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    1. 新聞資訊

      News information

      光伏產業新技術及設備市場分析

      發表時間:2022-03-28 文章出處:北京北成新控伺服技術有限公司人氣:-
      光伏設備投資邏輯①:終端需求的二階導。光伏設備需求與全球光伏裝機容量密切相關。這種關系為:t年全球光伏裝機容量與t-1年全球光伏裝機容量的差值為t年的全球光伏新增裝機容量,而t年全球光伏新增裝機容量與t-1年全球新增裝機容量的差值才是光伏增量產能的需求?;谶@種二階導關系,單純從下游光伏裝機容量角度來看,光伏設備的需求更為平滑,前者主要為后者提供了長期發展空間。



      2020-2021:光伏設備市場回顧及展望



      2020-2021年是光伏設備大年。復盤2020年以來的光伏設備行情,2020年是電池環節需求二階導放量(通威、隆基電池擴產)、2021年是硅片環節需求二階導放量(硅片新勢力擴產),從而帶動光伏設備企業業績提升,同時伴隨大尺寸、HJT、TOPCon等新技術落地帶動光伏設備企業估值提升。

      由于上游原材料上漲,能源成本上升,光伏在2021各環節均開始出現新的技術變化,背后核心矛盾是現有的產業鏈降本已到瓶頸期。從光伏設備股的漲跌幅及背后的邏輯來看,硅片設備受益于終端需求二階導,電池設備主要是技術迭代帶動的更新需求預期。(雙良節能主要是設備到硅片的邏輯)



      下游需求二階導影響趨弱


      1、需求端:2022年光伏新增裝機容量有望達210GW


      光伏需求:2022年供給釋放+新技術資本開支奠定需求大年。硅料:531后第一次大規模供給釋放,供給瓶頸將打破;硅片:2021年是產能釋放年,2022年是產量釋放年;電池:2021年全行業虧損,2022年N型資本開支有望大規模釋放,效率預計將從23%提升至24%。集邦咨詢預計2022年全球光伏新增裝機容量將超過210GW。

      政策保障:組件價格最高達到2.2元/w,當前價格集中在2-2.05元/w。從指標端看,風光基地一期100GW有望于2023年前并網,未來2年年均規模有望超過50GW,后續還有二期規劃。此外根據各省保障性規劃,光伏規模超65GW,大部分需要2022年底前并網。


      2、供給端:2022年各環節產能分析

      硅料環節:價格下降利好光伏全產業鏈,產能預計持續擴張。2022年硅料產能預計將達到250-300GW,且未來幾年持續有資本開支。存量產業鏈中,硅料資本開支節奏滯后于硅片,滯后于電池。從設備端來看,第一輪硅料設備投產高點在2020年10月-2021年3月,考慮到即使跌破200元/KG,硅料環節依然利潤豐厚,預計2022年行業將持續擴產。


      行業盈利承壓,新增產能預計將放緩。2021年是硅片擴產大年,截至2021年底硅片行業名義產能超過350GW,總產能供過于求,過剩產能以及硅料較難取得將導致2022年不僅小型廠家的淘汰會加速,大廠、垂直整合廠的老舊爐臺也可能面臨關停。


      從結構來看,硅片環節自2019年后新玩家持續增加,2020年擴產產能基本為182、210等新產能,預計截至2021年底新產能規模將超過200GW,從而帶動2022年行業整體盈利承壓。在這一背景下,硅片產能受競爭格局分化可能導致持續擴產,但預計規模相較2021年增量不明顯,且由于行業整體盈利承壓向上傳導后或將導致設備環節毛利率下滑。

      電池環節:盈利能力將迎復蘇,新技術助推產能破局。2021年電池擴產主要集中在Q1,此后受盈利能力下滑影響擴產規模持續降低。截至2021年底預計電池行業名義產能超過350GW,總量處于過剩;但大尺寸產能預計為150GW左右,結構性仍具備缺口。隨著硅料降價,預計2022年大尺寸電池盈利能力將迎來復蘇。但考慮到HJT、TOPCon等技術正加速落地,預計純PERC新增產能將出現下滑,新技術產能有望迎來爆發。


      組件環節:大尺寸陣營之爭帶動設備二次迭代。2021年底組件產能預計超過400GW,但大尺寸總產能預計為150-200GW,總量過剩但具備結構性缺口,預計2022年大尺寸組件產能仍將持續擴張。但對于組件設備尤其是串焊機而言,在182與210陣營之爭下,有望取得兩次迭代,即大尺寸替代小尺寸、210替代182(電池端通常購買210設備向下兼容,大尺寸只有一次迭代),因此僅考慮二階導需求,組件設備業績相對更具備持續性。且HJT替代PERC進程中,串焊機仍需要一輪資本開支。





      供需對比:2022年電池環節二階導需求最為明顯



      硅料:硅料依然是主產業鏈中最緊張的一環,且后續的實際擴產進度與規模在能耗的制約下會低于預期;變數主要在于顆粒硅,未來一年核心驗證顆粒硅的量產與品質。

      硅片:2022年硅片將正式變成大宗品屬性,且格局變差。(獨立硅片廠家變多;一體化紛紛補齊硅片)

      電池:2022年電池產能將低于硅片產能,且存在明顯缺口,行業進入N型替代P型階段。



      硅料新技術:顆粒硅


      1、原理與工藝介紹


      硅料新技術:顆粒硅-改良西門子法:目前全球主流的硅料生產工藝,原理是1050℃左右的硅芯上用氫氣還原三氯氫硅,生成多晶硅沉積在硅芯上。還原工藝采用多晶硅還原爐,其將分解的硅單質沉積在硅芯上慢慢長成硅棒,這種工藝經過西門子改良后基本實現無排放且安全性大幅提升,從而推廣?;诖?,改良西門子法是利用多晶硅還原爐,采用氣相沉積的方式生產棒狀硅的工藝。


      硅烷流化床法(FBR):原理是將細小的硅顆粒種子鋪在有氣孔的流化床層上,然后從下面通入硅烷,這時硅顆粒種子具備流體特征,在加熱等反應下,硅單質沉積在硅顆粒種子上,生成體積較大的硅粒,通過出料管送出流化床設備?;诖?,硅烷流化床法是利用流化床設備,采用硅烷裂解的方式生產顆粒硅的工藝。


      2、碳足跡是推進亮點全面擁抱新技術

      顆粒硅的優勢:一是成本更低,重點關注減碳前景。顆粒硅投資強度、電耗、人工成本更低。2021年6月,中能硅業拿到國內顆粒硅首張碳足跡證書,每千克顆粒硅碳足跡數值為20.74千克二氧化碳當量(對標瓦克57.559千克)。二是投料優勢。對于多次裝料拉晶(RCz)工藝,顆粒硅能夠減少對爐壁損傷,且流動性更優;對于連續拉晶(CCz)工藝,顆粒硅可以100%滿足投料需求,具備更佳的適配性。

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      顆粒硅的劣勢:一是“碳”,即顆粒硅碳元素含量相對較高最終影響拉晶品質;根據協鑫披露目前生產的顆粒硅碳含量低于0.4PPMA,達到客戶量產標準。二是“氫”,即顆粒硅含氫量高導致出現跳硅問題。根據江蘇中能反饋,通過加熱后能夠對氫進行釋放,目前氫含量已降至10PPM。三是“粉”,即粉塵問題影響拉晶品質。


      3、硅料設備市場空間較小,重點關注CCz應用


      顆粒硅產業進展:目前國內顆粒硅技術主要由保利協鑫進行牽頭布局,2020年9月8日,公司旗下江蘇中能規劃產能10萬噸,首期5.4萬噸顆粒硅項目開建,在原有6000噸產能基礎上進行擴容,2021年2月3日,公司江蘇中能徐州基地顆粒硅有效產能由6000噸提升至10000噸。2021年11月18日,江蘇中能與上機數控簽訂長協,期限為2022年1月1日-2026年12月31日,預計采購合同為262億元(含稅)。

      顆粒硅設備市場空間:顆粒硅生產工藝與棒狀硅完全不同,因此設備需要全部更新,主要設備為流化床、換熱器等??紤]到協鑫顆粒硅設備已實現國產化,預計顆粒硅設備投資6億元/萬噸。


      我們預計2022年國內顆粒硅產能達3萬噸,對應市場空間18億元。重點關注CCz設備應用:2020年12月,協鑫與天通股份簽訂設備采購協議,主要針對顆粒硅產能規模應用;2021年1月,雙方成立合資公司徐州鑫誠,天通持股40%。天通股份為江蘇協鑫提供308臺直拉單晶爐,用于協鑫新增的顆粒硅材料產能規?;瘧?。





      硅片新技術:鑄錠單晶、N型


      1、鑄錠單晶:原理及優勢介紹


      鑄錠單晶(cast-monowafer)介紹:鑄錠單晶硅片指采用多晶鑄錠爐,在常規多晶鑄錠工藝的基礎上加入單晶籽晶,定向凝固后形成方型硅錠,并通過開方、切片等環節,最終制成單晶硅片。鑄錠單晶的優勢:①對硅料要求低,硅料成本是常規拉晶的一半以下;②采用多晶技術,電耗更低。

      鑄錠單晶的問題:①轉換效率較拉晶有所降低;②單晶出材率。協鑫是行業先行者,其于2011年發布“鑫單晶”,此后持續完善,但尚未大規模推廣的原因是單晶出材率低,攤薄了硅料及電耗成本。2021年,以海源復材、金陽新能源為代表的企業在傳統基礎上進行改進,進一步提高了出材率。


      2、鑄錠單晶:不是顛覆,而是資源回收利用


      鑄錠單晶是對直拉單晶的補充。鑄錠單晶所采用的硅料來源為四類:①直拉單晶不能使用的硅料,如頭尾料、碎料等;②切片產生的廢料;③單晶硅料不能用的回料,如鍋底料;④報廢組件回收料。海源復材是目前A股鑄錠單晶龍頭,其第一大股東賽維目前已取得3萬噸回收硅料項目生產線批復,預計2022年將實現GW級鑄錠單晶硅片產能釋放。


      3,鑄錠單晶:配合HJT性價比突出

      硅片新技術:鑄錠單晶、N型。鑄錠單晶需要驗證邏輯為兩點:目前鑄錠單晶182售價為3.9元/片,較直拉單晶硅片便宜,具備明顯性價比。但有兩個環節仍需進一步驗證:一是鑄錠單晶電池的效率損失是否可接受,根據協鑫及海源復材披露數據,鑄錠單晶相較于直拉單晶做成的電池效率損失在0.3-0.5%;二是鑄錠單晶的單晶出材率是否達到盈利水平。

      鑄錠單晶+HJT有望對PERC進行部分替代。根據測算,鑄錠單晶+HJT較PERC具備明顯性價比,可以同時實現效率及成本優勢。





      電池新技術:TOPCon、HJT、IBC以及鈣鈦礦


      1、TOPCon電池結構及特點


      TOPCon(TunnelOxidePassivatedContact,隧穿氧化層鈍化接觸)通常采用N型結構,與PERC相比的改進是增加了遂穿層,其包括兩層結構:一是1-2nm的超薄SiO2作為遂穿層實現鈍化,二是100nm的摻雜多晶硅層形成背面的異質結結構。


      優點:轉換效率相較于PERC更高,且能夠與PERC產線進行兼容,2021年平均轉換效率超過24%。

      缺點:產線具備持續升級壓力;工藝較為復雜,良率相對較低。


      2、TOPCon工藝介紹


      TOPCon相較于PERC而言主要是兩個變化:一是N型電池結構(正面硼擴替代磷擴,背面高低結需要摻磷);二是增加了隧穿層(SiO2)和多晶硅(本征polySi)。TOPCon工藝尚未定型。主要分歧在于隧穿層及多晶硅鍍膜工藝有所區別,目前的主流工藝是LPCVD+磷擴。


      3、TOPCon工藝:存在的問題及技術對比


      TOPCon早期存在的問題主要有三點:一是硼擴替代磷擴后工藝溫度更高;二是氧化隧穿及多晶硅層后容易出現繞鍍,且鍍膜均勻性較差;三是離子注入設備相對較貴。隨著LPCVD、硼擴散設備成熟、二次磷擴替代離子注入、通過RCA清洗或單面掩膜等方式控制繞鍍后,TOPCon的工藝趨于穩定,且良率從早期的70-80%提升至95%以上。


      PECVD工藝優勢明顯,目前正處于產業化驗證。管式PECVD進行原位摻雜從工藝流程來看有所節省,同時鍍膜速度提升,且較大程度解決繞鍍問題,有望成為未來的主流工藝,目前正處于持續驗證之中。





      組件新技術:串焊工藝匹配


      1、設備空間:單GW投資額降至6300萬


      組件設備:組件設備是指將電池片進行串聯和并聯形成組件的設備,包括串焊機、匯流條自動焊接機、層壓機、削邊機、EL測試儀、全自動裝框機、接線盒設備、清洗設備、IV測試儀。


      市場空間:截至2020年底組件設備單GW投資額已降至6300萬元,其中串焊機設備是核心,一條250MW的產線需配置4臺串焊機,單臺價格在135-150萬元,即串焊機的單GW投資為2000-2400萬元,是最核心的組件設備。預計2021年組件產能擴產95.1GW(182+210),對應設備市場空間為60億元,對應串焊機市場空間為20億元。


      2、串焊機技術迭代:MBB、大尺寸、異質結組件新技術:串焊工藝匹配

      MBB影響:串焊機是將光伏電池片通過焊帶進行串聯的設備,隨著電池尺寸的增大和主柵數量的增加,串焊機設備將迎來升級換代需求。多主柵電池對于設備的焊接能力、精度、穩定程度要求均有大幅的提高,5BB升級到9BB串焊機需要更換串焊機,并使用特殊的助焊劑,9BB繼續升級通過更換工裝實現。


      大尺寸影響:串焊機需升級成為182、210型號串焊機,設備需進行更換。182串焊機可以通過改造升級為210串焊機,但無法在現場改造,且產能優勢不明顯,因此也以更換新機型為主。210機型不僅可以滿足210電池生產,同時能夠向下兼容,生產效率也相對更高。更為重要的是,串焊機在組件環節出現了182、210兩次尺寸迭代。


      HJT影響:HJT是全程低溫工藝,因此傳統的高溫串焊方式需要更改,針對HJT有專門串焊機設計,會帶動設備更新需求。


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