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产业聚焦|全球光伏市场将保持高速增长,粒状硅​助力能源行业深度脱碳

来源:祥和启源发布时间:2023-05-19



中国光伏产业自2004年起先后经历了长达15年的政策驱动期和两年的过渡发展期,自2021年期进入需求驱动期。十三五时期政策面侧重于在淘汰落后产能的同时形成较大的优质产业规模,同时补贴退坡逐渐成熟。十四五时期,中国进入能源转型重要窗口期,政策面信号密集,主要体现为,要求通过完善储销体系、建设供应体系、推进基地开发等方式提高能源供应链的稳定性和安全型;要求全面进入平价上网,市场化配置能力进一步提高。

国家能源局近期发布了《2023年能源工作指导意见》。明确今年要巩固风电光伏产业发展优势,推动第一批以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目并网投产,建设第二批、第三批项目。全年风电、光伏装机将增加1.6 亿千瓦左右。根据预测,2023年光伏行业有望继续保持40%的增长速度。

在推动光伏产业快速、健康发展,促进可再生能源利用,有效实现节能减排的同时,必须重视并加快包括多晶硅在内的相关材料产业的发展。通过提高对发展太阳能光伏相关材料产业重要性的认知,提高自主创新水平,积极开发绿色生产技术,以持续推进光伏行业降本增效。


全球光伏市场将保持高速增长

全球已有多个国家提出了“零碳”或“碳中和”的气候目标,发展包括光伏在内的可再生能源已成为全球共识,再加上光伏发电在越来越多的国家成为最有竞争力的电源形式,预计全球光伏市场将保持高速增长。


2021年,全球光伏新增装机170GW,创历史新高。2021年全球各国新增装机数据亮眼,中国光伏新增装机54.88GW,同比增长13.9%;欧盟新增装机25.9GW,同比增长近34%;美国预计新增装机近26.8GW,预期同比增长约39.6%;印度新增装机11.89GW,同比增长218%左右。


2022年,在光伏发电成本下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下,全球光伏新增装机仍将快速增长,预计2022-2025年,全球光伏年均新增装机将达到232-286GW。2022年国内光伏新增装机87.41GW,同比增长59.3%


在风光大基地快速推进、分布式光伏加快发展等助推下,我国光伏市场也将进一步快速增长,预计2022-2025年,我国光伏年均新增装机量将达到83-99GW。


光伏产业发展现状

光伏发电系统(Solar power system)简称光伏(Photovoltaic),是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。


太阳能光伏产业链是由硅提纯、硅锭/硅片生产、光伏电池制作、光伏电池组件制作,应用系统五个部分组成。在整个产业链中,从硅提纯到应用系统,技术门槛越来越低,相应地,企业数量分布也逐渐增多,且整个光伏产业链的利润主要是集中在上游的多晶硅生产环节,上游企业的盈利能力明显优于下游。


作为光伏产业的上游,多晶硅几乎占据了行业利润的大头,这也引发了新的一轮扩产。据不完全统计,到 2024 年年底,中国多晶硅产能将超过400万吨,如果这些产能完全释放,行业供给紧张的局面将大大缓解。


迈入“十四五”之后,在碳达峰碳中和目标的支撑下,新能源迎来的全速发展的新周期,国家政策、地方规划密集出台,国有企业强势加入,直接推动光伏电站投资进入白热化。


截至2022年12月底,全国累计发电装机容量约25.6亿千瓦,同比增长7.8%。其中,火电装机容量约13.32亿千瓦,水电装机容量约4.14亿千瓦,太阳能发电装机容量约3.9亿千瓦,成为全国仅次于火电、水电的第三大电源形式。


按照行业装机趋势,到2023年底光伏发电装机或将突破5亿千瓦,大概率超越水电(含抽蓄)成为全国第二大电源。


迈入5亿千瓦大关之后,新能源已经成为新增能源中的主力军,也在朝着主力能源形式的跨越。值得注意的是,随着传统能源价格的持续上升,随着产能及技术的充分释放,2023年的光伏电力将成为全球第一大便宜的电力形式,这也是光伏产业持续发展、生生不息的底气。

硅锭


从棒状硅到粒状硅

从中长期看,多晶硅市场竞争加剧,能够实现多晶硅生产过程的降本增质,也是多晶硅的最佳出路。传统棒状硅生产成本较高,碳排放量大,目前各国仍在积极探索新的生产技术,硅材料结构也向节能促产方向转变。


而粒状硅技术从2010年左右到2019年底,已基本实现了稳定量产,对行业传统棒状硅的改良西门子法也形成了实质性的竞争。其促进了行业创新发展、良性竞争,并对整个多晶硅及新技术产业链的生态起到助推作用。期间,新的国家标准,国际标准及一些相关技术的专利授权,也说明粒状硅得到了行业的高度认可。目前粒状硅供应量呈现逐月增加的趋势,已经达到单月产能规模上万吨级的台阶,主流企业也暂时保持与致密块料相对平稳的价差。


粒状硅优势助力硅材料技术迭代。粒状硅主要采用硅烷流化床工艺生产,碳排放量在37kgCO₂/Kg,在生产电耗、蒸汽能量消耗和尾气处理能源消耗方面能够显著降低。根据公开数据显示,粒状硅的成本较棒状硅降低不止15%。


粒状硅投资强度、电耗、人工成本更低。据实测数据,FBR法粒状硅电耗仅为18度电/KG,远低于传统多晶硅综合电耗60-70度电/KG。在使用端,粒状硅流动性及填充性更好、利于连续直拉拉晶;在品质端,因粒状硅无需破碎工艺,避免硅料损耗、降低破碎成本,并消除破碎过程中引入杂质的风险,且纯度高、体积密度大,可使自动化生产变得更加可控。


另一个值得关注的是,国内“双碳”目标的提出,对碳基材料的增长画出了天花板。据计算,相较西门子法生产的棒状硅,在生产过程中使用同体量的粒状硅,二氧化碳排放量可降低74%左右,整体能耗可降低65%-70%。据行业发展预测,粒状硅产能在国内的占比从2021年的6%,提升到2022年的17%,直到2025年后28%的水平。根据瑞士苏黎世联邦理工学院研究推论,1公顷的树冠面积>每年可消耗205吨二氧化碳。粒状硅是唯一助力光伏组件碳排放权口径测算的原材料产品,其低碳属性是优化光伏行业全口径碳排放量测算的关键一环,也是光伏产业实施技术降碳的核心科技。每十万顿粒状硅可装机28.5GW光伏组件,每年二氧化碳减排量在3556万吨,相当于1500亩林地一年消耗的二氧化碳量。


祥和启源相信,未来,粒状硅将凭借优良的碳足迹,助力能源行业深度脱碳,在“双碳”背景下,推动全球清洁能源革命,迈向零碳时代。


粒状硅企业布局

全球范围内仅有三家粒状硅量产企业,技术壁垒高。分别是REC、协鑫科技(收购 SunEdison 相关技术)、天宏瑞科。


其中,REC Silicon是全球最大的硅材料制造商之一,世界范围内的行业领跑者。作为多晶硅行业的国际领先企业,在科技创新方面具有一定先进性。协鑫科技于2016年收购美Sun Edison(原 MEMC)的硅烷流化床技术专利,2021年正式量产,其自主研发的CCZ技术(即连续直拉单晶硅技术),可在单晶炉内实现进料-熔料-拉棒同步进行,从而节省晶棒冷却及加料环节的时间,优化粒状硅应用。天宏瑞科是国内唯二量产粒状硅,唯一可量产区熔硅(FZ),国内产能最大、质量最优硅烷气生产商。技术来源于股东REC,但天宏瑞科进行了技术改进,升级到二代流化床技术。2021年已形成1.8万吨粒状硅和一部分硅烷气供应能力,现有陕西榆林1.8万吨产能,新规划8万吨电子级粒状多晶硅产业现已开建。


此外,从2022年开始,新型电池技术(N型)迅猛发展,发电效率有了更大提升。TOPCON、HJT等电池已逐渐实现量产,新型电池技术对多晶硅的品质提出更高要求,经过不断技术研发和工艺改进,目前国内已有企业实现N型粒状硅的量产,其有力推动了新型电池技术的落地。祥和启源相信,随着粒状硅技术的发展及应用规模的逐渐普及,粒状硅必将引领光伏行业不断向更高端迈进!


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