大浪淘“沙” :中国光伏产业“提纯”记

李靖恒2021-02-26 14:50 澳门新葡京网络平台登入

经济观察网 记者 李靖恒 作为目前炙手可热的新能源产业,制作太阳能电池片的硅原料来源于毫不起眼的沙子。将含硅的沙子提纯到一定的程度,就可以用于捕获地球上取之不竭的清洁能量。

中国光伏企业的发展跌宕起伏。在政策扶持下,我国在短时间内发展出了庞大的光伏产业链,2018年5月31的光伏新政之后,补贴政策逐渐退出,市场竞争也开始加剧,大量企业被淘汰。

目前,在技术积淀和市场考验的基础上,一批在技术和市场上具有较强竞争力的企业正在脱颖而出。近日,记者以投资者的身份调研咨询了几家具有代表性的光伏企业,希望能探寻中国光伏企业“沙”中淘金、创新成长的历程。

从养鱼到“捕光”

通威股份(600438.SH)成立于1986年,前身是四川省眉山县渔用合料厂。1991年公司正式更名为通威,形成了涉及水产饲料加工、水产养殖、食品加工等领域的经营范围。在2006年,通威控股子公司永祥树脂投资建立了永祥硅业,开始涉足多晶硅生产。后来,通威股份通过在内蒙古包头、四川成都、乐山、眉山、云南保山等地不断扩产,形成了硅料、电池片、光伏电站一体的光伏产业链条。

通威股份相关人士对记者表示,公司目前的渔光互补项目可以让养殖户在水面下养殖水产品,水面上发电。“未来的方向是按照自动化和集约化的方向改造。如果其他的光伏企业做水面光伏的话,就不会考虑水下养殖的问题。”对方进一步表示。

近期,光大证券在一份研究报告中指出,相比农牧板块的各类产品业务,光伏产品有着更高的毛利率。而相比太能电池及组件,多晶硅及化工和光伏发电毛利率更高。近4年以来,多晶硅及化工业务平均毛利率为34.77%,光伏发电业务平均毛利率为47.84%。

通威股份此前一直专注于光伏硅料、电池及电站环节。后来因光伏“5.31”新政、疫情以及行业波动性事件的影响,公司在产业议价能力上处于相对弱势地位。为了改变局面,公司与天合光能合作投资,共同出资新建拉棒、切片环节产能。此举巩固了公司在硅料端的强势地位,也开始试水硅片环节一体化发展。

从去年下半年到现在,硅料的供应持续处于紧张状态。通威股份的高纯晶硅在2020年持续满负荷生产,月产超8000吨,产能利用率达116%。2020年在建产能7.5万吨,2021年底投产后产能将达到15.5万吨。根据通威2020-2023年度发展规划,2022年硅料产能将达到 11-22万吨,2023年将达到22-29万吨。

据光大证券的预计,通威的硅料市场占有率在2021年底将达到22.37%。而且,下游企业为了避免硅料短缺带来的影响,纷纷与通威等上游硅料生产商签订长单。通威硅料未来一段时间的产能已被提前锁定,不愁销路。

在技术方面,通威股份成立了大量技术中心改进工艺技术。根据分析师介绍,“通威的新项目采用自主知识产权的‘第五代永祥法’、独创的‘反应精馏法’,N型单晶 80%以上,达到电子级晶硅水平,实现高纯晶硅‘中国制造’。”

通威股份则进一步向记者介绍称:“公司目前正在研发下一代的太阳能电池,包括HJT(异质结)电池的研发,目前还没有量产。”光大证券分析师认为,目前通威积极研发的HJT、TOPCON、PERC+ 等电池很有可能成为下一代量产主流技术路线。

高端装备搅局者

与通过农牧养殖业起家的通威股份不同的是,上机数控(603185.SH)在2002年成立时就将自己定位于高端装备制造领域,是一家从事精密机床研发生产的企业。2004年该公司进入光伏行业,从事晶硅专用加工设备的制造。2019年,公司成立全资子公司弘元新料公司,进军光伏单晶产业务。

上机数控相关人士对记者表示,公司的主要业务包括光伏切片设备和光伏硅片,目前大部分利润来源于单晶硅片。

近期,根据东北证券分析师在研究报告中的统计,在2017之后的几年里,上机数控装备业务收入由缓慢增长到负增长,核心原因一方面是受“5.31”新政影响;另一方面,公司产品效率提升,导致下游客户需求有所降低。但从产品单件看,公司单台设备价格基本稳定,毛利率一直维持在45%的水平。

分析师还介绍称,光伏设备的主要生产商有日本小松、瑞士梅耶博格、国内的上机数控、晶盛几点、连城数控、高测股份等,其中连城数控主要为隆基股份提供相关设备。近年来,随着国内专用设备水平的提升,一方面随着国内光伏行业崛起,国内设备企业更加贴近客户,本土化优势更加明显;另一方面,国内设备在成本端优势更为明显,在光伏产业全环节降本增效的趋势下,国内企业崛起。目前海外企业逐渐退出市场,上机数控切片机市场占有率达到45%左右,为行业第一。

在单晶硅项目上,目前上机数控的项目主要有两个,分别是“包头5GW单晶硅拉晶生产项目”以及“年产8GW单晶硅拉晶生产项目”,两个投资项目总投资额分别为31亿元以及57亿元。分析师认为,对比同行单晶硅项目投资,公司项目实际产能弹性将远高于公布产能。随着公司不断改进工艺,生产效率提升后,两个项目实际投产可能达20GW左右。

“随着上机数控产能逐步释放,公司有望在2021年产能跻身行业前五,如继续扩产,有望实现产能更大幅度跃迁。”分析师如此判断。

从光伏材料到半导体材料

硅原料提纯到一定程度就可以用于制作太阳能发电材料,而提纯到更极致的程度则可以用于半导体的制作。

中环股份(002129.SZ)主营业务围绕硅材料展开,专注单晶硅的研发和生产。公司的制造范围在半导体制造和新能源制造领域延伸。其中半导体板块包括半导体材料、半导体器件、半导体封装;新能源板块包括太阳能硅片、太阳能电池片、太阳能组件。

中环股份对记者表示,公司拥有生产光伏硅片和半导体硅片的两类生产线。目前光伏硅片可以生产各种类型的硅片;大尺寸的半导体硅片一部分已经实现量产,另一部分还处于研发验证阶段。

光大证券分析师在近期的一份研究报告中称,“中环股份已经成为国内唯一拥有电子级和太阳能级硅材料双产业链的上市公司。”

分析师指出,中环股份拥有国内先进的单晶生长技术,可有效降低晶体内在缺陷,保障硅棒品质,提升太阳能电池转换效率。凭借多年的技术研发和积累,在业内率先推出了低衰减单晶硅棒和高效能单晶硅棒,成为国内单晶拉制技术光伏应用的领军者。在单晶硅片方面,中环股份不仅具备一流的切片技术工艺与专用砂浆回收技术,同时最早建成国内最大的产业化钻石线切片产线。

中环股份相关人士告诉记者:“由于半导体硅片的技术含量更高,利润也相比光伏硅片更高。”

根据光大证券分析师的介绍,半导体单晶硅材料对于纯度的要求比光伏工艺流程更复杂。光伏单晶硅纯度一般在99.999%至99.999999%(5到8个9)。而半导体硅材料纯度要达到 99.999999999%(11个9以上)。

在半导体生产方面,中环股份主导产品电力电子器件用半导体区熔单晶硅片综合实力全球前三,国外市场占有率超过18%,国内市场占有率超过80%。先后开发了具有自主知识产权的转换效率高达到26%的高效N型DW硅片、“零衰减”的直拉区熔硅片。

分析师也指出,12英寸大硅片由于设备和工艺差距有待国产化跨越。在国际巨头占据全球半导体硅片主要市场份的背景下,中国大陆半导体硅片企业占比较小,技术较为薄弱,多数企业以生产200mm及以下半导体硅片为主,国内企300mm硅片生产能力与国外先厂商相比仍有一定的差距。目前,中环股份总产能规划8英寸的为105万片/月,12英寸的为62万片/月。

光伏的未来:从发电到储电

目前,太阳能等新能源发电所面临的最大问题之一是发电端和需求端的不匹配,比如居民用电需求较高的晚上却没有太阳能。而且,我国光照资源最多的地区和用电需求最多的地区距离较远。解决这个办法之一就是发展储能,将新能源发电就地变为化学能或者氢能。

阳光电源(300274.SZ)公司成立于1997年,以光伏逆变器起家,目前已经成为全球逆变器龙头。

阳光电源相关人士对记者表示,公司主要是生产光伏设备,比如光伏逆变器、储能系统以及水面光伏等,不生产光伏组件。

“由于在产品的质量和稳定性方面具有优势,所以能够受到市场认可。”对方告诉记者。

国元证券的分析师彭聪在前段时间的研究报告中介绍称,光伏逆变器是太阳能光伏系统的心脏,主要功能为将太阳能电池组件产的直流电转化为交流点,并入电网或供负载使用,此外还具有最大功率跟踪功能以及最大限度发挥太阳能电池性能和光伏发电系统保护等功能。

“光伏逆变器的可靠性、安全性直接关系太阳能发电系统整体的平稳运行,其转换效率直接影响太阳能光伏发电系统的发电效率,其使用寿命直接关系到光伏发电系统的使用年限。”彭聪认为。

凭借高性价比、售后服务等优势,国产逆变器逐步从国产替代变为加速出海,2012年国产逆变器在全球市占率仅为9%,到2019年为止,国产逆变器市占率达到58%,出货量最高的两家企业均为中国企业,分别是华为(22%)和阳光电源(13%)。

从2014年开始,阳光电源与三星SDI在合肥设立储能电池和储能电源两个合资公司,进军储能业务。

彭聪分析到,储能系统具备削峰填谷、负荷调节的功能,能够有效提高发电效率、降低用电成本。在日渐兴起的能源互联网中,由于可再生能源与分布式能源在大电网中的大量接入,结合微电网与电动车的普及应用,电化学储能技术将是协调这些应用的至关重要的一环,储能环节将成为整个能源互联网的关键节点。近几年来用户侧出现多样性需求,包括削峰填谷、5G 基站和互联网数据中心等等,各样的电能需求显著拉动储能的需求。

2020年《储能产业研究白皮书》显示,2019年阳光电源储能变流器、系统集成市场出货量均位列中国第一。截至2020年6月底,阳光电源参与的全球重大储能系统项目超过1000个,广泛应用在中国、美国、英国、加拿大、德国、日本、澳大利亚、印度等众多国家,公司在海外储能市场份额快速提升。在北美,阳光电源2019年工商业储能市场份额为15%,2020上半年则超过了20%。

光伏储能的另一条路是运用光伏发电制氢,将电转化成氢能。阳光电源对记者表示:“目前公司在光伏制氢方面还处于研发阶段。”

阳光电源2019年成立了氢能事业部,并在自己的阳光产业园投建了一个多模式制氢系统示范基地,其中包括光伏系统、储能系统、制氢装置和氢燃料电池发电系统。目前公司已签订数个光伏制氢示范项目,并在持续加大研发投入。

彭聪认为,氢气需求巨大,远期需求可达6000万吨。根据中国氢能联盟的预计,到2030 年,中国氢气需求量将达到3500万吨,能源体系消费额占比达到5%;到2050年氢能在中国终端能源体系占比至少达到10%,氢气需求量接近6000万吨,产业链年产值12万亿元。

“风能光能电解水制氢是中长期最佳氢气来源。”彭聪表示,我国制氢成本较低,制氢路线包括化石燃料制氢、电解水制氢、工业副产氢、可再生能源制氢等。其中最佳制氢方式是可再生能源电解水制取绿氢。一方面可极大地消除氢气生产过程中的碳排放问题,构建真正洁净的新型能源体系;另一方面随着太阳能和风能的存储需求显著增长,短周期储能无法满足电力系统稳定运行,由可再生能源产生的大量氢气与储氢技术相结合,可以为电力系统提供长期的季节性储能。

以光伏为例,当太阳能发电充足但无法上网、需要“弃光”时,利用光伏发电将水电解制成氢气(和氧气),将氢气储存起来。当需要电能时,将储存的氢气通过不同方式(内燃机、燃料电池或其他方式)转换为电能输送上网,或者直接用于氢能汽车的行驶。

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