光伏行业:一毛钱一度电,血泪交织的行业,多少英雄折戟沉沙?
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)
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。
1、集中式光伏发电站;
2、分布式户用光伏发电站;
3、风光互补路灯、光伏路灯、高速警示灯光伏供电、道路测速电子眼光伏供电、监控光伏供电、田园景观灯等;
4、农业大棚、农光互补项目;
5、渔光互补项目;
6、光伏停车棚、光伏充电桩、光伏充电桩停车棚等;
7、大厦光伏外墙、光伏阳光房、光伏厂房房顶、光伏瓦、光伏路面等;
8、光伏水泵;
9、光伏供电的二轮电动车、三轮电动车。已在研究的光伏供电小汽车。
10、光伏充电宝、光伏背包、光伏挎包等。
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我国在“碳中和”成为全球命题的背景下,于2021年开启双碳元年。
自21世纪初至今,我国的光伏行业共经历了起步、发展、衰退、回暖四个阶段后,进入了稳步增长期,目前已成为了光伏发电新增装机容量世界排名第一的国家。我国光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展。
2、除大规模并网发电和离网应用外,太阳能还可以通过抽水、超导、蓄电池、制氢等多种方式储存, 太阳能+蓄能几乎可以满足中国未来稳定的能源需求。太阳能是未来最清洁、安全和可靠的能源,发达国家正在把太阳能的开发利用作为能源革命主要内容长期规划,光伏产业正日益成为国际上继IT、微电子产业之后又一 爆炸式发展的行业。利用太阳能的最佳方式是光伏转换,就是利用光伏效应,使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条称之为“光伏产业”,包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。工业和信息化部2015年8月19日公布数据显示,上半年我国光伏产业同比增长30%。同时,产品价格稳中有升,企业经营普遍好转,国内前4家多晶硅企业均实现满产,前10家组件企业平均毛利率超15%,进入光伏制造行业规范公告名单的29家组件企业平均净利润率同比增长6.5个百分点。
在“十四五”期间,我国将持续优化风电和太阳能发电发展布局,在继续推进集中式基地建设的同时,全力支持分布式风电、光伏发展。明确指出要:“推进能源革命”、“构建生态文明体系,促进经济社会发展全面绿色转型”和“加快推动绿色低碳发展”、“全面提高资源利用效率”等要求,为能源产业的持续健康发展指明了方向。
当前科技发展飞速,越来越多的传统行业需要用数据来联接,建立在数据基础上的数字经济,成为拉动经济增长和产业转型升级的“引擎”。现在结合“互联网+”来看,智慧能源应该是一套以能源工业为基础,通过互联网开放平台实现对创能、储能、送能、用能系统的监测控制、操作运营、能效管理的综合服务系统。
采用数据可视化监控光伏运行状态的形式,是发展光伏行业智能化不可缺失的一项方案,以数据为关键要素,以价值释放为核心,以数据赋能为主线,对新能源产业链上下游的全要素数字化进行升级、转型和再造。Hightopo 采用 3D 数据可视化方案即可为能源管理者提供更为直接准确的信息对能源加以判断管理。根据能源管理特点,充分考虑各能耗管理的整合,为园区运维人员提供一个全面实时、可感可知的能源监测决策分析平台,设计科学高效,可实施性强,符合运维人员管理的数字化光伏管理。
3D 数据可视化管理方案对能源进行管理可满足的功能有:
· 减少资源浪费,优化资源配置。
· 清除管理漏洞,实时有效的检测,为维护人员提高有效有序的信息,远程运维诊断,设备健康管理。
· 使能源产业运行效率提高。
· 方便管理,无需更多人力参与,可远程监控操作。
· 将庞大的结构优化,更为直观的展现出来,有助于分析并做出决策。
· 缩小安全能源事故发生的可能性。
· 多维度,综合性进行管理
可监测充电桩运行状态及实时功率,可通过对接充电桩的充电状态,判断当前车位是否有车辆,通过线条流动效果动画模拟充电状态。在充电桩发生故障时,通过模型染色、告警动画等效果提示,为充电桩的实时使用情况和运行监控维护提供了便利。
支持模拟无人机或行人视角进行漫游,可全方位无死角浏览园区,当经过设备时,自动弹出信息进行查看,方便运维人员进行巡检。支持结合 WebVR 进行展示,通过适配 VR 设备,用户可带上 VR 眼镜配合手柄在场景行走、飞行,实现通过手柄对设备进行抓取、移动等功能。相比传统的观看方式,它具备 360 度全景画面,用户可以身临其境,全面感受气氛和氛围,空间感、距离感都会更有层次,做到真正的沉浸式交互。
智慧能源的大数据应用,能基于物联网、移动互联网、海量实时数据的动态分析模型结合设备数据、电网数据、气象数据、交易数据、使用数据等,实现设备的无人值守,远程监测,远程诊断和智能预警。因此,高新技术的不断突破其相关产业的快速发展也在不断推动智慧能源的发展。
光伏是未来全球先进产业竞争的制高点。经过十几年的发展,光伏产业已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争、并有望达到国际领先水平的战略性新兴产业。
智能光伏时代的来临,给了中国光伏企业站在新的更高历史平台的机会。在未来很长一段时间内,在能源变革的大趋势下,光伏等新能源必将进一步发展壮大。
行业主要上市公司:隆基股份(601012)晶澳科技(002459)晶科能源(688223)通威股份(600438)天合光能(688599)等
本文核心数据:光伏发电板块上市公司研发费用光伏发电相关论文发表数量
全文统计口径说明:1)论文发表数量统计以“solar pv”、“solar
photovoltaic”为关键词,选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月29日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。
光伏发电行业技术概况
1、技术原理及类型
(1)光伏发电行业技术原理
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,其发电原理如下。
(2)光伏发电种类
光伏发电一般分为两类:集中式发电和分布式发电,集中式发电主要为大型地面光伏系统分布式发电主要应用于商业/工业、建筑屋顶。
2、技术全景图:主要为光伏电池技术路线
光伏发电行业的产业链中游为电池片、电池组件和系统集成,其中各类光伏电池技术为重点技术路线。根据半导体材料的不同,光伏电池技术主要包括晶硅电池、薄膜电池以及叠层和新结构电池(第三代电池)。
晶硅电池是研究最早、最先进入应用的第一代太阳能电池技术,按照材料的形态可分为单晶硅电池和多晶硅电池,其中单晶硅电池根据基体硅片掺杂不同又分为P型电池和N型电池。目前应用最为广泛的单晶PERC电池即为P型单晶硅电池,而TOPCon、HJT、IBC等新型太阳能电池技术主要是指N型单晶硅电池。
薄膜光伏电池分为硅基薄膜电池和化合物薄膜电池,以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等的化合物薄膜电池为代表。
叠层、新结构电池包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等。
光伏发电行业技术发展历程:电池技术路线演变拉动
光伏发电行业技术发展主要是由光伏电池技术路线演变拉动的,从以硅系电池为代表的第一代光伏电池、到以铜铟稼硒(CIGS)、锑化镉(CdTe)和砷化镓(GaAs)等材料的薄膜电池为代表的第二代光伏电池,如今光伏电池技术已发展至第三代,第三代光伏电池技术主要包括有机太阳能电池、铜锌锡硫化物电池、钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池等,具有薄膜化、转换效率高、原料丰富且无毒的优势。
光伏发电行业技术政策背景:政策加持技术水平提升
近年来,我国出台一系列光伏发电技术及研发的相关政策,通过政策指导,行业加快光伏发电技术的推广和革新,促进光伏发电产业的快速发展。
光伏发电行业技术发展现状
1、光伏发电行业技术科研投入现状
(1)国家重点研发计划项目
据已公开的国家重点研发计划项目,2018-2021年我国光伏发电技术相关国家重点研发计划项目共计15项。
注:2019年未公布光伏发电技术相关国家重点研发计划项目。
(2)A股上市企业研发费用
光伏发电行业经过多年发展,产品相对成熟,但行业整体研发投入水平较高。从A股市场来看,2017-2021年,我国光伏板块上市公司研发总费用逐年增长,2022年第一季度,光伏板块上市公司研发总费用约281.13亿元。
2、光伏发电技术科研创新成果
(1)论文发表数量
从光伏发电相关论文发表数量来看,2010年至今我国光伏发电相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势,可见光伏发电科研热度持续走高。截至2022年8月,我国已有18289篇光伏发电相关论文发表。
注:统计时间截至2022年8月。
(2)技术创新热点
通过创新词云可以了解光伏发电行业内最热门的技术主题词,分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中近约5000条专利中最常见的关键词,其中,光伏组件、太阳能、光伏板、太阳能板、光伏发电、太阳能电池板、逆变器等关键词涉及的专利数量较多,说明光伏发电行业研发和创新重点集中于光伏组件和光伏板等领域。
(3)专利聚焦领域
从光伏发电专利聚焦的领域看,目前光伏发电专利聚焦领域较明显,其主要聚焦于太阳能、光伏板、太阳能电池、光伏组件等。
主要光伏电池技术对比分析
从技术水平来看,硅、砷化镓、磷化铟、碲化镉和铜铟硒多元化合物(铜铟镓硒是其典型代表)是可选光伏材料中综合性能的最佳集合。而它们各方面性能的优劣,直接导致了目前光伏电池技术百花齐放的现状。
注:平均转换效率均只记正面效率。
光伏发电行业技术发展痛点及突破
1、光伏发电行业技术发展痛点
(1)硅基光伏电池:P型电池转换效率低
由于电池片的光电转换效率直接影响整个光伏系统的效益,因此光伏电池的光电转换效率十分重要,光电转换效率的提升主要依靠技术更新换代。现阶段,晶硅光伏电池面临着转换效率较低的问题,尤其是P型电池。
据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH),PERC电池的理论极限效率为24.5%,PERC产线的量产效率已经达到23%,逐步逼近理论极限效率。
(2)薄膜电池量产转换效率低
薄膜光伏电池具有衰减低、重量轻、材料消耗少、制备能耗低、适合与建筑结合(BIPV)等特点,但薄膜电池面临着量产转换效率低的问题,性价比较低。
2、光伏发电行业技术发展突破
(1)N型电池技术突破P型电池极限转换效率
相较于P型电池,N型电池技术少子寿命高、无光致衰减、弱光效应好且温度系数小,转换效率更高。面临P型电池逐步逼近理论效率极限,N型电池技术能够突破P型电池的理论效率极限并达到更高转换效率。据中国光伏行业协会(CPIA),2022-2023年N型电池技术的平均转换效率就可以达到PERC电池的理论极限效率(24.5%)。
(2)钙钛矿电池可实现高转换效率
钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料,因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率,钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。
光伏发电行业技术发展方向及趋势:降本增效
2022年8月,工信部五部门联合印发的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,提出通过5-8年时间,在太阳能装备方面重点发展高效低成本光伏电池技术,包括推动TOPCon、HJT、IBC等晶体硅太阳能电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用等。
可见,未来光伏发电技术将向着降本增效方向发展,一方面由于现有光伏电池逐渐逼近最高理论转换效率,因此更高转换效率的电池将成为光伏电池技术发展方向另一方面,光伏组件转换效率的提升以及制造成本的降低,是降低光伏电站建设成本,并最终降低光伏发电成本的关键因素。
「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究,瞄准国际科技前沿,服务国家重大战略需求,围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关,促进碳中和技术成果转化和推广应用,为企业创新找到技术突破口,为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校,二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化,拥有55项专利、33篇论文,并已将30多种产品推向市场,创造商业价值50+亿元,专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。
以上数据参考前瞻产业研究院《光伏发电行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。
以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条称之为“光伏产业”,包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造等。工业和信息化部2015年8月19日公布数据显示,上半年我国光伏产业同比增长30%。
同时,产品价格稳中有升,企业经营普遍好转,国内前4家多晶硅企业均实现满产,前10家组件企业平均毛利率超15%,进入光伏制造行业规范公告名单的29家组件企业平均净利润率同比增长6.5个百分点。
光伏产业的特点
充足性:据美国能源部报告(2005年4月)世界上潜在水能资源4.6TW(1TW=1012W),经济可开采资源只有0.9TW;风能实际可开发资源2~4TW;生物质能3TW;海洋能不到2TW;地热能大约12TW;太阳能潜在资源120000TW,实际可开采资源高达600TW。
安全性:运行可靠、使用安全;发电规律性强、可预测(调度比风力发电容易)。
广泛性:生产资料丰富(地壳中硅元素含量位列第二)、建设地域广(荒漠、建筑物等)、规模大小皆宜。 免维护:使用寿命长(20~50年、工作25年效率下降20%)、免维护、无人值守。
清洁性:无燃料消耗、零排放、无噪声、无污染、能量回收期短(0.8~3.0年)。
以上内容参考:百度百科-光伏产业
行业主要企业:东方日升(300118)、隆基股份(601012)、中利集团(002309)、正泰电器(601877)、晶科科技(601778)、拓日新能(002218)、中环股份(002129)、太阳能(000591)
本文核心数据:全球光伏发电累计装机量、全球光伏发电年装机量、光伏发电装机量区域分布
2020年全球光伏累计装机容量破70万MW
在全球气候变暖及化石能源日益枯竭的大背景下,可再生能源开发利用日益受到国际社会的重视,大力发展可再生能源已成为世界各国的共识。《巴黎协定》在2016年11月4日生效,凸显了世界各国发展可再生能源产业的决心,太阳能光伏技术作为绿色能源中的一种,也受到了世界各国的大力支持。
根据国际可再生能源机构(IRENA)数据显示,2010-2020年全球光伏累计装机容量维持稳定上升趋势,2020年为707494MW,较2019年增长21.8%,预计未来一段时间还会继续维持增长趋势。
单年光伏新增装机容量突破12万MW
根据国际可再生能源机构(IRENA)数据显示,2011-2020年全球光伏新增装机容量维持上升趋势,2020年新增装机容量为126735MW,较2019年增长29.9%,预计未来一段时间还会继续维持增长趋势。
累计装机量:亚洲、中国市场领衔全球
根据国际可再生能源机构(IRENA)数据显示,2020年全球光伏累计安装容量市场份额主要来自于亚洲,亚洲累计安装容量为406283MW,占比为57.43%。欧洲累计安装容量为161145
MW,占比为22.78%北美累计安装容量为82768 MW,占比为11.70%。
从国家来看,2020年世界主要光伏发电国家累计装机容量中前三分别为:中国、美国、日本。合计占比达到55.78%,其中中国占全球比重为35.88%。
年度装机量:亚洲占比超60%
2020年全球光伏新增安装容量市场份额主要来自于亚洲,亚洲新增安装容量为77730MW,占比为61.33%。欧洲新增安装容量为20826MW,占比为16.43%北美新增安装容量为16108MW,占比为12.71%。
从国家来看,2020年新增装机容量国家中前三分别为:中国、美国和越南。合计占比达到59.77%,其中中国占全球比重为38.87%。
总体来说,全球亚洲与中国市场在全球光伏发电装机量方面具有领先地位。
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》。
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。