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中国有光伏

全球光伏 2022-05-20

The following article is from 裸泳咨询 Author 墨锭


中国光伏——"发达国家粉碎机"仅用7年时间总装机量跃居世界首位



每小时就有一块足球场大小太阳能电池板安装完毕


俯瞰世界最大的光伏图形电站国电投达拉特旗光伏发电站
宛如一匹骏马,奔驰在库布其大漠


全球前20大光伏企业,中国独占16家占据全球70%以上市场份额

中国拥有全球领先的自主核心技术

实现发电成本下降80%离“平价上网”仅一步之遥 
01

01 光伏的诞生

 1839年,道光皇帝派林则徐查禁鸦片的同一年法国一位19岁的"天才少年"亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔发现"光伏现象"(太阳的光照能使半导体材料的不同部位间产生电位差,这就是“光伏效应”,A.E.贝克勒尔在他父亲的实验室里发现的。)


可惜,这一发现并不像他发明的“摄影术”那样出名人们弄不清太阳光为什么会产生电?直到1905年爱因斯坦的波粒二象线及量子力学给出了论证

当物质所含的电子与构成光的光子相互作用时,倘若hv[光子的能量]>W[电子逃离原子所吸收的能量]时,电子便具备了逃逸的动能而产生电流)


1954年,美国贝尔实验室研制成功

第一块晶硅太阳能电池

人类正式进入"硅太阳电池时代"

(1954.《纽约时报》)

”一个新纪元的开始,通往人类实现最珍贵梦想之路——人类文明将向太阳攫取无穷尽的能量。“


1973年,中东阿拉伯实施"石油禁运"

发达国家寻找替代能源的动力

推动了光伏发电技术的开拓

(世界爆发第一次石油危机,1973年10月16日)


2000年,德国《可再生能源法》立法

确立光伏电站的高额补贴

全球光伏开始迅猛发展

(德国光伏街景)


可以说,百年来太阳能电池

基本结构和机理未有改变

而光伏产业却发生了

脱胎换骨的蜕变

 

  光伏发电本质是一种新型发电系统兼具永久性、清洁性、灵活性是再生能源的新生代表

(利用太阳电池半导体材料界面的光伏效应将光能直接转换为电能)


主要分为集中式大型电站和分布式发电站集中式电站主要建在西部地区青海海西州,年均日照时数3500小时,太阳辐射量7000兆焦/平方米。全国最大的光伏基地之一坐落于此。


分布式光伏则建立在

企业厂房屋、民居屋顶

比如,位于九省通衢的"武汉火车站”

(湖北最大的光电建筑一体化项目,年上网发电量204.8万度,每年可减少2041吨二氧化碳排放,相当于减排557吨煤。)


另外,未来还将出现低成本储能新形式

"光伏+储能"

比如,特斯拉光伏充电车棚

(在高速沿线不好接入市电的位置提供光伏充电设施,车主的焦虑也许就能很好的解决。)


02

"解剖"光伏产业

 

围绕硅材料的应用开发形成了

光电转换产业链条

(多晶硅的回收)


上游材料:硅料和硅片中游工具:电池、组件下游产品:各种应用

 

①硅料

地壳中含量达25.8%的硅元素,

为硅的生产提供了取之不尽的源泉

是制造太阳能电池

最理想的半导体原材料

硅料分单晶硅和多晶硅

多晶硅成本低

单晶硅性能佳

(单晶硅片)

(多晶硅片)


两者的区别类似单晶冰糖和多晶冰糖

 中国硅料"三寡头"大全新能源(DQ.US)、通威股份(600438)、新特能源(特变电工600089子公司)将会占据全世界70%的市场份额

②硅片硅料制成的硅片涉及组件每瓦加工成本的下降早期的硅片边长尺寸为5寸片(125mm)6寸片(156mm)未来将切换到210mm大尺寸硅片每增加1mm的倍数尺寸转换效率和功率输出也随之增加

硅片可以分为单晶和多晶两种 单晶硅片龙头隆基股份(601012)全世界最大中环股份(002129)的实力也不容小觑多晶硅片市场协鑫集成(002506)、晶科能源(JKS.US)、阿特斯(CSIQ.US)三国鼎立

 

硅晶圆与硅片混合技术研发及“柔性薄膜”技术共同提高光电效率(硅料提纯99.9999%得到硅晶圆)


③电池太阳能电池95%为晶硅系列(单晶硅、多晶硅)薄膜太阳能电池产业技术逐步完善薄膜太阳能电池片,使用价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造,形成可产生电压的薄膜厚度仅需数μm,转换效率最高可达13%。

 

单晶硅太阳能电池

转换效率居各类电池之首

最高可达24%

(2009年冷氢化西门子法治硅料,奠定了晶体硅路线为主流,2013年单晶硅片开始替代多晶硅片,直拉单晶和金刚线工艺逐步导入)

未来,HJT(异质结太阳能电池)

综合了晶体电池和薄膜电池的优点

有望开启新赛道

(2013年,松下研发出了效率高达24.7%的太阳能电池)

 P型PERC电池技术龙头:通威股份(硅料与电池片双龙头)、爱旭科技(600732)、东方日升(300118)N型单晶电池技术龙头:中环股份(002129)、晶科(JKS.US)、晶澳(002459)


④组件组件是光伏最核心的环节(其作用是将太阳能转化为电能)由若干单体电池串、并联连接和密封封装组成与功率控制器逆变器(可将直流电转为交流电)等部件共同组成光伏发电装置

光伏组件成本占总成本比41%随着大尺寸硅片(210mm)发布可最大化降低光伏度电成本

(光伏组件的生产成本:从3美元/瓦减少到0.37美元/瓦,发电成本从0.5美元/千瓦降低到0.1美元/千瓦)


组件市场的市场主体众多几乎每一个核心部件都催生出一家上市公司组件辅材龙头


⑤电站"平均度电成本"的管理是光伏电站全生命周期的管理核心
它与发电量成反比
与投资成本成正比↑
发电量的最大影响因子来自于有效利用小时数投资成本的因素则主要来自于电站的系统成本(资料来源:中国光伏行业协会 前瞻产业研究院整理)

 

(集中式光伏电站布局西部,涉及高昂的土地出让费,还要依赖特高压电输送,投入巨大。而分布式光伏经济又环保,两者的"差价"持续拉大。)


央企国电投(600795)、中广核(000881)

拥有多家电站

民企阳光电源(300274)、正泰电器(601877)、东方日升(300118)、林祥能源(601222)群雄逐鹿

 

03

产业变革

 

①萌芽(1983-2000)

1983年,日本"经营之神"稻盛和夫

代表京瓷公司,向我国捐赠太阳能单晶电池板

甘肃榆中建成了国家第一座光伏电站 

(在国内最穷乡村之一的的园子岔乡,这座承载了村民梦想之光的电站总装机10KW,满足了整个村36户居民,每家2只日光灯的用电需求。)


1985年,中国第一条太阳能电池产线成型
(美国Sunpower公司拍卖一条太阳能电池产线,云南科技厅用400万美元买回。同年,这条产线在云南半导体厂开始投运。) 
高歌猛进(2000-2007)2000年,在澳洲学习多晶硅薄膜太阳电池技术的施正荣博士回到老家江苏,成立无锡尚德第一条10兆瓦生产线两年后正式投产

2005年12月14日无锡尚德在美国纽交所上市
产能达到540兆瓦销售收入100亿美元跻身世界光伏行业前三强将中国光伏产业与世界水平的差距缩短了15年(以尚德为代表的包括晶澳、浙江昱辉、江苏阿特斯、常州天合光能等10家左右的中国光伏民营企业在2005-2007年的三年时间内完成了国际资本市场IPO运作。)


2007年,中国光伏总装机量世界首位可惜,原材料、装备完全依赖进口而制成的光伏产品90%以上出口中国光伏"两头在外"位于全球产业链分工的末端   跨越寒冬(2008-2012)2008年,美国次贷危机2009年,多晶硅价格400美元/公斤跌至40美元/公斤中国遭到重创

(硅料龙头尚德无奈撕毁供货协议,损失2.12亿美元,这还不算库存损失,"拥硅为王"的时代灰飞烟灭。)   


 2011年,欧债危机 受国际市场拖累,国内一片惨淡

(我国多达75家较大规模的中国光伏企业收到波及)

 

美国太阳能对中国从2010年的贸易顺差5亿美元变为了逆差16亿美元

巨大的市场反差,拉开了欧美对华光伏"双反"序幕

2012年,中国光伏产业陷入寒冬

尚德电力濒临破产


美股上市企业现状图

 

日趋成熟(2013-至今)

2012年《太阳能发电发展十二五规划》发布

光伏产业优先扶持

(全国600个城市中,半数以上发展了光伏产业,100多个建立了光伏产业基地。)

福建 南平

 

2013年,光伏发电标杆电价确立中国光伏市场全面兴起 

("标杆电价",是为推进电价市场化改革,国家在经营期电价的基础上,对新建发电项目实行按区域或省平均成本统一定价的电价政策。)

 

2015年"领跑者计划"支持先进技术应用百兆瓦级的应用示范基地纷纷建起光伏新技术在竞争中一次次迭代
2016年,产业整合加速     光伏行业"抢装潮"   第二批"领跑者"计划推进    新增竞价上网内容


 2017年"熊猫100计划"

促进"一带一路"沿线国家及地区的光伏建设(8月14日,一个形似大熊猫的太阳能电站在山西大同开始运营)


担负产业升级使命协鑫隆基一个布局硅料,一个布局硅片实现了上游原材料的国产化成本得到了快速的下降(打破国外厂商垄断,中能硅业15万吨冷氢化装置)


2018年,531新政产业"地震"突然终止所有指标和补贴转型政策驱动变市场驱动(颁布后的第一个月,光伏新增装机同比下滑42.5%,2018年全年光伏新增装机容量同比下降18%,光伏产品多晶硅、硅片、电池片和组件的价格跌幅基本都在10%以上。)

 2019年,光伏行业"重构"龙头制造企业强者恒强寡头效应凸显
A股光伏产业链


细分领域龙头企业


04

前景


光伏产业本质是技术密集型技术决定成本、效能只有实现"平价上网"(平价就是发电成本<电费,不用补贴,直接赚钱)才能替代常规能源愿景目标

 


产业整合加速

增量市场的减退

新一轮世界级龙头企业

以创新技术和商业模式引领光伏新能源的进步 

 

行业竞争激烈

过剩产能出清

发展重心

维持持续现金流与业绩增长

市占率掌握行业话语权 

 

中短期来看

下一代高效技术路线

有望推动光伏迎来发展良机

长期来看

光伏发电势必

在可再生清洁能源中占据的比重和发挥的社会效益越来越大

每1度光伏电减少二氧化碳排放0.96千克,二氧化硫0.03千克,氮氧化物0.015千克)


中国光伏发电占全国总发电量比重逐年上升

预期到2050达到16%

届时,全球清洁能源发电量占比将超过62%,其中光伏占比将从2019年的3%,上升到2050年的22%


"光伏+"应用场景中国光伏产业在全产业链上都走到了世界前列欲求更大发展,需要开拓思路、突破瓶颈探求光伏+在不同场景下的新应用 光伏建筑一体化山东 德州"日月坛"

(建筑面积75000平方米现最大太阳能建筑的世界纪录,先进的屋顶和墙体保温,比国家节能标准高出30%。)


 "世界首条高速公路光伏路面"

(一条路就是一座太阳能发电站,公路可发电,自融冰雪,畅通无阻。)

 

龙羊峡光伏发电站

"水光互补"

(全球运行最大,填补国际大规模水光互补关键技术空白,实现不弃光、不弃风,互补调节,电源出力更加平滑、稳定。)

 

"渔光一体"

通威 唐山丰南 

(将光伏发电与水产养殖有机结合,水面上架设光伏电池板,水面下养殖鱼虾,产业融合升级,实现鱼、电、环保三丰收。)


05

结语


一部中国光伏的发展史就是一部中国光伏人不断开拓、上下求索的历史从蹒跚学步到独占鳌头 在政府的引领和帮助下尽管走过弯路、跨过寒冬中国企业诠释了自身的坚强和强健 中国的能源革命和能源安全离不开光伏中国人民的生活幸福离不开光伏 愿未来,中国光伏之路越走越宽

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