光伏設備行業(yè)研究報告（附下載）

光伏設備行業(yè)研究報告導語2020-2021年是光伏設備大年。復盤2020年以來的光伏設備行情，2020年是電池環(huán)節(jié)需求二階導放量（通威、隆基電池擴產）、2021年是硅片環(huán)節(jié)需求二階導放量（硅片新勢力擴產），從而帶動光伏設備企業(yè)業(yè)績提升，同時伴隨大尺寸、HJT、TOPCon等新技術落地帶動光伏設備企業(yè)估值提升。1、光伏設備分析光伏設備包括四大類：硅料設備、硅片設備、電池設備、組件設備。2、光伏設備投資框架光伏設備投資邏輯①：終端需求的二階導。光伏設備需求與全球光伏裝機容量密切相關。這種關系為：t年全球光伏裝機容量與t-1年全球光伏裝機容量的差值為t年的全球光伏新增裝機容量，而t年全球光伏新增裝機容量與t-1年全球新增裝機容量的差值才是光伏增量產能的需求?；谶@種二階導關系，單純從下游光伏裝機容量角度來看，光伏設備的需求更為平滑，前者主要為后者提供了長期發(fā)展空間。3、2020-2021：光伏設備市場回顧及展望2020-2021年是光伏設備大年。復盤2020年以來的光伏設備行情，2020年是電池環(huán)節(jié)需求二階導放量（通威、隆基電池擴產）、2021年是硅片環(huán)節(jié)需求二階導放量（硅片新勢力擴產），從而帶動光伏設備企業(yè)業(yè)績提升，同時伴隨大尺寸、HJT、TOPCon等新技術落地帶動光伏設備企業(yè)估值提升。由于上游原材料上漲，能源成本上升，光伏在2021各環(huán)節(jié)均開始出現新的技術變化，背后核心矛盾是現有的產業(yè)鏈降本已到瓶頸期。從光伏設備股的漲跌幅及背后的邏輯來看，硅片設備受益于終端需求二階導，電池設備主要是技術迭代帶動的更新需求預期。（雙良節(jié)能主要是設備到硅片的邏輯）下游需求二階導影響趨弱1、需求端：2022年光伏新增裝機容量有望達210GW光伏需求：2022年供給釋放+新技術資本開支奠定需求大年。硅料：531后第一次大規(guī)模供給釋放，供給瓶頸將打破；硅片：2021年是產能釋放年，2022年是產量釋放年；電池：2021年全行業(yè)虧損，2022年N型資本開支有望大規(guī)模釋放，效率預計將從23%提升至24%。集邦咨詢預計2022年全球光伏新增裝機容量將超過210GW。政策保障：組件價格最高達到2.2元/w，當前價格集中在2-2.05元/w。從指標端看，風光基地一期100GW有望于2023年前并網，未來2年年均規(guī)模有望超過50GW，后續(xù)還有二期規(guī)劃。此外根據各省保障性規(guī)劃，光伏規(guī)模超65GW，大部分需要2022年底前并網。2、供給端：2022年各環(huán)節(jié)產能分析硅料環(huán)節(jié)：價格下降利好光伏全產業(yè)鏈，產能預計持續(xù)擴張。2022年硅料產能預計將達到250-300GW，且未來幾年持續(xù)有資本開支。存量產業(yè)鏈中，硅料資本開支節(jié)奏滯后于硅片，滯后于電池。從設備端來看，第一輪硅料設備投產高點在2020年10月-2021年3月，考慮到即使跌破200元/KG，硅料環(huán)節(jié)依然利潤豐厚，預計2022年行業(yè)將持續(xù)擴產。行業(yè)盈利承壓，新增產能預計將放緩。2021年是硅片擴產大年，截至2021年底硅片行業(yè)名義產能超過350GW，總產能供過于求，過剩產能以及硅料較難取得將導致2022年不僅小型廠家的淘汰會加速，大廠、垂直整合廠的老舊爐臺也可能面臨關停。從結構來看，硅片環(huán)節(jié)自2019年后新玩家持續(xù)增加，2020年擴產產能基本為182、210等新產能，預計截至2021年底新產能規(guī)模將超過200GW，從而帶動2022年行業(yè)整體盈利承壓。在這一背景下，硅片產能受競爭格局分化可能導致持續(xù)擴產，但預計規(guī)模相較2021年增量不明顯，且由于行業(yè)整體盈利承壓向上傳導后或將導致設備環(huán)節(jié)毛利率下滑。電池環(huán)節(jié)：盈利能力將迎復蘇，新技術助推產能破局。2021年電池擴產主要集中在Q1，此后受盈利能力下滑影響擴產規(guī)模持續(xù)降低。截至2021年底預計電池行業(yè)名義產能超過350GW，總量處于過剩；但大尺寸產能預計為150GW左右，結構性仍具備缺口。隨著硅料降價，預計2022年大尺寸電池盈利能力將迎來復蘇。但考慮到HJT、TOPCon等技術正加速落地，預計純PERC新增產能將出現下滑，新技術產能有望迎來爆發(fā)。組件環(huán)節(jié)：大尺寸陣營之爭帶動設備二次迭代。2021年底組件產能預計超過400GW，但大尺寸總產能預計為150-200GW，總量過剩但具備結構性缺口，預計2022年大尺寸組件產能仍將持續(xù)擴張。但對于組件設備尤其是串焊機而言，在182與210陣營之爭下，有望取得兩次迭代，即大尺寸替代小尺寸、210替代182（電池端通常購買210設備向下兼容，大尺寸只有一次迭代），因此僅考慮二階導需求，組件設備業(yè)績相對更具備持續(xù)性。且HJT替代PERC進程中，串焊機仍需要一輪資本開支。3、供需對比：2022年電池環(huán)節(jié)二階導需求最為明顯硅料：硅料依然是主產業(yè)鏈中最緊張的一環(huán)，且后續(xù)的實際擴產進度與規(guī)模在能耗的制約下會低于預期；變數主要在于顆粒硅，未來一年核心驗證顆粒硅的量產與品質。硅片：2022年硅片將正式變成大宗品屬性，且格局變差。（獨立硅片廠家變多；一體化紛紛補齊硅片）電池：2022年電池產能將低于硅片產能，且存在明顯缺口，行業(yè)進入N型替代P型階段。硅料新技術：顆粒硅1、原理與工藝介紹硅料新技術：顆粒硅-改良西門子法：目前全球主流的硅料生產工藝，原理是1050℃左右的硅芯上用氫氣還原三氯氫硅，生成多晶硅沉積在硅芯上。還原工藝采用多晶硅還原爐，其將分解的硅單質沉積在硅芯上慢慢長成硅棒，這種工藝經過西門子改良后基本實現無排放且安全性大幅提升，從而推廣?；诖?，改良西門子法是利用多晶硅還原爐，采用氣相沉積的方式生產棒狀硅的工藝。硅烷流化床法（FBR）：原理是將細小的硅顆粒種子鋪在有氣孔的流化床層上，然后從下面通入硅烷，這時硅顆粒種子具備流體特征，在加熱等反應下，硅單質沉積在硅顆粒種子上，生成體積較大的硅粒，通過出料管送出流化床設備?；诖?，硅烷流化床法是利用流化床設備，采用硅烷裂解的方式生產顆粒硅的工藝。2、碳足跡是推進亮點全面擁抱新技術顆粒硅的優(yōu)勢：一是成本更低，重點關注減碳前景。顆粒硅投資強度、電耗、人工成本更低。2021年6月，中能硅業(yè)拿到國內顆粒硅首張?zhí)甲阚E證書，每千克顆粒硅碳足跡數值為20.74千克二氧化碳當量（對標瓦克57.559千克）。二是投料優(yōu)勢。對于多次裝料拉晶（RCz）工藝，顆粒硅能夠減少對爐壁損傷，且流動性更優(yōu)；對于連續(xù)拉晶（CCz）工藝，顆粒硅可以100%滿足投料需求，具備更佳的適配性。顆粒硅的劣勢：一是“碳”，即顆粒硅碳元素含量相對較高最終影響拉晶品質；根據協(xié)鑫披露目前生產的顆粒硅碳含量低于0.4PPMA，達到客戶量產標準。二是“氫”，即顆粒硅含氫量高導致出現跳硅問題。根據江蘇中能反饋，通過加熱后能夠對氫進行釋放，目前氫含量已降至10PPM。三是“粉”，即粉塵問題影響拉晶品質。3、硅料設備市場空間較小，重點關注CCz應用顆粒硅產業(yè)進展：目前國內顆粒硅技術主要由保利協(xié)鑫進行牽頭布局，2020年9月8日，公司旗下江蘇中能規(guī)劃產能10萬噸，首期5.4萬噸顆粒硅項目開建，在原有6000噸產能基礎上進行擴容，2021年2月3日，公司江蘇中能徐州基地顆粒硅有效產能由6000噸提升至10000噸。2021年11月18日，江蘇中能與上機數控簽訂長協(xié)，期限為2022年1月1日-2026年12月31日，預計采購合同為262億元（含稅）。顆粒硅設備市場空間：顆粒硅生產工藝與棒狀硅完全不同，因此設備需要全部更新，主要設備為流化床、換熱器等?？紤]到協(xié)鑫顆粒硅設備已實現國產化，預計顆粒硅設備投資6億元/萬噸。我們預計2022年國內顆粒硅產能達3萬噸，對應市場空間18億元。重點關注CCz設備應用：2020年12月，協(xié)鑫與天通股份簽訂設備采購協(xié)議，主要針對顆粒硅產能規(guī)模應用；2021年1月，雙方成立合資公司徐州鑫誠，天通持股40%。天通股份為江蘇協(xié)鑫提供308臺直拉單晶爐，用于協(xié)鑫新增的顆粒硅材料產能規(guī)?；瘧?。硅片新技術：鑄錠單晶、N型1、鑄錠單晶：原理及優(yōu)勢介紹鑄錠單晶（cast-monowafer）介紹：鑄錠單晶硅片指采用多晶鑄錠爐，在常規(guī)多晶鑄錠工藝的基礎上加入單晶籽晶，定向凝固后形成方型硅錠，并通過開方、切片等環(huán)節(jié)，最終制成單晶硅片。鑄錠單晶的優(yōu)勢：①對硅料要求低，硅料成本是常規(guī)拉晶的一半以下；②采用多晶技術，電耗更低。鑄錠單晶的問題：①轉換效率較拉晶有所降低；②單晶出材率。協(xié)鑫是行業(yè)先行者，其于2011年發(fā)布“鑫單晶”，此后持續(xù)完善，但尚未大規(guī)模推廣的原因是單晶出材率低，攤薄了硅料及電耗成本。2021年，以海源復材、金陽新能源為代表的企業(yè)在傳統(tǒng)基礎上進行改進，進一步提高了出材率。2、鑄錠單晶：不是顛覆，而是資源回收利用鑄錠單晶是對直拉單晶的補充。鑄錠單晶所采用的硅料來源為四類：①直拉單晶不能使用的硅料，如頭尾料、碎料等；②切片產生的廢料；③單晶硅料不能用的回料，如鍋底料；④報廢組件回收料。海源復材是目前A股鑄錠單晶龍頭，其第一大股東賽維目前已取得3萬噸回收硅料項目生產線批復，預計2022年將實現GW級鑄錠單晶硅片產能釋放。3鑄錠單晶:配合HJT性價比突出硅片新技術：鑄錠單晶、N型。鑄錠單晶需要驗證邏輯為兩點：目前鑄錠單晶182售價為3.9元/片，較直拉單晶硅片便宜，具備明顯性價比。但有兩個環(huán)節(jié)仍需進一步驗證：一是鑄錠單晶電池的效率損失是否可接受，根據協(xié)鑫及海源復材披露數據，鑄錠單晶相較于直拉單晶做成的電池效率損失在0.3-0.5%；二是鑄錠單晶的單晶出材率是否達到盈利水平。鑄錠單晶+HJT有望對PERC進行部分替代。根據測算，鑄錠單晶+HJT較PERC具備明顯性價比，可以同時實現效率及成本優(yōu)勢。電池新技術：TOPCon、HJT、IBC以及鈣鈦礦1、TOPCon電池結構及特點TOPCon（TunnelOxidePassivatedContact，隧穿氧化層鈍化接觸）通常采用N型結構，與PERC相比的改進是增加了遂穿層，其包括兩層結構：一是1-2nm的超薄SiO2作為遂穿層實現鈍化，二是100nm的摻雜多晶硅層形成背面的異質結結構。優(yōu)點：轉換效率相較于PERC更高，且能夠與PERC產線進行兼容，2021年平均轉換效率超過24%。缺點：產線具備持續(xù)升級壓力；工藝較為復雜，良率相對較低。2、TOPCon工藝介紹TOPCon相較于PERC而言主要是兩個變化：一是N型電池結構（正面硼擴替代磷擴，背面高低結需要摻磷）；二是增加了隧穿層（SiO2）和多晶硅（本征polySi）。TOPCon工藝尚未定型。主要分歧在于隧穿層及多晶硅鍍膜工藝有所區(qū)別，目前的主流工藝是LPCVD+磷擴。3、TOPCon工藝：存在的問題及技術對比TOPCon早期存在的問題主要有三點：一是硼擴替代磷擴后工藝溫度更高；二是氧化隧穿及多晶硅層后容易出現繞鍍，且鍍膜均勻性較差；三是離子注入設備相對較貴。隨著LPCVD、硼擴散設備成熟、二次磷擴替代離子注入、通過RCA清洗或單面掩膜等方式控制繞鍍后，TOPCon的工藝趨于穩(wěn)定，且良率從早期的70-80%提升至95%以上。PECVD工藝優(yōu)勢明顯，目前正處于產業(yè)化驗證。管式PECVD進行原位摻雜從工藝流程來看有所節(jié)省，同時鍍膜速度提升，且較大程度解決繞鍍問題，有望成為未來的主流工藝，目前正處于持續(xù)驗證之中。組件新技術：串焊工藝匹配1、設備空間：單GW投資額降至6300萬組件設備：組件設備是指將電池片進行串聯和并聯形成組件的設備，包括串焊機、匯流條自動焊接機、層壓機、削邊機、EL測試儀、全自動裝框機、接線盒設備、清洗設備、IV測試儀。市場空間：截至2020年底組件設備單GW投資額已降至6300萬元，其中串焊機設備是核心，一條250MW的產線需配置4臺串焊機，單臺價格在135-150萬元，即串焊機的單GW投資為2000-2400萬元，是最核心的組件設備。預計2021年組件產能擴產95.1GW（182+210），對應設備市場空間為60億元，對應串焊機市場空間為20億元。2、串焊機技術迭代：MBB、大尺寸、異質結組件新技術：串焊工藝匹配MBB影響：串焊機是將光伏電池片通過焊帶進行串聯的設備，隨著電池尺寸的增大和主柵數量的增加，串焊機設備將迎來升級換代需求。多主柵電池對于設備的焊接能力、精度、穩(wěn)定程度要求均有大幅的提高，5BB升級到9