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光伏行业深度研报:一代技术 一代工艺 设备

时间:2021-02-18 03:51   tags: 光伏废水处理  

  北极星太阳能光伏网讯:光伏行业:一代本事、一代工艺、一代摆设,摆设为焦点

   光伏摆设为光伏行业来日增效的焦点症结:光伏家当链可分为上逛的晶硅 原料的制备、硅棒/硅片的创制;中逛的电池片、组件创制以及下逛的光伏 体例行使。

   过去数年间,通过家当链进口摆设邦产化、产能增添变成范畴经济效应、 产能移动至低本钱区域等机谋,光伏装机本钱有大幅降落。截至目前光伏 行业正在降本的道途上一经亲昵极限,来日进展宗旨是增效。光伏行业性子 是一代本事、一代工艺、一代摆设,此中摆设是焦点瓶颈症结。

   光伏摆设行业正在光伏家当链中赚取现金才气较强:光伏行业更新迭代速率 很速,日常硅片、电池片、组件临盆线的维护时预订的投资接纳期仅为 3 年独揽。下逛固然有赚取现金的才气,但必需举行大额固定资产投资,否 则就会被落选出局。归纳整条家当链来看,摆设端公司赚取现金才气相对 较强。

   光伏摆设症结:从上逛的众晶硅料入手,到光伏组件,对应焦点的摆设分 别为众晶硅还原炉、单晶硅直拉炉、切片机/截断机、电池片摆设、组件自 动化摆设。

   从价钱含量上,众晶硅症结的固定资产投资范畴约 3 亿元/GW,单晶硅棒/ 锭症结的固定资产投资范畴约 2 亿元/GW,硅片症结的固定资产投资范畴 约 1 亿元/GW,电池片症结的固定资产投资范畴 2~10 亿元/GW,组件设 备症结的固定资产投资范畴约 1 亿元/GW。

   硅料供需格式偏紧:邦内硅料尚不行所有餍足邦内单晶硅片需求。邦内硅 料产能中单晶比例乐观揣测约为 7 成。正在来日相当长一段时光,海外硅料 还会是单晶供应有用增补。海外硅料的本钱高、交付周期长,总体硅料供 需格式构造性偏紧。2019 年邦内众晶硅料扩产范畴约为 20 万吨。

   本轮众晶硅扩产带来摆设的市集空间达 200 亿元:跟着临盆装置本事的进 步和工艺程度的提拔,三氯氢硅西门子法众晶硅临盆线摆设投资本钱逐年 降落。2018 年投产的万吨级众晶硅临盆线摆设投资本钱已降落至 1.15 亿 元/千吨的程度。估计到 2020 年,单元投资可降落至 1 亿元/千吨。

   若探讨到 2019 年行业的新扩产范畴约 20 万吨来测算,本次扩产带来摆设 的市集空间约为 200 亿元。以 3000 吨众晶硅对应1GW产能来测算,若未 来 5 年下逛需求范畴年化增加 20GW,则对应的摆设需求量为 60 亿元/年。

   正在众晶硅制备症结,焦点摆设为众晶硅还原炉,其价钱约 5000~6000 万元 / 万吨。邦 外 众 晶 硅 还 原 炉 设 备 供 应 商 主 要 有 德 邦 GEC、 德 邦 Centrotherm 、美邦 GT 等。邦内众晶硅还原炉摆设供应商重要有双良节 能、上海森松、开原化工等。此中双良节能为上市公司,按照公司通告, 双良 2018 年众晶硅还原炉竣工营收 4.43 亿元,同比增加 205%,连接占 据市集最大份额。

   单晶电池相对待众晶,产物效用方面有自然的上风:2018 年,范畴临盆的 单众晶电池基础采用高效本事,此中众晶电池周密行使黑硅本事,单晶领 域则大范畴普及 PERC 本事,估计 2-3 年内正在众晶规模也将全数由 PERC 本事替换。大范畴临盆的单众晶电池均匀转换效用也离别从 2010 年的17.5%和 16.5%提拔至 2018 年的 21.8%和 19.2%。

   因为晶体发展工艺差异,导致单晶硅片与众晶硅片正在晶体品德、电学功能、 刻板功能方面与单晶比拟有明显区别。比拟而言单晶硅以下上风:更少的 缺陷、更高的刻板强度、更低的碎片率、更大的效用提拔空间、更高的集 约性、更长的衰减期。单众晶原料功能比拟中,单晶有绝对上风。

   单众晶正在电池端本钱已打平:单晶的转换效用高于众晶,这不单再现正在普 通工艺单晶电池的转化效用高于众晶电池起码约 1%,更再现正在类似的 PERC 工艺前提下,比拟各自的平常工艺电池,单晶电池转化效用会进一 步提升约 0.6%~1%,而众晶电池转化效用仅提升约 0.5%。彰着,单晶转 换效用的提升更具上风和潜力,这同样来自于单众晶的原料性格区别。

  根 据测算,电池转换效用每提升 1 个百分点,每瓦体例本钱低浸 5-7 个百分 点。于是做高功率电池组件,单晶的本钱长久比众晶低。目前,单众晶正在 电池端本钱已打平。

   目前单众晶电池本钱已基础持平,而单晶正在组件和电站端对待配套原料的 减省,以及单晶正在长久安祥性、长久衰减率和每瓦发电量方面的上风,使 得单晶硅电站具有更高的投资回报率。正在单晶价值急迅降落并挨近众晶价值确当前,单晶已经具备比众晶更大的削价空间,从而加快了光伏发电去 补贴竣工平价上钩的措施,反应出单晶的绝对上风

   高效单晶市集份额逐步增添:跟着光伏市集的接续进展,高效电池将成为 市集主导,单晶硅电池市集份额逐渐增大,2018 年单晶硅片市集份额越过 40%,中邦光伏行业协会估计 2019 年将越过 50%。跟着异质结电池、N 型 PERT 电池的行使推论,N 型单晶硅片的市集份额,也将逐年提升,众 晶硅片的市集份额来日将逐渐降落。

   截至 2018 年终,主流光伏单晶硅产能约为 75GW 独揽(隆基 28GW+中 环 25GW+晶科 5.5GW+晶澳 4.5GW+其他 12GW)。隆基和中环正在单晶硅 片症结的产能占比高达 70%以上,露出双寡头垄断格式。

   2018 年上半年入手至今,邦内单晶重要企业隆基、中环、晶科、上机等纷 纷举行单晶扩产,掀起新一轮单晶硅扩产潮。

   隆基股份正在 2018 年 3-4 月,拟投资保山单晶硅棒二期项目、丽江单晶 硅棒二期项目和楚雄单晶硅片二期项目,投资额 17.49 亿元、19.37 亿 元和 14.86 亿元。安插 2019 年、2020 年终产能离别提拔至 36GW、 45GW,至 2021 年到达 65GW,产能离别扩张 8GW、9GW、20GW。

   中环股份于 2019 年 3 月 19 日通告,与呼和浩特市邦民政府签订“中 环五期 25GW 单晶硅项目”互助同意书,项目总投资额约 90 亿元,修成达产后年产能将到达 25GW,届时“中环家当园”单晶硅年产能 将越过 50GW,产能扩张 25GW。

   晶科能源于 2019 年 4 月 16 日正在乐山绽放投资推介会上签约,拟投资 150 亿元,正在乐山市维护 25GW 单晶拉棒、切方项目及合连配套办法。

   上机数控 2019 年 5 月 8 日通告与包头市政府签订《包头年产 5GW单 晶硅拉晶临盆项目投资同意》,正在包头装置创制家当园投资维护年产 5GW单晶硅拉晶临盆项目,项目拟总投资约 30 亿元。

   硅片创制光伏家当链中的中逛。从目前隆基股份、中环股份的单晶硅项目 投资金额测算,单 GW的投资已降至 4 亿元独揽。

   以单 GW 投资额中 70%用于摆设投资来测算,硅片创制症结的摆设空间约 2.8 亿元/GW。此中单晶炉及配套摆设投资额约 2 亿元/GW,金刚线 万元/GW,截断机、切方机投资额约 2000 万元/GW,硅 片分选机投资额约为 1000 万元/GW。

   从摆设的价钱含量来判定:单晶炉的市集空间最大,受益于下逛厂商单晶 扩产;截断机、切方机属于类机床加工摆设,产物的性命周期很长,升级 换代的需求不热烈,老摆设改制后照样能够诈骗正在新修产线 年的金刚线切片替换砂浆切片家当升级,行业发作性 增加,目前市集空间较为安祥,增速放缓。硅片分选机为硅片症结摆设中 最晚邦产化的,来日 2-3 年希望该当发作式增加。

   若探讨正在来日硅片价值下行周期中,恐怕影响到二线硅片厂商的投产力度 和进度。咱们离别创立 3 种场景举行认识:乐观预测为下逛扩产超预期;中性预测为下逛按安插扩产;失望预测为下逛扩产不足预期。

   来日 3 年单晶炉市集空间达 120 亿元:单晶炉从最初的 6MW、8MW随同 单晶硅的高速进展,目前最优秀的已有 10MW 的单晶炉。若以未 3 年邦内 单晶扩产约 92GW 的体量举行测算(隆基 37GW、中环 25GW、晶科 25GW、上机 5GW 等),单晶炉的市集空间约 120 亿元。叠加配套摆设, 摆设投资额希望达 155 亿元独揽。

   光伏单晶炉比赛格式:晶盛机电、大连连城双寡头:目前中邦市集上单晶 炉的重要临盆厂家为晶盛机电、大连连城、京运通等。海外单晶炉摆设厂 商已基础退出中邦市集。

  行动下逛光伏摆设供应商,隆基股份的摆设重要由大连连城数控供应 (连成数控为隆基股份的相合企业,单晶发展炉独家供应隆基股份) 。其他 的都是走招标标准,晶盛机电的比赛力处于相对领先的位子。

   比拟较于古代的砂浆线切割,金刚线切片行动新的切割本事,具有薄片化 切割、减小瘦语吃亏、低浸硅料损耗、提升加工效用、提升出片率、低浸 污水及 COD 排放等上风,能够大幅低浸硅片临盆本钱,提升硅片品德。

   金刚线切片机来日市集空间取决于单/众晶硅片的扩产以及少量众晶硅切片 的临盆线改制、高效新产物推出对待落伍产能的迭代。

   之前古代的砂浆切片摆设的效用较低,为金刚线切片机所庖代,现正在 公司的主流摆设年产能是 43MW。2019 年 6 月,上机数控 65MW 新 产物正在上海光伏展上推出,希望带来新的摆设升级需求。以光伏切片机 5 年的性命周期来测算,2019-2021 年年均更新需求的市集空间约 10 亿元。

   跟着上机数控摆设市集据有率大幅提拔,光伏摆设行业邦际巨头瑞士梅耶 博格(MB)告状上机数控切片机摆设专利侵权,江苏省高院 2018 年 8 月 二审终审裁定 MB 败诉。2019 年头,梅耶博格将旗下光伏和出格原料(包 括半导体和蓝宝石玻璃工业)硅片摆设和效劳营业出售给一家环球外面增 强本事摆设和效劳供应商—美邦 PSS 公司,从硅片营业中退出。

   硅片检测分选摆设为非标定制化摆设,由上料台、检测体例和分选体例组 成。丈量体例为整台摆设的焦点局限,通过机械视觉等本事,竣工硅片的 尺寸、线痕、翘曲、崩缺、外面缺陷、隐裂、电功能等性格竣工检测分级。随后对硅片种的瑕疵特色举行识别提取,并将硅片品控历程中的上料、检 测、认识、下料等众项工序集成至主动化智能体例中。

   奥特维是邦内率先范畴化发卖硅片分选机的龙头厂商,公司 2017 年开 始举行客户验证并博得大量量订单,2018 年入手批量发货并当年竣工 收入 1.6 亿元。公司 2017 年入手发卖的硅片分选机截至 2018 岁终累 计发卖硅片分选机 95 台,存量市集据有率达 11.8%。2018 年环球光 伏硅片产量前 10 名企业(合计占比 81.1%, 2018 年环球光伏硅片产 量为 115GW)中的 8 家已采购奥特维临盆的硅片分选机产物。

   存量市集空间约为 13.8 亿元:按照中邦光伏协会数据,截至 2018 岁终全 球硅片产能约为 161.2GW,以均匀每台硅片分选机年产能 200MW 测算, 存量的硅片分选机数目约 800 台。按照奥特维招股仿单,该公司的硅片 分选机售价为 173 万元/台独揽。则存量市集范畴约为 13.8 亿元。

   来日 3 年,分选机市集空间 5.5~7.3 亿元/年:来日 3 年内的硅片产能的扩 张重要来自于单晶硅,按照主流单晶硅厂家的扩产安插,来日 3 年内合计 新增产能约 92GW,希望带来约 8 亿元分选机需求,年化约 2.7 亿元。同 时探讨到光伏摆设的更新换代周期较速,约 3~5 年,存量摆设的年化更新 需求达 2.8~4.6 亿元。合计分选机摆设需求 5.5~7.3 亿元/年。

   提升光伏电池转换效用向来是光伏业界孜孜寻找的目的。硅基光伏电池效 率极限是 29%,目前最高电池效用记实为 26.63%,由日本 kaneka 公司正在 2017 年成立。

   高效电池本事代外来日的需求宗旨:正在《光伏创制行业范例前提》 和“领 跑者”安插激动下,各样晶硅电池临盆本事先进急速。2018 年,范畴化生 产的众晶黑硅电池的均匀转换效用到达 19.2%,应用 PERC 电池本事的单 晶和众晶硅电池效用提拔至 21.8%和 20.3%,较 2017 年离别提拔 0.5 个 百分点和 0.3 个百分点。

   2018-2020 年为 PERC 扩产岑岭,估计扩产总范畴超 100GW:截止到 2018 年终,单晶 PERC 产能约为 67GW,按照目前邦内重要龙电池厂商 的扩产计划,2019 年的 PERC 产能希望超 110GW。电池片龙头扩产节拍:

   通威:成都的 3.8GW 一经入手动工,眉山的 3.8GW 还未动工,来日 其总体计划到 30GW的产能。

  (2)工艺摆设:扩张 2-3 道,可竣工 BSF 向 PERC+SE的升级

   PERC 电池的工艺流程囊括:浸积反面钝化层,然后开槽变成反面接触。相较常例光伏电池的工艺流程新增了两个紧张工序,只需正在古代电池产线 扩张钝化膜浸积摆设(PECVD摆设或 ALD摆设)和激光开槽摆设即可。

   TOPCon 本事是 PERC 电池片本事延迟,属于第 2.5 代电池片。HJT 电池 属于第 3 代本事道途。TOPCon 电池的转换效用要高于 P型 PERC单晶电 池,然而低于 HJT 电池效用,属于中心产品。

   TOPCon 本事道理为:正在电池反面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺 杂的众晶硅薄层,二者联合变成了钝化接触构造。该构造为硅片反面供应 了优秀的外面钝化,超薄氧化层能够使众子电子隧穿进入众晶硅层同时阻 挡少子空穴复合,进而电子正在众晶硅层横向传输被金属网罗,从而极大地 低浸了金属接触复合电流,提拔了电池的开途电压和短途电流。

   HJT 的本事道理为:以 N 型单晶硅(c-Si)为衬底光罗致区,原委制绒洗涤 后,其正面递次浸积厚度为 5-10nm 的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)和掺杂的 P 型非晶硅(p-a-Si:H),和硅衬底变成 p-n 异质结。硅片的反面又通过浸积 厚度为 5-10nm 的 i-a-Si:H和掺杂的 N型非晶硅(n-a-Si:H)变成背外面场,双面浸积的透后导电氧化物薄膜(TCO)不单能够裁汰网罗电流时的串联电 阻,还能起到像晶硅电池上氮化硅层那样的减反效力。末了通过丝网印刷 正在两侧的顶层变成金属基电极。

   邦内厂商对 HJT本事接续探究:2011~2014 年,上澎、塞昂、邦电等厂商 举行了 HJT 量产的开始实验;2015~2018 年,中智、晋能、汉能、钧时不 断探究 HJT 效用和本钱的界限;2019 年,汉能冲破 HJT 效用天下记载。

  2019 年 10 月 10 日,REC 通告其位于新加坡的 600MW 异质结电池 与组件产线MW 异质结电池组件产能,将推升 REC总组件产能至 1.8GW。该 600MW异质结产线 亿美元,由 Meyer Buger 供应焦点摆设和本事计划,临盆出的 60 片电池组件的峰值功 率达 380 瓦,组件转化效用达 21.7%,估计电池片转化效用超 24%。该生 产线的投产希望大举激动 HJT电池正在环球限制内的量产化经过。

   HJT 希望进入 GW 级量产期:目前全进口 HJT 产线 亿元/GW, 通威与捷佳互助试临盆线 亿元/GW,迈为与通威互助产线 亿元/GW。跟着邦产摆设的成熟量产,HJT 产线本钱希望竣工 急迅降落。截至 2018 年终,邦内 HJT 光伏组件装机容量约 1GW,2019 年希望达 3GW,并于 2021-2023 年间增添到 10GW独揽。

   HJT临盆线焦点摆设希望近期竣工邦产化:HJT 的 4 大工艺举措 “制绒清 洗、非晶硅薄膜浸积、TCO 制备、电极制备”, 对应的摆设离别为洗涤制绒摆设、CVD 摆设(PECVD 为主、HWCVD 较少)、 PVD/RPD 摆设、丝 网印刷摆设。

   因为 HJT 单工艺举措难度较大, HJT 摆设投资额和价钱量相较现有本事产 线大幅扩张,行业内若有公司能率先变成本事冲破,其市占率希望取得速 速提拔。

   组件主动化摆设受益于组件产线的扩产,目前邦内组件临盆摆设一经全数 邦产化。2018 年邦内组件临盆线 万元/GW。跟着 邦产层压机、主动焊接机等摆设功能接续提拔,单元时光管理的组件块数 也会急迅增加;同时电池片转换效用接续提拔,半片、叠片以及新型原料 的应用,都能够使得组件临盆线投资本钱进一步低浸。

  1)组件扩产带来的新修需求:估计2020~2025 年年均需求约 10~12 亿元

   固然组件厂商扩产有周期性,但按照下逛需求来看,来日 5 年新增装 机需求希望达 20GW/年。以 5000~6000 万/GW 的摆设投资单价来测 算,来日 5 年内新增组件摆设市集空间约 10~12 亿元。

   随同来日新型组件占比逐步提拔,将带来存量老旧组件产线 年,全片电池片的组件仍攻陷市集绝大局限份额,但比拟 2017 年降落了 7 个百分点至 91.7%。服从中邦光伏行业协会估计,由 于半片或更小片的电池片组件功率封装吃亏更小,来日半片及更小尺 寸电池片行使市集份额将大幅上升,叠瓦电池组件市占比也会逐步增 长,到 2025 年,全片电池组件市占率将低于 50%。以光伏组件 5 年 的性命周期来测算,均匀的年均更新需求的市集空间约 24~29 亿元。

   光伏组件主动化临盆线焦点摆设有:玻璃上料刻板手、串焊机、焊接机、 EVA/背板裁切机、EL 外观检测一体机、层压机、修边机、装框机、分档机 械手等。目前龙头临盆厂商均以光伏组件临盆线交钥匙工程为重要营业形 式。

   比赛敌手:海外重要厂家有瑞士的 Meyer Burger、德邦的 Sch 等;邦 内的成产厂家重要有金辰股份、姑苏晟成(京山轻机子公司)、先导智能、 羿珩科技(康跃科技子公司) 、博硕光电等,均有供应光伏组件主动化临盆 线的才气。

   组件摆设行业赢余程度较低:2018 年组件摆设家当链主流公司收入体量正在 1~6 亿元,毛利率约 3~4 成,净利率程度正在 10%~15%。