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叠瓦到底行不行?一文深度讲述

光伏电池组件  来源:天风证券  作者:邹润芳、崔宇、杨藻、王纪斌  2019/5/5 14:20:13  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:平价上网未来可期,组件封装成本下降空间大

受益于国外市场复苏,全球光伏装机量稳步上升。2018年全球新增装机预计为110GW,同比增长27%。2019年光伏新政平/低价上网无补贴项目和有补贴项目并行,补贴采用全面竞价方式,初步确定补贴规模30亿元,户用分布式光伏补贴0.18元/kWh,普通光伏电站补贴0.1元/ kWh。CPIA预计未来1-2年可实现居民用电侧平价上网。2019/2020年全球光伏装机容量有望超过110GW/120GW。

2018年“531”新政后,光伏系统成本持续下降。当前时点我国地面光伏系统的初始全投资成本为4.92元/W,较2017年已下降1.83元/W。组件成本约占初始全投资成本的40%,下降到2元/W以下。据CPIA统计单晶PERC组件的成本下降至1.45元/W左右,其中组件非硅成本占比46.9%。未来硅片和电池片环节成本下降空间有限,降低封装成本的性价比变高。

降本增效新贵,叠瓦大幕开启

叠瓦技术将电池片切片用导电胶互联,省去焊带焊接,减少遮光面积和线损,节省空间,比常规60型组件多封装13%的电池片,功率提升超20W以上,显著高于半片、MBB等其他技术。但成本与传统组件相比有待进一步下降。

据PVinfolink统计,2018年年底叠瓦组件产能超过3GW,目前包括隆基股份、通威股份、东方环晟等公司都已经布局叠瓦组件。根据苏州晟成公众号披露,目前正在扩产的预计有10GW左右。参考“硅片金刚线切割”和“PERC电池片”的产业化进程来看,我们预计2019年叠瓦组件产能将加速提升。据CPIA统计,2018年全球组件产能达到152.8GW左右,中国组件产量为85.7GW。根据苏州晟成官方公众号,全球组件产能中,落后产能约为75GW,这部分产能将在未来5年被新技术快速淘汰掉。叠加未来光伏平价上网之后对于组件的新增需求,我们预计2021/2022/2023年叠瓦新增产能将分别为21.75/27.75/34.5GW,成为组件市场主流。

关注有叠瓦技术储备的设备公司

与传统组件产线相比,叠瓦组件产线的改动较大,主要体现在增加叠瓦焊接机和叠瓦汇流条焊接机两大设备上。根据苏州晟成公众号披露,一条传统组件产线的设备投资额大约在7000-8000万/GW,目前1GW叠瓦组件设备投资在2亿元左右,其中叠瓦焊接机占比50%-55%;汇流条焊接机占比15%-20%;其他设备占比25%-30%。根据叠瓦产能扩张的节奏,设备投资额预计在2021年前后快速放量,中性预测未来三年叠瓦产线设备投资额为10/18/21.4亿元,乐观预测为10.2/15.8/31.5亿元。

报告正文

1. 光伏进入新增长期,组件快速放量

1.1. 国内政策转好,平价上网进程加速

“531”新政影响下,2018年国内装机下滑。光伏“531”新政暂停普通光伏电站建设,将分布式光伏纳入指标管理,加速补贴退坡(将新投运的光伏电站标杆上网电价每千瓦时统一降低0.05元,将三类资源区电价由0.75、0.65、0.55下降为0.7、0.6、0.5元,分布式光伏发电补贴标准降低为0.32元/千瓦时),使国内2018年下半年普通地面电站和分布式光伏项目基本处于停滞状态,导致全年装机下滑,当时市场对于2018年国内装机预期仅为40GW。得益于领跑者、光伏扶贫以及自发自用分布式项目需求的支撑,2018年中国新增装机容量44.26GW,略好于预期,但仍较2017年下降16.6%。

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无补贴项目、有补贴项目并行,政策稳中求进。根据智汇光伏预计,2019年的平均度电补贴约可达到0.12元/kWh。根据CPIA数据,工商业分布式发电已实现用电侧平价,预计未来1-2年可实现居民用电侧平价。

√ 国家发展改革委于2019年1月9日发布《国家能源局关于积极推进风电、光伏发电无补贴平价上网有关工作的通知》,通知表示该政策适用于在2020年底前核准(备案)并开工建设的风电、光伏发电平价上网项目和低价上网无补贴项目。

√ 2019年2月18日,国家能源局新能源司召集20余家相关企业举行了座谈会,就《2019年光伏发电建设规模管理相关工作》征求了意见。改变补贴方式为全面竞价模式,除户用、扶贫等特殊项目均参与竞价。

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度电成本的下降依赖于非技术成本的下降及组件降本增效。据CPIA测算,2018年我国地面光伏系统的初始全投资成本为4.92元/W,较2017年已下降1.83元/W,主要来自于各环节的降本提效。初始投资成本中,非技术成本约占17%,组件成本约占40%,承担了系统成本下降的重任。预计分布式光伏2019年可降至3.73元/W,而地面光伏电站预计2021年达到4元以内。

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1.2. 全球装机稳中有升,带动组件需求增长

我国光伏产品出口呈现价跌量增。2018年6月初至2019年1月光伏产品各环节价格约下降25%-40%左右,其中光伏组件产品价格下滑26%。受益于光伏产业链价格大幅度下降,海外光伏装机需求迎来加速释放,2018年我国光伏产品出口额达到161.1亿美元,同比增长10.87%。其中组件出口量增长迅速,约41GW,同比增长30%。

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海外新兴市场崛起,多元格局将形成。展望2019年,欧盟对我国长达5年的“双反”政策结束,欧洲大门开始打开,我国对乌克兰、西班牙的组件出口大幅增长;受贸易摩擦影响,中国大陆出口美国的大门关闭,同时出口印度数量下降。新兴市场中,拉美地区增量主要来自墨西哥;中东、北非市场“多点开花”。我国出口逐步形成传统市场与新兴市场相结合的多元化市场格局。

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受益于国外市场复苏,全球光伏装机量稳步上升。2018年全球新增装机预计为110GW,同比增长27%,累计装机容量达515GW。据CPIA预测,2019/2020年全球光伏新增装机容量将达到110/120GW,乐观情况下可达到120/130GW。

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装机量上升带动组件需求放量。2019年海外光伏装机将持续保持增长,国内市场有望保持稳定。根据PVinfolink的预测,光伏产业链制造业各环节将持续回暖,2019年全球对于组件的需求将复苏至112GW以上。

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1.3. 组件产能持续扩张,高效组件成未来增长点

据CPIA统计,2018年全球组件产能达到152.8GW左右(根据观研天下整理CPIA数据),中国组件产量为85.7GW,同比增长14.3%,预计2019年可达到93GW。

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光伏迈入新增长期,组件产能利用率回升。国内光伏组件产能利用率从2018年中的47.6%增长至2019年接近满产的状态。

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组件厂商生产更为集中,开始新一波组件扩产。2018年各组件厂商持续扩张产能。阿特斯、晶科2015-2017连续三年位居组件产能前三。2016-2018年CR10分别为39%,45%,45%,行业集中度进一步上升。

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各厂商加速布局高效组件技术,包括叠瓦、双面、半片、双玻、MBB多主栅、MWT、薄膜光伏等。2018年中期时中国光伏行业协会秘书长王勃华介绍,2017年半片组件产能1.1GW,产量367MW,2018年规划产能达到9.6GW;双玻组件2017年产量2.6GW,2018年预计增至13.4GW;叠瓦组件2017年产能为900MW,但产量仅91MW,2018规划产能达1.2GW。

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2. 叠瓦组件:降本增效新贵

2.1. 叠瓦组件可提升组件功率20W以上

叠瓦组件表面没有金属栅线,电池片间无缝衔接,多封装13%电池片。传统晶硅组件采用金属栅线连接,一般会保留约2~3毫米的电池片间距。叠瓦组件将传统电池片切割成4-5片,将电池正反表面的边缘区域制成主栅,用专用导电胶使得前一电池片的前表面边缘和下一电池片的背表面边缘互联,省去了焊带焊接。在一张60型面积大小相当的版型组件内,叠瓦组件可以封装66~68张完整电池片,比常规封装模式平均多封装13%的电池片。

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叠瓦技术的优势在于增加受光面积,减少线损,两者综合作用下可提升组件功率>20W。

1)有效增大受光面积,提高光电转化率。叠瓦技术用导电胶替代焊带,避免了焊带遮挡,充分利用组件内的间隙放置更多的电池片。

2)减少线损,解决热斑响应,抗裂能力强。叠片组件特殊的串并结构减少了焊带电阻对组件功率的影响,抑制了因反向电流而产生的热斑效应。同时,并联电路设计使得在遮光时叠瓦组件的功率下降与阴影遮蔽面积呈线性关系,故叠瓦组件在遮光条件下比常规组件表现更好。

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近年来,新型光伏组件封装技术不断涌现,其中双玻双面、半片、多主栅(MBB)、叠瓦等技术已经实现产业化,多主栅叠瓦、三角焊带拼片等技术还处于实验室水平。在已经实现产业化的技术中,叠瓦技术平均可增加组件功率20W以上,明显领先于其他新型封装技术。

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√双面:正面、背面都可受光发电、发电增益最高达30%。电池背面效率略低于正面,背面透光导致正面效率略降。2018年双面组件需求快速增长,量产难度低,产线改造简单,成本几乎没有增加。

√半片:将标准电池片对切后串联起来,焊带功率损失减少,热斑几率降低,可提升输出功率5-10W。制造环节需要增加电池切片设备,且切半片后串焊机需求增加一倍。

√多主栅(MBB):采用更多更细的主栅进行焊带互联,技术发展过程为:3BB→4BB→5BB→反光焊带→MBB。该技术大幅降低银浆耗量,同时使得有效受光面积增大,可提升输出功率5-10W。串焊过程中焊接点多,对精度和牢度挑战较大,需搭配自动汇流焊接设备。

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叠瓦技术存在一定专利风险。Sunpower和Solaria注册了叠瓦的技术专利,其中Sunpower与中环股份合资成立了东方环晟,获得专利授权。赛拉弗与Solaria在纠纷后形成合作,共同开发光伏制造技术。除此之外,国内一些其他企业也自主研发了叠瓦技术,包括隆基、阿特斯、通威等等。

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2.2. 叠瓦组件成本下降可期

组件环节非硅成本有较大下降空间。根据CPIA的统计,2018年我国光伏系统成本下降至4.92元/W,组件成本约占系统成本的40%,下降到2元/W以下。单晶PERC组件的成本下降至1.45元/W左右,其中硅料成本/硅片非硅成本/电池片非硅成本/组件非硅成本分别占比14.5%/15.2%/23.4%/46.9%。随着硅成本的下降和其他环节的技术升级,组件封装环节的成本有较大下降空间。

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在降本路径方面,硅料环节通过连续加料等长晶技术的升级提高长晶速率和纯度;硅片环节通过金刚线切片减少原材料用量,提高切片效率;电池片环节通过镀膜、掺杂等方式提高光电转化效率,组件环节在既有的电池片转化效率前提下,尽量提升组件的输出功率或者增加组件全生命周期内的单瓦发电量。

成本方面目前叠瓦组件还高于传统组件,但从长远来看,叠瓦更符合电池薄片化的趋势(现在180微米,后面可能160甚至100微米,节省硅材料)。预计叠瓦组件成本很快可以实现系统端收益率和传统组件打平,具备大规模推广基础。未来叠瓦组件将继续降本实现与传统组件的组件端成本打平,届时对比传统组件优势将更加明显(组件效率高、组件BOM成本低、系统BOS成本低)。

3. 继金刚线和PERC后,叠瓦将成下一看点

3.1. 叠瓦技术初露锋芒,出口初起步

3.1.1. 叠瓦量产趋势已出现

叠瓦技术初露头角。在第三批应用领跑者中标项目中,叠瓦组件技术中标宝应基地项目(50MW),初露头角。2017年2月,东方 电气、中环、SunPower与宜兴开发区四方联手启动了东方环晟高效叠片太阳能电池组件项目,建设21条全部应用叠片技术的单多晶组件生产线。在2017、2018年SNEC上,晶科、中来股份、亿晶光电、顺风、中利腾晖、隆基乐叶、Solaria等公司也展示了叠片组件实验产品。

东方环晟与赛拉弗无专利疑虑,率先进行量产。由于受专利保护限制,2017年虽然各厂商已经有叠瓦产品,但当时仅有东方环晟和赛拉弗实现量产。国际上拥有叠瓦组件专利的企业主要包括SunPower和Solaria,而东方环晟和赛拉弗分别与这两家企业取得了合作关系,可将叠瓦组件技术大规模生产并出口海外市场。

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3.1.2. 受专利等因素限制,叠瓦目前尚未实现大量生产及出口

叠瓦出口及出货情况。根据PVInfolink统计,2018年前11月叠瓦组件(Shingled)出口总额约为251MW,其在特殊组件(搭配组件技术之组件)中的占比在5、6两月较高,达到30%-40%,出口量分别达到28、62MW;其余每月叠瓦组件占整体特殊组件总出口份额仅在10%左右,但总体呈上升趋势。同时,由于N型电池切割仍存在技术难关,2018年叠瓦组件出货以单晶PERC为主。

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各供应商出口组件目前以半片技术为主。由于叠瓦技术的成熟度及良率表现尚不如半片,加上仍有专利问题疑虑,多数厂商叠瓦出货仍以国内为主,所以在出口的组件种类部分,各大供应商出口之特殊组件多数仍是搭配半片技术。2018年叠瓦技术仍以SunPower/东方环晟的产出为主,东方环晟出口之特殊组件全都是单晶PERC叠瓦组件,此外赛拉弗也有较多的叠瓦组件出口。

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专利存疑,组件厂商可先发展国内市场。叠瓦的专利问题对于叠瓦组件向海外寻求出口市场是一大限制,但厂商仍可先由国内市场的自有项目、领跑者或其他示范项目做起。2018年11月,中环股份联合SunPower进行了光伏叠瓦专利技术维权。但据Energy Trend透露,2018年底,叠瓦技术的核心专利已经到期,而通威、隆基都曾表示拥有叠瓦技术的专利。SunPower的专利投诉能否阻止其他光伏企业在海外市场销售叠瓦还存在不确定性。

3.2. 叠瓦技术将成金刚线、PERC后的下一看点

技术的升级迭代是推动光伏行业进步最重要的驱动力。硅片在大规模推广金刚线切割之后,成本大幅下降;电池片中PERC技术也正在迅速放量。先进技术对于落后技术的替代往往会在几年时间呈现高速推进。对于未来叠瓦组件的发展,我们不妨参照金刚线和PERC电池的发展路径。

3.2.1. 金刚线切割2016年起快速替代

相较于传统砂浆切割工艺,金刚线切割技术优势巨大。金刚石线最早应用于蓝宝石切割,应用于晶体硅的切割始于2010年。相较于传统砂浆切割工艺,金刚线切割具有切割效率高、材料损耗少、出片率高、产品质量好、运营成本低、环境污染小的优势,可使单次切割时间缩短70%以上,产能提升70%以上。

金刚线切割从出现到全部应用仅用7年时间。金刚线的优势使其迅速取代砂浆切割成为主流,自2010年开始,单晶硅领域于2017年率先实现了金刚线切割的普及。随着添加剂、黑硅等技术进步,金刚线切割在多晶硅领域的应用也从2016年开始快速替代,仅三年普及率就从25%增长至94%。

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金刚线切割技术大幅降低硅片成本。切片成本对于晶硅成本的下降是一大关键,根据SoalrBe测算, 单晶硅片成本中切片成本占比20%。由于金刚线切割出片量大、切片速度快、辅材成本低,可带动硅片非硅成本大幅下降。据SolarZoom测算,采用多晶金刚线切片后硅片不含税成本将下降0.8元/片。自2010年金刚线切割技术运用于晶硅切割以来,硅片成本不断降低,也带动了硅片价格的持续下降。

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金刚线技术的普及引发金刚线产能快速放量。金刚线切割技术起初掌握在少数日本厂商中,国内金刚线切割产业链处于空白状态,隆基于2012年起着力研究金刚线切割技术,2015年率先规模化采用金刚线切割单晶硅片,开启新一轮技术更迭,2016-2018年迎来了金刚线产能的快速放量,各公司金刚线产能增长迅速。

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3.2.2. PERC加速市场化进程

PERC兼具性能与成本优势。一方面,PERC电池效率大幅提升:与常规的铝背场电池相比,PERC电池的核心变化是增加全面覆盖的背面钝化膜,从而提高少子寿命,减少光损失,可提升多晶电池效率0.6%以上,单晶电池转换效率1%以上;另一方面,PERC产线升级方便,投资成本较低:PERC电池产线只需在铝背场电池产线的基础上新增两类设备,即沉积背面钝化叠层设备和激光开槽形成背接触的设备。

PERC产业化进程。1989年由澳洲新南威尔士大学的MartinGreen研究组首次正式报道了PERC电池结构,当时达到22.8%的实验室电池效率。2006年,随着沉积AlOx产业化制备技术和设备的成熟,加上激光技术的引入,PERC技术开始逐步走向产业化。2013年前后,开始有厂家导入PERC电池生产线。2015年,PERC电池开启市场化进程,当时全球市场占比仅7%。

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2015年以来PERC进入快速上量期,产能3年增长超15倍。PERC电池的产能自2015年以来同比增长率均超过100%,产能从2015年的4.52GW增长至2018年的65.69GW。

PERC产能扩张之路还将进一步延续。仅下列18家企业2019年的PERC产能合计已达到81.9GW,预计2019年全球PERC产能将超过90GW。

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PERC电池延续扩张趋势,未来将占据主流。据CPIA统计,2018年BSF电池仍占据大部分市场份额,但相比2017年83%的占比已经下降了23%,未来将随着新技术的发展逐年减少。PERC电池2018年市场占比33.5%,预计2019年将超过50%。

据SolarBe测算,常规PERC产线每GW设备投资额约3.5-4亿;从传统产线升级到PERC电池产线目前需要0.7-0.9亿元/GW。而叠瓦单位GW新增设备投资额为2亿元左右。

3.2.3. 叠瓦将迎来高速增长,成下一看点

回顾金刚线切割与PERC产能替代历史,叠瓦也将迎来一轮产能的高速增长。金刚线切割从2010年应用于晶体硅开始,在2016-2018年迎来了金刚线产能的集中替代,到2018年实现了基本普及。PERC从2013年被逐步导入生产线后,于2015年进入产业化进程,开始了产能的快速扩张,且未来将进一步延续扩张之路。目前部分企业已经开始量产叠瓦组件并出口海外市场,其他企业也纷纷布局叠瓦的实验线和产线,预计2019年叠瓦产能增长将迈入快车道。未来随着叠瓦的技术成熟度和良率提升,产能将进一步增长。

2019年叠瓦占比将达到3.8%。经PVinforlink测算,2018年叠瓦产能超3GW,未来将持续扩大;根据苏州晟成公众号披露,正在扩产的叠瓦产能预计有10GW左右。CPIA预测叠瓦组件市场占比将由2018年的0.8%上升至2025年的23.8%,其中2019年将达到3.8%。

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叠瓦产能中性预测2019/2020/2021年将新增5/9/10.7GW。

中性预测假设:

1)由CPIA、观研天下整理统计可得,2018年全球组件产能为152.84GW。在CPIA预测全球新增装机容量的基础上,我们假设2019/2020/2021/2023/2025年全球分别新增组件产能10/10/15/20/20GW。

2)根据CPIA预测,叠瓦组件市场占比在2019/2020/2021/2023/2025年分别为0.8%/3.8%/8.8%/13.8%/19.5%/23.8%

根据上述组件产能扩张假设以及叠瓦组件市场占比预测,得出叠瓦组件2018-2025的产能预测。至2019/2020年叠瓦产能可达6.2/15.2GW。CPIA对于叠瓦组件市场占比的预测可能较为保守,所以我们仅将此作为对叠瓦产能的中性预测。乐观预测下,2021-2023年叠瓦将迎来产能快速放量。

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乐观预测假设:

1) 我们假设存量市场中将被替代的落后产能为75GW。假设叠瓦组件在2019/2020/2021/

2022/2023年对落后产能的替代率分别为8%/20%/40%/65%/95%。

2)我们假设2019/2020/2021/2022/2023年全球分别新增组件产能10/10/15/15/15GW。另外,我们预计未来3-4年叠瓦会在新增产能中占据主流,所以假设叠瓦组件在2019/2020/2021/2022/2023的占比分别为15%/25%/45%/60%/80%。

根据上述假设,叠瓦将于2021年迎来产能高速增长,2021/2022/2023年叠瓦新增产能将分别为21.75/27.75/34.5GW,成为组件市场主流。

4. 叠瓦浪潮带来的设备投资机会

4.1. 未来三年叠瓦新增产能或将带动超50亿设备投资

光伏组件自动化生产线主要涉及八道工序:

1) 自动串焊:通过互联条将电池片相互串联,涉及到的设备有自动串焊机。

2) 汇流带焊接:将已经串联的电池片利用汇流条进行拼接排版,涉及到的设备有排版机、汇流条自动焊接机。

3) 自动层压:将背板(TPT)、EVA胶、电池组、钢化玻璃按照顺序进行层叠,通过抽真空、加热融化等方式进行层压。涉及到的设备有层压机。

4) 自动修边:处理层压时EVA受热融化后形成的毛边,涉及到的设备有自动削边机。

5) EL(Electroluminescent)测试:检测电池组件内部是否存在缺陷、隐裂等异常现象,涉及到的设备有EL检测设备。

6) 自动装框:组件外装铝框,中间填充硅胶,进一步密封增加组件强度。涉及到的设备有全自动装框机。

7) 接线盒:将接线盒通过硅胶粘在组件的背板上,以使与外部线缆连通。涉及到的主要设备有接线盒打胶机、接线盒焊接机等。

8) IV组件测试:对电池组件进行输出功率电学检测,涉及到的主要设备有IV测试仪。

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与传统组件产线相比,叠瓦组件产线的改动较大,主要体现在叠瓦焊接机和叠瓦汇流条焊接机两大设备上。叠瓦焊接机在行业内分点胶和丝网印刷两种工艺,未来将以丝印为主。

1)叠焊机:叠瓦焊接机主要包括激光划片机、丝网印刷、叠片机和端焊机。具体工艺是通过叠片机将电池片沿着导电胶进行叠片,同时对导电胶进行高温固化焊接。

2)叠瓦汇流条焊接机:叠瓦组件产线通常需要配备单体价值较高的自动汇流条焊接设备,而很多传统产线均采用人工手动焊接汇流条的方式。

根据苏州晟成公众号披露,一条传统组件产线的设备投资额大约在7000-8000万/GW,目前1GW叠瓦组件设备投资在2亿元左右,其中叠瓦焊接机投资在1-1.1亿元左右,占比50%-55%;汇流条焊接机在3000-4000万元左右,占比15%-20%;其他设备在5000-6000万左右,占比25%-30%。

我们基于中性及乐观两种情形对未来全球新增组件产能和叠瓦组件产能的预测,做出如下假设:

1)叠瓦组件产线单位GW投资额为2亿元,其中叠瓦汇流条焊接机/叠瓦焊接机/自动化产线分别占比17.5%/52.5%/27.5%。

2)除叠瓦组件外其他组件产线单位GW投资额为0.8亿元,其中(串焊机+层压机)/自动化产线分别占比40%/60%。

在CPIA的中性预测前提下,我们得出未来五年新增组件设备投资额分别为14/18.8/24.8/33.5/32.4亿元,其中叠瓦新增产线投资额分别为10/18/21.4/29.2/27.4亿元。在乐观预测的前提下,我们得出未来五年新增组件设备投资额分别为17/21.8/38.1/45.3/53.4亿元,其中叠瓦新增产线投资额分别为10.2/15.8/31.5/40.5/51亿元。

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4.2. 关注有叠瓦技术储备的组件设备生产商

光伏组件设备生产商的集中度将进一步提升。一条组件产线的构成可以简化为三大部分,第一部分是串焊机,第二部分是层压机,第三部分是产线。串焊机主要的生产厂商为先导智能、奥托维、宁夏小牛,层压机主要的生产厂商为羿珩科技、博硕光电、金辰股份,产线端主要的生产厂商为金辰股份和苏州晟成,同时这两家也具备整线自动化的能力。未来组件设备产线自动化程度将不断提高并需要根据组件封装技术的进步及时调整产线的配置,故对设备公司技术革新能力的要求将逐步提高,我们预计行业集中度将在此影响下进一步提升,利好技术实力强的企业。

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在光伏整机成本不断下降,叠瓦技术产业化加速的背景下,我们建议关注具有叠瓦技术储备的设备生产商。目前布局叠瓦的设备厂商主要包括:苏州晟成、金辰股份、晶盛机电、羿珩科技(康跃科技子公司)、先导智能等。

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原标题:叠瓦到底行不行?一文深度讲述

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