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文档简介
新能源机械设备行业专题研究:深挖高景气的能源转型装备赛道新能源车装备:关注减速器齿轮、一体化压铸设备等景气赛道新能源汽车销量持续快步增长,短期供应链影响修复,5月以来行业景气逐步复苏。受疫情影响,4月新能源车销量环比有所下滑,随着疫情的有效控制以及复产复工的进程加快,5月产销迎来好转。2022年1-5月新能源汽车累计销量超200万辆,同比增长110.90%;
其中1-5月纯电动汽车和插电混合动力汽车销量分别完成158.6万辆和41.6万辆,同比分别增长100%和167%。随着供应链加速恢复,新能源汽车产销情况有望持续向好;多省市陆续发布汽车补贴政策,拉动汽车行业需求增长,有望带动销量继续攀升。锂电设备:受益全球电池产能扩张,设备公司在手订单充足22年国内电池厂商继续扩产能,预计23年锂电设备需求将创新高2022H1电池厂商继续扩产,我们预计22-25年锂电设备累计需求超过5800亿。截至22年6月,我们统计国内外主要电池厂产能规划超过2800GW,我们测算2021年全球锂电设备需求为916亿元,预计2023年将增长至1830亿元,2022-2023年复合增速19.92%。自21年以来,国内外主要锂电设备企业总规划产能已经达到2791GWh,假设这些产能都能在25年前投产,那么未来4年锂电设备累计市场需求有望达到5861亿元。海外电池厂接力国内扩产需求,储能装机需求接力动力锂电持续增长从下游需求(动力+储能+小型电池)来看,25年全球动力电池需求为1392GWh(国内706GWh,海外686GWh)。25年储能装机需求370GWh,小型电池装机需求177GWh,其他(船舶机械等)电池装机需求为50GWh。关注电池技术创新带来的新需求:激光焊接、叠片技术、机器视觉等4680电池采用无极耳技术,大大降低电池内阻,大幅提升电池能量密度。相比18650和21700电池,4680尺寸更大,能量密度更高。据特斯拉于2020年超级电池日的介绍,4680电池单体电芯能量较前代21700电池提升了5倍,输出功率提升6倍,带动动力电池的发展推进新时代。据亿纬锂能董事长刘金成(2022.03.27电动车百人会论坛),4680电池工艺路径较前代2170电池工艺路径缩短了30%,每GWh生产效率更高,对比方形电池的制造成本下降42%。4680大圆柱电池生产工艺难点集中在卷绕和封口:
1)在卷绕过程中,为保证电芯组装成的电池具有高一致性,需要对卷绕张力进行控制,张力波动会使得卷绕出的电芯产生不均匀的拉伸形变,严重影响产品的一致性。由于4680电池相比原先的18650/21700放大了电极表面积,也因此使得张力控制变得更难。2)4680电池极耳数量多,单车装配量大,比21700电池的焊点数量提高五倍以上。根据GGII数据,4680电池的“无极耳”并非真的没有极耳,而是在正极或负极上增加很多极耳,可以理解为一种特定形式的“全极耳”。与21700电池相比,4680的焊点数量提高五倍以上,也对焊接的精度、质量、一致性要求更高,对焊接机器的稳定性和可靠性要求更高。同时,由于圆柱电池体积小于方壳电池,同样电量的电动车需要搭载圆柱电池的数量数倍于方壳电池,需要更多的焊接设备进行加工。方形和软包电池电芯装配工艺环节开始大规模采用叠片技术。软包采用叠片工艺,圆柱采用卷绕工艺,方壳采用卷绕工艺。随着叠片机效率的提升,成本下降,BYD、蜂巢能源等主流厂商开始大规模采用叠片工艺,2021年成为叠片机的元年,预计未来叠片机的需求会持续增长。随着动力电池对电芯的品质要求较高,全自动化设备市场需求逐步加大。一方面,大企业整线改造升级加速;另一方面,新建项目对于智能设备的投入加大,其中包括机器人、机器视觉、AGV/AMR、智能仓储系统等。我们预计,锂电池产业对于机器人为代表的智能设备的需求将持续旺盛,锂电池厂商对于机器人的综合性能要求将日趋提升。从机器人的应用角度来看,前段工艺机器人的应用场景较少,基本由专机设备完成,机器人应用主要集中在中后段工艺环节,其中包括电芯装配、检测、电池组装等环节,涉及卷绕、包装、检测、入壳、化成分容、PACK等工艺。数码电池以SCARA为主,动力电池以多关节机器人为主。SCARA在实现产品的快速转型以及取代直线滑台上具有优势。在数码电池的生产过程中,因为电池产品种类多,需要频繁换型,SCARA使用量比较大;而动力电池产品相对单一且体积和重量较大,在产线后端的搬运和装箱上使用大负载的多关节机器人更方便。随着锂电芯生产工艺过程自动化程度不断提高,加上对安全性和降本增效的要求,视觉检测技术的应用逐步普及。视觉检测模块可嵌入式的安装在辊压机后、分条/模切机、卷绕机上,无需对原有设备进行改造,就可以快速检测极片表面缺陷、极片毛刺、极耳缺陷、卷绕对位精度等。根据奥普特官网,奥普特机器视觉整体方案在锂离子电池极片瑕疵检测和极耳尺寸测量的应用,速度120米/分钟,检测瑕疵种类超过15种。智能仓储物流系统提升生产及管理智能化。锂电池企业越来越重视其原料仓、线边仓及成品仓的智能化管理,越来越倾向于利用自动化立体仓库提升厂区空间的利用率及电池的便捷存取,同时使用AGV/AMR实现工艺之间的物料、半成品的运输,便于生产物料的监管。此外,将电池生产工艺与自动化物流系统完美结合,通过存储设备、输送设备、装盘区设备、NG站等专机,实现电池生产全工艺过程的自动化、智能化,达到生产企业预期的指标。锂电设备企业已经具备全球竞争力我们认为,依托于多年积累形成的技术储备、产业链配套、整线交付使设备一致性、良率提高、大规模制造等竞争力,中国产品、中国方案、中国技术将深度参与到其电池产业构建之中,锂电设备有望全面参与全球竞争。2019年2月,先导智能与欧洲知名电池厂商Northvolt签订锂电池生产设备框架协议,双方计划在未来进行约19.39亿元人民币的业务合作。这是我国首次将自主研发制造的高端锂电池装备出口到欧美发达国家,国产锂电设备开始出口拓展阶段。随着国内头部设备企业进入国际一线电池企业供应链,“出海”速度也在加快,利元亨、海目星激光、先导智能、嘉拓智能、联赢激光等领先装备企业已经进入国际车企/动力电池巨头供应链,全球化路径逐渐延伸至远。一体化压铸设备:颠覆汽车制造工艺,大型压铸机成长性凸显一体压铸是通过大吨位压铸机,将多个单独、分散的铝合金零部件高度集成,再一次成型压铸为1-2个大型铝铸件。2020年之前压铸机最大吨位为4500吨,压铸机主要用于小型零部件。小型零部件主要包括车门框、A柱、后纵架、尾箱盖、三合一/五合一动力总成外壳等大型车身构件,需要使用4000T压铸机制造,减震塔使用2500吨压铸机制造,重卡发动机缸体使用4500吨压铸机制造。传统造车工艺包括冲压、焊装、涂装、总装四个步骤,一体化压铸覆盖了冲压和焊装两个步骤,以单个大型铝铸件替代大量的小型零件,与传统汽车制造相比具有显著优势。特斯拉近期计划用2~3个大型压铸件拼接成整个下车体总成,替换掉原来的370个零件。2020年9月22日的特斯拉电池日发布会上,车身一体化的构想(即“一体化压铸前底板+CTC+一体化压铸后底板”)被提出,极简化汽车制造方式对大型压铸机产生需求。马斯克称特斯拉ModelY将采用一体压铸生产车身后底板总成,2021年特斯拉发布的ModelY,一体压铸了车身的整个后底板,一体压铸件包含了整车左右侧的后轮罩内板、后纵梁、底板连接板、梁内加强板等零件。根据特斯拉远期计划,未来可实现底盘甚至白车身一次压铸成型,整车将由8个构件组成,代替200-400个零部件,生产成本有望下降40%,从而完全取消组装生产线,对应的压铸机吨位有望达到10000T以上。一体压铸优势体现在降本提效上:1)后桥轮拱上方部位零部件加工时间从1~2小时缩减到3~5分钟;2)为汽车生产提供了较高的灵活度,缩短了车型开发周期,新车开发周期从过去的6个月缩短到2~3个月;3)通过设备、人员、场地的节省,制造成本降低40%。根据中汽协数据及我们的预测,2022~2030年中国/全球新能源汽车一体压铸设备年均需求为72/181亿元。如果考虑燃油车也有减重需求,采用一体压铸工艺,我们假设2030年一体压铸在新能源车/燃油车的渗透率分别为100%/20%,那么全球燃油车对一体压铸设备的年均新增需求为32亿。因此,综合考虑新能车和燃油车需求,一体压铸设备年均新增需求为213亿元。核心假设:1)新能源乘用车产量:根据中汽协数据,2023-2030年中国乘用车产量增速为4%,根据各国规划的新能车数量,我们预计2030年我国新能源车渗透率为55%,我们预计2030年全球新能源车渗透率为50%。2)随着特斯拉的示范效应,一体压铸产业趋势开始逐渐明朗,越来越多的车企和压铸厂开始研究一体压铸工艺和材料,我们认为基于一体压铸的低成本高效率,减重提升续航里程的显著优势,未来一体压铸有望在新能源车领域全面应用,同时在燃油车上部分渗透。3)根据特斯拉官网,从特斯拉加州基地的设备节拍和专利披露的生产节拍来看,生产一个铸件的时间大约为147秒,专利上特斯拉给出的节拍范围为60~120秒且设备的有效工作时间为75%,那么每天共计生产:(24*60*60/147)*0.75=441件,每年生产50周,每台压铸机年产能为441*7*50=154350件。4)一体化压铸部件:新能源车
6000吨以上一体压铸可应用的部位为前、中、后底板3个部位,4000吨一体压铸可应用的部件为电池包、电机电控壳体、副车架、车门*4、后盖共计8个部位;燃油车可用6000吨以上一体压铸可应用的部位为前、中、后底板3个部位,4000吨一体压铸可应用的部件为车架、车门*4、后盖共计6个部位。5)根据调研,4000吨压铸机解决方案约为3600万元,一体压铸所需6000吨及以上的压铸解决方案均价约1亿元。越来越多车企跟进,压铸厂积极新建一体压铸产能。跟进这项工艺的车企中,特斯拉是采取完全自供的方式,蔚来、理想、小米是外供,小鹏、大众是自供+外供相结合,根据沃尔沃2022年5月20日发布的新闻,沃尔沃将在下一代纯电车型上采用自供方式,奔驰、福特、一汽等传统造车企业也在陆续跟进布局,我们认为未来还会有更多车企加入。布勒、力劲、伊之密和海天金属是一体压铸领域最主要的参与者。压铸机行业竞争格局较为稳定,市场份额排名靠前且具备一定规模的企业有力劲科技、伊之密、海天金属,瑞士布勒。从产品吨位来看,国内具备6000吨以上大型压铸机设计、生产能力的企业仅有力劲、伊之密和海天金属,海外领先企业是瑞士布勒。减速器齿轮:新能源车产业链中格局较好的细分赛道之一与传统车齿轮相比,纯电动汽车减速器齿轮在转速、强度、噪音上的性能要求更高,推高了齿轮行业的技术壁垒。新能源汽车时代,电动车减速器齿轮的高转速使得对齿轮精度、噪音控制要求、加工难度大幅提升,在热处理和磨齿等关键制造技术上变得更加严格,齿轮精度从传统燃油车变速箱齿轮精度的6-7级提高到更为精密的4-5级。高精度齿轮生产加工流程主要包括粗加工、热处理、精加工三大部分。齿轮制造的设计、加工、工艺制造、检验、质量体系等多个环节都会影响齿轮成品的品质,对齿轮精密度影响最大的技术是热处理和磨齿。汽车电动化引发的技术变革打破了传动齿轮固有行业格局,独立第三方齿轮厂商有望加速崛起:1)车辆齿轮传动产品过往在乘用车应用领域呈现出“自给自足”的业态,但随着汽车产业的升级变革,特别电动化趋势,使得整车及部件企业自身所面临的核心创新能力与制造能力的竞争格局发生变化,企业竞争高地从动力系统变为智能化,这一态势让原有格局逐步走向分工协作、协同发展,原本封闭的零部件供应链逐渐向外部市场打开。2)在新能源汽车电驱动系统中,电机、控制器和减速器往往作为“三合一”模块提供给主机厂,减速器齿轮与电机轴或供给“三合一”电驱动厂商,或供给车企的电驱动工厂,由于电驱动系统对齿轮的设计要求较传统燃油车更高,对高转速、高承载、啮合精度以及噪声的性能要求大幅提升,从而提高了行业的技术门槛,而电驱动厂商更注重驱动系统的整体设计与方案解决,因此在齿轮生产环节往往采用外包模式,具有技术实力的少数独立第三方齿轮厂商迎来重大崛起机遇。减速器齿轮的制造产能建设周期长、资金需求量大,较早布局产能的独立第三方齿轮厂商具备先发优势,市场有望向少数先发头部企业集中,格局优化。近年来行业头部企业顺应行业趋势提前布局并建成了可满足当下及一定前瞻性需求的产能,与战略客户构建快速响应、协同共生的合作关系。大规模、多基地的项目投资形成了在一段时期内先发企业的
“护城河”。而且经过多年投入,头部企业已拥有适应高端制造装备需求的各类国际一流的大型齿轮制造设备,并且与设备供应商进行技术合作,寻求降本增效的优化方案,具备对高端设备二次开发的能力,不断打造、巩固公司的“装备能力”。同时,在全球充满诸多不确定性的大环境下,越来越多的客户不再单纯地追求成本优势,而是强调产品质量保证和交期保证,更多地选择与供应商形成深度的合作关系以保障其供应链的安全和稳定。头部企业规模化的设备投资、高质量生产能力、精密化制造工艺可以更好满足下游客户的需求。轴承:新能源车本土制造崛起,推动轴承产业链本地化轴承产业下游应用领域广泛,以汽车领域占比最高。以国内市场情况来看,轴承下游广泛应用于工业自动化、高端装备、机器人、汽车制造等领域。2020年轴承应用领域占比最高的前三个领域分别为汽车、家用电器以及电机,分别占比为37.4%、12.4%、10.6%。新能源车渗透率提升,自主品牌市占率稳步上行。据中汽协,1-5月自主品牌汽车累计销量381.3万辆,同比增长8.8%,本土车企市占率持续提升,1-5月达47.4%,相比去年同期+5.7pct,德系、日系前5月累计渗透率同比均有下滑,呈现萎缩态势。本土新能源车制造的崛起有望推动轴承产业链的本地化。轴承产业多临需而建,据头豹研究院,占全球份额约70%的前八大家(舍弗勒、斯凯孚、恩斯克、捷太格特、恩梯恩、不二越、美蓓亚、铁姆肯)在全球范围内均设有制造基地,就近服务当地及区域内的制造业生产。据头豹研究院,2020年亚洲占全球轴承消费量的50%。相应的,亚洲具备八大家较多的制造基地,其中,日本和中国均拥有全部八大家的主要制造基地。另外,东南亚及印度也拥有一个或多个巨头轴承制造基地。因此,新能源车本土企业的崛起有望拉动本土轴承及产业链需求的增长。同时由于近几年国际形势导致的海运物流的不确定性提升,企业更多考虑供应链安全,会更倾向于本土化供应链的建立。舍弗勒、斯凯孚等国际巨头近25年间均逐步在中国新增制造基地,与此同时,他们也在关停欧美的工厂。传动系、驱动系、行驶系均需要使用轴承。燃油汽车中使用到轴承的部位主要是轮毂、变速箱、差速器、发动机等等。发动机内轴承主要包括发动机球轴承、冷凝风扇、汽车水泵轴连轴承、发动机摇臂用滚针轴承、汽车发电机轴承、车用风冷风扇轴承等。轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导,变速箱轴承主要作用是提供支撑和承担径向载荷。一台汽车内一般包括4套轮毂轴承、4套差速器轴承,变速箱轴承和发动机轴承视不同动力的车型而定。光伏设备:促进产业链持续降本,强化中国光伏竞争力全球光伏新增装机中长期有望持续增长2022年1-5月我国光伏新增装机容量同比+139%,增长显著。根据能源局统计数据,22年1-5月光伏新增装机量23.71GW,同比+139%,其中22年5月光伏新增装机量达6.83GW,同比+141%,环比+86%,装机量同环比增长显著。根据CPIA预测,2025年中国光伏新增装机容量为90GW~110GW,全球光伏新增装机容量为270GW~330GW。国内分布式高增长与海外多点开花带动全球光伏需求旺盛。国内22Q1分布式装机高增长趋势延续,国内分布式新增装机由21Q1的2.81GW增长至22Q1的8.87GW,同比增长216%。同时能源危机+地缘政治加速欧洲清洁能源转型,带动新增装机需求高增,中国21年出口40.9GW的组件到欧洲市场/yoy+54%,组件出口占比提升至46%,22Q1国内出口欧洲组件达16.7GW/yoy+145%。2022年6月27日,欧盟国家能源部长在卢森堡举行的会上决定,将2030年可再生能源在欧盟整体能源结构中的占比提高至40%。21Q4能源危机+22Q1俄乌战争推高海外能源价格,欧洲对光伏的诉求持续加强,BloombergNEF预测2030年全球光伏新建装机有望达到443GW。上游产业链22年供给量持续增加,供应短板或于22Q4缓解。根据硅业分会,预计22全球多晶硅产能净增35-50万吨/年,增量几乎全部来自中国,国内多晶硅产能同比增长近100%,22-25年中国产能将达到100/200/300/400万吨/年以上。分季度看,2022年Q1国内产量15.9万吨,同比增长45.9%,增量主要源于大全新疆4万吨、永祥四川4万吨满产运行;Q2徐州颗粒硅2万吨、永祥云南4万吨、亚洲硅业3万吨等陆续满产,产量有望进一步上升至18万吨;Q3部分企业分线检修,新增产能较为有限,硅业分会预计产量19万吨;新特包头10万吨、青海丽豪5万吨、希望新疆6万吨、协鑫四川6万吨、协鑫颗粒硅3万吨有望于Q4满产运行,产量有望进一步提升至22万吨,硅料环节供应紧张或将缓解。需求端与供给端共同促进下,BloombergNEF预测22年全球光伏新建装机有望达到238GW/yoy+31%。我们认为,22年硅片设备有望维持景气高位,主要驱动因素为:1)TOPCon电池片技术进入快速渗透期以及产能投放;2)HJT电池工艺降本增效加速光伏设备存量替换。建议关注新电池片技术领域降本增效技术导入量产的情况,包括:1)TOPCon的激光掺杂、PE-poly技术,量产效率25%的微晶技术、SMBB、银包铜验证情况和银浆国产化进展、硅片薄片化等。组件环节的多分片、高精串焊、无主栅、叠瓦等技术迭代也将带来的存量更新需求。TOPCon技术进入快速渗透期CPIA预计,2025年以前TOPCon电池占比高于HJT,2025年以后HJT电池占比开始超过TOPCon电池。N型硅片占比将逐渐提升,预期将从2021年的9.5%上升到2030年的48.0%。根据CPIA的预测,2022年开始TOPCon电池占比有望快速上升,预计2023/2025/2030年占比将分别达到10.2%/15.8%/24%。预期HJT电池占比2023/2025/2030年分别有望达到6.5%/13.8%/32.8%。IBC电池由于成本高、工艺复杂,中短期产业化可能性较低。22年开始,电池片厂商龙头积极布局TOPCon,进一步推动TOPCon电池产业化,截至2022年6月,TOPCon已有产能30GW,规划产能54GW。行业龙头企业22年均规划TOPCon项目:晶科将N型TOPCon作为下一代规模化量产的主流工艺,2022年已实现产能规划16.9GW,并在上饶规划24GW产能;中来股份现有TOPCon电池产能3.6GW;
钧达股份计划2022年建设8GW的TOPCon电池项目。由于大部分厂商存有PERC产线,预计未来多数厂商会对现有PERC产线进行改造,升级为TOPCon产线。TOPCon渗透率的提升,主要由于目前与其他技术路线相比的性价比优势。TOPCon电池平均转换效率在中短期内预计可升至25.0%。组件价格方面,TOPCon电池组件价格相对较低,为1.99~2.05元/W,HJT组件价格较高,约为2.10~2.15元/W。TOPCon电池进一步提效路线明确:一是提升光学效率,包括栅线变细、材料吸光特性改善,目前根据晶科企业数据约有0.4%-0.5%的效率上升空间。二是电学性能改善,包括钝化优化,约有0.6%-0.85%的效率提升空间。目前实验室转换效率记录为25.8%,与实验室效率进行差异分析后,晶科制定的提效路线为金属栅线宽度优化、金属复合提升、背面吸光优化、钝化优化、金属接触优化、硅片品质提升;隆基制定的提效路线为栅线优化、陷光缺陷优化、高质量硅片、增透膜、SE。激光掺杂中路径更加简化的一次硼扩有望成为未来的主要工艺方向。Topcon中的激光掺杂包括两个路径,其中,二次硼扩不等同于SE(SelectiveEmitter,选择性发射极),激光在其中主要是开槽作用,硼扩散是由扩散炉实现,二次硼扩的过程较为冗长,需要额外添加一道扩散炉以及开槽处清洗设备,经济性较差。一次硼扩路径为激光掺杂法,仅增加激光扫描一个工序就可以形成选择性发射极结构。一次硼扩还未真正实现,仍需要配备额外设备以实现更好的性能。一次硼扩对于流程简化的优势显著,但该工艺的核心问题为:1)激光对晶硅造成额外损伤;2)受BSG中硼源浓度等条件限制,硼硅玻璃中硼源浓度低、活性低等问题。为应对这个问题,正泰引入硼浆印刷的步骤。目前各个厂商能够真正一次硼扩的还很少,往往也需要搭配额外的步骤,比如硼扩/清洗后再进一次高温炉(800度左右)、进行氧化,以减少激光对于晶硅电池表面造成损伤。因此,当前的一次硼扩尚未能够真正的简化,需要搭配额外环节以实现更好性能。激光掺杂的运用可提升电池片转换效率,激光掺杂设备价格下降带来降本空间。钝化层制备工序,LPCVD是当前行业主流,PECVD尚有技术难点有待攻克,有望成为未来技术方向。LPCVD目前为行业主流路线,技术相对成熟。LPCVD设备可一站式完成隧穿氧化层和非晶硅薄膜层的制备,其优点包括节约时间,以及能够对超薄氧化硅层起到保护作用,一方面使氧化层不会在出舟过程中被进一步氧化,失去隧穿效应;另一方面氧化层也不会在空气中被污染。LPCVD设备供应商有:SEMCO、Tempress、拉普拉斯、北方华创、捷佳伟创。PECVD在制备隧穿氧化层时采取PEALD方案,优点包括工艺时间短、实现了原位掺杂、流程简化,但存在爆膜、维护成本高的问题,产业化进程慢于LPCVD,目前PECVD设备供应商有:梅耶伯格、拉普拉斯、捷佳伟创、金辰股份、无锡微导。关注HJT降本增效进展HJT电池成本为0.9元/W,高于TOPCon与PERC电池,未来降本空间大。HJT电池成本主要由硅片成本与非硅材料成本组成,其中银浆浆料成本显著高于PERC电池,主要原因为HJT电池使用的低温银浆目前以进口为主,价格高叠加用量大因素导致HJT银浆成本高。HJT电池将从银浆、设备、硅片与靶材四个方面推进电池降本。降本路径一:SMBB、钢网印刷、银浆国产化、银包铜等方案有望促进银浆成本下降。根据中科院电工所数据,目前中国90%的低温银浆来自日本KE公司,进口银浆价格约6500-6800元/kg。2021年苏州晶银、矩能电力合作开发的低温银浆成功导入HJT电池规模化生产显示国产低温银浆逐渐得到电池片厂商的认可,根据solarzoom的数据,国内低温银浆价格约为5000-5500元/kg,随着国产比例上升,银浆成本将下降。2022年3月,华晟M6-12BB电池单片银耗量已降至150mg以下,随着钢网印刷、银包铜的导入,未来,单片银耗有望低于100mg。减少银耗量有三种方案:1)栅线工艺优化:使用多主栅技术,在增加主栅数量的同时缩减栅线的宽度,达到减少银耗量的目的,为行业重点研究方向。2)优化丝网印刷工艺:采用印刷的非接触式金属化技术代替丝网印刷工艺,降低栅线宽度,帝尔激光、迈为股份在该领域获得突破。3)改变银浆配比:降低银粉含量,调节银铜比,减少银耗量。降本路径二:HJT主流厂家正在积极导入120-130微米硅片,硅片薄片化趋势显著。HJT电池为对称结构,该结构支持硅片薄片化,在硅片变薄的情况下,电池开路电压上升、短路电流下降,电池效率可以基本保持不变。根据上海交通大学太阳能研究所教授沈文忠在第十一届中国(无锡)国际新能源大会暨展览会上的说法,一般硅片厚度每减少20μm,组件成本可降低0.05-0.06元/W,HJT电池硅片可以设计为150μm,理论上可达到100μm,存在0.10-0.12元/W的降本空间。根据CPIA的数据,2020年金刚线已完成对传统技术的全部替代。据原轼新材招股书,线锯外径持续降低,有利于减少切割锯缝损失、硅料损耗,提高硅片的出片率;另外,较细线锯所需金刚石微粉的粒径大小也相应减小,从而降低切割时对硅片表面的损伤,优化硅片TTV、线痕等质量指标。但是细线化同样导致金刚石线破断力、切割能力进一步下降,降低断线率的难度随之提升。叠加硅片“大尺寸化”发展,单晶硅棒横向、纵向切割长度增加,造成线锯切割负载持续提升,生产性能质量稳定的细线产品难度也相应提高。2022年,领先金刚石线产品已达35线及以下,现有钢丝母线细线化程度已逐渐接近物理极限,难以支撑更新规格产品切割所需张力。为了保障细线化进程,使用抗拉强度更高,更耐磨损,受拉力不易变形,使用寿命更长的钨丝成为母线基材未来发展方向之一。降本路径三:HJT设备国产替代规模扩大,设备折旧成本仍有下降空间。2019年之前HJT设备主要由国外厂商日本住友、YAC、梅耶博格等提供,价格为10-20亿元/GW,2019年至今,随着国内厂商迈为股份、捷佳伟创、钧石能源逐渐拥有整线设备供应能力,设备价格已降至4.5-5亿元/GW。预计未来随着HJT产线规划增加,国产设备价格有进一步下降的趋势。降本路径四:HJT靶材国产化。HJT电池中TCO薄膜的光电特性受靶材选择的影响,进而影响转换效率。PVD为行业主流,采用PVD方法的TCO薄膜制备主要采用ITO与SCOT靶材,其中ITO靶材相对成熟。采用RPD方法的TCO薄膜制备主要采用IWO与ICO靶材,新型ICO靶材载子迁移率可达50-150cm2/Vs,薄膜品质得到优化。溅射靶材主要的供应商为国外厂商,包括:三井、东曹、日立,国内厂商如先导、映日等。其中,先导智能
ITO靶材制作能力成熟,同时先导也在收购优美科国际公司后着手研发SCOT靶材,靶材价格将随着国产化程度加深而下降。风电设备:看好行业景气,短期关注零部件企业成本弹性平价进度加速,“十四五”风电装机有望稳步上升风机价格大幅回落,平价元年竞争力凸显。2021年之前国内风电行业对补贴的依赖程度相对较高,降本速度相对较慢。据国际可再生能源署(IRENA),2010-2020年间中国陆上及海上风电的平均度电成本分别从0.071/0.178美元下降至0.033/0.084美元,降幅为54%/53%,相比同时期光伏度电成本86%的降幅,有较大的差距。而2021年作为陆上风电的平价元年,价格战下风机招投标价格大幅下降,从2020年初的4000元/kW下探至2021年12月的2359元/kW。投资成本的大幅降低将进一步降低风电度电成本,提升终端电站投资的吸引力。双碳目标明确后,风电装机战略地位提升,“十四五”年均装机中枢有望提升到50GW以上。国内风电市场在2006年国家可再生能源法实施后迎来了大发展,2010年累计装机容量4473万千瓦,第一次位列全球风电装机第一,此后风电装机容量连续11年保持全球第一。2021年,全国风电新增并网装机47.57GW,为“十三五”以来年投产第二多,其中陆上风电新增装机30.67GW、海上风电新增装机16.90GW。截至2021年底,全国并网风电装机容量328.48GW(含陆上风电302.09GW、海上风电26.39GW),同比增长16.6%,占全部装机容量的13.8%。十四五期间陆风装机量有望超过150GW。1)陆风风光大基地将成“十四五”装机主力,首批100GW已开工建设,第二批正在规划中;2)分散式风电即将发力,“十四五”规模或超50GW。据CWEA统计,2020年国内陆上分散式风电(分散式、分布式、智能微网)新增装机384台、约1GW,同比增长233.7%;累计装机容量仅193.6万千瓦,同比增长107%,潜在空间较大。2021年10月17日,118个城市与600多家风电企业共同发布了风电伙伴行动具体方案,明确“十四五”期间,在全国100个县,优选5000个村,安装1万台风机,总装机规模超过50GW。据产业链调研,我们预计,十四五期间陆风装机规模有望达到261GW。重点省份规划明确,已锚定“十四五”期间海风45GW以上装机。我国海上风能资源十分丰富,根据国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线图2050》报告,我国水深5-50米海域的海上风能资源可开发量为5亿千瓦,50-100米的近海固定式风电储量2.5亿千瓦,50-100米的近海浮动式风电储量12.8亿千瓦,远海风能储量9.2亿千瓦。2015年国内海上风电累计装机容量突破1GW,2020年底累计装机容量突破10GW,提前完成“十三五”规划目标。四大海上基地所在省份浙江、江苏、山东已规划公布的“十四五”期间新增风电装机分别为4.55GW、9.09GW、5GW,另外还有广东计划新增的17GW、广西的8GW等,预计“十四五”期间海上风电将贡献45GW以上新增装机。据产业链调研,我们预计,十四五期间海风装机规模有望达到59GW。H2招标量/装机量均有望回暖H2招标量有望进一步释放,受疫情影响,5月风电招标及核准容量环比大幅下降。据我们整理,2022H1风电招标及核准装机量分别为47GW及20GW,其中5月受疫情影响招标量环比大幅下降,仅为1.07GW。由于疫情影响逐步缓解,6月招标量回暖。3月至5月开标项目投标均价(含塔筒)逐月回升,从3月2103元/kw回升至5月2973元/kw。我们认为,2H22陆风机组招标价格有望企稳回升,主要系:1)2022年1-5月国内风电新增装机仅10.82GW,远低于去年全年超过60GW的招标量水平,因此下半年或存在抢装;2)下半年招标量进一步释放有望有效改善主机厂订单不饱和的状态,降低价格竞争激烈程度;3)近期多起风电机组安全事故发生(6.11河南延津风机倒塔事故/内蒙古公主岭风场“3.14”风机着火事故/辽宁“5·20”风电触电事故等),主机厂微薄盈利状况下下游业主方或有望重新审视中标筛选规则,相对于产品及服务品质等或将价格权重考虑有所降低,降价趋势或有望减缓。优选大型化“抗通缩”及海风增量环节轴承:大型化“抗通缩”及进口替代随着风电行业的蓬勃发展及风机的大型化,风电轴承尺寸要求逐步增大,需求逐步提升。风机上的轴承根据应用场景主要分为四部分:1)主轴轴承;2)偏航变桨轴承,偏航轴承位于塔筒的顶端,帮助控制调整机舱面对主风面的位置,变桨轴承位于每个叶片的根部,帮助根据风速调整桨叶角度,一台风机需要一套偏航三套变桨,轴承对实现可靠旋转至关重要;3)发电机轴承;4)齿轮箱轴承(双馈式风机)。随着风机大型化,轴承尺寸也随之需要更大型化,对制造能力提出更高的要求。风机大型化有望提升轴承单品价值量。据三一重能招股说明书,2018-2020年间其2.XMW风机的营收占比逐年缩小,呈现出风机大型化的趋势,在这一过程中,技术壁垒更高的齿轮箱、回转支承、变流器和减速器成本占比持续提升;回转支承、齿轮箱、减速器、机舱罩等零部件的采购价格连续三年持续上涨。一套风机轴承包含1)偏航轴承1套;
2)变桨轴承3套;4)主轴轴承1套;5)发电机轴承1套;6)齿轮箱轴承1套(双馈式机型),其中风机大型化1)或显著提升偏航变桨及主轴轴承价值量,2)有望提升齿轮箱轴承使用数量。风机大型化,风电主轴承单价或成指数级提升。十四五期间单年风电轴承市场规模有望超150亿元。以3MW直驱式风机为例,整机上主轴轴承约35万元/套,偏航变桨轴承约40万元/套,共计75万元/套,以3MW双馈式风机为例,整机上主轴轴承约15万/套,齿轮箱轴承35万/套,偏航变桨约40万元/套,共计90万元/套,两种机型单价均价82.5万元/套。如以“十四五”年均装机64GW测算,单年风电轴承市场规模约为176亿元。偏航变桨轴承国产化率已较高,主轴轴承有望成为下一个国产替代阵地。偏航变桨轴承目前已实现各型号的国产化,国内主要参与的厂家有瓦轴、洛轴、天马、新强联、京冶等。齿轮箱轴承方面,由于加工难度及应用场景高要求高故障率所限,主要由进口厂商垄断,国产化进程任重道远。主轴轴承我国已实现3MW小机型的国产化,在3MW以上的机型上大部分仍依赖进口品牌,主要为罗特艾德(RotheErde)、斯凯孚(SKF)、FAG(舍弗勒旗下品牌)等,国产品牌中新强联已有小批量大兆瓦(大于5MW)机型在明阳智能、东方电气等样机试用。轴承滚子:大型化技术变革带来产品增量兆瓦级风电机组主轴轴承主要采用的是滚子类轴承。其中,三点式支承方式多用于小兆瓦风机,单点式支承越来越多地应用于大兆瓦风机。三点式支承为主传动链由一个主轴轴承和齿轮箱两边的弹性支承,两点式支承为主传动链由两个主轴轴承支承,单点式支承为主传动链由一个主轴轴承支承。各风机制造商根据风机外形、制造成本、安装工艺等因素选择合适的布置形式。风机大型化使偏航变桨轴承的技术路径由单列/双列钢球轴承向三排滚子轴承转换,有望大幅提升风电轴承滚子的需求量。小兆瓦机型的偏变轴承以单列/双列钢球轴承为主,虽然钢球的运转力较好,但承载力存在上限,而且成本相对更高。大型化对轴承的承载力提出了更高的要求,独立变桨因此多采取三排滚子结构,同样尺寸情况下,承载能力约为钢球的1.5x,因此有效节省了轮毂和桨叶连接段的法兰等产品的用量,降低整体制造成本。十四五期间风电滚子年均市场空间约20亿元。如以“十四五”年均装机64GW测算,单年风电轴承市场规模约为176亿元,滚动体在轴承中的价值量占比约12%-15%,对应市场空间约为24亿元,滚子占整体滚动体约为80%以上,因此整体风电滚子的年均空间约为20亿元。塔筒/桩基:受益于海风景气带来的增量风机大型化趋势对塔筒价值量摊薄有限。风电塔筒是风力发电的塔干,在风力发电机组中主要起支撑作用,同时吸收机组震动。塔筒的作用是支持机舱和风轮至合适的高度,使风轮获得较高且稳定的风速以捕获尽可能多的风能。随着风电机组的大型化,轮毂中心高度不断提高、叶轮直径逐渐增大。因此大型化趋势下,塔筒高度需要相应增加。随着高度的增加,塔筒载荷近似线性增加,而刚度下降,为保持塔筒强度与刚度不变,就需要额外增加塔筒的直径和壁厚,使得塔筒重量增加幅度大于高度增加幅度。因此塔筒单MW需求相对稳定,随着风机尺寸增大,单MW被摊薄用量有限。海上风电催生桩基需求。风电设备根据工作环境可分为陆上风电和海上风电,通常情况下一套完整的风电设备包括风电机组、风电支撑基础以及输电控制系统三大部分。风电机组包括机舱罩、齿轮箱、发电机、叶片、轴承等组件,风电支撑基础包括风电塔筒、基础环等,输电控制组件包括输电电缆、控制系统、升压站等。其中,海上风电支撑基础主要分为桩基、导管架和漂浮式基础三类。桩基平均用量远高于塔筒平均用量,头部塔筒企业均有桩基产能布局。不同功率的风电机组需要使用不同的桩基,并且还需要考虑项目地海水深度。根据海力风电招股说明书显示,4MW风机柱形单桩的重量从550吨到850吨不等,方差较大,但同一海水深度使用的桩基平均用量则较为相近。对比塔筒的平均用量,桩基的平均用量为其的2.5倍~4倍,用量远高于塔筒,并且随着深海海上风电的发展,桩基的使用量有望持续增加。头部塔筒企业天顺风能、大金重工、天能重工、海力风电和泰胜风能均有桩基布局。铸件:下半年抢装或量利齐升,叠加原材料价格下降,关注利润弹性据我们测算,2025年全球铸件产能或达210万吨,2022-2025CAGR或达7%。根据GWEC预测,2022/2025年全球风电新增装机量分别为100.6GW和119.4GW。据调研,假设每MW陆上风电铸件用量17吨,海上20吨,则2022年全球风电铸件总需求量达到174万吨。考虑到风机大型化趋势下,主轴由锻造转为铸造,我们假设陆上风机单MW铸件稳态用量保持17吨,海上风机铸件单MW稳态用量预计和陆风机组趋同,为17吨。因此我们预计,2025年全球铸件产能或达210万吨,2022-2025CAGR或达
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