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未来10年光伏太阳能板的发展前景会是什么样?

发布日期:2021年11月02日    浏览次数:698

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      2021年,中国光伏太阳能板行业进入平价时代,标志着光伏太阳能板行业进入可持续发展阶段。在“峰值碳和中性碳”的目标下,以光伏为主导的太阳能产业被赋予了高增长、高繁荣,将成为未来几十年的产业出路。


      一、光伏太阳能板产业链投资布局

      中国光伏太阳能板行业前期受益于海外市场,国内光伏市场从2013年开始进入快速发展阶段,经历了固定基准上网电价期、竞价期和平价期。2018年后,在降低光伏装机成本的过程中,补贴政策加速下滑,光伏产业链利润构成由“政策+资金+技术”向“资金+技术”转变,技术的主导作用日益突出。以PERC技术为例,PERC电池技术的市场渗透率在2017年仅为15%,2018年上升到33%,2019年进一步上升到65%,大大提高了光伏电池的性价比。


      1.光伏太阳能板主要技术路线的发展

      光伏太阳能板主要包括晶体硅电池和薄膜电池。目前,我国晶体硅电池占据大部分市场份额,占近90%;薄膜电池是近年来发展起来的技术,市场份额相对较小,但发展势头良好,未来市场前景巨大。

      晶硅电池分为多晶硅和单晶硅两种。单晶硅和多晶硅各有优势。多晶硅片的优点是铸锭工艺更简单,一次投入的硅材料更多,对硅材料的要求相对较低,导致多晶硅片的生产成本更低。单晶硅片的优点是晶片表面缺陷和杂质少,光电转换效率比多晶硅高。

单晶硅和多晶硅一度占据主导地位,2011年至2015年单晶硅市场份额仅占30%左右。后来,由于单晶金刚石线切割技术的应用,单晶与多晶之间的成本差距迅速缩小,使其份额持续快速增长。近年来,随着PERC电池技术的推广应用,单晶产品的市场渗透率加快。单晶比例从2017年的24.5%上升到2018年的45%,2019年单晶市场份额达到65%,将逐步完成多晶的替代。选择性发射极(SE)、高性能导电胶、高电阻密集栅极、先进的陷光技术、高质量硅片和MBB技术的应用,推动了PERC电池效率的不断提高。2020年5月,工信部发布光伏行业标准,要求新建单晶电池效率不低于23%。目前,HIT电池(晶体硅异质结太阳能电池)技术和182、210大尺寸硅片电池技术已成为高转换效率硅基太阳能电池的热点。


      2.光伏太阳能板的主导产业链主要集中在中国

      中国是世界的光伏组件生产国,海外市场份额约为70%。全球晶硅电池产业链有明显的集聚趋势,前五名企业的市场份额不断增加,中国形成了优势产业链。2019年,中国硅材料、硅片、电池和元器件产量分别达到34.3万吨、135千兆瓦、110千兆瓦和100千兆瓦,分别占全球总量的66.9%、97.8%、82.7%和76.9%。

从晶体硅电池产业链各环节的盈利能力来看,硅材料环节毛利率下降,光伏电池环节毛利率下降,光伏组件环节毛利率明显上升。得益于该模块环节利润分配比例的大幅提高,光伏模块在2019年获得了产业链毛利的42%。

      近年来,由于光伏需求增长的推动,中国企业在零部件环节的投资和技术创新不断增加,生产成本不断下降,自动化和数字化不断提高。据中国光伏协会统计,2019年全国组件产量达到93GW,前10家企业产量占总产量的62.3%,集中度进一步提高。

      光伏产业链除了光伏太阳能板,还包括逆变器、变压器、电缆等配套设备,以及光伏工程中的EPC企业和运营商。光伏逆变器是主要的光伏组件,技术上分为三种:集中式逆变器、串联式逆变器和微型逆变器。随着串联逆变器在集中式电站和分布式领域的快速渗透,已经成为市场的大势所趋,国内几乎所有厂家都布置了串联逆变器。2019年,中国串联逆变器的比例为60.2%,预计未来将增加到75%以上。


      3.光伏设备企业保持快速发展

      近年来,由于国内政策调整的影响,国内光伏太阳能板市场增长放缓。但由于单晶硅棒/晶圆企业的大规模扩张,PERC电池生产线的技术改造,新的生产线以及相应的元器件的扩张,光伏设备厂商的销售收入不但没有下降,反而有所增加。2019年,全球光伏设备行业销售收入增长至50亿美元,同比增长4.2%;中国光伏设备市场规模达到250亿元,同比增长13.6%,占全球市场规模的71.4%。

中国光伏设备行业已基本具备太阳能电池制造设备的全线设备能力,包括硅材料生产、硅材料加工、硅片加工、太阳能电池芯片生产及相应的纯水制备、环保处理、净化工程建设。主要企业有杰佳伟创、麦威、京生机电、数控、智能、鹿激光、机械、京山轻工机械、金晨等。光伏技术的发展造就了光伏设备的升级。目前,杰家伟创、麦威、金晨等企业已转向HIT电池设备研发。


      第二、三类光伏太阳能板产业链

      光伏太阳能产业是指参与太阳能资源开发应用等一系列流程活动的企事业单位的集合体,主要包括太阳能发电产业链、太阳能家电产业链、太阳能利用和建筑产业链三个产业链。

      从太阳能发电来看,光伏发电产业链相对成熟,光伏技术不断完善,装机规模快速增长;光热发电技术刚刚起步,电能质量比光伏电站好,但目前电费还是高;未来,太阳能发电行业将迎来光伏发电和光热发电时代。

从太阳能电器的角度来看,随着中高温太阳能热水器的发展,太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水,而是逐渐向供热、制冷、干燥和工业应用方向扩展。工业太阳能热水器用于工业,可以在酿造发酵、产品干燥、生产预热、加热等多个领域提供热水。

      从太阳能应用的角度来看,太阳能与建筑的一体化技术越来越完善,主动被动太阳房、太阳能制冷等技术发展迅速,形成了不同规模的产业链。中国开始大力发展分布式光伏发电,推动分布式光伏发电与储能微电网融合,鼓励建设和发展与建筑融合的分布式光伏发电系统。


      三、光伏太阳能板的未来应用场景

      2020年,全球新增光伏装机容量达到134千瓦,比2019年增长22%。截至2020年底,全球累计光伏装机容量为760.4千瓦,自2013年以来,中国每年新增光伏装机容量连续位居首位。到2020年底,中国累计光伏装机容量为48.2千瓦。

      在中国,光伏的应用仍然集中在传统的光伏电站,对分布式光伏的支持政策越来越多。展望未来,适应各种需求和应用场景的光伏产品将会出现。除了大型并网光伏电站和分布式光伏发电,光伏建筑与建筑的一体化前景广阔,光伏+储能、光伏+制氢、光伏+海水淡化、光伏+电动汽车的一体化应用前景值得期待。


      1.光伏建筑一体化市场巨大

      光伏建筑一体化(BIPV)是光伏建筑的最终进化形式。现有的家庭光伏电站大多属于BAPV,即在现有的传统建筑上安装光伏设备,在现有建筑的屋顶上安装太阳能电池板,仍然存在建设成本高、外观不美观等多种因素。随着光伏转换效率的提高和成本的快速降低,光伏建筑一体化开始受到重视和推广。

      在碳峰化和碳中和的背景下,光伏建筑一体化将成为企业、园区和城市实现碳峰化和碳中和的基本要求。世界各国纷纷出台相关政策支持绿色建筑和近零能耗建筑,光伏建筑一体化产品将迎来市场爆炸期。目前,中国每年建成建筑面积约40亿平方米,其中5%使用BIPV产品可达到近20GW的装机容量。

      国内的光伏公司龙基公司发布了组装BIPV产品“丁龙”,主要面向工商屋顶用户,定位为组装BIPV产品。由龙基股份有限公司在无锡连城科克斯实施的BIPV光伏发电项目,装机容量1600千瓦,每年可产生160多万千瓦时的清洁电力,不仅能为企业绿色低碳发展提供强大动力,还能减少碳排放1600吨左右。


      2.“光伏+”应用场景的市场拓展

     “十四五”期间,我国将推进一期示范工程建设,推动光伏+储能、光伏+防砂、光伏+制氢、光伏+海水淡化、光伏+充电桩等新兴产业和新业态的成熟。,推动光伏发电更加蓬勃发展。

      光伏+储能:光伏+储能是整个电力探索的主线。通过增加光伏电站和储能电站,可以进一步提高光伏发电的供电质量,更换电力系统中更有价值的电力部件。光伏和储能预计在2030年达到电网平价水平,分布式光伏预计最早在2022年或2023年实现平价。

      光伏+家庭使用:目前,山东、陕西、福建、广东、江西等地已经开展了家庭光伏试点工作。未来,家用光伏将从单纯的能源消费者转变为能源生产者和消费者。结合家用储能系统和电动汽车充电桩,家用也可以实现能源独立。

      光伏+制氢:光伏制氢是未来光伏大规模发展的出路,可以通过DC/DC转换,由光伏直流电直接制氢。特别是光伏电站可以实现离网制氢,可以摆脱用电和输电的限制,在日照好但电网条件有限的地区制氢。