太阳能光伏发电行业现状如何?
我国光伏行业发展至第四阶段
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。我国光伏行业发展经历了以下几个历史阶段:
年新增装机量波动较大
据国家能源局统计数据显示,2015年,我国光伏发电新增装机容量为1513万千瓦。2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量出现下降态势,从2017年的5306万千瓦下降至4426万千瓦。2019年,国内光伏新增装机仍然呈现下降趋势,下降至3011万千瓦。2019年对需要国家补贴的项目采取竞争配置方式确定市场规模,因政策出台时间较晚,项目建设时间不足半年,很多项目年底前无法并网,再加上补贴拖欠导致民营企业投资积极性下降等原因,截止2019年底竞价项目实际并网量只有目标规模的三分之一。
2020年,在未建成的2019年竞价项目、特高压项目,加上新增竞价项目、平价项目等拉动下,预计国内新增光伏市场将恢复性增长。“十四五”期间,随着应用市场多样化以及电力市场化交易、“隔墙售电”的开展,新增光伏装机将稳步上升,中国光伏发电新增装机容量为4820万千瓦。
2020年末累计装机量超2.5亿千瓦
累计装机容量方面,据国家能源局统计数据显示,2015年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2015年,全国光伏发电累计装机容量为4318万千瓦,到2020年已经增长至25300万千瓦。从一定程度上说,我国的光伏发电正在迅速发展起来。
光伏发电量增速维持在15%以上
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%。截止2020年底,全国光伏发电量为2605亿千瓦时,同比增长16.4%。
华北、西北与华东地区新增装机量较多
截至2021年9月底,全国分布式光伏装机9399万千瓦,占光伏总装机比重33.8%,与上二季度相比提升1.2个百分点,同比提升1.8个百分点
从全国并网光伏发电新增装机布局看,2021年前三季度,我国华北地区新增装机8027.6万千瓦,占全国的28.9%西北地区新增装机6456.8万千瓦,占全国的23.2%华东地区新增装机5390.6万千瓦,占全国的19.4%华中地区新增装机3716.2万千瓦,占全国的13.4%南方地区新增装机2753.1万千瓦,占全国的9.9%东北地区新增装机1438.4万千瓦,占全国的5.2%。
总体来说,为了响应巴黎协定,我国提出了“碳中和”“碳达峰”的号召,在此号召下,近年来我国光伏行业有了长足的发展。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国光伏发电产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》
我国太阳能光伏发电装机规模在全世界占比约多少26.3%。
2019年全球太阳能光伏发电为114.9GW,中国以30.1GW的规模占据世界第一。在日本,这一比例为53%,印度为46%。在欧盟,到2040年太阳能将占可再生能源新增产能的29%,落后于风电的39%。在中美洲和南美洲,太阳能与风电的比例为18%,落后于水电的26%。
预计到2040年,中国光伏装机量将占可再生能源新增装机量的44%。
太阳能光伏发电优势:
1、太阳能资源取之不尽,用之不竭,照耀到地球上的太阳能要比人类当前耗费的能量大6000倍。并且太阳能在地球上散布普遍,只需有光照的当地就可以运用光伏发电系统,不受地区、海拔等要素的限制。
2、太阳能资源到处可得,可就近供电。不用长间隔保送,防止了长间隔输电线路所形成的电能损掉,还也节流了输电成本。这还也为家用太阳能发电系统在输电不方便的西部大规划运用供应了前提。
3、太阳能光伏发电的能量转换进程简略,是直接从光子到电子的转换,没有中心进程,如热能转换为机械能,机械能转换为电磁能等和机械活动,不存在机械磨损。依据热力学剖析,光伏发电具有很高的理论发电效率,可达80%以上。
4、太阳能光伏发电自身不运用燃料,不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质,不污染空气,不发生噪声,对情况友爱,不会蒙受能源危机或燃料市场不不变而形成的冲击,是真正绿色环保的新型可再生能源。
5、太阳能光伏发电进程无需冷却水,可以装置在没有水的荒凉沙漠上。光伏发电还可以很便利地与修建物连系,组成光伏修建一体化发电系统,不需求独自占地,可节流珍贵的地盘资源。
无锡尚德,中电电气,台湾茂迪相继破产,曾几何时那些雄心勃勃的光伏龙头,在十几年之后都落得个惨淡收场。万里长城今犹在,不见当年秦始皇,不由得让人们心生感叹。前段时间,全世界最低的光伏发电成本纪录再次被打破,惊人地达到了0.0137美元一度,还不足人民币0.1元一度,创造光伏发电"神话"。 如今,绿色发展的号角早已吹响,以光伏发电为代表的可再生能源成为各国推进能源体系转型的"主角",贝壳投研(ID:Beiketouyan)带领大家了解一下光伏行业。
一、光伏行业概况
1.全球光伏行业概况
随着度电成本的下降及平价时代的到来,长期来看全球光伏市场空间广阔。 光伏作为可再生能源,其渗透率提高是大势所趋。2040年,全球光伏发电在总发电量的占比将达到18.7%,而2018年全球范围内光伏发电渗透率仅为2.2%,2019年我国光伏发电渗透率提升至3.1%,光伏发电的市场空间广阔。
光伏累计装机量未来20年有十倍增长空间。 根据国际能源署2019年在可持续发展假设中的预测,到2040年,全球光伏累计装机量预计达到7200GW(年均光照1100h),而2019年全球光伏累计装机量达到710GW,累计装机量在未来将扩大至目前装机量的十倍。同时根据Solar Power Europe的预测,到2023年全球新增光伏装机容量有望达到250GW以上。
2.国内光伏行业概况
随着国家政策的扶持和光伏行业本身经济性的显现,我国光伏的渗透率将持续提升。 随着光伏成本的快速下降,新增装机规模将快速增长,同时凭借成熟的商业模式和很强竞争力的成本,分布式光伏将成为光伏发展的主要模式。2050年,我国光伏发电总装机规模预计能够达到5000GW,占全国总装机的59%。
我国年新增光伏装机容量有十倍增长空间。 我国发电量从2010年的42277亿千瓦增长到2019年的73253亿千瓦,年化增速6.3%。假设未来我国发电量增速为5%,光伏发电量渗透率到2050年分别提升至30%、35%和40%,年利用小时数为1100小时,可测算出未来30年内每年新增的光伏装机量情况。在三种情况下,到2050年,新增装机量分别有望达到286W/338GW/389GW。
3.光伏行业产业链
(1)硅原料: 要做硅片的话首先要做高纯度的硅料,保利协鑫曾经是绝对的龙头,现在来看未来的领军者很可能是通威股份。
(2)硅片: 市场集中度较高,隆基股份、中环股份单晶市场双寡头格局。2019年全球单晶市场份额占比为62%左右,预计到2021年将进一步提升至85%以上。单晶硅片市场形成双寡头垄断局面,隆基和中环在2019年合计占据市场70%份额,龙头效应显著。
(3)电池: 目前电池集中度很低,分散性较高,现在做的比较好的是通威股份。
(4)组件: 隆基股份、晶科 科技 、晶澳 科技 都有涉及。
(5)装机: 装机系统(包括组件)目前不属于整个光伏产业链的主流环节,因为它们的成本下降和技术迭代基本上要取决于前三个环节,而非技术成本的下降则要取决于所在国家或区域的政策环境和实际情况
二、光伏行业补贴政策
1.补贴政策完成使命,光伏电站收益率回归公用事业属性。
(1)2012年以前,国家发改委采用全国统一的标杆电价(超过1元/kWh),补贴强度超过0.6元/kWh,主要目的是利用高补贴提高市场参与度,孵化国内光伏市场,实现完整产业。
(2)2013-2018年H1,国家按照三类资源区分别确定标杆电价,但同期系统成本下降幅度高于标杆电价下调速度,大量项目IRR一度超过20%,国内市场呈现爆发性增长;但同时,伴随着补贴缺口的扩大,"531"政策紧急出台,市场踩下急刹车。
(3)2019-2020年,竞价方案出炉,用少量的补贴,市场化竞价的方式最大化装机规模,此时补贴强度也降到五分钱以内。市场用竞价作为过渡方式,引领行业进入平价最后一公里;
(4)2021年以后,补贴政策将正式退出市场。
近十年的补贴顺利的完成了它的使命,将国内市场2011年2GW左右的规模培育到现在40-50GW级别,也使得光伏成本大幅下降; 未来,国内光伏电站将回归市场化的竞争,海外平价市场也在持续增加,光伏电站整体收益率也将趋近公用事业。
2.核心评价指标将从内部收益率(IRR)向度电成本切换。
补贴驱动的时代,高IRR吸引各路民间资本进入,民企的电站份额占比一度达到70%。 高补贴下,由于光伏组件长期降价特点,以及"路条"和并网截止时间的限定,建设方倾向采用简单的电站形式(越晚采购组件、越快完成并网)和尽量大的规模即可满足收益率和利润要求,此时初始投资主导的回报周期(收益率IRR评价)是核心指标。
平价时代,初始投资的快速回收已不现实,全生命周期的稳定收益更切实际 。因此,度电成本成为了核心指标,而长期作战能力更强(资金实力强)的国企成为了主要玩家。
三、光伏行业技术及龙头公司
1.光伏技术
(1)光储结合+BIPV,应用创新改变未来用能模式
分布式光伏与储能结合有望改变家庭、商业机构等用能模式,打开分布式成长空间。 低成本的光伏发电结合经济的储能设备(光伏+储能)不仅可减少电费支出还可以平滑峰谷差和参与需求响应获取相应收益。分布式光伏+储能模式可广泛应用于家庭、社区、工业园区、商业建筑等不同场景中,借助于电力市场的价格机制实现多种商业模式,光伏+储能将实现从购买产品向提供服务转变。
BIPV是分布式应用的突破,发展前景广阔。 BIPV全球市场空间广大,以工业厂房用BIPV为例,2018年国内新增工业面积7 亿平米,按照光伏电站一般1MW对应1.1万平米,则极限假设下,工业厂房对应BIPV市场空间在64GW。
(2)异质结发电效率高,技术路线清晰,是下一代光伏电池技术方向。
异质结电池处于产业突破期,技术及降本路线清晰。 异质结电池转换效率高,拓展潜力大,工艺简单并且降本路线清晰,契合了光伏产业发展的规律,是最有潜力的下一代电池技术,目前正处于产业导入期,具有长期投资价值。
异质结电池拥有优良特性,相比PERC享有更高的溢价。 异质结电池的核心优势:
1)效率高,主要源自禁带宽度;2)发电能力强,主要来自于高双面率、低衰减、低温度系数。根据我们测算,异质结发电能力(温度系数、效率、双面率较高)提升可以带来BOS成本0.1元/W的溢价,优良的抗PID和LID性能可以在LCOE方面拥有0.2元/W溢价。
2.光伏行业龙头公司
(1)隆基股份——全球光伏制造王者
耕耘单晶塑造核心竞争力,布局下游打开增量空间。 隆基股份依靠团队、技术、品牌塑造核心竞争力,把握光伏产业链最具价值的硅片环节,并向下游市场拓展。公司产业链话语权强劲,拥有行业定价权及重塑行业格局的实力,通过硅片端强韧的盈利能力有能力促使行业格局进一步优化,市场集中度进一步提升。
把握光伏行业本质,隆基股份已打造坚固护城河。 隆基股份深刻把握通过技术进步降低发电成本的行业本质,有力地推动了光伏产业发展。隆基股份的核心竞争力为公司管理团队优秀、拥有核心技术壁垒和品牌价值。
(2)通威股份——硅料电池双环节龙头
多晶硅产能成本优势显著,受益行业供给端优化。 受2019年多晶硅产能进入集中投产期影响,硅料价格下滑使得产业链盈利压力较大,而2020年以来供给端逐步出清,硅料价格有望触底回升。公司新产能布局低电价地区,生产成本降至4万元/吨以下。高品质硅料叠加低成本,公司有望进一步巩固行业龙头地位。
电池片非硅成本领先行业水平,有望受益集中度提升。 通威股份不断推动电池片成本下降,并结合大尺寸电池技术,目前电池片非硅成本低于行业平均成本25%,远期仍将继续推动成本下降。同时通威股份积极布局PERC+、Topcon、HJT等新型产品技术路线,有望引领行业并加速市场集中度提升。
聚焦规模化"渔光一体"基地开发与建设,打造新的利润增长点 。通威股份打造"渔光一体"模式, 探索 新型水产养殖模式,不断推动"渔光一体"基地规模化、专业化、智能化发展,以增厚公司业绩。
(3)中环股份——光伏单晶硅技术领先
中环股份掌握光伏单晶硅关键技术,引领国内大尺寸光伏硅片发展。 中环股份是国内最早领先制作光伏硅片的厂商之一。
中环股份以硅材料为立足点,专注单晶硅技术,打通半导体、光伏两条产业链 。中环股份主营业务围绕硅材料展开,专注单晶硅的研发和生产,以单晶硅为起点和基础,定位战略新兴产业,朝着纵深化、延展化方向发展。中环股份抢先推出超大M12"夸父"系列光伏硅片,光伏发电转换效率大幅提升。
四、总结
光伏近十年超过80%的发电成本降幅和持续不断的技术创新实现非硅成本进一步下降,而油、煤、气等传统能源的利用形式已非常成熟, 在贝壳投研(ID:Beiketouyan)看来光伏将成为未来最有成本竞争力的一种能源形式之一,光伏公司未来极具看点。 (ty003)
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。
光伏行业发展趋势是:
1、产业规模持续扩大:由于光伏发电技术革新不断涌现、光伏产品成本持续降低,平价上网在全球绝大多数国家和地区指日可待,光伏发电成为各国重要的能源结构改革方向,包括中国、印度、美国、欧盟主要国家和沙特等能源大国纷纷宣布了大规模的新能源规划。
2、产品性能持续提升:技术进步仍将是光伏产业发展主题。2019年底,产业化生产的主流高效多晶硅电池转换效率将超过20%,单晶硅电池有望达到22.5%-23%,主流组件产品功率将分别达到285W和320W。单晶连续投料生产工艺和大容量铸锭技术持续进步;多晶硅片金刚线切割应用范围将会进一步扩大到30%,单晶硅片将完成金刚线切割的替代。
3、分布式光伏快速发展:分布式光伏具有安装灵活、投入少、方便就近消纳的优点,有利于解决我国发电与负荷不一致的问题,同时大幅降低传输损失,减少对大电网的依赖,并缓解电网的投资压力。
4、单晶硅电池市场逐步增大:随着光伏市场的不断发展,高效电池将逐渐占据市场的主导地位。根据中国光伏行业协会的预测,未来几年单晶硅电池市场份额逐步增大,2018年单晶硅片市场份额已经超过40%,2019年将超过一半,其中N型单晶硅片的市场规模也将逐年提升。
5、平价上网加速到来:随着政策支持和技术进步,我国光伏发电产业成长迅速,成本下降和产品更新换代速度不断加快,目前,用电侧在部分地区已可以实现平价,2019年1月,国家发改委、国家能源局联合发布的《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》,推进风电、光伏发电平价上网项目和低价上网试点项目建设。