追风逐光系列一：光伏晶硅电池新技术趋势

追风逐光系列一：光伏晶硅电池新技术趋势 证券研究报告|行业深度2024/1/23 电气设备行业 投资评级 看好 五矿证券研究所分析师：蔡紫豪 登记编码：S0950523070002 邮箱：caizihao@wkzq.com.cn 联系人：钟林志 邮箱：zhonglinzhi@wkzq.com.cn 结论、建议与风险提示 结论： 行业下行期技术革新对光伏降本效果更为明显，当前的电池技术选择成为企业中期重要竞争战略。2022~2023年，虽然TOPCON逐渐成为主流电池技术，但是新的电池结构或者平台技术层出不穷，电池技术路线选择是企业中长期重要战略，这也是企业在2021~2022年扩产谨慎的重要原因。 目前来看，TOPCON电池的生命周期还处于前期，按照理想的回收期来计算，需要5~6年完成产线投资回收；站在企业革新的动力上看，TOPCON电池技术生命或许会延续这个周期以上的时间。 HJT降本提效还在推进，BC电池优势逐步凸显。目前看HJT实现经济性需要较多的技术（如电镀铜、少铟无铟化等）突破，但其 双面率以及高转化效率可以帮助其在地面电站市场率先得到应用。BC电池是平台技术，较多电池技术可以叠加实现产品优化，估计实现产业化的顺序是HPBC、TBC和HBC，BC技术的成熟会对电池技术产生较大变化，龙头企业有望脱颖而出。 电池技术的更替大概率由头部厂商引导，更替速度往往也会相对漫长。历史上看，引导技术进步的企业往往是头部企业，同时这 些企业在行业下行期具备更强的资金实力，财务报表也更加稳健。短期内一体化企业已经基本完成电池产能与组件产能的匹配，新技术的产生还需要新的产能缺口带来企业扩张动力，可见新技术对现有技术的替代也是缓慢的。 2 结论、建议与风险提示 建议： 引导技术革新是企业在行业下行期的重要战略。行业下行期，技术进步对产业发展的贡献更加凸显，产业链发展方向在于提效降本的优胜劣汰，高效产能的稳健、持续投资依然是产业发展的方向，也是企业过冬的重要方式之一。强研发强储备的企业可以获得弯道超车的行业红利。 跟随战略也是不错的选择。新技术的普及需要整个产业的协同配合，并非某家或者某几家企业可以快速推动，引领新技术发展的企业可以获得产业化前中期的超额盈利，但也可能需要独自度过较长的等待期。若不具备强研发强投资能力，作为跟随者也是不错的策略，可以避免度过产业链配套的艰难时光，但是跟随速度需要较为快速，同样对研发提出了不低的要求。 二级市场方面，因行业依然处于下行期，整体不具备较为明确的趋势性机会，技术突破等事件可能会带来阶段性投资机会。 风险提示： 行业需求不及预期，会带来竞争进一步恶化，竞争加剧会减缓新技术发展，导致新技术发展迟缓。 地缘政治风险，逆全球化带来落后产能出现，中国产能相对领先，其他国家建设产能预计较为落后，会引起行业产能整体落后，新技术进步也会放缓。3 Contents目录 01 光伏行业进入下行期，技术进步作用更加凸显 03 晶硅电池路径多样，发展方向逐渐清晰 电池技术迭代时间较长，企业技术路线选择慎重 02 04 头部企业更易引导电池技术革新 01 光伏行业进入下行期，技术进步作用更加凸显 经过快速增长期，全球光伏增长降速 图表1：全球光伏需求（MW） 800000 60% 700000 600000 500000 50% 40% 40000030% 300000 200000 100000 20% 10% 00% 201520162017201820192020202120222023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030E 欧洲中国印度亚洲其他北美南美中东北非南非其他yoy 资料来源：BNEF，五矿证券研究所 行业上行期：2020~2023年，全球光伏迎来了快速发展，中、美、欧三个国家地区贡献了主要增量。2023年硅料价格下降，进一步释放国内需求，我们预计国内装机大约200GW，同比增长129%，全球需求有望冲击400GW，同增56%。 行业下行期：根据BNEF，未来全球光伏增长开始降速，主要因新能源电源侧增长过快，新能源电价下行带来新能源需求 6 的抑制；同时新能源不具备调节能力，电网消纳也成为制约。 下游电价下行，光伏需求降速 图表2：俄乌冲突后，欧洲电价下行（EUR/MWh） 图表3：欧洲组件出口金额（亿美元） 30.000 25.000 20.000 15.000 10.000 5.000 0.000 资料来源：HouseholdEnergyPriceIndex，五矿证券研究所资料来源：海关总署，五矿证券研究所 欧洲电价回归，组件持续去库：欧洲分布式光伏占比较高，分布式光伏需求主要受到居民电价影响。俄乌冲突后，电价逐步回 归正常水平波动，恐慌带来欧洲市场累库明显，目前持续进行库存去化。 欧洲去库或将进入尾声：从出口数金额上来看，2023年3月以来出口金额持续下降，预计依然在去库存。我们预测2022~2023 年我国出口欧洲组件170GW，根据solarpowereurope，2022~2023年欧洲装机数量估计为98GW，库存去化或将进入尾声。7 下游电价下行，光伏需求降速 图表4：国内光伏、风电参与现货电价均低于基准价（元/MWh） 2022年 2023年 全网 较基准价 全网 较基准价 统调火电 505.8 +110.9 513.7 +118.8 风电 359.3 -35.6 349.0 -45.9 光伏 355.7 -39.2 343.4 -51.5 核电 394.0 -0.9 383.6 -11.3 独立储能 469.3 +74.4 677.2 +282.3 资料来源：华润电力，五矿证券研究所 图表5：甘肃分时电价（元/MWh） 资料来源：巅峰能源，五矿证券研究所 我国新能源电力价格主要由长协价和现货价决定，比例大概为9:1。电价的下行会显著降低业主投资的积极性，带来光伏需求降速。 现货电价下行：2022~2023年新能源现货电价比基准电价均有明显降低，同时2023年以来我国各省份加快新能源参与现 货市场，新能源现货电价较基准价降低幅度加大。 长协电价下行：2023年新能源长协电价维持在火电标杆价附近，相对火电有所折价。但是在2024年，新能源长协电价开始出现明显松动，如甘肃省明确要求新能源企业峰、谷、平各段交易基准价格为燃煤基准价格乘以峰谷分时系数（峰段系 数=1.5，平段系数=1，谷段系数=0.5），各段交易价格不超过交易基准价，带来甘肃新能源长协的分时电价明显降低。8 消纳限制新能源接入，国内分布式首当其冲 省份时间说明 发布者时间内容 图表6：国内多地区分布式光伏接入受限 图表7：美、欧相继推出电网改造计划以加强新能源消纳 广东2023/10/31 已无可接网容量的县（市、区）：韶关市乐昌市、南雄市、仁化县、始兴县，阳江市阳西县，湛江市徐闻县、雷州市，梅州市梅县区，清远市 欧盟委员会将制定一项5840亿欧元的计划，对欧洲电网进行全面升级以应对更多的可再生能源接入，这 连山壮族瑶族自治县、阳山县、连州市。 河南2023/10/31分布式光伏可开放容量仅8.6GW。 辽宁2023/7/1营口地区分布式电源可新增容量仅为981.97MW。山东2023/6/8截至2023年4月底，聊城市可开放容量为455.5兆瓦河南根据初步摸排，53个县已无接入空间。 湖南2023/5/29 明确叫停“全额上网”小型地面分布式光伏电站项目备案工作，表示需将其统筹纳入全省建设方案并按管理权限由发展改革委备案后方可建设 江西2023/9/15明确要求红色预警地区原则上暂停所有分布式电源并网，包括户用光伏在低压配网接网预警等级为红色的县（市、区），自公布之日起暂停分 一投资计划旨在支持电动汽车科技和可再生能源的发展，并实现能源的智能化管理。此外，分布式光伏发电的规模化发展也需要建设坚强智能的配电网作为支撑。 欧盟委员会2023/11/24 美国能源部2023/10/18 美国能源部宣布将拨款近35亿美元支持58个项目，提高美国全国电网可靠性。GRIP计划包括三种资助机制。增强电网韧性基金（25亿美元）旨在资助输配电技术解决方案，减少极端天气和自然灾害造成的影响。智能电网基金（30亿美元）注重增加输电系统的容量，旨在增强电力系统的灵活性、效率和可靠性。电网创新计划（50亿美元）将通过向州、地方政府和公用事业委员会等提供财政援助，与电力公司合作使 湖南2023/9/25 布式光伏发电项目备案，待接网消纳能力改善、退出红色预警后重新开放。 用创新方法建设输配电基础设施和储能项目，以增强 电网的韧性和可靠性。 资料来源：光伏盒子，五矿证券研究所资料来源：欧委会，美国能源部，五矿证券研究所 国内分布式并网受限：2023年末，中国多地发生分布式光伏电网接入压力问题。国内分布式光伏经过2021~2023年的高速发展，低压配网接入能力受到较明显的挑战，预计该问题将成为短期内国内分布式光伏并网的重要制约因素。 欧美亦扩张电网投资缓解并网压力：欧洲出台2030年5840亿欧元的电网改造计划，美国能源部宣布将拨款35亿美元以提 高全国电网可靠性，这些举措说明海外电网已成为新能源发展制约，电网配套的缺失可能影响新能源并网需求。9 中游产能过剩，产业盈利压缩 图表8：各环节产能以及当年需求量（GW） 1400 1200 1000 800 600 图表9：供给过剩下主产业链进入降价区间（元/W） 2.2 2 1.8 1.6 1.4 4001.2 2001 0 2021 2022 2023 2024 硅料硅片电池片组件玻璃胶膜 单晶166组件单晶182组件单晶210组件 资料来源：公司公告，五矿证券研究所注：红线代表当年直流侧需求 资料来源：PVInfolink，五矿证券研究所 制造端产能过剩，盈利承压：目前主产业链处于过剩状态，辅材仅石英砂等少部分环节处于相对紧张状态，但预计也不会成为产业链瓶颈，产业链竞争恶化已经显现。根据BNEF，预计2030年全球光伏组件需求约850GW，预计中期内，主产业链盈利压力将持续存在，光伏行业需要继续降本提效打破目前下游不景气、中游压力大的状态。 价格上，主产业链价格均下降明显，盈利有较大压力。行业下行期，技术优化带来的增效会比规模扩张带来的成本优化效 果更明显。10 延续类技术持续进步，革新类技术层出不穷 图表10：光伏电池技术路线演变 资料来源：贺利氏可再生能源，五矿证券研究所 图表11：主要光伏电池企业平均毛利率变化 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% -2% 资料来源：Wind，五矿证券研究所 过去光伏电池演进过程看似技术的替代，实际上也是技术的延伸。过去BSF电池是铝背场电池，PERC电池在BSF电池技术上叠加了钝化和开槽技术，减少了背表面复合率，提升转化效率；TOPCON电池在PERC电池基础上，改变了电池基底 ，增加了隧穿氧化硅钝化技术，一方面增加少数载流子寿命，一方面进一步减少背表面复合率。可见，绝对意义的技术替代在过去光伏发展中还不存在，实际替换主要是技术延伸带来的产线替代。 未来可能迎来真正意义上的技术迭代。在电池两边制备不同PN结的HJT技术，或者形成将栅线转移到电池背面的BC电池 技术，甚至薄膜类钙钛矿电池以及叠层电池，这些新技术在结构上与原有电池大相径庭，成为企业重点关注的方向。技术路线选择错误会导致企业重大战略失误，这也使得企业在2021~2022年电池产能扩张非常谨慎，2022~2023H1电池产能也 因此紧缺。可见，下一代电池技术路线方向非常重要，需要对比新技术的降本增效进展以及旧技术的生命延伸。11 晶硅路线是主流技术，叠层电池效率更高 图表12：光伏电池效率演进图 叠层 晶硅 钙钛矿 12 资料来源：NRE