《光伏裂变,人人都想分一杯羹》

  • 来源专题:光电情报网信息监测服务平台
  • 编译者: husisi
  • 发布时间:2022-12-05
  • 新能源领域的宠儿一个接着一个,锂电、氢能引得无数英雄竞折腰后,光伏也开始吸纳瑞气。据不完全统计,今年上半年,至少有超过20家A股上市企业宣布进军光伏赛道,参与者包括但不限于服装、汽车、家电、快递、玩具。

    特别是家电行业,几乎要将光伏视为第二业务。就目前来看,宣布跨界光伏领域的家电巨头就有美的、格力、海尔、TCL、创维、日出东方、康佳、奥克斯、海信,行业半壁江山基本都在其中,似乎错过了光伏,都不配在家电圈立足。

    车企更是以特斯拉为首,横行冲入这个领域,数据显示,国内光伏装机量已经连续9年世界第一,人人都来分一杯羹,前有造车后有光伏,企业纷纷大手笔押注,大概是在等一个集中爆发的时刻,新能源盛世喧天,仿佛只要耐心总能等到。

    光伏一体化,企业做到了吗?

    究竟是坚持专业化,在领域里将其中的一环做到淋漓尽致,还是升级全产业链布局,从组建到产品,努力实现上下一体化?这是进入2022年,值得大部分光伏企业慎重思考的问题。这一年,光伏行业渐渐打破了以往的分工。

    曾经,领域里的专业大神不算少,大全能源专注于硅料,TCL中环专注于硅片,爱旭股份专注于电池……就算放眼全球,国内的上游供应也稳占一席之地,公开数据显示,2021年中国为全球市场提供了超过70%的光伏组件。

    但2022年,几乎所有专业型企业都不甘心只做单一组建,而是转而进攻一体竞争。以天合光能为例,今年6月,天合光能正式宣布要在青海省西宁投建年产15GW多晶硅、10GW硅片、10GW电池及组件生产线。

    无独有偶,前段时间,硅料巨头通威股份低价中标华润电力3GW组件集采项目,并拟进军全产业链一体化的消息也在整个领域引起热议。9月份,又披露了在盐城市投资25GW高效光伏组件项目的公告,预计固定资产投资约40亿元。

    光伏市场为什么突然开始全产业链布局?首先就是最值得关注的盈利问题,当行业逐渐迈过多重技术门槛,多数一体化企业能够做到自给自足时,组件公司势必会面对无数不定风险因素,2021年,硅料价格暴涨,多家光伏电池片经营业绩纷纷出现亏损。

    而头部一体化企业也慢慢放弃外来供应路线,例如晶澳科技就曾要求光伏组件的80%产能必须使用自产的电池片。这样一来,组件企业不仅要承担各种市场风险,还可能面临产能过剩,此前各大组件企业披露的产能利用率仅在70%左右,一度还传出组件厂要停产的消息。

    在利润方面,专业化产品远不如一体化。根据安信证券的测算,硅片+电池片+组件一体化的单瓦毛利相较于电池片+组件一体化和组件专业化分别高出43%和118%。当然,有个问题也需要注意,产业一体化意味着企业至少要打通上下游各个环节,当前的光伏企业能做到吗?

    术业专攻,从彼行跨到此行显然没那么简单,更何况,国内光伏领域虽然发展迅速,但依旧有个别组件成长并不平衡,以光伏支架为例,光伏产业一路圈地跑马,但目前的光伏支架龙头股只有中信博、爱康科技、天合光能三家。

    不仅如此,2021年,全球跟踪支架的渗透率超过50%,但国内市场光伏支架市场渗透率尚不足20%,过往五年平均渗透率仅为10%左右。光伏一体化固然是行业的大势所趋,可组件市场发展不均衡,也让一体化陷入深深的矛盾中。

    车企搅局,新能源必争光伏?

    作为这两年驰骋新能源市场最高调的车企玩家们,光伏领域显然更不能错过。车企当中,特斯拉对光伏的热情数年不减。2016年,特斯拉斥资26亿美元,挽救连续5年亏损的太阳能设备公司SolarCity于水火之中。

    也正是从这一年开始,特斯拉频频加大光伏领域的投资。2020年一季度财报会议上,马斯克提出至少1000个屋顶安装团队的构想,就连房地产厂商Brookfield在伊斯顿公园区域售卖的房子都成了特斯拉光伏计划里的一环。

    新能源领域环环相扣,特斯拉在光伏方面的野心在某种程度上,是整个新能源车企赛道未来必争的一个商业伏笔。除了特斯拉,想在光伏市场拥有一席之地的不胜枚举,今年5月份,奇瑞汽车产业园预备安装10多万平米的屋顶厂房光伏,5000平米的光伏停车棚。

    7月份,合肥新桥智能电动汽车产业园蔚来厂区内,建设装机容量约为47.0475MW,包括总装车间、冲焊联合厂房、电驱电控车间、智慧物流库等共六个屋顶。此外,长城汽车产业园区光伏电站项目总计18MW,预计年平均发电量为2,082.55万度电;华晨宝马从2018年建立工厂内部的太阳能光伏系统,4个光伏发电站并投入运营……吉利、通用纷纷投资建厂。

    光伏储能的确在迎合着新能源汽车从生产到市场的层层需求,从这一点来看,车企大力开发光伏是迟早的事。生产上,汽车零部件制造到整车的组装,整车的销售,后续的美容装潢及维修,加上汽车报废的回收再利用,整个产业链所需的电力无法估量。

    光伏在生产链上能够极大程度地节约火电,增大新能源利用效率。以长城汽车为例,公开资料显示,长城汽车产业园区光伏电站年平均节省标准煤6,349.7吨,减少二氧化碳17,326.8吨,减少二氧化硫3.332吨,减少氮氧化物3.728吨。

    值得注意的是,车企发展光伏最关键的是储能,这其中的逻辑一方是供给,一方是需求,当光伏作为能源流展开,车企后续的充电业务就成了重要受益者。目前看来,大部分车企的光伏计划都少不了这一点。

    特斯拉的动作落地很快,已经在全球多个国家推广使用光伏储能参与电力交易的虚拟电厂业务,而特斯拉的“光储充”一体化超级充电站也早就在上海运营。作为特斯拉本土的老对手,通用则在今年宣布将成立GM Energy公司,将从事光伏储能等发电业务以及V2G业务,其汽车服务扩展到整体生态系统,要把所有充电需求与电网相结合。

    车企追捧着光伏,如同追着自己光明的未来。

    降本增效,技术破局?

    光伏市场连年扩大,不止国内,全球对于新能源的渴望都在日益加剧。

    据中国光伏行业协会的统计,仅2022年上半年,明确调高光伏装机目标的国家和地区就不少于8个。例如2月份,法国计划到2050年,太阳能装机容量增加至100GW以上;3月份,美国宣布光伏装机要在原来预测的基础上同比增加66%,到2030年有望每年增加70GW。

    曾经有机构预测过,到2025年,全球新增光伏装机量将达到270-330GW。从企业争先恐后的群相生态中也能够看出,新能源领域里处处都是未来资本的发热地。仅以我国为例,2021年我国光伏制造端产值突破7500亿元,光伏产品出口额超过280亿美元。

    可前景归前景,从2021年下半年以来,由于各种补贴下滑,原材料节节上升,原本企业毛利率能保持在15%以上的光伏企业急需要降本增效。首先,光伏的生产成本一直居高不下,特别是组件。

    例如有业内人士透露过,光伏生产中电力成本占比35%,原料成本占比30%,折旧成本占比15%,三者合计就要占到总成本的80%左右。这两年,各行各业的原材料都迎来涨价大潮,硅片也跟着一波三涨,据悉,隆基在2022年对硅片提了七次价,中环旗下的多款硅片也不断调价。

    毫无疑问,新能源市场历来很难控制成本因素,除了技术变革,其他路线多少都有些杯水车薪,全球BIPV(光伏建筑一体化)行业第一大技术来源国为中国,中国BIPV行业专利申请量占全球BIPV行业专利总申请量的60.19%。

    目前,不少光伏企业也渐渐意识到这一点,开始增进技术来尽可能地扩大产业利润空间,其中,电池跟硅片算是技术控制成本范围内效果最明显的。

    光伏的电池技术一度激烈地卷起来,2021年规模化生产的Perc电池平均转换效率达到了23.1%,较2020年提高了0.3%。但金刚玻璃随后发布的HJT电池最高效率达到25.6%,远超当前P型电池23%左右的转换效率,很快,隆基的M6大尺寸HJT电池转换效率达到26.5%。

    至于硅片环节,光伏行业数据显示,一般硅片每薄20um,可使组件成本降5~6分/W。当硅片厚度从180um到100um下降了80um,组件成本则平均下降了2~2.4毛/W,如果是1GW,每GW便能下降2亿元。

    当各大企业蜂拥而入光伏时,这个领域的门槛也在无形中被降低,但玩玩可以,技术核心不攻破,谁也无法安逸地等着新能源风口的眷顾。

相关报告
  • 《氢能再加速:行业多频共振,蓄势迎候裂变》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-09-12
    • 近一个月以来,氢能赛道大事不断,产业发展有望进一步提速。 “双碳”时代,绿色优先,氢能因其蕴藏丰富、消耗时不产生温室气体、储存时间长等特性备受瞩目,被视为未来工业脱碳、能量长周期储运、商用车燃料电池等领域的主力。此前从未大规模商业化的氢能赛道,也被普遍认为具有“从零到一”的历史性机遇,根据钛媒体APP此前报道,中国科学院院士欧阳明高曾在“2023世界氢能技术大会”上预测氢能是有“10万亿”规模潜力的产业集群。 近期,氢能赛道从政策端到企业端,出现了不少具有标志性意义的重磅事件,各方都明显加快了前进速度。 政策、规划密集出台 作为传统领域的“新兴势力”,氢能因成本高昂、技术不成熟等问题在起步阶段缺乏竞争优势,想要发展,政策支持必不可少,我国氢能产业发展的政策驱动效应尤其明显。 2022年3月23日,国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,明确指出氢能是未来国家能源体系的重要组成部分、用能终端实现绿色低碳转型的重要载体,氢能产业是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向,并分2025、2030、2035年三个节点设立了具体的阶段性目标。规划的发布引发了“风口”开启的预期,地方政策、投资方、企业形成了一波“赛跑式”入场的浪潮,但也同时在缺少清晰商业模式、市场化需求的情况下催生了大量难以消化的产能,并产生了盲目跟风、低水平重复建设、跑马圈地等问题。此后,在政策端“合理布局、有序发展”“稳慎应用,示范先行”等导向和入局者“碰壁”的前车之鉴下,行业“虚火”渐去,颇沉寂了一段时间。 今年8月8日,又一国家层面政策出台,国家标准委与国家发展改革委、工信部、生态环保部、应急管理部、国家能源局联合印发《氢能产业标准体系建设指南(2023版)》(以下简称《指南》),这是我国首份氢能标准体系顶层设计指南。根据能景研究的统计,《指南》出台前,我国氢能领域共发布各级标准292项,数量不少,但严重“偏科”,存在标准集中于产业链下游、企业主体参与较少、滞后于产业发展等问题,所以亟需国家出台顶层标准,健全完善全产业链体系,打破各环节固有壁垒。有业内人士指出,《指南》的意义不在于直接解决成本、需求等难题,而是通过推进标准的设计、出台,让规范走在产业前面,间接引领各方在同一体系内开展合作,逐步解决产业制、储、运、加、用各环节的问题。 除《指南》外,近期氢能也在各行业、地方政府的政策规划中频频出现。近一个月来出台的《钢铁行业稳增长工作方案》《汽车行业稳增长工作方案》等方案中,数次提及加快氢能基础设施建设、氢能应用场景打造等相关内容。 地方政府层面,浙江、新疆、广西、宁夏、吉林等地近期陆续出台氢能产业相关发展规划、行动方案。其中,新疆政策力度最大,先是于8月末印发《自治区氢能产业发展三年行动方案(2023-2025年)》,明确氢源开发、氢能应用充分联动等主攻方向,并对三年中每年的示范区建设进度、可再生能源制氢产量、氢燃料电池车产量等做了具体的目标规定。随后,有“氢十条”之称的《自治区支持氢能产业示范区建设的若干政策措施》紧跟而上,公布了对氢能企业在企业培育、推广应用、金融支持等10个方面的专项支持政策,并提出成立氢能产业发展联盟。 省、市、自治区之外,西安、鄂尔多斯、包头、湖州等20余个副省级市或地级市也于8月至9月间纷纷发布了氢能产业发展行动方案或规划,形成集聚之势。 政策密集出台对行业形成了利好预期,光大证券研报称,《指南》等政策的密集发布有利于行业形成共振,氢能产业发展有望进一步提速。 制氢、用氢两头火热 相比于政策,8月份还有让行业更兴奋的大事件发生。 8月30日,中国石化宣布,其建设的新疆库车绿氢示范基地项目(以下简称“库车项目”)全面建成投产,电解水制氢能力2万吨/年,全部就近供应中国石化塔河炼化公司,用于替代炼化油加工中使用的天然气制氢,实现脱碳绿色发展。 该项目是我国规模最大的光伏发电直接制氢项目,也是我国首个实现绿氢规模化工业应用的项目。消息发布后,不少媒体以“零的突破”“业界沸腾”形容项目投产的意义和引起的反响。 一个项目的投产缘何能让行业如此关注?主要原因有三: 一是规模突破。这主要是指库车项目的投产将可再生能源制氢的产能、规模快速提升到了2万吨/年的数量级。所谓可再生能源制氢,即通过风、光、水等可再生能源直接发电制取氢,与目前仍占主流的化石能源制氢相比,生产过程中不产生温室气体,因此产出的氢被称为“绿氢”。绿氢是国家氢能规划中明确的未来重点方向,但目前受到制取成本高、电源不稳定等问题影响,产能、规模一直上不去,国家规划中,2025年可再生能源制氢量目标定为10-20万吨/年,新疆行动方案中2023年全年可再生能源制氢量设定为2万吨/年以上,与库车项目的年产能相同,可见该项目规模的突破意义; 二是示范作用。工业领域脱碳是氢能应用的主阵地,根据中国氢能联盟的预测,到2060年工业领域氢气使用量将占到氢气总量的60%。但目前,工业用氢,尤其是钢铁、化工等行业,主要还是使用化石燃料燃烧制氢,这种氢气在制取过程中产生大量碳排放,因此被称为“灰氢”。工业领域对传统能源依赖性强,脱碳难度大、进展慢,绿氢也始终难以在主阵地批量取代灰氢。而库车项目是我国首次实现绿氢在工业领域的规模化应用,每年可减少碳排放48.5万吨,示范作用明显。此外,项目对于制-用一体化项目的建设、氢气就近应用的发展方向也都有示范作用; 三是带动效应。氢能与更早进入发展轨道的储能相似,在初期面临成本高、需求弱、技术创新慢、商业模式不完善等问题,为了推动产业发展,都采用了央国企牵头打造大基地,创造产能和需求,刺激全产业链尽快创新技术、降低成本的方式,库车项目即是此中代表。根据中国石化介绍,库车项目突破性地解决了新能源波动电力场景下柔性制氢等技术难题,重大设备及核心材料全部实现国产化,其需求直接促进了国内电解槽等相关产业规模大幅提升。 据钛媒体APP了解,中国石化早在2021年就提出了打造“中国第一氢能公司”的目标,近两年相关业务布局、建设明显加快,在2023年半年报中,中国石化称公司致力于大力开拓氢能应用场景,积极向“油气氢电服”综合能源服务商转型。 除了库车项目投产,8月份氢能领域还有两大龙头亿华通与金风科技签订风氢一体化产业合作协议、中石油首个可再生能源制氢示范项目开工等重要企业动态,综观这些引起关注的事件,多与制氢、用氢相关,这也与我国目前氢能产业制、用“两头热”的现状相符。 制氢方面,如前文所述,我国目前通过化石能源、工业副产制取的氢占多数,未来的方向是通过可再生能源电解水的方式制取绿氢。虽然受成本、技术制约,当前产出能力和商业化进程均较慢,但业内对该领域普遍给出了高预期,据中国氢能产业联盟预测,2060年我国氢能产量将达到1. 3 亿吨,而其中1亿吨都来自可再生能源电解水制氢,市场前景广阔。目前,国电投、隆基、阳光电源等龙头公司在电解槽等相关设备领域都有布局,而随着需求渐旺,入场者也越来越多。 应用方面,主要用于工业、交通、电力、建筑四大能源消费领域,其中又以工业、交通为核心应用场景,具体如工业领域的炼钢、炼油等,交通领域的公交、重卡燃料电池。目前我国交通领域应用发展较快,工业领域也通过库车项目等示范项目渐渐显露出迭代趋势。得益于氢能在新旧能源间的耦合作用和世界范围内脱碳的大趋势,氢能应用需求在未来的增长空间较大,也是该产业被视为下一个“万亿风口”的基底所在。 储存、运输仍有瓶颈 制氢、用氢的“两头热”激发了上下游的热度和潜力,但也同时显示出中游储存、运输环节“中间冷”的现状。 在目前的氢能产业链图景中,储、运环节嫁接着制、用两端,虽然初始阶段国家倡导的一体化项目、就近应用场景减缓了储、运压力,但长期来看,想要大规模商业化、实现产业长足发展,想要平衡我国中西部制氢产量大、东部沿海用氢需求多的差异格局,储氢、运氢必须跟上两端的发展速度。 氢存在密度小、易燃易爆、在纯净状态下不易运输等自然属性,储运难度本就较大,目前相关环节发展相对较慢,当前的技术解决方案,普遍欠缺经济性。 具体来说,我国氢能储运环节还存在三个比较明显的瓶颈: 一是核心部件产量、性能相对较弱。目前,氢气的储存方式主要分为气态储氢、液态储氢和固态储氢三种,气态储氢主要通过储氢瓶实现,因其成本相对较低而发展较早,已产生了中材科技、中集安瑞科等年营收百亿以上的板块龙头。但目前我国储氢瓶始终受其核心部件(阀门、 内胆、高端碳纤维)等产量较低、性能参数较弱的制约,产品储存密度、效率较低,与国际先进制造工艺存在代差。而业态储氢目前处在示范阶段,固态储氢则仍在研究阶段,两者都亟待核心材料、制造工艺等取得突破性进展; 二是储运成本居高不下。目前受到技术、基础设施等制约,我国运氢主要依靠长管拖车,但这种方式多适用于短距离运输,难以经济、高效地在长途运输中实现。运输方式的限制推高了成本,目前不少加氢站运营成本的7成都消耗在了储运环节。目前业内较多观点认为管道运氢是未来大势所趋,能够平抑运输成本,但我国在这一领域还处于示范阶段,无法规模化应用。 三是安全隐患仍较大。氢的易燃易爆性质是行业老生常谈的话题,一旦泄露不仅可能形成喷火,还易引发爆炸,导致严重安全事故。此外,金属材料容易在接触氢的同时形成“氢脆” ,导致强度降低、寿命受损。目前无论相关材料技术还是配套的检测、预警等安全技术,都还不足以消除储运环节的安全性隐患。 新兴产业想要完成“从零到一”的裂变,就总要一次又一次地蓄力加速,氢能制、用两端已在多方助推下崭露头角,或许,下一个实现突破的就会是储、运关键环节。
  • 《今日最新Nature: 通过单重态激子裂变敏化硅》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2019-07-04
    • 【引言】 硅材料可以说在目前决定着太阳能电池技术的发展。然而,当吸收光子时,硅经常会产生大于其带隙的能量耗散。通过单重态激子裂变来敏化硅太阳能电池,从而可以减少热损失并提高电池的工作能力。在这个过程中,单重态激子中具有更高能量的光激发态能够裂变形成两个三重态激子激发态。在分子半导体并苯化合物中,单重态激子裂变产生的三重态激子被认为与硅带隙非常相符。当这些三重态激子转移到硅中时,能够产生额外的电子-空穴对,使得电池效率从29%提高到35%。然而,太阳能电池中的硅钝化层能够阻碍激子转移的发生,使得电池效率无法进一步提高。 【成果简介】 近期,麻省理工学院的M. A. Baldo(通讯作者)等人报道了通过对硅太阳能电池表面的铪氮氧化物保护层的厚度进行调整来实现三重态激子高效的能量转移。该研究利用电场效应钝化,将铪氮氧化物保护层的厚度减少到8埃的水平,并发现这种条件下并苯化合物中的裂变产出显著提高,能量转移效率也达到了133%。研究人员在铪氮氧化物层观察到了强钝化效应,并认为该现象能够缓解电子-空穴对的淬灭,并允许硅和并苯中的三重激发态进行偶联。研究人员认为这项工作为发展了单重态激子裂变在提高硅太阳能电池效率应用中的潜力。2019年07月03日,相关成果以题为“Sensitization of silicon by singlet exciton fission in tetracene”的文章在线发表在Nature上。