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光伏板块 横向全方面分析半岛全站APP发布日期:2023-07-19 浏览次数:

  半岛全站APP看完纵向看横向,这里一共划分了七块,并讲着重分开讲解。分别是光伏原材料、光伏电池组件、光伏系统工程、光伏逆变器、光伏零部件、光热发电、光伏设备。

  一、光伏原材料及辅料:首先是硅料,也被叫做多晶硅、多晶硅料等。多晶硅是以工业硅为原料,经过一系列物化反应得到的电子材料,是制造硅片、太阳能电池以及高纯硅的主要原料,是新能源和信息产业的最基础原材料。其价格也是影响光伏产品终端价格的核心因素之一。从全球范围看,由于疫情的传导加速,多晶硅产业整体正向国内转移,2020年全球多晶硅产能分别为60.8万吨和52.1万吨;同期国内多晶硅产能和产量分别为45.7万吨和39.6万吨。在原料端上国内拥有全球75%以上的话语权,完全可以做到自给自足。

  其中通威、保利协鑫、新疆大全、新特能源、Wacher位列全球前五,合计份额75%,根据机构卖方预测,2022年通威将是全球硅料最多的企业,其次是新特能源(特变电工旗下)。

  改良西门子法的基本原理是在1100℃左右的高纯硅芯上用高纯氢还原高纯三氯氢硅(Cl3HSi),生成多晶硅沉积在硅芯上。相较于传统工艺同时具备节能、降耗、回收利用生产过程中副产物以及大量副产热能的配套工艺。

  硅料生产方面,受益于主流技术“改良西门子法”的不断进步,多晶硅的行业平均生产成本持续下降,大幅降低了下游企业的硅料采购价格。这一定程度上为下游打开了利润空间,也刺激了企业生产光伏组件的意愿。虽然由以上看下来,我们的多晶硅生产能力不断提升,行业集中度不断归集,但是在2021年年初,也曾出现过一轮极其疯狂的价格暴涨,价格一度从85元/公斤增至200元/公斤。其中最令人影响深刻的当属合盛硅业和新宝的炒作,其中合盛一度从70元涨至260元,飙涨的上游原材料导致下游光伏企业严重承压,中国光伏行业协会更是呼吁“全体会员和光伏企业守法合规、理性经营,尊重契约精神,自觉对多晶硅、硅片产品的过度囤货、哄抬物价行为,以及非自身生产经营需求的投机行为。”

  这里的原因自然是多样的,首先自然是不能排出相关人员炒作、囤货居奇的做法,这里虽然无从考究,但是相关业内人士曾透露过硅业产能是能满足下游需求。其次虽然上游产能确实有限,但是下游企业为了抢占市场,而提前下超额订单占据上游产能的现象也不能例外。从而导致的结果就是下游端原料暴涨,上游端猛扩产能,更加导致了供需的不平衡。后期上游扩产完成后,需求会趋向稳定,硅料价格的长期下行是趋势,会更进一步的促进光伏的发展速度。

  第二个重头戏则是硅片。硅片是产业链上游的末端,不是光伏产品的开端也广泛应用于航空航天、半导体、工业等各大载体上。其形状、大小、厚薄与其对应产品相关,生产流程是这样的。

  硅料根据纯度不同,分为半导体级硅料、光伏级硅料。前者纯度要求达到9个9以(≥99.9999999%),后者纯度要求是达到6个9以上(≥99.9999%)。国内绝大多数企业都是光伏级别硅料,半导体级别的基本被美、德、日、韩所垄断。半导体的硅料全球总产能仅4.2万吨,只占所有硅料产能的8%左右。本文主要重点讲光伏的知识普及,所以继续看光伏硅片。光伏硅片目前有单晶与多晶两种产品形态,但两者存在代差。

  单晶硅的晶体品质、电学性能、机械性能等方面优良,且光电转换效率更佳,但在行业发展初期生产成本偏高,未能得到广泛应用。多晶产品在这一阶段依靠价格优势,在很长一段时间内占据市场主导。但随着硅料生产、拉棒以及最后的切割工艺持续进步,单晶硅生产成本迅速下降,同时以PERC电池为代表的新一代电池技术,对单晶硅片的利用率更高,这进一步拉开了本就存在差距的光电转换效率。

  在成本和转换效率的此消彼长之下,单晶硅迅速崛起。截至2020年底,单晶硅片的市占率已经从2016年的20%,提升至超过90%,已实现了对多晶硅片的全面替代。除了单晶硅和多晶硅之争以外,另外就是硅片的尺寸之争。

  硅片尺寸之争最著名的要以隆基为代表的M10(182mm)和以中环股份为代表的G12(210mm)尺寸之争。理论上尺寸越大,功率对应越大,降本成效也明显。但是,若要实行M12,也意味着下游电池片、组件厂商、运输商、光伏支架、逆变器等要投入新设备以支持G12硅片,现有产能是不能直接通过技改升级的。两者尺寸之争的核心矛盾点在于,隆基追求效率,因为M10算比较成熟,只要在原有产能的基础上技改一下就完事了;中环追求功率,因为当组件转换效率进入瓶颈后,尺寸调整是增加功率最有效也是最直接的办法。从产业发展趋势看,硅片厚度下降是另一个长期趋势——这不仅有效减少耗硅量,提高出片数,进而实现降本,也为下游的电池组设计带来更多产品设计路线。

  由此可以非常清晰的看到光伏的上游产业都是围绕降成本这一环节展开。虽然已经出现了无硅片电池,但是未来几年内,如何更高效的生产硅料,在相同成本下尽管多的提高硅片出片率,以及降低后续安装成本,仍将是光伏上游不变的发展方向。

  二、光伏电池组件。光伏发电的核心部件——光伏电池。所谓光伏电池,是一种利用太阳能发电的半导体薄片。只要满足一定光照条件,电池片就可输出电压,并在有回路的情况下产生电流。

  主要目前市场上炒作最受资金青睐的是两类:TOPCon和HJT电池。TOPCon:这一技术路线最大的特点是理论光电转换效率极高,达到28.7%,已经逼近晶硅极限(29.43%),明显优于PERC(24.5%)和HJT(27.5%)。不考虑理论值,TOPCon电池目前的量产平均效率也有24%,高于主流电池产品。这一路线另一个优势在于其对生产线要求不高,可基于现有的PERC生产线升级而来,对前期投资更加友好,且能提高现有生产线的应用周期。

  但TOPCon路线的缺点也比较明显,其生产工艺尚未定型且非常复杂,加工工序多达12~13道,远高于PERC电池的9道。这导致产品的良品率比较低,且复杂的生产工艺还推高了生产成本。这些因素作用之下,限制了TOPCon电池的进一步量产。涉及公司为天合光能帝科股份东方日升爱旭股份金辰股份等。

  HJT电池:也称异质结电池或HIT、HDT、SHJ电池,被认为是最有希望成为下一代主流的技术路线。HJT电池的平均光电转换效率约在24%左右,明显高于PERC电池,可以有效提高发电量,摊薄发电成本。HJT电池另一个核心优势则是工序少——产品的加工流程仅有四步,更少的工艺步骤对提升良品率十分有用。最早的开发者是日本三洋公司,但该公司之后将HIT注册为了商标,使得其它企业不能随意使用这一缩写指代异质结电池。这也是为何异质结电池的叫法比较多。HJT电池最大的问题,在于生产成本过高:据Solarzoom统计,当前HJT电池成本相较PERC电池要高出约30%,这对于将降本放在第一位的光伏行业显然不能接受[13]。HJT的成本问题,一是由于对原材料要求高,消耗也比较大;二则是因为生产设备和现有设备不兼容,必须重新建设生产线导致极大地推高了前期成本;三是产品加工工艺也比较复杂。

  总的来说,虽然被业内普遍看好,HJT仍需要更加成熟的生产工艺,以及更好的降本路线,才能尽快实现大规模商业化。涉及公司为:东方日升中来股份帝科股份爱康科技捷佳伟创等。

  HJT降低成本的关键在于低温银浆,在非硅成本中占比59%,国产化降本是重要路径。并且银包铜具有很好降本前景,预计能够降低电极成本30%-50%,国内企业正在研发,预计今年四季度或明年初导入产线。涉及公司为:迈为股份帝科股份苏州固锝博迁新材。

  三、光伏系统工程。是涵盖发电项目、电站EPC、电站并网、太阳能建筑等一系列的综合工程,这块可以以后放在电网系统里合并介绍。主要是对应一些大型工程类的设计、招投标等。主要为中国电建、国家能源集团等为光伏EPC的总承包。这个只需要懂概念即可,光伏板块重要的投资还是在细分上。

  四、光伏逆变器。是将光伏组件产生的直流电,转换成频率可调节的交流电的电子设备。由于并网的电源需满足上网的质量要求,逆变器可调整电压波形,用于电网或供负载使用,可直接影响太阳能光伏系统的发电效率,是光电可以并网的最后一环,也是光伏电上网的必需设备。逆变器中没有带蓄电池,单纯负责直流变交流,然后把交流连到电网上的,我们称之为“并网逆变器”;如果逆变器中带有蓄电池,那么其具备了储能功能,我们称之为“储能逆变器”。据光伏协会预计,2021-2025年全球光伏新增装机量将达到1050~1295GW,其中中国新增装机量达到355~440GW。也就是说,全球光伏新增装机量未来五年平均新增210-259GW(年复合增长率19-22%),对应每年需要210-389GW逆变器。涉及到的公司主要为:阳光电源上能电气特变电工固德威锦浪科技等。

  五、光伏零部件、辅材。从成本端看,辅材中成本占比排名前五的分别是边框、玻璃、胶膜、背板以及焊带。其中边框在非硅成本中占比最高,而玻璃、胶膜以及背板则是光伏组件的核心辅材,对设备的最终性能有重要影响。

  光伏胶膜。光伏胶膜夹在光伏电池片上下,一块电池片就要配上两块光伏胶膜。胶膜有三种,EVA、POE和EPE(EVA+POE混合);他们最大的区别是前者比后者便宜,性能前者比后者差,很好诠释了一分钱一分货的道理。当前市场主流以EVA胶膜为主。

  2.光伏玻璃。光伏玻璃具有透射率、强度以及抗腐蚀三个功能。同时对“抗冲击性能、耐热性能、耐湿冻性能、耐磨性能、颜色均匀性”等品质的要求也高于普通玻璃。普通玻璃的生产线是无法轻易转换成光伏玻璃生产线,光伏玻璃具有较高的行业壁垒。当前主流的光伏玻璃,有一个很响亮的名字,叫“超白压花玻璃”。

  光伏玻璃覆在胶膜的上面,如果只有单面玻璃的组件,叫做单玻组件,如果把光伏背板也换成光伏玻璃,组件上下两面都是玻璃,叫做双玻组件。相比单玻,双玻组件相比单玻组件发电量更高、生命周期更长、耐候性、耐磨性、耐腐蚀性更强,当然对玻璃的厚度、制造、运输、安装、维护都提出了更高的要求。根据中国光伏行业协会的统计,2018年双玻组件的市占率仅为10%,到了2020年,双玻组件的市占率已上升为30%。有机构预测,2023年,双玻组件的市占率将进一步提升至50%。换句话说,光伏玻璃未来几年的需求量是在爬升的,景气度上行,而光伏背板有点悬,有加速被替代的风险。

  单玻组件成本中光伏玻璃占19%,背板12%,若是双玻组件,光伏玻璃大概要占到组件38%。对应的公司主要为福莱特南玻A。

  3.光伏支架。可主要分为固定支架及跟踪支架,固定支架主要包括最佳倾斜角固定式(价格最便宜)以及固定可调式(价格贵一些),跟踪支架(价格贵)主要包括平单轴、斜单轴和双轴支架。相对固定支架,跟踪支架能够根据太阳位置,间歇驱动电机带动机械机构,使光伏组件全天跟随太阳位置运动,从而减小太阳光的入射角度,提高光伏组件对太阳能的吸收率。跟踪式光伏支架比固定光伏支架多两个东西:驱动系统和控制系统。

  BIPV是光伏建筑一体化的光伏发电系统,能达到建筑物屋顶遮风、挡雨、隔热、防水等传统目的,又能发挥光伏发电的作用,实现建筑物的绿色、节能、环保功能,持续产生可观的经济效益。光伏支架在光伏电站初始投资成本中占比7.3%,仅次于组件(38.5%)、建安(16%)跟设备(12.8%)。

  涉及到公司为:中信博天合光能,这两家固定、跟踪支架都有;意华股份清源股份振江股份爱康科技主要做光伏固定支架。其中,2020年,中信博市场份额亚洲第一、全球第四(8%);天合光能旗下的Trina Tracker全球第六(4%)。全球份额第一至第三名分别为新加坡的NEXTracker 29%、新墨西哥州的Array Technologies 17%、马德里PV Hardware 9%。基本上,全球前三份额累计被国外占据55%,国内中信博、天合光能累计全球份额为12%。

  六、光热发电。太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或者碟形镜面收集太阳能,通过热转换装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机工艺,从而达到发电的目的。采用光热发电技术可以避免昂贵的硅晶光电转化工艺,降低发电成本。光热发电全生命周期每度电的碳排放强度低于目前几乎所有的主流发电形式,是完全清洁、低碳的绿色能源。塔式光热电站全生命周期度电碳排放仅为15.3gCO2/kWh,约为火电的1/50、光伏发电的1/6。截至2020年底,我国已有10座并网发电的1万千瓦规模以上光热电站,总装机520MW,总装机容量位居全球第四。涉及公司有金通灵上海电气、杭锅股份、金晶科技等。

  七、光伏设备。简单描述就是加工硅料、电池、EVA、一体成型的设备。硅料初始状态到光伏组件这一过程生产中,设备尤其关键。硅料要通过生长炉拉晶成硅棒,再由金刚线切割机将硅棒切成一片片的硅片,最后要用分选机筛选出优质合格的硅片出来;筛选出来的硅片要用清洁、制绒设备清洗一下,增加光的吸收,再经过扩散炉改变硅片内部结构、形成P/N电池初步形态,通过刻蚀设备去除扩散后硅片周边形成的短路环,进一步用PECVD设备来渡减反射膜叠加钝化,然后丝网印刷制备前后电极,最后一步激光开槽才完成电池片的制做;类似地,光伏组件也要通过串焊机-汇流焊机-EVA自动铺设裁剪机-自动层压机-激光划片机,才能完成光伏组件的生产。

  根据CPIA 发布的《中国光伏产业发展路线年组件新投产线亿元/GW,并且未来几年有持续下行趋势。假设组件设备投资额0.63亿元/GW不变,那么未来五年,全球光伏新增装机量未来五年平均新增210-259GW对应组件设备规模132.3-163.17亿元。硅片环节设备方面约2.8亿元/GW,光伏新增装机量最大对应725.2亿元;其中,单晶炉及配套设备投资额占了约2亿元/GW,占比高。

  硅片设备商技术进步主要围绕拉晶、拉更大的晶棒为主,以满足越来越大的硅片需求,技术路线基本统一、颠覆概率很小。下游生产硅片龙一龙二的隆基、中环产能占61%,单晶炉设备商连城数控第一大客户是隆基,晶盛机电第一大客户是中环股份。

  光伏单晶炉晶盛机电国内市场份额39%、位居第一(也是全世界份额第一),连城数控位居第二,份额15%。(隆基亲儿子,从订单到人事基本都在隆基下面)

  光伏电池设备商相对硅片设备商挑战就要多一些,存在较多技术路线(PERC、TOPCon、HJT等),每一次新技术迭代,光伏电池行业都会迎来2-3年新一轮扩产周期,进而带动设备需求。

  当前光伏电池片设备厂商有捷佳伟创迈为股份先导智能北方华创等,但在新老技术交替中,比较有看点的是捷佳伟创跟迈为股份,其中捷佳伟创布局最全面,PERC、TOPCon、HJT三类技术都有,而迈为股份只有PERC、HJT两种技术。2020年,捷佳伟创光伏电池设备市场占有率在50%以上,属于这一领域的龙头企业。

  光伏组件设备商主要受益于光伏电池片技术改进,适应电池片进步而调整,另一方面来自组件需求增长导致的产能扩张。金辰股份涉及光伏组件所需要的全部设备,国内市场占有率约50%(行业份额第一),而细分领域中奥特维是光伏组件串焊机的绝对龙头,全球市占率60%。

  总结:光伏板块整体组成较多,按时间线和发展政策看下来,中下游是比较有潜力。例如大尺寸硅片、HJT电池、BIVP、光伏设备端等,光伏是风光大基地的重要一环,在全球发展中,我们拥有大量专利,光伏不仅仅只是为了解决碳中和问题,是改善能源结构,摆脱能源掣肘的重要手段。虽然道阻且长,但是对于行业的认知是应该比较积极的看待,风险也不小,就是现今技术变革较快,铺设量不及预期等。顺应时代洪流,顺应市场风向。

  今天氢能源可以看看$潍柴动力(SZ000338)$国外这一块最大玩家是巴德拉,这家公司专门研究燃料电池电堆技术,全球领先。投入研发了超过30年,研发超过10亿美金,目前掌握了1500多件专利技术。所以,发展氢燃料电池肯定绕不开这家公司。这家公司目前的最大股东是谁?潍柴动力。前几年公司斥资1.63亿美金获得了巴德拉19.9%的股权,同时支付了9千万获得了巴德拉在中国的独家生产和组装权利。公司还投入了5.61亿和巴德拉组建合资公司,共同研发燃料电池。潍柴动力本身也在做这一块的研发,而且已经掌握了核心技术:在最近回答机构调研时表示,公司同时掌握了电堆和空压机这两项燃料电池的核心技术,而且开始整合上下游产业链,推动氢燃料电池的时点和商用化进程。目前该股仍处于低位,有望在氢燃料热潮中逐步抬升,走势可能类似哥尔股份 (虽然慢点,但稳定上升,最终结果也不差)。可择机介入。另外还有$厚普股份(SZ300471)$。

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