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2019 SNEC光伏技术趋势:龙头规模效应和技术创新仍是关键
2019-06-12   |  编辑:faye  |  34浏览人次

2019年6月4-6日,SNEC展会在上海顺利举行。从时间上看,每届 SNEC 展会的时间一般在五月底或六月初,处于全年中期节点,能够较好的反映各厂商对全年的需求预期和行业的景气度;从内容上看,中国是光伏行业的中心,而 SNEC 是全国最大的光伏行业盛会,也能反应未来各厂商的对不同技术的认可度和布局水平。

从今年的 SNEC 展会来看,龙头规模效应和技术创新仍然是本届展会的关键词。

硅片环节,大尺寸硅片是长期趋势,短期内推广进度仍有待观察,铸锭单晶影响可控。大硅片能够显著摊薄电池组件的非硅成本,但由于改造成本与动力,新事物接受度等原因,客户端推广短期仍有阻力。目前铸锭单晶电池效率较直拉单晶低0.3-0.5pct,组件效率低一个档位(5W),但在稳定性、良率和效率分布等问题上还有待提高。我们认为铸锭单晶对于单晶的技术替代风险较小,但由于缩小了单多晶产品的性价比差距,目前单晶硅片较多晶硅片1.2元/片的价差可能收窄,这种效应在明年供给宽松之后将有所体现。

电池环节,PERC行业主题地位巩固,新型高效产品短期内威胁不大。目前PERC电池效率已达到22.5%,仅比N型高效电池低0.5-1.1pct。其中各大组件厂商的产品功率和效率都较为接近,差异或在于成本端。单晶目前主要通过PERC+SE+MBB走高效路线,效率最高可达22.7%;多晶则以低价竞争,以常规金刚线或叠加黑硅为主,效率在19.2%。通威HIT电池效率为23.6%,但在非硅成本上预计比PERC高0.3-0.35元/W,HIT的潜力仍有待释放,短期内对PERC威胁不大。

组件创新是本届展会的关键词。组件排布上,半片基本成为目前各大厂商的标配方案,能够提升5-15W的功率;叠瓦则是最理想的排布方案,效率增益至少在20W以上,并通过和HIT等高效电池的联用增益更大。拼片更多是充当叠瓦放量前的过渡产品,以二三线厂商展出为主,增益在5-20W不等。此外还有隆基推广的无缝焊接技术和海泰的板块互联技术。

组件封装上,双面化降低度电成本的趋势明确,目前产品仍以玻璃为主;透明背板在重量、安全性和运输安装上有一定优势,但也存在价格昂贵和稳定性问题。我们认为透明背板的渗透率不会太快,双玻仍然是双面组件的主流选择。此外,应用于特殊屋顶场景的轻质化组件和自清洁、全黑外观等特殊性能也成为各大组件厂商的卖点之一。

硅片:大尺寸有待推进,铸锭单晶是单晶盈利的X因素

大尺寸是长期趋势,短期推广不容乐观

从标准到非标,隆基希望再度统一单晶大小硅片的尺寸标准。2013年Q4,隆基、晶龙、卡姆丹克、中环和阳光能源五家国内主流单晶制造商共同发布了单晶M1&M2硅片产品,统一了行业156.75±0.25mm的单晶硅片规格。之后通过一年多的时间,在2015Q3实现了全球统一,成为了标准。近年来,行业内157.35,158.75等非标尺寸的电池片和组件开始愈演愈烈,对单晶硅片的供给端有一定扰动。2019年5月23日,隆基率先推出了M6(166mm)的大硅片,希望能够以M6和M2大小两种尺寸的单晶硅片满足所有客户对硅片尺寸的需求,并再度统一行业标准。

大硅片能够显著摊薄电池组件的非硅成本。我们选用隆基HI-MO3和HI-MO4两款最高档位组件进行对比,发现目前M6大硅片相比M2的组件效率增加0.15pct,但硅片端每瓦价格是一致的,这意味着大硅片能够小幅提升组件效率但基本不能降低每瓦硅成本。而到了电池加工端,由于M6单片功率更高,对于电池片和组件端的非硅成本合计下降0.05元/W。

大硅片组件的桩施工成本和固定支架等成本更低,再降低0.05-0.06元/W的BOS成本。根据智汇光伏的测算,由于大硅片组件和M2硅片组件的重量相当(24kg和22kg),支架单价接近;而同样装机容量,大硅片组件所需数量更少,在支架和桩基础施工成本上约节省0.04元/W,再叠加电缆成本、土地成本等的小幅摊薄,总BOS成本相比M2硅片组件降低0.05-0.06元/W。

新产线兼容大硅片,老产线仍需改造。选择166作为大硅片的极限尺寸是隆基经过下游电池片厂商扩散设备的炉管、组件厂商的封装、玻璃厂商的工艺等多方面综合考虑后得出的。对于新产线和次新产线来说,大部分都能兼容;对于一些相对较老的产线,仍需要投入一定的改造费用。

从展出的组件来看,采用166硅片的厂商仍较少,下游厂商的推广仍有一定阻力,主要的原因我们认为有以下三点:1)客户对于新事物的接受度不足。一方面是隆基刚刚推出,向下传导需要时间;另一方面是即使解决了工艺的问题,客户选择组件版型时仍趋向于熟悉的尺寸;2)下游厂商改造动力不足。一方面,额外资金投入对于原本利润率就薄的企业来说仍是一笔不小的支出;另一方面,在工艺方面仍需验证,如扩散镀膜设备的工艺参数(硅片变大后能否保持表面均匀和批次的稳定),石英舟、花篮等辅助装置的重新采购和检验(156和158通用,但166需重新设计)。3)行业渗透率不确定导致的观望心态。即不确定166是否会成为主流,对于资金投入仍持观望态度。

总的来说,我们认为大硅片符合长期降低组件成本和最终的度电成本的诉求,是长期发展的趋势;但短期来看,其渗透情况仍不明确,硅片厂商愿意出让多少利益给下游和下游的改造情况,是大硅片推广是关键因素。

铸锭单晶是抑制单晶硅片盈利的X因素

铸锭单晶最佳组件效率已接近单晶。协鑫在展会上展示了其基于鑫单晶G3-166mm硅片的72型组件,该铸锭单晶+大硅片+MBB组件功率高达420W,折算的组件效率高达19.2%。根据协鑫在2019年慕尼黑太阳能技术博览会上的介绍,鑫单晶组件的转换效率最高能达到19.4%。而展出的单晶perc组件效率在20%左右,即铸锭单晶最佳批次的效率和单晶perc组件效率已经很接近。根据协鑫统计,在累计交货的100MW鑫单晶组件中,同类组件的功率也仅低于单晶5W左右。

鑫单晶在通威产线电池效率仅低于单晶0.32pct。根据协鑫的数据,鑫单晶PERC电池通威量产效率为为22.18%,而通威展出的常规PERC电池为22.5%,仅差0.32pct。按照目前的价格测算,单晶硅片的每瓦价格在0.49元/W,而鑫单晶和多晶分别为0.44和0.36元/W。

但铸锭单晶的问题并不是和单晶比长板,而是短板,即核心问题在于这些结果能否代表单炉产出的平均水平。比如在量产稳定性(最佳片VS平均片)、良率(晶花片比例仍存VS完美的晶体)、效率分布(效率拖尾VS正态分布),铸锭单晶还与单晶有一定差距。考虑到铸锭单晶并不是这两年兴起的新技术,这些问题或与其多晶本质有关,解决难度较大。此外,纵向来看,单晶的拉棒成本仍处于持续下降空间,而多晶的铸锭成本通过扩大装料量的降低空间不大。

因此,我们认为铸锭多晶技术仍有待长时间大量的验证,目前威胁不大。在单晶替代多晶趋势已定的情况,铸锭单晶的技术地位类似于黑硅对于多晶,只能在单晶硅片相对紧缺的阶段,使多晶厂商的竞争力相对增强,并不具备在技术上颠覆的能力。

铸锭单晶和单晶硅片的最低价差在0.12元/片。由于高效组件对面积BOS成本的摊薄效应,其可以享受更高的价格。根据我们的模型测算,普通多晶和铸锭单晶的价差最小可达0.12元/片,普通单多晶的最低价差在0.85元/片。从今年六月初的实际价差来看,由于同样数量的高效电池发电量更多,实际价差略高于理论价差。

铸锭单晶初期不排除“补贴推广”,未来或抑制单晶硅片的盈利能力。目前,协鑫鑫单晶的月产能约为一亿片,即500MW,预计全年的铸锭单晶产能达到8-10GW。若按照今年全球120GW的需求估算的话,鑫单晶的产能占比高达7.5%。目前铸锭单晶厂商的策略仍然是以一个相对单晶硅片略微划算的价格和质量较好的硅片来“邀请“下游厂商进行试产,进而抑制单晶硅片的需求侧。目前单晶硅片相对紧缺,这种策略对于单晶硅片的价格影响不大;未来,随着中环、晶科等单晶产能的投产,如果铸锭单晶继续出货,将会导致单晶硅片环节供需恶化,影响单晶硅片厂商盈利水平。

电池:PERC优势地位巩固,HIT仍处于降本通道

PERC电池效率已达22.5%,N型高效电池高0.5-1.1pct

各大厂商展出的PERC组件功率接近,效率相当,产线差异或在于成本端。从我们统计的各组件厂商展出情况来看,单晶PERC成为各大厂商的“基本款”。从组件功率及效率来看,组件厂商展出的常规单晶PERC 5BB全片组件功率有320和325W两档,组件效率也在19.3%-19.7%之间,差别不大。相比于目前市场主流的310W产品,320-325W组件可以认为在未来半年到一年左右将成为新的主流产品。无论是现有产品还是储备产品来看,各家PERC技术水平接近,因此PERC电池有效产线竞争力的差异更多源于成本端,即生产高效PERC产品的非硅成本差异。

从P型单多晶电池片的展示情况来看,目前单晶主要走高效路线,多晶则以低价竞争。通威、爱旭等主流第三方电池厂商在SNEC展出的主流单晶电池片效率均超过22.5%,即常规单晶+PERC+SE,MBB为可选项,追求高效为主;反观多晶,展品主要以多晶金刚线或叠加黑硅为主,效率在19.2%左右,只有展宇展示了多晶PERC电池。这个趋势也符合未来的市场的定位,即单晶对多晶的大面积替代,多晶主要凭借低价在土地、安装等BOS成本较低的地区应用。

高效电池方面,通威HIT电池效率为23.6%,高于其单晶PERC电池效率1.1pct;N-Topcon或pert电池的效率约为23%,相比P型单晶PERC电池效率高0.5pct;中来展示的IBC电池效率在23%。整体来看,常规P型路线的提效速率更快,N型电池的效率优势有所下降。

高设备投入抑制规模化,HIT电池潜力仍待释放

除了PERC和Perx电池,其他展出的新型电池技术主要有Topcon,HIT,IBC和钙钛矿及其叠层电池。其中,Topcon技术是常规产线的延续,只需基于现有产线的叠加2-3个步骤,目前的效率在23%左右;中来的IBC电池效率为23%,虽然略高于PERC,但由于IBC步骤过于复杂,因此主要应用于对美观度有一定要求的特殊市场,难以大规模产业化;通威发布了钙钛矿/晶硅叠层电池,协鑫发布了钙钛矿电池,但并未公布其效率。目前钙钛矿电池由于其稳定性和铅的不环保性问题,产业化仍有一段距离。因此目前行业内对PERC技术及其厂商的潜在冲击最大的技术为HIT,通威发布的HIT电池效率为23.6%,高于其PERC电池1.1pct。

设备投资过高是HIT电池产业化的第一大痛点。目前HIT的核心设备(湿法设备、PECVD和PVD)的总价格为700-1300万美元/100MW,而剩下设备(入料管控、自动化、印刷、烧结、测试和筛选等)则在300-500万美元/100MW左右,HIT产线设备投资合计约为1000-1800万美元/100MW,折合为6.8-12.24亿元/GW,而目前PERC产线的投资额在500万美元/100MW,折合3.4亿元/GW左右;即HIT电池仅设备折旧就高于PERC电池0.04-0.09元/W左右。一方面,高额的单位投资额让各大企业难以筹措资金进行大规模量产,难以实现规模效应;另一方面,设备投资潜在大幅下降的可能性也抑制了厂商成为先行者的动力。

此外,HIT的耗品方面(湿法刻蚀与清洁、银浆、TCO)的成本也较高。HIT需要用专门的低温银浆(需要进口,价格是国产的1.5倍),且目前用量是常规的两倍左右,银浆成本又比PERC高0.2元/W左右;TCO的价格在520-900美元/kg,额外的靶材成本为0.05-0.08元/W。即使考虑人工和能源上的优势,目前HIT电池的非硅成本仍然比PERC高0.3-0.35元/W。而从展会上的HIT组件效率来看,HIT组件效率比常规单晶PERC高0.9pct-1.5pct;而相比Topcon和MWT技术高不超过0.5pct,而前者的非硅成本远低于HIT。

总的来说,在PERC技术成为主流后,常规单晶组件效率和HIT组件效率进一步拉近;而成本端的差异较大。因此HIT电池虽然有显著的提效降本空间,但距离具体量产仍有需要努力。

组件:半片普及,叠瓦推进,组件创新是本届关键词

排布创新:半片普及,拼片过渡,叠瓦推进

从产业链各环节来看,有别于大众认知的组件环节低技术含量的特点,本届展会的组件端创新力度最强。多晶硅料由于化工产品属性,更注重工艺稳定性而非技术创新性;硅片环节,铸锭单晶也是老生常谈的产品,历年展会上都会展示其高效产品,但迟迟未能大面积推广;电池环节,在PERC普及后,电池效率来到22.5%,非硅成本实现0.3元/W水平以下,而HIT,IBC等传统新技术在效率和成本上距离挑战PERC还有差距,因此仍以技术储备为主;而今年的组件环节,随着电池片越来越便宜而组件辅材的价格弹性较弱,消灭组件中电池片的留白部分已经是进一步实现高效化的重要手段,其中半片、叠瓦、拼片、板块互联等新型组件技术层出不穷,成为各大厂商推销的重点。

半片是各家组件的标配,提升组件功率5-15W。半片组件即将传统电池片一切为二,划片后半片电池片的电流减半,电压不变,能够有效提高封装效率、减少遮挡损失和降低热阻损耗。由于半片在成本端增加的不多(主要是少量切片、人工和设备折旧),而相比同版型能够提高功率5-10W。因此,半片目前已经成为各大展商展出组件的主流技术,并逐步替代传统的整片组件产线。

此外,展出的新型组件排布技术有叠瓦、拼片、无缝焊接和板块互联技术。其中叠瓦技术的出现次数最多,拼片次之,无缝焊接和板块互联则是由个别厂商提出的专利技术。

从技术上来说,叠瓦仍然是最佳的技术方案,能够大幅提高组件功率。从今年组件功率来看,各家厂商的“标王”基本都由叠瓦技术摘得,塞拉弗HIT双面日食高效组件采用叠瓦和HIT电池搭配,组件功率高达500W,是我们所统计的所有组件中功率最高的。叠瓦技术利用电池片之间的无缝叠加,充分利用了组件的留白区域,提升效果最佳。

叠瓦组件的功率至少提升20W以上。从各厂商叠瓦组件的功率来看,同版型组件叠瓦至少提高20W以上,东方环晟采用自身特有的专利图案技术最高能够实现45W的增益,组件效率高达21.1%,中智采用HIT+叠瓦的搭配也能实现45W的增益,组件效率高达21.8%。

拼片技术则是应用端的亮点,属于叠瓦前的过渡产品。由于叠瓦还存在专利和良率上的问题,拼片技术是今年应用上较多的组件密排技术。从目前效果来看,拼片技术通常与三角焊带连用,功率提升效果也较好。但从厂商数量来说,一线厂商采用该技术的数量较少,此外下游厂商对于三角焊带在发电端带来的实际增益也存在分歧。因此,我们认为拼片技术是短期组件密排技术应用端的先行者,也是叠瓦尚未完全解决问题前的过渡产品。

无缝焊接的代表厂商为隆基,公司预计将在9月份开始量产,并通过改造逐步替换目前的半片组件产线。根据隆基方面的消息,半片是其目前采用的主流组件技术;而在叠瓦技术成熟前,无缝焊接技术能够通过比较低的成本实现组件效率提升,并将逐步替代半片产线。

板块互联技术由唐山海泰提出,其目的不仅消除片间距,还压缩了常规的串间距,实现组件的全面升级。从其展示的组件来看,组件功率在335-355W,组件效率在19.34%-20.50%之间,接近叠瓦。

封装创新:双玻VS透明背板,轻质化引人关注

除了组件排布上的创新,在封装上,组件厂商的竞争也非常激烈,首当其冲的就是双面化的趋势。成本端,双面和单面电池的生产成本基本接近,双面组件也仅需要增加一层玻璃或者透明背板即可;效率端,根据尚德的双玻组件介绍,其背面发电增益在25%左右;因此从度电成本的角度考虑,双面组件的趋势还是比较明显。

展会组件的背面选择上,玻璃仍是主流,透明背板来势汹汹。双面组件的背面封装方式有两种,根据我们在展会上的观察,目前各厂商主要是采用玻璃,即双玻组件;第二种方案则是采用更轻、更安全的透明背板,目前主要的供应商包括中来股份、杜邦等,采用的组件厂商有晶科、协鑫等。

相比于双玻组件,透明背板最大的优势在于三个方面:1)无爆裂风险;2)透明背板组件重量比双玻组件轻30%;3)便于运输和安装,在运输的破碎率和人工成本上有一定优势。

但透明背板目前的问题也非常明显,主要在两个方面:1)背板价格比玻璃昂贵,根据中来股份去年底的数据,透明TFB背板价格为41.5元/片,透明FFC为28元,均高于双玻组件的24.8元。2)背板老化和稳定性问题,由于背板本身是有机物,长时间在环境中的稳定性问题仍不明确。

因此,我们认为透明背板的渗透情况不会太快,双玻仍然是双面组件的主流选择。一方面透明背板成本和稳定性也仍有待优化的验证;另外,轻质化的应用场景主要在一些承重能力较差的分布式屋顶电站中发挥作用,而在地面电站和建筑结构较好的屋顶上,双玻组件的认可度更高。

双玻组件轻质化的另外一种途径则是采用更薄的玻璃,实现重量的减轻。尚德展出的HyPro STP330W组件,采用厚度仅为1.6mm的玻璃,组件尺寸为1690*992*4mm,重量仅为16.9kg,组件效率为19.68%,而市场上同样规格的组件重量基本在20-25kg。

此外,1500V系统电压承受能力,自清洁、恶劣环境的承受力(盐雾、沙层、氨气等)、超低衰减、全黑外观、智能运维等也是各大组件厂商的产品亮点之一。

总的来说,2019年SNEC展会中,组件环节不再是过去认为的低技术含量的简单封装过程,而是创新技术和产品数量最多的环节。目前来看,我们认为短期内半片技术有望替代整片成为接下来的主流组件技术,拼片技术则是叠瓦成熟前的不错的替代品;中期来看,随着技术成本和良率的优化,叠瓦仍然是未来最优的封装技术,如果叠加HIT等高效电池的落地,其效率增益会更大。在这个过程中,具有技术先发优势的组件厂商有望享受更长的盈利窗口期,从而实现毛利率的增益和品牌形象提升的双重利好。

来源:东方证券

 
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