政策推动+高增长 光伏行业处于技术变革前夜 未来谁将胜出?男士钱包
谈到光伏,很多投资者都不陌生,作为新能源发电的一种,光伏发电与风电、核电一起进入人们的视野。
光伏发电技术
光伏发电技术,是将太阳光能转化为电能的技术。科学家发现光泵轴承照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差,这种现象后来被称为光生伏特效应,简称光伏效应。基于这一发现诞生了光伏发电技术。
相比化石能源(石油、天然气、煤炭),太阳能是最为取之不尽且可以利用的资源,然而经过近三十年的发展,光伏发电还是存在其缺点,高度概括的讲,就是当前阶段光伏发电由于成本较高,能源转化率还有很大提升空间,光伏发电成本较传统(火电、水电)没有竞争优势。目前国内一类资源区(内蒙古)的光伏电报价大约为0.52元/千瓦时,二类三类资源区最高,(最高达0.84元),而火电的度电成本仅为0.3-0.4元。所以从单纯的商业角度,光伏发电当前只是一个昂贵的游戏。(政策支持缺失时曾出现大规模弃光、弃风现象)
但作为新型再生能源之一,这些并没有成为人类放弃对新能源探索利用的理由,并且随着产能和扩张以及技术的进步,光伏未来的发电价格会持续下降。所以现阶段,世界各国为了保障光伏产业的正常发展,纷纷采取了政策扶持+经济补贴的措施。国家发改委能源研究所、隆基绿能、陕西煤业化工2019年12月中旬联合发布了《中国2050年光伏发展展望》则提出,在技术进步带动系统效率提升等因素的驱动下,光伏发电成本将快速下降。2025年前,光伏发电将成为最经济的新增发电技术之一。到2050年,光伏作为中国的第一大电力供给形式,全年发电量将占全社会用电量的近40%。
不断推进电池技术是光伏发电成本下降的重大推力
从成本构成上来看,拿分布式光伏来说,光伏组件占45%,逆变器占高压水枪10%,支架占6%,配电箱占2%,光伏电流占2%,辅助料占5%,施工占30%。因此如何降低光伏组件成本成为产业发展的重要需求,而不断推进电池技术进步是光伏发电成本下降的重大推力。
制作太阳能光伏组件的硅料早期普遍使用没有复杂提纯工艺的多晶硅材料,但由于多晶硅的导电性能远低于单晶硅(单晶硅多由多晶硅加工提纯而来),后来硅料多使用单晶硅。电池技术由最初的多晶硅技术过渡到单晶硅技术路线,目前单晶硅技术路线中有两个分支:P型单晶硅和N型单晶硅。单晶硅中掺磷是N型(电子导电),掺硼是P型(空穴导电)。
当前技术条件和生成成本综合对比,使用P型单晶硅材料的PERC电池(双面镀膜技术)依然是应用主流。在硅料、硅片提效降本、电池和组件提效后,2021年可将光伏发电系统建设成本建降至3.0-3.5元/W(当前约4.15元/W)。
光伏产业当前处于PERC电池全面推广阶段,占据主流市场的P型PERC单晶电池产线效率已经在22.3%。不过PERC电池有几个缺陷,第一个它本身技术方面的衰减解决不了;另外一个就是PERC的成本,现在已经降到极限了,后面降的空间最多实际还有10%几。采用PERC+技术,提效空间相对有限。另一方面,PER环保包装C电池业内判断周期还剩下大概最多4-6年,产业急需新的电池技术来推动发展。
N型单晶硅电池为技术关注热点,HJT电池技术望成未来主流
因此人们又将视野回归到具有更高效率的N型单晶硅技术上。N型单晶硅电池主要包括N-PERT/N-PERL电池、N-TOPCon电池、叉指状背接触电池(IBC)和异质结电池(HJT)等。其中,TOPCon和HJT是目前N型技术路线的关注热点,最有望成为P型PERC电池后的产业化主流技术,产业化效率进一步有望提高到26%以上。IBC电池最高效率已超过25%,但制程复杂,量产难度较大。目前仅美国Sunpower公司实现大规模量产。
从技术路径来看,HJT是目前公认的下一代电池技术路线,20年可以说是HJT产业化的元年。从产业角度来看,目前有越来越多的企业开始在投资HJT,比如新加坡REC、通威、山煤国际、东方日升、爱康等企业都有明确的HJT扩产规划。HJT现在还处于小规模试生产阶段,主要有新加坡REC的600MW项目、山煤的10GW项目、通威成都合肥的项目,从REC的量产数据来看,转换效率是超过了24%,目前1GWHJT投资在8亿左右,未来如果设备端尤其是PECVD环节能有比较大的突破的话,单位投资可能会降到5亿元,届时HJT的性价比将会比PE移动电源RC更有竞争力。
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