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江南体育光伏产业链全景图:N型技术驱动变革一体化扩产与竞争加剧
江南体育光伏发电原理:光伏发电是利用半导体材料的光生伏特效应,把太阳能转化为电能的过程。其发电原理是太阳光照在半导体P-N结上, 形成新的空穴-电子对,在P-N结内建电场的作用下,光生空穴(正电荷)由N区流向P区,光生电子(负电荷)由P区流向N区,形成从 N到P的光生电动势,从而使P端电势升高,N端电势降低,接通电路后就形成P到N的外部电流。
光伏产业链:光伏产业是半导体技术与新能源需求相结合而衍生的产业,产业链上游是晶体硅原料的采集和硅棒、硅锭、硅片的加工 制作,中游是光伏电池片和光伏电池组件及配套设备的制造,下游是光伏电站系统的集成和运营。
我国光伏产业地位:经过多年发展,在清洁能源政策引导和市场需求驱动的双重作用下,光伏产业已成为我国少有的形成国际竞争优 势、实现端到端自主可控、并有望率先成为高质量发展典范的战略性新兴产业,也是推动我国能源变革的重要引擎。目前我国光伏产 业在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展、产业体系建设等方面均位居全球前列。
光伏发电经济性提升显著。依托技术进步和规模化发展,光伏拥有陡峭的降本曲线。过去十年,全球光伏电站投资成本下降幅度约 79%,度电成本下降幅度约82%,成本下降速度超过其他电源品种,已经成为全球最具经济性的主要电源品种之一。根据IEA预测,到 2027年全球光伏累积装机量将超过煤炭成为全球最大能源类型。
我国光伏产业快速扩张、发展领先。受益于经济性提升,我国光伏装机量与产业链产能快速扩张。制造端:我国光伏组件产量连续16 年位居全球首位,多晶硅产量连续12年位居全球首位。应用端:我国光伏新增装机量连续10年位居全球首位,光伏累计装机量连续8 年位居全球首位。从多晶硅到组件,中国在全球光伏产业链制造阶段的占比均超过了80%。
2012年及之前,以金太阳示范工程及电站特许招标为市场起点,通过 项目建设“资金补助”方式支持光伏发展。 2013年-2017年,以“电价补贴”替代之前“资金补助”的鼓励形式。 2013年8月,《国家发展改革委关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健 康发展的通知》发布,确立了标杆电价机制,国内光伏市场需求大规 模启动。标杆上网电价包含两部分,一部分是当地燃煤标杆电价,另 一部分是补贴,由中央财政拨付。2016年以来标杆上网电价逐步退坡。2018年-2020年,2018年531新政出台,加速降补贴。政策形式以电价 补贴调整为“竞价”和“电价补贴”年度总额控制的新政策。2019年 以来,改用竞价机制,限定补贴总盘子;平价项目开始大量涌现。 2021年,户用光伏每度电补贴3分钱,地面电站全面平价。2022年,户 用光伏也不再享受补贴,全面进入平价时代。
受硅料价格上涨影响,过去两年光伏组件的价格处于高位,一定程度影响地面电站建设进度。2023年以来,硅料新增产能陆续释放, 光伏产业链价格开启下行通道,刺激终端需求释放,组件集采招标处于高位,2022年延迟的项目加速安装并网,需求持续向好。2023年一季度,国内光伏发电新增装机33.66GW,同比增长154.81%;其中集中式新增15.53GW,同比增长257.8%,分布式新增 18.13GW,同比增长104.4%。截至2023年3月,我国光伏累计装机容量已达425.89GW,超越水电成为全国第二大电源类型。2023年1-5月,国内光伏新增装机61.21GW,同比增长158.16%;其中5月单月光伏新增装机12.9GW,同比增长88.88%。
从区域分布上看,2022年分布式光伏装机仍主要集中在山东、河南、河北、浙江、江苏、广东等省份。其中,江苏、浙江、广东等沿 海经济大省主要以工商业光伏为主,山东、河南、河北等农业大省主要以户用光伏为主。从发展模式上来看,“整县推进”“绿色园 区”对国内分布式光伏市场影响深远,促进了更多的企业、资金进入分布式光伏领域。“十四五”时期将形成集中式与分布式并举的发展格局。平价时代叠加“碳中和”目标以及大基地开发模式的推动,集中式光伏电站 或将迎来新一轮发展热潮。同时,随着光伏在建筑、交通等领域的融合发展,叠加整县推进政策的推动,分布式项目仍将保持一定的 市场份额。
海外需求旺盛,光伏组件出口保持高位。在经历了2022年全球光伏需求和中国光伏组件出口高增后, 2023年海外光伏市场依然保持高 热度江南体育。根据InfoLink统计,今年3月我国组件出口曾创高峰,1-5月累计出口88GW光伏组件,同比增加约39%,其中5月出口组件约 19GW,相较四月的18GW小幅增长约5%,相较去年5月增加32%,显示海外市场在2023年的快速增长。从区域看,1-5月欧洲累积从中国进口组件约51.9GW,占据出口份额的59%,为我国最主要的海外市场。亚太地区1-5月累积从中国进 口15.2GW组件,占比约17%,其中印度累积进口约2GW。美洲市场1-5月从中国进口12.4GW组件,占比约14%。
受美国对东南亚四国反规避调查及根据所谓的《强迫劳动预防法》扣留了光伏设备影响,2022年美国新增装机量为20.2GW,同比下降 16%。2022年6月,拜登豁免东南亚四国2年关税,供应链问题得到一定程度缓解,去年底以来美国海关通关流程改善,有望带动终端 装机量提升。根据SEIA与Wood Mackenzie统计,由于供应链挑战的缓解和此前推迟的太阳能项目得到推进,2023年一季度美国太阳能新增装机达 6.1GW,创造一季度新增装机数据纪录。其中公共事业装机达到一季度新高3.8GW;住宅市场新增装机1.6GW,同比增长30%;商业市 场新增装机391MW,亦创下一季度纪录。预计全年美国或实现40%+增长,新增装机达到30GW,带动光伏进口增长。 据SEIA统计,预计美国将在未来十年安装570GW以上的光伏系统,使其累计装机容量从目前的141GW增加到2033年的700GW以上。
在能源低碳发展、能源自主供应、光伏经济性提升等因素的驱动下,海外越来越多的国家和地区加大发展光伏的力度。2022年全球光 伏新增装机约235GW,同比增长约40%,中国、欧洲成为2022年需求大幅增长的最大动能。 考虑能源安全保供、绿色低碳转型、光伏经济性提升等驱动因素,2023年全球光伏发展趋势向好;硅料新产能的释放增加供给能力, 有助推动组件价格下降并刺激终端需求。预计2023年中国、欧洲仍为需求的重点支撑,光伏新增装机分别达到150GW、65-70GW;美 国市场需求在供应链缓和背景下有望加速增长,实现新增装机规模30GW左右,新兴市场将延续增长势头,推升2023年全球光伏新增 装机达到355GW或以上,全球光伏需求有望实现50%或以上增长。
光伏硅料即太阳能级多晶硅,为带有金属光泽的灰黑色固体,是硅片和光伏发电系 统的核心原材料,作为重要的优良半导体材料,被称为产业链中的“黑金”。 2021-2022年,硅料由于供不应求价格暴涨,光伏广阔前景以及短期硅料的暴利吸引 老牌硅料企业和新玩家纷纷涌入扩产。根据我们对主要硅料企业产能规划的梳理, 若按企业初步扩产计划,2023-2024年硅料的规划产能或分别超270和410万吨/年。 根据硅业分会统计,2022年国内硅料产能达到118.7万吨/年,2023年产能增量约104 万吨/年,则到年底投产产能约达222.7万吨/年。根据中国光伏行业协会年度报告预 测,到2023年底国内多晶硅总产能可能超过230万吨/年。总体看,预计2023年硅料 供给足以支撑450GW以上的光伏装机需求,超过355GW左右全球装机需求量。
N型品质技术、非硅成本、高纯石英砂/石英坩埚保供能力影响当前硅片企业盈利能力。薄片化、大尺寸和N型硅片是技术发展趋势。薄片化有利于降低硅耗,2022年P型硅片平均厚度约155μm,目前头部TOPCon企业N型硅 片厚度约130μm,头部HJT企业硅片约110-120μm,并将持续推进薄片化降本。大尺寸化硅片技术为未来主流,2022年182mm和210mm 尺寸合计占比增至82.8%,未来占比仍将扩大。N型硅片占比持续提升,2022年N型硅片占比增至10%,2023年将进一步提升至25%+。 2023年以来高纯石英砂供应持续偏紧,硅片企业成本与品质控制、盈利能力将形成分化。单晶坩埚的原料高纯石英砂因原料稀缺及技 术壁垒较高,主要需从Sibelco(美国尤尼明Unimin)、挪威TQC、印度等处进口,当前光伏旺盛需求使得石英砂供需紧张持续,价格处于 高位,除少数原料保供较优的头部硅片企业,其他硅片企业产能爬坡、品质及成本控制或受一定影响。
光伏逆变器是一种由半导体器件组成的电力调整装置,能将光伏组 件产生的直流电转换成可并入电网或供负载使用的交流电,同时可 跟踪光伏阵列的最大输出功率,广泛应用于住宅、工商业屋顶、地 面电站等光伏发电系统,影响着电站收益和电能质量。 光伏逆变器是光伏发电系统的“大脑”,在光伏系统成本中占比约 3%-5%。逆变器主要零部件包括IGBT、IC等半导体器件,传感器、 连接器、线材等电子物料,散热器、紧固件等机构件,电感、变压 器等磁性器件,电阻、电容等阻容器件以及PCB板等。
光伏胶膜是组件封装的关键辅材,具有耐湿热、抗紫外线老化、抵御水汽等特性,其包裹电池片并封装到光伏玻璃和背板之间,对脆 弱的太阳能电池片起保护作用,可延长光伏组件的使用寿命,同时使阳光最大限度地透过胶膜达到电池片,提升光伏组件的发电效 率。胶膜的性能及稳定性直接影响光伏组件的产品质量、使用寿命、发电性能等。 胶膜是光伏辅材的重要一环,其在光伏组件的成本结构中占比约4%-8%。光伏胶膜的成本构成包括原材料、人工、电费折旧等,其中 直接材料成本占比约90%,主要包含EVA树脂、POE树脂以及助剂(交联剂、稠剂、抗氧化剂、光稳定剂等),原料树脂的价格波动将 影响着胶膜成本、单价、毛利率等。
双面组件渗透率持续提升。根据中国光伏行业协会统计,2022年随着下游应用端对于双面发电组件发电增益的认可,双面组件市场渗 透率达40.4%,较2021年提高约3%,预计到2024年双面组件将超过单面组件成为市场主流。当前,TOPCon电池正逐步确立其光伏扩产 主流地位,其双面率可达85%以上,随着市占率提升和应用普及,TOPCon单双玻组件对光伏玻璃的性能和工艺要求亦将提高。
光伏玻璃大尺寸、薄片化趋势凸显。随着近年182mm、210mm大尺寸组件需求快速增加,封装玻璃大尺寸化趋势明显;而大型化带来 的高运输成本、高重量等问题使得光伏玻璃超薄化需求不断上升。根据中国光伏行业协会统计,目前,双玻组件主要采用厚度为 2.0mm玻璃,2022年随着双面组件份额提升,厚度为2.0mm的前盖板玻璃市占率达到39.7%,而厚度3.2mm的前盖板玻璃市占率下降至 59.3%;目前部分企业双玻组件开始试用1.6mm超薄玻璃,2022年其市占率为0.5%。随着组件轻量化、双玻组件以及新技术的不断发 展,盖板玻璃将向薄片化持续发展,厚度为2.0mm及1.6mm的前盖板玻璃市场份额将逐步提升。
“降本增效”推进光伏技术迭代,2022年为N型光伏电池产业化元年。依托技术进步和规模化发展,近年来光伏成本快速下降,光伏发 电已经成为全球最具经济性的电源品种之一。光伏电池是实现光电转换的核心环节,降低度电成本的终端目标驱动市场向高功率、高 效率电池产品迭代升级。2016年以来行业历经多晶向单晶、常规BSF向PERC电池的技术迭代,目前由于PERC电池迫近理论效率极限,以 TOPCon、HJT、IBC为代表的N型电池扩产提速,产业化元年正式开启;而钙钛矿单结及叠层电池凭借高效率、低成本等应用优势,近期 技术研发持续突破、商业化应用喜讯频传。
根据中国光伏行业协会,2022年规模化生产的P型单晶电池均采用PERC技术,平均转换效率达到23.2%,较2021年提高0.1个百分点;N 型TOPCon电池平均转换效率达到24.5%,异质结电池平均转换效率达到24.6%,两者较2021年均有较大提升,XBC电池平均转换效率达 到24.5%,今后随着技术发展,TBC、HBC 等电池技术也将不断取得进步。目前,N型技术领先企业电池效率已超过25%,今年底有望进 一步提升至约26%水平。
HJT是具有本征非晶层的异质结电池,目前处于降本增效及市场导入关键期,建议关注头部HJT企业经济性优化及终端电站验证进程。 HJT电池利用本征非晶硅层将衬底与两侧掺杂非晶硅层完全隔开,有效钝化提升效率。目前HJT领先企业电池量产效率约25%+,2023年 通过双面微晶等工艺有望提升效率至26%+。2022年以来,华晟、爱康、金刚、日升等新老光伏企业积极参与HJT的投资布局,下游央 国企如华润电力、国电投等也加速规划扩产,受经济性影响很多新进企业实际投产进度落后于规划进度,2022年HJT产能规模约为10- 20GW,预计2023年扩产规模有望达到45-50GW或以上。
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