光伏是太阳能光伏发电系统的简称,是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。同时,太阳能光伏发电系统分类,一种是集中式,如大型西北地面光伏发电系统;一种是分布式(以6MW为分界),如工商企业厂房屋顶光伏发电系统,民居屋顶光伏发电系统。光伏行业发展至今,主要经历了4个阶段,在初期刚推出大规模商业化,新增装机量年复合增速为81%,成长期(主要发展地在中国)增速为22%,目前平价期刚刚开启。
发展初期-年:新增装机量年复合增速达81.0%,主要发展地在欧洲各国。光伏发电大规模产业化兴起于年欧洲,以德国为首的欧洲各国推出政府补贴政策,推动光伏产业大规模商业化发展。整理期-年:新增装机量年复合增速达12.8%。欧债危机导致欧洲各国政府开始大幅降低光伏补贴,光伏投资收益率下行导致下游需求减少,早期行业上游快速扩张进一步加剧供需失衡。与此同时,美国、欧洲在、年相继对中国光伏产业发起“双反”调查,致使光伏行业整体打击惨重,年全球光伏新增装机量首次下滑。成长期-年:新增装机量年复合增速达22.1%,主要发展地在中国。年,中国为应对美、欧“双反”调查、加大光伏应用补贴力度,发布《太阳能发电发展十二五规划》,并于年7月正式发布《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,明确电价补贴标准和补贴年限。至此,中国接替主导光伏产业发展的接力棒,开启光伏产业的第二轮快速成长期。平价期-年:主要发展地在全球。伴随光伏工艺技术的不断进步和成本改善,光伏发电在很多国家已成为清洁、低碳、同时具备价格优势的能源形式,光伏开始进入全面平价期,全球光伏市场有望将开启新一轮稳健增长。
根据IEA及PVInfoLink数据,年全球光伏新增装机约为GW,中国年光伏新增装机30.1GW继续位列全球第一。
光伏产业有这几大结构性趋势:1)单晶替代多晶;2)组件集中度提高;3)双面双玻渗透率提升;4)逆变器加速出海等。
上游产业链
光伏的上游产业链指的是光伏原材料的加工,包括金属硅——多晶硅——硅片——银浆——PET基膜——氟膜。1.1金属硅金属硅是用大自然界蕴藏极为丰富的硅石来冶炼的。硅石的成分是二氧化硅,也叫石英,纯些的就是水晶。从硅石到硅本质上是一个还原过程,因此还要用到还原剂碳,碳有直接用煤炭的,也有用木炭和焦炭的,近期光伏则主要用的是石油焦,原因其杂质较纯。金属硅出来之后,原料链按照不同的路线开始分叉。目前主流的技术路线是晶体硅的路线,而薄膜硅是另外一条路线。1.1.2晶体硅路线晶体硅光伏电池路线,是从金属硅开始,得到更纯的太阳能级的多晶硅,然后制作成电池的路线。对于从金属硅到多晶硅的提纯,分为两个主流路线,一个是化学法,另外一个方法,是物理法。化学法的纯度较高,但能耗和成本也较高,污染处理成本较大。物理法电耗低,成本低,无污染,但目前的纯度还比西门子略低一些。但生产光伏电池已经不存在问题了。1.1.3薄膜硅路线薄膜硅的源头也是采用金属硅,先制成硅烷气,然后通过气相沉积技术在薄膜衬底上形成非晶硅薄膜,之后制作PN结,形成薄膜电池组件。除了用硅作为薄膜外,还有用碲化镉、砷化镓、和铜铟镓硒(CIGS)等材料作为原料的。由于大自然所蕴含的所有元素中,硅占了四分之一多(27%),另外氧占了42%,因此,其余的元素很少。尤其是碲、镉、镓、铟等,都是电子行业和航天产业的极其宝贵的元素。全球金属硅最大龙头合盛硅业。根据硅业分会数据,年合盛硅业金属硅产量60.5万吨,国内市占率25.21%。公司拥有73万吨工业硅产能位居全球第一,56万吨有机硅产能居国内第一。公司抓住政策机遇期在新疆建立一体化生产基地,测算公司工业硅成本相比行业平均水平有约元/吨优势,有机硅成本有超过元/吨优势。1.2多晶硅多晶硅按照产品纯度的不同,可分为工业硅、冶金级多晶硅、太阳能级别多晶硅、及电子级别多晶硅。用于光伏生产的是太阳能级多晶硅,一般纯度在6N~9N之间。电子级别的多晶硅对于产品纯度要求更高,一般要求9N以上,应用于电力电子上的硅材料纯度要求更高,通常要求纯度达到11N以上。太阳能级多晶硅处于晶硅光伏产业的上游环节,多晶硅料经过融化铸锭或者拉晶切片后,可分别做成多晶硅片和单晶硅片,进而用于制造晶硅电池。电池片制得后,就是组件封装。组件封装其实也包括许多材料,如白玻璃,EVA等,但那些属于辅料,将在后面叙述。全球多晶硅需求增长:光伏发电优势促进硅料需求(-):光伏产业链成本不断降低,全球将陆续实现光伏平价发电和能源替代,光伏装机将快速增长。预计年装机容量达到约GW,年复合增长率超20%。届时年硅料需求将达到约万吨。未来对多晶硅纯度的要求越来越高(光伏级和电子级)。未来对多晶硅纯度的要求越来越高(光伏级和电子级)国内多晶硅产能产量提高,市场份额持续攀升。根据中国光伏行业协会数据,年,全球多晶硅产能65.5万吨,产量50.8万吨,我国多晶硅产能46.6万吨,产量34.2万吨,同比分别增长20.4%和32.0%,国内多晶硅产能和产量占比分别达到69.0%和67.3%。年全球生产规模前十大企业中,中国企业多达7家。
通威股份年2月发布扩产计划,进一步巩固和强化核心竞争力。
多晶硅精馏提纯大型化——行业发展必然趋势!塔径增大,能耗大幅下降,提纯质量还要不断提升。多晶硅概念上升公司如下图所示:
1.3硅片硅料拉成硅棒再切成片,就是硅片。硅片的技术路线,是尺寸升级。总体来说,硅片的尺寸是越做越大的。关于硅片的尺寸之争早在五年前便已开始。年,隆基与中环联手定制M2尺寸标准,这也是当前的主流尺寸,边长.75mm,对角线长度为mm,每张硅片的面积是平方毫米,市场占有率在80%左右。年开始,各路玩家纷纷发布mm、.75mm、mm、mm、mm、+mm、mm等不同尺寸的硅片。年,晶科能源推出边长为.75mm的G1方形单晶硅片,比M2硅片面积大3.14%。此后,隆基股份M6尺寸的新产品横空出世,其边长为mm、对角线直径为,硅片面积为平方毫米,比M2尺寸大12.20%。硅片充分照顾了年之前的硅片、电池、组件老产能的兼容能力,硅片、电池、组件改造成本最低,可以说对老产能来说是最优的硅片尺寸,最容易大量推广,市场占有率的大幅提升便可证明。年8月16日,中环股份将半导体技术应用于光伏产业,首发边长为mm的M12大尺寸硅片,硅片面积达到了平方毫米,比当前常规产品M2大80.47%,引领光伏行业迈入大尺寸新阶段。大尺寸硅片是行业降本增效潮流下的最佳选择。然而,由于企业采用的硅片尺寸不统一,造成光伏产业链包括硅片、电池到组件以及玻璃等辅材的制造成本急剧上升。不难发现,硅片的尺寸一直在增加,原因在于大尺寸硅片在硅片端降低单位长晶成本,在电池、组件、系统环节摊薄单瓦非硅成本,经济效益显著。所以,硅片大尺寸发展成为必然。硅片阵营主要以隆基、晶科、晶澳、阿特斯、江苏润阳悦达、江苏中宇光伏、潞安太阳能这七家为代表,他们共同倡导建立mm*mm的光伏硅片标准(M10),将mm×mm硅片尺寸作为研发下一代硅片、电池、组件产品的标准尺寸。硅片在一定程度上照顾了硅片、电池、组件产线的兼容能力,降本增效的能力比硅片强。对组件企业来说,相对毫米而言,毫米的硅片、尺寸池在市场上更容易购买。硅片则以中环为代表,硅片降本增效能力最强,全面兼容未来光伏技术,无论是N型电池技术,还是和钙钛矿叠加,未来都以为标准。另外平价上网的压力将两者的差异明显放大,倒逼客户选择度电成本最低的产品。所以短期看,硅片大规模的产业化应用暂时无法实现。尺寸硅片大通量带来的好处是无法逆转的历史潮流。反观硅片,尽管兼容当前产业链各环节实际情况,却又不得不为1年后缺乏竞争力而担忧,尤其是电池产能的投资不可能在1年内回收。中环股份作为系硅片的行业先行者,具有明显的技术优势,未来将随着大硅片的广泛应用有望带领推动光伏行业新一轮的革新浪潮。目前中环股份在呼和浩特的单晶晶体产能已突破30GW,未来五期项目建设达产后,产能将突破55GW,正在建设的五期项目全部为尺寸硅片产能,达产后将大幅提升公司业绩,巩固公司龙头地位。多家企业露出头角,爱旭科技、东方日升、通威借助于,有望重新分配市场。爱旭科技计划在年完成45GW的电池产能,占据全球20%的市场份额,而东方日升也不甘落后,大幅投资组件生产线。通威也毫不犹豫地选择了投资边长的12寸直径的设备。传统的单晶硅片巨头年产能规模大幅扩张,预计三家头部公司年底的合计产能规模接近GW,晶澳又计划在曲靖经济技术开发区建设20GW单晶拉棒及切片项目。随着参与者的增加以及单晶硅片产能的大幅扩张,预计后续硅片供需趋于宽松,硅片价格大幅下降,盈利水平也呈现明显调整。作者:瓴麓