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鼎浩宏观经济研究

行业研究系列 ——光伏

来源:鼎浩财富    发布时间:2018-01-23     点击量:153

目录

一、 光伏产业的格局

二、 光伏产业的趋势

2.1商业模式朝分布式发展

2.2技术趋势

三、 政策导向

四、 光伏复苏受益板块

4.1多晶硅料—最上游核心受益

4.2多晶硅片—有打价格战的风险

4.3单晶硅片渗透率确定提升

4.4设备—单晶炉增长最具确定性

4.5太阳能电池片供应总体平衡,价格平稳

4.6运营商—前景迷茫

五、 总结



一、光伏产业的格局


    光伏即太阳能光伏发电系统,是一项由美国人发明,最早在德国大规模商业化应用的技术。2000年德国颁布《可再生能源法案》,确保光伏电全额上网、基于光伏电站高额补贴(5元/Kwh)并承诺一旦获得补贴备案就能保障20年补贴不变。掀开了光伏商业化应用的序幕。


图:世界历年光伏装机容量(GW)

 


    早期光伏发展过程中,德国扮演了极其重要的角色,以2012年为例,当年德国光伏装机容量3.83GW,占当年全世界总装机量52.3%。德国对光伏产业的起步以及初期发展起了至关重要的作用。当然,也正是因为德国过于高的重视性,导致2011年德国补贴政策退出以后,给光伏行业造成了第一次严重打击,光伏行业迎接了第一次成人礼。


    我国光伏自改革开放初期引进第一台设备,一直到2011年欧美双反政策导致我国光伏行业陷入全行业亏损的窘境,国家为了挽救困境中的光伏产业,避免婴儿期的中国光伏业惨遭灭顶之灾,制订了光伏标杆上网电价政策(1元/kwh)并承诺保持25年补贴不变,由此,我国光伏装机量迎来爆发式增长,此后的4年里,我国光伏年均增长率超过60%,到2015年国内累计转机容量超越德国,成为全球最大的光伏市场,占据全球太阳能发电的1/4。除了我国之外,美、日以及印度,光伏装机数量也在快速增长。


图:2015年全球光伏累计安装分布

 


     当前电源建设确实处于供过于求的状态。从电源结构上讲,中国目前的电源仍以火电为主,发电装机容量占比达64%,发电量占全国总发电量比重超过70%。光伏仅次于水电、风电,是我国第四大电源,2016年底累计装机量达到7742万千瓦,占全国发电装机4.7%,然而实际发电量却仅全国发电总量的1%左右,风电占据4%。造成这种理论产出与实际产出严重失衡的原因是我国“弃风弃光”现象严重(光伏电站的发电量大于电力系统最大传输电量)。


图:2016年中国电源结构

 


    光伏与风电被视为最有前途的可再生能源技术,风电由于造价便宜,并且技术壁垒不高,早在20世纪90年代即开始快速发展。目前仍然是除水电外占比最大的可再生能源,然而由于近年来光伏的造价不断下降,并且相比于风电,光伏不受地域限制,因此近几年光伏发展更为迅猛。到2020年前,光伏的年均增速或将达到23%,风电仅13.6%。


图:我国光伏与风电装机情况

 


    而风电项目投资的平均报价为1.66美元/瓦。光伏投资成本仅在5年前还高出风电2倍,2016年首次略低于风电,可谓是历史的飞跃

光伏行业的痛点在行业本身,并不受制于人光伏制造业按照生产流程划分,大致可以划分为四个环节,分别为硅料、硅片、电池片、组件。光伏产业发展多年,很多专利已经过了专利保护期,光伏行业事实上是一个专利分散,技术壁垒不是特别高的行业,任何一个行业,纵使有一定的技术壁垒,都容易被突破,目前我国各项技术变现成熟。


图:光伏产业流程图

 


组件:在2011年欧美国家对我国光伏采取“双反”政策之前(反倾销、反补跌),我国光伏组件就已经达到大量出口的水平,目前在组件端我国企业常州天合光能及苏州阿斯特分别占据全球光伏组件第一和第二的位置,我国光伏组件仍向外大量出口,非常具有竞争优势。


硅料:在最上游的硅料端,2011年之前我国95%的硅料依赖进口,随着我们的大量投入,目前国内已经掌握了核心技术,不仅能够大量生产而且成本越做越低。


电池片:早在2005年,我国电池片就在世界上展露头角,无锡尚德便进入全球前十,而目前,我国已经成为了全球最大的太阳能电池生产国。


二、光伏产业的趋势


2.1商业模式朝分布式发展


光伏电站主要分两种,一种是集中式电站,另一种则是分布式电站。集中式电站是一种大型并网光伏电站,分布式电站则是小型模块化的光伏发电系统,指在用户所在场地或附近建设安装、运行方式以用户端自发自用为主、多余电量上网。


图:集中式电站与分布式电站

 


由于光伏本省能量密度低、是一种模块化的生产,所以世界上各国发展光伏都是从分布式电站开始,最早有日本的千万屋顶计划、德国的屋顶计划,包括我国的金太阳工程等等。尽管分布式是光伏最适合的一种模式,然而从各国的发展经历上看,分布式光伏发展初期都遇到过一些困难(成本高、运营难等),从而有所停滞,最后在大规模电站的规模化发展带来的成本下降的基础上又迎来新一轮发展的过程,中国也是这样。


由于地价昂贵,补贴拖欠、上网难等一系列原因,集中式电站以及遭遇到了瓶颈。而随着光伏造价成本的降底,光伏行业的基因使得行业再次向分布式发展,国家大力推行,各家光伏企业纷纷推出户用光伏,我国迎来了分布式安装的高峰期。数据显示:2017年上半年,光伏发电市场规模快速扩大,全国新增光伏发电装机2440万千瓦,其中,光伏电站1729万千瓦,同比减少16%,分布式光伏711万千瓦,同比增长2.9倍。


图:2017年上半年分布式装机同比增长290%

 


分布式电站主要是针对家庭及单位的发电系统,其主要优势是能够将更小的空间合理利用起来,可以实现电力的自发自用,并且富裕的电量可以卖给国家,对于一些贫困地区,也是一项不错的扶贫计划。


图:分布式系统的特点

 


在售电给国家上,以一户农民家庭为例:2016年初,他在自家屋顶安装了5kW光伏电站,这套光伏发电系统一次性投资5万元,光伏产品保质期为25年,并网模式为“自发自用,余电上网”。每个月供电局打一笔款,包括余电收购款以及国家补贴款,一年不仅没花电费,反而能够赚取8166元的收益。


图:家庭光伏收益明细


2.2技术趋势


2.2.1单晶硅片替代多晶硅片


在光伏发展的20年里,单晶硅与多晶硅的市场份额之争尽管从未停止过,然而多晶硅依然以绝对的优势占据主导地位,主要原因是:单晶所要求的纯度更高,生产工艺比多晶复杂,成本自然比多晶高。在光伏行业迅猛发展的初期,产能为王,精耕细作的单晶产能在扩张速度上难以满足市场需求。


图:多晶硅与单晶硅的市场占有率

 


然而从转换效率上讲,在同等光照条件下,每瓦单晶光伏系统发电量比多晶高4%-8%,并且单位装机量的运维成本低于多晶硅,并且寿命比多晶硅要长,唯一的缺点就是造价太贵,性价比不高。当前市场上单晶硅造价0.38美元/瓦,多晶硅0.34美元/瓦。  

    

尽管单晶硅要优于多晶硅,然而造价是一个根本的问题,无论是单晶硅还是多晶硅其转换效率都距离理论值还有很大的发展潜力,所以短期而言单晶硅不可能完全取代多晶硅。未来单晶渗透率将会从2016年的22%快速上升至45-50%


2016年开始,国内多晶硅组件的市场份额可能由2015年的不足20%上升到25%~30%之间,仍有一定的上升空间。


早在2014年韩国及日本厂商就已经放弃了多晶硅的扩产,专注发展单晶硅。目前国内个大硅晶生产商也放慢了多晶硅的步伐转向单晶硅,就连一直专注于做多晶硅的保利协鑫也默默的开始投入单晶硅领域。可见单晶硅片将成为行业发展趋势。


图:国内主流企业单晶硅片扩产情况(GW)


2.2.2金刚线切割替代砂浆切割


太阳能电池片切片环节主要是将晶硅锭切成薄片,早期切割技术主要采用砂浆切割技术,国外许多企业则采用金刚石线切割技术。随着金刚线进一步国产化替代,从2014年开始,金刚线切割开始逐步被引入到硅片制造环节。


金刚石线由于其更加精细化,极大的降低了晶硅在切割阶段的损耗,可以将硅片的出片率提高25%,进一步提高了硅片的产能。金刚石线工艺在2017年迎来了爆发期,预期在2018年将实现主流厂商的全面替代,该技术的实现是使得光伏成本下降的重要原因。


图:金刚线切割成本低于砂浆切割25%

 


按照目前每片硅晶片消耗1.5米金刚石线,未来金刚石线企业将迎来快速的发展,我国金刚石线主要厂商有杨凌美畅(行业龙头、未上市)、岱勒新材、东尼电子、三超新材,上市公司中岱勒新材产量最大,2016年产能利用率高达102%,极具市场竞争力。


图:金刚线主要厂商生产情况

 


三、政策导向

金太阳计划:在我国光伏产能相对过甚,2011年之前我国光伏产品主要以出口为主,由于我国造价低,进入欧美市场后迅速占领国外市场,此后欧美国家开始对我国光伏企业实现了“反倾销、反补贴”调查,大幅提高关税,至今仍未取消。国家为了拯救光伏企业推出了“金太阳计划”,对下游光伏电站建设给予极高的补贴,此后下游光伏建设如火如荼,然而此后光伏电站并不赚钱,并网不顺利、国家补贴也经常性拖欠,使得光伏行情近几年一直比较低迷。


630大限:2015年底国家发改委下发《关于完善陆上风电光伏发电上网标杆电价政策的通知》,630是指2016年6月30号以后全国各地的光伏发电补贴会逐渐减少至没有,据悉在2018年1月1日起,分布式光伏补贴(0.42元/度)将下降,因为在规定期限内拿到指标可以享受补贴,所以2017年光伏迎来了抢装潮。


竞价上网:随着光伏发电的成本下降,2016年国家能源局下发《关于征求完善太阳能发电规模管理和实行竞争方式配置项目指导意见的函》,竞价上网开始,光伏企业发的电要通过向电网竞价实现并网,事实上光伏发电的竞争优势远不及火电,所以一般要比较低的价格才能并网,从某种意义上对光伏发电企业构成了利空。


早期的光伏产业是一个严重依赖国家政策的产业,随着光伏产业的成长,可以看出国家对光伏的发展由大力支持到补贴逐步下降,逐渐开始放手,光伏即将面临着一个正常的市场化阶段。


四、光伏复苏受益板块


 随着光伏技术的发展,光伏组件与光伏电池片价格不断下降,光伏的造价成本降低,到2016年之后光伏产业开始呈现出复苏的迹象。


图:组件与电池片价格

 


图:上市公司光伏板块收入及利润增速(%)

 


根据《电力发展“十三五”规划》:全面推进分布式光伏发电建设,重点发展屋顶分布式光伏发电系统,实施光伏建筑一体化工程。2020年,太阳能发电装机达到110GW以上,其中分布式光伏6GW以上。截至2017年第一季度末,中国光伏发电累计装机容量84.63GW,其中:光伏电站累计装机容量

71.88GW,分布式累计装机容量12.75GW。这也意味着,地面电站市场趋向饱和,分布式将成为光伏市场的重要推手,未来三年,分布式光伏年均装机规模不低于1000万千瓦。大约在现在的基础上翻一番。按照目前造价约8-12元/瓦,则未来3年光伏市场规模约2080-3120亿之间。


光伏不可能取代火电,其基因只能决定其作为调节电源,目前德国和日本的光伏人均普及率基本已经稳定,以德国和日本为参照国,测算得出我国光伏装机累计应至少达到204GW,故2020年之后我国光伏市场的总规模仍有1-1.2万亿之间


图:我国同美日人均光伏占有率对比情况

 


光伏产业线从上到下依次是多晶硅、电池片(单晶硅片、多晶硅片)、太阳能电池、组件、光伏电站。


图:光伏产业链

 


在光伏复苏、国内抢装、补贴下降、以及单晶硅片取代多晶硅片等综合原因下,越是上游,毛利率越高,越是单晶硅片产线毛利率则越高于多晶硅片产线。


图:光伏复苏上下游产业毛利率趋势

 


4.1多晶硅料—最上游核心受益


 无论是单晶硅片还是多晶硅片,均是从多晶硅料中提炼和制备出来的。单晶对于硅料品质的要求高,国内单晶硅片厂商目前使用的硅料以海外进口为主,国内只有新特、永祥、大全、中能等有产能符合要求。获得单晶硅片厂商参股的硅料厂商能够充分说明客户对硅料品质的认可。随着单晶企业的持续扩产,国内高品质硅料厂商对海外单晶硅料供给的替代有望率先打开。


图:世界主流硅料厂商2016年产量(吨)

 


上市公司中仅四川永祥(通威股份)涉足多晶硅料,不仅硅料质量达到行业先进水平,产能也能排进世界前十,其毛利率达到45%,为全行业最高。


4.2多晶硅片—有打价格战的风险


太阳能晶硅制造,这个环节技术门较高,具有一定垄断性。我国多晶硅产业基本上是2005年以来在我国光伏产业发展的推动下才逐步发展起来的,目前已经基本掌握了制备技术,行业一路经过产能过剩、淘汰兼并,行业集中度不断提升,2016年末我们占据全球多晶硅产能48%,按照预设的产能增速,基本上2017年底我国能够完成多晶硅产能的自给自足。


图:我国多晶硅产能

 


国内在产多晶硅企业为17家,中能、OCI、Wacker几大传统巨头产能巨大,但成本劣势,未来竞争力堪忧。国内后起之秀新特、永祥通威股份、大全三大厂商经过多年积累,技术层面已基本赶上传统巨头,而其后建产能的初始投资和技改成本都远低于传统龙头(主要是设备上大幅度降价),目前普遍成本在6万元每吨以下,市场份额有望快速提升。


图:全球十大多晶硅企业

 


自从2014年多家企业产能的陆续投产,多晶硅价格便持续下滑,市场上一度有供过于求的说法,以至于商务部发文禁止增加多晶硅的进口登记,目前整个多晶硅市场基本处于饱和状态,商家之间有打价格战的可能。


图:硅片均价走势

 


多晶硅生产企业中,仅四川永祥(通威股份)属于上市公司,通威股份2015年并购永祥股份,切入多晶硅生产业务,永祥股份是国内多晶硅料生产主要企业之一,拥有1.5万吨产能,2017年公司技改项目竣工后产能将达到2万吨/年,产能仅次于江苏中能及新特股份,排名行业第三,然而公司优化和提升还原沉积速率和冷氢化技术,其生产成本已经达到业内最低,多晶硅生产技术已处于国内领先位置。


图:永祥股份毛利率高于同行业可比公司

 


4.3单晶硅片渗透率确定提升


 单晶硅是在多晶硅料中提炼出来的,纯度要求达到99.9999%,较集成电路用料要低,但是较多晶硅而言要高一个数量级,由于单晶硅的优势,未来单晶硅将迎来迅速的增长,渗透了确定性提升。


图:单晶硅与多晶硅市场占比趋势

 


尽管单晶硅的技术壁垒较高,然而我国却能够实现自主生产,目前国内单晶硅片一线企业主要为隆基股份中环股份、卡姆丹克(港股)、晶龙集团和阳光能源五家企业,其在全球市场合计占约三分之二的份额。其中隆基股份为全球最大的单晶硅片企业


图:我国主要单晶硅企业产能分布

 


隆基股份作为单晶龙头,单晶硅片的市占率达到40%,其单晶硅片成本低于同行业其他企业,这主要是因为其设备自制,隆基股份中环股份的技术能力基本处于同一水平和能力,但隆基股份通过装备自制实现了投资成本仅为中环的50%;隆基股份技术水平大大领先于二线企业,在设备效率上隆基的单炉单月产量可达到2.4-2.5吨/月,而卡姆丹克等二线企业则仅为1.8-2.0吨/月


图:主流单晶硅片企业毛利率

 


 单晶硅成为趋势之后,国内很多前期专注做多晶硅的厂商也不得不开始投资单晶硅项目。隆基股份、保利协鑫,中环股份、卡姆丹克等均有投产和扩产计划,2016年主要单晶硅片企业产能将增长3.7GW,单晶硅产能增长速度超多50%,所以近年来单晶硅的价格也在走下降趋势。


图:单晶硅片价格走势

 


4.4设备—单晶炉增长最具确定性


光伏产业在我国是一个非常成熟的产业,目前,我国光伏设备企业从硅材料生产、硅片加工、太阳电池片、组件的生产及相应的纯水制备、环保处理、净化工程的建设到与光伏产业链相应的检测设备、模拟器等,已经具备成套供应能力,部分产品如扩散炉、管式PECVD、单晶炉、多晶铸锭炉、层压机、检测设备等,已有不同程度的出口。


多晶设备相比,主要区别在于前段设备,多晶制造采用多晶铸锭炉、单晶制造采用单晶铸锭炉。所以在国内单晶替代趋势已经确立的情况下,单晶炉增长最具确定性。在太阳能单晶炉设备上涉及到的上市公司较多,其中晶盛机电、京运通、天龙光电、北方华创均具备较强的实力,其中以晶盛机电的技术水平最高,市场规模最大。


图:全球太阳能单晶炉设备先进性排名

 


晶盛机电:2017年以来晶体生长设备订单数量大幅增加,截至目前为止公司未交付合同金额(包括中标合同未签订)占2016年全年营收比达到159.95%,其中单晶生长设备合同占比达到91.75%,合同大多将在2017年执行。


4.5太阳能电池片供应总体平衡,价格平稳


电池片环节的特点是投资额大,周期略长,竞争格局分散。截至16年底,全球电池片产量69GW,国内产量49GW,占比为71%,目前国内企业技术差异不大,容易同时受到上游和下游的利润挤压,光伏电池属于产业链中投资最为薄弱的环节,尽管如此我国仍然是全球光伏电池的最大产能国,2017年一季度我国光伏电池产能占据全球71%。


图:太阳能电池片全球产量和国内产量

 


电池片板块,竞争格局分散,上半年受电池片产能影响,部分组件企业由于外购电池片成本较高而压缩了企业盈利空间。因此,高效电池或成本控制将决定未来行业龙头。


图:2016年太阳能电池片公司收入及毛利率统计

 


电池片上市公司中,通威股份为全球最大太阳能电池片生产商,其主要以多晶硅电池片为主,毛利率在同行业较高,但是不及单晶硅电池的隆基股份,隆基股份借助自身单晶硅的优势稳扎稳打,单晶硅电池业务规模不大,但是毛利率较高。


图:单晶电池价格下降速度小于多晶电池


在电池片领域没有绝对的寡头,其中通威股份的野心不容小觑,在过去几年里不断在产业上下游进行并购,2013年以8.7亿收购全球最大的太阳能电池生产商合肥太阳能,2015又以20亿收购四川永祥,切入上游多晶硅领域。近年又以120亿的大手笔在合肥和成都两个10GW的新项目各新增约60条,共120条高效单晶电池生产线。公司表示,本项目建成投产后,公司高效单晶硅电池产能规模将达到30GW,占据全球产能30%以上,完全建成投产后预计为公司新增营业收入约220-240亿元/年,成为太阳能电池领域内的巨头。该项目于2017年11月启动(这也是现阶段通威股份股价走强的原因),整体项目将根据市场需求情况,在未来3-5年内逐步建成投产。


4.6运营商—前景迷茫


分布式光伏在并网问题上存在很多问题:发电量波动(气候及电站质量导致),自发自用比例不确定(极端情况下业主可能超额用电或者自用比例大幅下滑),种种的不稳定性使得国家电网在发电配额上存在极大的难度,配额太大国家供电系统便不稳定,配额太小便会出现很大的浪费现象。综合权衡,依旧是为了电网的稳定性给予光伏上网比较小的配额,这就使得很多地方在不同的时间段内多余的发电难以并网,存在大量的“弃光弃电”现象。因此在国家大力推行分布式电站的阶段,运营商便得到了快速的发展。


运营环节分第三方租赁和PPA两种商业模式,租赁模式主要是业主与运营商签订租赁合同。业主自用光伏系统产生的电能,多余电量可出售给电网。理想情况下,业主支付的租金低于每个月节省的电费和补贴之和。PPA模式则是业主通过购电协议购买光伏系统产生的电,而非租赁设备。运营方给予业主一定的电价优惠(打8-9折)作为换取屋顶使用权的对价。按照国内分布式现状,购电协议(PPA)模式对运营商来说风险更低。


林洋能源与电网公司合作,在电费结算政策细则出台前就与电网公司合作,将双方利益捆绑在一起,借助电网公司解决电费收取和并网的问题,是目前最好的商业模式。


目前来看,分布式光伏运营商尚处于起步阶段,并且大型央企中广核、中电投也加入了进来,考虑到其与国家电网的关系,民营企业的未来的空间可能不大。


五、总结


    光伏产业在我国是一个比较成熟的行业,随着近年来的快速发展我国光伏产能已经达到全球第一,各项技术也达到了国际先进水平。近几年随着各项技术水平的提高,光伏的制造成本快速下降,使得光伏产业出现了明显的回暖迹象。


     前期光伏的投入与产出严重不成正比,依靠政府补贴度日,然而投入成本的降低让政府逐渐“撒手”,补贴降低直到没有是必然的趋势,分布式的发展事实上并非完全出自政策的导向,而是行业发展到一定阶段的一个必然选择。光伏产业接下来要面对的是残酷的市场化竞争。

光伏系统由于其自身的局限性使得其只能成为“调节电站”,可替代空间非常有限,加上目前国家并未给出一个非常好的并网模式,所以未来光伏的发展应该是稳步发展,而没有爆发式增长的可能。


    目前,光伏复苏、单晶硅取代多晶硅、补贴下降等综合因素下,越是光伏上游、越是单晶硅系列的企业越受益,而光伏下游的电站等企业受益并不明显。重点推荐唯一一家上市硅料企业及即将成长为全球最大太阳能电池厂商通威股份、以及国内单晶硅片龙头隆基股份、关注单晶炉设备龙头晶盛机电、关注产业升级—金刚线切割技术替代,金刚线厂商岱勒新材。