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N型高效太阳能电池的价值机会

放大字体  缩小字体 时间:2017-05-05  来源:中来光电  浏览:3490
核心提示:从21世纪中期开始,太阳能从全球电力领域边缘的昂贵补充品,已成为了一种成本低廉的电力来源、并且可能会对目前主流电力领域产生
 从21世纪中期开始,太阳能从全球电力领域边缘的昂贵补充品,已成为了一种成本低廉的电力来源、并且可能会对目前主流电力领域产生颠覆性冲击。在这些冲击下产生了包括政策在内的各种各样的阻力,导致了太阳能电力体量的增长速度骤然放缓——即便太阳能电力在越来越多的市场及细分领域正表现出越来越引人注目的经济性。发展同样带来了一个非常重要的后果:太阳能电力领域方方面面竞争都在激化,在为利润和回报带来压力的同时,也促使太阳能企业在捕捉价值的过程中发展自己独特的能力。

对于太阳能企业来说,通过技术来发展自己独特的能力是一条潜在途径。一系列驱动,使具有先进电池结构的高效组件的商业化成为可能。本报告描述了新机会出现的背景,重点强调了先进电池技术创造价值的潜力,还描述了实现这一价值可能遇见的主要阻力。报告进一步强调,泰州中来光电科技有限公司作为一家先进技术和高效太阳能电池供应商,在此次机遇中为组件厂商们提供了一条低投资、低风险的路径。

太阳能领域市场背景

在过去十年,太阳能行业发生了巨大的改变,概括如下(图1):

 2006-2011年:全球装机量年复合增长率(CAGR)为66%,从2006年的2.2GW增长到2011年的28.5GW;2006年至2010年,全球生产利润加权平均值从19%增长到39%,而2011年时则跌至3%。在此期间,太阳能厂商注重增加产能、同时确保多晶硅和硅片的供应渠道。

 2011-2016年:全球装机量年复合增长率(CAGR)为23%,从2011年的28.5GW增长至2016年的80.5GW;在2012年至2016年间,全球生产利润加权平均值范围则骤降至0%~-32%。在此期间,太阳能厂商注重降低成本,包括重新商谈多晶硅和/或硅片供货合同,同时经济有效地进入新的地域市场。

光伏系统装机量
(GW/年)
来源:PHOTON咨询(注:所有数据为估值)
图表1:光伏年装机量年复合增长率从2006-2011年的65%降到了2011-2016年的22%

在此期间,约有62%-68%的晶硅电池/组件采用的是基于P型多晶硅片“常规”铝背场(Al-BSF)电池结构,如图表2所示。这反映出了一系列关键的驱动力,包括:1)扩充产能时单位资本支出低;2)对厂商来说,运营和技术风险低;3)对开发者、EPC和投资方来说,性能和产品可替换性风险低。



光伏技术总览
高效
常规单晶
常规多晶
来源:PHOTON咨询注:所有数据为估值
图表2:在2016年光伏领域快速增长阶段结束之前,基于P型多晶硅片的电池/组件占晶硅组件的62-68%

放眼将来,未来5年,全球装机量有可能停滞在每年70GW-80GW之间(最高可能达到90GW),一些区域的下跌会被其他市场的增长抵消。这将会使生产利润极低的环境持续,越来越多的厂商会开始面临削减成本、资本性支出有限的挑战,同时还需要赋予产品具有竞争力的性能。


光伏系统装机量
(GW/年)
全球装机量预期范围
来源:PHOTON咨询注:所有数据为估值
图表3:2017-2021年间,光伏年装机量预期为70-90GW之间

N型电池历史

N型单晶硅片与P型多晶硅片相比,技术性能的优势是非常牢固的:

 N型电池/组件不受与硼氧有关的光致衰减的影响

 N型基底对铁等常见金属杂质的容忍度更高

 基于N型硅片的电池允许双面电池设计,可以吸收背面照射产出更高的电力

同样值得注意的是,N型单晶硅片为真正的高效电池结构提供了基底,其中包括SunPower量产的交错式背接触(IBC)电池/组件,松下和全球领先的资产设备公司Meyer Burger量产的异质结(HJT)电池/组件,以及中来、Silfab量产的双面电池/组件,Centrotherm也提供双面电池/组件的技术设备产品包。

在2006-2016年间,出于一系列原因,大部分太阳能厂商选择不去利用n型单晶硅片带来的技术优势:

 由于多晶硅铸造炉产能增长远比单晶硅拉晶炉要快,多晶硅锭/片的成本一直低于单晶硅锭/片
 全球领先的商用太阳能硅片厂商保利协鑫专注于快速提高多晶硅片产能,并凭借其多晶硅/锭/片整合商业模型的优势,得以从其他商用硅片供应商处取得份额
 光伏系统开发者、EPC和投资人,尤其是大型地面电站的开发者、EPC和投资人,专注于使资本性支出最小化,在其中大部分情况中都选择了P型多晶电池

放眼未来,由于整个市场环境发生了下述重要变化,选择N型单晶电池/组件的情况将越来越多:

 由于单晶硅锭工艺的进步(坩埚补给和多坩埚运用能力)和单晶硅片工艺的改善(金刚线切片),单晶硅片生产成本的差距正在迅速收窄,如图表4所示
 隆基和天津环欧等商用硅锭/硅片厂商正在利用成本降低扩张其单晶硅锭/硅片产能,为电池厂商提供了更多单晶硅片货源
 中国政府的“领跑者”项目在世界最大的光伏装机市场上为高性能组件预留了大量消化产能的空间
 随着大型地面电站竞争激化(如逆向拍卖市场),越来越多的系统开发者、EPC和投资人开始认可N型单晶电池/组件更为强大的长期收益能力


太阳能硅片总成本
(美元/瓦 P型156mm硅片)
多晶
单晶
来源:PHOTON咨询注:所有数据为估值
图表4:单晶与多晶P型硅片的价格差从2013年的0.04美元/瓦收窄到2021年的0.01美元/瓦

N型电池和价值创造

光伏系统使用N型电池/组件能获得更高价值创造和价值获取的原因在于:

 基于N型硅片的电池/组件具有更高的转换效率,从而拉低了BOS成本;由于组件在系统总成本中占比下降,BOS成本会成为越来越为重要的价值驱动力

 基于N型硅片的电池通常比基于P型硅片的电池具有更低的温度系数,从而可以提高实际每瓦发电量

 N型电池可以设计成双面,两面都能在阳光辐照下发生反应,相较单面发电的常规电池,可以大幅度提高发电量

上述因素综合起来可以导致系统IRR较使用P型多晶硅铝背场组件的常规系统提升3-4个百分点。如图表5所示,即便在假设N型组件价格要贵0.05美元/瓦之后,上述因素依旧能够提升系统IRR。在此必须强调,N型组件对系统总体经济性的具体影响应根据具体不同的系统分类讨论。

光伏系统IRR
(%)


假设N型组件价格贵0.05美元/瓦



N型组件更低的温度系数能够提升1%的发电量



N型组件效率假设高3.6百分点,节省BOS成本



N型双面组件背面发电使整体发电量提升27%







常规P型多晶组件价格 BOS成本温度系数背面发电量 N型单晶双面



图表5:此图中,N型单晶双面组件系统的IRR要比常规P型多晶组件系统高3.7个百分点

尽管N型双面组件能够提升系统IRR,还是得认清系统的“IRR期差”才是评估系统价值获取的最关键指标。该指标为系统IRR和贴现率之差,而贴现率是系统融资的基础。贴现率由无风险收益率与风险溢价相加组成,而风险溢价代表了系统投资人对与持有电站相关的风险的前瞻。许多因素都会影响投资人对风险的前瞻,包括组件供货商风险、电池/组件技术风险、基于某一特定技术的某种组件的可用性风险等。如果某种基于非常规技术的系统具有较高的IRR,但是比基于常规技术的系统具有更高的贴现率,那么该非常规技术系统的IRR期差则较低,尽管其IRR更高,该系统能创造的价值也更小,如图表6所示:


光伏系统IRR(%)
IRR期差
风险溢价
贴现率
常规P型多晶组件
N型单晶双面组件
来源:PHOTON咨询注:所有数据为估值
图表6:非常规技术尽管具有较高的系统IRR,但其较高的风险溢价可导致较低的IRR期差

对于想要提供采用了非常规技术高效组件的供应商来说,该图表尤为重要,该类供应商应采取行动降低太阳能下游领域参与者(系统开发者、安装商、EPC,尤其是投资人)对非常规技术的预期风险。

组件制造商的低风险选项

一些现有太阳能厂商正在考虑将N型单晶组件添加到自己的产品线中,然而当他们这样做时却走到了两难的地步。一方面,想要通过自有的N型单晶电池生产线生产新产品将会涉及到多方面风险。想要取得成功,厂商必须获取低廉的硅片渠道、在新电池工艺产能中投入尽量少量的资金、发展技术和运营能力,直到成功产出高效电池,并促进其销售和市场能力,从而保证新产品能够达到销量和价格目标。当前的商业环境中存在的资金和各项资源紧缩的情况加剧了这些风险和挑战。另一方面,如果厂商坚持使用已有的常规技术产品线,则会面临产品和技术全面落后的风险,届时其他竞争者都能凭借更高效的产品高歌猛进。

小规模厂商研发能力有限、财务紧张,如果要以最低风险解决这种困境,则需要与拥有高效N型电池的厂商签订电池供货协议,并且在本企业内只从事组件封装。该办法是增加N型单晶组件产能的一条低风险、低成本的途径。

组件厂商采使用该方法的关键在于找到正确的电池供应商。好的电池供应商具有以下特征:

 可以以较低价格取得N型单晶硅片货源

 有相当规模的产量可以保证规模化降低成本

 具有性能优异、产品优质和融资能力强的口碑

中来是具有这些典型的特征。比如,2017年,中来的N型单晶双面电池产能将达到2GW,而且作为许多企业的高质量/高性能封装材料供应商,中来已经建立了良好的口碑,以往的客户同时也是高性能N型电池的潜在客户。

2017年4月出版

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