钨丝线产业市场前瞻

钨丝线产业市场前瞻金刚线切割光伏晶硅效率最佳金刚线切割对比传统游离砂浆切优势明显。金刚石莫氏硬度高达10，是切割及研磨脆硬材料的理想工具。切割作业通过金刚石线与切割物件之间的高速磨削运动完成，而金刚石线则是通过一定方法，将金刚石微粉颗粒以一定分布密度均匀地固结在高强度钢线基体上制成。金刚线切割最早于2007年用于蓝宝石，后在2010年开始用于光伏硅片切割。从晶体硅料到硅片经历切方、截断及切片三个环节，其中切方及截断环节为保证切割速度及切割效率，通常选用较粗线径的金刚线，一般线径为250-350微米；而切片环节出于原材料利用率及成本考量，通常选用线径较细的金刚线，一般线径为50-70微米。金刚线对比游离磨料砂浆切割方式，具有切割速度快（4-5倍切割速度）、出片率高（硅片出片量超出15-20%）及环境污染小等全方位优势。金刚线切割渗透率高，细线化趋势明显。金刚线早期由日本厂商研发生产，价格极为高昂，2014年前日本产金刚线每米价格可达人民币3元。国内厂商实现突破后，金刚线价格显著下降，国产金刚线价格目前已低于0．05元/米。为契合光伏电池组件的薄片化，晶硅切割用金刚线呈现明显的细线化趋势。金刚线母线线径及金刚石颗粒介质粒度与硅片切割质量及切削损耗量相关，较小的线径和介质粒度有利于提高产品质量、降低切削损耗和生产成本。然而，母线线径变细后最小破断拉力降低，因此对切片设备稳定性提出更高要求。目前国内头部金刚线厂家都已生产母线线径40微米以下的金刚线。金刚线成本占比低，质量要求高。Solarzoom数据显示，基于M10硅片的单晶PERC组件生产成本合计约1．07元/W，而其中金刚线成本为0．01元/W，由此可得金刚线在组件端成本占比仅0．93%。然而，硅片切割环节较为精密，金刚线线径约为人头发的一半，采用金刚线布线密集，一旦出现断线，则造成整根硅棒报废。因此硅片厂商高度重视金刚线质量，保证断线率最小化。碳钢母线是主流，钨钢母线短期难替代。硅料价格高企背景下，推进金刚线细线化，增加单位硅料出片率可有效降本。现有金刚线主要基于碳钢母线，母线线径理论极值或为33m，而钨钢母线理论极值或为20m。因此业内头部企业纷纷展开钨钢母线研究，推进相关技术储备。然而，最新美畅股份投关记录显示，钨钢母线在产能、成本及工艺方面存在缺陷，中期内仍难以取代碳钢母线。美畅股份同时积极投资布局碳钢母线产能，推进母线自产，侧面也证明了钨钢母线中期内难以取代碳钢母线的结论。金刚线行业发展现状及市场格局金刚线是将金刚石微粉颗粒以一定的分布密度均匀地固结在母线（一般为高碳钢丝）上制成的，通过金刚线与被切割物体间进行高速磨削运动，从而实现切割目的。金刚线最早应用于蓝宝石切割，2010年左右开始应用于光伏。在光伏上，金刚线主要用于硅片切割（包括截断和切片，切片为主），其切割性能直接影响硅片质量及电池效率。光伏目前已成为金刚线最大的应用市场，占总需求量90%以上。金刚线切割优势明显，行业全面普及。相比上一代技术砂浆切割，金刚线切割具有出片率更高（切割磨损少）、切割速度快、环境污染小等优势，因此具备较强的竞争优势，在与砂浆切割的竞争过程中逐渐胜出。金刚线切割技术2010年左右开始应用于光伏，早期切割设备与耗材（即金刚线）主要依靠进口，成本相对较高。2014年以来，随着技术的成熟以及国产设备和材料厂商崛起，金刚线切割成本实现快速下降，相对砂浆切割的优势逐渐明显，隆基、中环等领先硅片企业开始转向金刚线切片。单晶领域2017年金刚线切片已全面取代砂浆切片，随后随着黑硅、添加剂法等工艺解决了金刚线切割硅片损伤层浅、反射率高的问题，多晶领域金刚线切片的渗透率也快速提升，2018年基本完成砂浆切片向金刚线切片的转换。金刚线单W价值量在1-2分，硅片辅材中价值量相对较高。从绝对价值量看，由于金刚线属于硅片生产过程中的间接耗材，因此绝对价值量低于铝边框、玻璃、胶膜等直接原材料。目前金刚线价值量在1-2分/W，略高于硅片生产过程中的坩埚、热场等其他耗材。光伏行业概况（一）光伏行业发展规模迅速扩大随着可持续发展观念深入人心，光伏行业作为能源可持续发展的重要载体，呈现规模迅速扩大、技术进步显著、成本持续下降的发展态势。光伏发电在中国、欧洲、美国、日本等传统光伏发电市场保持快速增长，在东南亚、拉丁美洲、中东和非洲等地区光伏发电新兴市场亦快速启动。由上，2011-2021年，全球光伏发电规模快速扩大；截至2021年末，全球光伏装机累计规模达到843．09GW，年均复合增长率超过27．86%。截至2021年末，中国光伏累计装机规模达到306．40GW，年均复合增长率超过58．26%。（二）光伏行业降本增效持续推进光伏行业呈现规模迅速扩大的发展趋势，主要是因为：一方面受可持续发展理念推动，各国均密集出台相应的产业支持政策，扶持光伏行业发展；另一方面，光伏产业链各企业通过提升光伏发电效率、降低生产成本等方式，光伏发电度电成本显著下降，光伏市场竞争力迅速提升。2011-2021年中国光伏电池片量产转化效率快速提升。同时，根据中国光伏行业协会数据，2021年全投资模型下地面光伏电站在处于较低的等效利用小时数水平即1，000小时的情况下，光伏地面电站发电成本已与目前全国脱硫燃煤电价平均值相当。随着光伏行业降本增效的持续推进，光伏发电经济性逐步显现。（三）光伏行业市场需求预计仍将维持高速增长随着光伏行业降本增效进程的持续推进，光伏发电逐步成为具备市场竞争力的电源形式。同时，全球多国陆续提出零碳或碳中和的气候目标，发展以光伏为代表的可再生能源成为全球共识。在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球及中国新增装机规模仍将快速增长。2021年，全球光伏新增装机规模达到170GW，创历史新高，预计十四五期间，全球光伏年均新增装机将超过220GW。2021年，国内光伏新增装机55GW；同时，2021年10月，《2030年前碳达峰行动方案》到2025年非化石能源消费比重达到20%左右，到2030年非化石能源消费比重达到25%左右。随着碳达峰行动方案的持续推进，十四五期间，中国光伏年均新增装机规模将超过75GW。光伏行业高景气，带动金刚线需求放量平价上网叠加双碳背景，全球光伏需求放量高增。尽管受硅料产量限制，2021年内光伏行业全球及国内市场保持高景气度，CPIA统计数据显示2021年内全球光伏新增装机量高达170GW，同比增长30．77%。全球几大主流市场中，欧盟实现装机25．9GW，同比增长34%；美国实现装机26．8GW，同比增长39．6%；印度实现装机11．89GW，同比增长218%。2021年内我国实现光伏装机54．88GW，同比增长13．9%，其中分布式光伏新增装机29．28GW，占比高达53．4%，史上首次突破50%；户用光伏新增装机21．6GW，同比增长113．3%，创历史新高。光伏行业高景气，金刚线行业乘风起金刚线主要用于晶体硅、蓝宝石、磁性材料等硬脆材料切割。金刚线指通过工序将金刚石微粉固结在高强度母线上形成的线锯。金刚线与被切割物间形成相对高速磨削运动，达到切割的目的。从产业链的角度来看，上游主要为原材料，具体包括母线、金刚石微粉、金属镍以及工字轮等，中游为金刚线制造环节，通过镀镍、上砂、水洗等工序进行金刚线生产；下游市场方面，金刚线主要用于晶体硅切割和蓝宝石切割，其中晶体硅切割包括开方、截断以及硅片切割，开方和截断环节使用较粗的金刚线（250μm以上），硅片切割则采用较细的金刚线，目前主流产品规格迭代至33-38μm；蓝宝石切割对金刚线线径要求居中，通常采用100-250μm的规格。细线化薄片化带来金刚线单位需求增加金刚线耗材属性，细线化、薄片化带动单位需求显著增加。光伏硅片生产环节中，金刚线消作为耗材，消耗量与硅片产量成正比。每片硅片出货量对应1．5米金刚线消耗，按单片硅片4W测算则单GW光伏需求对应37．5万千米金刚线需求。然而，在硅料价格高企背景下，光伏硅片出现明显薄片化趋势，同时金刚线出现明显细线化趋势，两者合力提升单位硅料出片率。美畅股份最新数据显示，以38m金刚线切割硅棒，获取厚度在165-160m的182硅片，对应约4米单片线耗，以每片7．59W试算，则单GW金刚线耗增加至52．7万千米，对比以往增加40．53%。受降本及新型电池片技术渗透驱动，硅片薄片化趋势仍在延续。CPIA发布中国光伏产业路线显示，p型单晶硅片平均厚度在170m左右，较2020年下降5m，用于TOPCon电池的n型硅片平均厚度为165m，用于异质结电池的硅片厚度约150m，用于IBC电池的硅片厚度约130m。同时，硅料价格仍在高位，驱动金刚线进一步细线化，美畅股份40m线径以上产品出货占比快速减少，36m出货占比已接近40%，恒星线径35m的金刚线产品已经进入试用阶段。进一步薄片化及细线化，有望驱动单GW金刚线需求在52．7万千米的基础上，进一步增加。硅片环节扩产快，金刚线潜在需求巨大。光伏硅片环节近年来呈现隆基股份及中环股份双寡头格局，2020年底隆基股份具备硅片产能85GW，中环股份具备硅片产能55GW，硅片制造全行业产能265．3GW。隆基及中环两者市占率分别为32．04%、20．73%。2021年以来光伏行业持续保持全球范围高景气，同时重大产业扶持政策集中释放，构建行业长期景气预期，因此各大企业加速产能扩张。以京运通、上机数控为代表的多家企业宣布扩产，跨界进入硅片制造领域。根据公司公告，2021年底隆基股份硅片名义产能达105GW；中环股份硅片名义产能达85GW，全行业名义产能425．1GW，目前已公开远期规划产能合计达6