电力系统能源转型对大宗商品的影响之三：光伏原材料

【能源转型&碳中和】电力系统能源转型对大宗商品的影响之三：光伏原材料 肖静、刘冬博、周小燕、孙芳芳、张秀睿 国投安信期货研究院 1、动态修正“模糊的正确” “碳中和”是2021年以来的热点词汇，为了实践双碳目标，从国内制造业发展趋势看，光伏、新能源汽车、储能、风电已经成为拉动国内甚至全球传统工业转型的重要方向。2023年疫后首年，对国内经济起着切实拉动作用，有效抵消出口负面压力。制造业增量方向将提振工业原料的产销需求，在国内工业品期货中，将明显推动或保底大部分有色金属品种的消费，也会带动如光伏玻璃这样的特定产品发展。 研究角度，市场非常看重新能源领域对某品种消费占比或边际需求增速的分析，但趋势上的确定性较难与季度、月度级别的行情波动相挂钩，各种分析成果以提升该品种的长期溢价、交投重心为主，很难指引具体的交易节奏。同时，新的领域，统计数据的样本、实际表现、技术变革，对主观预测模型的影响很大，主流机构预测的认可度还在成长辨别中，不同基数、增幅对需求测算的干扰极大。 虽然基本同属有色金属板块，但品种交叉多，意味着研究员工作的交叉多，意味着对光伏需求的预测可能有不同的认识。经过初步学习，作为统一产品，编者确实意识到了统一口径预测的完整性。不过，哪怕市场手持相同的几份国际机构或协会的预测数据，也很难得出一致结论（券商行研亦如此）。最终，我们选择，在分品种环节暂保留不同研究员的不同认识，并在预测篇中提出一个总看法，待到更深认识后，再做统一定论。 这一以贯之了我们对供求平衡表预测的看法，即“大差不差”、“化繁为简”，更强调重视定性的文字描述，而要放淡对平衡表具体数值的纠结。“宁要模糊的正确，不要精确的错误”，将新能源边际消费强弱转为行情“涨、跌、震荡”那样的结论，并持续的跟踪修正。 2、全球与国内光伏装机的数据跟踪与预测 预测全球光伏装机的海外机构市场主要参考IEA与彭博新能源，前者从碳中和、碳达峰目标倒推，预测时间点跨度大，如直接跨越到2030年，显少预测近年；后者预测模型按年分大洲、分国别、分用途，动态跟踪的频率更高。分析角度，选用彭博预测连续性更强，但其存在的主要问题包括：1）与其他机构相比存在往年基数高、预测更乐观的倾向；2）不同国家调整预测的频率与时间不一致、各大洲数据汇总与全球预测有差异，该机构可能对全球整体与重点地区光伏装机的主观调整更积极，出现了偏差；3）更具体的如容配比方面的参数透露有限，中国光伏装机数高于官方口径导致全球光伏装机数据高，而欧洲、美洲的数据基本与官方一致。 国内，国家能源局每月公布全国电力工业统计数据，其中含太阳能发电装机容量与新增装机容量数据；国家统计局每月在规上工业增加值中披露太阳能电池当月产量，中国海关公布其出口数据；中国光伏行业协会对装机需求、各环节产能做一定预测。 一般研究员在构建独立预期时，以中国太阳能新增装机容量打底、选择容配比推算电池片、硅片及相应主辅材需求；全球光伏装机则多在彭博新能源预测的基础上对国内做相应下调。 2.1IEA长期目标预测 IEA以全球能源供求转型为基础，侧重从当前不同发展阶段国家的既定政策出发，结合整体净零目标，推算目标缺口及已公布产能与政策、大目标间的缺口。因该机构立足一次能源，非常重视资源禀赋与地缘政治，故在可再生能源转型中，该机构极为看重相关设备的产能产量布局与相应工业生产原料的供应集中度。可再生能源的核心，在于将一部分能源天然禀赋转为装备制造业进步优势，这个背景下，我国具备极大的先发优势。 图1：2022-2030年全球在既定政策和净零情境中的光伏装机容量（GW） 资料来源：IEA、国投安信期货IEA预测的主要观点： 1）2022年太阳能光伏发电占全球发电量的4%，占可再生能源发电总量的14%; 2)在净零情景下，太阳能光伏制造商宣布的扩张计划已经很好地符合2030年的预期需求，组件制造产能已远远超过当前需求。2021年全球平均利用率低于50%，而已宣布的组件扩建计划将使产能在2027年提高到790GW,满足IEA预测需求。同样，2027年电池产能扩张计划将提高产能到810GW，满足需求； 3）中国依然将会是重要的太阳能产业链供应商。2027年，中国在组件、电池、硅片的占比分别为78%、85%、94%。 图2：IEA光伏产业链产能预测与实现净零目标产能需求 资料来源：IEA、国投安信期货 2.2彭博新能源长期目标预测 彭博新能源预测虽更全面，但不同国家间更新频率不同，汇总总量不同，与主动更新的全球装机预测有差异。我们主要关注中国、欧洲、美国与全球的主动预测值。 图3：彭博全球光伏长期预测 资料来源：Bloomberg、国投安信期货 长期目标，不考虑容配比单论装机目标，彭博乐观预期略低于2030年IEA净零目标，但高于目前各国既定政策指引。乐观、基础、悲观三种模式，彭博保持一定频率的更新，2023年发展动线基本为乐观模型。在该机购最新预测中，强调2024年到2030年，全球年均新增光伏装机量将超过600GW,这与IEA2030年净零模式下的年均增量预测高度一致。 彭博预期的主要问题是我们怀疑对中国光伏装机做了容配比计算，但全球其他国家的数据预期仍是装机容量。 图4：彭博全球光伏长期预测 资料来源：Bloomberg、国投安信期货 2.3中国光伏装机预测 长期目标上，2022年6月印发《“十四五”可再生能源发展规划》，其中明确2030年风电和太阳能发电总装机容量达到1200GW以上。国家能源局数据显示截至2023年11月我国风电装机容量412.8GW,累计同比增长17.6%；同期光伏装机容量557GW,累计同比增长49.9%；因年底国内光伏新增装机量持续上调，国家能源局认为，全国2023年风光电总装机已突破1000GW。大部分机构认为，2024年我国即能提前实现2030年风光电装机目标。 除装机容量外，市场更关注年新增装机容量，2023年1-11月中国新增太阳能发电装机容量163.88GW，而目前中国光伏协会已将装机预测上调到180GW,有部分机构预期在190GW以上；2023年中国光伏协会对全球光伏装机新增预期上调到345-390GW，而很多机构认为全球光伏新增装机超过了400GW。 作为光伏产业链产销、出口、装机最集中的国家，我国对光伏装机的预测显得更保守、数据的调整比较滞后。2023年国内光伏装机预期是从95-120GW、120-140GW、160-180GW被动跟调的，整体发展已经大幅超出协会原先的乐观模型预期。经2023年极速发展后，因已非常接近2030年目标，普遍预计2024年中国光伏新增装机上限为200GW, 以完成发展目标为主。倘以200GW装机计算，中国2024年新增光伏增速将由2023年的47%下降到34%。 另外，从中国光伏协会2023、2024年新增装机斜率看，该机构做等增量预期，国内2024年新增装机量也可能与2023年近似在180GW,则国内光伏装机增速降至31%， 实际也能提前完成2030年风光电装机目标。 图5：中国光伏装机预测 资料来源：国家能源局、国投安信期货 2.42024年全球及中国光伏装机增速将下滑 中国是带动2024年全球光伏装机增速更加理性的主动力，欧洲、美国则已完成每年 都较稳定的年度目标为主。预期调整上，彭博2024年对中国及全球新增装机的判断下调风险大。 图6：中国太阳能电池生产 资料来源：国家统计局、国投安信期货 行情分析中，我们更强调动态调整。全球各国装机数据的月度汇总难度大，季度为主，预期则是年度级别的。由于产品生产绝大比例集中在国内，光伏产线月度产量及出口数据可以作为指引国内及海外光伏新增装机的领先数据。但同时，因光伏行业同时存在高端产能内卷、低端过剩的局面，组件产销与自主装机、出口的差值可以默认为库存，甚至是僵尸库存。2024年光伏上下游面临的市场需求端的压力要更大。 图7：光伏产业链 数据来源：公开资料整理、国投安信期货 3、上游：硅环节压力大 国家统计局数据显示，2023年1-11月国内太阳能电池累计生产490GW,累计增幅56.2%，11月单月超过53GW。SMM口径预期，2023年中国组件预期产量512.7GW,电池片586GW,已经超出彭博全球光伏装机所需的电池需求，一国几可供全球。同时，普遍认为2023年全球组件及电池产能都超过了700GW,由于年底每瓦招标价格低于1元，较难预测新技术产能扩张与老产能动线出清对净新增产能规模的影响，2024年很可能是过渡的一年。 图8：光伏产品过剩 资料来源：SMM、Bloomberg、国投安信期货 具体到多晶硅，2022年硅片的单瓦耗硅量是2.7g/w，即每GW硅片需要0.27万吨多晶硅。按1.2倍的容配比计算，每GW光伏装机约需要0.324万吨的多晶硅。当前，多晶硅产业过剩的局面已经明朗化。虽然中小企业放慢了扩产的步伐，但是头部企业仍然处于提高产能和产量释放的竞争阶段，预计2024年供应侧的压力仍会存在。 4、中游辅料：光伏玻璃 4.1光伏玻璃概况 光伏玻璃对透光率要求高，透光率直接决定光伏组件的发电效率，所以只能选用透光率高的超白玻璃。超白玻璃是超透明低铁玻璃，含铁量低于0.015%，而普通玻璃含铁量约0.1%，3.2mm超白玻璃的透光率约91.5%，相比普通玻璃高出3.5%。所以在选用原料方面，光伏玻璃使用的是超白石英砂，而国内天然超白石英砂较为稀缺，仅有安徽凤阳、湖南、广东河源、广西和海南等少数地区存有砂矿资源，所以我们在看光伏玻璃的生产分布图也可以看出，原料优势集中在这些地区的产能比较多。 光伏玻璃分为超白压延玻璃和超白浮法玻璃。目前光伏电池以晶硅电池为主流，用的 是超白压延玻璃，市场占比达到95%以上；仅有不到5%的市场占比是薄膜电池，用的是超白浮法玻璃。 光伏玻璃产业链比较简单，上游主要是纯碱和低铁石英砂，燃料用到天然气、石油类燃料等，下游的话，比较单一，就是组件，终端对应到电站。 图9：光伏玻璃产业链 数据来源：公开资料整理、国投安信期货 4.2双玻组件将成为市场主流 组件是光伏玻璃的唯一下游，直接决定了光伏玻璃的需求。组件根据背部材料不同，可分为单玻组件和双玻组件。常规单玻组件的封装结构为：正面3.2mm光伏玻璃+电池+背面背板（全铝层覆盖）。而双玻组件的封装结构为：正反面均采用2.5mm或者2.0mm光伏玻璃进行封装，背面由全铝层覆盖改为局部铝层，背面的入射光可由未被Al层遮挡的区域进入电池，实现双面光电转换，增加电池受光面积。 图10：光伏单玻组件和双玻组件结构 资料来源：公开资料整理、国投安信期货 双玻组件相对单玻组件有以下优点：双玻组件由于背面可以吸收地面反射光和空间散射光，因此相比于单玻组件具有更高的发电量，发电量增益5%-15.7%，具体增益大小同地面反射率、阵列高度、阵列间距和周边环境有关；相对于单玻组件，双玻组件具有更好的耐候性、阻隔性、防火性以及更高的机械强度，可显著提高组件的使用寿命，双玻组件寿命可达30年，年衰减率约0.5%，单玻组件使用寿命为15年，年衰减率0.7%；制作工艺的成熟和相关成本的下降带动双玻组件成本快速下降，目前单玻和双玻组件的成本相差不大。因此双玻组件中占比逐步提升，对光伏玻璃的需求量也随之增加。 目前单玻组件占比依然高于双玻组件，但随着市场对双玻组件发电增益的认可，加之美国豁免双面组件201关税影响，双玻组件占比逐年提升，2022年双玻组件占比达到40.4%。预计到2024年，双玻组件将超过单玻组件成为市场主流，到2025年双玻组件市场份额有望达到近60%。 图11：双玻组件市场占比逐步提升 资料来源：CPIA、国投安信期货 在使用双玻组件的过程中，重量问题是需要解决的一个难题，一般单玻组件用3.2mm光伏玻璃作面板，双玻可采用两块2.5mm或2.0mm厚度的光伏玻璃作为面板和背板。经测算，2.5mm双玻比3.2mm单玻的玻璃重量增加了56%，组件总重量增加29.6%，在安装运