光伏产业

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光伏产业(Photovoltaic Industry;Photovoltaic,PV)

目录

什么是光伏产业

  光伏产业(photovoltaic),简称PV,主要指以硅材料的应用开发形成的光电转换产业链条,包括高纯多晶硅原材料生产、太阳能电池生产、太阳能电池组件生产、相关生产设备的制造以及光伏发电的应用等多个环节。

  直接把太阳能转换成电能的产业叫做做光伏产业,光伏的来历就是“光生伏打”效应,也就是光产生电。

  光伏产业属于新能源领域,常见太阳能发电有两种方式:一种是光–热–电转换方式(①光热),另一种是光–电(②光电)直接转换方式。因目前光–热–电发电占比非常小,通常所说太阳能发电即为光伏发电。分布式光伏发电是指一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式,它区别于传统的集中式发电,倡导就近发电,就近并网,就近转换,就近使用的原则。不仅能够有效提供同等规模系统发电量,同时还有效解决了电力在升压或长途运输中的损耗问题。

光伏产业起源

  率先利用太阳能发电的是发达的欧美国家和日本。自1969年世界上第一座太阳能发电站在法国建成,太阳能发电的比例在欧美国家逐渐提高,太阳能光伏技术也得到了不断发展。其中,欧盟是世界上光伏发电量最大的地区。在2008年,这个区域占全球光伏发电量的80%。而德国和西班牙的光伏发电总量总和约占欧盟的84%,是名副其实的光伏发电强国。这些成就要归功于欧盟近20年来持续推动光伏产业发展。欧盟预计在2020年,太阳能光伏发电将占欧盟总发电量的12%。  

  日本也是太阳能发电的强国,而且使用范围非常广,一般家庭都可以使用太阳能光伏装置发电。他们的做法是,通过政府补贴,鼓励家庭购买家用的光伏发电装置。每个家庭通过光伏发电装置产生的剩余电量可以卖给政府或电力公司。这使日本的光伏发电量不断提高,也使日本的能源利用率大幅提升。  

  美国虽然在光伏发电技术上较早起步,但由于以往美国政府对光伏发电并不重视,以至美国的光伏发电的发电量和技术革新不如欧盟和日本。但随着美国奥巴马政府出台一系列鼓励发展新能源的政策,美国在光伏发电产业上大有后来居上的势头。现在,美国的不少州出台了《可再生能源配额标准》。以加州为例,凡在住屋、商业建筑或公用建筑屋顶上安装太阳能设备的家庭或企业,都可获得州政府的多项补助,其中包括享受30%的减税优惠,减少30%的安装成本等。

  中国的光伏发电装机容量在 2011 年仅为日本、美国的六成,为欧盟的 6%。从 2013 年起,中国光伏发电快速发展,到 2017 年,中国的光伏发电装机容量就超过了整个欧盟的总和。2019 年,全球光伏发电当年装机量为 114.9 GW,累计装机则达到了 627 GW,其中中国的装机总量则达到了 204.3 GW (1 亿千瓦 = 100 GW),占到了全球装机量的近三分之一。截至 2021 年 6 月底,全国发电总装机容量约为 22.6亿千瓦,同比增长 9.5%。

光伏产业的产业链[1]

  随着光伏发电在能源供应体系中占据越来越重要的地位,光伏相关产业也随之强大起来,已形成了从高纯度硅材料、硅锭/硅棒/硅片、电池片/组件、光伏辅材辅料、光伏生产设备到系统集成和光伏产品应用等完整的产业链条。

  光伏行业的产业链上游主要为光伏电池相关原材料组成,包括形成电池的单晶硅和多晶硅。上游单晶硅和多晶硅生产企业主要有保利协鑫、隆基股份、通威股份、中环股份等。而硅片生产企业已经呈现双寡头格局,中国的太阳能硅片占据全球市场份额的大部分,而中国的市场中,主流的厂商主要有包括隆基和中环等,产能格局仍高度集中,中环股份和隆基股份硅片对外销售规模占据绝对领先地位。

  中游主要为电池片、电池组件生产企业和系统集成企业。中游电池片和组件生产企业主要有通威、隆基、晶澳等。光伏发电系统中逆变器生产厂商主要有阳光电源等企业;涉及系统集成的包括亿晶光电、正泰电器等。部分企业,如隆基股份基本已经形成从单晶硅到组件到电站光伏运营一套完整的光伏发电产业链。

  光伏产业的下游应用主要为光伏发电,按照建设规划位置可将光伏发电系统分为集中式光伏发电系统和分布式光伏发电系统。集中式光伏发电系统,如大型西北地面光伏发电系统;分布式光伏发电系统(以>6MW为分界),如工商企业厂房屋顶光伏发电系统,民居屋顶光伏发电系统。

我国光伏产业行业情况[1]

行业发展现状

  1、光伏产品市场供给能力较强,产能利用率有待提高

  结合光伏产业市场重点公司光伏产品产量及产能利用率情况来看,2021年,中国光伏产品市场供给能力较强,隆基绿能光伏产品产量遥遥领先于其他公司,单晶硅片产量达到69.96GW,单晶组件产量达到38.69GW。从产能利用率角度来看,2021年光伏市场各公司产能利用率不高,仍有较大提升空间。

  2、光伏新增装机量再创新高,累计装机量突破300吉瓦

  我国太阳能光伏行业虽起步较晚,但发展迅速,尤其是2013年以来,在国家及各地区的政策驱动下,太阳能光伏发电在我国呈现爆发式增长,据国家能源局统计数据显示,2017年,我国光伏发电新增装机容量为53.06GW,创历史新高,2018年,受光伏531新政影响,各地光伏发电新增项目有所下滑,全年新增装机容量为44.26GW,同比下降17%。受国家光伏行业补贴、金融扶持等政策影响,2020年及2021年光伏装机量大幅回升。2020年,中国光伏新增装机48.20GW,同比增长59%。2021年,中国光伏新增装机再创新高,达到54.88GW,同比增长14%。

  据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2013年,全国光伏发电累计装机容量仅为19.42GW,到2019年已经增长至204.58GW。在2013-2019年,全国光伏发电累计装机容量已超过10倍增长。截至2021年,全国光伏发电累计装机306.56GW,同比增长21%。

  3、光伏弃光率大幅下降,光伏发电量稳步提升

  随着光伏发电快速发展,一些地方也出现了较为严重的弃光问题。根据国家能源局数据,在2015-2018年,新疆和甘肃的弃光率最高点突破了30%。2019-2021年,新疆和甘肃弃光率大幅下降,2021年新疆弃光率降至1.7%,甘肃降至1.5%。弃光率的大幅下降主要由于光伏发电并网运行,促进了资源的利用水平。

  据国家能源局统计数据显示,2013年以来,我国光伏发电量增长迅速。2013年,全国光伏发电量仅为91亿千瓦时,到2021年,全国光伏发电量3259亿千瓦时,同比增长25%。经测算,2021年我国光伏发电量占全社会用电量的比例为3.92%。

  4、光伏发电系统建设成本呈下降趋势,光伏上网步入平价

  我国地面光伏系统的初始全投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、一次设备、二次设备等关键设备成本,以及土地费用、电网接入、建安、管理费用等部分构成。其中,一次设备包含箱变、主变、开关柜、升压站(50MW,110kV)等设备,二次设备包括监控、通信等设备。土地费用包括全生命周期土地租金以及植被恢复费或相关补偿费用;电网接入成本仅含送出50MW,110kV,10km的对侧改造;管理费用包括前期管理、勘察、设计以及招投标等费用。建安费用主要为人工费用、土石方工程费用及常规钢筋水泥费用等,未来下降空间不大。组件、逆变器等关键设备成本随着技术进步和规模化效益,仍有一定下降空间。接网、土地、项目前期开发费用等属于非技术成本,不同区域及项目之间差别较大,降低非技术成本有助于加快推动光伏发电平价上网。

  2021年,我国地面光伏系统的初始全投资成本为4.15元/W左右,较2020年上涨0.16元/w,涨幅为4%。其中,组件约占投资成本的46%,占比较2020年上升7个百分点。非技术成本约占14.1%(不包含融资成本),较2020年下降了3.2个百分点。预计2022年,随着产业链各环节新建产能的逐步释放,组件价格回归合理水平,光伏系统初始全投资成本可下降至3.93元/W。

  我国工商业分布式光伏系统的初始全投资主要由组件、逆变器、支架、电缆、建安费用、电网接入、屋顶租赁、屋顶加固以及一次设备、二次设备等部分构成。其中一次设备包括箱变、开关箱以及预制舱。根据《中国光伏产业发展路线图》,2020年和2021年我国工商业分布式光伏系统初始投资成本分别为3.38元/W和3.74元/W,2022年预计下降至3.53元/W。

  2020年中国光伏上网电价补贴政策结束,平价将至:中国上网电价政策经历了标杆电价、竞价、平价三个阶段,2020年是竞价项目收官之年,竞价项目规模26GW,同增14%,同时2020年也是光伏上网平价开启之年,平价项目33GW,同增124%,首次超过竞价项目规模。平价将至,2021年成为中国光伏上网全面平价的第一年。

行业竞争格局

  1、企业竞争:隆基绿能稳居行业龙头

  光伏是我国能源供应体系的重要分支,也是新能源的重要组成部分。根据2021年企业光伏业务收入,可将光伏头部企业大体分为3个竞争梯队。其中,营业收入大于300亿元的企业有隆基绿能、天合光能、晶澳科技、中环股份、通威股份,其中隆基绿能以809亿元的光伏业务营收遥遥领先于其后的几家企业;光伏业务收入在100-200亿元之间的企业有阳光电源、中环股份、正泰电器、东方日升、保利协鑫和爱旭股份;光伏业务收入小于100亿元的有中利集团、亿晶光电、晶科科技和爱康科技。

  2、行业集中度较高,总体呈提升趋势

  根据中国光伏行业协会数据显示,2021年光伏行业实现稳步增长,多晶硅、硅片、电池片、组件产量分别达到50.5万吨、227吉瓦(GW)、198吉瓦、182吉瓦,同比分别增长28.8%、40.7%、46.9%、46.1%,这4个环节产值突破7500亿元。同时,产业集中度进一步提升。多晶硅、硅片、电池片、组件4个环节,产量排名前五企业在国内总产量中的占比分别为86.7%、84%、53.9%和63.4%,头部企业规模优势明显。

行业发展前景及趋势预测

  1、光伏行业热度持续,2027年累计装机量有望接近1000吉瓦

  2020年12月12日气候雄心峰会上宣布,到2030年,中国非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。为达到此目标,在“十四五”期间,我国光伏年均新增光伏装机或将在70-110GW之间。为达成2030年碳达峰,2060年前实现碳中和,光伏行业将成为长期处于高速发展的新能源行业之一,预期2027年将保持70-120GW左右的新增装机量,2027年我国光伏发电行业累计装机量可能在827-938GW之间。

  2、智能光伏成未来重要能源支撑,分布式光伏建筑成主流发展

  太阳能光伏发电是目前最具发展潜力的可再生能源之一,世界各国均对其发展给予高度的关注。在联合国全球契约领导人峰会上,光伏行业代表展望2025年并做出以下10大趋势预测:

  趋势一:全世界将不再新建煤电项目

  到2025年全球光伏电价将平均降至1美分/度电甚至更低,100%的国家达到平价上网,中国到2025年,新建光伏项目的度电成本将较新建煤电项目低三成以上。这意味着包括中国在内的绝大多数国家,2025年后用新建煤电项目满足新增电源需求将不具备经济性,所以全世界将停止新建煤电项目,火电站将逐渐离开能源舞台的中心。

  趋势二:光伏建筑方面:更多国家将立法规定新建屋顶必须加装光伏

  到2025年,越来越多国家和地区将通过地方法规的形式,修改或新增本地应用太阳能系统的建筑标准,要求在一定高度以内,一定面积以上的新建的住宅楼都必须安装光伏系统;所有园区适宜的已建工商业屋顶必须安装光伏也将纳入地方园区管理法规。

  趋势三:光伏交通方面:光伏电动车充电桩(站)将在电力供应紧张地区全面建设。

  全球的电动汽车光伏充电桩(站)建设将是光伏发电和新能源电动汽车的结合点,在光照条件允许的停车场,特别是电力供应紧张的国家和地区将优先考虑建设。以我国为例,到2025年将实现新建住宅配建停车位100%建设光伏充电设施或预留建设安装条件,大型公共建筑物配建光伏停车场、社会公共停车场建设光伏充电设施或预留建设安装条件的车位比例不低于10%,每2000辆电动汽车至少配套建设一座公共光伏充电站。

  趋势四:投资组合方面:光伏成为油气巨头的投资新选择

  随着光伏技术成本的不断下降,该领域的增长机会开始吸引更多来自石油和天然气行业的关注。另外,“再电气化”越来越被看作未来能源转型的核心,向电力转型也成为很多油气公司和公用事业公司的共识,而光伏发电无疑是其中最有投资吸引力的投资标的。到2025年,能源公司“跨界竞争时代”将全面到来。

  趋势五:与数字化结合方面:实现光伏能源互联网“源—网—荷—储”多向良性互动

  到2025年,光伏产业应该基于“互联网+光伏”,电力流、信息流业务流资金流多流合一,大幅度提升分布式光伏在网络化、智能化、数字化方面的深度和广度发展。同时,依托区块链技术,打造集智能、电站管理、供应链管理金融服务、分布式社交网络平台,形成“光伏发电技术+物联网+区块链+大数据”的新产业新形态。光伏比特币或将成为该领域特殊的交易虚拟货币。

  趋势六:RE100:更多企业加入RE100组织,承诺百分之百使用绿电

  到2025年,全世界500强企业中超过80%的企业加入RE100 组织,承诺100%使用可再生能源,RE100成员将突破1000家,估计带动投资上涨8000亿美金。

  趋势七:绿色金融:更多金融产品诞生

  到2025年,整合光伏产业链、金融产业链,更多创新的金融产品推向市场,“绿色租赁”、“绿色保险”、“绿色产业基金”、“投租结合”、“绿色债券“、“绿色支付”、“绿色比特币”、“绿色电力期货”、“碳金融”、“环境权益交易”、“绿色信贷”等。绿色金融将成为银行、券商、保险业、公用基金等主动拥抱和主动开展的业务品种。

  趋势八:交易方面:隔墙售电、跨省购电、跨境卖电将成风尚

  到2025年,分布式电力市场化交易将逐步放开和扩大,随着特高压和电网接入能力的改善,隔墙售电、跨省购光伏电、国与国之间的跨境售卖光伏发电将成风尚。

  趋势九:“光伏+储能”制氢具备经济可行性

  到2025年,“光伏+储能”制氢系统技术的极大进步,将具备大规模应用的经济可行性,即将光伏电池、充电电池、电解氢装置相结合,通过数字技术控制电池充放电和氢气生产,届时制氢成本将降至0.15-0.25美元/立方米。各国将纷纷建设光伏储能制氢项目。

  趋势十:光伏智能家庭

  到2025年,城镇化发展将会使得城市人口减少,光伏电价的经济性以及高等教育地区差异的缩小,吸引高能耗企业将工厂搬移至光伏电力充沛地区。这将加速户用系统发展。光伏结合智能家居,实现家庭零能耗。

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参考文献

  1. 1.0 1.1 预见2022:《2022年中国光伏行业全景图谱》
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