光伏行业现状和前景
供给——太阳能电池片产量逐年增加
2011年以来,我国太阳能电池片产量规模稳步提升。据中国光伏协会统计数据显示,2021年中国电池片产量为198GW,较2020年的135GW同比增长46.9%。2022年上半年,国内电池片产量约135.5GW,同比增长46.6%。
供给——光伏组件产量快速增长
单体太阳电池不能直接做电源使用,作电源必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。太阳能电池组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中最重要的部分。
得益于全球光伏需求增长的推动,国内企业在近年来持续加大组件环节的投资和技术革新,近10年来生产成本持续下降,自动化、数字化程度不断提升。据中国光伏协会统计数据显示,2021年,中国组件产量达到182GW,同比增长46.1%,以晶硅组件为主。2022年上半年,国内组件产量达到123.6GW,同比增长54.1%。
需求——中国光伏新增装机量波动扩大
据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降17%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年及2021年光伏装机量大幅回升。2020年,中国光伏新增装机48.20GW,同比增长59%。2021年,中国光伏新增装机再创新高,达到54.88GW,同比增长14%。2022年1-9月,我国光伏累计新增装机52.60GW,同比增长106%。
需求——光伏累计并网容量达3.36亿千瓦
截至2022年第三季度,中国光伏发电累计并网容量达到3.58亿千瓦,其中集中式光伏电站21546.9万千瓦,分布式光伏14245.7万千瓦。
光伏发电占全社会用电量比重逐年上升
随着城镇化率和城乡居民电气化水平的持续提高,以及新一轮农网改造升级、居民取暖“煤改电”的大力推进,尤其在气温因素的作用下,冬季取暖和夏季降温负荷快速增长,带动了城乡居民生活用电快速增长。而光伏发电作为可再生清洁能源的一种,随着我国用电量的不断提升,发电需求也将不断增长,光伏发电需求量将逐渐扩大。2014-2022年,中国光伏发电量占全社会用电量比例逐年增长,2021年占比达到3.9%,2022年前三季度达到5.1%。未来,光伏发电有望成为推动我国实现能源变革的重要引擎之一。
—— 更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》
行业主要上市公司:国内光伏行业上市公司主要有隆基股份(601012)、金高科技(002459)、晶科能源(688223)、通威股份(600438)、天合光能(688599)等。
本文核心数据:产能利用率、装机容量、弃光率、光伏发电量、系统建设成本。
行业概况
1.定义
光伏产业,简称PV(光伏),主要指硅材料应用开发形成的光电转换产业链,包括高纯多晶硅原料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备制造和光伏发电应用。随着二氧化碳排放峰值碳中和国家目标的推进,以新能源为主体的新型电力体系建设正在加快推进。光伏与复兴号高铁、国产商用飞机、新一代运载火箭一起获得了中共十九大纪念邮票。光伏产业地位显著提升,迎来历史性发展机遇。
光伏产业的下游应用主要是光伏发电,根据建设规划定位可分为集中式光伏发电系统和分布式光伏发电系统。集中式光伏发电系统,如大型西北地面光伏发电系统;分布式光伏发电系统(以>6MW为界),如工商企业和住宅建筑的屋顶光伏发电系统。
2.产业链分析:产业链长。
随着光伏发电在能源供应体系中发挥越来越重要的作用,光伏相关产业也日益壮大,形成了从高纯硅材料、硅锭/棒/片、电池/组件、光伏辅助材料和配件、光伏生产设备到光伏产品的系统集成和应用的完整产业链。
光伏产业链的上游主要是与光伏电池相关的原材料,包括构成电池的单晶硅和多晶硅。上游单晶硅和多晶硅生产商主要有保利协鑫、隆基、通威、中环。然而,硅片生产企业已呈现双寡头格局,中国的太阳能硅片占据了全球大部分市场份额。在中国市场,主流厂商主要有隆基和中环,产能格局依然高度集中。在硅片对外销售规模中,中环股份和隆基股份占据绝对领先地位。
中游主要是电池芯片和电池模组制造商以及系统集成企业。电池芯片和模组的中游厂商主要有通威、隆基、晶澳等。光伏发电系统中的逆变器厂商主要有阳光电源等企业;系统集成包括亿晶光电、正泰电气等。一些企业如隆基,已经基本形成了从单晶硅到组件再到电站光伏运营的完整光伏发电产业链。是下游光伏发电应用领域,包括分布式光伏发电和集中式电站。
行业发展过程:行业处于快速发展阶段。
在欧洲市场需求的推动下,中国的光伏产业从2005年左右开始起步。十几年来,实现了跨越式的大发展,建立了完整的市场环境和配套环境。成为国内为数不多的能够同时参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业。也成为中国工业经济发展的全新名片,推动中国能源改革的重要引擎。目前,我国光伏产业在制造规模、产业化技术水平、应用市场拓展和产业体系建设等方面均居世界前列,具备了坚实的智能光伏基础。中国光伏产业经历了以下几个历史阶段:
行业背景:政策加持,光伏产业加速发展
我国自2006年1月1日起实施《中华人民共和国可再生能源法》。该法将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,促进增加能源供给,改善能源结构,保障能源安全,保护环境,实现经济社会可持续发展,建立和发展可再生能源市场。自2006年以来,为鼓励和支持光伏产业发展,国家发改委、财政部、工信部、国家能源局、住建部等部门密集出台政策文件,支持和规范光伏产业发展,涵盖了生产、销售、财税、补贴、土地政策等产业发展的各个相关方面。
工业和信息化部、住房和城乡建设部、交通运输部、农业农村部、国家能源局联合发布《智能光伏产业创新发展行动计划(2021-2025年)》,旨在“十五”期间有效引导产业智能化升级,促进光伏产业健康发展,从而推动光伏发电规模化应用,保持我国作为世界光伏制造和装机应用第一大国的地位。
“3060年二氧化碳排放峰值碳中和”是一项具有多重目标和约束的系统性经济和社会变革。重塑中国经济结构、能源结构,改变生产方式和生活方式是历史性的突破,需要处理好发展与减排、减碳与安全、整体与局部、短期与中期、建立与破除、政府与市场、国内与国际等多维关系。“二氧化碳排放峰值,碳中和”的目标将对中国光伏产业产生显著的多维影响。
行业发展状况
1.光伏产品市场供应能力较强,产能利用率有待提高。
根据光伏行业市场重点公司光伏产品产量和产能利用率,2021年中国光伏产品市场供给能力较强,隆基绿能光伏产品产量遥遥领先其他公司,单晶硅片产量达到69.96GW,单晶组件产量达到38.69GW,从产能利用率来看,2021年光伏市场公司产能利用率不高,仍有较大提升空间。
2.光伏新增装机再创新高,累计装机超过300 GW。
我国太阳能光伏产业虽然起步较晚,但发展迅速。特别是2013年以来,在国家和地区政策的推动下,太阳能光伏发电在我国呈现爆发式增长。据国家能源局统计,2017年,我国光伏发电新增装机53.06GW,创历史新高。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新开工项目下降,全年新增装机受国家光伏行业补贴、财政扶持等政策影响,2020年和2021年光伏装机大幅上升。2020年,中国光伏装机容量增加48.20GW,同比增长59%。2021年,中国光伏新增装机再创新高,达到54.88GW,同比增长14%。
据国家能源局统计,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量快速增长。2013年,我国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长到204.58GW。2013-2019年,中国光伏发电累计装机容量增长超过10倍。到2021年,全国光伏发电累计装机容量306.56GW,同比增长21%。
3.光伏弃光率明显下降,光伏发电量稳步增长。
随着光伏发电的快速发展,一些地方也存在严重的弃光问题。国家能源局数据显示,2015-2018年,新疆和甘肃最高弃光率超过30%。2019-2021年,新疆和甘肃轻弃率明显下降,2021年新疆轻弃率降至1.7%,甘肃降至1.5%。弃光率的大幅下降主要是因为光伏发电的并网运行,促进了资源的利用水平。
据国家能源局统计,2013年以来,我国光伏发电量快速增长。2013年全国光伏发电量仅为91亿千瓦时。到2021年,全国光伏发电量3259亿千瓦时,同比增长25%。预计2021年,我国光伏发电量将占全社会用电量的3.92%。
4.光伏发电系统建设成本呈下降趋势,光伏上网进入平价。
我国地面光伏系统初期总投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、一次设备和二次设备等关键设备费用,以及土地费用、电网接入、建设安装和管理费用构成。其中,一次设备包括箱式变压器、主变压器、开关柜、升压站(50MW、110kV)等设备,二次设备包括监控和通信设备。土地成本包括全生命周期地租、植被恢复费或相关补偿费;电网的接入成本只包括50MW、110kV、10km的反向改造;管理费用包括前期管理、勘测、设计和招标。建筑安装费用主要是人工费、土方工程费、常规钢筋混凝土费等。,且未来下跌空间不大。随着技术进步和规模效益,组件、逆变器等关键设备的成本仍有一定下降空间。网络连接、土地、项目前期开发费用等。都是非技术成本,不同地区和项目差异很大。降低非技术成本,有助于加速光伏发电低价上网推广。
2021年中国地面光伏系统初始总投资成本约为4.15元/w,比2020年上涨0.16元/W,涨幅为4%。其中,组件约占投资成本的46%,比2020年提高了7%。非技术成本约占14.1%(不含融资成本),比2020年下降3.2个百分点。预计2022年,随着产业链各环节新增产能的逐步释放,组件价格将回归合理水平,光伏系统初期总投资成本将降至3.93元/w。
中国工商业分布式光伏系统初期总投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、安装费用、并网、屋顶租赁、屋顶加固、一次设备和二次设备构成。一次设备包括箱式变压器、开关箱和预制舱。根据中国光伏产业发展路线图,2020年和2021年中国工业和商业分布式光伏系统的初始投资成本分别为3.38元/W和3.74元/W,预计2022年将降至3.53元/W。
2020年中国光伏上网电价补贴政策结束,平价逼近:中国上网电价政策经历了标杆电价、竞价上网、平价上网三个阶段。2020年招标项目规模26GW,增长14%。同时,2020年也将是光伏并网平价年,平价项目33GW,增长124%,首次超过招标项目规模。平价将至,2021年将是中国光伏上网全面平价元年。
在“双碳”目标背景下,光伏是一座城市优化能源结构,推动“双碳”建设的重要抓手。
太阳能光伏产业在将来会占据世界能源消费的重要席位,不但要替代部分常规能源,而且将成为世界能源供应的主体。未来的能源互联网将在现有电网基础上,通过先进的电力电子技术和信息技术,实现能量和信息双向流动的电力互联共享网络。
随着光伏发电等波动性电源比例的提高,要求电源侧具备更大的调节能力,分布式储能将得到普及,主动式配电网也将应运而生。太阳能发电和其他可再生能源、储能互补发电,并与负荷一起形成既可并网、又可孤网运行的微型电网,将是太阳能发电的一种新应用形式,既适用于边远农牧区、海岛供电,也适合联网运行作为电网可控发电单元。
光伏产业的不断深入发展,各行业也借助了光伏的自身优势开展应用,如光伏农业、光伏渔业、光伏水泵、光伏园区、光伏充电桩、光伏智慧路灯等等。
从数字化角度阐述下光伏行业未来发展模式:
实现大型室外光伏发电时运作状态实时监测,电站负荷情况、设备管控等信息的互联互通。数字孪生不同环境场景下的光伏电站。减少室外光伏发电站运维管控的人为操作成本与危害,实现无人值守的室外光伏电站新形势。
通过现场取景、卫星图等方式,进行场景搭建,人工摆放向日镜模型,向日镜从发电塔向外扩散排布,真实还原装机分布效果,场景从上往下看就像一朵巨大的向日葵,场景中心为发电塔,镜子作为反射太阳光的媒介,发电塔相当于一个大型的热量吸收器,一次性接收成百上千个向日镜同时折射出的热量再经过热能交换,推动汽轮发动机发电。通过图扑引擎的渲染功能,真实还原发电塔吸收热量的效果。
光热电站信息监测
通过点击交互场景中的发电塔模型,以二维弹窗形式弹出发电塔相关信息,与后台数据进行联动,接入真实数据,展示发电塔发电情况与发动机运行状态,做到实时监测管理。
光伏电站信息监测
通过对接数据接口可实现监测各方阵内汇流箱(包括母线电压、机箱温度、电流)数据,当出现告警时,可对模型进行染红闪烁显示,方便运维人员快速定位排查问题,足不出户即可实时查看设备相关指标,可结合算法实现数据分析,短时间内若出现数据异常变化的情况,提前进行告警,提醒相关人员及时做出决策。
同时接入了箱变(包括箱变油温、电压和电流)、逆变器(包括今日发电量、总有功功率、总无功功率、总功率因素、逆变器效率)、升压站相关数据,全面监测电站运行状况,由于场景比较大,做了点击设备模型视角拉近处理,可更直观的查看设备相关信息。
以往以节能降碳为主的理念,应该转变为多使用可再生能源。不少太阳能光伏企业已经在发展光储充一体化系统,这和互联网等科技企业的写字楼、车棚、电动汽车的使用等可以有机结合。科技企业还可以参与到与碳中和相关的数字化平台、物联网设备的建设、运营、管理和维护。
加强政策扶持新能源经济战略,国家相关部委推出太阳能屋顶计划。太阳能屋顶就是在房屋顶部装设太阳能发电装置,利用太阳能光电技术在城乡建筑领域进行发电,以达到节能减排目标。
采用轻量化三维建模技术, 1:1 高仿真还原光伏工业园区。3D场景将 BIM 楼宇数据叠加到地图场景中,实现 BIM + GIS 的结合展示。
2D 数据面板数字化展现园区内各区域的运行情况、安全配备、周边动态环境等情况。还支持渲染 3D Tiles 格式的倾斜摄影模型文件。Hightopo实现可交互式的 Web 三维场景,可进行缩放、平移、旋转,场景内各设备可以响应交互事件。
光伏发电投资前景当然非常好。2020年安装还有8分钱每度的补贴,2021年很可能补贴会变得更少,但是终端市场的需求量是很大的。
光伏发电是未来三十年最有可能替代化石燃料的清洁能源,而且我国是世界上第二大的硅料产出国,本身有很大的优势。“去补贴”是大势所趋,市场成熟了,国家扶持力度必然会逐年减少。但在新政之前签订的合同是必须按合同继续执行的。
介绍
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。
太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
光伏发电引发人们的热议,因为现在能源供应比较紧张,煤炭发电价格快速上涨,好多城市煤炭发电价格平均上涨15%~20%,这么高价格的上涨人们就在考虑替代品。比如说风力发电水力发电,太阳能发电,这些都是替代品,但是现在光伏发电的市场还不成熟。
要说光伏发电的前景确实是比较广阔的,但是如果是现在的这个市场的情况,对于普通个人用户来说不是一个好的选择。因为这个东西对你来说成本太高了,根本不合适,光伏发电,这种技术是没有问题的,但现在存在的两个主要问题,一个是成本问题,一个就是能源转化率问题,太阳能发电的效率比较低,非常容易受到自然条件变化的影响,太阳能不充足的时候发电量就会很小,而且真正能转换成电能的效率并没有你想象的那么高。
还有就是成本的问题,如果是一个光伏发电的模块,包括风机,包括能够储电的电池,包括这个太阳能的帆板,这一套下来,一个家庭一天如果按照6~10度电的需求来看的话,一个月差不多电费就是100块钱多一点,这样一个模块能满足大多数家庭的需要了。但你知道这样一个模块要多少钱吗?这一整套下来价格比较便宜的也要在1万块钱,而你一个月电费也就是100块钱多一点。
一年这个电费能省下来的就是1500块钱,但是这样一套设备要1万块钱,也就是说这套设备不出现任何问题的情况下,连续使用7年才能回本,你能保证这个设备不出任何问题吗,这还是说满效率运行的情况下说的天气不好的因素呢,到了冬天的时候,太阳能不是那么充足的时候呢,这个问题不解决就没有办法大规模的推广。
光伏(Photovoltaic):是太阳能光伏发电系统(Solar power system)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。
截至2020年我国光伏市场累计装机量为253GW,新增装机量为48.2GW。2020年我国光伏新增装机中集中式装机32.7GW,我国光伏市场并网装机主要集中在Q4,2020年Q4并网装机为29.4GW。
截至2020年我国光伏市场累计装机量为253GW,新增装机量为48.2GW
截至2020年我国光伏市场累计装机量为253GW,2020年新增装机量为48.2GW,同比增长60%。2020年我国光伏发电量为2605 kWh,同比增长16.2%,占总发电量比重3.5%。
2020年我国光伏新增装机中集中式装机32.7GW
2020年我国光伏新增装机容量为48.2GW,其中集中式装机32.7GW,分布式装机15.5GW。
我国光伏市场并网装机主要集中在Q4,2020年Q4并网装机为29.4GW
2019-2020年期间我国光伏市场并网装机主要集中在Q4,2020年Q4我国光伏市场并网装机为29.4GW,远大于Q1-3装机容量。
2020年1-11月我国户用光伏市场装机量总体呈逐月增长态势,装机容量集中在Q4。2020年11月我国户用光伏市场装机量为3497MW,远高于其他月份。
2020年我国光伏制造端中国多晶硅产量为39.2万吨,电池片产量为134.8GW,硅片产量为161.3GW,组件产量为124.6万吨。
—— 更多数据请参考前瞻产业研究院《中国光伏发电行业市场需求与投资战略规划分析报告》
前景非常好,可能还会得到国家补贴。通常在投资之前,必须首先了解项目的发展前景和成本,然后才能以良好的发展前景和投资者可以接受的成本开始项目。太阳能的投资前景:目前无论石油,煤炭或其他燃料能源是不可再生的,在使用过程中都会发生污染,但对环境的破坏相对较大,但是太阳能却有所不同。无污染回收是一种清洁能源,可以帮助我们不断发展,可以说是未来发展的方向之一,并且在将来将一直得到支持,因此太阳能的投资前景仍然非常好。
太阳能成本:太阳能成本包括系统各个组件的总成本,系统使用寿命内的安装和维护成本。一般投资中最昂贵的投资是太阳能办公室和逆变器板。每个制造商的生产价格都不同。目前,市场价格为数万至数十万,每瓦成本通常为八元。具体投资成本应根据实际安装的设备和人工成本确定。
国家发展和改革委员会和国家能源局已经在国家能源局的官方网站上发布了《关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》(解释)关于2019年是否将获得拨款。说:推广低成本)互联网项目并不会立即终止所有新的风能和太阳能项目的赠款。在这个阶段没有补贴的无平价(低成本)在线项目主要在资源条件良好和市场有保障的地区开展。同时在无法实现无补贴互联网接入的地区,将继续按照国家能源局发布的竞争分配项目的政策和管理要求进行建设。但是该项目将通过竞争显着降低电价来削减电力。
此外指出地方各级能源主管部门以及其他相关部门可以在一定时期内发布地方补贴政策,仅享受地方补贴政策的项目仍被视为负担得起的互联网项目。《通知》也指已经批准并在2020年底之前开始并启动的风能和太阳能级(低成本)互联网项目。在项目有效期内,与《通知》相关的支持政策不会更改。
光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电,光伏发电系统主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,但不涉及机械部件。
所以,光伏发电设备极为精炼,可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲,光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电源,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源可以无处不在。