光伏行业及周期性问题分析:以下内容,参考了外部券商的部分数据
首先,光伏产品属于标准化工业产品,有大宗商品的属性,价格走势核心取决于供求关系,最好的指标就是EVA厂家的出货数据。
EVA是光伏组件必须用到的胶膜,和面积直接相关,一块组件1.63平米,EVA需要对电池片正反封装,且面积会比组件面积略小,所以一块组件所使用到的EVA面积为1.6 2=3.2平方米;
由于生产过程中会有一定面积的损耗,每块组件生产下来损耗的面积介于0.2~03平米之间,所以一片60型标准组件实际使用到的EVA的面积为3.2+0.2=3.4 。
EVA行业高度垄断集中,龙头公司福斯特一家占据全球48%的市场份额,去年出货量达到了5.77亿 ;
龙二为斯威克,去年产量1.56亿 ;第三是海优威,去年出货量约1.3亿 ,三家公司市场格局稳定,去年合计出货量8.63亿 ,如果折算成60型标准组件,对应8.63 3.4=2.538亿块;按照去年每块60型组件平均功率278W计算,对应总功率2.538 278=705亿瓦=70.5GW。
去年全球扣除薄膜组件后的总的组件出货量达到了101GW,上述三家公司的市场占有率恰好70%。
EVA和面积相关,所以电池技术进步带来的功率提升不会给EVA数据造成干扰。
EVA用量一定,产业内各家损耗差异很小,各家每片60型标准组件用量均为3.4平米左右,好记好算,容易寻找出确定性的衡量计算标准。EVA产线开停灵活,淡季来了不会为了囤积库存而盲目生产,库存因素扰动小;
EVA高度垄断集中,我们只需要追踪三家公司的产销数据便可覆盖全行业70%的出货情况,而且竞争格局稳定,我们只需要把三家数据除以0.7便可推算全行业的整体需求,简便快速地对行业冷暖有一个清晰认知。
其次,怎么去看光伏未来的投资机会?老规矩,要看未来,先回顾过去。
过去10年,光伏行业发生过三次大变革,第一次是尚德英利成立兆瓦级光伏组件生产线,第二次是保利协鑫突破冷氢化工艺占领硅料市场,第三次是隆基股份推动单晶硅片降本替代多晶硅片。
这三次分别对应光伏产业链三个环节组件、硅片和硅料的大幅度降本,实现大规模制造推动发电成本迈向平价。
而这背后,是光伏行业过去10年呈现明显的周期加成长的特征:行业总体在成长,但是周期波动剧烈,主流厂商经常被颠覆,曾经的领先者都是非主流的外来者,光伏行业不断重复穷鬼到首富再到破产的故事。
比如,在尚德英利突破组件工艺之前,是名不见经传的贸易商,保利协鑫突破硅料工艺之前,只是香港上市的二线热电厂,而现在的隆基在爆发之前,只是尚德三线供应商,火热的通威股份,还在生产饲料。
主流厂商不断被颠覆,因为上一波投资的巨量沉没成本捆住了他们难以动弹,拥抱新工艺左右为难,所以规模越大的死的越快。
具体来说。2008年金融危机之后,全球财政货币政策刺激,尤其德国西班牙等欧洲国家大力补贴光伏。
当时的产业链瓶颈在硅料供给,硅料价格暴涨到接近200美元,薄膜路线的性价比凸显,应用材料等半导体公司纷纷推出turnkey生产线,正泰光伏、新奥能源等企业大手笔买入,还有金属硅和废硅回收冶炼等非主流路线。
彼时,保利协鑫发现硅料的制备工艺其实是中等难度的化工流程,所以独辟蹊径招聘一批东北化工厂的工程师,自己设计还原炉和反应釜摸索工艺。2009年,保利协鑫的冷氢化工艺成功落地,震惊全球光伏届,股价也一飞冲天涨了10倍。
汹涌而来的资金推动保利协的产能从5000吨干到了6万吨,与此同时,硅料价格如坠机一样从200美元跌到20美元,从应用材料到正泰、新奥等薄膜企业黯然退场,汉能光伏却在高点接盘了薄膜的故事今天也没有结束,至于金属硅和废硅回收再无提及。
2010-2011年欧债危机消灭德国西班牙的补贴,疯狂扩产的多晶产业链遇到光伏 历史 上最惨烈的供需双杀,当时相对小众的单晶硅片企业降价反应迟钝,单价市占率被挤压至不到20%。
2011年上市的隆基股份手握10亿资金心有余悸,董秘感叹行业这么惨隆基应该能生存下去。
2012年底一个偶然机会,我们坐在钟总身边,在无聊的会议上钟总随手给我们划了一个2013-2017年的单晶降本路线图,并且拆分了新工艺的边际贡献,非常有说服力。
2013-2015年小小的隆基股份在强大的协鑫压力下埋头 探索 这些工艺,直到2015年第一次增发隆基股份成功获得20亿子弹启动单晶硅片第一次大规模扩产。
5GW、10GW、20GW直到65GW的过程像极保利协鑫,50倍的股价涨幅远远超越保利协鑫成为A股当之无愧的行业龙头。
硅料的技术迭代稳定硅料行业的竞争格局。今年以来海外硅料厂纷纷停产,通威、大全和协鑫等等厂商的市场集中度超过70%,硅料价格的波动率显著下降。硅片的技术迭代正在稳定硅片行业的竞争格局。
今年多晶硅片的市占率降到20%以下,随着隆基股份、中环股份和上机数控等厂商产能的大规模释放,前几位单晶硅片厂商的市占率接近70%。
4月以来单晶硅片价格暴跌,此次产能周期拐点引发暴跌的价格将在今年下半年接近硅片的长期价格中枢2.3RMB左右,以后随着波动率的收敛,硅片价格将缓慢下降
复盘来看,组件、硅料和硅片都发生了技术迭代,最后一个领域电池片依然悄然无息。正是这种悄然无息导致电池片的行业依然分散,面对硅片的产业链博弈始终没有话语权。
从货值计算,电池片的市场容量接近硅片两倍,单位利润率水平不及硅片的1/3,这是非常不正常的现象。
从十年前美国国家实验室的技术演进图来看,光伏的效率排序:异质结(multijunction)›单质结(single-junction)›多晶电池(crystalline si)›薄膜电池(thin-film)。产业层面的两次跳跃间断点完美体现这个效率路线。
市场认为光伏新技术层出不穷,难以辨识真伪。根据第一性原理,这个效率路线图是无可争辩的,背后是材料学的科学逻辑。
上帝早已安排光伏技术的未来,即异质结技术,独有的复合材料结构以及可观的效率潜力。
硅料替代薄膜和单晶硅片替代多晶硅片的过程为异质结替代单质结做好了产业铺垫,因为异质结电池的硅片基底是N型单晶硅片,P型单晶制备工艺可以转化为N型工艺(这并不是跳跃间断点),所以当P型单晶硅片全面替代P型多晶硅片的时候,宣告N型结构替代P型结构的开始。
光伏发电的最后目标是为了上网,但电网不是慈善机构,不会因为企业 社会 责任无限制地接纳光伏。
当光储系统达到发电侧平价,电网就有商业动机接纳光伏,火电被终结。
电网改革放开调频调峰等配售电领域辅助服务市场空间,储能运营商有了稳定收入来源。电网的并网压力倒逼储能需求的启动,电网的改革压力倒逼储能盈利模式的启动。
光伏是光储系统的一级火箭。
储能刺激锂电池下一个超级需求,储能需求和动力需求共同推动锂电池降本增效,反过来加速储能应用,这是光储系统的二级火箭,因此光储系统替代火电的时间或许比大家预期得更快,这个市场空间是两个千亿级市场的叠加,可能在万级别。
总结一下,异质结和储能将是未来光伏10倍股甚至百倍股的诞生之处。
最后的最后,讲一下对周期的理解。在讲周期的时候,从短及长,分为了库存周期、产能周期和经济周期。
库存周期引起利润表的变化,产能周期引起资产负债表变化,经济周期引起技术变化。
再进一步推演下去:
1)引起利润表变化的是营业收入。营业收入由价格和销量决定,价格受制于供需,销量来自于产销率和产能利用率,而产能是来自于资产负债表,所以利润表是资产负债表在当前时点的折现值;
2)当库存周期的价格波动引起利润表变化的时候,企业资产负债表尤其固定资产没有变化。当价格下跌的时候,落后企业的固定成本无法承受冲击,导致落后企业破产,全行业产能收缩,推动产能周期向上;
3)当技术淘汰来临,领先企业的固定成本无法承受冲击,全行业破产。企业固定资产(固定成本)能否承受冲击是区分三种周期级别的标准。
无论是落后还领先企业,本质都是通过折旧收回固定资产投资,所以再漂亮的利润表也无法掩饰虚弱的资产负债表和现金流。
在产能周期级别,落后企业被淘汰,领先企业集中度上升,行业越来越稳定,最后产生垄断。垄断是超额利润的来源,这一点对于任何行业都成立,问题在于行业稳定性的持续时间。
对于商业模式和技术进步层出不穷的行业,垄断是个伪命题,美国50年代军方需求孕育了半导体行业,过去50年以来半导体的数轮周期埋葬了无数的半导体领先公司。
当晶圆技术稳定之后才出现了上涨20年的台积电,身后的三星和英特尔进进出出依然动荡,摩尔定律在扩大台积电的护城河,即使在这个领域台积电赚钱依然幸苦。
称霸了CPU领域十几年的INTEL的市场份额被AMD在数年内赶上,新的构架依然在冲击领先者。
更进一步来说,在商业模式和技术进步层出不穷的行业里,企业阶段性的领先甚至会埋藏失败的起因,这就是著名的”创新者的窘境“。
领先者呕心沥血积累起来的庞大固定资产反而成为新一轮技术竞赛的包袱,地位越领先规模越庞大,被抛弃的可能性越大,因为提前计提资产减值就是主动破产,维持产能利用率又加速自我负循环,进退两难。
光伏行业从硅料技术变革到硅片变革再看未来的电池变革,从龙头到落后,从首富到破产,比比皆是。造成这样的局面,
1)技术变革太快所以固定资产淘汰太快;
2)效率溢价不足所以成本属性多于技术属性;
3)成本差异小所以重复性建设经常造成产能过剩。
不过,在经济周期级别,所有的库存周期和产能周期都是不值得一提的。
每一轮经济周期的尾声技术红利消失,增长乏力伴随着危机四起,比如战争、瘟疫或者金融危机,新兴产业完全替代落后产业,国家兴衰亦然,20年代美国超越英国靠的是第二次技术革命驱动的电力和 汽车 等行业,80年代美国超越日本靠的是第三次技术革命驱动的计算机互联网等行业,并不是新教伦理的白人文化也不是美联储滔滔不绝的流动性泡沫。
人、企业和国家一样,周期轮回都依赖于穿越牛熊的伟大产业,核心是基于固定资产的资产负债表。
光伏发电平价上网的概念不好界定,只能和火电来比较,例如发电侧电价0.32元,配电侧即售电0.52元,那么,光伏发电要平价上网也需在0.32元,这难度太大了,一方面是提高光伏组件的转化效率,逆变器的转化效率,降低变压器空载损耗,降低线缆损耗等,一方面需要国家和地方加大对建设方的补贴力度才有可能实现平价上网,还有技术层面上,现有电网容量及调配能力,光伏发电受自然条件限制较大,如果以储能方式续航成本会更高,实现平价上网就更困难。
上一篇文章发出之后,与朋友们又有了一些新的讨论。
整体上,大家能够清晰的感受到我对于光伏行业未来发展的看好。但这并不是说光伏行业目前已经很完美,甚至没有缺点。
事实上,光伏行业在过去十数年、甚至更长久的时间里,经历了太多的风风雨雨。
这个朝阳行业曾经像磁石一般,吸引着人才、技术与资本的蜂拥而至,并成就过中国福布斯富豪榜的首富。然而,随潮水落去,它也曾让英雄般的名字跌落神坛,无数投资者因此血本无归。
事物皆有两面,我们就来看看光伏的另外一面。
与朋友们讨论下来,主要的短板有这么五个:占地方、靠补贴、难消纳、不环保和不连续。篇幅关系,我们准备分成两篇,第一篇探讨前两个短板:占地方和靠补贴,后三个留到下一篇。
光伏发电的原理,来自于 光生伏特效应 。
一块暴露的半导体材料,阳光中的光子与之接触后会有一部分转化为电子。由于半导体内部材质的不均匀或者掺有杂质,不同的部位会产生不同数量的电子,有的地方多一些,有的地方少一点。电子数量的不同,使得不同部位之间产生了电压(电位差)。这个时候,如果以导电体将存在电位差的不同部位相连接,电流就形成了。
从最根本的角度来看,地球上绝大部分能源的最终来源,都是太阳。以煤炭、石油为代表的化石能源,来自于远古的动植物。植物依赖阳光进行光合作用,将水和二氧化碳转化为碳水化合物,这构成了所有动物的底层食物来源。
风能来自于大气运动,水能来自于水汽循环所带来的降雨,这背后的根本推动力还是太阳照射带来的温度变化。
这些天然存在的一次能源,经过各种形式的发电机转化为人类最重要的二次能源电力,再经由电网输送到千家万户,驱动着现代生活中所必不可少的各种电力设备和家用电器。
所以,光伏发电从一开始就带着人类十分美好的期盼,因为它避免了中间环节,可以直接从太阳能转换成为电能。
在光伏行业,最核心的研究课题就是 光电转换效率 ,即照射到太阳能面板上的光照有多少可以转换成电流。这个核心指标,驱动着整个行业不断的取得一个又一个技术进步。
既然是指标,就要计算。而要计算,就得有个标准。地球上即使是相同的时节,由于所处的地理纬度不同,太阳照射的强度差别会很大。高纬度的阳光常常照在身上却感受不到多少温暖,而此时赤道地区的阳光却能将人皮肤灼伤。所以,为了能够一致的做比较,光伏人将光电效率定义标准化了:
同时,规定了检测的条件:太阳能工作温度为25℃±2℃,以及照射强度为1000 W/M2。
看不懂也没关系,只要知道 转换效率越高越好 就行了,因为这意味着同样的光照条件下,可以发出更多的电量。
目前,学术界的研究认为,以晶体硅为材料的太阳能电池转换效率的 理论极限约为29%左右 。为了缩小与理论极限的差距,近年来在主流的P型单晶电池领域,晶科能源和隆基乐叶交替向世界纪录发起新的冲击。最新的记录由隆基乐叶在2019年1月16日创下, 转换效率为24.06% 。
在实际发电的时候,一片一片的太阳能电池片需要连接起来,构成一个发电的基本单元,这个单元就叫做组件。
我们来感受一下,一个组件所能够发出的电量,以目前较为典型的60片310Wp的单晶PERC组件为例。由于我国日照时间的不同,将全国划分为三类资源区,在计算中我们以二类资源区的中值1500小时/年作为参考。
即单个组件每年可以发电465度,按照家庭每天用电5度计算, 大概可供90天左右 。如果保障一个家庭的全年供电,大概需要4-5个组件。
当然,这是理想的情况,光伏发电受日照和环境温度的共同影响,而且随着使用年限的增加,发电能力会逐渐下降。
根据晶科能源的产品手册,我们大致可以看出,刚安装好的新组件初始发电功率实际为97%,经过12年使用后下降到90%,最终到达产品使用年限25年时进一步下降至80%。
这个组件有多大呢?根据产品手册的数据,长度为1.67米,宽度为1.00米,厚度为35毫米。这意味着,需要占地1.67平方米。也就是说,保障家庭每天5度的用电量,大概需要有1.67 * 4 = 6.68 平米的空旷空间。实际安装时,由于组件并不是平铺,而是有一定的倾斜角度,实际占地应该要少一些。
与之对比,我们以装机容量60万千瓦、火电设备利用小时4300小时/年、厂用电率4.34%的典型火力发电厂为例:
折合530万个组件的年发电量,按照每块1.67平米计算,约合886.37万平米,折合8.86 平方公里。
我们再做个极端测试,根据中国电力企业联合会报告,2018年我国全 社会 用电量 6.84 万亿千瓦时,假如全部采用上述的60片光伏组件来发电,大概需要占地 68400 / 24.68 * 8.86 = 2.46 万平方公里。大约占去了我国的960万平方公里国土面积的 0.26% 。
这就是光伏最大的短板, 单位面积发电量太低 ,远远不能够与火电相比。
理解了这一点,就能够理解为什么很多人仍然不看好光伏,因为光伏发电需要占用大量的土地面积,而我国的土地整体上是稀缺的,且价格不菲。
经过上面的计算,我们对光伏发电有了新的印象: 占地方 。
那在怎样的场景中,这个短板不是那么明显呢?
有这么几类:第一类,在我国的大西北,地广人稀、日照充足,适合建设大规模的光伏地面电站;在全世界范围内,符合这个特征的地方,还是挺多的,比如中东、北非、澳大利亚、美国的中西部等。
第二类,工业厂房、园区的屋顶。这些地方,本来就闲置在那里,利用起来装上光伏,完全不需要额外的土地成本。于是乎,我们看到京东的物流园、高铁的站台、谷歌的数据中心、甚至是苹果公司新建的总部大楼,都在屋顶装上了光伏。
第三类,以矿山的塌陷区、湿地、鱼塘、湖泊为代表,将光伏组件通过漂浮载体或者固定支架放置在这些区域。上市公司之中,阳光电源有不少漂浮载体的业务,而通威股份更是利用其深耕水产饲料的优势,搞起了渔光互补。
第四类,以农业大棚为载体,在其外部加上光伏,棚内搞种植,棚外搞发电,称之为农光互补。所发出来的电力,还能够为农业自动化提供能源。
在以上几类中,土地的成本较低、甚至可以忽略,所以只要光伏发电自身的成本能够有竞争优势,其应用就不可限量。毕竟,即使不考虑化石能源的不可再生因素,我国较高的工商业电价和居民电价本身就会对于低价的其他电力来源有着强烈的需求。
与单位面积发电量的不懈斗争,转换成了一个又一个的 光伏技术创新 。
这个过程最大的技术路线变革,是单晶电池片对于多晶的取代。所谓单晶,就是晶体硅中每一个硅原子都排列的整整齐齐,良好的晶体性质使得单晶有着更高的光电转换效率。
但这是有成本的,通过直拉法或者区熔法小心翼翼生成的单晶硅棒,成本一直居高不下,在和通过较低成本的铸锭法就能生成的多晶硅锭的竞争中处于下风。
近年来,隆基股份在单晶技术上连续取得突破,一方面通过拉晶设备的国产化和技术改进不断降低硅棒的生产成本,另一方面通过引入金刚线切割技术,大幅度的降低了硅片切割的成本,并通过硅片薄化技术进一步提高了出片率。
目前,电池片环节,单晶PERC技术引领了高效电池的产能升级,再叠加诸如双面双玻、半片等组件环节的诸多技术突破,共同将量产的高效光伏组件转换效率提升到 22% 以上。
这场单多晶的对决,让双方都突破了自我。
就在昨天,天合光能宣布其研发的高效N型单晶电池高达24.58%,创下了大面积TopCon电池效率最新的世界纪录。同一天,阿特斯发布新闻公告,其研发的高效多晶太阳能电池的转换效率达到22.28%,创造了新的大面积多晶电池的世界纪录。
似乎只在高 科技 领域才会有的百家争鸣,近年来在光伏行业正在不断上演。
就这样,随着 组件的转换效率 变得 越来越高,单位面积发电量 也就 越来越多, 而对于 土地的需求 也变得 相对减弱。
所以,有朝一日,像曾经风靡大江南北的太阳能热水器一样,家家的屋顶都变成了太阳能组件,也并非完全不可能。
作为新兴的可再生能源技术,光伏的产业化之路一直受到各国政府的高度重视。
实际上,在光伏成就无锡尚德的创始人施正荣先生以186亿元成为2006年中国大陆的新首富时,就是靠着欧洲、特别是德国政府对于光伏的大力补贴。
最终,市场证明靠着过度补贴成长起来的巨头,在补贴退去的时候也会推倒它们。时至今日,施正荣先生早已淡出人们的视角,尽管他仍然在这个行业里奋斗着。
在行业的起起落落之中,仍然有一些企业家在坚守,正是他们的坚持让这个行业迎来了新生。
在之前的文章中,我们通过对比火电龙头华能国际与光伏发电企业龙头协鑫新能源的财报数据,对于光伏发电成本做了推演。在数据的背后,光伏发电平价上网的脚步声正变得越来越清晰。
而这一天的到来,将会让很多的光伏发电项目,不再依赖国家补贴。
5月22日,国家发改委、能源局公布2019年第一批风电、光伏发电平价上网项目,其中光伏平价项目合计 14.78 GW 。
在全球市场上,平价上网项目也越来越多。2017年2月,日本丸红与晶科能源联合竞标阿布扎比大型光伏电站,累计装机1.18GW,中标电价为每度电2.42美分,折合人民币不到 0.17元 。
尽管光伏行业的企业一直在坚守,补贴的拖欠确实也对企业经营造成了实实在在的影响。
2018年,我国可再生能源补贴的缺口超过了1400亿元,这不可避免的会影响光伏补贴的及时发放。
光伏电站作为资本密集型的企业形态,由于不能够及时收到国家补贴导致运营资金的巨大压力,这会顺着产业链层层向上游传递。体现在财务数据上,就是光伏产业链上中游企业巨大的应收账款。
黑鹰光伏做过一个统计,截至2019年末,78家主要光伏公司应收账款和应收票据合计达到了1717.67亿元,大约是同期净利润的 8.03倍 。
所以,我们看到全球第二大光伏电站运营商协鑫新能源从去年开始,就在不断出售资产,开始了断臂求生。
2019年5月23日,协鑫新能源向云南能投集团一口气出售了19座国内正在运营的光伏电站,以换取资金减轻债务压力。这19座电站合计977MW,相当于其持有的全部7300MW光伏电站的13.38%。在此之前,协鑫新能源已经连续多次出售了合计760MW的光伏电站。和这次一样,接盘的都是能够以较低成本融资的国资企业。
这从一个侧面反映了, 如果能够以较低的利率融资,光伏电站的资产在当下已经具备相当的吸引力 。
所以,随着平价上网的到来,越来越多的光伏发电项目,可以在不依赖国家补贴的情况下运营。而这些电站的运营利润,将和其融资成本密切相关。
换句话说,后补贴时代, 融资成本的高低,才是决定光伏电站盈利质量的关键变量 。
未完待续。
太阳能光伏发电的综合造价,大约是一千瓦一万元。而常规火力发电站的每千瓦造价大约5000元。
光伏电站一年平均有效发电时间接近2000小时,而火电厂发电6000-7000小时甚至更多。
尽管煤炭消耗是火电必须的成本,但大火电机组的综合发电成本每度(kwh)仅0.33元左右(不同地区不同机组有差别),而光伏发电的成本每度(kwh)却高达0.9元左右。
这样你就明白了,光伏造价高约一倍。但年有效利用小时却是火电的一少半,即使加上国家补贴,仍然比电网的0.5元要贵不少。