近几年,在新能源转型和碳中和背景下,光伏行业高速发展,光伏玻璃产量快速增长,2021年、2022年产量增速均在50%以上。与此同时,受益于光伏玻璃需求的拉动,纯碱价格自2021年后大幅上涨,从2000元/吨以下涨至3000元/吨以上,光伏需求占比明显提升。分析人士从新能源的视角看光伏玻璃上下游产业链,并测算光伏玻璃未来需求增量及对纯碱需求的拉动。
2024年之后需求增速将逐渐放缓
[光伏玻璃的产业链比较简单]
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个百分点。因此,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,仅安徽凤阳、湖南、广东河源、广西、海南等少数地区存有砂矿资源。
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,市场占比在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。
光伏玻璃的产业链比较简单,上游主要是纯碱和低铁石英砂,燃料用到天然气、石油类等,下游比较单一,就是组件,终端对应到电站。
在光伏产业链中,光伏玻璃是光伏组件的辅料环节,属于整个光伏产业链的中游环节,其透光率、强度等直接决定光伏组件的发电效率和寿命。拓展到光伏产业链,又可分为硅料、硅片、光伏电池片、光伏组件、光伏系统五个环节。上游包括原料高纯度多晶硅材料的生产、单晶硅和多晶硅的制造以及硅片的生产。中游包括光伏电池、光伏组件以及逆变电器环节。下游是光伏发电的应用端,包括光伏电站和分布式发电。
[双玻组件有望成为市场主流]
组件是光伏玻璃的唯一下游,直接决定光伏玻璃的需求。根据背部材料不同,组件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)。双玻组件的封装结构为正反面,均采用2.5mm或者2.0mm的光伏玻璃进行封装,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。
双玻组件相对单玻组件有以下优点:
第一,双玻组件由于背面可以吸收地面反射光和空间散射光,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。
第二,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%。
第三,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,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60%。
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的光伏玻璃作面板,双玻可采用两块2.5mm或者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单玻的重量增加56%,组件总重量增加29.6%,在安装运输上存在一定的成本提升。而2.0mm双玻组件的总重量仅比3.2mm单玻高出6.3%,所以双玻组件主流厚度是2.0mm。
随着组件轻量化、双玻组件以及新技术不断发展,未来2.0mm双玻组件份额将逐步提升,2.5mm双玻组件和3.2mm单玻组件市场份额逐步衰退,2.0双玻组件将成为市场主流。
[大尺寸硅片占比可能会提升]
硅片大尺寸化有利于提高组件功率,降低制造和发电成本,提升组件效率,已成为技术进步的必然趋势。2022年,市场上硅片尺寸种类多样,主要包括156.75mm、157mm、158.75mm、166mm、182mm和210mm等。其中,156.75mm的尺寸占比由2021年的5%下降为0.5%,2024年可能会淡出市场;166mm的尺寸占比由2021年的36%降至15.5%左右,且未来市场占比将进一步下降;182mm和210mm的尺寸合计占比已从2021年的45%迅速增长至82.8%,未来其占比仍将快速扩大,成为硅片的主流尺寸。据光伏协会预估,未来大尺寸硅片占比将逐步提升,210mm尺寸到2030年占比有望达到70%。
[双玻组件所需光伏玻璃测算]
根据上文分析,双玻组件的发电增益在5%—15.7%不等,我们取中间值,假设双玻组件发电增益是10%。为方便计算,选取市面上比较有代表性的硅片尺寸和组件尺寸,给出一定的理论功率进行测算。实际上,硅片尺寸越大,1GW使用光伏玻璃的需求量越少,但不明显。比如,M12,双玻2.5mm的组件1GW需要的玻璃为7.22万吨,比M6同系列低0.15万吨,比M10同系列低0.05万吨。最后测算下来,对于M6、M10、M12,1GW装机量,3.2mm单玻对应的光伏玻璃需求分别为5.16万吨、5.12万吨、5.08万吨;2.5mm双玻需求分别为7.37万吨、7.27万吨、7.22万吨;2mm双玻需求分别为5.9万吨、5.81万吨、5.77万吨。
[全球光伏新增装机速度加快]
据第三方资讯机构预测,2023年,光伏新增装机有望继续高速发展,之后增速或放缓,我国光伏新增装机2025年有望达到250GW,全球光伏新增装机2025年有望达到450GW。
在这里需要说明一下容配比的概念,容配比是指光伏电站中组件标称功率与逆变器额定输出功率的比例。如果光伏系统按照1∶1的容配比设计,光伏组件的输出功率达不到标称功率时,就会浪费逆变器的容量。目前,常采用的超配设计是提高光伏系统综合利用率、降低系统度电成本、提升收益的有效手段。容配比不代表越高越好。根据《光伏发电系统效能规范》推荐,一类地区最佳容配比在1.2左右,二类地区最佳容配比在1.4左右,三类地区最高可达1.8。假设2021年中国交流侧安装容量为55GW,按全国平均超配1.3估算,对组件需求可达71.5GW,增量需求达16.5GW。
经过测算后,光伏玻璃未来需求呈逐年增加态势,估计到2025年,光伏玻璃需求将为3269万吨,到2030年光伏玻璃需求将为4142万吨。而对应到纯碱的需求用量上,2023年纯碱需求用量约为548万吨,2025年有望达到654万吨,2030年有望达到828万吨,呈逐年增加态势,2023年增速有望达到54%,依然维持高速发展态势,之后增速开始放缓。
综上所述,双玻组件的发电增益,硅片大尺寸的组件功率优势未来将成为市场主流,进一步提升对光伏玻璃的需求。在碳中和愿景下,全球光伏新增装机将继续发展,光伏玻璃需求仍将呈现逐年增加态势,但目前光伏行业发展速度过快,2024年之后增速将放缓,光伏玻璃需求增速也将随之放缓,增速或降至10%左右,估计到2025年光伏玻璃需求为3269万吨,到2030年光伏玻璃需求为4142万吨。总之,光伏玻璃对纯碱的需求拉动仍呈现增加态势,只是增速放缓,2025年光伏玻璃对纯碱的需求有望达到654万吨,2030年光伏玻璃对纯碱的需求有望达到828万吨。
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