中国光伏行业发展分析:光伏技术进步持续推动行业发展[图]_十分六合彩

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        中国光伏行业发展分析:光伏技术进步持续推动行业发展[图]

        2019年03月29日 14:39:03字号:T|T

            光伏产业近年来的快速发展离不开技术驱动降本提效。上一轮技术变革主要由拉棒环节和切片环节驱动,而目前组件和电池片环节的技术变化最为明显。展望2019年,在发电成本持续下降、政策持续利好和新兴市场快速兴起等有利因素的推动下,预计全年全球新增装机量将达到110GW,而中国将保持在40-45GW之间。

            一、国产光伏市场现状

            太阳能是全球发展最快的可再生能源。2018年全球太阳能光伏新增装机市场达110GW,创历史新高;总装机量达到512GW,同比增长27%;2018年,中国新增装机量达到44.4GW,虽同比下滑,但仍保持高位。总装机量达到175GW,占全球总装机量的三分之一;展望2019年,在发电成本持续下降、政策持续利好和新兴市场快速兴起等有利因素的推动下,全球光伏市场仍将保持在较高水平,预计全年全球新增装机量将达到110GW,而中国将保持在40-45GW之间。

        2008-2020年中国光伏总装机量图

        数据来源:公开资料整理

        2012-2018年国内光伏装机量

        数据来源:公开资料整理

            二、行业发展趋势

            2017年中国多晶硅、硅片、电池和组件等产业链主要环节的全球市场占比已分别达到55%、83%、68%和71%,市占率位居世界前列,为全球光伏制造大国,光伏产业已成为中国可参与国际竞争的优势产业之一。

            随着欧盟对中国长达5年的“双反”政策结束,欧洲光伏市场开始打开,对乌克兰、西班牙的组件出口大幅增长,并形成传统市场与新兴光伏市场的多元市场格局,持续拉动光伏需求。

        2016-2018年光伏产品出口额

        数据来源:公开资料整理

        2018年多元市场格局

        数据来源:公开资料整理

            装机持续增长的同时,中国和全球太阳能电池片的产量都保持了持续增长的态势;2018年,中国电池片产量再次攀升,达到87.2GW,同比增长21.1%以上。高效电池片更是供不应求,专业化电池厂商开始崛起。

        2016-2020年国内电池片产能

        数据来源:公开资料整理

            在技术进步及生产自动化、智能化改造的共同推动下,中国多晶硅、硅片、电池片、组件等各环节生产成本下降,价格整体处于向下通道;2018年全年,中国硅料价格下降50%、硅片价格下降40-50%、电池片价格下降30-40%、组件价格下降25-30%,整体装机成本下降30%。

            目前光伏发电成本在全球多个国家或地区接近甚至低于常规能源,如2018年在墨西哥和沙特的几个电站招标中,投标价格多低于0.2元/瓦,推动越来越多全球光伏市场的增长;2018年12月29日,国内大型平价上网光伏项目在青海格尔木正式并网发电,开创了国内光伏平价上网的先例。

            往更长期看,行业的成长逻辑在于未来实现平价上网之后对于传统能源的替代,以及能源需求的自然增长。

        2014-2018年各环节成本图

        数据来源:公开资料整理

            展望2019年,技术进步仍将是产业发展的主题。新技术、新工艺带来更低的建设成本、更高的生产效率、更好的产品性能。

            1、硅片

            硅片环节设备主要包括前道长晶设备和后道切片设备,前道设备主要有单晶硅生长炉(拉棒)和多晶硅铸锭炉(铸锭),工艺较为稳定,未来降本是发展方向;后道设备主要有切片机和金刚线,未来薄片化切割为发展趋势。

            硅片环节设备主要包括前道长晶设备和后道切片设备,前道设备主要有单晶硅生长炉(拉棒)和多晶硅铸锭炉(铸锭),工艺较为稳定。参与厂商包括晶盛机电、北方华创、精工科技、京运通等;在单晶拉棒环节,可以通过优化拉晶炉热场结构、提高投料量、提升拉速等技术降低单晶拉棒生产成本;在多晶铸锭环节,可以通过技改升级为G7、G8机型铸锭炉配合全熔高效工艺降低生产成本;2018年,拉棒和铸锭环节设备投资额分别为6.5万元/吨(包括机加环节)和2.8万元/吨,由于市场对单晶硅片的需求不断增加,单晶拉棒设备投资额未呈现明显下降,多晶铸锭设备的投资额则与2017年的4万元/吨相比大幅下降。

        2018-2025年铸锭设备投资额趋势

        数据来源:公开资料整理

            未来在切片环节,薄硅片趋势有利于提升出片量,降低硅耗和电池成本。

            2、电池片

            电池片经历了从BSF到PERC到HIT的三代技术进步。二代PERC工艺带来背钝化沉积和激光设备需求,2.5代SE、MWT、PERT、TopCon等带来掺杂、激光、印刷、LPCVD等设备需求。而HIT为全新工艺路线技术,预计会带来设备格局的重大改变。

            在光伏产业链中,太阳能电池片的生产过程是将硅片生产为能够实现光电转换的太阳能电池片的过程,该生产过程对光伏下游应用端产品的性能、成本等关键指标起着至关重要的作用。电池片的光电转换效率也成为了体现晶体硅太阳能发电系统技术水平的关键指标;目前市场上的存量电池片中,常规工艺电池片(即BSF工艺电池片)占比最高。

            由于BSF电池背面金属铝膜层中的复合速度无法降至200cm/s以下,因此到达铝背层的红外辐射光只有60-70%能被反射,产生较多光电损失;钝化发射极和背面电池(PERC)通过在电池背面附上介质钝化层,可大大减少这种光电损失、增加光吸收几率、显著降低背表面复合电流密度,且具有成本较低、与现有电池生产线相容性高的优点,已经成为高效太阳能电池的主流方向;异质结(HJT)电池转换效率高、降本潜力大,多家企业正在中试布局,实际产能约2GW。

        PERC电池转换效率一再突破

        数据来源:公开资料整理

            2019年伊始,隆基股份宣布其单晶双面PERC电池经国家光伏质检中心(CPVT)测试,正面转换效率达到了24.06%,是商业化尺寸PERC电池效率首次突破24%,就此打破了行业此前认为的PERC电池24%的效率瓶颈,体现出PERC电池的发展潜力。

            随着大批光伏企业积极参与PERC生产,电池效率正在生产车间得以迅速提升,特别是单晶电池,最佳效率与量产效率之间的差距在缩短。

        各种电池效率

        数据来源:公开资料整理

            由于PECVDAlOx技术采用相对成熟的PECVD沉积设备,当前应用比较多,2018年市场占比在67.5%左右;ALD沉积工艺有更精确的层厚控制和更好的钝化效果,随着ALD沉积设备的国产化突破,ALDAlOx+技术的市场占比将提高;目前国内主流的PECVD供应厂商包括梅耶博格、Centrotherm、丰盛装备、捷佳伟创等;ALD设备供应商包括微导、理想能源等。

        2018-2025年ALDAlOx+技术的市场占比

        数据来源:公开资料整理

            一方面,由于金属铝需要与钝化层下的硅片基体建立接触,因此需要为金属铝和硅基的接触建立通道。通常的做法是去除背面某些地方的钝化叠层,当前的主流技术是使用激光;激光在光伏行业中应用很广,可选择的激光技术有很多。

            目前行业主要关注的是激光烧蚀法;另一方面,对于含SE结构的PERC电池,可利用电池正面的残余PSG进行高能量激光掺杂实现SE;大部分提供激光解决方案的供应商都提供背面钝化层开槽设备,既有专业的激光设备公司,如大族激光、帝尔激光;也有光伏设备供应商,如Schmid、Manz;此外,包括迈为股份在内的公司也正向激光设备积极布局。

            SE(选择发射极)技术是指在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高浓度掺杂,而在电极以外的区域进行低浓度掺杂。这样既降低了硅片和电极之间的接触电阻,又降低了表面的复合,提高了少子寿命;与常规电池相比,激光掺杂SE太阳电池的开路电压和短路电流都有明显的提升;SE技术处理过的电池相比传统太阳电池有0.3%的效率提升,SE技术跟PERC技术相结合,可以使电池的量产效率轻易突破22%。

            普通的PERC电池只能正面发电,PERC双面电池是将普通PERC电池不透光的背面铝((全面印刷,不透光)换成局部铝栅线((局部印刷,透光)),实现电池背面透光,同时采用2.5mm厚透明玻璃背板,制成PERC双面组件,这样来自地面等的反射光就能够被组件吸收;双面PERC电池在组件端会较常规PERC产品提升一档,即5W左右,叠加双面组件系统端增加10~25%发电量。

            常规P型电池由于使用硼掺杂的硅衬底,长时间光照后易形成硼氧键,在基体中捕获电子形成复合中心,导致3~4%的功率衰减;而N-PERT电池使用N型硅衬底,磷掺杂的基体使得电池几乎无光致衰减。

            N-PERT电池产业化的关键技术有两个,一个是双面掺杂,另一个是双面钝化。对应在设备环节端,主要是扩散设备和镀膜设备的变化。其中正面扩散设备进口为主,国产厂商有捷佳伟创。背面扩散主要采用离子注入的方式,设备进口为主。镀膜环节主要还是PECVD设备。

            3、组件

            半片、叠瓦、多主栅(MBB)、双面等组件技术进入规模化应用。其中半片组件新增切片设备和串焊机需求,叠瓦组件采用全新的焊接方式,使用专用的叠瓦设备,包含点胶/丝印/叠串等核心工艺步骤。

            组件环节通过各种不同的封装工艺,在既有的电池片效率前提下,尽量提升组件的输出功率或增加组件全生命周期内的单瓦发电量;太阳能组件主要由电池片、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒这九大核心组成部分;组件生产环节主要包括分选→焊接→层叠→层压→EL测试+中检→装框→装接线盒→固化→清洗→IV测试→成品检验。

            目前1个GW组件对应的设备投资大约为6000-7000万元左右。以2018年87GW光伏组件产量计算,存量设备市场空间约60亿元;从参与公司来看,组件环节设备竞争相对更激烈。其中,先导智能、金辰股份、博硕光电、羿珩科技、苏州晟成等都拥有光伏组件自动化生产线成套装备的生产能力,而奥特维在串焊机、恒辉光电等再层压机领域都有各自的优势。

            与电池片环节相对应,一般认为通过优化电池结构,改进主流组件制作工艺或使用新材料所获得的光电转换效率大幅提高的组件为高效组件;目前主要的组件技术中,半片技术相对较为成熟,国内现有产能超过15GW;多主栅技术(MBB)则因良率较难控制且设备投资较高等因素,截至2017年底,产能约为2-3GW;叠瓦技术对于组件功率的提升最大,但同时难度也较大,目前国内现有产能约2GW。除此之外,单面双玻、双面双玻等技术也可以一定程度上提升转换效率,减少LOCE。

        2017-2025年组件生产设备投资

        数据来源:公开资料整理

        2018-2025年半片、叠瓦电池组件市占率

        数据来源:公开资料整理

        2017-2028年半片电池的渗透率图

        数据来源:公开资料整理

        2018-2025年组件价格(元/W)

        数据来源:公开资料整理

            4、装机

            在技术进步及生产自动化、智能化改造的共同推动下,多晶硅、硅片、电池片、组件等各环节生产成本下降,价格整体处于向下通道,判断2019年国内光伏系统成本预期累计降价空间在0.4-0.5元/W。

            以地面光伏系统为例,其初始投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、一次设备、二次设备等关键设备成本,以及土地费用、电网接入、建安、管理费用等部分构成;其中一次设备包含箱变、主变、开关柜、升压站(50MW,110KV)等设备,二次设备包括监控、通信等设备;除了组件价格下降0.2元/W左右以外:1)由于组件高效化带来BOS成本的降低,大概会有0.1~0.15元/W的下降空间;2)由于1500V应用、设计优化等,可能会带来0.1~0.15元/W的下降空间;3)综上所示,2019年国内的光伏系统成本预期累计空间在0.5元/W。

            虽然光伏发电产业链各环节的相关技术取得了长足的进步,但由于光伏发电现阶段的发电成本和上网电价仍高于常规能源,光伏行业发展依然需要政府政策及相应补贴的扶持。而光伏发电上网电价的持续下降以及补贴的持续下降将倒逼电站系统成本的下降,进而促进光伏制造成本的进一步下降,若未来光伏制造成本及系统成本下降的幅度慢于补贴下降的幅度,这将对中国的光伏行业的市场需求和行业景气度产生较大不利影响,进而可能使得设备公司境内新签订单及经营业务出现下降的风险。

            相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国光伏系统行业市场行情动态及投资战略咨询报告

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