光伏产业链总结
背景
碳达峰与碳中和:通过各种手段抵消生产过程中排放的二氧化碳 , 最终实现二氧化碳的零排放。
过去十年光伏发电成本已下降了超过90% , 甚至在部分国家已经低于常规能源 , 实现了平价上网 ( 接入电网 )
产业链
行业上游为从硅料到硅片的原材料制备环节 ;
中游则是从光伏电池开始到光伏组件的制造环节 , 负责生产有效发电设备 ;
下游则是应用端 , 即光伏发电系统。
1.硅料(通威股份,大全能源,保利协鑫)
2.硅片( 隆基,中环,上机数控)
3.电池片(通威股份,爱旭股份)
HJT topCon
4.组件(晶澳科技)
需要辅材配合
5.电站(晶科科技 京运通 太阳能)
需要逆变器配合
一体化企业:隆基,晶澳科技,天合光能
光伏设备:迈为股份 捷佳伟创 金辰股份
光伏硅料 : 掌控产业上游
工业硅为原料,经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材料,是信息产业和新能源产业最基础的原材料.
注:这里的多晶硅料与多晶硅片不是一个概念,多晶硅片是光伏中游的产品。
硅料在光伏产业链的成本比重越来越小(技术进步),目前已经从90%下降到了45%。
制作工艺:改良西门子法,硅烷流化床法(成本优势,但是技术相对不成熟)
硅料涨价(特别是21年):供应商惜售,抬价;确实存在产能不足。会对下游利润和需求造成压制。
通威股份,大全能源,保利协鑫
光伏硅片 : 单晶硅对多晶硅实现全面替代
硅片是产业链上游的末端 ,是光伏产品的起点,其形状 、 大小与薄厚取决于生产工艺与下游产品设计需求 。 硅片进一步加工即是晶硅电池片 , 而电池片经排列 、 封装并与其它辅材组合后即是太阳能电池板 , 光伏系统最小有效发电单位。
简单概括硅片的生产工艺 : 将上一节所说的多晶硅料经过一系列工序后 , 拉棒制成单晶硅棒 , 或铸锭制成多晶硅锭 , 再进行切片制成硅片。
单晶硅光电转化效率更高(尤其是PERC电池为代表的新一代电池技术),随着技术进步,基本全面取代多晶硅。
当前光伏硅片有5种主流尺寸 , 分别为
156.75mm 、 158.75mm 已经淘汰
166mm(主流) 、182mm 、210mm(趋势)。
大尺寸化正在加快,大尺寸的成本低,效率高。
目前降低耗硅量的主要方式为降低硅片厚度与减少切片损耗。
目前光伏产业上游的发展路线十分清晰 , 一切围绕降本展开。
隆基,中环,上机数控
光伏电池 : 持续升级 , 快速进步
中游的起点。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。
最重要的指标为发电功率。
技术路线:
单晶硅PERC电池:产能高,技术成熟。未来提升光电转换率的空间不高。
N型电池 :光电转换率高,技术相对成熟
TOPCon: 理论光电转换效率极高 , 达到28.7%,对生产线要求不高,可以在现有生产线升级而来,对前期投资更加友好。但是生产工艺复杂(12-13道。),因为工艺负责也推高了生产成本。
HJT:最有希望成为下一代主流的技术路线。工序少(4道),但是成本高(对原材料要求高,目前PERC设备不兼容)
IBC:转换效率最高的技术路线,但是技术不成熟,工艺要求高,面临的困难远大于前两者。
薄膜型太阳能电池,衰减低 、重量轻 、材料消耗少 、制备能耗低 、适合与建筑结合等特点 。但由于仍处于研发的早期阶段,转换效率并不高。商业化上的困难较大。
通威股份,爱旭股份
光伏组件 : 太阳能发电的根基
光伏组件 , 或太阳能电池板 , 两者指的是同一个产品。
光伏组件的制备主要包括电池片互联和层压两大步骤 :
电池片互联:伏组件的标准电池片数量为60片或72片 , 对应以10或12条铜线作为汇流条将其连接起来 , 6组互联为一个光伏组件。
层压:在电池片互联后 , 一般需按照钢化玻璃 、 胶膜 、 电池片 、 背板以从下到上的顺序 , 经过层压的方式封装在一起 , 背板与钢化玻璃将电池片和胶膜封装在内部 , 通过铝边框和硅胶密封边缘保护。
晶澳科技
光伏辅材 : 不含硅 , 也重要
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
边框:成本占比最高,技术含量最低,议价能力最低。
玻璃:光伏玻璃,超白压花玻璃 、 超白加工浮法玻璃 , 以及透明导电氧化物镀膜(TCO)玻璃,光伏玻璃的发展主要受上下游驱动 , 目前的主要趋势分别是增大与减薄,比较核心的辅材。
胶膜:封装胶膜材质一般为有机高分子树脂 , 其直接与组件内部的电池片接触 , 覆盖电池片上下两面 , 对电池片起抗水汽 、 抗紫外等保护作用 。目前市场上有三种主流胶膜 , 分别为透明EVA ( 聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物的简称 ) 胶膜 、 白色EVA胶膜以及POE ( 聚烯烃 ) 胶膜。
背板,焊带:略
玻璃:福莱特,信义光能
胶膜:福斯特 海优新材
支架边框:爱康科技 中信博
背板:塞伍技术 中来股份 名冠新材
光伏逆变器 : 光电上网的最后一块拼图
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,光电上网的必备器件。。
阳光电源,固德威,锦浪科技
光伏发电站 : 产业的终端
光伏发电站是光伏产业链的最末端
集中式光伏电站的主要特点在于运维更为经济 , 受益于规模效应 , 发电成本比较低 , 且发电量大 , 更能满足电网的接入要求 。 我国目前就是集中式电站占主流 , 多分布于西部光能富集地区
分布式光伏电站则主要是指利用小型空地 , 或建筑物表面 , 如厂房 、 公共建筑屋顶等表面建设的小型发电站 , 在人口比较稀疏的发达国家占据主流
晶科科技 京运通 太阳能
1、开端回顾过去一年,概括简述工作经历,例如“过去一年在部门领导的带领下取得了一些成绩”等等。
2、接下来具体列举各方面工作花费的力量和取得的成绩,重点体现自己付出的繁重劳动。
3、对工作的不足略加陈述,同时提出对自己工作不足改进的方法。
4、展望明年一年的工作。
中国光伏行业协会数据显示,2018年1-5月新增光伏并网装机在13GW到14GW之间,同比增长超过20%。其中,分布式光伏装机超过10Gw,同比增长超过150%。2018年1至10月,中国国内新增光伏装机约36GW,其中集中式装机同比下降约四成,分布式增速显著放缓,前三季度分布式仅有2%的增长。
直到2018年10月9日,国家发改委、财政部、国家能源局联合发布《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,该通知明确了6月30日前并网有权享受原来政策补偿。虽然对于6·30之后的补贴没有交代,但也在一定程度上疏解了一部分矛盾。
中国光伏行业协会数据显示,2018年1-5月新增光伏并网装机在13GW到14GW之间,同比增长超过20%。其中,分布式光伏装机超过10Gw,同比增长超过150%。2018年1至10月,中国国内新增光伏装机约36GW,其中集中式装机同比下降约四成,分布式增速显著放缓,前三季度分布式仅有2%的增长。
2018年11月,国家与各地方政府一系列利好信号频频释放,国家层面共出台6项,涉及可再生能源配额制、光伏扶贫、光伏消纳、光伏用地等,地方层面共20项,涉及光伏补贴、扶贫项目、户用光伏、“十二五”项目公示等多个方面。
我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业。本文主要梳理了中国光伏发电行业的产业链、发展现状、竞争格局等内容。
光伏发电行业主要上市公司:目前国内光伏发电行业主要上市公司有保利协鑫(03800.HK),中环股份(002129)、隆基股份(601012)、通威股份(600438)等。
本文核心数据:光伏装机容量、发电成本、竞争格局
产业概况
1、定义
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。光伏发电系统主要分为两类,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。
经过多年发展,太阳能光伏发电在我国的应用范围逐渐扩大,从家庭用户太阳能电源到通讯/通信以及石油、海洋、气象等众多领域都可以见到太阳能光伏发电的应用。
2、产业链剖析: 布局完整,硅片已经呈现双寡头格局
光伏发电的产业链主要有上游主要为光伏电池相关原材料组成,包括形成电池的单晶硅和多晶硅中游主要为电池片、电池组件生产企业和系统集成企业下游为光伏发电应用领域,包括分布式光伏发电和集中式电站。
目前,上游多晶硅和单晶硅生产业企业主要有保利协鑫、隆基股份、通威股份、中环股份等。而硅片生产企业已经呈现双寡头格局,中国的太阳能硅片占据全球市场份额的大部分,而中国的市场中,主流的厂商主要有包括隆基、中环、中晶等,产能格局仍高度集中,2020年中环股份、隆基股份硅片对外销售规模约分别为168.29亿元和155.13亿元,两家公司占据绝对领先地位。
中游电池片和组件生产企业主要有通威、隆基、晶澳等。光伏发电系统中逆变器生产厂商主要有阳光电源等企业涉及系统集成的包括亿晶光电、正泰电器等。部分企业,如隆基股份基本已经形成从单晶硅到组件到电站光伏运营一套完整的光伏发电产业链。
产业发展历程:光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展
我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。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、产业体系建设等方面均位居全球前列,已形成了从高纯度硅材料、硅锭/硅棒/硅片、电池片/组件、光伏辅材辅料、光伏生产设备到系统集成和光伏产品应用等完整的产业链,并具备向智能光伏迈进的坚实基础。
上游供给情况:多晶硅和硅片供应充足
我国多晶硅产业2005年以来在政策推动下起步,一路历经产能过剩、淘汰兼并,行业集中度不断提高。部分先进企业的生产成本已达全球领先水平,产品质量多数在太阳能级一级品水平。据中国光伏协会统计数据显示,2012年以来,我国多晶硅产量持续增长,2020年,全国多晶硅产量为41.95万吨,同比增长22.7%。
在硅片产量方面,我国更是占有绝对优势,国内产量占全球产量的90%以上。硅片环节产业规模化效应强、产业集中度高,前十家硅片企业产量占比60%以上。2020年,国内硅片产量为161.3GW,同比增长19.8%。
下游发展情况:集中式电站仍为主流,分布式占比预期提升
从2013-2020年中国光伏装机结构看,分布式光伏占比在33%以下,集中式电站依然是光伏发电的主流。但是分布式光伏的占比从2016年开始已经逐年增高,随着国家对于分布式光伏的大力推广,分布式光伏占比预期将仍处于提升状态。
产业发展现状
1、光伏累计装机容量:持续稳定增长
据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2013年,全国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长至204.68GW。在2013-2019年,全国光伏发电累计装机容量已超过10倍增长。截至2021年上半年,全国光伏发电累计装机267.08GW。
2、光伏新增装机容量:2021年上半年同比增长12.93%
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16.58%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年光伏装机量大幅回升。2021年上半年,全国光伏发电新增装机13.01GW,同比增长12.93%。
3、光伏发电量:2020年较2013年增长28倍
根据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电量增长迅速。2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2019年,全国光伏发电量2238亿千瓦时,同比增长26.08%。2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.40%。
4、发电成本:连续下降,平价上网时代到来
随着技术进步和政策扶持,中国的光伏发电成本迅速下降。2019年光伏发电成本较2015年下降了40%多。2021年起,国家对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目和新核准陆上风电项目不再补贴,平价上网时代正式到来。
注:数据截止2019年,2020年数据暂未公布。
5、弃光率:西藏和青海弃光率仍较高
全国新能源消纳监测预警中心发布数据显示,截止2021年8月,全国光伏利用率为98.1%,弃光率低于2%。从省市来看,2021年1-8月,部分省市的弃光率依然较高,西藏弃光率为20.8%,青海弃光率为13%。
产业竞争格局
1、区域竞争:山东、河北和江苏名列前茅
根据国家能源局2021年上半年各省市光伏累计装机量数据显示,截止2021年上半年,山东、河北和江苏名列全国光伏装机量前三,其中山东省累计装机量达到26.06GW排名第一。
注:以上统计不包括港澳台。
2、企业竞争:隆基股份在2020年中国光伏企业10强榜单中拔得头筹
由365光伏统计的2020年中国光伏企业10强榜单已出炉。其中,隆基绿能科技股份有限公司排名第一,2019年营业收入达到328.97亿元。此外,协鑫(集团)控股有限公司、晶科能源有限公司、天合光能股份有限公司、阿特斯阳光电力有限公司分列第二、第三、第四、第五位。
注:1、此榜单营业收入为2019年光伏相关企业的关键材料设备全球收入(组件、逆变器、支架、辅材)、全球电站出售收入、全球电费收入、全球电站EPC收入、全球电站设计及电站运维等服务收入2、本榜单依据365光伏能够调研到的数据形成。
产业发展前景及趋势预测
1、政策持续推动行业发展
“十四五”规划纲要提出要构建现代能源体系,推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。大力提升光伏发电规模,加快发展东中部分布式能源,建设一批多能互补的清洁能源基地,“十四五”期间非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右。
2021年5月11日,国家能源局发布《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》,明确提出2021年全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右,后续逐年提高,确保2025年非化石能源消费占一次能源消费的比重达到20%左右。
2、分布式光伏发展提速
分布式光伏发电贴近用户侧,能够提高大用电量区域对太阳能的利用率,自发自用余电上网的形式符合太阳能本身分布式的特点,因此,分布式光伏发电也是光伏发电产业发展与推进的必然趋势。为推进分布式光伏发电的发展,浙江、山东、吉林、广东等省份将分布式光伏发展作为推动能源转型的重要部分,写进“十四五”规划之中。
2、2026年光伏累计装机容量或超700GW
在政策推动和光伏发电成本下降的利好之下,光伏装机容量将持续攀升。根据中国光伏行业协会的预测,在“十四五”期间,我国光伏年均新增光伏装机或将在70-90GW之间,为达成2030年碳达峰,2060年前实现碳中和,光伏行业将成为长期处于高速发展的新能源行业之一,据此预测2026年我国光伏发电行业累计装机量可能在673-793GW之间。
以上数据来源于前瞻产业研究院《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
环境效益:光伏电站绿色、节能、环保
社会效益:光伏发电有利于节省不可再生资源,光伏发电可以减少温室气体排放,减少温室效应,保护环境。光伏电站的建设可以提高土地的利用率和价值。
光伏产业目前处于高速发展阶段,是一种技术、资金密集型的行业。经济上,光伏产业进入门槛较高,技术要求高,投资收益也高,但是设备价格的增加导致发电成本增加,必须通过技术优化设计、加强管理等方式来降低发电成本,增加产量,提高项目收益率。