光伏硅片行业技术壁垒分析

光伏硅片行业技术壁垒分析 一、 光伏硅片行业技术壁垒 降低制造成本和提高产品品质是光伏行业技术进步的主要方向，也是硅片企业竞争的关键因素。降低成本，对单晶硅片而言，主要通过提高单晶硅的成品率、减少硅片切割损耗、提高单产、降低单耗等实现；而提高品质，主要通过改善单晶硅的品质，从而提高光电转换效率、降低衰减率等实现。低成本、高品质的单晶硅片生产具有较高的工艺技术要求，需要通过不断地技术研发、设备改造、生产流程优化来实现。以166mm硅片为例，目前主流硅片生产厂商的硅片制造非硅成本已经达到0．7~0．8元/片，而其他后进入者由于缺少长期生产和检测经验的积累以及先进技术的掌握及储备，无法在短时间内建立起完善的生产体系和标准，在成本上处于较大劣势，将面临被市场淘汰的风险。因此，进入硅片行业存在较高的技术壁垒。 二、 晶硅光伏产业发展历史 从光伏产业链的发展来看，光伏发电大规模商业应用要从2004年德国率先推出可再生能源法案补贴开始，光伏发电行业呈现强劲发展的态势，众多光伏厂商进行产能扩张，全球光伏发电装机容量快速增长。2011年之后，欧洲各国调整政府补贴政策，降低政府补贴，光伏行业快速出现供过于求，价格大幅下跌，众多知名光伏组件厂商因此停工甚至倒闭。自2013年以来，我国发布《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》，此后一直引领着新的太阳能光伏装机增长。根据IEA的统计数据，截至2021年年底，全球已安装843GW以上的太阳能光伏系统，中国带动了大约70%亚洲市场和40%全球市场装机量。 近年来传统能源价格高企，光伏发电的成本优势增加，叠加碳中和对清洁能源的需求增加，因而光伏发电的投资快速增长。根据IEA的统计数据，光伏发电在化石能源价格普遍上涨的情况下，成本优势凸显，尤其是在欧洲地区。光伏发电是可再生能源的重要发展方向。随着产业技术进步和迭代，比如太阳级硅材料能耗下降，光伏电池效率提高，基片继续减薄，原材料用量减少，光伏发电系统的能量回收期缩短，光伏发电的优势逐步显现。根据IRENA报告，2010年至2021年，新投产的公用事业规模太阳能光伏项目的全球加权平均LCOE（LevelizedCostofEnergy），即平准化度电成本，用于比较和评估可再生能源发电的综合经济效益，下降了88%。最新数据显示，2021年投产的新公用事业规模太阳能光伏项目的全球平均LCOE同比下降13%，从0．055美元/千瓦时降至0．048美元/千瓦时。 太阳能光伏发电的快速发展，一方面受益于化石能源价格的大幅上涨，太阳能光伏发电相对其他能源的成本优势凸显；另一方面由于自身行业技术进步引导成本快速下降，成本优势带动投资增加。根据IEA的统计数据，超过50%的可再生能源方面的投资均投入了光伏太阳能发电行业，太阳能光伏是2022年全球电力行业的最主要投资。 随着成本优势带动光伏产业链投资大幅增加，光伏产业链装机容量快速发展。从中国市场来看，据中国光伏产业联盟（CPIA）数据，2022年1—10月我国新增光伏装机同比增长98．7%，达到58．24GW．从更远期的全球市场来看，未来太阳能光伏装机容量将位居电力市场累计装机量第一。根据IEA的最新报告，2022—2027年，可再生能源发电量将增长近2400GW，比去年报告中的预测高近30%，这也是IEA有史以来最大的一次向上修正。预计未来5年可再生能源将占全球电力扩张的90%以上，到2025年年初将超过煤炭成为全球最大的电力来源。而太阳能光伏发电的装机容量将在2023—2027年依次超过水电、天然气和煤炭，并在2027年超过2350GW，占比达到第一。 三、 晶硅光伏组件原料构成 从光伏产业链的原料构成来看，主要的原料包括硅料、白银、光伏玻璃、铝、铜等。从重量的角度来看，玻璃的占比最高，在68%—72%，铝的占比也高达12%—14%，而硅料的占比仅为3%—4%，与铜差不多。但从价值的角度来看，由于硅料和白银的价值较高，因此占比重较高，硅料的占比高达35%—45%，白银的占比则达到9%—23%，玻璃占比为11%—15%，铝和铜的占比分别为9%—12%和5%—12%。由于2021年大宗商品价格的波动率较高，因此基于价值的评估的波动范围较大。硅作为占比最大的原材料，对晶硅光伏产业链的发展起着至关重要的影响。 光伏产业链从原料到终端应用，主要的核心环节包括工业硅、多晶硅、硅片、电池片、组件、光伏电站。据调研了解，整个光伏产业按照传统工业划分，不同的环节分属不同的行业。一般来说，上游包括工业硅、多晶硅、硅片的生产，比如硅石生产工业硅属于熔炼行业，由工业硅生成多晶硅属于化工行业，而切片则属于电子产品制造行业。中游包括光伏电池、光伏组件以及逆变器环节，属于电子和装配行业，最后建成分布式或集中式电站则是建筑行业。此外，光伏产业链未来一体化发展将成为趋势，一方面，从中下游来看由于拉晶到切片环节以及电池片到组件环节的一致性要求高，为了保证质量，一般会同步建设；另一方面，从中上游来看，为了保障原料稳定供应和产品质量，多晶硅企业也多在布局上游工厂。 四、 光伏度电成本持续下降，平价上网逐渐落地 随着光伏产业技术水平持续快速进步，光伏发电成本步入快速下降通道，根据国际可再生能源署（IRENA）发布的《2020年可再生能源发电成本报告》，全球晶硅光伏发电项目加权平均发电成本由2010年的约0．381美元/度下降至2020年的约0．057美元/度，下降幅度达85%，为发电成本下降最快的能源之一。根据IRENA预计，2022年全球太阳能光伏发电的平均成本将进一步降至0．040美元，同比下降30%，届时将比燃煤发电成本低20%以上。 根据当前的技术发展和成本变动趋势，行业普遍预期未来数年内，光伏发电将大范围达到或接近常规能源发电成本，成为一种具有成本竞争力的、可靠的和可持续的电力来源，届时全球能源供给将步入太阳能时代，从而极大带动中上游产业的健康持续发展。 五、 行业竞争格局 （一）行业集中度不断提升 过去十年间，光伏行业整体呈现快速发展的格局，但是因政策、市场等因素影响，亦出现短期的行业困境，如2011年欧盟补贴削减等对需求市场产生不利影响，进而导致市场明显分化，大量中小企业相继停产，而行业内的龙头企业在保持生产的同时依然通过研发、技改进行产业升级，行业回暖后，骨干企业凭借技术、规模、品牌等优势进一步提升市场占有率，而部分没有技术研发实力的中小企业则在全行业技术水平不断提升时逐步被市场淘汰，行业集中度不断提升。 531新政以来，一方面行业技术门槛持续提高，大量无法满足平价上网需求的落后产能得以加速淘汰，行业竞争格局得到重塑；另一方面光伏发电实现不依赖国家补贴的市场化自我持续发展后，将开启更大市场空间，并促进行业资源向优质企业集中，促进行业集中。 （二）竞争逐步从低端竞争转向高端竞争 工信部《光伏制造行业规范条件》政策开始实施，使得不符合规范条件而未被纳入名单中的企业将无法获取出口退税及银行信贷等方面支持。国家能源局、工信部和国家认监委联合发布的《关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见》，提出将严格执行光伏产品市场准入标准，并逐步建立光伏产品市场准入标准的循环递进机制。而领跑者专项计划的实施，使得光伏产品的技术标准在上述标准基础上进一步提高。与此同时，2018年531新政、2020年疫情均进一步催化了行业的技术进步和落后产能出清。 行业技术标准的提升将大幅提高行业发展门槛，行业竞争也正逐步从低端竞争转向高端竞争，行业技术属性愈发成为竞争的焦点，新技术、新装备推动光伏产品向高转换效率、高产品品质、低制造成本的趋势发展，技术升级加快，不具备技术和成本优势的企业将逐步退出市场，大量低端产能被市场淘汰，市场份额将向有技术、资金、管理优势，能够持续投入新技术和新装备的企业集中。 （三）单晶形成对多晶的绝对优势，替代趋势明显加速 近年来，一方面随着连续加料、多次拉晶、增大装料量、快速生长以及金刚线切割、薄片化等技术的大规模产业化应用，单晶硅片生产成本大幅下降，另一方面以PERC等为代表的高效电池技术对单晶产品转换效率的提升效果明显，单晶产品在度电成本方面较多晶产品具备了更高的性价比，单晶形成了对多晶的绝对优势，替代趋势明显加速。 根据中国光伏行业协会2015年至2021年《中国光伏产业发展路线图》，2015年至2021年，单晶市场份额从18%提升至94．5%，年化增长率为26．73%；预计2022年单晶硅市场份额将进一步提升至96%左右。 市场供求状况分析。在需求端，2021年全球光伏装机量约为170GW。依据装机预测，乐观情形下，2022年我国硅片产能需求或将达到400GW2。而在2022年-2025年之间，全球光伏新增装机量增速将出现明显增长，年均新增装机将达到232-286GW，对应硅片产能需求将进一步上升。在供给端，2021年末行业内全部光伏单晶产能约为339GW，基本与2022年下游产业链对单晶硅的需求保持平衡。随着行业单晶硅产能布局逐渐实现，上述产能将会进一步提高，进而维持2023-2030年全球光伏单晶硅市场的整体供需基本平衡。而在国内硅片产量大于消耗量的情况下，国内硅片除用于国内光伏电站装机以外，剩余一部分可用于硅片出口，以及用于组件生产、出口。 在硅片产品的构成方面，当前光伏硅片主流尺寸有5种，分别为156．75（M2）、158．75（G1）、166mm（M6）、182mm（M10）、210mm（G12）。大尺寸硅片因其卓越的降本能力，获得下游进一步认可，供应或仍保持阶段性偏紧状态，从而导致光伏单晶硅行业在短期内面临结构性供给短缺3。根据PVinfolink预测，2022-2025年182mm以上尺寸硅片的市场份额将分别达到70%、84%、95%、90%。随着大尺寸市场份额的逐步上升，部分小尺寸硅片产能将逐步沦为落后、无效产能而被市场淘汰，留存的产能将进一步优化市场竞争格局，促进行业良性发展。 六、 中国光伏行业发展现状 从最初的可再生能源节能降耗，到智能化、数字化规模应用，再到如今智慧能源行业不断突破、打造建构绿色供应链体系，光伏行业正迎来新的发展和变革。 二十年前，中国光伏产业一穷二白，原材料、市场、技术全部源自于国外。而如今，中国光伏已是制造世界第一、装机世界第一、发电量世界第一。2021年，中国光伏产业链的多晶硅、硅片、电池、组件四大环节的产量在全球占比皆超过70%，已然主导了世界光伏产业格局。 近年来，中国光伏行业也在频繁突破世界纪录，这固然是技术研发的巨大进步，但此种进步几乎都局限于细分技术路线中，如N型TOPCon、HJT、IBC、单晶PERC电池等。 工业硅位于硅基材料产业链的顶端，是硅能源产业链发展的核心原料。工业硅，又名金属硅、结晶硅，是由硅石经碳质还原剂在矿热炉中还原所得。我国是全球最大的工业硅生产与消费国。2021年，我国工业硅产能499万吨，产量321万吨，分别占全球工业硅产能和产量的79%和78%;工业硅消费量313．2万吨（含出口），其中国内消费量235．8万吨，占全球消费总量的56%。按照2021年均价计算，我国工业硅市场规模约644亿元。在能源转型以及双碳目标的影响下，预计2025年我国工业硅的需求量将达到480万吨，市场规模将近千亿元。 在光伏产业相关政策的不断完善和大力支持下，中国光伏产业发展迅速，已呈现区域化、集群化，临近企业之间形成产业链互补和经济合作，产业竞争力实现了整体提高。随着国家政策对光伏产业支持力度的不断加大，产业市场规模仍将保持高幅度增长趋势。 数据显示，2021年我国光伏发电新增并网容量5488万千瓦，其中集中式光伏电站2560．07万千瓦，分布式光伏2927．9千瓦。截至2021年底，我国光伏发电累计并网容量30598．7万千瓦，其中集中式光伏电站19847．94万千瓦，分布式光伏10750．8万千瓦。2021年全国光伏行业立足碳达峰碳中和，把握行业发展机遇，克服全球疫情反复、经济形势严峻、国际贸易壁垒等