硅片是太阳能电池片的载体, 硅片质量的好坏直接决定了太阳能电池片转换效率的高低, 因此需要对来料硅片进行检测. 另外由于硅元素是地壳中储量最丰富的元素之一, 对太阳能电池这样注定要进入大规模市场 (mass market) 的产品而言, 储量的优势也是硅成为光伏主要材料的原因之一.
一, 中国太阳能硅片行业发展总体概况
硅片为多晶硅的下游工序, 与多晶硅环节不同, 该环节为资本密集型, 技术含量不高, 产品工艺与投入设备相关, 可分为单晶硅片和多晶硅片. 我国是硅片制造大国, 2017年我刚硅片产量约为188亿片, 折合产量为87.6GW, 同比增长39%, 约占全球硅片产量的83% , 其中单晶硅片产量约为60亿片.
图表1: 2011-2017年中国及全球太阳能硅片行业产量情况 (单位: GW)
二, 中国太阳能硅片行业发展主要特点
1, 硅棒硅片行业技术水平及发展趋势
整个光伏产业发展的核心问题就是如何降低成本, 使光伏发电的性能价格比能够优于传统的化石能源发电方式. 更重要的是, 整个光伏产业未来的命运也取决于光伏发电的性能价格比是否能够快速地下降到一个具有竞争力的水平. 光伏产业面临的竞争对手, 不但包括传统的化石能源, 而且包括其他的可再生能源. 晶体硅太阳能电池占整个光伏产业的80%以上, 从技术角度讲, 目前降低成本主要通过两种方式: 提高晶体硅太阳能电池转换效率, 减少硅用量.
以单晶为例: 转换效率方面, 单晶硅电池的实验室效率可达25% (即单晶硅电池的最佳输出功率与投射到其表面上的太阳辐射功率之比为25%) . 单晶硅电池效率无论实验室或量产都是商用太阳能电池中最高的. 提高电池效率首先依赖于提高单晶硅的质量, 包括降低单晶硅中氧含量以有利于提高电池的转化效率等, 这是单晶硅的发展趋势. 减少硅用量有两种选择: 使用其他替代物或者降低电池片的厚度. 从经济性上看, 硅与其他替代材料相比, 硅用于制造太阳能电池是最经济的. 在保证硅片强度的情况下, 降低硅片厚度就成了节省材料的现实选择. 目前主流厚度是200±20微米, 有薄片化趋势; 同时, 为了降低后道工序成本, 提高后道工序产能, 有大片化趋势, 市场将过渡到以8英寸硅片为主.
2, 行业的经营模式
目前, 硅棒, 硅片企业的经营模式有如下三种: (1) 独立的采购, 生产, 销售模式, 硅棒, 硅片企业自主采购多晶硅原材料进行加工, 直接销售给下游电池片及组件厂商; (2) 来料加工模式, 下游厂商负责提供多晶硅原材料, 硅棒, 硅片企业根据客户的要求进行加工, 并收取加工费, 采用这种模式的企业要求具有较强的产品加工能力; (3) 配套生产模式, 电池片及组件厂商建立自己的配套企业生产硅棒, 硅片, 生产出来的硅棒, 硅片直接内部供应, 进入下一道电池片生产工序, 实现一体化整合. 需要指出的是, 这三种模式不具有排他性. 一家硅棒, 硅片企业可能同时采用多种经营模式.
随着未来竞争的加剧, 专业化和垂直一体化两种生产经营模式将体现出各自的竞争优势, 由于太阳能光伏产业是一个资金技术密集型的产业, 多个生产环节均呈现资金技术密集的特点, 全产业链生产会使企业的资源分散. 随着未来本行业利润率水平逐步降低到社会平均化水平, 大部分企业将向专业化生产转变, 少数资金技术雄厚的大型企业集团可能形成垂直一体化的生产经营模式.
三, 中国太阳能硅片行业发展影响因素
1, 太阳能硅片行业有利因素
(1) 能源危机迫使人类寻找替代能源
根据世界能源权威机构的分析, 按照目前已经探明的化石能源储量以及开采速度来计算, 全球石油剩余可开采年限仅有45年, 国内剩余可开采年限为15年; 全球天然气剩余可采年限61年, 国内剩余可开采年限为30年; 全球煤炭剩余可采年限230年, 国内剩余可开采年限为81年; 全球铀剩余可开采年限71年, 国内剩余可开采年限为50年. 传统化石能源的有限储量迫使人类加速寻找可替代再生能源的步伐.
我国的一次性能源资源的储量远低于世界的平均水平, 我国可再生能源的替代形势比世界其他国家要更加严峻, 紧迫. 太阳能资源不因使用而减少, 对环境没有不利影响, 大力发展太阳能光伏产业正是解决当前我国能源供需矛盾, 调整能源结构的重要措施和途径. 同时, 大力发展太阳能光伏产业也是应对气候变化, 实现未来能源可持续发展的战略选择, 因此具有十分重要的意义.
(2) 环境保护和可持续发展的重要性
化石能源的过度开采与使用, 已经对人类赖以生存的地球环境造成了巨大的污染和破坏. 二氧化碳的大量排放导致了全球温室效应, 进而引发了极地冰川的融化和海平面的上升; 工业废气和汽车尾气的大量排放导致了空气质量的严重恶化并引发呼吸道疾病的流行. 人类已经意识到保护环境和可持续发展的重要性. 与此同时, 太阳能以其可再生性和对环境的友好得到了广泛的关注与应用, 各国政府积极采取各种措施来鼓励和发展太阳能产业, 加大研发的投入, 使太阳能光伏技术进步的步伐明显加快, 产业规模迅速扩大, 市场需求不断上升, 经济效益, 环境效益和社会效益日益明显.
(3) 政府的激励政策
受化石能源有限性及环境保护双重压力的影响, 可再生能源已逐渐成为各国能源战略规划的重要组成部分, 其中光伏发电行业是各国可再生能源的重要组成部分, 自2000年4月德国通过《可再生能源法》以来, 各国政府陆续出台一系列促进太阳能光伏行业发展的扶持政策, 这些扶持政策促进了过去几年太阳能光伏领域的快速发展, 也将为未来太阳能光伏领域提供良好的发展机会. 我国政府也出台了众多政策和规划, 例如《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》, 《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》, 《国家发展改革委关于完善太阳能光伏发电上网电价政策的通知》, 《太阳能发电发展'十二五'规划》, 《电力发展'十三五'规划》等, 这些政策和规划有力的促进了我国光伏发电产业的发展.
(4) 成本优势使得太阳能电池制造业向中国大陆转移
由于中国在劳动力成本和测试封装领域的优势日趋明显, 全球太阳能电池终端产品的制造也在逐步向国内转移. 出于降低成本的考虑, 终端产品制造商一般采取就近采购, 就近组装的原则, 尽量从本地采购零部件. 因此, 下游制造产业的迁移也将对处于中游的硅棒硅片产业的布局产生直接影响. 中国太阳能电池产量的增加必然会增加对国内太阳能硅棒硅片的需求, 进而带动整个太阳能硅棒硅片产业的蓬勃发展.
(5) 我国发展太阳能的资源条件优越
在我国辽阔的土地上, 有着丰富的太阳能资源. 我国地处北半球, 南北距离和东西距离都在5000公里以上, 三分之二的国土面积年日照小时是在2200小时以上, 年太阳能辐射总量大于每平方米5000兆焦, 属于太阳能利用条件较好的地区, 太阳能资源开发利用的潜力非常广阔. 我国硅资源丰富, 可以为大力发展太阳能光伏产业提供原材料支撑. 利用荒漠和每年新增的房屋建设面积, 可以提供大量的边际土地及屋顶和墙面面积用以发展太阳能光伏电站.
2, 太阳能硅片行业不利因素
(1) 光伏补贴政策力度阶段性减弱
过去几年, 随着技术进步与产业规模的发展, 光伏太阳能原材料价格下降, 转换率提高, 使用寿命延长, 促进了光伏发电成本大幅下降, 且未来成本有进一步下降空间, 但短期内其成本仍高于传统能源成本. 我国火电成本约为0.25-0.3元/度, 而当前光伏发电成本约为0.7-1.0元/度, 国外大部分区域的光伏发电成本也高于火电等传统能源成本, 因此太阳能光伏行业发展仍很大程度上依赖于产业政策的扶持力度和政策的可持续性.
各国政府设立光伏补贴政策是为了促进光伏产业健康发展, 有计划地解决能源危机以及达到环保减排的目标. 但下调光伏上网电价补贴是必然趋势, 主要原因包括: ①随着光伏行业的发展, 市场规模逐渐扩大, 技术水平不断革新, 产品成本也持续下调, 因此补贴标准力求维持行业中各参与企业的适度盈利, 否则将导致行业盈利能力逐渐提高而引起暴利; 与此同时, 行业产能也将快速扩张进而破坏行业健康有序发展; ②补贴标准下降推动行业优胜劣汰, 推动各参与企业进一步加大产品研发和成本控制从而实现行业成本下降, 只有成本不断下降才能推动太阳能光伏产业在摆脱政府补贴状况下增强竞争力并与传统能源竞争, 实现产业化大规模的推广应用; ③降低补贴标准可以控制新增安装量, 实现光伏电站建设有序推进, 减少政府支出.
虽然长期来看, 各国制定太阳能光伏行业政策均以促使行业内各投资主体获得正常投资回报率, 推动行业长期持续健康发展为目标, 但短期内, 各国补贴政策变动会造成市场安装量的波动, 并对光伏行业中各企业盈利能力造成影响, 只有不断提高技术水平, 具备成本控制能力的企业才能取得持续发展.
(2) 光伏建设发展受到其他可再生能源的影响
除太阳能外, 可再生能源主要包括风能, 地热能, 水能, 地热能, 生物质能. 当前大部分国家都将太阳能和风能作为新能源发展的重点. 与太阳能相比, 风能产业化基础更好, 其成本也更低, 但安装复杂, 后续维护成本较高, 且对应用环境要求高. 各地区对可再生能源的选择方向及投入力度将影响光伏电站项目在该区域内的发展情况.
四, 中国太阳能单晶硅片市场分布格局
受益规模化效应和技术进步带来的成本下降, '领跑者' 计划等政策倾斜, 国内单晶硅片市场份额不断增加. 2014年, 国内单晶市场刚刚起步, 市场份额只有5%, 2015年迅猛增长到15%, 2016年达到约27%, 2017年上半年达到36%. 单晶替代的趋势已确立. 单晶产能扩张进入高潮, 随着单晶硅片需求持续火爆, 硅片主要企业积极扩张产能, 而多晶路线企业也在规划投产单晶产能. 单晶龙头隆基股份, 中环股份将2017年新增产能约7.5GW和9GW, 而多晶路线的晶科, 协鑫也有GW级别的扩产, 促使整个行业的单晶产能快速扩大, 2018年有望超过多晶产能 (多晶路线已成熟, 铸锭环节无新投资扩产) . 着眼未来, 由于单晶具有天生的晶格整齐排序优势, 在金刚线细线化, 硅片薄片化, 高效N型电池推广方面有着更大的潜力.
图表2: 2015-2018年中国重点单晶硅片企业产能情况
