光伏产业2022年八大发展趋势
在双碳政策刺激下,以光伏发电和风电为代表的新能源迎来了 历史 性发展机遇,将全面变革全球能源体系。而我国光伏产业链经过近二十年的跌宕起伏和曲折发展,已经实现了对欧美发达国家的追赶和超越,在绝大部分领域坐稳了全球行业龙头的位置,成为了引领产业创新发展的中坚力量。
展望2022年,随着掣肘光伏产业链发展的瓶颈制约逐步得以解决,预计我国光伏产业在装机规模、技术革新等方面都将迎来跨越式发展,具体将呈现以下八大发展趋势:
1.装机规模快速增长。2021年我国光伏装机受到硅料环节供给不足、价格暴涨影响,进度不及预期,虽然在12月份疯狂抢装下,勉强实现了市场普遍预期的50GW左右装机规模,但全年市场运行状况与“双碳”目标相去甚远。进入2022年,随着硅料扩产产能的释放,光伏产业链的供需矛盾局面将从结构性紧缺向全面过剩转变,经过一年大幅涨价的硅料、硅片等上游材料将进入降价阶段,光伏发电的LCOE将不断下降,将这对于生产制造企业来说不一定是好信号,但对国家能源体系变革和光伏装机来说,则是一个不折不扣的利好。叠加风光大基地建设、整县推进等政策促进,市场普遍预测,2022年光伏装机规模将达到70GW以上,乐观预估装机规模则超过100GW。
2.技术变革持续加速。光伏产业类似于半导体产业,在技术变革周期上基本符合摩尔定律,总体技术更新换代较为频繁。目前,光伏产业最主要的技术变革为P型电池向N型电池的升级,随着P型电池基本达到理论上的光电转换上限,预计2022年将加速向HJT和TOPCON技术变革,N型电池的占有率将呈现快速增长态势。至于HJT和TOPCON之间的技术路线之争,随着越来越多生产线较长期限实测数据的出炉,两种技术路线的优劣势对比将会有更多科学依据,路线之争将更趋明朗化。对我个人来说,我一直押注HJT技术。此外,在加快风光大基地建设的推动下,在集中式电站更具优势和经济性的跟踪支架技术将会得到普及,推升跟踪支架技术的市场占有率,逐步从目前较低的20%左右向欧美50%左右靠拢。与此同时,双面率也将快速提升,对光伏玻璃技术提出了更大、更薄、透光性更好的要求,有利于头部玻璃企业提升市场占有率。
从技术变革趋势可以看出,光伏产业链的技术变革主要聚焦于提升转换效率和降低生产成本,综合起来就是降低度电成本(LCOE)。总体来看,2022年将以电池技术、支架技术和双面技术等方面的技术变革为主,预计将大幅提升光电转换效率,降低度电成本。
3.“一大一小”成为中坚。相对于其他发电模式,光伏发电在清洁程度、降成本空间、技术成熟度等方面的优势很明显,但也具有占地空间大、对光照条件要求高等缺点。为了规避这一矛盾,未来光伏发电装机将向大基地这一“大”和分布式光伏这一“小”集中。在“大”的方面,国家和各省市在光照资源丰富的地方部署打造多个风光大基地,集中于大西北和山东、河南等北方区域,主要建设在沙漠、戈壁、荒漠等地广人稀的地理环境中。根据国网能源研究院新能源与统计所所长李琼慧预测,“十四五”期间,我国将新建14个大型风电、光伏基地项目,其中包括9个大型清洁能源基地项目和5个大型海上风电基地项目。另据统计,目前我国已开工建设的清洁能源大基地建设项目合计装机规模达到了100GW,将成为未来光伏新增装机的主力军。在“小”的方面,分布式光伏成为行业的焦点,特别是在整县安装政策刺激下,分布式光伏将迎来大发展阶段,包括工商业分布式光伏和户用分布式光伏,预计未来每年将带来至少二三十GW的装机增量。
4.大型企业抢占市场。光伏产业发展初期,我国光伏产业链企业主要以民营企业为主力军,包括早期的产业龙头尚德、赛维和现阶段的龙头正泰、隆基、通威,以及数量众多中小EPC和运营企业。但随着“双碳”上升为国策,光伏发电装机和发电规模成为了央企、大型国企能源集团的政治任务,导致光伏产业特别是光伏电站EPC和运营市场被大型企业大举蚕食,原先作为市场主力军的中小民营企业面临巨大的竞争压力,国进民退趋势非常明显。目前市场主流的商业模式为:大型国企EPC建设方或民营企业负责建设电站,建成后直接打包出售给央国企能源集团,赚取建设总成本和出售价格之间的差额收益,而央国企能源集团通过这一模式可以更快速完成新能源装机和发电规模的政治任务。
5.加装储能成为趋势。“光伏发电 储能”将成为新一代能源体系的黄金搭档,储能的调峰调频功能可以较好地缓解风光等新能源的波动性和间歇性缺陷,确保电力体系的稳定性。2022年,储能的装机主力将在发电侧,因为有政策强制加配的要求,同时随着电价改革的深化,峰谷价差将会持续拉大,发电侧储能的性价比也会逐步提升至具备经济性。此外,电网侧、用户侧的储能需求也会不断释放,推动储能产业进入规模化发展的新阶段。
6.特高压建设加速上马。与储能一样,特高压也是新一代能源体系必备的辅助型基础设施,其重要性不亚于储能。特别是清洁能源大基地主要分布于非负荷中心区的西北和华北,大基地发出的电必须通过特高压电网向东南沿海用电中心区输送,催生大规模的特高压建设需求。在特高压领域,我国的技术在全球处于遥遥领先的地位,是我国建设新一代能源体系的另一张王牌。
7.竞争格局发生剧变。在市场无形之手和政策有形之手的双重作用下,光伏产业链各环节的竞争形势和价格走势将发生显著变化。
硅料端——扩张产能将在2022年陆续释放,供不应求局面将逐步得到缓解,预计价格将从高位持续回落,但产能释放的节奏并不会太快,大量产能将在2022年下半年和2023年后落地,因此硅料价格在2022年总体还将在相对高位,市场预计将维持在150元/千克以上,虽然相对最高点的268元/千克有较大幅度下降,但较四五十元的成本来说依然有较大的利润空间。
硅片端——硅片是整个产业链中产能最为过剩的环节之一。据统计,2021年底全球产能达到390GW,2022年底将达到600GW,相较预计的210GW装机规模对应的260GW
硅片需求,过剩非常严重。在2021年,由于上游硅料的紧缺,导致硅片环节整体开工率仅60%左右,硅片龙头企业凭借产业链掌控优势,开工率相对更高,同时将成本向下传导的能力更强,这也是隆基、中环等硅片龙头2021年盈利较好的主要原因。但随着硅料产能的释放以及硅片产能的进一步过剩,预计今年硅片环节的市场竞争将会大幅提升,价格战将不可避免,龙头企业的超额利润将会抹平,整体产业形势不容乐观。
电池片、组件端——电池片和组件是上下受压的弱势环节,对上受到硅片价格上涨的冲击,对下受到强势EPC方和运营方的挤压,是2021年最悲惨的光伏细分产业。所谓否极泰来,在经历了一年的至暗时刻后,预计电池片和组件企业将在今年迎来涅槃重生,量价齐声叠加成本下降,盈利能力有望触底反弹。
光伏玻璃端——又一个产能严重过剩的环节,其产能过剩程度不亚于硅片端。这也印证了一句话:没有进入壁垒的热门产业必然引发严重过剩,硅片如此,光伏玻璃也是如此。随着2020年光伏玻璃在产能不足催动下出现一波大涨,大量光伏玻璃企业疯狂扩大产能,一批其他类型的玻璃企业也大举进入光伏玻璃领域,导致整个光伏玻璃产能今年将达到2000万吨,远超1300万吨的预计需求量。产能严重过剩必然导致恶性竞争和剧烈的价格战,光伏玻璃价格也将持续保持地低位,二三线光伏玻璃企业将面临生存压力。
8.多能互补将成趋势。当前能源形式越来越丰富,既有火电、水电等传统能源,又有光伏、风电、垃圾发电等新能源,各种能源形式之间具有较强的互补性,特别是新能源具有波动性的缺陷,需要与其他能源形式尤其是火电进行搭配,形成优势互补,构建动态稳定的能源闭关体系。如现在比较热门的“风光水火储一体化”项目,通过在大基地中建设风电、光伏发电、火电、水电等各类型电站,并相应配备一定的储能,从而实现多能源发电品种互相补充,提升能源利用效率和发展质量。此外,风光大基地建设也是一种很重要的能源建设形式,通过“风电 光伏”并行建设的形式,既可以提升土地利用效率,也可以形成能源互补,将成为未来新能源建设的重要方式之一。
* 光伏行业的特点,也是压制估值的最主要的三个因素
1)技术革新是毁灭性的,技术路线差异对原来的巨头可能是颠覆性的压力。
比如隆基这种单晶巨头的崛起过程,本身就是多晶巨头保利协鑫的衰退过程。一体两面,从股价就能看出来。技术变革期,行业净资产实际折旧远高于会计折旧,另外沉没成本也限制巨头转型。比如保利协鑫,虽然也看到了多晶大势已去,但是因为沉没成本,会搞很多技术铸锭单晶晶、黑硅、颗粒硅来阻止大趋势。市场对技术迭代的风险有担心,压制了估值。
2)行业过去是补贴驱动的,本质上过去是周期而非成长的行业。
因为过去市场装机量从 10gw到100gw,但是组件价格也从10块一瓦到了今年1.4元一瓦。行业产值不变,蛋糕就那么大,竞争是很残酷的。而且政策影响大,持股体验非常差。遇到531这么大的波动,非常糟糕。
3)行业capex大,因为新产能总是有更好的单瓦成本,囚徒困境,扩产是大部分厂商不得已的选择。自由现金流、分红能力堪忧,这也是美股里晶科能源等估值较低的原因。这个切实存在。
三个压制估值的因素,今明两年都将很大改善
站在2020年下半年初现在这个节点看,这三个压制估值的因素,今年明年都有很大的改善。
第一,技术迭代的风险,越往上游,影响越来越小。
硅料 硅片已经接近技术成熟期了。未来主流基本仍然是晶硅路线,仍然是单晶路线。从p型到N型,对上游影响非常小。硅料只是纯度不同,硅片不需要更换设备,做大规模资本开支。未来的变革,主要是电池片环节,从perc. topcon到hit。巨头技术迭代的风险在变小。
第二,就是行业真正从周期到成长。
未来10年,组件价格从1.5到1元附近,(组件价格一半都是辅材,成本下降是有瓶颈的)装机量从120gw到1000gw,蛋糕是增长的。需求是两条曲线的叠加,一个是因为5G 数据中心 电动车等发展,用电量本身年化有3%以上的增长,一个是煤电 核电因为经济性和政策的原因在退出。。未来反正也没有补贴了,像531这么大的政策波动反正是不会有了,政策的影响主要是消纳空间的划分,产业链话语权的博弈。
第三,就是capex。
今年很多光伏企业跑赢所有其他公司及其它行业,很重要的原因就是有的企业明年利润体量估值空间达到100亿以上,但并不需求大规模资本开支。而且设备单gw的投资额一直在下降,利润足够支撑内生增长。
这三个因素的边际改善,叠加欠补问题的解决,如果十四五规划还能够超预期,我们是能够大概率看到光伏行业,尤其是龙头的估值提升的。但长期看,估值提升又是可以通过业绩增长消化的。所以估值提升是一个大幅提升而又回落的过程。
雪球
近周,市场持续回调,但二级市场上,以光伏、风电为首的新能源板块持续上涨。消息面,市场重提“十四五”规划中2030年非化石能源占比。
个股方面,近5个交易日,锦浪 科技 、捷佳伟创涨逾30%,阳光电源、晶澳 科技 涨逾20%;另外,福莱特、隆基股份、晶盛机电等8只个股涨逾10%。
2020年十三五规划的最后一年,十四五是决定中国能源与经济转型的关键时期。多家机构普遍认为,预期未来新能源装机将有较大增长。
新能源车方面,这两天,恒大 汽车 募资40亿港元,吸引了马云、马化腾等一众大佬入局。
比亚迪正计划向戴姆勒提供磷酸铁锂(LFP)刀片电池,宁德时代首笔产业链投资明确,25亿投给先导智能。
年内,恒大 汽车 涨逾200%,比亚迪A\H股涨幅均超100%,宁德时代也涨超80%。
据悉,比亚迪刀片电池(超级磷酸铁锂电池)今年3月已在重庆工厂量产,电池能量密度提升50%,车辆续航可达600公里。
比亚迪表示,刀片电池价格将比三元电池便宜20%,成本优势或使比亚迪销量回升,利好磷酸铁锂产业链。
市场人士称,道氏技术是比亚迪电池导电剂主要供应商。公司已完成钴资源、钴盐、三元前驱体、导电剂和电池级碳酸锂等新能源材料一体化布局。
新能源指传统能源之外的各种能源形式,包括风能、太阳能、核能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。
能源的最终消费形式有发电、供热、动力和化工等。
非化石能源最主要的消费形式是各类新能源发电。2019年非化石能源消费量占比为15.3%,其中约14.3%均由通过发电形式提供。
2019年,我国非化石能源占能源消费比重已达15.3%,提前一年完成“十三五”规划目标。
今年4月9日,国家能源局发布《关于做好可再生能源发展“十四五”规划编制工作有关事项的通知》:“十四五”期间可再生能源将成为能源消费增量主体,并提出2030年非化石能源消费占比20%的战略目标。
根据兴业证券研究,风电、光伏在“十三五”期间发电量复合增速超20%,光伏、风电是中国电力装机和发电量增长最快的电源。
2020年上半年,欧盟风能和太阳能发电量再创纪录,达到总发电量的五分之一。风能、太阳能、水能和生物能发电量占27个成员国电力的40%,可再生能源在欧盟的发电中首次超过了煤炭,石油和天然气(总发电量的34%)。
刚刚发布的《BP世界能源展望》(2020年版)认为,随着新兴国家的不断繁荣和其生活水平的提升,全球能源需求将会持续增长。如果世界商业活动一切照常,到2050年增长约为25%。以风能和太阳能为首的可再生能源,在全球能源系统的低碳转型中将是未来30年增长最为迅速的能源。
分析师表示,“十四五”规划,将带动光伏新增装机高增长;光伏和风电年均新增装机在128-153GW之间。
从市场化导向看,新能源装机量的大小取决于各种可再生能源之间的成本竞争,光伏在度电成本、应用场景方面拥有更大优势。
据Wind数据,光伏产业链图谱如下:
长期看,需求增长波动降低,稳定在20%-25%年化增速区间,估值中枢持续提升,光伏板块市场性价比最高。
兴业证券表示,光伏龙头马太效应加剧,2020H1光伏降价通道中,龙头依靠一体化展现出强抗风险能力,加快了市场出清,隆基股份占板块扣非净利润的34%。
首推隆基股份、通威股份、福斯特;推荐福莱特、晶澳 科技 、阳光电源、林洋能源,天合光能、晶科能源、爱旭股份等。
根据能源局披露,上半年全国实现新增风电并网6.3GW,2020年是陆上风电补贴的最后一年,下半年产业链高景气持续。
据Wind数据,风电产业链图谱如下:
根据产业链企业半年报,零部件厂商泰胜风能、大金重工、整机商运达股份等净利润同比均实现翻倍以上增长,客观验证产业链高景气度。一季度疫情影响,二季度交付明显加速。
华泰证券表示,下半年交付压力凸显,产业链通力合作配合抢装。目前整机厂在手订单饱满,2020年排产基本饱和;零部件环节受抢装影响,供需紧张局面持续加剧,叶片、主轴等环节呈现量价齐升。高景气有望延续至2021年底。
行业持续抢装,产业链龙头业绩有望加速释放。整机企业毛利率出现拐点以来,经营见底向上;毛利率提升叠加费用率下降,基本面见底回升,推荐金风 科技 ;风电抢装下叶片、主轴等零部件量价齐升,零部件公司有望业绩高涨,关注中材 科技 。
在此,本综述利用大量文献,全面总结了近年来利用表面钝化技术制备2D/3D异质结PSCs的研究进展。本综述首先介绍了晶体结构,其次介绍了2D和3D钙钛矿结合的优点。然后,系统地讨论了2D/3D PSCs的表面钝化策略、光电性能、增强稳定性和光伏性能。最后,本综述提出了利用2D钙钛矿钝化技术的展望,以期对未来进一步提高光伏性能有所启示。
成果简介
要点一钙钛矿结构
3D钙钛矿:化学结构式为ABX3,A表示较小尺寸的有机胺阳离子;B代表过渡金属阳离子;X为卤素离子。晶体框架由角共享的BX6八面体构成。优异的光电性质使得单节器件效率超过 25%。尽管如此,但3D钙钛矿仍然存在明显的缺点,例如表面存在大量缺陷和不稳定性质。
2D钙钛矿:离子半径影响结构,可以通过Goldschmidt容差因子 (t) 定义。3D钙钛矿的 t 通常在0.8到1之间。2D钙钛矿中较大的胺阳离子撑开BX6共享角连接,形成稳定的有机层和无机层交替的二维结构 (t>1)。同时,天然的多量子阱结构导致严重的能量损失。取向结构作为最常用种类可以进一步分为RP、DJ和ACI相。
表面钝化形成的2D/3D异质结:2D钙钛矿作为3D钙钛矿薄膜的表面钝化剂,在化学上结合形成异质结构,具有以下优点:(1) 修复表面MA/FA/I空位缺陷,提高薄膜质量。(2) 间隔有机层阻挡离子迁移和水分侵蚀,同时兼备较大的形成能,从而提升材料的稳定性。(3) 由2D/3D钙钛矿堆叠形成的异质结构有效地促进电荷转移/提取,以提高器件的光伏性能
要点二二维钙钛矿表面钝化技术
钝化剂种类:2D钙钛矿钝化剂可分为三种类型:A‘X (胺盐,X=卤素) 和A’ (胺分子),A‘2An-1PbnI3n-1 (集成的二维钙钛矿)。
例如丁胺分子钝化:2BA+nMAPbI3→(BA)2(MA)(−1)(Pb)I(3+1)
钝化方法:溶液旋涂、溶液浸泡、真空沉积和机械压制。溶液旋涂应用最广泛,其中铵盐或胺分子的前体溶液直接旋涂在3D钙钛矿薄膜的顶部,从而实现了2D层的原位生长。溶液浸泡是将3D薄膜放置2D溶液中,使得表面成分与溶液发生充分反应。这两种方法易形成不同n值的混合相。真空沉积和机械压制可避免该混合相,且允许形成厚度可控的高纯度相2D钙钛矿层。
要点三钝化机理
在过去的十年中,缺陷一直是能量吸收和储存设备最具挑战性的问题。多晶钙钛矿薄膜的缺陷密度一般为1016cm-3,远高于传统的光伏半导体,如多晶Si (1014cm-3)、CuIn-xGaxSe2(1013cm-3)和CdTe (1015cm-3)。大量研究表明,缺陷(或陷阱)导致严重的电荷重组,是阻碍PSCs进一步改进的决定性因素。用2D钙钛矿进行表面钝化主要通过利用相关的分子间相互作用钝化3D钙钛矿层中的悬空键。
(1)未配位的PbI2:MA+/FA+反应不充分和溢出,形成相当数量的未配位PbI2。间隔阳离子端基中N原子的孤对电子与Pb2+相互作用形成准二维钙钛矿覆盖层,从而有效地钝化表面上未配位的 Pb2+或Pb簇
(2)A+和X-缺陷:二维钙钛矿中间隔阳离子末端基团-NH3+与I-可修复晶格中A+与X-相关的空位或过量缺陷。
要点四可调光电特性
不同的2D钙钛矿对3D薄膜表面具有不同的钝化效果,同时表现出不同的电子性质。因此,在表面钝化构建的2D/3D异质结中,包括光吸收、带隙和载流子动力学等光电性质,可以通过2D钙钛矿的n值、大小/形状以及端基电荷来调控。与纯2D或3D钙钛矿相比,2D/3D 混合结构表现出增强的光谱吸收强度。。另外,由于2D钙钛矿将表面缺陷钝化,从而获得了较长的电荷寿命和较少的SRH复合。更重要的是,2D/3D异质结在中间层表现出不同的能级,构建了一个内置电场(Vbi),促进电荷提取。因此,探索具有适合厚度的2D钙钛矿钝化层至关重要。
要点五增强的长期稳定性
目前,钙钛矿的不稳定性是最关键的挑战,需要迫切解决。总的来说,传统的3D钙钛矿很容易被水分、光或热降解。相比之下,由于有机间隔层的保护作用,2D钙钛矿表现出固有的稳定性,表明组装的2D/3D异质结构在光伏器件中具有广阔的前景。。与原始的3D对应薄膜相比,异质结构薄膜显示出由2D封盖层中较大的间隔阳离子诱导的疏水性质,从而阻止了水分的侵蚀。较小的有机阳离子和具有较低活化能的卤素在热、光和电场下很容易迁移,导致空位/过量缺陷。此外,尚未完全解决的迟滞问题也可能与离子迁移有关。二维钙钛矿结构中致密的有机层不仅阻挡外界离子对薄膜的侵蚀而且显着降低内部离子迁移对晶格的破坏。在二维钙钛矿间隔阳离子之间存在较强的分子间作用力,如范德华力和氢键,从而使得材料具有高形成能,因此2D/3D 异质结构钙钛矿显示出优异的耐热性。
碳达峰碳中和什么时候提出
由中国发起成立的全球能源互联网发展合作组织18日在京举办中国碳达峰碳中和成果发布暨研讨会。
2020年9月,中国在第75届联合国大会提出2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标。全球能源互联网发展合作组织基于在清洁发展、电网互联、气候环境等领域的长期积累,对我国碳减排路径与能源电力转型方案开展了深入研究,于去年12月编写完成《中国2030年前碳达峰研究报告》《中国2060年前碳中和研究报告》《中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望》三项研究成果,提出以特高压电网引领中国能源互联网建设,加快推进能源开发清洁替代和能源消费电能替代(“两个替代”),实现能源生产清洁主导、能源使用电能主导(“双主导”),能源电力发展与碳脱钩、经济社会发展与碳排放脱钩(“双脱钩”)的系统减排路径与方案。
本次会议吸引了来自有关政府部门、企业、机构、高校代表参加,共同探讨我国碳达峰、碳中和实现路径,为促进气候环境治理、实现经济全面绿色转型贡献智慧和力量。