研究报告 - 我国光伏产业链发展现状与形势分析

图1我国光伏产业链构成我国光伏产业链发展现状与形势分析中能传媒能源安全新战略研究院伍梦尧光伏产业是我国战略性新兴产业之一，其发展对于调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。近年来，在国家政策引导与技术革新驱动的双重作用下，光伏产业保持快速增长态势，产业规模持续扩大，技术迭代更新不断，目前已在全球市场取得领先优势。尤其在“十三五”期间，光伏产业链各环节成本稳步下降，多晶硅价格下降24.9%，硅片、电池片、组件价格均下降超过50%，系统价格下降47.2%，为光伏发电行业实现平价上网奠定重要基础。当前，我国光伏发电行业已正式取消中央财政补贴支持。为进一步推进产业高质量发展，光伏产业链各环节聚焦降本增效，不断深化产业链上下游协同，为推进光伏产业实现更大发展积蓄力量。 大多晶硅生产基地在供给端，我国多晶硅产业发展步伐不断提速，已成长为全球最大多晶硅生产基占全球总产量的80%。产量增长主要有两方面原因。一是我国硅资源储量较为丰有矿石储量19.1亿吨，占全国保有矿石储量的48%，利用率为7%。二是我国多晶硅自给能力持续提升。数据显示，国内多晶硅自给率从2010年的47.8%持续提升至2019年的75.4%，对外依存度大幅降低。图22011-2021年我国多晶硅年产量变化在需求端，快速扩大的光伏市场有力刺激了多晶硅市场需求。在国内市场，“十四五”期间，我国大型光伏基地项目的陆续开工建设将驱动硅料市场稳定增长。在海外市场，海外多国对新冠肺炎疫情采取的消极策略导致海外产能大幅减产、退出，一定程度上加速了全球多晶硅产业向中国转移，对我国多晶硅市场发展起到推动作用。值得关注的是，受到下游光伏发电装机大幅增长及供应链各环节扩产周期不匹配等因素叠加影响，2021年，我国硅料市场出现供应失衡，市场成交价一路上料市场成交价格涨势不减，截至4月底已连续15周维持上涨态势，多晶硅供应持续处于紧平衡状态，导致下游环节、尤其是组件端价格承压上涨接近平价上网成本天花板。为降低上游价格波动对企业盈利的负面影响，2020年下半年以来，光伏企业纷纷加码新、扩建硅料产能。据不完全统计，目前已公布的新、扩产项目如全部落地投产，多晶硅产能增长速度将高于终端市场需求，不利于行业良性发展。2.技术：多晶硅制备以三氯氢硅法为主目前，我国多晶硅环节的主流生产技术主要有三氯氢硅法和硅烷法两种方式，产品形态分别为棒状硅和颗粒硅。据中国光伏行业协会(CPIA)发布的《中国光伏产业发展路线图(2021年版)》，2021年，我国三氯氢硅法制造的棒状硅约占全国总产量95.9%，是我国最主流的多晶硅生产方法。三氯氢硅法的技术及生产技艺推进了多晶硅产业平均成本持续下降，为光伏发电度电成本的继续下行贡献积极力量。图3我国棒状硅和颗粒硅市场占比硅烷法是生产多晶硅的主要技术方向之一。此项技术主要是通过将硅烷进行分解以获得高纯硅料，其生产工艺更便于进行连续生产，理论生产成本较三氯氢硅法降低20%~30%左右，尾气更易于回收利用，综合电耗较三氯氢硅法节省40%~50%，为高电价地区寻求更低成本提供了更多选择。由于该工艺中存在使用的硅烷气体较为活泼(安全系数较低)、氢碳等杂质含量难控制等问题，目前还无法实现量产。数据显示，2021年，颗粒硅年产量在全国硅料市场中的市场份额约同比提升1.3个百分点。综合市场表现及技术发展水平来看，未来一段时间，我国多晶硅制备仍将以三氯氢硅法为主，硅烷法颗粒状多晶硅的市场份额有望实现进一步增长，其他新工艺、新方法需要在安全、环保、质量、大规模化及成本等方面通过市场的检验与认可，才有可能在多晶硅市场占据一席之地。作为光伏产业链的最上游环节，多晶硅属于技术、资本双密集型企业，行业壁垒制备工艺等方面均已位于全球领先地位，全球市场话语权不断提升。马太效应强化，行业分化日渐明显。CPIA发布的数据显示，2021年，我国多晶硅产量达万吨及以上企业达到8家，CR[1]5达86.7%，TOP5企业平均产量超过8.5万吨，同比增长27.5%。凭借自身在技术研发及生产技术升级等方面的先发优势及规模效应，龙头企业加速优势转换，逐渐在市场竞争中占据更多订单，进而实现更高利润率。与此同时，尽管行业内不断涌现新进入者，但激烈竞争下，研发能力薄弱、竞争力较差的企业因无法获得订单而被加速淘汰，市场洗牌持续进行。图4多晶硅企业TOP5产量国内市场合计占比占全球市场份额不断提升，竞争力愈发明显。从全球市场来看，2017年，我国多晶硅的产能、产量首次超过全球总量半数，我国多晶硅企业、尤其是新建企业在技术、设备、能源条件、价格等方面的全球市场竞争力优势愈加明显。据伯恩鲁特研究公司(BernreuterResearch)公布的全球多晶硅制造商排名，截至2020年，我国多晶硅产量约占全球总量的80%，全球十大多晶硅生产商中有七家来自于我国，全球市场议价权日渐加强。图52006-2020年我国多晶硅产能全球占比 1.供需：全球硅片行业主要生产市场在供给端，近年来，我国硅片市场产能、产量持续攀升。据统计，截至2021年，我国硅片年产量22700万千瓦，同比增长40.6%，持续保持高速增长态势。资料来源：根据公开资料整理图62011-2021年我国硅片年产量变化在需求端，一方面，下游光伏发电装机继续保持高速增长态势，有效刺激国内硅片市场需求，驱动我国硅片行业保持较快发展。另一方面，近年来，我国已成为全球硅片行业的主要生产市场。数据显示，我国2021年出口总额达到24.5亿美2.技术：硅片大尺寸薄片化进程加快硅片的生产流程主要分为晶体生产环节和切片环节。其中，晶体生产环节根据不同的生产方式，又可分为拉棒和铸锭。拉棒技术主要分为悬浮区熔法和直拉法两种形式，目前量产的太阳能级单晶硅棒均是通过直拉法生产。铸锭技术是制备太阳能晶体硅的主要技术之一，主要分为全熔铸锭法(以荣德新能源为代表)和半熔铸锭法(以协鑫科技为代表)。切片技术根据切割方式可分为金刚线切割和砂浆钢线切割两种方式。其中，金刚线切割技术是利用镶嵌有金刚石的钢线和待切割材料之间的两体相互摩擦作用，相对于传统砂浆切割，具有切割速度快、切除硅片品质高、成本低、切割液更环保等优点。当前，我国光伏发电行业已进入平价上网时代。为进一步降本增效，满足企业对于项目收益率的要求，硅片环节向大尺寸、薄片化方向发展趋势明显。综合来看，未来一段时间，硅片发展将继续围绕降本、增效两个环节上下延伸，在提高发电效率的同时降低项目度电成本，全方位拓展利润空间。3.市场：“双寡头”格局引领行业发展作为资本密集型产业，硅片龙头企业凭借规模优势，在技术、成本、市场渠道等方面垒高先发优势，强势吸引市场份额，导致中小企业因产能开工率及产品竞争力不断降低而逐渐停产、退出硅片业务，推进行业集中度不断提升。据统计，2021年，我国硅片环节产量达500万千瓦以上的企业7家。其中，CR5达84%，TOP5年平均产量超过3800万千瓦，同比增长64.2%。当前，我国硅片产能大多集中在中环、隆基等龙头企业，据两家企业公布的年度报告，2021年，隆基股份单晶硅片年产量7000万千瓦，中环股份的年产量不相伯仲。两家企业的高产能，不仅保证了在市场中与其他企业形成断层式超越，更保证了自身的高利润率。率图8硅料市场成交均价走势图图7硅片企业TOP5产量国内市场合计占比 1.上游环节全球产业布局进一步向中国集中近年来，全球范围内硅料、硅片产业的布局持续向中国转移。一方面，得益于持续的技术更新迭代，我国硅料、硅片环节在技术、度电成本、产品质量等方面相较海外国家具有较大优势。相对较低的电价水平和人工成本，规模效应带来的度电成本持续下行，推进我国生产优势凸显。另一方面，受新冠肺炎疫情影响，海外硅料、硅片企业被迫减产、停产或关闭，也对全球产能的转移起到一定促进影响。2.硅料产能持续扩张或将导致产能过剩2021年以来，硅料市场出现持续供应失衡，市场成交价出现持续上涨并传导至整个光伏产业链，下游环节成本承压。资料来源：中国有色金属工业协会硅业分会为尽量规避市场波动风险，产业链相关企业纷纷布局新、扩建硅料产能，以提前锁定硅料供应规模及价格。据不完全统计，仅2021年我国硅料环节公布的扩产规划总量已超过160万吨，至2022年4月仍有企业持续公布新、扩建产能计划。如这些产能全部如期落地，作为一个产能弹性系数相对较小的行业，多晶硅行业或将出现供过于求、产能过剩情况。3.生产布局向低电价地区转移寻求成本下行硅料环节的生产成本主要由电费、工业硅成本、折旧费、人工成本等构成，其中电费成本占据最高份额，约为30%。受此影响，为进一步压缩生产成本，近年区转移，以期通过节省电费的方式降低度电成本，提高产品市场竞争力。 1.供需：国内外市场需求驱动规模持续攀升在供给端，伴随大型风电、光伏基地的陆续开工，我国电池片国内市场需求持续增长，驱动国内产能持续上升。据统计，2021年，我国电池片年产量19800万瓦，同比提升46.9%。资料来源：根据公开资料整理图92011-2021年我国电池片年产量变化在需求端，除满足国内市场外，我国电池片产品出口规模持续提升。据统计，2021年，我国电池片出口量约1030万千瓦，同比提升14%，出口总额达到13.72.技术：多赛道“厮杀”难测最终结果从发展周期来看，从最初的BSF到现在的TOPCon、HJT等高效电池片，电池片环节的每一轮技术升级，都为电池片、乃至整个光伏发电行业的发展格局带来新变化。当前，我国光伏电池片依材料类型，主要分为晶硅电池、薄膜太阳能电池两类。其中，晶硅电池在技术和制造工艺方面发展更为成熟，截至2021年底，其国内市场份额约为95%，占据绝对优势。晶硅电池片，即晶体硅太阳能电池，主要是以单晶或多晶硅片为基础材料，利用光电材料吸收光能后发生光电子转换反应。据业内估算，晶硅电池片的理论转换效率极值约29.43%，目前没有技术可达到。按照表面钝化的不同技术类型，晶硅电池主要分为P型电池和N型电池，差别主要在于硅片和电池两个环节。具体来看，P型电池是在硅片中掺镓，在P型硅片上扩散磷元素；N型硅片是在硅中掺磷，在N型硅片上扩散硼元素。P型电池的制备工艺相对成熟，目前已实现量产，包含BSF电池和RERC电池两种类型。N型电池的制备技术相对复杂，量产工艺尚未完全成熟，包含TOPCon、HJT、IBC等多种类型，发展前景被业内看好。当前，TOPCon和HJT主要处于小试、中试阶段，IBC尚无法实现量产。当前，N型电池的转换效率已基本超过PERC转换效率的理论极限，且技术革新仍处于密集活跃期，被视为光伏电池技术下一阶段的主要发展方向。据CPIA预测，2022年底，N型电池(TOPCon和HJT)的市场占比有望从3%提升至13.4%。表1晶硅电池技术路线对比2014年以来，我国电池片行业42次打破晶硅电池实验室转换效率的世界纪录，并推进光伏组件中的电池成本(含硅部件)占比从2010年的91%下降至2019年的48%。图10我国光伏晶硅电池实验室效率刷新纪录情况薄膜太阳能电池，其工艺是在玻璃、柔性聚合物等基板上沉淀一层厚度不大于20μm的薄膜，并在这层薄膜中制作PN结(或PIN结)等形成的太阳能电池，主要包括硅基薄膜、铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)、钙钛矿电池及有机薄膜电池等多种类型。与晶硅电池相比，薄膜太阳能电池的优势在于其生产不受硅料市场供需情况影响，且生产成本较低、电池衰减相对较低、材料消耗更少，更适用于光伏建筑一体化。在推动现有技术更新迭代、努力探索新的技术革新的同时，电池片企业也在尝试通过双面(提升功率)、半片(降低功率损失)、叠片/叠瓦(提升功率)等不同方式来提升电池光电转换效率、降低制造成本，以提升产品市场竞争力。3.市场：由技术迭代引发的持续竞争作为一个仍在成长中的产业，电池片环节市场份额相对分散，周期内技术路线的优化升级会推动企业排名出现较大变化。受此影响，这一环节企业的毛利率相对较低，对上下游的议价能力相对较弱。企业加强垂直一体化布局，行业集中度持续提升。2021年以来，上游硅料环节出现持续性供需失衡，导致市场价格持续上涨并传导至整个光伏产业链。为规避其他环节市场波动带来的影响，2021年下半年以来，多家专业化电池片企业开始强化垂直一体化布局，以降低前期成本，提升企业市场竞争力，稳固市场份1年，我国电池片产量达500万千瓦以上企业7家，CR5达53.9%，同比提升0.7个百分点，TOP5平均产量超过2100万千瓦，同比提升67.2%，呈现持续提升态势。企业加强技术创新，抢占市场份额。当前，我国电池片环节正处于市场动荡前期。现行占据主流的PERC技术企业已触摸技术天花板，需要寻求突破或改换路线才能继续占据市场主要份额，反之则有可能被市场淘汰出局。与此同时，以N型电池为代表的高效电池伴随技术革新日渐成熟，正在吸引更多企业布局量产图11电池片企业TOP5产量国内市场合计占比需要说明的是，当前电池片环节多条技术路线并行，其中多种尚处于探索突破期。企业为提前锁定市场，一般会选择抢先下注布局生产线。上千万的前期投资，对于资金实力不算雄厚、技术研发实力相对落后的企业来说，可能对其存续产生较大影响。 1.供需：年产量连续15年位居全球首位在供给端，我国光伏组件行业供给能力持续提升。据统计，2021年，我国光伏组件年产量比2019年将近翻一番，达到18200万千瓦，同比增长46.1%，创历史新高，且连续15年位居全球首位。资料来源：根据公开资料整理图122011-2021年我国光伏组件年产量变化在需求端，在国内市场，电池片需求持续扩大。在海外市场，政策环境的波动对市场需求造成一定影响。一方面，我国光伏组件企业的海外业务版图持续扩大，据统计，2021年光伏组件出口量9850万千瓦、同比增长25.1%，出口总额达到保护本国制造业成长，美国、印度等海外国家陆续针对光伏组件出台“双反”措施，导致我国企业的海外市场开拓受到一定影响。深化降本增效伴随技术发展日渐深入，近年来，我国光伏组件发电性能不断提升。据CPIA数据，截至2021年底，我国光伏组件最高功率达到700瓦，比2020年提升100瓦。为将高效电池的优势发挥到最大限度，当前，光伏组件技术迭代主要聚焦于电量和降低功率损耗两个方面，分为双面(双玻)、半片、叠瓦、多主栅等多种方式。尽管组件并不是影响发电量的核心要素，但组件成本的下降，对于光伏发电项目度电成本的持续下降起到重要推动作用。据CPIA数据，“十三五”期间，我国光伏组件成本从3.3元/瓦下降至1.57元/瓦，推动初始投资从7.3元/瓦下降至3.99元/瓦，对于光伏度电成本下降起到积极影响，并为我国光伏发电装机规模的迅速提升奠定重要基础。需要说明的是，伴随高效电池的技术突破和市场份额的快速提升，市场对组件在串焊、封装等方面提出了更高要求。例如，如何通过多主栅技术降低银浆消耗，如何进一步提升电焊精度以提高组件可靠性，如何进一步提升封装密度以隔绝水汽等选择，都能对N型组件的产品质量、产业化速度乃至发电性能表现产生不小影响。3.市场：企业垂直一体化发展趋势增强光伏组件环节基本接近光伏制造产业链末端。作为一个典型的劳动密集型产业，其对资金和技术的要求都不算高，市场份额也相对分散。行业集中度逐步提升，企业垂直一体化发展趋势增强。近年来，我国光伏组件环节行业集中度持续提升。数据显示，2021年，我国光伏组件环节产量达500万千瓦以上企业8家，TOP5企业平均产量超2300万千瓦，同比提升67.4%；TOP5产量合计占年度总产量比重达63.4%，同比提升8.3个百分点。图13光伏组件企业TOP5产量国内市场合计占比近两年来，上游环节供需失衡导致的市场价格上涨逐渐传导至整个产业链，推动组件成本逼近平价上网天花板，盈利空间持续承压。为降低前端成本、稳固市场份额，尤其是2021年下半年以来，晶澳科技、隆基股份等多家光伏组件企业逐渐加快垂直一体化布局，向上游环节延伸拓展，希望通过构建可覆盖硅料、硅片、电池片、组件的全产业链一体化布局降低企业运营风险。头部企业排名相对固化，中小企业淘汰加快。作为ToC属性明显的产业，光伏组件头部企业凭借在规模、品牌、渠道、融资、供应链、成本管控等方面的优势，吸引市场份额加速向头部企业靠拢。目前，组件环节的头部企业排名已相对固化。为提升产品竞争力、进一步抢夺市场份额，组件环节多个头部企业都提出了高于国家质保要求的品牌标准。如隆基股份在2018年已明确，其组件质保期限由25年延长到30年，且首年光衰率控制在2%；晶科能源明确表示，其双面单晶组件和N型组件的保质期为30年，其中N型组件首年衰减不超过1%、线性衰减不超过0.4%。的相对劣势，一方面，中小企业产能的技术水平相对滞后，设备、产品加速贬大尺寸电池片将逐步占据市场绝对优势，更大尺寸的电池片还需在技术、成本等方面经历市场验证，尚且无法实现量产，因此现有产线在短期内不需升级，也会让专业化中小企业在与垂直一体化的头部企业同台竞争时不占据优势地位，逐渐被市场淘汰。 1.光伏玻璃国光伏玻璃受玻璃行业产能置换相关政策影响，出现阶段性供应失衡，导致市场价格大涨。为缓解供给紧张，仅2021年，我国光伏玻璃企业就公布扩产项目十余个，新增产能合计超过2万吨。从短期看，光伏玻璃受上游电池片环节市场需求影响，将向着尺寸更大、厚度更薄、强度更高的方向发展。从长期看，受降本增效压力驱动，在成本控制、运维管理等方面更具优势的企业将吸引更多市场份额。2.胶膜胶膜是光伏组件封装过程的重要材料，其透光性、粘结强度、耐老化等特性对于组件的密封性和使用寿命具有重要影响。截至2021年，我国光伏胶膜领域TOP4的全球市场份额占比合计超过83%，占据绝对主导地位。当前，光伏胶膜主要分为EVA胶膜(包括透明EVA胶膜和白色EVA胶膜)、POE胶膜和EPE胶膜(EVA与POE混合)等类型。据统计，截至2021年底，透明EVA的国内市场份额达51.8%，白色EVA胶膜国内占比约为23.1%，POE胶膜国内占比约达23.2%。受不断增长的高效电池市场需求驱动，具有更高透光性的白色EVA胶膜、抗PID[2]性能更好的POE胶膜等高品质胶膜的市场占比有望进一步提升。此外，光伏胶膜行业的技术门槛相对较高，对于醋酸乙烯脂含量、MI等提出了较高要求。如普通光伏级EVA的MI需高于25%，而白色EVA材料的MI范围为6%EVA力的企业仅为个位数，市场需求的70%需依赖海外进口，尚无企业具备光伏级POE 当前，我国光伏产业链中游环节的发展趋势不甚明朗。其中，组件行业的发展基本取决于市场需求，而电池片行业的技术路线还未完全定型。为实现更大盈利能力，相关企业会持续开展技术迭代更新，以提升产品市场竞争力。针对相对成熟的技术路线，企业将通过技术改造的方式，尽可能提升产品转换效率。如将PERC的现有及新增产线升级为PERC+或TOPCon产线，都是通过在制备工艺中增加设备、工序的方式实现，能够有效提升产品转换效率，降低度电成本，提升盈利空间。针对还未实现商业化的技术路线，企业将进一步加大研发投抢占市场份额。 需求在供给端，当前，我国已成为全球逆变器市场的主要生产国。“十三五”至今，我国光伏逆变器年产量连续突破新高，从2014年的年产量1630万千瓦到2021年超过11080万千瓦。在需求端，逆变器环节的出货量完全取决于光伏发电项目的装机需求。在国内市场，光伏发电行业装机规模的快速提升，拉动了光伏逆变器产品的市场需求，并长期保持增长态势。在全球市场，我国光伏逆变器企业在技术、成本、质量等方面具有较大优势，市场发展空间较大。不断提高，功率密度加大，储能逆变器迎来重要发展机遇期目前，我国逆变器产品主要可分为集中式逆变器、组串式逆变器和集散式逆变器三个类型，其差别主要在于光伏组件数量不同所带来的发电效率、灵活性及应用场景等方面的差异。表2不同类型逆变器特点对比伴随分布式电站装机规模的快速提升，近年来，对应用场景要求更灵活的组串式光伏逆变器日渐成为企业产能增量主流，市场份额持续提升。据统计，截至2021年，我国光伏逆变器市场中，集中式逆变器和组串式逆变器的市场份额分别为27.7%、69.6%，集散式逆变器的市场份额占比相对较小，为2.7%。业内认为，伴随组串式逆变器的功率持续提升、成本继续下行，其市场渗透率有望进一步提升。单机功率大型化，度电成本持续下降。为满足平价时代光伏发电项目降本增效的需要，逆变器产品的单机功率将持续提升，并拉动逆变器单瓦成本持续下降。据业内估算，与1兆瓦方阵相比，2.5兆瓦逆变器的使用，可实现100兆瓦电站的初始投资下降1000万元，相当于度电成本下降0.1元/瓦，且直流部分损耗一致。图142021-2030年我国逆变器单机主流额定功率增长趋势紧跟市场需求调整产品功能，推动储能逆变器发展。当前，我国光伏发电行业仍处于高速发展阶段，光伏逆变器作为发电核心设备，需紧跟市场发展需求调整产品功能，以抢占更多市场份额。从电网端看，逆变器应更智能化，提升对电量的感知和控制能力，为传统电网消纳、适应新能源电量提供更好支撑；从用户端应根据市场需求及时迭代，以保障光伏发电行业高质量发展。与此同时，伴随储能行业发展步伐逐步加快，储能逆变器也迎来重要发展机遇期。储能逆变器的作用，主要是将交流电转换成直流电后传输进蓄电池充电储逆变器在价格方面能达到普通光伏逆变器的2~3倍，相对较大的盈利空间叠加储能市场的强大需求，将推进储能逆变器实现较大发展。近几年，国内光伏逆变器行业新进入企业大多数以组串式光伏逆变器产品为布局重点，而传统的集中式逆变器厂商也陆续推出了各类组串式产品，组串式光伏逆变器市场的企业竞争逐渐激烈。其中，以华为与阳光电源为代表的企业主打组串我国组串式逆变器的市场规模已达到百亿元。从细分领域来看，目前，我国集中式逆变器领域已实现充分竞争，技术、产品同，特变电工、上能电气、科华、科士达等多家企业紧随其后的市场格局基本确定，市场竞争重点已从产品转向销售渠道、品牌价值等方面；组串式逆变器的市场份额相对分道、运维等方面的优势正在逐渐拉开差距。 1.光伏逆变器市场技术发展持续迭代更新作为一个技术门槛低、资本要求高的ToC型行业，为满足下游光伏发电行业发展需求，光伏逆变器行业将紧跟市场变化快速调整产品结构，以提升企业市场竞争抢占市场份额。例如，以182mm、210mm为代表的大尺寸电池市场份额的快速提升，有效驱动大功率组串式逆变器的发展步伐不断加快。2.光伏逆变器整体性能将进一步完善伴随我国光伏发电装机范围的日渐扩大，高原、荒漠、海边等特殊环境对光伏逆变器产品的抗风沙、抗腐蚀等性能提出更高要求，以确保光伏发电项目拥有更好PID防护、防雷保护、PV正负反接保护等方面持续