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2017年中国晶体硅太阳能行业发展现状分析及未来发展前景预测【图】

2017年05月13日 14:2010000人浏览字号:T|T

    晶体硅太阳能光伏设备制造业包含硅料生产设备、硅片生产设备、电池和组件生产设备、专用材料(铝浆、封装玻璃等)生产设备、光伏系统支持部件生产设备等一系列设备的制造。

    晶体硅太阳能光伏产业及其设备支撑行业的关系如下图所示:

资料来源:公开资料整理

    1、晶体硅太阳能电池设备的分类及介绍

    晶体硅太阳能电池生产工艺主要包括制绒清洗、扩散制结、刻蚀、制备减反射膜、印刷电极、烧结及自动分选等 7 道工序,目前各道工序逐步采用自动化程度较高的生产设备,各工序的具体内容及对应的关键工艺设备如下:

    资料来源:公开资料整理

    除此之外, 晶体硅太阳能电池生产过程中还涉及自动化设备及其他非关键工艺设备,如自动化装卸片机和自动化上下片机、硅片清洗设备、石英管清洗机、石墨舟清洗机、甩干机、化学品供应系统、检测设备等。

    2、晶体硅太阳能行业介绍

    太阳能光伏发电是太阳能发电的重要分支, 主要是指利用太阳能电池直接将太阳光能转化为电能, 而太阳能电池通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换,按照光伏电池片的材质,太阳能电池大致可以分为两类,一类是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池;另一类是薄膜太阳能电池,主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池以及铜铟镓二硒太阳能电池等。

    目前,以高纯度硅材料作为主要原材料的晶体硅太阳能电池是主流产品。晶体硅太阳能光伏产业链的上游是晶体硅原料的采集和硅棒、硅锭、硅片的加工制作;产业链的中游是光伏电池和光伏电池组件的制作,包括电池片、封装EVA 胶膜、玻璃、背板、接线盒、太阳能边框及其组合而成的太阳能电池组件、安装系统支架,目前晶体硅电池分为单晶硅和多晶硅两种;产业链的下游是光伏电站系统的集成和运营。

太阳能光伏产业链(晶体硅)

资料来源:公开资料整理

    3、行业发展概况

    (1)太阳能光伏行业的发展概况

    近年来,随着国际社会对保障能源安全、保护生态环境、应对气候变化等问题日益重视, 许多国家已将可再生能源作为新一代能源技术的战略制高点和经济发展的重要新领域,其中太阳能光伏发电是可再生能源利用的重要组成部分之一。在经济高速发展、政府政策支持和技术进步等众多因素的驱动下,太阳能光伏行业呈现如下发展特点:

    1)全球太阳能光伏发电装机量持续快速增长

    自 2000 年以来,全球太阳能光伏产业进入了高速发展期,太阳能光伏年装机容量快速增长,上游相关行业也得到迅速发展。 2011 年-2012 年,受到全球经济持续低迷、欧债危机持续深化、贸易摩擦频发等因素影响,全球光伏新增装机容量增速明显放缓,但整体规模仍保持继续上升趋势。进入 2013 年后,在光伏发电成本的持续下降、政策的持续利好和新兴市场快速兴起等有利因素的推动下,新增装机容量持续上升,全球光伏市场持续扩大。

    据统计, 全球光伏累计装机量从 2007 年的 9.8GW 增至 2016 年的 317.8GW,年均复合增长率达到 47%。而根据欧洲光伏发电业界团体欧洲光伏产业协会数据,截至 2015 年底的光伏发电累积导入量为 229GW,光伏发电市场规模仅用10 年就扩大至 45 倍以上。

2007-2016 年全球累计光伏装机容量

资料来源:公开资料整理

    2007 年至 2016 年的 10 年间,全球年度新增装机容量持续增长,由 2007 年的 2.8GW 增加至 2016 年的 70GW,增长 25 倍, 2016 年全球新增装机达到 70千瓦,同比增长率为 24%,市场需求增长主要来自于中国、美国以及印度、东南亚和南美等新兴市场。

2007-2016 年全球新增光伏装机容量

资料来源:公开资料整理

    根据中华全国工商业联合会新能源商会于 2015 年 4 月发布的《全球新能源发展报告 2015》, 2015~2020 年太阳能发电增速将超过风电增速, 2015~2020 年全球太阳能发电新增装机容量 369GW, 2020 年全球太阳能发电累计装机容量617GW。 Solarbuzz 于 2015 年 3 月的报告认为全球光伏市场仍有巨大潜力,其预计在 2015 年-2019 年期间,将有 11 个国家或地区的年均光伏新增装机容量需求超过 1GW。巨大的市场潜力成为全球光伏市场稳定发展的重要支撑力量。

资料来源:公开资料整理

    随着光伏发电成本的逐渐降低, 光伏发电将逐步占据世界能源消费的重要席位。根据 JRC(欧盟联合研究中心)的预测,到 2030 年,光伏发电在世界总电力供应中的占比将达到 10%以上;到 2040 年,光伏发电将占总电力供应的 20%以上;到 21 世纪末,光伏发电占比将超过 60%。长期来看,光伏行业发展前景广阔。

    2)我国太阳能光伏累计装机量持续增长,新增装机呈现周期性波动,我国已成为全球光伏发电装机容量和电池组件产能最大的国家我国太阳能光伏产业虽起步略晚,但受惠于全球光伏行业的发展,凭借良好的产业配套优势、人力资源优势、成本优势以及国家的大力扶持政策,充分利用国外市场要素,通过自主创新与引进消化吸收再创新相结合,逐步形成了具有我国自主特色的光伏产业技术体系。

    近年来, 随着我国加快能源结构的优化调整, 我国光伏累计装机量持续增长,2013 年之前,我国光伏行业呈产品结构单一,产品同质性强,产能扩张能力迅速,周期性强等特点。受 2012 年欧美光伏“双反”的影响,我国光伏行业经历了调整期。从 2013 年开始,在国家光伏产业支持政策的支持下,我国光伏产业终于迎来转机,加大了工艺技术研发力度,生产工艺水平和转换效率得到提升,大幅降低光伏发电成本已成为行业发展的最主要的趋势。

    自 2015 年 4 月份以来我国光伏新增装机量持续高于同期, 截至 2015 年末和 2016 年末,我国光伏总装机量分别达到了 43.18GW 和 77.42GW,新增装机容量分别为 15.18GW 和 34.24GW,连续两年成为全球光伏发电装机容量最大的国家,根据国家能源局的规划,到 2020 年,光伏发电累计装机容量将达到105.00GW,十三五期间年均增长率将达到 19.45%。

2010-2016 年中国光伏发电装机容量

资料来源:公开资料整理

    我国光伏发电装机容量的持续增长、光伏行业技术进步以及明显的成本优势,对我国整个光伏产业链都带来了直接的拉动效应。 2015 年以来,我国太阳能电池片和电池组件生产规模也不断扩大, 并成为全球最大的太阳能电池片和电池组件的生产制造基地。根据光伏协会数据显示, 2015 年,我国电池组件产量达到 43GW,约占世界总产量的 70%,同比增长 19.44%; 2016 年组件产量约53GW,约占世界总产量的 73%,同比增长 23.26%。

2010 年到 2016 年我国光伏组件产量的波动

资料来源:公开资料整理

    目前,我国光伏电池制造技术已达到了国际领先水平,主要光伏生产设备国产化,且配套材料已基本实现国产化。在应用方面,在 2012 年以前,由于我国下游装机量较小,光伏终端产品主要销往欧美等经济发达国家。 2013 年以后,随着我国下游需求的提升,我国光伏终端产品自销比率不断提高, 2016 年我国光伏终端产品自销比率已经提高到 64.60%。

    综上,随着太阳能光伏行业的发展,我国已形成了从高纯硅材料、铸锭/硅片、电池片/组件和系统集成完整的产业链,太阳能光伏产业成为我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。同时,我国光伏产业的崛起也有效推动了光伏产业的技术进步,从而降低了产业链的整体制造成本,加快了光伏产业应用的步伐。

    3)技术进步推动太阳能光伏发电成本进一步下降

    太阳能光伏行业的发展史,本质上是一部光伏电池转换效率提升的历史。高效电池实现规模化应用,并借助规模效益带动其成本降至与普通电池相当的水平,是未来光伏行业成本下降的核心驱动力。

    生产技术的进步和工艺的改进,带动了电池转换效率的提升。光伏行业协会统计数据显示, 2015 年单晶及多晶电池产业化效率分别达到 19.5%和 18.3%;2016 年光伏企业技术进步更是明显, 单晶及多晶硅产业化效率分别可达20.5%-21.2%和 18.6%-19%。电池转换效率的提升带动了上游原材料、中游光伏组件成本的下降、 终端电站运营方面的逆变器及支架等辅助部件价格及使用量的下降,电站投资成本由 2007 年的 60 元/W 下降到 2015 年的 7.5-8 元/W,年均降幅超过 15%。与之对应,光伏发电的平准化电力成本(LCOE)比 2007 年下降了近 90%,降至 0.14 美元/度,与火电的差距逐步缩小。

    光伏电站投资成本和发电成本的下降有利于降低光伏行业对于政府补贴的依赖程度,进而挤出行业非理性投资,使行业回归到正常商业盈利模式,并推动光伏发电的普及应用及健康发展。未来,通过提高电池转换效率降低成本仍然是行业发展的主要方向。根据欧洲光伏产业协会发布的《全球太阳能市场展望2015-2019》报告,未来 10 年间光伏发电系统成本有望在目前基础上下降 75%。

    2016 年 11 月美国能源部(Department of Energy: DOE)发布了“2030 目标”,表示“要在 2020 年至 2030 年之间,使光伏发电的成本减半”。

    我国资源综合利用协会发布的《中国光伏发电平价上网路线图》则明确提出,到2020 年前后,光伏将实现发电侧的平价上网。综上,太阳能光伏发电应用是太阳能应用中的主流,太阳能光伏发电市场具有巨大的潜力,这决定了太阳能电池设备的良好市场前景。

    (2)太阳能光伏设备制造行业发展概况

    近年来,我国光伏组件行业持续增长为我国光伏设备市场发展营造了良好的市场环境,光伏设备行业发展迅速,“十二五”期间,光伏电池生产设备国产化率达到 70%。根据中国电子专用设备工业协会统计, 2015 年我国主要晶硅太阳能电池设备制造商销售收入 15.44 亿元; 2016 年上半年销售收入 12.77 亿元,同比增长 86.6%。根据太阳能“十三五规划”,到 2020 年,中国“十三五”期间平均每年的光伏设备需求量将超过 12GW;此外,晶体硅太阳能电池设备按 7 年折旧考虑,多数生产设备存在高排放、高耗能、工艺技术水平相对偏低的问题,生产线设备的更新换代还将带来每年 10GW 的市场需求。同时,在政策支持力度的增强、国内市场不断拓展的情况下,光伏电池生产设备和辅助材料国产化率预计在 2020 年将达到 90%,光伏设备制造行业继续向高效化和精细化发展,并逐步实现光伏生产装备国产化、智能化和全产工艺一体化,高效设备具备产业化的生产能力。

    光伏行业发展至今,电池生产设备作为其工艺流程中的关键环节,对提高光电转换效率和降低光伏发电成本具有不可替代的作用, 并且经过初创阶段的爆发式增长和 2011 年和 2012 两年的调整徘徊,在经历了初创阶段的暴利和波折后,利润趋于合理,产业向着成熟和理性的方向发展,行业内企业的品牌效应凸显,强者愈强,具有核心技术优势和一定市场领先地位的企业将获得更大的市场空间。与此同时,光伏行业的大幅调整和波动给光伏设备行业带来了发展机会:

    第一,由于材料、组件价格的下跌,市场竞争激烈,高效的电池和组件的需求将呈爆发式增长。据统计,薄膜和高效晶体硅组件的供应量将从 2014 年的 5.3GW 增至 2018 年的 14.5GW, 其中高效的晶体硅电池预计将占据更大的市场份额, 2015 年后,高效晶体硅组件供应商市场规模预计将增长 200%,到 2018 年达到 7.6GW。市场对高效产品的需求增加带动了对先进的设备的需求,以提高质量,降低成本。光伏设备的技术升级和自动化领域将具有较大的市场前景。

    第二,光伏设备除了增量市场,还有存量市场。由于大型企业使用光伏设备较长时间后,设备的效率会降低,性能差距也会给企业带来损失,这就需要对原有设备进行改装和升级,增加了光伏设备改造和替换的需求。

    整体来说, 中国光伏设备企业的市场需求来源于国内光伏生产厂商需求和出口需求。 首先, 国内需求方面, 国内光伏生产厂商已在全球占据最大的市场份额,基于光伏设备价格、运输和售后服务便利程度等考虑,其使用的设备主要来源为国内光伏设备企业。其次,出口需求方面,随着国内光伏设备企业技术水平的不断提高,国际光伏生产厂商也开始逐渐采用国内光伏设备厂商的产品,而受到国际贸易壁垒等因素的影响, 国内的光伏生产厂商开始不断在海外尤其是东南亚地区建立生产基地,由于国内的光伏生产厂商长期与国内光伏设备厂商合作,其海外的组件工厂也较多地采用了国内光伏设备厂商的产品, 拉动了光伏设备厂商的出口需求。因此,预计未来几年对于光伏设备的国内需求和出口需求都会不断增长,虽然有可能存在周期性的反复,但整体而言属于在曲折中前进的局面,光伏设备行业的市场需求仍具有广阔的前景。

    近年来,随着光伏应用行业的波动,落后产能的逐步淘汰,太阳能光伏设备行业发展呈现以下趋势:

    第一,产品定制化程度逐步提高随着光伏行业的发展,光伏产品的种类越来越趋向于多元化,对于设备产品定制化的要求也越来越高。定制化的产品,要求设备生产厂商具备有良好的生产线,能够快速组织生产,同时产品适用性强。

    第二,技术水平提高,产品从低端产品向高端产品发展

    随着光伏行业复苏,设备厂商为迎接新一轮的行业快速增长做技术储备、人才储备。有竞争力的人才力量成为光伏设备行业竞争的关键,研发人员技术水平需与对光伏行业整体技术需求保持同步发展, 从而制造出高效率国际领先的设备产品,满足光伏产品厂商不断增长的技术需求。进而,随着光伏技术的提升,低端设备将逐渐被淘汰出市场, 高端设备市场将有效促进光伏产品制造行业新一轮的生产效率的提升,为整个光伏行业快速发展做技术铺垫。

    第三,太阳能设备逐步实现了国产化,对自动化设备需求不断增加我国的光伏设备企业伴随着中国光伏产业的发展而成长, 随着技术的不断提升,我国光伏设备已实现了 70%的国产化率。国产光伏装备主要集中在晶体硅太阳能电池领域,其中硅材料加工、电池和组件制造环节的设备所占比例最高。国产单晶炉、硅棒切断机、硅片清洗机、甩干机、扩散炉等主要设备已完全替代进口。

    近年来随着下游组件的技术进步和发展,进一步发展适合大尺寸、薄硅片的工艺技术设备,节约硅材料,降低成本成为了光伏设备行业的发展趋势;其次,提高单机智能化水平、增加批次装片量,以提高单机生产效率和产能、降低使用成本和维护成本,也成为光伏设备发展趋势之一。

    虽然, 近年来国产太阳能电池制造设备已完全具备了整线交钥匙工程的装备能力,实现了电池生产线全工序设备的本土化,但整体技术水平同国际一流厂商相比仍有差距,成套生产线自动化程度低,部分关键设备由于长期依赖进口而成为产业发展的重大瓶颈。因此,设备自动化将成为国内光伏设备生产厂商的重要发展方向。

    第四,光伏高效路线迎来设备行业的发展机遇

    技术进步是加速光伏行业发展的重要推动力,根据中国光伏协会的数据,2015 年多晶及单晶电池产业化效率分别达到 18.3%和 19.5%; 2016 年多晶硅产业化效率可达到 18.6%-19%,单晶产业化效率可达到 20.5%-21.2%,技术进步显著。以单晶路线为例, 2016 年以来,随着光伏硅片和组件整体价格的大幅下降,单晶硅片与多晶硅片价差以及单晶组件与多晶组件价差不断收窄, 单晶路线的性价比优势开始显现,单晶渗透率从 15%预计在 2017 年将提升接近 30%。

    此外,根据德国机械制造商协会(VDMA) 2016 年公布的第七版国际光伏技术路线图, 2015 年包括 PERC、 PERT 和 PERL 在内的背接触异质结电池的市场份额仅占 10%,而未来五年将逐步提高比例,同时,该路线图指出当前市场的N 型单晶产品仅占 5%,预测 2018 年增至 12%, 2020 年达到 21%。因此,随着PERC、N 型单晶等高效技术路线逐步打开市场空间,

    综上,随着行业的技术不断进步(单晶和多晶的转换效率不断提高)、制造成本的加速降低以及相关“领跑者计划”的实施,作为光伏高效路线重要环节的光伏设备行业将迎来新的发展机遇。

    4、行业竞争格局和市场化程度

    太阳能光伏行业作为战略性新兴行业,尚处于行业发展初期阶段,属技术密集型、资金密集型行业,目前国内光伏产业包括光伏设备产业主要以民营投资主体为主,行业市场化程度较高。行业竞争格局如下:

    (1)行业集中度不断提升,市场分化明显

    2011 年-2012 年,光伏行业遭遇的行业困境导致市场明显分化,大量中小设备企业相继停产,而行业内的龙头企业在保持生产的同时通过研发、技改进行产业升级,产业回暖后,龙头企业凭借技术、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。

    (2)行业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》,将严格执行光伏产品市场准入标准, 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。 行业技术标准的提升将大幅提高其配套设备的行业发展门槛,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,低端产能大量被市场淘汰,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。

    未来 1-2 年,随着光伏行业低端产能被市场淘汰和高端产能的持续扩大,相应设备更新换代的需求,以及对高端、新型设备的需求将持续增加。

    (3)全球光伏市场的发展和印度、东南亚和南美等新兴市场的迅速崛起将促使光伏设备企业加大海外市场的布局,逐步参与国际竞争全球光伏市场近年来稳步发展,据统计,全球光伏累计装机量从 2007 年的9.8GW 增至 2016 年的 317.8GW,年均复合增长率为 47%,传统市场如日本、美国、英国持续保持强劲发展势头。此外,在部分高电价地区及缺电少电的地区,光伏发电的便利性与经济性逐步体现,从而催生印度、东南亚、南美等新兴市场政策陆续出台,带动光伏整体呈现遍地开花的发展格局。泰国 2015 年光伏新增装机容量排名全球第十位, 而南美更是成为全球第二大光伏市场, 其中智利 2015年新增装机容量排名全球第九位。印度作为缺电国家,逐步成为了光伏新增装机的重要增量之一。

    2015 年印度新增装机 3.1GW, 2016 年新增装机大约 5.1GW。根据印度咨询服务提供商 Bridge to India 报告显示,在 2017 年开始,印度将启动14GW 公用事业规模太阳能光伏项目,预计将在 2017 年投产 7.7GW(2016 年约增长 90%),加上 2017 年预计的 1.1GW 屋顶太阳能发电量,印度 2017 年新增太阳能光伏总量将达到 8.8GW,将成为继中国和美国之后全球前三大市场之一。

    随着全球光伏市场的发展,新兴市场的不断涌现,我国光伏行业“走出去”步伐明显加快。来自国家能源局的数据显示, 2015 年我国光伏电池及组件出口量达到 2500 万千瓦以上,出口额达到 144 亿美元,出口国家数量累计约 200 个。

    除此之外,国内光伏制造企业陆续开始在马来西亚、泰国、越南、土耳其、印度、巴西等新兴市场新建工厂,以规避“双反”和靠近终端市场。根据国家能源局数据, 2015 年中国光伏制造企业在海外已投产电池产能达 320 万千瓦,电池组件产能 380 万千瓦;在建电池产能 220 万千瓦,电池组件产能 200 万千瓦;计划投资电池产能 110 万千瓦,电池组件产能近 500 万千瓦。

    在国家“一带一路”战略的指引下,并随着光伏制造企业走出去步伐加快,国内光伏设备企业一方面向在海外建厂和投资的国内光伏制造企业提供设备和服务,另一方面与海外新兴市场的本土企业开展深入合作,参与国际竞争。

    相关报告:智研咨询发布的《2017-2022年中国太阳能行业研究及投资方向研究报告

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