太阳能电池行业产业链分析

太阳能电池行业产业链分析1.1太阳能电池行业产业链分析在太阳能电池产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装和系统装配等五个环节。从各个环节的技术特点和发展来看，多晶硅制备产业进入壁垒较高，对于资金和技术要求最高。硅片生产主要技术流程包括铸锭（或单晶生长）、切方滚磨、用多线切割机切片、化学腐蚀抛光，其中铸锭（或单晶生长）环节属于高能耗，切割机等的投资规模相对较大，也具有较高的技术和资金壁垒。电池片生产领域虽然也有一定的技术要求，但是总体看规模优势更加重要。组件行业则是产业链中技术和资金门槛最低的一环，建设周期也比较短，附加值较低。属于劳动力密集型产业，国内有较多企业参与这个市场。系统厂商虽然技术壁垒一般，但是对于光伏技术整体把握能力和综合运用能力要求较高。总体看太阳能电池主要的产业链条示意图如下图。对于太阳能电池片的产业链上下游分析主要围绕着晶硅供应和光伏系统需求为主。数据来源：世经未来整理太阳能电池行业产业链分析数据来源：世经未来整理太阳能电池链企业数量分布正因为产业链中不同环节的技术能力和资本门槛不同，可以看出整个太阳能多晶硅产业链产品供应商的数量呈明显的金字塔形分布，位于最上端的多晶硅生产厂商相对较少。硅片厂商则接近70家企业，而电池片供应商则达到150家，组件企业和系统厂商数量则远远高于上游供应商数量。因此，过去太阳能电池发展的一个重要瓶颈就是晶硅供给能力不足，导致晶硅价格高居不下，使得太阳能电池成本过高影响其推广和使用。可以看到晶硅价格在200美元/kg时，晶硅价格占到电池组件成本的51.9％。随着2008年以来晶硅供应量的不断扩张，晶体硅价格也不断走低。目前晶体硅价格在60美元/kg左右，此时晶体硅价格占到太阳能电池组件成本的四分之一左右。可以说原材料瓶颈问题已经逐步解决，这有助于太阳能电池未来的推广和应用。数据来源：世经未来整理晶硅价格在200美元/kg和60美元/kg时太阳能电池组件的成本结构1.22009年太阳能电池行业上游产业分析太阳能电池目前主流仍然是晶体硅电池。在国际和国内的太阳能电池市场中晶体硅太阳能电池都要占到90％以上。另外，薄膜电池中也会用到少量的硅片。因此，太阳能电池行业上游影响最大的产业就是晶体硅行业。其中，单晶硅是由多晶硅经过区域熔炼或者直拉单晶等方法提取的。因此，对于太阳能电池行业的发展影响最为深远的仍然是多晶硅产品的市场供需关系以及价格走势。另外，从多晶硅到晶体硅电池的中间环节还有硅片生产，也是对太阳能电池行业发展影响非常重要的产业。多晶硅料是光伏产业的最上游，在过去五年中在整个产业链中一直占据举足轻重的位置。多晶硅主要包括电子级多晶硅和太阳能级多晶硅。二者的主要区别是纯度的不同。太阳能级电池生产用高纯硅要求含量在6N以上，按照技术的不同来划分，目前多晶硅的提纯方法可以分为化学法和物理法。目前的主流工艺主要是化学法中的西门子法和改良西门子法。数据来源：世经未来整理多晶硅提纯技术分类1.2.1全球多晶硅供需分析全球多晶硅供给分析2008年以前，全球七大多晶硅传统生产商供应了半导体和光伏行业多晶硅的绝大部分需求。从下表可以看到，Hemlock和Wacker是两个最大的多晶硅生产商，两者2007年产能都达到10000吨，并且都公布了2008-2012年激进的产能扩张计划。REC和MEMC也都公布产能扩张计划。假设所有的产能扩张按计划进行，这些传统厂商的产能2010年将超过2007年的两倍，达到96550吨。从生产技术方法上看，决大多数公司都采用西门子法生产多晶硅，MEMC还使用硫化床（FBR）方法，REC也建立了FBR法多晶硅工厂，计划2008年4季度开始商业生产运行。七大集团多晶硅生产的历史较长，技术成熟，生产成本都有显著的竞争优势。2006-2010年七大传统多晶硅供应商产能扩张情况（吨）公司国家20062007200820092010（E）HemlockUS1000010000190001900025000MEMCUS4400600080001200015000RECUS6000600086671750017500WackerGER600010000100001515025150TokuyamaJP52005200520082008200MitsubishiJP30003150330033004300OsakaTitaniumJP9001300140014001400数据来源：PVnews，公司公告世经未来整理此外，近几年多晶硅的高价高毛利吸引了全球大批没有生产经验的厂商进入，其中绝大部分来自于中国。从各硅料厂计划的投资产能来看，未来几年新进入者产能规模非常大。如韩国的DC化学，中国的LDK、江苏中能等等都有万吨以上的产能扩张。全球多晶硅新产商产能扩张情况（吨）公司国家2007200820092010（E）赛维LDKCH10001600016000江苏中能CH15003000825013500四川永祥CH1000400010000亚洲硅业CH200040006000洛阳中硅CH1000200030003000大全集团CH300030003000昱辉多晶硅CH300030003000江苏阳光CH15003000无锡中彩CH300100030003000乐电天威CH3000新津硅业CH3000江苏顺大CH250025002500大陆新能源CH25002500峨嵋半导体CH20035010251700宜昌南玻CH150015001500内蒙古神州硅业CH15001500新疆新能源CH1500新光硅业CH1260126012601260林州中升半导体CH300300300300上海棱光CH40404040SilicioEnergiaES25005000SunwaysGER10001000M.SetekJP30004680625013500NitolRU37003700DCChemicalS.Korea500050001650026500KCCCorporationS.Korea3200PVCyrstaloxUK18001800HokuScientificUS40004000数据来源：PVnews，公司公告世经未来整理另外，除了传统采用西门子法及改良西门子法生产多晶硅外，近年来已经有部分企业采用物理法制造多晶硅。物理法制造多晶硅，与西门子法相比具有投资成本低（西门子法的1/10左右）、电力消耗少（西门子法的1/4以内）的优势。这部分的产能扩张后，有望在2010年实现5万吨以上的产能。运用上述公司的产能投资计划，我们对近期多晶硅产量做大致预测。考虑到建设多晶硅厂的高资本需求、较长的建设周期以及新进入者较少的生产经验，整体产能扩张的情况并不会与规划完全一致。另外，目前信贷危机下，新的进入者融资比较困难，UMGs（UpgradedMetallurgicalGradeSilicon，高纯度冶金级硅）产品其可接受性仍然有风险。综合考虑这些因素，并减去半导体行业的供应后，可以得到多晶硅产量及增速的变化趋势。数据来源：PVnews世经未来整理全球2006-2010太阳能级多晶硅供给及增速变化趋势全球多晶硅需求分析太阳能级多晶硅的需求主要受两个因素支配，其一是晶体硅电池的产量，另外就是其对应的每瓦用量。近年来由于薄膜技术的快速发展，晶体硅电池所占的比例不断下降。另外随着硅片切割技术的不断进步，厚度下降，导致单位发电单元所耗用的硅材料也在不断降低。2006年切割厚度为200μm，而目前硅片厚度平均为180μm，预计到2010年硅片的厚度将有可能下降至150μm。而每瓦电池耗用硅量则从12g/W下降至8g/W，预计2010年该指标有望下降至1.5g/W。数据来源：EPIA多晶硅片切割厚度及每瓦耗用量变化趋势根据光伏晶体硅产量及每瓦耗用多晶硅量可以估算出太阳能级多晶硅需求量的变化趋势。数据来源：EPIA全球太阳能用多晶硅需求量变化趋势全球多晶硅供需平衡分析2008年以前，光伏行业发展一直受制于多晶硅材料的产量不足，使得多晶硅一直处于供不应求的状况，导致价格偏高；但随着2008年下半年以来全球范围内多晶硅新增产能的快速释放及金融危机下市场需求的回落，2009年多晶硅原料出现供大于求局面难以避免，而到2010年将出现阶段性的多晶硅产能过剩。数据来源：EPIA太阳能用多晶硅供需平衡变化趋势全球多晶硅价格走势分析多晶硅的价格分为现货价格和长单价格两种。现货价格反映了多晶硅阶段性的供需情况，长单价格则是企业之间签订的长期供货合同，时间一般为3-5年，受短期供求关系的影响较小。过去两年由于太阳能电池需求强劲，再加上适逢半导体行业景气高峰，多晶硅需求一夜间爆增，出现了严重的供不应求现象，每公斤多晶硅现货价格在2008年三季度创下450美元的历史天价。但受金融危机及多晶硅供需关系变化的影响，自2008年四季度开始多晶硅价格也大幅下跌。太阳能级多晶硅每公斤价格在2009年7月中下旬现货价已再跌至60美元/公斤。而2009年下半年则一直徘徊在60-70美元/公斤的低位。预计2010年多晶硅价格走势将更为稳定，但随着多晶硅市场供求关系逐渐转换，多晶硅价格的长期下跌仍然是不可逆转的趋势，原材料生产环节暴利的时代将逐渐成为过去。数据来源：EPIA多晶硅长单及现货价格走势图1.2.2中国多晶硅供需分析中国多晶硅供给分析2003年以前，中国并没有多晶硅生产能力。不过在2005年之后，随着全球光伏产业的高速发展，中国多晶硅供给能力不断增强。继洛阳中硅、四川新光硅业、徐州中能和峨嵋等新建和扩建后，许多实力雄厚的大中型企业看好多晶硅产业发展商机，纷纷投入到多晶硅产业中来，建立多晶硅生产线，形成了我国多晶硅产业发展热潮。到目前为止，有近50家公司正在建设、扩建和筹建以西门子改良法为技术路线的多晶硅生产线，总建设规模超过10万吨，总投资超过1000亿。按照现有建设规模，预计到2009年底我国多晶硅产能将超过5万吨，到2010年底产能有望超过8万吨。我国多晶硅产商产能扩张情况（吨）公司国家200720082009（E）2010（E）赛维LDKCH10001600016000江苏中能CH15003000825013500四川永祥CH1000400010000亚洲硅业CH200040006000洛阳中硅CH1000200030003000大全集团CH300030003000昱辉多晶硅CH300030003000江苏阳光CH15003000无锡中彩CH300100030003000乐电天威CH3000新津硅业CH3000江苏顺大CH250025002500大陆新能源CH25002500峨嵋半导体CH20035010251700宜昌南玻CH150015001500内蒙古神州硅业CH15001500新疆新能源CH1500新光硅业CH1260126012601260林州中升半导体CH300300300300上海棱光CH40404040数据来源：PVnews，公司公告世经未来整理数据来源：EPIA我国多晶硅产量及增速变化趋势不过多晶硅作为技术和资本高度密集型的产业，新建生产线完全达到设计产能还需要较多时间，目前大部分投产生产线仍然处于试运行阶段。因此，在2008年以前我国多晶硅产量仅有4110吨，不能完全满足我国太阳能电池产业的有效需求。不过，按照目前情况统计2009年全年多晶硅产量达到19000吨，同比增长超过300％。从多晶硅供给增速来看，连续四年保持在200％以上，有效缓解了我国太阳能电池多晶硅原料依赖进口的状况。中国多晶硅需求分析我国在2008年超过日本和欧洲，成为世界第一大太阳能电池生产大国。而据行业最新统计，2009年国内光伏电池总产量达3500MW，其中薄膜太阳能电池产量为100MW，硅太阳能电池产量为3400MW，按每瓦需要7克多晶硅计算，则需多晶硅2.0万～2.2万吨左右，加上半导体的需求，我国目前多晶硅年需求应在2.5万吨左右。中国多晶硅供需平衡分析我国已经成为太阳能电池生产大国，但是2007年以前多晶硅供给能力却少的可怜。2007年我国多晶硅需求量超过1万吨，但是供给量却只有1130吨。2008年全年多晶硅需求量超过17000吨，供给量也仅有4110吨，缺口较大，太阳能电池产业原料对进口依赖度较高。数据来源：EPIA我国多晶硅供需平衡变化趋势不过，随着前期建设的多晶硅生产线陆续投入生产，且生产水平稳步提高，2009年我国多晶硅需求缺口已经降至6000吨。同时预计2010年我国多晶硅供需平衡关系将会逆转。全年多晶硅供给量将首次超过需求量。这也是我国产业政策将多晶硅列入限制范围的主要原因。中国多晶硅价格走势分析尽管我国多晶硅供需关系仍然存在明显缺口，但是国内多晶硅价格受到国际多晶硅价格影响更为明显。随着全球多晶硅供需关系的改善，多晶硅价格已经一路走低。受此影响，我国多晶硅价格和国际价格完全同步，也在2009年中期达到60美元/kg，并在下半年一直徘徊在60-70美元/kg附近的低位。数据来源：EPIA2008-2009国内多晶硅价格走势图（美元/公斤）1.3上游行业对太阳能电池行业的影响分析多晶硅行业从2008年下半年以来呈现出来的运行特点是：全球多晶硅供大于求，国内供需缺口不断改善，产品价格一路走低。这种运行趋势对太阳能电池的发展呈现出多方面的影响。首先，多晶硅国内供给不足的局面得到明显改善将有利于国内太阳能电池产业乃至光伏产业的整体发展。过去我国太阳能电池原料大量依赖进口，而在2009年开始这种局面有所缓解，到2010年供需将基本平衡。这使得太阳能电池行业对于上游原料议价能力有所增强，有助于行业成本控制。同时原料供应充足后行业产能利用率水平也将会大幅提高。另外，无论是议价能力的提高还是产能利用率水平的提高都将使太阳能电池行业成本下降，这种成本变化也将传导到最终下游的光伏系统中，将会促进整个产业链的健康发展。其次，多晶硅价格的不断走低对于太阳能电池产业链也有如下影响。（1）多晶硅价格的持续下跌使得多晶硅光伏发电成本出现大幅下降，有利于目前以多晶硅为主的光伏发电产业链的持续健康发展；（2）多晶硅价格的下跌是在供求平衡发生变化的情况下发生，在供过于求的局面下，终端用户对产品的质量更加挑剔，将不利于其他一些暂时性替代技术的生存，这里主要是指物理法生产的较低纯度的多晶硅，上半年已经有多家物理法生产多晶硅的企业都宣布减产，包括加拿大物理法生产企业TIMMINCO；（3）对国内中下游生产企业而言，在多晶硅供给相对稳定的情况下，后端产业链竞争优势将得到相对充分的发挥，利于国内产业的健康发展，在这种前提下，将会为国内光伏发电市场的兴起奠定较好的发展基础；（4）多晶硅价格的大幅下跌，短期内会对国内成本相对较高多晶硅生产企业造成重大的冲击，但长期来说，会迫使这些企业思路发生转变，会促使这些企业不断从技术进步的角度上降低电耗，完善SiCl4的闭路循环，在成本控制上加大力度，促进了国内多晶硅生产的长期发展能力的提升，进而促进太阳能电池乃至整个光伏产业的整体提高。最后，多晶硅供需关系和价格的变化将在一定程度上改变太阳能电池行业的产品结构。薄膜电池和晶体硅电池竞争中最大的优势就是成本优势。在未来多晶硅发电系统成本持续下降的情况下，多晶硅光伏电池的性价比将较多数薄膜电池技术具有更好竞争优势，而且这种优势将随着多晶硅价格进一步下跌、多晶硅太阳能电池规模的进一步扩大得到持续的加强。这样将使晶体硅电池占市场比重的下降速度出现明显的放缓迹象。多家研究机构在2008年曾判断薄膜电池在2010年市场份额会上升至20%，但在目前情况发生急剧变化的情况下，多晶硅发电系统成本的下降会对薄膜电池的发展形成较大的压力，从而将2010年薄膜电池市场占有率修正至15%的水平。1.42009年太阳能电池行业下游产业分析太阳能电池的下游主要是光伏系统，而我国目前太阳能电池95％以上产品以出口为主。因此，对于太阳能电池行业发展影响最大的也就是光伏产业比较发达国家的产业政策以及装机需求。因此本节重点讨论全球发达国家和中国光伏政策及光伏装机需求预期，并在下一节给出下游产业发展对我国太阳能电池行业发展的影响。1.4.1全球光伏装机分析与风电相似，光伏行业的发展也需要政策的支持。从近些年各国经验来看，当一个国家采取补贴政策时，该国的光伏产业就迎来投资热潮，而光伏组件的价格下降倒成了次要因素。德国在2004年修正了《可再生能源法》，实施上网电价补贴政策，当年德国新增装机容量达到600MW，而2003年仅为150MW，同比增长300%。日本于2005年10月取消了“阳光屋顶计划”，2006年新增装机容量为287MW，同比出现负增长，2007年继续降为210MW。一正一反案例表明太阳能行业的驱动力在于政策。另外，从全球太阳能需求的地区结构上看，光伏产业需求较大的仍然是欧美国家，特别是西班牙、德国、意大利等欧洲国家。其次是美国和日本这些经济强国。德国强制上网电价补贴对德国影响深远。2004年，德国修正《可再生能源法》(RenewableEnergySourcesAct)并开始实行强制上网电价补贴措施，根据光伏发电设备类型和规模的不同，实施0.38-0.49欧元/度的补贴，并保证20年上网电价合同保证期，这一措施的出台刺激了德国光伏装机容量的快速发展，从2003年底的410MWp发展到2007年底的3840MWp。2008年全年德国市场年装机容量更是达到1500MWp，为全球最大的光伏市场。2009年虽然德国补贴电价年下降幅度由2009年之前的5%-1.5%变成每年8%-10%，政府补贴力度有所减弱，但是德国屋顶光伏项目较多，且由于下半年金融危机影响的逐渐转弱，全年德国市场增速强劲，超过市场预期，全年装机量达到3200MW，同比增速达到113％，仍是全球第一大光伏消费市场。不过由于2009年发展过于快速，德国于2010年1月21日下调了光伏上网电价(FIT)的草案，根据德国政府最新出炉的太阳能补助方案，今年将分两阶段调降太阳能发电补助，范围涵盖规模较小的一般住宅等建筑用户与大型太阳能电厂。草案具体内容包括：1.第一阶段将由4月起，调降住宅等建筑用太阳能电价15%；2.第二阶段则从7月起，锁定大型太阳能电厂，买回费率将大幅向下修正25%。若今年度总安装量超过3GW(1GW=10亿瓦)，则会再下调费率；3.根据年装机容量动态调整光伏上网电价。从2011年起，若年装机超过3.5GW，额外再下调2.5%；若年装机超过4.5GW，额外再下调5%；若年装机不足2.5GW，则会上调2.5%。受到这个调整草案的短期影响，2010年德国光伏产业装机量有望减少至2500MW，同比下降了21.8％。不过，从长期看这个政策对于德国光伏产业的影响十分有限。全球光伏产业需求仍然看好。数据来源：世经未来整理德国光伏装机容量及增速变化西班牙2006年西班牙政府提出实行强制上网电价补贴措施，对光伏发电设备实施0.23-0.44欧元/度的补贴，并提出在2010年总装机容量达到1200MWp。受此政策影响，2007年西班牙的装机容量为560MW，由于预期2008年9月本轮补贴政策将到期，而新的补贴幅度将有所减弱，2008年西班牙光伏装机容量大增，达到2511MW。尽管西班牙政府宣布将2009年的补贴规模从之前的300MWp增加到500MWp，但是这仅相当于西班牙光伏市场容量的五分之一，补贴力度明显不够，因此2009年西班牙光伏装机出现了大幅度的负增长的情况。不过西班牙工业部在2009年下半年制定2011-2020可再生能源计划草案中，西班牙初步计划未来可再生能源消费量将占总能源消费量的22.7%，清洁能源发电占总发电量的42.3%。该目标略微领先于欧盟的目标，后者目标比率分别为20%和40%。因此，预计2010年全年装机量有望恢复至600MW。数据来源：世经未来整理西班牙光伏装机容量及增速变化意大利目前意大利实行强制上网电价补贴措施，对光伏发电设备实施0.36-0.49欧元/度的补贴，此轮电价补贴的装机容量上限是1200MWp，而截止到2007年末，意大利的累计装机容量仅有100MWp（其中2007年的装机量是42MWp），2008年则激增至258MW。同时由于意大利是目前欧洲补贴政策最高的国家，未来有望成为新的需求增长地区，2009年全年光伏装机量达到350MW，2010年有望达到800MW。数据来源：世经未来整理意大利光伏装机容量及增速变化美国2005年美国开始实施光伏投资税减免政策(InvestmentTaxCredit)，减免额相当于安装成本的30%，每户民用光伏项目减免额最多2000美元，此政策已于2008年底到期；2008年9月美国参议院通过了一项180美元的新能源投资计划，并通过将ITC政策延续的议案，打消了市场对于美国光伏需求的担忧，具体措施包括：商用光伏项目的ITC政策延续8年；民用光伏项目的ITC政策延续2年；取消民用光伏项目每户2000美元的最高减免额度。另外，奥巴马政府力主推动可再生能源发展，美国的能源政策可能将发生重大变化，在其经济刺激计划中，投资发展光伏产业必不可少，而近期洛杉矶通过了一项经济建设计划中提出在2020年光伏发电装机容量达到1280MWp，“加州太阳能屋顶”计划有望加速。而美国市场一旦大规模启动，将引领国际光伏市场资本的重新大规模投入，这对产业的发展来说意义重大。因此，美国未来装机增长需求也将得到很大发展。不完全统计2009年全年装机量达到450MW，预计2010年美国光伏装机有望达到1100MW。数据来源：世经未来整理美国光伏装机容量及增速变化日本1997年日本宣布“阳光屋顶计划”，并通过新能源法，采用“补贴法”来推进屋顶发电计划（首年补贴50%，逐年递减的方法），使得日本在2005年前光伏发电装机容量一直位居世界首位；由于该项补贴与2005年到期，2006年以来，日本光伏市场需求疲软，06、07连续两年出现了负增长。2008年10月，日本开始试行温室气体排放量交易制度，并决定在公立中小学新推行光伏发电，计划到2020年实现光伏发电量达到2005年的10倍，并逐步推动公共设施光伏发电的应用，日本光伏装机需求市场有望实现复苏。目前对于东京地区居民新装光伏系统已开始补贴，在未来系统价格成本下跌的情况下，该政策有望向其国内推广。预计2010年日本全年装机量有望达到800MW，与2009年相比提高一倍。数据来源：世经未来整理日本光伏装机容量及增速变化从当前国际光伏市场需求份额来看，上述5国份额在85%以上，但增长速度已经落后于其他国家，随着各国政府对光伏发电政策的不断加强，未来光伏市场发展会更加均衡。1.4.2中国光伏装机分析数据来源：世经未来整理光伏产业推动动力图和全球发达国家相比，我国光伏装机量很低，占世界比重也较少。不过从未来发展的趋势看，我国很可能加大扶持力度，成为光伏产业的新兴市场。光伏产业的推动主要在于两点，一点是国家扶持政策的力度，另外一个就是成本下降到一定的程度。首先在目前的情况下，晶体硅光伏发电系统成本已经下降至2006年的一半，光照资源较好的地区发电成本已经下跌至2元/KWh。从成本上看光伏产业已经逐渐接近系统商的心里预期，一旦国家补贴政策加大，光伏价格的劣势将会得到改善，从成本和价格看我国已经具备了一定的发展光伏产业条件。数据来源：世经未来整理不同能源发电成本比较而从我国光伏产业政策看，2007年8月《可再生能源中长期规划》颁布指出方向，2008年3月《可再生能源发展“十一五”规划》对该目标进行阶段性目标的细化与调整。通过对《可再生能源发展中长期规划》和《可再生能源发展“十一五”规划》的解读，风能和太阳能是未来10年我国可再生能源发展的重点领域，累计近3200亿的市场容量；2006-2010年，预计太阳能光伏装机容量的年均复合增长率将达到80.86%；到2020年，我国光伏装机容量将达到180万KW，年发电量达21.6亿KWH，占一次能源消费的8%，能源替代的效果将十分明显。光伏产业将承担起改善我国能源结构的重任。另外，2009年3月26日，财政部发布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》，支持开展光电建筑应用示范，实施“太阳能屋顶计划”，城市光电建筑一体化应用，农村及偏远地区建筑光电利用等给予定额补助，2009年补助标准原则上定为20元/Wp。从影响来看，