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新貴疊瓦——2019產能將達6.2GW

放大字體??縮小字體 光伏產業網訊 發布日期:2019-04-08??來源:天風證券??瀏覽次數:646
核心提示:疊瓦技術將電池片切片用導電膠互聯,省去焊帶焊接,減少遮光面積和線損,節省空間,比常規60型組件多封裝13%的電池片,功率提升超20W以上,顯著高于半片、MBB等其他技術。但成本與傳統組件相比有待進一步下降。
  據統計,2018年年底疊瓦組件產能超過3GW,目前包括隆基股份、通威股份、東方環晟等公司都已經布局疊瓦組件。根據蘇州晟成公眾號披露,目前正在擴產的預計有10GW左右。參考“硅片金剛線切割”和“PERC電池片”的產業化進程來看,我們預計2019年疊瓦組件產能將加速提升。據CPIA統計,2018年全球組件產能達到152.8GW左右,中國組件產量為85.7GW。根據蘇州晟成官方公眾號,全球組件產能中,落后產能約為75GW,這部分產能將在未來5年被新技術快速淘汰掉。
 
  疊加未來光伏平價上網之后對于組件的新增需求,我們預計2021/2022/2023年疊瓦新增產能將分別為21.75/27.75/34.5GW,成為組件市場主流。
 
  與傳統組件產線相比,疊瓦組件產線的改動較大,主要體現在增加疊瓦焊接機和疊瓦匯流條焊接機兩大設備上。根據蘇州晟成公眾號披露,一條傳統組件產線的設備投資額大約在7000-8000萬/GW,目前1GW疊瓦組件設備投資在2億元左右,其中疊瓦焊接機占比50%-55%;匯流條焊接機占比15%-20%;其他設備占比25%-30%。根據疊瓦產能擴張的節奏,設備投資額預計在2021年前后快速放量,中性預測未來三年疊瓦產線設備投資額為10/18/21.4億元,樂觀預測為10.2/15.8/31.5億元。
 
  1、組件產能持續擴張,高效組件成未來增長點
 
  據CPIA統計,2018年全球組件產能達到152.8GW左右(根據觀研天下整理CPIA數據),中國組件產量為85.7GW,同比增長14.3%,預計2019年可達到93GW。
 
  
 
  光伏邁入新增長期,組件產能利用率回升。國內光伏組件產能利用率從2018年中的47.6%增長至2019年接近滿產的狀態。
 
  
 
  組件廠商生產更為集中,開始新一波組件擴產。2018年各組件廠商持續擴張產能。阿特斯、晶科2015-2017連續三年位居組件產能前三。2016-2018年CR10分別為39%,45%,45%,行業集中度進一步上升。
 
  各廠商加速布局高效組件技術,包括疊瓦、雙面、半片、雙玻、MBB多主柵、MWT、薄膜光伏等。2018年中期時中國光伏行業協會秘書長王勃華介紹,2017年半片組件產能1.1GW,產量367MW,2018年規劃產能達到9.6GW;雙玻組件2017年產量2.6GW,2018年預計增至13.4GW;疊瓦組件2017年產能為900MW,但產量僅91MW,2018規劃產能達1.2GW。
 
  
 
  2. 疊瓦組件:降本增效新貴
 
  2.1. 疊瓦組件可提升組件功率20W以上
 
  疊瓦組件表面沒有金屬柵線,電池片間無縫銜接,多封裝13%電池片。傳統晶硅組件采用金屬柵線連接,一般會保留約2——3毫米的電池片間距。疊瓦組件將傳統電池片切割成4-5片,將電池正反表面的邊緣區域制成主柵,用專用導電膠使得前一電池片的前表面邊緣和下一電池片的背表面邊緣互聯,省去了焊帶焊接。在一張60型面積大小相當的版型組件內,疊瓦組件可以封裝66——68張完整電池片,比常規封裝模式平均多封裝13%的電池片。
 
  疊瓦技術的優勢在于增加受光面積,減少線損,兩者綜合作用下可提升組件功率>20W。
 
  1)有效增大受光面積,提高光電轉化率。疊瓦技術用導電膠替代焊帶,避免了焊帶遮擋,充分利用組件內的間隙放置更多的電池片。
 
  2)減少線損,解決熱斑響應,抗裂能力強。疊片組件特殊的串并結構減少了焊帶電阻對組件功率的影響,抑制了因反向電流而產生的熱斑效應。同時,并聯電路設計使得在遮光時疊瓦組件的功率下降與陰影遮蔽面積呈線性關系,故疊瓦組件在遮光條件下比常規組件表現更好。
 
  近年來,新型光伏組件封裝技術不斷涌現,其中雙玻雙面、半片、多主柵(MBB)、疊瓦等技術已經實現產業化,多主柵疊瓦、三角焊帶拼片等技術還處于實驗室水平。在已經實現產業化的技術中,疊瓦技術平均可增加組件功率20W以上,明顯領先于其他新型封裝技術。
 
  √雙面:正面、背面都可受光發電、發電增益最高達30%。電池背面效率略低于正面,背面透光導致正面效率略降。2018年雙面組件需求快速增長,量產難度低,產線改造簡單,成本幾乎沒有增加。
 
  √半片:將標準電池片對切后串聯起來,焊帶功率損失減少,熱斑幾率降低,可提升輸出功率5-10W。制造環節需要增加電池切片設備,且切半片后串焊機需求增加一倍。
 
  √多主柵(MBB):采用更多更細的主柵進行焊帶互聯,技術發展過程為:3BB→4BB→5BB→反光焊帶→MBB。該技術大幅降低銀漿耗量,同時使得有效受光面積增大,可提升輸出功率5-10W。串焊過程中焊接點多,對精度和牢度挑戰較大,需搭配自動匯流焊接設備。
 
  疊瓦技術存在一定專利風險。Sunpower和Solaria注冊了疊瓦的技術專利,其中Sunpower與中環股份合資成立了東方環晟,獲得專利授權。賽拉弗與Solaria在糾紛后形成合作,共同開發光伏制造技術。除此之外,國內一些其他企業也自主研發了疊瓦技術,包括隆基、阿特斯、通威等等。
 
  2.2. 疊瓦組件成本下降可期
 
  組件環節非硅成本有較大下降空間。根據CPIA的統計,2018年我國光伏系統成本下降至4.92元/W,組件成本約占系統成本的40%,下降到2元/W以下。單晶PERC組件的成本下降至1.45元/W左右,其中硅料成本/硅片非硅成本/電池片非硅成本/組件非硅成本分別占比14.5%/15.2%/23.4%/46.9%。隨著硅成本的下降和其他環節的技術升級,組件封裝環節的成本有較大下降空間。
 
  在降本路徑方面,硅料環節通過連續加料等長晶技術的升級提高長晶速率和純度;硅片環節通過金剛線切片減少原材料用量,提高切片效率;電池片環節通過鍍膜、摻雜等方式提高光電轉化效率,組件環節在既有的電池片轉化效率前提下,盡量提升組件的輸出功率或者增加組件全生命周期內的單瓦發電量。
 
  成本方面目前疊瓦組件還高于傳統組件,但從長遠來看,疊瓦更符合電池薄片化的趨勢(現在180微米,后面可能160甚至100微米,節省硅材料)。預計疊瓦組件成本很快可以實現系統端收益率和傳統組件打平,具備大規模推廣基礎。未來疊瓦組件將繼續降本實現與傳統組件的組件端成本打平,屆時對比傳統組件優勢將更加明顯(組件效率高、組件BOM成本低、系統BOS成本低)。
 
  3. 繼金剛線和PERC后,疊瓦將成下一看點
 
  3.1. 疊瓦技術初露鋒芒,出口初起步
 
  3.1.1. 疊瓦量產趨勢已出現
 
  疊瓦技術初露頭角。在第三批應用領跑者中標項目中,疊瓦組件技術中標寶應基地項目(50MW),初露頭角。2017年2月,東方 電氣、中環、SunPower與宜興開發區四方聯手啟動了東方環晟高效疊片太陽能電池組件項目,建設21條全部應用疊片技術的單多晶組件生產線。在2017、2018年SNEC上,晶科、中來股份、億晶光電、順風、中利騰暉、隆基樂葉、Solaria等公司也展示了疊片組件實驗產品。
 
  東方環晟與賽拉弗無專利疑慮,率先進行量產。由于受專利保護限制,2017年雖然各廠商已經有疊瓦產品,但當時僅有東方環晟和賽拉弗實現量產。國際上擁有疊瓦組件專利的企業主要包括SunPower和Solaria,而東方環晟和賽拉弗分別與這兩家企業取得了合作關系,可將疊瓦組件技術大規模生產并出口海外市場。
 
  3.1.2. 受專利等因素限制,疊瓦目前尚未實現大量生產及出口
 
  疊瓦出口及出貨情況。根據PVInfolink統計,2018年前11月疊瓦組件(Shingled)出口總額約為251MW,其在特殊組件(搭配組件技術之組件)中的占比在5、6兩月較高,達到30%-40%,出口量分別達到28、62MW;其余每月疊瓦組件占整體特殊組件總出口份額僅在10%左右,但總體呈上升趨勢。同時,由于N型電池切割仍存在技術難關,2018年疊瓦組件出貨以單晶PERC為主。
 
  各供應商出口組件目前以半片技術為主。由于疊瓦技術的成熟度及良率表現尚不如半片,加上仍有專利問題疑慮,多數廠商疊瓦出貨仍以國內為主,所以在出口的組件種類部分,各大供應商出口之特殊組件多數仍是搭配半片技術。2018年疊瓦技術仍以SunPower/東方環晟的產出為主,東方環晟出口之特殊組件全都是單晶PERC疊瓦組件,此外賽拉弗也有較多的疊瓦組件出口。
 
  專利存疑,組件廠商可先發展國內市場。疊瓦的專利問題對于疊瓦組件向海外尋求出口市場是一大限制,但廠商仍可先由國內市場的自有項目、領跑者或其他示范項目做起。2018年11月,中環股份聯合SunPower進行了光伏疊瓦專利技術維權。但據Energy Trend透露,2018年底,疊瓦技術的核心專利已經到期,而通威、隆基都曾表示擁有疊瓦技術的專利。SunPower的專利投訴能否阻止其他光伏企業在海外市場銷售疊瓦還存在不確定性。
 
  3.2. 疊瓦技術將成金剛線、PERC后的下一看點
 
  技術的升級迭代是推動光伏行業進步最重要的驅動力。硅片在大規模推廣金剛線切割之后,成本大幅下降;電池片中PERC技術也正在迅速放量。先進技術對于落后技術的替代往往會在幾年時間呈現高速推進。對于未來疊瓦組件的發展,我們不妨參照金剛線和PERC電池的發展路徑。
 
  3.2.1. 金剛線切割2016年起快速替代
 
  相較于傳統砂漿切割工藝,金剛線切割技術優勢巨大。金剛石線最早應用于藍寶石切割,應用于晶體硅的切割始于2010年。相較于傳統砂漿切割工藝,金剛線切割具有切割效率高、材料損耗少、出片率高、產品質量好、運營成本低、環境污染小的優勢,可使單次切割時間縮短70%以上,產能提升70%以上。
 
  金剛線切割從出現到全部應用僅用7年時間。金剛線的優勢使其迅速取代砂漿切割成為主流,自2010年開始,單晶硅領域于2017年率先實現了金剛線切割的普及。隨著添加劑、黑硅等技術進步,金剛線切割在多晶硅領域的應用也從2016年開始快速替代,僅三年普及率就從25%增長至94%。
 
  金剛線切割技術大幅降低硅片成本。切片成本對于晶硅成本的下降是一大關鍵,根據SoalrBe測算, 單晶硅片成本中切片成本占比20%。由于金剛線切割出片量大、切片速度快、輔材成本低,可帶動硅片非硅成本大幅下降。據SolarZoom測算,采用多晶金剛線切片后硅片不含稅成本將下降0.8元/片。自2010年金剛線切割技術運用于晶硅切割以來,硅片成本不斷降低,也帶動了硅片價格的持續下降。
 
  金剛線技術的普及引發金剛線產能快速放量。金剛線切割技術起初掌握在少數日本廠商中,國內金剛線切割產業鏈處于空白狀態,隆基于2012年起著力研究金剛線切割技術,2015年率先規模化采用金剛線切割單晶硅片,開啟新一輪技術更迭,2016-2018年迎來了金剛線產能的快速放量,各公司金剛線產能增長迅速。
 
  3.2.2. PERC加速市場化進程
 
  PERC兼具性能與成本優勢。一方面,PERC電池效率大幅提升:與常規的鋁背場電池相比,PERC電池的核心變化是增加全面覆蓋的背面鈍化膜,從而提高少子壽命,減少光損失,可提升多晶電池效率0.6%以上,單晶電池轉換效率1%以上;另一方面,PERC產線升級方便,投資成本較低:PERC電池產線只需在鋁背場電池產線的基礎上新增兩類設備,即沉積背面鈍化疊層設備和激光開槽形成背接觸的設備。
 
  PERC產業化進程。1989年由澳洲新南威爾士大學的MartinGreen研究組首次正式報道了PERC電池結構,當時達到22.8%的實驗室電池效率。2006年,隨著沉積AlOx產業化制備技術和設備的成熟,加上激光技術的引入,PERC技術開始逐步走向產業化。2013年前后,開始有廠家導入PERC電池生產線。2015年,PERC電池開啟市場化進程,當時全球市場占比僅7%。
 
  2015年以來PERC進入快速上量期,產能3年增長超15倍。PERC電池的產能自2015年以來同比增長率均超過100%,產能從2015年的4.52GW增長至2018年的65.69GW。
 
  PERC產能擴張之路還將進一步延續。18家企業2019年的PERC產能合計已達到81.9GW,預計2019年全球PERC產能將超過90GW。
 
  PERC電池延續擴張趨勢,未來將占據主流。據CPIA統計,2018年BSF電池仍占據大部分市場份額,但相比2017年83%的占比已經下降了23%,未來將隨著新技術的發展逐年減少。PERC電池2018年市場占比33.5%,預計2019年將超過50%。
 
  據SolarBe測算,常規PERC產線每GW設備投資額約3.5-4億;從傳統產線升級到PERC電池產線目前需要0.7-0.9億元/GW。而疊瓦單位GW新增設備投資額為2億元左右。
 
  3.2.3. 疊瓦將迎來高速增長,成下一看點
 
  回顧金剛線切割與PERC產能替代歷史,疊瓦也將迎來一輪產能的高速增長。金剛線切割從2010年應用于晶體硅開始,在2016-2018年迎來了金剛線產能的集中替代,到2018年實現了基本普及。PERC從2013年被逐步導入生產線后,于2015年進入產業化進程,開始了產能的快速擴張,且未來將進一步延續擴張之路。目前部分企業已經開始量產疊瓦組件并出口海外市場,其他企業也紛紛布局疊瓦的實驗線和產線,預計2019年疊瓦產能增長將邁入快車道。未來隨著疊瓦的技術成熟度和良率提升,產能將進一步增長。
 
  2019年疊瓦占比將達到3.8%。經PVinforlink測算,2018年疊瓦產能超3GW,未來將持續擴大;根據蘇州晟成公眾號披露,正在擴產的疊瓦產能預計有10GW左右。CPIA預測疊瓦組件市場占比將由2018年的0.8%上升至2025年的23.8%,其中2019年將達到3.8%。
 
  疊瓦產能中性預測2019/2020/2021年將新增5/9/10.7GW。
 
  中性預測假設:
 
  1)由CPIA、觀研天下整理統計可得,2018年全球組件產能為152.84GW。在CPIA預測全球新增裝機容量的基礎上,我們假設2019/2020/2021/2023/2025年全球分別新增組件產能10/10/15/20/20GW。
 
  2)根據CPIA預測,疊瓦組件市場占比在2019/2020/2021/2023/2025年分別為0.8%/3.8%/8.8%/13.8%/19.5%/23.8%。根據上述組件產能擴張假設以及疊瓦組件市場占比預測,得出疊瓦組件2018-2025的產能預測。至2019/2020年疊瓦產能可達6.2/15.2GW。CPIA對于疊瓦組件市場占比的預測可能較為保守,所以我們僅將此作為對疊瓦產能的中性預測。樂觀預測下,2021-2023年疊瓦將迎來產能快速放量。
 
  樂觀預測假設:
 
  1) 我們假設存量市場中將被替代的落后產能為75GW。假設疊瓦組件在2019/2020/2021/
 
  2022/2023年對落后產能的替代率分別為8%/20%/40%/65%/95%。
 
  2)我們假設2019/2020/2021/2022/2023年全球分別新增組件產能10/10/15/15/15GW。另外,我們預計未來3-4年疊瓦會在新增產能中占據主流,所以假設疊瓦組件在2019/2020/2021/2022/2023的占比分別為15%/25%/45%/60%/80%。
 
  根據上述假設,疊瓦將于2021年迎來產能高速增長,2021/2022/2023年疊瓦新增產能將分別為21.75/27.75/34.5GW,成為組件市場主流。
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