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光伏产业投资策略:双玻正当时 跟踪随风起 高效大时代

2020-07-14 10:28来源:未来智库关键词:双玻组件跟踪支架光伏投资收藏点赞

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电池技术上再次领先市场。2016 年并网的首批项目单晶 PERC 比例已达到 21%,2018-2019 年并网的第三批则基本成为标配,同时还出现不小规模的 N 型技术;而从全市场来看,PERC 产能于 2018 年起逐步释放,并与 2019Q3 完成技术替代,领跑者计划再次领先。

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组件技术上,双面组件逐步获得溢价认可。前两批领跑者更注重硅片和电池环节的技术创新,推动了单晶和 PERC 的规模化;第三批领跑者的一个特点在于双面组件的占比超过 50%,而彼时市场双面占比约为 10%。经过两年验证和双玻组件的成熟,目前双玻渗透率正加速提高;我们预计 2020年双玻占比将达到 20%,并在两年内快速提升至 50%,五年内提升至 60%。

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双玻组件+跟踪支架将成为下一个风口。根据我们的不完全统计,第三期国电投、中广核、华能中标的多个基地子项目均采用了平单轴跟踪支架+双面的技术方案,其中内蒙古昭君项目中标电价低至 0.27 元/kWh,低于当地脱硫煤上网电价(0.29 元/kWh),实现低价上网。根据中信博周石俊总的公开分享发言,跟踪系统从第一批的不认可,到第二批的小规模应用,再到第三批的 30%左右的占比,也充分证明了跟踪技术在平价上网进程中的重要地位。

双面+跟踪才能最大化发挥跟踪的效果,随着实证场景和数据增加,将成为未来光伏地面电站的标配。以双面为例,技术并非新概念,而 2019 年才迎来爆发的原因之一就在于过去背面的额外功率难以量化,直接导致投资者在计算投资收益时趋于保守,影响其性价比判断。而对于跟踪支架来说,其可靠的发电数据更少。考虑到新技术的市场接受节奏一般从性价比具备理论优势——少数项目率先试水(跟踪支架当前阶段)——区域性类似项目大规模采用(双面组件当前阶段)——全球大量项目采用——成为常规技术,预计爆发时点相对双面略晚。此外,跟踪支架项目设计经验的丰富,稳定性的提高,地面电站占比的持续提高,国内投资者对其的印象在逐步转变都有助于其快速成长。

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总的来说,通过双面+跟踪系统,光伏的平均度电成本能实现 7%以上的降幅,项目 IRR 提升 3pct,增益幅度在组件降价空间越来越小,项目IRR普遍只有8%-10%的地面电站建设背景下尤其明显。同时,随着双玻比例的提高,地面电站比例的提高,光伏公用事业属性增强,跟踪支架系统正面临一个绝佳的产业链同步配套机会,光伏系统降本增效的大旗也将交到跟踪支架手上,成为未来地面电站的标准解决方案。

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系统效率:组件、设计、EPC 和运维精细化程度需全面提高

系统效率(Performance ratio,简称 PR)指的是由于系统中存在电池老化、电流损耗、设备损耗、不匹配等因素使得系统实际发电量低于理论发电量,其实际输入电网电力与理论发电量比值称为系统效率,目前一般在 80%-85%。

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系统效率的影响因素较多,大致可以分为辐射度、直流电和交直流转换三个损失环节。辐射度部分的损失优化主要涉及到系统设计和运维环节,如提高系统匹配度,降低阴影尘埃;直流电部分的损失减少主要涉及组件和逆变器的性能,低衰减、低温升、高一致性组件,以及最大功率点跟踪(MPPT)更优秀的逆变器能够有所改善,这对 EPC 厂商的设备选型提高了要求,优质组件供应商也更受益;交直流转换则主要是逆变器的损失,目前转换效率一般在 98%以上。

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因此,系统效率的提升手段较多,而一味的提高系统效率有可能导致发电量下降(如遮挡增加)和成本的上升(如增加额外不必要的线缆成本等),因此后续提升空间整体有限。但提升 PR 降低LCOE 也是未来发展的大趋势,优质的组件供应商、经验丰富的设计院和 EPC 厂商将会更具竞争力。

小结:提高单位发电量成为未来 LCOE 优化重点

随着明年国内全面进入平价时代,以及海外更多市场平价后,光伏电站的收益率越来越趋近于公用事业行业,因而通过系统精细化带来的 IRR 边际改善相比过去更为明显,行业从“粗放式”发展逐步进入“精细化”发展阶段,各类高性价比,但相对复杂的系统技术迎来难得的“孵化期”。

高性价比不外乎提高“性能”或降低“价格”。成本上,组件成本占比已降至 40%以下,随着单晶革命进入尾声,异质结电池尚未成熟,辅材成本高企,组件降价的空间和效果都有限;而 BOS成本相对刚性,电池效率逐步进入瓶颈后,依靠提效摊薄下降幅度同样有限,因此“价格”的绝对降幅会趋缓。但在“性能”,即提升发电量上,双面+单轴跟踪系统仅牺牲 10%左右成本,但增加30%的发电量,性价比优势明显,目前已在全球多数地区具备性价比,预计将先后迎来拐点。

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长期看,平价并不是终点,LCOE 是光伏和其他形式能源竞争的核心准绳。若要实现 2050 年 20%-30%的发电量占比,光伏发电必须继续降本增效,在 LCOE 上与其他形式的能源拉开优势,此时,提高单位发电量的可执行性和效果都将凸显;同时随着技术进步和规模效应,预计双面+跟踪将成为地面电站的标准解决方案。

产业链变化:玻璃和跟踪支架供应商先后迎来黄金机遇期

玻璃:双玻提高单位需求,多重催化下拐点向上

双面组件的变化主要集中在组件和系统环节

电池环节单双面同价。结构上,双面 PERC 电池需要将普通 PERC 电池背面不透光的铝背场改为局部铝栅线,实现电池背面透光;从工艺上,双面需要在背面增加激光开槽和镀膜两道工序,与常规产线高度兼容,增加的成本也几乎可以忽略不计。根据 PV Infolink 的价格统计和通威股份的报价来看,双面 PERC 电池和单面的价格也保持一致,不存在溢价。

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组件环节增加玻璃用量。传统组件背面采用的是有机背板,并不透光,因此背面的封装材料需要更换。目前主流的方案是双面采用 2.0mm 的玻璃,即双玻,一块组件额外增加约 25%的玻璃用量,隆基、晶澳、天合等主流厂商均采用这种方案;此外,晶科也推出了双面单玻方案,即背面采用更轻薄的透明背板。相比之下,双面组件在组件生产环节并无瓶颈,仅需在层压阶段将传统背板替换为玻璃或者透明背板;供应链上,我们预计率先提高了对 2.0mm 及以下的薄玻璃需求,长期会呈现以薄玻璃为主,透明背板补充的格局。

POE 胶膜是双玻组件的主要封装材料。由于双面电池独特的激光开槽和背钝化技术,若采用传统EVA 封装会导致出现严重的衰退和腐蚀;而搭配 POE 胶膜,可以解决双玻组件无硅胶封边的水汽侵入问题;预计随着双玻组件的渗透,POE 胶膜的市占率也将同步提高。

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系统环节,双面组件需要特殊的“无影”支架结构;常规支架会遮挡双面组件背面,不仅影响发电,还会造成组件内电池片间串联失配,因此支架无遮挡设计非常重要;目前常规的双面组件支架可采用“镜框”形式,而本身双玻组件重量较大,因此支架的成本也有所上升;同时,普通支架的不适配也同步助推了双面+跟踪支架的渗透率。

在运维成本上,双玻组件甚至具备一定优势。由于双面组件正反面均能发电,对安装方向的要求较低,适用于各种传统组件角度限制的安装场景,如护栏、隔音墙、BIPV 等;此外,在一些气温较低地区,或者是冬季,常规组件被冰雪覆盖后,若不及时清理容易影响发电效率,甚至损害系统。而双面组件在正面被雪覆盖后,背面可接受雪地的反射光而发电发热,加快积雪的融化和滑落,降低清扫等运维成本的同时,提高系统发电量。

从 LCOE 优势到系统成本接近,多重催化下双玻爆发向上

目前双玻组件较贵的主要原因为薄玻璃存在溢价。一方面,玻璃行业整体供需偏紧,目前处于景气相对高位;且双玻组件适用 2.0mm 的薄玻璃相比 3.2mm 的常规玻璃存在约 33%的溢价;其原因主要是:1)薄玻璃生产厂商数量有限,工艺和成品率仍在优化,生产成本较高,因此价格较高;2)现有的风冷钢化技术只能用于较厚的玻璃,钢化步骤成本高,良率低,推高了溢价。未来,随着规模化后工艺成熟,成本下降,溢价将会逐步收窄,并最终消除。

其次双玻组件重量问题也基本解决。早期双玻采用两块 2.5mm 玻璃,导致组件重量增加一半以上,对运输、安装和载荷要求较高,限制了其推广;目前主流双玻组件均采用两块 2mm 玻璃,重量仅增加约 20%,稳定性较好;部分厂商试水两块 1.6mm 玻璃,重量基本不变。

2019 年双面组件出口激增,海外诸多地区已采用双面技术。根据 PV Infolink 统计,2019 年中国双面组件的月度出口量相比 2018 年大幅增长;此外,2018H2 双面组件出口主要集中在埃及,进入 2019 年后,出口市场分布更加广泛,包括南美地区墨西哥、巴西、萨尔瓦多、智利,中东地区阿联酋、阿曼、巴基斯坦、以色列,以及欧洲地区的英国、丹麦、荷兰、乌克兰等市场。

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希望之星异质结电池天然双面,且其背面增益更高,更适合双面组件。目前,被称为最可能接棒PERC 成为下一代技术的异质结电池(HIT)由于结构对称,具备天然的双面性,更适合双面组件。此外,HIT 电池的背面增益更高(双面率>90%),相比 PERC 双面电池(双面率≈70%),背面的发电增益提高 4-8pct。

总的来说,目前双玻组件性价比优势较为明显,目前趋势已确立,渗透速度加速向上;预计随着薄玻璃溢价的逐步消除和市场观念的完善,双玻将快速成为地面电站的标配,部分环境资源较好的分布式电站也将采用,玻璃、高效胶膜和布局领先的双玻组件供应商将充分受益。

跟踪支架:借双面东风,国内低渗透率+海外替代空间巨大

美国市场独占半壁江山,国内市场静待爆发

根据 Wood Mackenzie 报告,2019 年全球跟踪支架出货量为 35.2GW,同比增加 66%;若按照全球 120GW 需求测算,跟踪的渗透率已达 29%,同比增加约 11pct;究其原因,一方面,跟踪支架性价比和稳定性日益提升,应用市场持续增加;另一方面,2019 年海外需求占比约为 75%,处于历史高位,美国等地区应用更成熟、光照资源更好,跟踪支架采用比例更高;若除去美国市场,剩余地区 2019 年跟踪支架渗透率约为 17%,仍有较大空间。

跟踪支架渗透率有望从 2018 年的 20%提升至 2024 年的 43%。从存量市场来看,跟踪支架市场比例以每年 1pct 左右的速度提升;从增量市场来看, 跟踪支架在 2013 年占比不到 10%,而目前已接近 30%,预计 2024 年达到 43%;若按照地面电站占比 70%估算,跟踪支架在地面电站的中的占比有望达到 60%以上,成为主流选择。

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装机区域分化明显,美国市场占据半壁江山,新兴市场快速跟进,亚太地区潜力巨大。

1) 从跟踪支架市场分布来看,美国市场历来更为青睐跟踪支架,2016 年占比一度高达 70%;近年来,随着以拉丁美洲、亚太地区、中东等市场的快速发展,美国市场的占比下降至 50%,市场有所分散。

2) 从总装机分布看,亚太地区装机占比稳定在 60%以上,而跟踪支架占比仅为 20%左右,发展潜力巨大;而中东、非洲、拉丁美洲一方面作为新兴市场总装机快速增长,另一方面其独特的光照资源和地理优势也具备跟踪支架快速渗透的良好条件。

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我国跟踪支架起步较晚,2016 年我国所有的光伏项目安装跟踪支架的项目比重约为 1.2%,远低于同期全球市场约 20%的比重,目前占比预计也仅为 5%左右。我国跟踪支架起步较晚的原因主要在于:1)标杆电价制度下,补贴力度较大,固定支架成本较低,采用固定支架的电站收益率已经达到甚至大幅超过投资收益预期,因此业主方,尤其是小型 EPC 厂商承包的项目多数选择固定支架;2)跟踪支架技术相比固定支架不够成熟,且国内相关运维经验较少,稳定性不高;3)国内首批跟踪支架项目实际运营效果不佳(如国内首个 10MW 中广核敦煌跟踪支架项目安装后仅一年就出现了大规模的电机故障),导致投资方固有印象较差。但通过十余年的经验和技术进步,国内由补贴向平价市场转换,跟踪支架接受度正在逐步提升。

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供应商海外主导,国产化空间巨大。不同于光伏产业链其他环节实现的国产垄断,跟踪支架由于技术含量较高,对供应商项目经验、可靠性要求更高,且前期主要在海外电站应用,其供应商也以海外公司为主。根据 GTM 统计的 2019 年出货量,前三的厂商为美国的 NEX Tracker、美国的 Array和西班牙的 PV Hardware,合计占比为 55%;国内跟踪支架龙头中信博市占率为 6%,排名亚洲第一,全球第五,是前十唯一一家国内厂商。

单轴适用范围更广,成本仍有下降空间

跟踪支架分为平单轴、斜单轴和双轴三大类。单轴指的是沿一个轴方向转动,其系统投资增加不到15%,发电量增益最多可达 30%,性价比较高且较为稳定;双轴指的是可沿两个轴方向转动,其系统虽然理论发电增益可达 40%,但系统投资增加较大。

三类跟踪支架的最大区别在于旋转维度不同。理论上,双轴跟踪效果更好,但实际发电时对土地空间、地理环境要求和运维能力要求较高,难以充分发挥,且目前双轴系统成本较高,主要面向纬度高、阳光资源丰富的利基市场。而单轴跟踪虽然跟踪效率不及双轴,但成本更低、稳定性更好,是目前适用范围最广、技术最成熟的方案。

跟踪支架由三部分构成:结构系统、驱动系统、控制系统。其中结构系统主要指可旋转支架,实现组件的稳定转动,是系统的“骨骼”;驱动系统则是跟踪系统的“肌肉”,根据电控箱的指令,带动光伏支架转动;控制系统包括电控箱、通讯、传感器、云平台等,是跟踪系统的“大脑”,内置跟踪算法软件和倾角传感器。根据 BNEF 数据,单轴跟踪支架的成本约为 9 美分/W,其中钢材占比接近 80%,驱动系统和控制系统分别占比 15%和 5%。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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