光伏组件行业研究:大尺寸+N型+高功率为主旋律.docx
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1、光伏组件行业研究:大尺寸+N型+高功率为主旋律前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。本篇报告将聚焦于主产业链制
2、造末端的组件环节。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
3、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、E1.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
4、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
5、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
6、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7.2PCt,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
7、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26%,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
8、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
9、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+1.1Pet;铝边框环节2021年占组件成本的9.0%,同比-25pct,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
10、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%o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
11、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,根据不同她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CP1.A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%o2.4. 特征:轻资产+高周转+低ROE,一体化企业更具优光伏组件行业较产业链其他环节具有轻资产+高
12、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。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
13、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1
14、2亿千瓦以上。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(1.COE)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1.COE将降至0.04美元/千瓦时,将低于燃煤发电
15、成本。从中国范围内来看,中国光伏平准化度电成本(1.CoE)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270-33OGW。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270-330GWo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
16、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IOGW,5个国家的累计装机容量超过40GWo3.2. 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.OGW,2021年已经达到98.5GW,2018-2021年的CAGR为
17、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,20182021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
18、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
19、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,欧洲的组件来源仍大幅依赖中国进口,中短期内欧洲仍有望是中国组件厂商最大的出口市场;2)印度市场:由于印度从2022年四月开始实施BaSiCCustomsDirty(BCD)关税法案,对进口组件征40%的关税,加上2021年年底硅料价格的回落,印度市场从2021年年底开始了进口组件的囤货和光伏抢装,2022Q1的组件进口量已经接近2021年全年的组件用量。根据CPIA数据,印度2022H1.进口中国组件金额约25.5亿美元,占比11.6%;
20、3)巴西市场:巴西地区终年光照充足,年平均日照时间超过3000小时,且人口基数大,工业基础良好,整体环境高度匹配光伏项目建设。2021年巴西地区严重干旱造成的水电危机大幅影响了当地的能源生产,光伏装机需求大幅增加,2021年新增装机量达到8.53GW,同比+980%。此外,当地政策允许光伏系统所有者将剩余电力回售给电网,因此巴西小型光伏的需求也迅速增长。受惠于目前进口光伏产品免税的政策,巴西为中国的第三大组件出口市场,2022H1.巴西进口的中国组件金额达到24.4亿美元,占比11.1%。3.2.2.分布式光伏对组件价格接受度更高,国内占比赶超集中式2022H1国内新增光伏装机30.88GW,
21、同比+137.4%,分布式光伏占比赶超集中式光伏。“十四五”期间,“整县推进(分布式)”和“大基地(集中式)”是国家实现碳达峰、碳中和目标的光伏产业两大建设方向,在政策指引下国内光伏的需求开始加速释放,根据CPIA数据,2021年国内光伏新增装机54.88GW,其中集中式电站25.60GW、分布式光伏29.28GW,分布式占比53.4%,首次超过集中式。2022H1国内光伏新增装机30.88GW,同比剧增137.4%,在硅料紧张、组件涨价的背景下,部分地面电站装机需求延后,而分布式光伏因其价格敏感性稍弱,需求持续放量,占比提升至63.8%o户用需求高速增长,户均新增装机量提升显著。户用光伏作为
22、我国如期实现碳达峰、碳中和目标和落实乡村振兴战略的重要力量,近两年已成为分布式光伏新增装机量中至关重要的类型。根据CP1.A数据,从新增规模来看,2021年我国新增户用装机达21.59GW,同比+113.34%,20162021年CAGR为106.14%,占分布式新增量的73.74%,同比+8.4pct;从新增户数来看,2021年户用光伏新增87.30万套,同比+83.40%,2016-2021年CAGR为46.36%;具体到户均新增装机量来看,整县分布式的大力推广显著提升了每户的安装容量,2021年平均每万户新增装机0.25GW,同比+16.32%,2016-2021年CAGR为40.85%
23、o具体到2021年每个季度来看,一季度为光伏行业的传统淡季,且2021年光伏发电政策尚未下发,每月新增规模在IGW以下;二季度开始,能源局、国家发改委先后出台有关光伏发电项目规模管理和度电补贴价格的政策征求意见稿,全国各地户用光伏市场在利好政策的带动下开始快速恢复,每月新增规模超过IGW;下半年全国户用光伏市场发展迅猛,单月新增装机规模陆续突破2GW,因2021年户用光伏项目并网补贴12月31日截止,12月份抢装趋势明显,新增装机规模达到5.09GW,创历史新高,2021H2装机规模达到15.68GW,占全年规模总量的73%o3.3.市场空间测算:2022年全球光伏组件市场规模将达521亿美元
24、,20212025年CAGR为25.40%我们假设:1)光伏新增装机容量:根据CPIA预测,在保守情况下2022/2023/2024/2025年全球光伏新增装机容量分别为205/220/245/270GW,乐观情况下全球光伏新增装机容量分别为250/275/300/330GW;2)组件容配比:从技术层面来看,根据古瑞瓦特公司,因为光照条件、安装角度、线路损耗等各种因素,组件效率无法100%输出,大部分时间只有70%额定功率左右,即便天气非常好时只能达到90%的额定功率,故组件容配比不宜为1:1o科学提高容配比可以增加系统收益,降低1.COE,实现整体效益的最大化。从政策层面来看,2020年10
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