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光伏组件行业研究:大尺寸+N型+高功率为主旋律

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-10   来源:风电设备   作者:风力发电   浏览次数:106
核心提示:(报告出品方/作者:东亚前海证券,段小虎、柴梦婷)1.引言随着全球碳中和进程不断加速,叠加光伏发电成本持续下行,经济性不断提升,光伏装机需求高增长确定性较强。我们将对光伏全产业链进行全面及深入的研究,旨在基于长期看好光伏产业链发展的情况下,作出深入研究并为投资者提供参考。光伏产业链主要分为主产业链和辅材产业链,主产业链中主要包括硅料、硅片、电池片、组件及光伏电站环节,辅材产业链中根据不同生产环节分类,主要包括1)硅片生产环节:热场材料、金刚线;2)电池片生产环节:银浆;3)组件封装环节:光伏玻璃、胶膜、背

   

(报告出品方/作者:东亚前海证券,段小虎、柴梦婷)1.引言随着全球碳中和进程不断加速,叠加光伏发电成本持续下行,经济性不断提升,光伏装机需求高增长确定性较强。
我们将对光伏全产业链进行全面及深入的研究,旨在基于长期看好光伏产业链发展的情况下,作出深入研究并为投资者提供参考。
光伏产业链主要分为主产业链和辅材产业链,主产业链中主要包括硅料、硅片、电池片、组件及光伏电站环节,辅材产业链中根据不同生产环节分类,主要包括1)硅片生产环节:热场材料、金刚线;2)电池片生产环节:银浆;3)组件封装环节:光伏玻璃、胶膜、背板、边框、接线盒等等;4)电站发电环节:逆变器、支架、汇流箱、电缆等等。
本篇报告为光伏产业链系列报告第四篇,将聚焦于主产业链制造末端的组件环节。
2.光伏组件简介2.1.定义:光伏发电系统的核心,兼具ToB和ToC属性光伏组件是光伏发电系统的核心。
光伏组件是能单独提供直流电输出且最小不可分割的,具有封装及内部联结的光伏电池组合装置,也是面向下游终端的直接载体。
从光伏组件的必要性来看,1)由于单体电池片输出电压较低,远不能满足一般用电设备的电压要求,需要将一定数量的单体电池片经过串、并联的方式密封成光伏电池组件,才能作为电源使用;2)未封装的电池会受环境影响,在空气中电极容易被腐蚀且脱落,耐候性差且衰减迅速,将光伏电池片封装为光伏组件可以有效地避免电池电极和互连线受到腐蚀。
从光伏组件的重要性来看,在硅片薄片化大趋势下电池片变得更易碎,组件封装可以有效避免电池碎裂,且更方便搬运和户外安装,因此组件封装质量的好坏将直接决定光伏电池的使用寿命及可靠性。
光伏组件加工由焊接、层叠、层压、装框、测试等工艺组成,工艺水平的高低直接影响组件质量和等级。
从加工工艺来看,当前主流的光伏组件加工工艺包括电池片分选、机器焊接、层叠、层压、EL测试、装框、装接线盒、清洗、IV 测试、成品检验等多道工序。
光伏组件加工环节各道工序环环相扣,工艺不当可能会使光伏组件出现电池片隐裂、EVA未溶、气泡、黑片/暗片、异物、间距不良、裂片、崩角/崩瓷、焊带偏移、虚焊/过焊、断栅、胶气泡等一系列问题。
为了在恶劣的户外条件下也能长时间可靠运行,光伏组件的加工对工艺技术有着较高的要求,各道工序的工艺水平高低都会直接影响产品的质量和档次。
从加工设备来看,组件设备与组件制备的各个工艺流程相对应,主要设备包括激光划片机、串焊机、自动叠层设备、层压机以及自动流水线。
光伏组件兼具 ToB 和 ToC 属性,下游为光伏电站系统。
光伏组件位于光伏产业链制造环节的末端,直接面向终端应用市场,下游为光伏电站系统。
根据装机规模、入网电压等不同,光伏电站可划分为集中式(大型地面电站等)和分布式(工商业、户用等)。
光伏组件的商业模式既具有普通 ToB 制造业的产品与成本属性,又具有ToC 行业的品牌与渠道属性,客户主要包括终端业主、EPC、经销商和安装商,其中业主和EPC采购的组件主要用在地面电站,下游是大型企业;经销商、安装商采购的组件主要用在分布式电站,下游包括普通家庭和中小企业。
近年来随着户用分布式装机占比的提升,以及组件成本的持续降低,组件企业的终端客户种类正在分散化且规模逐步扩大,组件行业的 ToC 属性也在逐步增强。
2.2.结构:根据功能分为核心部件、电气连接装置、封装材料、封装辅材根据不同功能,可以将光伏组件的结构分为核心部件、电气连接装置、封装材料、封装辅材四个部分:1)核心部件——电池片:从功能来看,电池片是通过将硅片加工处理得到的可以将太阳的光能转化为电能的半导体薄片,决定了光伏系统的发电能力,原理是光生伏特效应和 PN 结。
电池片的转换效率直接影响光伏系统的发电效率,电池片生产工艺的优良直接影响光伏系统使用寿命;从成本占比来看,电池片是光伏组件成本的核心,同时也是光伏组件降本的主要途径,根据华经产业研究院统计,2021 年电池片占组件成本的61.2%,同比-1.2pct,主要系受到上下游的双重压力影响导致电池片价格承压下行。
2)电气连接装置——焊带、接线盒:从功能来看,焊带分为用于串联电池片的互联焊带和用于连接电池串及接线盒的汇流焊带,用于收集电池片转化的电流,是组件中的核心电气连接部件,直接影响组件电流的收集效率和电池片的碎片率。
接线盒能够将组件内产生的电流传输到外部线路,其结构中二极管的性能具备在组件故障时形成旁路通路保持正常工作(旁路二极管),以及低光照时防止电流回流(阻塞二极管)等作用;从成本占比来看,焊带环节多采用“原材料+加工费”定价模式,价格受原材料铜、锡价格波动较大,根据华经产业研究院统计,2021年焊带占组件成本的2.6%,同比-0.7pct;接线盒环节较为稳定,2021 占组件成本的2.6%,同比+0.1pct,成本变动较小。
3)封装材料——光伏玻璃、背板:从功能来看,光伏玻璃是能够利用太阳辐射发电并引出电流的特种玻璃,同时也是组件最外层的透光封装面板,主要起透光和保护作用,较传统玻璃具有含铁量低、透光率高、耐高温、耐氧化、耐腐蚀等优势,其质量直接影响组件发电效率和使用年限。
背板是组件背部的封装材料,以有机高分子类材料为主,也有适用于双玻晶硅组件的无机物类材料(玻璃背板等)。
背板能够保护光伏组件免受光、湿、热等外部环境的侵蚀,具备较高光反射率的背板也能提升组件整体的光电转换效率;从成本占比来看,根据华经产业研究院统计,受双玻组件渗透率提升影响,2021 年光伏玻璃占组件成本的7.1%,同比+1.0pct;2021年光伏背板的基础材料——PVDF 薄膜及其原材料氟树脂价格一路走高,背板价格也不断攀升,2021 年占组件成本的 5.2%,同比+2.1pct。
4)封装辅材——EVA 胶膜、铝边框:从功能来看,光伏胶膜具备优越的黏着力、耐久性和光学特性,主要将电池片与玻璃、背板粘接,起到保护电池片、隔绝空气的作用。
由于粘接过程不可逆,所以胶膜的质量直接决定了组件的封装质量和使用寿命。
铝边框作为组件最外层的封装结构,相较钢边框和橡胶件卡扣短边框具有更强的承载能力和耐腐蚀性,同时轻便性较好,完美契合了组件的特性需求,属于中短期内不可替代的刚需辅材;从成本占比来看,2021 年 EVA 市场受美国寒潮、光伏需求爆发等影响,价格屡创新高,根据华经产业研究院统计,2021 年EVA胶膜占组件成本比重为 8.4%,同比+1.1pct;铝边框环节 2021 年占组件成本的9.0%,同比-2.5pct,主要系大尺寸组件的边框单耗低于小尺寸组件,以及2021 年大尺寸组件渗透率提升所致。
2.3.分类:根据材料主要分为单玻晶硅组件、双玻晶硅组件和薄膜组件从电池片材料来看,可将光伏组件分为晶硅组件和薄膜组件两类。
晶硅组件由晶体硅光伏电池封装形成,具有单块组件发电功率高的优点,且设备投资较低,目前技术发展较为成熟,已占据光伏组件市场主导地位,根据 CPIA 数据,2021 年晶硅组件市场份额高达96.2%。
薄膜组件使用非晶硅薄膜电池封装形成,发电功率虽较晶硅组件偏低,但具有弱光性好、成本低等优点,与 BIPV(光伏建筑一体化)领域相性较好。
薄膜组件在上世纪 80 年代市场份额曾一度达到 30%左右,但发电功率一直无法突破瓶颈,在晶硅技术逐渐成熟并形成规模化优势后逐渐没落,2021 年市场占有率仅有 3.8%。
从背板材料来看,晶硅组件可以进一步分为单玻组件和双玻组件。
单玻组件采用不透光的复合材料(TPT、TPE 等)作为背板,而双玻组件使用玻璃代替了复材背板,双面均采用玻璃封装。
相比单玻组件,双玻组件的生命周期更长,耐候性和耐腐蚀性更强,衰减也低于普通组件;同时双玻组件具备更高的发电效率,正面背面均有发电能力,背面可接受周围环境的反射光、散射光转换为电能,根据不同地面环境双面组件能够提高10%-30%的发电量,因此双玻组件更适合用于居民住宅、化工厂、海边、水边、酸雨或者盐雾大的地区的光伏电站。
根据CPIA数据,截至2021年双玻组件在光伏组件中的应用占比约为 35.6%。
2.4.特征:轻资产+高周转+低ROE,一体化企业更具优势光伏组件行业较产业链其他环节具有轻资产+高周转+低ROE的特征。
我们选取光伏产业链各环节的龙头代表公司与光伏组件龙头企业进行比较,具体来看: 1)轻资产:从资产结构来看,光伏组件企业的流动资产占比较其他环节偏高,在 50%-65%的水平,但低于逆变器、胶膜环节,整体资产结构较轻;2)高周转:从资产周转率来看,相较于硅料、硅片、逆变器、光伏玻璃等其他环节,光伏组件企业整体具有较高的总资产周转率;3)低 ROE:从摊薄 ROE 来看,与硅料、胶膜、光伏玻璃等环节相比,光伏组件企业 2021 年 ROE 整体相对处于较低水平,近年来光伏产业链上游材料供应紧缺,光伏组件环节的利润空间相对承压。
3.需求端3.1.碳中和背景+平价时代共同驱动光伏新增装机需求,全球装机量快速增长全球碳中和进程加速,清洁能源为未来大势所趋。
2015 年,联合国气候变化大会通过《巴黎协定》,提出各方将加强对气候变化威胁的全球应对,把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2 摄氏度之内,并为把升温控制在 1.5 摄氏度之内努力。
《巴黎协定》的签署加速了全球碳中和进程,全球多个经济体已承诺在 2050 年前实现碳中和目标。
中国是《巴黎协定》第 23 个缔约方,也是落实《巴黎协定》的积极践行者。
中国领导人在联合国气候雄心峰会上宣布:到 2030 年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右(2020 年比重在 15%左右),风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。
在全球碳中和大主题下,发展新能源是大势所趋。
光伏发电成本不断下降,经济性驱动新增装机需求。
从全球范围内来看,根据国际可再生能源组织(IRENA)发布的《2021 年可再生能源发电成本报告》,全球光伏平准化度电成本(LCOE)由2010 年的0.417美元/千瓦时下降到 2021 年的 0.048 美元/千瓦时,降幅达88.49%,成本不断下降,经济性大幅提升。
从横向对比来看,其他新能源发电方式如海上风电/陆上风电,2010-2021 年度电成本降幅分别为60.11%/67.65%,降本幅度较光伏具有较大差距。
根据 IRENA 预测,2022 年全球光伏LCOE将降至0.04美元/千瓦时,将低于燃煤发电成本。
从中国范围内来看,中国光伏平准化度电成本(LCOE)由 2010 年的 0.305 美元/千瓦时下降到2021 年的0.034美元/千瓦时,降幅达 88.85%,且中国光伏度电成本低于全球水平,性价比更优。
全球光伏装机量持续提升,预计 2025 年新增装机量达270-330GW。
根据 IRENA 数据,在全球碳中和加速的背景下,叠加光伏发电成本持续下探,经济性不断提升,全球光伏新增装机量由2010 年的17.46GW提升至2021年的 132.81GW,CAGR 达到 20.26%。
根据CPIA 预测,2025年全球光伏新增装机容量将达到 270-330GW。
从全球装机量分布来看,去中心化趋势较为明显,已逐渐由欧洲主导演变成中国、巴西、印度、美国等市场共同崛起的局面,根据 IEA 数据,2021 年至少有20 个国家的新增光伏装机量超过了 1GW,15 个国家的累计装机容量超过10GW,5 个国家的累计装机容量超过 40GW。
3.2.能源转型扩大海外市场组件需求,政策引领国内分布式需求迅速提升3.2.1.海外装机需求激增,欧洲成为组件出口最大市场海外市场装机需求旺盛,国产组件迎出口机遇。
受全球能源转型的大环境影响,海外市场装机需求激增,我国作为光伏组件第一大出口国,光伏组件出口规模持续扩大。
根据 CPIA 数据,从出口量来看,2018年的出口量为 41.0GW,2021 年已经达到 98.5GW,2018-2021 年的CAGR为33.9%;2022H1 的组件出口量达到了 78.6GW,同比+74.3%。
从出口额来看,2018年的出口额为 129.9 亿美元,2021 年达到246.1 亿美元,2018-2021年的CAGR 为 23.7%;2022H1 的组件出口额达到了220.2 亿美元,同比剧增116.1%。
综合来看,2022H1 组件的出口额增速较出口量增速出现大幅提升,与上半年国内组件环节价格涨幅有限的形势相比,海外市场具有更高的价格接受度,需求受价格波动影响较小。
分出口地区来看,欧洲、印度、巴西为目前我国组件出口的三个最大市场。
其中:1)欧洲市场:作为在全球的能源转型浪潮中最积极布局再生能源的市场,今年以来俄乌冲突造成的化石能源供应危机加速了欧洲地区的能源转型。
2022 年 5 月 18 日,欧盟执行委员会宣布了REPowerEU能源计划,计划2025年欧盟国家的光伏累计装机量达到 320GW,2030 年达到600GW,同时提议从 2026 年起对新建的公共和一般建筑物逐渐强制安装屋顶光伏。
在地缘冲突下的能源危机和政府政策大力支持的双重刺激下,2022Q2开始欧洲市场对光伏组件的需求大幅提升。
根据 CPIA 数据,我国2022H1共出口了78.6GW 的组件,其中对欧洲地区的出口额高达一半以上。
部分欧洲国家没有出海口,出于物流成本考虑,地理位置优越、物流业高度发达的荷兰成为了进口组件转口贸易的首选,2022H1 仅荷兰进口的中国光伏组件金额占比就高达 25.8%,约 56.8 亿美元。
目前欧洲已成为全球除中国外对光伏组件需求最强劲的地区,考虑到欧洲本土制造的高成本以及建立完整供应链需要较长时间,欧洲的组件

 
关键词: 风电网 风力发电
 
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