligence | |||
农村安装中环境射频的低能量密度
现场试验显示，70%的种植者放弃无线传感器试点，因为节点比预期更快地耗尽电池，这一差距在射频密度降至可收集水平以下时被放大。农业技术集成商现在将小型太阳能瓦片与灌溉泵上的振动条相结合，以对冲阴天季节和弱射频信号。即便如此，混合设计提高了成本并使维护计划复杂化，延迟了在成本敏感农场的广泛部署。在农村连接基础设施扩展之前，这一约束限制了能量收集系统市场在农业和环境监测中的即时上涨空间。
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，缺乏统一的引脚排列或固件接口，这迫使系统集成商维护多个设计变体。尽管欧盟从2025年开始要求外部电源适配器使用USB-C，但没有类似的指令涵盖环境能量模块。定制工程为项目时间线增加数周并推高非经常性费用，阻碍了重视供应商无关架构的采购团队。IEEE P2668下的标准化努力仍处于早期阶段，因此互操作性挑战将在中期内持续，并抑制能量收集系统市场渗透多供应商物联网平台的速度。
细分市场分析
按技术划分：射频收集推动下一代环境物联网
基于光的光伏收集器在2024年控制了42%的能量收集系统市场份额。卓越的成熟度、低每瓦成本和可预测的日间能量分布使光伏在建筑和户外安装中保持领先地位。然而，射频收集到2030年实现11%的复合年增长率，因为密集的5G部署提高了可被传感器电源清除的环境电磁水平。振动和电磁收集器服务于旋转能量充足的机械，而热塞贝克器件在汽车排气和工业炉中找到利基市场。混合架构结合多种模式，在光照或运动间歇期间提供连续性，吸引关键任务用例。随着集成商将智能最大功率点跟踪与自适应存储配对以优化可变源的产量，能量收集系统市场获得韧性。
混合概念验证比比皆是。Ambient Photonics在200勒克斯下记录了与传统电池相比三倍的功率输出，解锁了室内遥控器和键盘。与此同时，韩国科学技术研究院报告通过在悬臂平台中合并热电和压电通道实现50%的功率提升。这些进展压缩了投资回收期并延长了运行时间保证，鼓励原始设备制造商在需求建议书文件中指定多源设计。随着射频收集效率提升和组件价格下降，能量收集系统市场将见证融合模块，每隔几毫秒自动选择最高产的源以维持负载需求。[3]Ambient Photonics，《室内双面太阳能电池》，ambientphotonics.com
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的细分份额
按组件划分：电源管理IC实现系统集成
电源管理IC在2024年按价值占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。随着设计师多样化超越单源架构并需要专门的转换层，能量收集传感器表现出9.5%的复合年增长率至2030年。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证明传感器部署合理性的分析。意法半导体的SPV1050为光伏和热电输入实现高达99%的转换效率，突显了复杂调节如何延长节点寿命。旭化成的AP4413系列在1.43平方毫米芯片中集成电池平衡和涓流充电控制，将收集解决方案带入成本敏感的消费电子产品。[4]旭化成电子，《AP4413 IC批量生产》，prtimes.jp
行业路线图汇聚在将收集前端、升降压转换器和微控制器嵌入单一层压板的片上系统封装上。这种整合消除了板级互连损耗并简化认证，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大量出货，进一步巩固能量收集系统市场。
按功率范围划分：10微瓦以下细分市场主导超低功耗应用
2024年，运行功率低于10微瓦的设备占出货量的55%，反映了仅在记录温度或占用率时唤醒的占空比传感器的广泛部署。新一波边缘AI工作负载提升了对10-100微瓦频段的兴趣，该频段预计年增长8%。1毫瓦以上是对高分辨率振动信号进行采样或在防务设置中传输实时视频的状态监测系统。大邱庆北科学技术院的研究人员揭示了一种可拉伸压电薄膜，将应变能量转换提升280倍，使亚微瓦可穿戴设备在无外部电池情况下变得实用。自适应采样等能量感知固件的改进扩大了功能包络，同时将平均功率预算保持在微瓦阈值以下。因此，更多设计师瞄准10微瓦以下类别，提升单位销量并强化其在能量收集系统市场中的主导地位。
随着时间推移，每瓦100 TOPS的机器学习加速器在毫瓦级别实现本地推理，模糊了中档和高功率档位之间的界限。集成商越来越多地设计具有功率可扩展域的板卡，在深度睡眠状态下以亚微瓦运行，但在短计算突发时飙升至数十毫瓦。这种架构灵活性最大化收集能量利用率，并为能量收集系统市场的跨垂直扩展定位。
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的细分份额
按应用划分：工业物联网加速预测性维护采用
工业物联网应用以10.1%的复合年增长率前进，因为操作员为旋转设备配备收集机械或热能的传感器，消除危险的电池更换。建筑和家居自动化在2024年保持最大份额30%，因为欧盟法规强制使用节能控制系统。医疗可穿戴设备依靠柔性光伏和射频收集器提供无需用户干预的连续监测，而运输部门将收集器嵌入铁路轨道和飞机机身进行结构健康分析。西班牙电信技术的ATEX认证热发生器现在为爆炸性气体区域的无线节点供电，突显了在维护停机时间中的成本避免。
消费电子供应商为永不需要更换电池的遥控器采用光伏电池，这是与可持续发展目标相关的卖点。国防项目为自主周边传感器指定射频和振动收集，这些传感器的后勤尾部无法支持电池补给。农业部署将太阳能收集器连接到土壤湿度探针，尽管农村射频频段的能量稀缺仍限制采用。在这些垂直领域，优越的总拥有成本和法规一致性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推广和日本通过TDK公司tdk.com等公司在压电材料方面的领导地位。从首尔到深圳的政府支持智慧城市项目补贴传感器基础设施，而台湾和马来西亚的合同制造商提供成本高效的组装路径，缩短产品周期。韩国的半导体生态系统扩展定制PMIC制造，新加坡的物流园区测试大规模环境物联网阵列，展示现实世界收集器的稳健性。
中东以9.2%的复合年增长率记录到2030年最快的轨迹。沙特阿拉伯的2030愿景将可再生能源置于巨型城市规划的中心，圣寺的室内导航信标现在试点将朝圣者脚步转换为电网电力的压电瓦片地板doi.org。海湾合作委员会公用事业公司将光伏收集器集成到智能电表外壳中，以避免电池服务的卡车行驶。以色列和阿拉伯联合酋长国锚定区域研发集群，将纳米材料实验室与风险投资基金配对，加速高效收集器的商业化时间线。
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稳固的需求。美国能源部提出对充电器更严格的待机限制，推动电器制造商转向环境电源路径。德国和英国为旋转机械配备振动收集器，引用三到五年的净现值收益。在这些经济体中，工程团队现在在选择传感器平台时量化碳减排，这一趋势即使在初始资本支出较高的情况下，也为能量收集系统市场引导稳定订单。
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的细分份额
竞争格局
能量收集系统市场呈现中等分散化。意法半导体、德州仪器和亚德诺半导体等半导体巨头利用制造规模和广泛的销售渠道将收集器与微控制器系列捆绑销售。Powercast、EnOcean和e-peas等利基创新者通过提供专业射频前端、自供电蓝牙低能耗信标和为室内光量身定制的电源管理芯片来占领份额。竞争强度集中在转换效率、封装小型化和设计支持而非单纯价格上，反映了关键任务可靠性预期。
战略合作伙伴关系继续塑造该领域。Powercast和京瓷AVX将远程射频电源与超级电容器存储配对，延长RFID传感器寿命。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，可能大幅提升单位销量。新兴参与者探索MXene-聚合物复合材料，有望实现高电容和灵活外形，而3D打印纳米复合材料可能减少开发迭代。通用电源管理标准的缺失为专有生态系统留下空间，但也使集成商面临供应商锁定，精明的供应商通过提供产品代际间的迁移路径来利用这种双重性。这些动态共同维持了能量收集系统市场的健康竞争和创新。
能量收集系统行业领导者
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德州仪器公司
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亚德诺半导体公司
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意法半导体公司
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微芯科技公司
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TDK公司（InvenSense）
- *免责声明：主要玩家排序不分先后
近期行业发展
- 2025年4月：ABB E-mobility推出三款采用统一架构的新型电动汽车充电器，以模块化设计确保99%的正常运行时间和更快的部署，瞄准到2030年350亿美元的电动汽车充电市场
- 2025年4月：旭化成电子开始批量生产用于能量收集应用的AP4413系列充电控制IC，具有超低功耗和针对室内光等不稳定能源的电压监测功能
- 2025年3月：意法半导体推出STM32U3微控制器，实现创纪录的每瓦性能效率，每毫瓦117 Coremark得分，使物联网设备能够使用纽扣电池和环境能量运行
全球能量收集系统市场报告范围
能量收集，也称为功率收集或能量清除，是从外部源获取能量的过程。环境能量，能量收集系统的能源，作为环境背景存在并免费提供。
全球能量收集系统市场按技术（光能收集、振动能收集、热能收集和射频能收集）、应用（消费电子、建筑和家居自动化、工业、运输）和地理位置进行细分。
所有上述细分市场的市场规模和预测均以价值（百万美元）形式提供。
| 光（太阳能/光伏）能量收集 |
| 振动（压电和电磁）能量收集 |
| 热（塞贝克/热电）能量收集 |
| 射频（无线电频率）能量收集 |
| 混合/多源能量收集 |
| 能量收集传感器 |
| 电源管理IC |
| 储能单元（薄膜电池、超级电容器） |
| 超低功耗传感器和MCU |
| 小于10微瓦 |
| 10-100微瓦 |
| 100微瓦-1毫瓦 |
| 1-10毫瓦 |
| 大于10毫瓦 |
| 消费电子 | |
| 建筑和家居自动化 | |
| 工业物联网和自动化 | |
| 运输 | 汽车 |
| 铁路 | |
| 航空 | |
| 医疗保健和可穿戴设备 | |
| 国防与安全 | |
| 农业和环境监测 |
| 北美 | 美国 |
| 加拿大 | |
| 墨西哥 | |
| 欧洲 | 德国 |
| 英国 | |
| 法国 | |
| 意大利 | |
| 西班牙 | |
| 北欧国家（瑞典、挪威、丹麦、芬兰） | |
| 比荷卢国家（比利时、荷兰、卢森堡） | |
| 亚太地区 | 中国 |
| 日本 | |
| 印度 | |
| 韩国 | |
| 东南亚国家联盟（新加坡、马来西亚、泰国、印度尼西亚、菲律宾、越南） | |
| 南美 | 巴西 |
| 阿根廷 | |
| 中东 | 沙特阿拉伯 |
| 阿拉伯联合酋长国 | |
| 以色列 | |
| 土耳其 | |
| 非洲 | 南非 |
| 尼日利亚 | |
| 肯尼亚 |
| 按技术划分 | 光（太阳能/光伏）能量收集 | |
| 振动（压电和电磁）能量收集 | ||
| 热（塞贝克/热电）能量收集 | ||
| 射频（无线电频率）能量收集 | ||
| 混合/多源能量收集 | ||
| 按组件划分 | 能量收集传感器 | |
| 电源管理IC | ||
| 储能单元（薄膜电池、超级电容器） | ||
| 超低功耗传感器和MCU | ||
| 按功率范围划分 | 小于10微瓦 | |
| 10-100微瓦 | ||
| 100微瓦-1毫瓦 | ||
| 1-10毫瓦 | ||
| 大于10毫瓦 | ||
| 按应用划分 | 消费电子 | |
| 建筑和家居自动化 | ||
| 工业物联网和自动化 | ||
| 运输 | 汽车 | |
| 铁路 | ||
| 航空 | ||
| 医疗保健和可穿戴设备 | ||
| 国防与安全 | ||
| 农业和环境监测 | ||
| 按地理位置划分 | 北美 | 美国 |
| 加拿大 | ||
| 墨西哥 | ||
| 欧洲 | 德国 | |
| 英国 | ||
| 法国 | ||
| 意大利 | ||
| 西班牙 | ||
| 北欧国家（瑞典、挪威、丹麦、芬兰） | ||
| 比荷卢国家（比利时、荷兰、卢森堡） | ||
| 亚太地区 | 中国 | |
| 日本 | ||
| 印度 | ||
| 韩国 | ||
| 东南亚国家联盟（新加坡、马来西亚、泰国、印度尼西亚、菲律宾、越南） | ||
| 南美 | 巴西 | |
| 阿根廷 | ||
| 中东 | 沙特阿拉伯 | |
| 阿拉伯联合酋长国 | ||
| 以色列 | ||
| 土耳其 | ||
| 非洲 | 南非 | |
| 尼日利亚 | ||
| 肯尼亚 | ||
报告中回答的关键问题
能量收集系统市场的当前规模是多少？
能量收集系统市场规模在2025年为41.0亿美元，预计到2030年将达到57.8亿美元。
哪种技术在能量收集系统市场中占最大份额？
基于光的光伏收集在2024年以42%的市场份额领先。
哪个应用细分市场增长最快？
工业物联网和自动化因预测性维护部署以10.1%的复合年增长率推进到2030年。
为什么中东对供应商来说是一个有吸引力的地区？
海湾智慧城市项目和可再生能源强制令推动需求，驱动区域市场9.2%的复合年增长率。
减缓采用的主要约束是什么？
缺乏通用电源管理标准造成集成复杂性并阻碍多供应商互操作性。
电源管理IC如何影响设计选择？
高效PMIC减少转换损耗并将收集、调节和处理合并到单芯片中，为新产品降低成本和板面积。
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