日本开发出肉眼几乎看不见的透明光伏电池,该电池有何“过人之处”?
2022年8月16日日本的媒体消息表示日本的东北大学准教授加藤俊显等等一个团队的人开发出了一种可透过大概是80%可见光的一个光伏电池,这个光伏电池也是非常的透明,通过肉眼几乎是看不见的,贴在窗户或者是汽车玻璃上,也并不会遮挡视线,并且他的发电能力足以驱动一个小型的传感器。这款电池不仅是有着厚度不到一纳米,非常薄而且很透明的外表,并且在100平方左右,在电力就能够驱动耗电量比较小的一个传感器的工作,所以表示这款光伏电池的发电能力也是达到了一个实用的水平。
可以看出这款光伏电池是真的很透明,该电池在发电层也是使用了一种被称作是过渡金属流阻化合物的一个金属化合物,它的厚度也是很薄,不到一纳米而且透明可以将光能转化成电能的半导体性质。电池中的电极也是使用了铟和锡代替之前镍和钯,它俩都是透明金属,所以使这款光伏电池实现了通过约80%的可见光。众所周知,在之前也有开发出透明光伏电池的案例,但是他们的透过可见光的利率仅有60%左右,是一种半透明式的电池。
此次日本所开发出的这款光伏电池也是改进了各个层次的重叠方式以及配置,并且可以在仅仅一平方厘米的面积上产生了一个420匹瓦左右的电力,也是根据他们的消息,直到100匹瓦左右的电力就能够驱动一个比较耗电量较小的船,感情的一个工作,所以这款光伏电池也是达到了能够使用水平的发电能力。他的主持词是家腾主任教授也是说明这款电池不仅仅可以用于智能手机以及眼镜上,甚至还可以用于能发电的窗户等等应用的范围,还是比较广的。
这款电池的开发又让人类的科技在进一步,由于这种电池的可说出了一个可持续性,所以它应用范围还是比较广的,所以我们还是很期待他应用的各个领域为我们的生活带来改变。
日本开发出肉眼几乎看不见的透明光伏电池,研发的光伏电池改进了各层的重叠方式和配置,在1平方厘米的面积内可产生约420皮瓦的电能。这种光伏电池的发电层使用了一种叫做“过渡金属硫族化物的金属化合物,具有将光能转化为电能的半导体特性。
100皮瓦左右可以驱动耗电量较少的传感器,光伏电池的发电能力已达到实用水平。这种光伏电池最具创新性的方面是电极使用透明金属,用铟和锡代替镍和钯,使其能够传输约 80% 的可见光。虽然之前也有开发出透明光伏电池的例子,但这些透明光伏电池的可见光透过率只有60%左右。近红外光敏聚合物可吸收更多的近红外光,对可见光却不太敏感,能够在可见光波长区域内兼顾太阳能电池的透明度和性能。由银纳米线与二氧化钛纳米粒子的混合物制成的透明导体取代,不透明金属电极有效降低了成本。
这种电池还可以在家中的窗户上发电,应用范围很广。我们将对这款产品进行性能测试等工作,力争在5年内实现实用化。以硅基为代表的无机光伏技术已经高度成熟,凭借高效、低成本等诸多优势,几乎垄断了整个光伏市场。有机光伏材料不仅具有高度可调的光学特性,而且可以很容易地制成半透明的有机薄膜,因此在半透明光伏领域具有更大的应用潜力。有机光伏还具有质地柔软、常温溶液加工等独特优势。近年来,出现了许多由中国科学家主导的重要技术突破。如果能进一步提高效率,改进大面积组件器件的制造工艺,提高寿命和稳定性,有机光伏有望在10年内在国内率先实现商业化。
记者获悉,此次汉能产品被日本建筑综合集团ForestGroup预购。ForestGroup是一家日本建筑光伏综合集团公司,其业务覆盖美国、日本、新加坡、中国和斯里兰卡。
而进行签约的FGS公司,是ForestGroup集团旗下光伏发电子公司,每年有200MW以上的光伏装机容量,并拥有专业工程团队提供日本国内外光伏产业电站,以及户用光伏的设计、建设和售后服务。
ForestGroup集团计划将利用其在日本太阳能光伏多年的行业经验和住宅的丰富销售渠道,努力做到3年内取得日本户用光伏住宅市场30%以上的市场份额。
据了解,日本建材认证是业内公认的全球最严苛的认证,有超过14项认证,测试和审核非常严格,通过认证的难度也非常高。据测算,这批汉瓦投入使用后,能够满足近3万个家庭的正常用电。
ForestGlobalStage会长森春幸表示:“本次和汉能签约100MW的汉瓦预售协议,是因应未来5年至10年,日本住宅用户零排放政策下,光伏的商业前景而决定。我们非常看好汉能的薄膜发电产品。”
今年3月,日本提出了一份战略草案,把可再生能源定位为“成为主力的可能性正在大幅扩大的电源”,并且把可再生能源作为“主力电源”。日本经济产业省亦于8月修改其现有能源发展计划,积极发展光伏成为其计划修订焦点。加上日本政府预计在2030年可再生能源发电量,太阳能占7%。以2016年日本全年全国使用电力4.3%来自光伏来计算,日本市场发展空间很大。
汉能薄膜发电集团副总裁吕远认为:“我们非常看好日本市场,相信日本会是汉能在亚洲地区的战略性市场。”
一、日本光伏政策概况
日本政府历来重视光伏发电技术的推广利用,推出了一系列政策来促进光伏领域的发展。自2011年3月11日以来日本大地震造成核电厂故障后,日本政府更加重视光伏产业的发展,以减少国家对核能的依赖。日本国家经济贸易和工业部等主要部委都推出并实施相关优惠政策来促进光伏产业的快速发展。
1.日本经济贸易和工业部(METI)
2012财年,日本经济贸易和工业部主要是通过"支持引进住宅光伏系统的补贴措施"、"可再生能源上网电价补贴政策(FIT)"以及"引进可再生能源发电系统作为部分恢复措施的补贴计划"等支撑项目或措施来推动住宅和工业光伏系统的应用与普及。
1.1支持引进住宅光伏系统的补贴措施
日本经济贸易和工业部对安装住宅光伏系统的个人和公司实施补贴措施。2012财年的补贴金额为35000日元/千瓦或30000日元/千瓦。售价在35000日元/千瓦和475000日元/千瓦的光伏发电系统可以获得35000日元/千瓦的补贴。售价在475000日元/千瓦和550000日元/千瓦的光伏发电系统则获得30000日元/千瓦的补贴。然而,要获得该项补贴的光伏系统必须符合一定的条件,例如,最大输出容量必须小于10千瓦。
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1.1. 逆变器简介
逆变器是光伏发电系统的大脑和心脏 。在太阳能光伏发电过程中,光伏阵列所发的电能为直 流电能,然而许多负载需要交流电能。直流供电系统存在很大的局限性,不便于变换电压, 负载应用范围也有限,除特殊用电负荷外,均需要使用逆变器将直流电变换为交流电。光伏 逆变器是太阳能光伏发电系统的心脏,其将光伏组件产生的直流电转化为交流电,输送给本 地负载或电网,并具备相关保护功能的电力电子设备。光伏逆变器主要由功率模块、控制电 路板、断路器、滤波器、电抗器、变压器、接触器以及机柜等组成,生产过程包括电子件预 加工、整机装配、测试和整机包装等工艺环节,其发展依赖于电力电子技术、半导体器件技 术和现代控制技术的发展。
下游包括终端业主、EPC 承包商、系统集成商和安装商。 逆变器作为光伏系统的主要核心部 件之一,需要和其他部件集成后提供给最终电站投资业主使用。光伏系统在供给终端业主使 用之前,存在相应的系统设计、系统部件集成以及系统安装环节,虽然最终使用者一般均为 光伏地面电站投资业主、工商业投资业主或户用投资业主,但设备也可以由中间环节的某一 类客户采购,比如 EPC 承包商、光伏系统集成商或光伏系统安装商。
1.2. 逆变器分类
目前逆变器产品主要分为四类,即集中式逆变器(主要用于大型地面电站,功率范围在 250kW-10MW)、集散式逆变器(主要用于复杂的大型地面电站,功率范围 1MW-10MW)、 组串式逆变器(主要用于户用、小型工商业分布式和地面电站等,功率范围 1.5kW-250kW) 和微型逆变器(主要用于户用等小型电站,功率等级在 200W-1500W)。
其中,大型集中式光伏逆变器是将光伏组件产生的直流电汇总成较大直流功率后再转变为交 流电的一种电力电子装臵。因此,此类光伏逆变器的功率都相对较大,一般采用 500KW 以 上的集中式逆变器。特别是近年来随着电力电子技术的快速发展,大型集中式光伏逆变器的 功率越来越大,从最初的 500KW 逐步提升至 630KW、1.25MW、2.5MW、3.125MW 等, 同时电压等级也越来越高。大型集中式光伏逆变器具有输出功率大、运维简单、技术成熟以 及电能质量高、成本低等优点,通常适用于大型地面光伏电站、农光互补光伏电站、水面光 伏电站等。同时,由于其单体输出功率大、电压等级高,随着技术进步近年来开始与下游的 变压器集成,形成“逆变升压”一体化的解决方案,以及与储能结合的光储一体化解决方案。
组串式光伏逆变器是将较小单元光伏组件产生的直流电直接转变为交流电的一种电力电子 装臵。因此,组串式光伏逆变器的功率都相对较小,一般功率在 50kW 以下的光伏逆变器称 为组串式光伏逆变器。但是近年来,随着技术进步和降本增效的考虑,组串式光伏逆变器的 功率也开始逐步增加,出现了 60KW、70KW、100KW、136KW、175KW 以上等大功率的 组串式光伏逆变器。组串式光伏逆变器由于单台功率小,在同等发电规模情况下增加了逆变 器的数量,因此单台逆变器与光伏组件最佳工作点的匹配性较好,在特殊的环境下能够增加 发电量。组串式光伏逆变器主要运用于规模较小的电站,如户用分布式发电、中小型工商业 屋顶电站等,但是近年来也开始应用于一些大型地面电站。
1.3. 逆变器行业的核心竞争力
研发能力: 电力电子行业属于技术密集型产业,涉及电力、电子、控制理论等学科,研发人 才需具备电力系统设计、电力电子技术、机械结构设计、微电脑技术、通讯技术、控制技术、 软件编程等专业知识,以及产品应用场景知识。产品从设计、研制到持续创新性改进都需要 大量的研发人员共同努力才能完成。研发人员的技术水平和知识的深度和广度都会直接影响 到产品的质量和水平,长期技术积累才能有效提高产品的稳定性可靠性。对于新进入者,很 难在短期内积累相关技术和各种应用场景知识,从而形成一定的技术壁垒。可以看到,近年 来国内主流逆变器企业研发费用率呈现上升态势,2019 年上能电气、固德威研发费用率高 达 6.34%和 6.15%,阳光电源和锦浪 科技 的研发费用率也达到 4.89%和 3.71%
品牌力: 逆变器企业在为客户服务时不仅仅提供相关产品,还包括一套完整的解决方案,产 品设计的微小变化,对整个电站项目的可靠性、稳定性均产生一定的影响。品牌是多年产品 质量和售后服务凝聚的结果,因此客户在选择产品时,通常会选择品牌声誉好的供应方且一 旦采购便会与产品供应方形成较为稳定的合作关系。
渠道开发能力: 由于逆变器销售靠近终端,且目前国内逆变器企业加速出海,因此渠道的开 发,尤其是户用、工商业分布式以及海外渠道的开发至关重要。以固德威为例,目前固德威 的逆变器在全球 80 多个国家和地区销售,为了保证当地渠道开发的顺畅,需要招募当地专 业的销售团队,从而保证自身的竞争力,这对于企业的渠道开发能力提出了非常高的要求。
2.1. 趋势一:组串式逆变器市场份额占比不断提升
从产品需求上看,全球范围内依然遵循大型地面电站优选集中式逆变器、工商业和户用分布 式优选组串式逆变器的选型原则,但近年来行业的一大趋势是组串式逆变器市场份额持续增 长。根据 GTMResearch 的统计数据,2018 年组串式逆变器出货量首次超过集中式逆变器, 达到 52GW,市占率达到 58%(其中单相占比 9%、三相占比 47%)。组串式逆变器近年来 占比提升主要有两个原因:(1)工商业分布式和户用市场近年来发展较好,应用领域不断增 加,主要得益于中国、欧洲、北美和澳洲等国家和地区的大力扶持;(2)组串式逆变器本身 转换效率较高,近年来随着组串式逆变器技术不断发展,产品成本逐年下降,平均单瓦价格 逐渐接近集中式逆变器,在集中式电站中组串式逆变器越来越多的开始得到应用。根据 IHS Markit 的预测,未来组串式逆变器的销售占比有望进一步提升至超过 60%,组串式逆变器的 装机比例预计稳中有升。
2.2. 趋势二:逆变器存量替代需求有望步入高增时代
逆变器内部 IGBT 等电子元器件的使用寿命普遍在 10-15 年左右。2010 年全球光伏新增装机 达到 17.5GW,首次达到 10GW 以上规模,随着全球各地原有光伏发电设备的老化,整个光 伏市场对更换逆变器的需求正在持续增长。其中,光伏市场起步较早(2008 年)的欧洲近 年来逆变器更换需求已经呈现不断上升态势,2019 年存量光伏电站项目逆变器更换需求已 经达到 3.4GW。与此同时,亚洲地区方面,日本光伏市场起步较早,2009 年累计装机规模 已经达到 2.6GW,2019 年日本逆变器市场替代需求已经初具规模;国内光伏装机自 2011 年达到 GW 级别,2013 年新增装机超过 10GW(10.9GW),预计 2020 年开始逆变器替换 市场将迅速增加。此外,北美洲、尤其是美国光伏市场从 2011 年起新增装机达到 GW 级别, 也有望于近年启动逆变器存量替代。综上,逆变器存量替代自 2020 年起有望步入高增时代。
2.3. 全球逆变器需求及市场空间测算
1)由于组件在光伏发电系统投资成本中的占比较高,在合理范围内增大容配比对于提高光 伏电站发电量、大幅降低 LCOE 具有重要意义。因此,提高超配能力、增加单个组件方阵规 模以提高直流输入的思路,在逆变器产品设计和光伏电站系统设计中被逐渐采用。目前,国 外大型地面电站的容配比最高达到 2 倍,国内光伏电站也逐渐采用超配设计,很多电站项目 已经按照 1.3 倍以上的容配比设计,而部分项目在综合考虑光照、地形和支架、组件等设备 选型等因素后,为追求最优经济性而采用 1.7-1.8 的容配比设计。根据 2019 年组件产量和逆 变器产量推算出全球电站平均容配比为 1.15,假设未来电站容配比逐年小幅提升, 2020/2021/2022/2023 年全球电站平均容配比分别为 1.18/1.21/1.23/1.25。
2)根据 IHS Markit 预测,2020 年全球逆变器更换需求将达到 8.7GW,同比增长 40%;考 虑到 2010 年后全球光伏新增装机逐年增加,因此我们认为未来逆变器存量替代需求有望持 续高增,假 2021/2022/2023 年存量替代需求分别为 15/20/25GW。
3)由于地面电站越来越多采用组串式逆变器以及户用和工商业分布式市场快速发展,假设 未来组串式逆变器的装机比例稳中有升,至 2023 年市场占有率从目前的 59%左右逐步提升 60%左右,对应集中式逆变器市场占有率将从 41%下降至 40%。
4)考虑到当前集中式逆变器价格持续压缩空间不大,假设未来几年价格年降幅为 5%;组串 式逆变器由于竞争较为激烈,中短期价格仍存在一定向下空间,假设 2020、2021 年价格年 降幅为 7%,2022、2023 年价格年降幅为 5%。
5 ) 测 算 结 果 : 根据我们测算, 2020-2023 年全球逆变器总需求量分别为 125.6/167.1/197.6/227.4GW,市场空间分别为 210.7/262.6/295.4/326.6 亿元。其中, 2020-2023 年全球组串式逆变器总需求量分别为 74.5/99.6/118.2/136.4GW,市场空间分别 为 152.4/189.5/213.6/236.8 亿 元 ; 全 球 集 中 式 逆 变 器 总 需 求 量 分 别 为 51.1/67.5/79.5/91.0GW,市场空间分别为 58.3/73.1/81.7/89.8 亿元。
3.1. 趋势一:国内企业加速海外渗透抢占市场份额
近年来国内逆变器企业加速海外布局。 近年来受到中国市场政策波动影响,尤其是 2018 年 531 新政后,国内逆变器企业加快拓展海外渠道,加速海外布局。2019 年我国光伏逆变器出 口规模约为 52.3GW,同比增长 176.7%,总出口额达到 24.38 亿美元,出口市场主要集中 在印度、欧洲、美国、越南、巴西、日本、澳大利亚、墨西哥等国家。其中,亚太地区出口 占比为 37.9%、欧洲市场占比约为 34.1%,其次是北美洲和拉美,占比分别达到 13.4%和 10%。
国内逆变器企业竞争优势较为明显。 近年来随着国内逆变器企业快速发展,国产逆变器产品 的质量逐渐接近海外老牌逆变器企业,与此同时国内的人工、制造成本相比海外企业更低, 因此国内逆变器企业在海外的竞争优势较为明显。以国内逆变器龙头阳光电源和德国的 SMA 为例,两者分列 2019 年全球逆变器出货第 2 和第 3 位,可以看到近年来阳光电源逆变器毛 利率一直维持在 30%以上,而 SMA 则在 20%左右。发展到当前阶段,中国逆变器企业已经 从早期的单纯依赖价格优势参与竞争,逐步转向依赖提升技术水平、产品质量、售后服务等 综合品牌价值来获取市场。
东南亚、欧洲等地区渗透率较高,美国、日本仍有大幅提升空间。 分市场来看,2019 年全 球主要光伏市场国内逆变器出货占比均有显著提升。其中,欧洲作为传统的出口市场,国内 逆变器出货占比从 56%进一步大幅提升至 77%;印度、越南等国主要以地面电站为主,是 目前最火热的光伏市场之一,且本土缺乏有竞争力的光伏企业,因此近年来众多国内逆变器 企业大力开拓印度市场,2019 年国内逆变器出货占比从 2018 年的 34%大幅攀升至 61%;国内企业在拉美地区表现同样出色,2019 年出货占比提升至 58%。目前国内逆变器在美国 和日本渗透率尚低,一方面是由于两个国家市场进入门槛比较高且拥有竞争力较强的逆变器 企业(美国是 SolarEdge 和 Enphase、日本是 TEMIC、Omron 和 Panasonic),另一方面 是因为国内逆变器企业进入市场较晚,与国际品牌及当地的本土品牌在销售渠道竞争方面还 存在劣势。不过近年来国内逆变器企业仍然呈现出加速渗透的态势,2019 年美国和日本中 国逆变器出货占比分别从 19%和 9%提升至 34%和 23%。
3.2. 趋势二:中游企业加速崛起,落后企业陆续退出
行业内多数企业开始采取集中竞争战略。 面对越来越细分的光伏市场演变趋势,逆变器企业 在业务定位和技术路线选择上也越来越呈现差异化发展的趋势。其中,阳光电源、正泰、科 士达等少数企业覆盖除微型逆变器以外的全部类型逆变器,上能电气和特变电工聚焦于集中 式逆变器产品,组串式逆变器竞争相对较为激烈,华为、锦浪、古瑞瓦特、固德威等企业都 在努力深耕工商业和户用逆变器市场,小部分企业专注于集散式和微型逆变器。
受益于细分子领域的集中竞争战略,中游企业加速崛起 。根据 Wood Mackenzie 发布的《Global PV Inverter and module-level power electronics inverter market 2020》数据显示, 受益于组串式逆变器市占率提升以及锦浪、固德威等中游企业采取了集中竞争战略,深耕工 商业分布式和户用市场,可以看到 6-10 名的逆变器企业市场份额近年来有所提升,从 2017 年的 14%上升至 20%,相比之下前 5 名的市场份额则从 2017 年的 59%下滑至 2019 年的 56%,中游企业加速崛起。
行业持续整合,落后企业加速退出。 展望未来,自主研发能力弱、对市场变化敏感度不高和 新市场拓展能力差的企业,后续的生存空间将会愈发困难。2019 年 7 月 ABB 宣布将逆变器 业务出售给意大利 PIMER,此次收购已于 2020 年 3 月初正式完成;德国 SMA 集团下属的 SMA(中国)在中国境内的三家公司在 2019 年 2 月完成 MBO 后更名为爱士惟;施耐德退 出集中式光伏逆变器业务,只做分布式逆变器;因营收大幅下滑的上市公司茂硕电源,也已 经在谋求转型;前身是兆伏爱索的 ZeverSolarGMBH 已经宣布正式停止开展逆变器业务。
3.3. 降本路径:功率大型化、原材料国产化和技术优化
功率大型化: 近年来逆变器单机功率大型化趋势基本确立,目前集中式逆变器主流产品正在 从 500KW-630MW 过渡到 1.25-3.125MW、组串式逆变器正在从 50KW 以下过渡到 50-175KW。功率大型化摊薄了不变成本,为逆变器带来了单位功率成本的下降以及盈利能 力的提升。根据上能电气招股说明书的信息,3.125MW 集中逆变器单位成本基本与 630KW 持平,主要是因为 630KW 经历多年的发展成本已经大幅优化而 3.125MW 作为新产品未来 成本还有较大的优化空间,但毛利率相比 630KW 要高出 6pcts 以上;同样的 175KW 组串 式逆变器的单位功率成本相比 20KW 以下的产品要低 0.21 元/W,毛利率要高出 10pcts 以上。
原材料国产化 :光伏逆变器的原材料成本占产品成本的 80%以上,其中 MOSFET 和 IGBT等半导体为核心的电子器件,产品技术门槛较高,目前主要由德国英飞凌、日本三菱、富士 等国外企业供应。目前我国一线逆变器厂商主要功率期间大多选用进口产品。近两年收到国 际贸易因素的影响,国内逆变器企业对于供应链的安全愈发关注,国产替代加速成为国内 IGBT 供应商打开市场的突破口。当前国内 IGBT 行业已经能够具备一定的产业链协同能力, 部分逆变器企业也正在逐步接受国产 IGBT,国内 IGBT 的销量也在持续上涨。随着国内 8 英寸 Fab 厂产能大幅开出,国内 IGBT 在技术、成本等各个方面都将更加具备竞争优势,国 产替代的进程也必将加速从而降低国产逆变器原材料成本。
技术优化: 一方面,随着未来硅半导体功率器件技术指标的进一步提升、碳化硅等新型高效 半导体材料工艺的日益成熟、磁性材料单位损耗的逐步降低,并结合更加完善的电力电子变 换拓扑和控制技术,逆变器效率未来仍有进一步提升的空间;另一方面,未来逆变器电路、 体积等方面仍然存在进一步优化的空间,从而进一步节省半导体和箱体材料。
3.4. 盈利能力:中短期有望随海外渗透率提升和降本维持在较好水平
多重因素作用下逆变器价格逐年下跌。 从产品价格上来看,随着传统光伏市场趋于稳定,逆 变器企业在传统市场中的竞争加剧;与此同时,国内企业加快出海,越来越多具备成本优势 的中国企业参与到新兴市场的竞争中,光伏逆变器全球化竞争也愈发积累。此外,由于行业 降本增效的压力,逆变器成本优化带动售价逐年下降。在上述多重因素的作用下,集中式逆 变器价格从 2014 年的 0.28 元/W 降至 2019 年的 0.12 元/W 左右,组串式逆变器由于竞争更 为激烈,价格降幅较大,从 2014 年的 0.54 元/W 降至 0.22 元/W。
中短期盈利能力有望随海外渗透率提升和降本维持在较好水平。 虽然近年来逆变器价格下降 幅度较大,但是从国内企业的毛利率数据看,除个别企业受到 2018 年 531 新政影响当年盈利能力略有下滑外,近年来国内逆变器企业毛利率有持稳甚至上升态势,主因一是中国企业 加速向海外高毛利地区渗透,二是逆变器产品的降本幅度冲抵了价格下跌的不利因素。从当 前时点看,微观企业的盈利仍然在持续验证中观行业边际向好这一事实,中短期国内逆变器 厂商盈利能力有望继续随海外渗透率提升和降本维持在较好水平。
受益于全球光伏装机增长和逆变器存量替代需求释放,逆变器需求有望持续高增。 逆变器内 部 IGBT 等电子元器件的使用寿命普遍在 10-15 年左右。2010 年全球光伏新增装机达到 17.5GW,首次达到 10GW 以上规模,随着全球各地原有光伏发电设备的老化,整个光伏市 场对更换逆变器的需求正在持续增长。受益于全球光伏装机增长和逆变器存量替代需求释放, 逆变器需求未来有望持续高增, 2020-2023 年 全 球 逆 变 器 总 需 求 量 分 别 为 125.6/167.1/197.6/227.4GW,市场空间分别为 210.7/262.6/295.4/326.6 亿元。其中,由于 工商业和户用分布式市场发展迅速且越来越多的地面电站开始使用组串式逆变器,组串式逆 变器需求增速预计将快于行业整体增速,我们测算 2020-2023 年全球组串式逆变器总需求量 分别为 74.5/99.6/118.2/136.4GW,市场空间分别为 152.4/189.5/213.6/236.8 亿元。
国内逆变器企业竞争优势明显,海外渗透率持续提升。 受到中国市场政策波动影响,尤其是 2018 年 531 新政后,国内逆变器企业加快拓展海外渠道,加速海外布局。2019 年我国光伏 逆变器出口规模约为 52.3GW,同比增长 176.7%。近年来随着国内逆变器企业快速发展, 国产逆变器产品的质量逐渐接近海外老牌逆变器企业,与此同时国内的人工、制造成本相比 海外企业更低,因此国内逆变器企业在海外的竞争优势较为明显。目前国内企业在欧洲、印 度、拉美等主流市场的市占率分别为 77%、61%、58%,在美国、日本的市占率为 34%和 23%,后续凭借较大的竞争优势渗透率有望进一步提升。
海外出货占比增加&成本优化助力,逆变器企业盈利能力稳中向好。 虽然近年来逆变器价格 下降幅度较大,但是从国内企业的毛利率数据看,除个别企业受到 2018 年 531 新政影响当 年盈利能力略有下滑外,近年来国内逆变器企业毛利率有持稳甚至上升态势,主因一是中国 企业加速向海外高毛利地区渗透,二是逆变器产品的降本幅度冲抵了价格下跌的不利因素。 从当前时点看,微观企业的盈利仍然在持续验证中观行业边际向好这一事实,中短期国内逆 变器厂商盈利能力有望继续随海外渗透率提升和降本维持在较好水平。
投资策略: 受益于全球光伏装机增长和逆变器存量替代需求释放,逆变器需求有望持续高增。 与此同时,由于竞争优势显著,国内逆变器企业加速海外布局抢占市场份额,中短期国内逆 变器厂商盈利能力有望继续随海外渗透率提升和降本维持在较好水平,我们认为未来逆变器 企业业绩有望持续高增, 重点推荐全球逆变器龙头阳光电源、组串式逆变器优质企业锦浪科 技和固德威,建议关注上能电气。
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(报告观点属于原作者,仅供参考。作者:安信证券)
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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。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。
1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。
太阳能每秒钟到达地面的能量高达800兆瓦时,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012千瓦小时,相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势,20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。
1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。
而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。
瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。
商品化电池效率从10%~13%提高到13%~15%,生产规模从1~5兆瓦/年发展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。
问题二:意大利为什么重视发展太阳能? 意大利太阳能产业发展的启示录
北极星太阳能光伏网 2011-9-7 9:41:38 我要投稿
关键词: 太阳能光伏意大利
北极星太阳能光伏网讯:根据荷兰太阳能产业咨询公司SolarPlaza近日发布的一份报告,2010年,由于采取了各种合适的激励政策,意大利全国的太阳能装机量仅次于欧洲太阳能第一大国德国;而今年上半年,意大利的太阳能光伏 title=光伏新闻专题>光伏装机总量已经超过了德国的3倍。意大利跻身全球最大太阳能光伏市场的行列似已成定局。
产业发展迅速
就是在这样一个一路上升的太阳能大国,几年前,发展太阳能几乎还只是个“浪漫的概念”。
根据欧洲光伏工业协会和意大利国家电力局公布的统计数据,2008年,意大利太阳能光伏累计装机容量仅有711兆瓦。在欧洲几乎是人见人爱的太阳能产业,在意大利似乎并没有多少吸引力。然而,仅隔一年,到了2009年,意大利的太阳能产业高歌猛进,累计光伏装机容量超过了1142兆瓦;太阳能光伏发电量也随之从2008年的193吉瓦时猛增到673吉瓦时。另据SolarPlaza公司统计,截至2010年年底,意大利全国太阳能光伏装机总量达到约3.4吉瓦;而到了今年7月,这一数字又进一步上升到9吉瓦。这甚至已经完全打破了此前意大利制定的、到2020年实现光伏装机总量8吉瓦的太阳能发展目标。
相比周边邻国太阳能产业发展速度的减缓,意大利已经成为了欧洲最为炙手可热的太阳能市场,在饱受经济问题严重困扰的欧洲显得格外耀眼。但是,意大利 *** 并不满足于眼前的成绩,提出了太阳能发展的突破性目标,到2016年实现装机总量23吉瓦。上述成就使得远隔重洋的美国也对其刮目相看,派出了由电企主管组成的考察团,前来意大利“取经”。
“如今,可再生能源电力,特别是太阳能电力的数量正在增长。我们正在为发展寻找更为合理与系统的方法。”意大利公用事业巨头Enel公司可再生能源管理与能效部门负责人丹尼尔・阿戈斯蒂尼说。
政策助力成长
意大利太阳能产业迅猛发展,一方面受到了欧洲、乃至全球太阳能光伏发电市场发展的影响和促进;另一方面,得益于其自身在开发利用太阳能资源方面的先天优势;同时,也与其实施了一系列激励产业发展的政策密不可分。
意大利位于欧洲南部阳光充沛的亚平宁山脉和地中海地区,太阳能资源非常丰富,开发利用的潜力巨大;与欧洲中西部地区相比较,利用太阳能光伏发电的成本也相对较低。
另外,意大利是一个能源匮乏的国家,绝大部分能源依赖从国外进口。有数据显示,意大利本国石油和天然气的产量只能分别满足国内市场需求的4.5%和22%;而核能发电早在21年前就被全民公决否定了。因此,约85%的能源进口使得意大利的发电成本居高不下。能源危机的压力和低碳经济的需求,令意大利将目光投向以太阳能为代表的清洁能源领域。
2005年,意大利 *** 制定并公布了《能源鼓励基金》(ContoEnergia)计划,启动了全新的上网电价补贴政策。按照其设定的目标,到2006年底,意大利的光伏装机容量要达到50兆瓦。2007年,意大利 *** 对《能源鼓励基金》做了两次修订,不但调整了上网电价的补贴政策,取消了单个电站不能超过1兆瓦的规模上限,取消了每年85兆瓦的新增容量上限,还规定上网电价的补贴标准在2008年年底前不变。这次的修订使新版的《能源鼓励基金》比原来的更加完善,申请电价补贴的手续也更加简便。这一新的补贴政策带来了意大利光伏市场的真正起飞,使得意大利在2007年和2008年的光伏系统装机容量上出现了量的跨越,一......>>
问题三:太阳能行业有发展前景吗 如今,世界光伏产业的领导者非德国、日本莫属。这两个并不具有得天独厚的太阳能光伏发电条件的国家为何成功?其背后的原因应该引起我们的关注。 与日本相比,中国的太阳能光伏产业还处于初级阶段,尚未实现大规模装机。中国的光伏产业可以借鉴日本的哪些经验呢?中投顾问新能源行业研究员沈宏文在接受本报采访时表示,可以借鉴的经验主要有以下几点:
全球变暖以及能源价格的高企,倒逼日本这样一个能源缺乏的国家将光伏产业放在了国家发展的优先地位。日本经济产业省运用各种措施,发展本国的光伏产业,包括“新阳光工程”、“5年光伏发电技术的研究与开发计划”和“住宅光伏系统推广计划”。相关资料显示,日本经济产业省在1993年开始实施“新阳光工程”,布局建立日本本土的太阳能光伏产业和太阳能市场。通过一系列的 *** 资助和相关研究、开发、示范,在太阳能电池制造技术和降低成本方面取得了长足进步。在此过程中,日本不仅拥有了多家世界顶尖的太阳能公司,为50万户家庭安装了太阳能屋顶系统,同时,日本也结束了对屋顶系统的 *** 资助,光伏产业完全具备了和其他电源竞争的能力。 首先, *** 对光伏产业大力支持,接连出台相关政策。日本从20世纪70年代便把太阳能发展作为未来能源战略的一部分,从那时起便不断出台支持政策。纵观日本 *** 政策出台的思路:实行高额补贴,推动光伏企业研发和投产的积极性,表明了国家对新能源的鼓励态度。同时解决并网发电系统的运用问题,免除企业的后顾之忧。之后向民用系统倾斜,扩大装机量。根据中国目前的情况,一开始就高额补贴可能会起到相反的效果,但日本 *** 光伏政策的思路还是值得借鉴的。
其次,企业坚持不懈,把光伏发电的经济效益和社会效益相结合。在日本刚发展光伏产业时,很多企业的光伏业务收入占总收入的比例不到10%,但由于企业都认识到了光伏产业的前景,依旧高投入进行光伏研发。如今,日本的光伏企业成就斐然。根据中投顾问发布的《2010-2015年中国太阳能光伏发电产业投资分析及前景预测报告》显示,日本夏普公司2000-2006年连续七年占据全球太阳能电池产量榜首位置,此外,夏普、京都陶瓷等日本企业的科技研发水平也处于世界前列。 最后,日本民众节约环保意识强。日本国民从小就接受了节能环保的教育,对国家的环保政策强烈支持,积极响应国家号召,在很大程度上促进了太阳能光伏系统普及率的提升。
另外,中投顾问研究总监张砚霖也指出,日本发展光伏产业的经验,还有一点值得借鉴,那就是注重人才的培养。一个产业的发展,离不开高素质的人才队伍,日本 *** 对太阳能专业人才培养的高投入取得了良好的效果,不仅促进了光伏产业的发展,更减轻了就业压力。
尽管这些政策是否符合中国光伏产业发展的“胃口”还有待进一步讨论,但中国不妨从日本光伏产业发展经验中汲取一些养分,让国内的光伏产业少走一些弯路。 2001年国家推出“光明工程计划”,旨在通过光伏发电解决偏远山区用电问题。
2003年英利、无锡尚德相继投产,成为中国第一批现代意义的光伏组件生产企业。
2004年德国出台光伏并网政策,中国光伏组件出口激增。
2004年无锡尚德成功登陆纽交所,成为中国第一个在海外上市的民营新能源企业。
2005年《可再生能源法》通过,鼓励风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源的开发和利用。
2007年《可再生能源中长期发展规划》出台,提出到2020年光伏总装机容量实现2000兆瓦。
2008年《可再生能源法》修订案提出可再生能源补贴标准,即用户每使用1千瓦时电需支付1厘钱。
2009年国家开始实施“金太阳”工程,对并网光伏发电项目给予50%或以......>>
问题四:太阳能未来的发展趋势? 随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大,石油的枯竭几乎像一个咒语,给人类带来了不安。何为石油等不可再生能源的替代者?各国都开始力推可再生能源,其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”,发展太阳能已是大势所趋,太阳能时代已为时不远了。
太阳能利用指太阳能的直接转化和利用。利用半导体器件的光伏效应原理,把太阳辐射能转换成电能称太阳能光伏技术。把太阳辐射能转换成热能的属于太阳能利用技术,再利用热能进行发电的称为太阳能热发电,也属于这一技术领域。
近几年,国际光伏发电迅猛发展。1973年,美国制定了 *** 级阳光发电计划;1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划,累计投资达8亿多美元;1994年度的财政预算中,光伏发电的预算达7800多万美元,比1993年增加了23.4%;1997年美国和欧洲相继宣布百万屋顶光伏计划,美国计划到2010年安装1000~3000MW太阳电池。日本不甘落后,1997年补贴屋顶光伏计划的经费高达9200万美元,安装目标是7600Mw。印度计划1998-2002年太阳电池总产量为150MW,其中2002年为50MW。在这场阳光革命中领先的国家是德国。面对强势竞争,德国太阳能业依然傲视群雄,硕果累累。2005年,业内企业营业额达37亿欧元,从业公司约5000家,从业人数包括研发和服务达42000人。德国联邦太阳能经济协会有关人士说:“全球范围内太阳能发电装机容量将从2005年的1210兆瓦上升至2010年的3000兆瓦,年增长率为22%。”德国对太阳能的认知最早,位居前列;全球四分之一的太阳能电池产自德国,五年来德国所占全球市场份额始终保持在10%。
为了加快太阳能产业的发展,德国 *** 通过多种推广活动来普及太阳能的利用。去年6月份,享誉世界的德国Inter solar大会在德国弗赖堡举办。德国太阳能展览会Inter solar始于2000年,每年一届,是欧洲最大的、侧重于光电、太阳热能技术及太阳能建筑方面的专业展览会,由EATIF欧洲光伏工业联盟、BSW德国太阳能工业协会、ISES国际太阳能联盟共同主办。由于太阳能产业增长势头强劲,这次弗莱堡国际展览中心的场馆(共10个馆)被完全启用,总展示面积达31000平方米。据统计共有90多个国家的647家参展商和26000多名参观者到场,中国国内有50家太阳能行业企业参展。国内著名的业内企业参展,再次证明了该展会在太阳能领域不可替代的重要性,绝大多数展商表示效果满意,2008年将继续参展。因展会规模爆增,2008年该展将告别弗莱堡,转移到德国慕尼黑新贸易展览中心。据主办方介绍,该展会2008年的总展示面积将达到62000平方米,预计将会有来自世界的800多家厂商,35000名专业贸易观众到场。这对于中国太阳能厂商来说将一个难得的拓展海外市场的契机。
近几年来,太阳能产业在我国得到了迅猛的发展,中国已成为仅次于日本和德国之后居世界第三的光伏产品生产大国,这是我国为改善全球日益恶化的环境做出的巨大贡献,而中国随着相关法律和政策的出台,能源长期性短缺的中国将有望成为世界上最大的光伏发电市场。化石能源终将耗尽,绝对储量不可能满足人类长期发展的需要,寻找替代能源势在必然。太阳能是人类必然的能源选择,未来太阳能的发展将一片光明。
问题五:太阳能的发展前景 1974年至1997年,美日等发达国家 硅半导体光电池发电成本降低了一个数量级:从每瓦50美元降到了5美元。此后 世界各国专家大都认为,要使太阳能电站与传统电站(主要是火电站)相比具有经济竞争力,还有一段同样长的路要走 ――其成本再降低一个数量级才行。目 前 美国等国家建的利用太阳池发电的项目很多。在死海之畔 有一个1979年建的7000平方米的实验太阳池,为一台150千瓦发电机供热。美国计划将其盐湖的8.3%面积(约8000平方千米)建成太阳池,为600兆瓦的发电机组供热。今 年 6月,亚美尼亚无线电物理所的专家宣布,已在该国山地开始建造其 “第一个小型实验样板”型 工业太阳能电站。该电站使用的涡轮机是使用寿命已届满而从直升机上拆下来的涡轮机,装机容量仅100千瓦,但发电成本仅0.5美分/千瓦小时,效率高达40%―50%。俄罗斯学者在太阳池研究方面也取得了令人瞩目的进展。一家公司将其研制的太阳能喷水式推进器和喷冷式推进器与太阳池工程相结合,给太阳池附设冰槽等设施,设计出了适用于农家的新式太阳池。按这种设计,一个6到8口人的农户建一个70平方米的太阳池,便可满足其100平方米住房全年的用电需要。以色列2012年可再生能源装机容量为:风能6.2兆瓦、水电8兆瓦、生物燃料12兆瓦、大型太阳能光热电站0兆瓦、中型太阳能光热电站7兆瓦、小型光伏板发电站218兆瓦。预计至2015年,以大型太阳能光热电站将增至740兆瓦,中型太阳能电站增至330兆瓦,小型光伏板发电站增至330兆瓦。
问题六:太阳能发电得不偿失为什么国家还要发展 太阳能发电是一次性投入大,长期受益的项目,但是清洁能源,太阳不熄灭将永远发电。对我国缓解能源紧张,减少进囗能源依赖,保护环境和本土资源有战略意义。功在当代,利在千秋。
问题七:太阳能光伏发电产业为什么那么多年没有发展起来 一、过分依赖海外市场且无核心技术
中国光伏企业在2012年的业绩大幅减少,甚至是亏损。中国光伏产品严重依赖国外市场,而不是主要依靠中国内的内需市场,同时还依赖外国核心技术,进口生产设备,甚至一些原材料。
二、经济危机和国际政治因素影响下的贸易顺差减少
由于中国光伏产品90%出口欧美,但欧美市场由于经济危机和竞争保护等种种原因订单下降。美国商务部于2012年5月裁定,对中国出口美国的太阳能光伏组件产品,征收31%~250%的反倾销关税。
而欧洲国家的光伏补贴政策取消则导致欧洲市场的萎缩。伴随订单的减少而来的是中国国内产能过剩,2011年中光伏产能过剩为8GW, 2012年产能过剩将上升到22GW。
美国以及欧盟相继针对中国光伏企业提出反补贴、反倾销的惩罚性关税,使中国光伏企业在美国市场已遭遇困境。
三、造价成本高、收益低
现有的多晶硅太阳能光伏电池的发电成本一直昂贵,还完全没有达到可以真正能跟普通化石燃料发电成本竞争的水平。
以长三角产业基地地区为例,浙江发改委官员曾表示,现在最大的瓶颈,就是太阳能电价高出普通化石燃料电价一倍以上。
四、环境污染大
在生产多晶硅的过程中,会产生一种叫四氯化硅的副产物。副产品四氯化硅是一种高度有毒的物质,会对环境造成严重污染。四氯化硅的无害化处理成为制约多晶硅发展的瓶颈。
问题八:为什么内蒙古内蒙古最适应发展太阳能 1、内蒙古是高原地带不受山林影响,可以建造大面积的太阳能电池板。
2、人均需求太阳能电池面积较大,因此太阳能适合在居住密度小的地方建造。内蒙古人口稀少,人均占地面积较大,居民使用太阳能不会受影响。