光伏发电王者:光电转换率决定谁将成为王者

Solarbe.com2009-11-16 10:30:42 光伏发电王者:光电转换率决定谁将成为王者-索比光伏网微信分享

  史宁/文

  按照《新能源产业振兴发展规划(草案)》的目标,太阳能光伏发电装机规模在2011年、2020年将分别达到200万千瓦和2000万千瓦,这一目标装机规模比2007年9月颁布的《可再生能源中长期发展规划》提高了9倍多!

  而随着技术的进步与成本的下降,当太阳能发电的价格与传统能源一样便宜,不再需要政府支持,就能够持续高速发展时,市场需求将呈跨数量级式的增长。

  但目前,光伏发电技术路线庞杂,哪种技术才代表了未来的发展方向呢?我们试图寻找这个新兴行业中可能成就伟大的企业,考虑到各种技术的成本均有大幅下降空间,且随成本下降其对总成本影响边际效应减弱,不如通过提高转换率技术的杠杆效应大,各种技术的转换率将在未来成为主要的竞争因素,晶硅及薄膜电池技术有较高转换率提升空间的企业将成为“王者”。

  2009年9月,国家主席胡锦涛在联合国气候变化峰会上表示,争取到2020年使中国“非化石能源”占一次能源消费比重达15%左右。

  这一目标数字已被写进《新能源产业振兴发展规划(草案)》(下称“《规划》”),“到2020年,新能源发电占电力总装机容量的比重达15%”。其中,太阳能发电装机规模在2011年、2020年将分别达到200万千瓦和2000万千瓦。

  而2007年9月颁布的《可再生能源中长期发展规划》对太阳能产业10年后的装机规模目标设定为180万千瓦,按照新的《规划》目标,意味着太阳能发电2020年装机目标将比两年前的计划提高9倍多!

  据悉,目前《规划》已经出台,只是在等合适的时机公布。或许,将于12月召开的哥本哈根会议可能成为《规划》正式公布的一个契机。

  2009年12月7日至18日,《联合国气候变化框架公约》的缔约方将在哥本哈根会议上决定地球将来的生态、经济、社会发展状态。全球192个国家的首脑将会出席,并决定下一轮全球减排协议、发达国家与发展中国家资金及技术的转移机制、保护森林机制的组成及完善清洁发展机制等。业界预期,作为谈判筹码的节能减排相关政策措施将会在第四季度密集推出,而太阳能发电是节能减排的重要组成之一。

  太阳能产业在过去的十年里增长了40倍。由于日渐减少的化石能源不仅无法满足人类快速增长的能源需求,同时带来了全球变暖的恶劣后果,并且其世界范围内的供需不平衡已经影响到了国家安全和日常生活。太阳能以其无污染、取之不尽的来源及无处不在的特点,成为替代能源重要组成部分。

  在能源交替的历史时期,随着太阳能技术的发展、规模效应的显现和产业链的不断优化,太阳能的成本将不断降低。与此同时,传统能源的供不应求使其价格不断攀升。这就必然存在一个临界点,当太阳能价格与传统能源一样便宜,不再需要政府支持,就能够持续高速发展时,市场需求将呈跨数量级式增长。

  相对于未来的庞大需求,目前市场担忧的产能过剩问题或只是短期现象——光伏产业成本的下降,再加上政府补贴驱动,中国的光伏发电企业正处在发展机遇期。

  光伏发电的主要实现路径包括一代晶硅、二代薄膜、三代多结聚光等技术,每一代技术下又各有分支,纷繁复杂。各种光伏发电技术的投资风险、收益如何?成本、转换率怎样?哪种技术才是未来最具前景的?在技术不成熟时期,一切尝试和投资决策都是有风险的。

  我们试图寻找这个新兴行业中可能成就伟大的企业,通过对该产业长时间的研究,拥有差异化技术及全产业链布局优势的企业有望最终胜出。而考虑到各种技术的成本均有大幅下降空间,且随成本下降其对总成本影响边际效应减弱,不如通过提高转换率技术的杠杆效应大,各种技术的转换率将在未来成为主要的竞争因素,晶硅及薄膜电池技术有较高转换率提升空间的企业将成为“王者”。

  尚德电力:技术提升是根本

  2008年全球太阳能电池产量6.85GW(1GW=100万千瓦),来自中国及中国台湾地区的产量占44%,其中,晶硅电池仍然占据着光伏市场的主导地位。相对于薄膜电池,晶硅电池光电转换效率高,而且硅片厚度在不断降低,这对太阳能电池成本降低起到了重要作用。

  无锡尚德电力(STP)是以晶硅路径生产太阳能电池组件的龙头企业,在美国纽交所上市后,尚德电力已形成了从晶体硅太阳能电池、组件,薄膜太阳能电池、光伏发电系统和光伏建筑一体化(BIPV)产品的研发、制造与销售的产业链条。

  尚德电力的发展速度在行业内具有代表性,在不到7年的时间,该公司从2002年9月第一条10兆瓦光伏电池生产线正式投产,到目前已形成1000MW(兆瓦,1MW=1000千瓦)/年太阳电池生产能力,跻身世界光伏发电企业前三强。

  尚德电力技术副总张光春向《证券市场周刊》透露,目前公司在产能方面暂无扩张计划,希望看到市场好转再根据市场情况而定。“2009年,我们的目标是销售600-700MW的太阳能组件。”

  尚德电力以晶体硅电池片及组件为主,两类产品占公司营业收入90%以上。2008年电池组件销售为459.4MW,电池片销售35MW,电池组件出货量位居全球第二。

  2009年3月,尚德电力光电转换率分别为19%和17%的单晶和多晶光伏电池在其PLUTO(冥王星)生产线上顺利产出。该技术将尚德电力多晶硅电池组件的转换率提高了两个百分点,使其相应产品成本降低10个百分点。

  张光春表示,“这一转换率已经比行业平均水平高很多,在接下来的1-2年内,尚德电力有能力把单晶硅电池转换率提高到20%以上。”有分析师预估,2009年冥王星电池产能将达300MW。

  尚德电力并不满足仅以多晶硅技术为光伏电池路径,将目光转向了二代薄膜电池、三代聚光电池的研发上。张光春透露,公司在非晶硅薄膜电池研发不断取得进展,目前正在把薄膜生产线扩大到50MW的产能。

  对于市场普遍关注的转换率高达50%的新一代高效电池的研发,张光春表示,“该技术使用了纳米技术,目前仍在实验室里进行研发,可能还需要5年多的时间才能商业化生产。”

  张光春认为,最终决定企业市场占有率的是技术,光伏发电技术总是在不断变化,目前还没有一种技术可以完全替代其他技术。未来的光伏发电市场是可以容纳一系列技术应用的。不过,张光春认为晶硅电池将继续作为主导技术而存在,但薄膜技术有其专门适用的领域,比如建筑一体化方面的应用。

  对于以稀有材料为基础的太阳能电池技术路径,张光春认为是有风险的,“以First Solar为例,其技术是碲化镉,把世界上的碲都用光了能生产多少太阳能组件?这是使用稀有材料的挑战之一,同时也是我们把重心放在硅材料技术上的原因之一,因为硅材料永远也用不完。”

  对于多晶硅价格暴跌给企业带来的影响,张光春表示,随着硅成本从400美元/公斤跌到不足100美元/公斤,晶硅太阳能电池组件的成本也快速下降。“当晶硅成本下降到50美元/公斤的水平时,与所有的薄膜技术相比,晶硅电池路径都会有明显的竞争优势,而多晶硅的规模化生产者能以30美元/公斤,甚至更低的价格生产多晶硅,利润可想而知。”即,多晶硅价格还存在很大的下降空间,晶硅电池及组件的市场占有率有望进一步提高。

  对于投资者关注的多晶硅电池生产过程中的高耗能问题,张光春表示,当考虑生产一个太阳能组件所消耗的所有能源时,这个量相当于太阳能组件系统运行不到两年所产生的能源。尚德电力为客户提供一个25年的电力输出质量担保,因此应该有至少23年的时间,太阳能系统是在提供完全清洁的可再生能源。事实上,太阳能组件的寿命可以持续30、40年甚至50年。

  对于目前低生产成本的物理法多晶硅的异军突起,张光春认为,“对所有新产品而言,保持一个世界一流的质量和降低成本同等重要。”

  英利集团:率先平价并网?

  英利集团是继尚德电力之后的后起之秀,目前已经在晶硅电池领域形成了规模经济,随着全产业链的布局接近完成,英利集团的光伏发电产品有望率先突围,实现平价上网发电。

  英利绿色能源(YGE)首席技术官宋登元对《证券市场周刊》介绍,在5月底的慕尼黑Intersolar展会上,英利接到了100多MW订单,从那时起,开工率就已经接近100%。据了解,英利集团现有产能是400MW/年,三期工程正在建设200MW的新生产线,调试已经结束。而扩产100MW的产能,目前英利集团可以在7-8个月时间内完成。

  虽然订单饱满,但英利绿色能源的业绩依然没有摆脱亏损。从半年报来看,由于太阳能板价格大幅下滑,公司报告期内营收下滑25%,净亏损3.94亿元。光伏组件的销售价格也随多晶硅价格下跌而下降(从4美元/瓦下调至3美元/瓦以下,最低时2.5美元/瓦)。不过英利二季度的发货量单季环比上升72.3%,净收入环比上升49.9%,达到14.99亿元,毛利率也由一季度的15.3%回升至18.3%。但这一毛利水平与其去年最高25%的毛利率仍有一定差距。

  虽然英利二季度毛利率有所提高,但亏损额却超过了一季度的1.42亿元。对此,海通证券认为,英利“年报对3亿美金的存货没有作任何减值准备计提,这不属于稳妥的会计方式,估计天威英利对大额存货作了会计处理导致业绩亏损。”

  英利投资者关系部李慧介绍,公司的高价多晶硅料库存在三季度才能消化完毕,从第四季度开始,原材料价格按照现货市场价格运行。这说明到目前为止,英利的原材料依旧基本外购。

  英利寄希望于子公司六九硅业能够提供多晶硅原料,该公司正在建设1.8万吨/年的多晶硅生产线,一期3000吨/年可以满足500MW左右的电池生产,预计2010年初开始试生产。河北省境内有几个高品质的硅石矿,可就地取材。六九硅业生产采用新硅烷法,“是世界上最先进的方法”,比传统西门子法耗电减少24%,产量提高30%,最高纯度可以达到10N(99.99999999%)以上,而太阳能电池只要求达到6N。

  谈到与其他光伏电池生产商的区别,宋登元认为,英利集团拥有世界上最完整的多晶硅太阳能电池产业链,这一方面使产品质量可控,另一方面也令企业抗风险能力增强。“太阳能行业越往上游走利润越大,那些下游的小组建厂抗风险能力最差。”

  英利多晶硅电池产业化后的转换率平均为16.2%,最高达到16.9%,虽然不及尚德电力,但在高转化率电池研发上,英利启动了“熊猫计划”,希望将转换率提高到20%以上,并且不存在衰减效应。

  宋登元表示,“大家都在考虑N型材料,但都没有形成产品,英利很快就要形成产品了。5月底的德国慕尼黑第五届光伏工业论坛上的专家们估计大约2013年左右光伏发电可以实现平价并网,而英利的目标是2011年。这提前的两年至关重要。”

  对于业界热议的英利以0.69元/千瓦时超低价竞标敦煌10MW并网发电项目,宋登元表示,“此报价令业内哗然,以至于一时间负面报道很多,这说明业内并不了解英利的全产业链优势。该价格是预期2010年初的生产环境,届时六九硅业已经投产了。”

  宋登元表示,基于目前英利的技术、效率和切片厚度(180微米),每瓦耗硅6克,六九硅业投产后,多晶硅成本为25美元/公斤,每瓦耗硅15美分;英利又是全球公认的非硅成本最低的光伏企业,按以往1美元/瓦,再按照敦煌日照1760小时/年的条件,考虑建电站成本、25年寿命,发电成本是0.40元/千瓦时,远低于0.69元/千瓦时。“我们的报价是完全有根据的。”

  虽然该项目没有中标,但敦煌市政府已经另外规划出一个10MW项目给予英利,其价格参照1.09元的国家能源局上网指导价。按照之前计算出的成本,英利和国投电力联合体将在该项目上收益不菲,只是宋登元以商业机密为由拒绝透露利益分配情况。

  银星能源:UMGs试验基地

  “作为一个将走入千家万户的基础能源材料,利用的又是地球上任何一个地方都有的阳光,多晶硅必然存在一个更清洁和更低成本的生产方式。”这句话出自“世界太阳能之父”马丁·格林之口。那么,物理法多晶硅(UMGs)是否就是这一方式呢?

  其实,UMGs不是什么新技术。早在1935年,就有人开始采用物理法进行硅的提纯。到1975年,人们发现物理法提纯的理论极限纯度也只能到7N,而一般的半导体器件至少要求9N以上。高纯度西门子法的出现令UMGs无人问津。由于近年光伏产业高速发展,太阳能多晶硅对纯度要求相对较低,于是UMGs法又开始活跃。

  UMGs一直是业界争论的焦点。尽管前途并不十分明朗,但企业对UMGs的投资、研发热情已经显现。2008年6月,苏州阿特斯宣布用100%的UMGs生产出了太阳能电池;9月,宁夏银星多晶硅公司宣布用UMGs制成电池,并且已经安装了100KW太阳能发电站;江西赛维宣布已经与德国Q-CELL公司签订了总量为2万吨的硅片加工合同,其硅片材料全部是UMGs;同年11月初,常州天合宣布,成功地用UMGs生产出了太阳能电池,转换率达到14%。

  产能方面,佳科太阳能已经在2008年提供了1038吨转化率为14.5%的UMGs,预计2009年将生产3000吨成本15美元/公斤的UMGs。上海普罗公司预测,2010年UMGs的完全成本不会超过15美元/公斤,2011年可生产1500吨成本为10美元/公斤的UMGs。

  A股上市公司中,银星能源(000862)是唯一以UMGs法制多晶硅的上市公司,其参股40%的宁夏银星多晶硅公司于今年5月份宣布攻克了“冶金物理法制备太阳能级多晶硅”的技术难题,光电转换率平均达16%以上,最高达17.91%。这一转换效率甚至超过部分西门子法和硅烷法多晶硅生产企业的产品转换率,引起了业界广泛关注。

  宁夏银星多晶硅公司目前产能包括1000吨/年高纯硅(4N的工业硅)、200吨/年6N的多晶硅及50吨/年单晶硅,主要用于配套宁夏发电集团(控股宁夏多晶硅55%)的光伏电站建设。而宁夏发电集团在光伏发电领域拥有完整的产业链布局,其目前已经建设了330KW太阳能光伏试验电站,并成功并网发电。

  对于高转换率,宁夏银星多晶硅公司刘总工程师对《证券市场周刊》表示,“该纪录已经被再次刷新,目前新的转换率达到了18%,平均16.5%。”这足以让所有高成本工艺流程的多晶硅生产商瞠目。

  但有业内人士认为,“UMGs如此高的转换率仅能维持几个小时,衰退会很严重,几天的时间就会衰减2-3个百分点,电池可靠性非常差,而且产业化后的转换率也不可能这么高。UMGs致命的问题在于难以提纯,其理论纯度极限就是6N,很难再逾越了,而6N正是太阳能电池入门级的门槛,也就是说物理法多晶硅要做到技术极限,才能达到太阳能电池的最低要求。”

  对于UMGs的优势,刘总工程师介绍,相对于西门子法,UMGs是通过冶炼将多晶硅提纯,工艺流程短,并不发生化学反应。相同规模的多晶硅生产,物理法的投资只有西门子法的1/5,生产成本只有1/2,电力消耗只有西门子法的1/4,整个生产过程中污染更小。

  对于成本、毛利、价格等方面的探究,刘总工程师以商业机密为由拒绝透露,只表示,“目前是否有盈利并不看重,重要的是战略上能不能发展。未来成本下降主要靠提高耗材设备的使用效率,重点放在多晶硅以外。”

  值得注意的是,除控股宁夏多晶硅外,宁夏发电集团还控股银星能源(占股28.02%),该集团还全资拥有两家生产硅材料子公司——宁夏宁电硅材料有限公司和宁夏宁电光伏材料有限公司,两家子公司建设产能分别为1万吨4N级高纯硅(2010年投产)和2000吨多晶硅。同时,宁夏发电集团规划近三年内在宁夏区内不同城市分别投资建设千吨级多晶硅项目。

  新增高纯硅及多晶硅产能是否会与银星多晶硅公司形成内部竞争?宁夏发电集团未来是否会将多晶硅产能注入上市公司?对此,该集团宣传部姚主任表示,“银星多晶硅只是个科研单位、试验基地。”

  拓日新能:非晶硅龙头的核心竞争力

  薄膜太阳能电池是在廉价的玻璃、不锈钢或塑料柔性衬底上,附上厚度只有几微米的感光材料制成。与晶体硅光伏电池相比,薄膜电池具有用材少、成本低、安装方便、易折叠卷曲等优点。由于透光性好,薄膜电池更适用于商业建筑物的表面(BIPV)。另一方面,非晶硅薄膜电池的制备工艺难度低于晶硅电池,水、电消耗远低于晶硅电池,因此其能量回收的时间更少。

  拓日新能(28.09,0.29,1.04%)(002218)是国内最大的非晶硅薄膜电池(转换率6%左右)生产企业,其非晶硅生产线中超过70%的设备是自行研制,这也是其核心竞争力之所在。目前国内多数拟进入或已进入非晶硅薄膜电池生产领域的企业,设备基本外购,而非晶硅薄膜电池工艺成本中,设备折旧占45%以上。

  2007年多晶硅价格暴涨,非晶硅薄膜电池技术路径竞争力提升,带动了相关投资对设备的旺盛需求,但由于设备供应商较少,当时采购成本也相对较高。然而,多晶硅价格在2008年下半年暴跌,薄膜电池技术路径的成本优势减弱,前期大笔投资遇到极大经营压力。

  有研究员认为,自制设备除成本较低可提升竞争力外,更说明拓日新能对非晶硅薄膜电池技术理解深刻,未来该技术路径产品的研发持续性有保证。对此,拓日新能董事长陈五奎很自信,“非晶硅薄膜电池产业技术方面的问题,国内没有几个人比我更懂。我们自己设计制造的生产设备,比进口的效率并不差。”

  虽然相较其他企业具有成本优势,但陈五奎对非晶硅薄膜电池的劣势也并不避讳:“拓日新能的设备维护费用依然非常高。而且相对于晶硅产品,非晶硅薄膜电站占用土地面积大,工序繁多,产品生产周期长,经过一年左右的初级衰退之后,转化率仅能稳定在5%左右。”

  据测算,在5MW的生产规模下,非晶硅薄膜太阳能电池组件的生产成本在2美元/瓦以下,而单线产能达到40MW-60MW甚至更高的全自动化生产线,其产品生产成本则更低。相对于平均3.5美元/瓦的国际市场销售价格而言,其利润空间可见一斑。虽然遭遇了经济危机,但拓日新能非晶硅薄膜电池毛利率仍维持在30%左右。但陈五奎认为,“就算降低售价也不一定能够刺激市场。”

  目前拓日新能拥有25兆瓦非晶硅薄膜电池年产能,陈五奎希望未来能做到40-50兆瓦/年。陈五奎坚信,“薄膜电池肯定会率先达到1元/千瓦时的标准,特别是非晶硅薄膜。”

  虽然很理解并看好非晶硅薄膜,但为规避单一技术风险,陈五奎选择在单晶硅电池路径上有所突破。2008年7月,拓日新能在乐山组建工业园,建设单晶硅电池生产线,目前已经进入生产阶段。陈五奎介绍,其单晶硅电池片业务仅限于后端产业链,即拉晶、切片(毛利率10%,光电转换率16%-17%),至于组件都是交给深圳的企业完成(此时转换率会有衰退)。

  对于单晶硅的生产经营,陈五奎介绍,以前两头在外,现在2/3的原材料外购,明年将减少到1/2,后年争取实现80%自给。陈五奎希望单晶硅电池能够达到50兆瓦/年的规模,与非晶硅薄膜电池平分秋色,“两种技术的产能在明年都会释放。”

  陈五奎认为,未来十年,比较成熟的技术仍将是晶硅电池,特别是在多晶硅价格暴跌之后。“晶硅电池已经有60年发展,相对稳定。当薄膜电池成本为晶硅电池60%的时候,薄膜电池才比较有竞争力,目前这一水平还没有达到。”

  也许是基于对光伏产业的理解,在多晶硅价格处于顶峰的时候,拓日新能选择投资下游拉晶切片生产线(此时薄膜电池应更具竞争力)。反其道而行收到了良好效果,拓日新能大兴土木之时,材料价格已经跌至低位,避开了金融危机带来的伤害;当首期产能有效释放之时,又基本与市场回暖时间相吻合。

  陈五奎表示,“投资之前我们对行业进行了广泛调研,各企业的产能释放时间都了解,目前来看,时间差打得很好。”陈五奎大胆预测,2010年,国内光伏产业和市场一定会起飞。

  孚日股份:CIGSSe薄膜电池始作俑者

  对薄膜电池,有业内人士评价,大部分现有的薄膜太阳能电池板,虽然本身有可能比晶硅电池板廉价,但加上系统平衡成本后,其总成本对终端用户而言并不便宜,所以市场竞争优势不明显。只有高效率的薄膜电池才能降低发电成本,节约安装用地,从而领跑太阳能市场。孚日股份(002083)的优势就在于其铜铟镓硫硒(CIGSSe)薄膜电池产品的高转换效率。

  孚日股份原是一家主营毛纺的企业,2008年1月开始转型布局太阳能电池。它同时选择了多晶硅电池和CIGSSe薄膜电池两条技术路径作为发展方向,不过各有侧重。孚日股份在光伏发电领域拥有两家子公司,孚日光伏(全资控股)——经营CIGSSe薄膜电池组件生产业务,埃孚光伏(由孚日股份和ALEO各出资50%成立)——经营晶硅电池组件封装业务。

  据了解,埃孚光伏总规划80MW,分三期完成,一期10MW已于2008年8月8日建成,二期40MW于2009年5月安装调试完成,三期30MW将在2010年建完。埃孚光伏的生产线设备为德国、瑞士进口的自动化设备。

  在产品销售上,初期埃孚光伏采用包销方式拓展市场,以OEM合资方ALEO包销形式销售。埃孚光伏的经营目标是达到10%的毛利率和5%的税前净利率。据了解,埃伏光伏未来希望注册自主品牌sunvim,在国内销售。

  与埃孚光伏相比,孚日光伏更引人侧目,后者是国内首家引进CIGSSe薄膜电池生产线的公司。CIGSSe薄膜电池具有转化效率高、重量轻、生产能耗低、弱光效应好、化学稳定性好、光转化率无衰退、抗高温、成本低等诸多优势,在建筑光伏领域具备更强竞争优势。目前薄膜电池的市场占有率增速较快,而CIGS薄膜电池的增速最为明显。

  CIGSSe属于CIS家族。它对不同“颜色”的光具有最宽的反应和极好的敏感性,对可见光的吸收系数是所有薄膜电池材料中最高的。由于该技术路线薄膜厚度约为2-4微米,远低于晶硅电池平均180微米的厚度,从而原材料消耗相对较少。有专家认为,其量产后每瓦生产成本有望降至1美元。

  孚日光伏采用德国Johanna solar technology(JST)的电池技术,该技术量产后的转化率为9.6%,位居全球领先水平。孚日股份董事长孙日贵对《证券市场周刊》表示,“孚日光伏的转换率将从9%起步,很快将超过10%。目前CIGSSe薄膜电池的实验室转换率高达19.9%,产业化后转换率仍有很大提升空间。

  由于多层膜结构和工艺的复杂性,CIGS光伏组件产业化和商业化的进程相对比较缓慢,这同时也意味着更高的技术壁垒。

  在产能方面,孙日贵介绍,首条CIGSSe薄膜电池生产线从2008年2月开工,目前主体厂房已经完工,第一条30MW生产线并未受到经济危机影响,已经开始安装调试,预计今年四季度试产。第二条30MW生产线预计在2010年一季度开始安装,至2010年下半年投产。而其项目规划远景是总投资60亿元,建设240MW/年产能。

  CIGSSe薄膜电池技术路线也具有薄膜电池高投资成本、高折旧的通病。据了解,孚日光伏首期60MW生产线共投资15亿元,其中设备投资高达12亿元。对于降低生产成本,孙日贵寄希望于提高转换率,“目前我们依然在研发新技术、设备来提高效率,因为效率每提高1%,产品成本下降10%。

  对于业界1元/千瓦时的目标,孙日贵认为,不光组件成本,系统成本也要下降。对薄膜电池而言,提高效率、采用新的封装方式、降低初始投资、开发新的应用方法、整合建材等是着眼点。此外,还需注意产品质量,如果用低质量产品实现低发电成本,使用时间短,维护成本将上升。

  国联证券分析师刘彬认为,薄膜电池如果设备投资额大幅降低,在转化率、稳定性上有较大突破,不排除淘汰晶硅太阳能的可能。

  而国信分析师彭继忠则认为,由于薄膜电池组件需要占用更大的土地面积以及支架数量,而单价上也并不占优,因此,相对晶体硅电池并不具备投资成本优势。从运营看,由于薄膜电池效率在最初的一年衰减比晶体硅电池更快,因此实际发电量也会减少更多。整体而言,当前薄膜光伏电站盈利能力低于晶体硅光伏电站。

  三安光电:CPV技术前沿

  三安光电(600703)是国内唯一一家基于第三代光伏电池技术路径的上市企业。三安光电以往是生产LED芯片的企业,这为其加入光伏发电领域提供了便利,其优势是LED和太阳能电池的生产设备基本相通,产能可以相互调剂。与晶硅和薄膜电池相比,其优势还在于产能扩张不需要大型设备。

  但三安光电的技术路线从诞生之日起就饱受争议:“所谓的第三代是自封的”、“第一代、第二代现在都无法达到平价上网,第三代完全是在做秀,不现实,有企业宣传上的目的”、“应用于卫星还可以,建设电站并网不经济”,针对这些质疑,该公司高层至今仍未出面释疑。

  三安光电的主导技术为多结聚光太阳能(MJCPV)技术,CPV技术是通过垂直聚光的方式把一定面积上的光通过聚光系统汇聚在一个狭小的区域(焦斑)。聚光倍率越高,所需太阳能电池面积越小。

  有业内专家介绍,发展CPV技术的原因很简单,就是减少使用昂贵的半导体器件,用其他低廉材料来降低光伏系统整体成本,同时提高效率。其主要思路包括多结叠层电池、聚光、扩展光谱响应(紫外、红外)。

  由于汇聚太阳光导致光斑上的温度较高,会使太阳能电池转换效率衰退,同时还会降低系统使用寿命。硅基太阳能电池随温度上升很快衰减,而耐热的GaAs(含剧毒,可能影响大面积使用)等三五族化合物电池成为高倍率CPV系统的合理选择。同时,对于该领域企业而言,尽快开发廉价的冷却系统也迫在眉睫。

  一般聚光电池都配备追踪器,业内人士表示,关键是追踪器的精度是否能够达到标准,差一度都有很大影响,比如500倍聚光器要求太阳能垂直照射误差小于0.3度,这一要求国内少有企业能够达到。

  由于温度和精度方面的限制,目前国际上先进的CPV系统最高仅限于1000倍,国内CPV另一代表性企业钟顺科技的聚光倍率仅为10-300倍(该公司在重庆和西昌建设有CPV并网电站)。三安光电现在500倍聚光和冷却系统都是针对配套三结面电池设计,如果增加放大倍数,首先需要对芯片重新设计,其次更改聚光系统、倍数和散热,以求在高倍时可以光热互补。

  目前产业化的三结面InGaP/GaAs/Ge太阳能电池(更大光谱范围吸收太阳能)转换效率达35%-40.7%,而三安光电称其目前GaAs电池转换率最高为36%,CPV整体系统转换率达到28%,2010年GaAs电池转换率目标为42%,2015年争取达到50%(目前的理论上限是70%)。

  高转换效率意味着单位土地面积上实现的发电功率远高于其他太阳能电池路径。三安光电人士认为,如果电池转换率上升到50%,光学元件效率到90%,就完全可以到达与火电平价上网的目标,但现在MJCPV产业链还有待完善。

  目前三安光电已研制出50KW的CPV发电系统,但由于单个模组功率较大(单个CPV模组为25KW),除核心芯片电池外,高聚光镜面和太阳光追踪器成本较高,小功率不具备成本优势,所以该技术定位于100KW以上应用市场。

  有研究员测算,三安光电CPV光伏项目系统单价约3.6欧元/瓦,相较系统成本2.4欧元/瓦,其组件应属暴利。而三安光电人士介绍,目前系统成本已降至1.8欧元/瓦左右,公司将来主要是销售整体系统,预期组件的正常利润率在20%-30%左右,但不排除在商业化初期没有利润的可能性。

  国际上CPV系统的运用示范电站项目屈指可数,处于起步阶段,市场并不成熟,而三安光电人士表示,“我们CPV系统主要在国内销售。”此前,三安光电与青海省电力公司签订战略合作协议,其中包括投资5亿元建设3-15MW并网CPV光伏电站前期示范项目,首期3MW电站(投资1亿元)争取在2009年底完成。

  对该项目,三安光电人士介绍,“我们只负责组件,青海省电力公司负责逆变、上网等。”而三安CPV系统中,太阳能电池芯片占成本比例为30%,结构硬体占30%,逆变器及电缆等占20%,人工及其他占20%。

  凯基证券分析师王志霖认为,以系统组件占总投资金额约60%,按20%利润率计算,本次15MW光伏示范电站预估将为三安光电带来6000万元利润。对此,三安光电人士表示,“只有等相关补贴政策明朗,才能得到相对准确的结果。”

  据中投证券对三安光电关键数据进行调研后推算,三安光电目前的太阳能电池发电系统的发电成本为1.5元/度左右,和多晶硅电池的发电成本相比劣势仍较大。

  2.5代:光伏电池革命

  “如果一个企业是买设备做产品,就已经落后了,国外的好技术是不会卖给你的。中国做光伏发电的企业,买进的设备没有什么两样,那最后谁能享有高估值呢?”有此质疑的人是美国Optony公司的创始人兼CEO于平荣博士,该公司是薄膜聚光太阳能电池的首创者。于平荣将基于此技术的光伏发电产品归类为2.5代。

  于平荣认为,要做一个成功的太阳能企业,低成本和高转换率是目标,过去的半个世纪里,没有任何一个企业能够同时做到这二者。当今世界有各种高效高成本、低效低成本的太阳能电池技术路径,如果竖轴是成本,横轴是转换率,人们会发现,各种技术的连线是在同一条斜线上,没有一个技术走出这条“死线”。“但我们做到了”。

  之所以称薄膜聚光太阳能电池为2.5代,是因为其基于二代薄膜电池的材质基础,却嫁接了第三代太阳能电池的聚光技术。“低价的光学材料会把太阳光聚焦在很小的薄膜电池上,进一步减少半导体的应用,也节省了电池面积和成本。而普通的太阳能电池没有用光学材料帮助采光,进而生产成本很高”。

  Optony公司对外宣称产品转换率在20%以上(目前最高达到21.1%),而这一转换率是建立在比所有太阳能电池更低成本的基础上:与晶硅电池路径相比,薄膜电池能够显著降低成本,从工艺本质、生产流程上要简单得多。据了解,Optony公司电池板的生产成本仅是传统薄膜电池板的25%左右。

  分析师符彩霞认为,Optony公司的技术能否成功,关键看它的工业化生产后的转化效率能否保持在20%以上。对此,于平荣肯定地表示,“转化率远远高于硅薄膜的6%,同时也高于普通晶体硅电池的17%,而且绝对没有衰退。”

  于平荣在美国国家可再生能源实验室工作过5年,该团队2009年5月份获得了ENI奖(被誉为能源研究领域的诺贝尔奖)。该实验室里证明了第三代太阳能电池可以达到60%以上的光转换率,其原理是通过多激子过程让一个光子激发多个电子。

  依靠2.5代薄膜聚光太阳能发电技术,Optony公司目前已经得到多家天使投资人的投资,美国能源部也奖励其25万美元的经费,以加速其产品的产业化进程。据了解,Optony公司已经打算在国内设厂,“具体选址可能会在杭州”。

  据悉,Optony公司的薄膜电池材料属于铜铟镓硫硒三五族化合物薄膜(CIGS)的一种,其中必然包含铟元素,而铟属于稀有战略性金属,在地壳中的含量与银相似,但产量仅为银的1%。业界质疑,如果该材料需求扩大,必然引发巨幅涨价。对此,于平荣认为,哪种材料运用多了都会涨价,需要具体测算未来产能运用规模及储量。

  从目前来看,尚不存在其他可替代铟元素金属。铟的全球储量约1.6-1.9万吨,中国储量1.3万吨,是全球第一大原生铟供应国。液晶显示器是目前铟的主要应用领域(占83%),未来太阳能薄膜电池、LED有望成为新的应用行业。

  从CIGS薄膜电池的材料构成来看,每MW的CIGS薄膜电池消耗铟45公斤。目前全球CIGS薄膜电池的产能为300MW左右,耗铟14吨,远低于产出量。但有券商分析师预计2015年CIGS对铟的需求量将达到200-250吨/年,包括其他行业总需求量为3000吨/年。虽然铟目前占CIGS电池成本约2%,但它并非是CIGS可以长期利用的元素。

  在销售上,Optony公司将目光首先放在商用太阳能市场(占比60%),准备采取“有竞争力的定价策略”。依托其低成本高转换率的太阳能电池技术,一旦大规模产业化成为现实,很可能使传统技术受到严重挑战。

  对国内的太阳能产业现状,于平荣表示,“中国在产能上已经超越了其他国家,这是个事实,但却是个没有很大意义的事实。中国在加工生产上超越其他国家的东西多了,但谁有高额利润?两头在外是做不了第一的。太阳能电池的超越需要有一个意愿,包括企业、政府有没有意愿超越别人做第一。”

  于平荣认为,“太阳能电池企业之间不该相互间争风吃醋,互相揭短,而是需要一起跟传统能源去争。谁比无锡尚德做得好没有意义,只有比传统电力成本低才是方向。”■

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  光伏发电国有化猜想

  光伏发电成本目前远高于火电成本,一旦二者成本接近,大型发电集团必然涉足。从目前太阳能电站建设来看,均是组件设备供应商与电力公司的联合体形式。大型发电集团捆绑着先天的并网渠道优势,一旦其加入上游组件竞争,将较大改变竞争格局。大型电力集团在光伏发电设备产能的布局不可小视,对现有民营光伏企业来说,未来竞争将异常惨烈。

  国电电力集团就率先进入太阳能领域,国电新能源公司已于2008年10月在宁夏成立了多晶硅项目公司,投资50亿元,分两期建设年产5000吨多晶硅,一期2500吨,计划于2010年10月竣工。同时成立了太阳能电池工作小组,计划2011年产能达到300MW,2012年达到600MW。集团下属龙源电力公司与青海格尔木政府签订200MW大型荒漠并网光电投资协议书,全部工程在2011年年底建成投入运行。可以看到,国电电力集团已经初步布局了光伏发电的完整产业链结构。

  除国电电力集团外,国家电网已经与南京南瑞集团合作建立了专门的新能源基地;华能等电企也已涉足新能源领域,加紧进行新能源方面的研究。

  多晶硅价格暴跌增加晶硅电池竞争力

  多晶硅价格逐渐回归理性,从2008年最高的500美元/公斤下降到目前的70-80美元/公斤(最低时为50美元/公斤)。2008年,太阳能级的多晶硅产能爆发式增长,而中国是产能增长的主力。2007年中国的多晶硅产量为1100吨,2008年突破4100吨,到2009年,预测产量将突破1万吨,与下游组建厂商供需形势发生逆转。

  继洛阳中硅、新光硅业、徐州中能和东汽峨眉等产能新建和扩建后,许多大中型企业纷纷投资多晶硅产业。据统计,有近50家企业正在建设、扩建和筹建多晶硅生产线,总建设规模超过10万吨。预计2009-2010年,全世界多晶硅产能达到8万吨和14万吨,而2009、2010年多晶硅需求量分别为5.5万吨和7.7万吨,已经小于供应量。

  多晶硅价格下跌后,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;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,如物理法多晶硅。多晶硅光伏电池的性价比将较多数薄膜电池技术更具竞争优势。

  政府补贴计划

  4月20日,财政部发布了《太阳能光电建筑应用示范项目申报指南》,明确对三类太阳能光电建筑应用示范项目进行补贴。建材型和构件型项目补贴标准不超过20元/瓦,与屋顶、墙面结合安装的项目补贴标准不超过15元/瓦。

  6月19日,江苏省政府发布《江苏省光伏发电推进意见》:2009-2011年计划新增光伏装机为80MW、150MW和170MW。实施固定电价政策,地面电站未来三年电价分别为2.2、1.7和1.4元/千瓦时,屋顶项目为3.7、3.0和2.4元/千瓦时,光电建筑一体化为4.3、3.5和2.9元/千瓦时。

  7月21日,财政部、科技部、国家能源局联合印发了《关于实施金太阳示范工程的通知》,计划在2-3年内,采取财政补助方式支持不低于500兆瓦的光伏发电示范项目。对并网光伏发电项目,按光伏发电系统及其配套输配电工程总投资的50%给予补助;其中偏远无电地区的独立光伏发电系统按总投资的70%给予补助;对于光伏发电关键技术产业化和基础能力建设项目,主要通过贴息和补助的方式给予支持。

  此外,部分地方政府也安排了专项财政资金来启动屋顶太阳能项目:浙江正在制定地方补贴标准,可能为10元/瓦左右;内蒙确定了按照中央与地方1∶1比例进行太阳能补贴,其他省份也在加紧制定。

  国内大规模光伏电站建设项目

  中国2007年提出“至2010年,国内光伏发电累积装机容量达到300MW”。但截至2008年底,国内光伏装机总容量约120MW,相对于8.2亿千瓦的电力总装机容量来说,几乎可以忽略不计。如果按照国内5%的新能源配比计算,国内光伏市场潜力巨大。

  受敦煌10MW示范项目带动,国内相继出现了由本土企业承建的多个大规模并网光伏发电项目。比较引人注目的是西藏阿里的10兆瓦光伏电站,江苏正在推进50兆瓦并网发电项目,云南昆明石林的166MW项目,以及云南宜宾长坡岭的200MW项目,青海省锡铁山10MW太阳能光伏电站、格尔木市200MW光伏并网电站、格尔木市经济开发区10MW光伏电站、15MW聚光型光伏电站。

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文章作者:索比太阳能

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