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“光伏+储能”,产业链影响几何?

第一财经 2022-08-24 17:24:53

作者:鲁政委    责编:蔡嘉诚

“光伏+储能”是全球清洁能源转型的重要力量,为各国实现气候目标提供有效支撑。近十几年来随着产能不断从欧美日韩等国转移到中国,当下中国已成为全球“光伏+储能”产业链中最主要的供给国。

“光伏+储能”是全球清洁能源转型的重要力量,为各国实现气候目标提供有效支撑。近十几年来随着产能不断从欧美日韩等国转移到中国,当下中国已成为全球“光伏+储能”产业链中最主要的供给国。

俄乌危机下,全球能源产业链格局面临着新一轮的调整,“光伏+储能”相关产业链也受到了一定程度的影响。“光伏+储能”配置需求上升,但制造成本不断攀升,相关物流运输格局也因俄乌危机的爆发受到巨大影响,全球可再生能源产业链的投资布局策略从前几年的“all in中国”也转变为“中国+N”,供应链更易受到贸易政策风险的影响。但俄乌危机会加速全球技术、制造业、资本和人才等向东转移,为亚洲经济注入新的生机和活力,对于中国而言,这既是挑战也是机遇。

引言

近年来,受新冠疫情、贸易保护主义及大国逆全球化趋势的影响,全球产业链的稳定性受到严峻挑战,而俄乌危机事件的发生又使得全球矛盾持续恶化。由于西方国家对俄罗斯实行能源、金融、科技、贸易等方面不同程度的制裁,使多边贸易体系被迫屈服于地缘政治,进一步扰乱了全球市场运行,全球能源产业链格局也将面临新一轮的调整,“光伏+储能”作为可再生能源产业的代表,其相关产业链也受到了一定程度的影响。

一、“光伏+储能”全球产业链格局

1.1光伏全球产业链格局

近些年欧美中等国家对光伏需求大幅增加,传统能源价格的大幅上涨凸显出光伏能源的性价比,2021年全球光伏累计装机容量超942GW,其中至少20个国家光伏累计装机超1GW。中国排名第一,累计安装量高达308.5GW,其次为欧盟(178.7GW)及美国(123GW)。2021年全球光伏新增装机超175GW,中国以54.9GW的新增位居全球第一,美国(26.9GW)、印度(13GW)紧随其后[1]。根据彭博新能源财经(BNEF)全球光伏装机量预测,2025年全球新增光伏装机量为252 GW,到2030年全球新增光伏装机量达334 GW[2]。

在过去十年中,光伏制造格局发生了重大转变,根据国际能源署(IEA)关于光伏的最新报告[3],2010 年至 2021 年间,由于政策引导、产业规模化效应及成本优势,中国进一步巩固了其作为硅片、电池片和组件制造商的领先地位,而其全球硅料产能几乎增长了两倍,目前中国在全球光伏制造产业链的总份额超过 80%(不包括在建及计划中的)。硅料环节,全世界80%的多晶硅均产自中国,剩余市场份额则由德国、马来西亚和美国三国瓜分;硅片环节,中国处于垄断地位,占据超过全球97%的市场份额;电池片环节,由原先相对多元化的格局转变为中国主导,2021年中国产电池片占全球份额接近 80%,其他则主要集中在东南亚及韩国;组件环节,虽世界上有38个国家/地区自有组件组装能力,但2021年中国仍约占总产量的70%,其他主要国家/地区如美国侧重其国内市场,东南亚及韩国更多出口欧美。

1.2储能全球产业链格局

随着各国政策不断加码,全球能源消费结构向低碳化转型脚步加快,驱动储能行业逐步由商业化初期进入规模化发展阶段,2021年是储能行业的爆发年,全球主要的电化学储能配备国家/地区包括美国、中国、欧盟、澳大利亚等。其中欧盟、澳大利亚等国家/地区由于居民侧电费远高于工商业电费、电网稳定性欠佳且用户侧储能补贴多样化等因素推动了其表后储能的安装需求。美国及中国由于政策驱动、新能源大规模并网后对电网稳定性需求提升、电力市场化交易机制套利等不同因素,表前储能市场需求更为强劲。根据彭博新能源财经的最新预测,从2022年到2030年,全球储能市场将以30%的复合年速率增长,其中2030年新增储能装机容量将达到58GW/178GWh,是2021年的五倍多,美国和中国仍然是全球最大的两个市场,到2030年在预期储能装机容量中的占比将达54%[4]。

目前的全球锂离子电池制造能力中国占接近80% (约520 GWh),而美国以全球产能13%位居第二。锂离子电池的四个主要组件:阳极、阴极、电解质及隔膜,中国全球占比均超过60%以上(包括计划中产能),其中阳极材料占比84%,具有压倒性的优势[5]。整个产业链决定性因素在于上游原材料,近年来新能源车载电池及可再生能源配储对锂离子电池格外青睐,需求的增加与供应的紧张推动了原材料价格的激增。自2021年至今,锂价上涨7倍以上,而钴和镍价格均实现翻倍[6]。尽管如此,锂离子电池储能仍然具备成本竞争力[7],但随着技术进步及电池循环回收能力的提升,有望实现降本回归。

二、“光伏+储能”制造产业链

2.1光伏

光伏产业链分为上游(硅料、硅片)、中游(电池片、组件)、下游(逆变器、电站等),主要的制造环节集中于硅料、硅片、电池片和组件四大部分,其中硅料及硅片环节的毛利润率高于电池及组件环节。

硅料环节竞争格局最为集中,且资金和技术壁垒比较高,注重工艺经验及良品率,是光伏产业链中的决定性环节。该环节产能周期较长且产能弹性较低,从开始建设到达产时间不低于18个月,若出现紧缺现象,新增产能短期难以提供有效供给。2021年由全球装机需求剧增导致硅料供需失衡,以中国为例,硅料价格从年初的每千克80元,上涨到11月最高每千克273元,当年上涨幅度超过3倍[8]。硅料价格的暴涨也使得中下游环节受到严重的冲击,从而抬升了全产业链成本,但随着新产能的逐步落地,该现象将有所缓解。

硅片环节集中度较高,该环节位于硅料环节直接下游,因其长单锁定、技术、规模等优势,议价能力高于电池片及组件环节,属产业链中的优质盈利环节。硅片主要分为多晶硅片及单晶硅片,由于单晶电池光电效率且技术进步较快,故单晶硅片近年来需求逐步旺盛,市场占比从2016年的不足20%迅速提高到2021年的95%[9]。随着硅片制造环节新增企业及产能的加入,竞争实力较强的企业开始积极进入垂直一体化布局。此外随着N型硅片高效化、硅片大型化等技术升级以及切片代加工等商业模式优化,也为硅片制造带来了新的降本空间。

电池片环节在整个光伏产业链中起到承上启下的作用,该环节对技术含量要求较高,也是新一轮技术迭代的主战场。根据衬底硅片类型,电池片可分为P型电池片和N型电池片。目前P型单晶硅PERC电池市场份额稳居第一,根据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测算,PERC电池理论转换效率极限为24.5%,而隆基绿能效率已达24.06%(目前最高),已十分逼近理论极限值[10]。成本差异决定竞争力,市场亟须出现技术革新,而N型电池则是市场公认的最有望替代P型电池的下一代电池技术,各大厂商正在逐步开始转型布局。N型电池片中TOPCon和HJT两种电池因理论转换均在28%以上且远高于PERC电池转换效率,备受市场瞩目。

组件在光伏制造链条中位于的末端,属于资本和劳动密集型产业。组件的核心竞争力主要体现成本、品牌及渠道,一体化大趋势下龙头企业成本优势显现,近年行业集中度迅速提升。组件环节议价能力相对较弱,在上游调价及终端需求侧强势定价的双重施压下,组件厂商面临着巨大的降本压力。

2.2储能

储能是全球能源转型中不可或缺的环节,储能在以可再生能源为主体的新型电力系统中的定位主要是利用其快速功率调节性能以及储存能量的特性,在表前、表后侧承担不同的角色,进而提升新型电力系统的灵活性、经济性和安全性[10]。当前市场主流储能方式主要有机械储能、电化学储能和电磁储能等,下表针对储能的利用效率、响应时间、使用寿命及装机规模等特点进行综合对比。其中,抽水储能、压缩空气储能和电化学储能由于装机规模大且可存储时长高适用于可再生能源接入、应急电源等大规模、大容量的应用场合;电磁、飞轮、重力储能等因响应速度快适用于需要提供短时较大脉冲功率的场合,如应对提高用户电能质量,抑制电力系统低频振荡、提高电力系统稳定性等。

目前全球累计装机规模最高的为抽水蓄能及电化学储能。截至2021年底,全球储能市场装机功率205.3 GW,其中抽水蓄能装机功率177.4 GW,占比86.42%;电化学储能的累计装机规模紧随其后,装机功率21.1 GW,占比10.30%,电化学储能中以锂离子电池为主,占比93.9%[11]。储能是可再生能源替代传统能源的强大助力,随着技术与成本的不断优化,电化学储能或将成为储能技术中的中流砥柱。由于电化学储能中以锂离子电池应用最为广泛且为电网侧及居民侧首选,故本文储能产业链的论述围绕其作为中心展开。

三、俄乌危机对相关产业链的影响

3.1光储配置需求上升

俄乌危机促进各国对可再生能源行业加大支持和投入力度,进一步推升了全球对于光伏+储能的配置需求。俄乌危机扰乱了疫后全球经济复苏步伐,西方国家对俄实施的全面制裁又为世界能源经济蒙上了一层阴霾,接踵而来的则是能源短缺、关键大宗商品以及传统化石能源价格的暴涨等影响,各国都面临着巨大的压力,尤其是欧洲地区。近十几年欧盟为了助力气候变化以及减少能源依赖,传统化石能源的削减力度巨大且采取了一些相对激进的能源策略,原有能源电力结构并不坚固。而俄罗斯实施的反制裁措施切断了欧洲一半以上的石油和天然气供应源,加剧了其能源供应保障问题。欧盟正通过制定REPowerEU能源计划,加快可再生能源装机进度,其他国家也在陆续部署能源转型,此外能源危机造成的“电费狂”、“断电潮”事件加速了美国、欧盟、澳大利亚等国家居民户用 “光伏+储能”的配置节奏。

光伏作为可再生能源最重要的支柱,储能作为新能源和电网稳定的后备军,新增装机量或将突破公众预期的上限。根据彭博社预测,今年全球光伏装机量将增加30%,有望达到250GW,而全球光伏累计装机量将接近1太瓦;从2022年至2030年,全球储能市场将以30%的复合年速率增长[12]。各国际机构也在俄乌危机事件发生后,也纷纷上调光伏装机预期,这将是能源转型道路上令人印象深刻的里程碑。

3.2光储成本增加

俄乌危机提高了 “光伏+储能”产业链的制造成本。成本差异决定了可再生能源产业的竞争力,而制造成本过高不利于光伏+储能供应链的多元化及长远发展。俄乌危机造成的全球能源短缺及可再生能源短时间需求暴增,引发了原材料价格的暴增。硅料作为光伏产业链中的决定性环节,其成本决定整个产业链价格变动,据中国有色金属工业协会硅业分会披露数据,年初至今硅料价格最高达31万元/吨。此外俄罗斯引发的天然气价格提升,进一步升高了如光伏玻璃等以天然气为主要能源的光伏组件的成本。根据SOLARZOOM发布的光伏行业综合价格指数(SPI),2022年1月至今,硅料价格的上涨对于其下游均造成影响,硅料价格顺利传导至硅片,电池片环节指数稍有提升,但组件指数变动基本维持稳定,意味着整个光伏产业链成本压力集中于组件及电池环节。

储能的重要环节电池的价格在新能源车及可再生能源需求的双重带动下,主要原材料碳酸锂的供应受限,电芯价格遭到严重影响。原材料价格调整后的磷酸铁锂(LFP)电芯成本相对2021年5月水平增长84%,在2022年3月达到峰值153美元/kWh,至今其成本均未低于140美元/kWh [13]。根据彭博新能源财经预测,2022年全年锂价格将保持高位,市场处于高度紧张状态。乌克兰的供应全球70%的氖气(芯片制作特种气体),俄乌危机使得氖气价格从1700元/立方米上涨至15000元/立方米,上涨近8倍[14],氖气资源供应短缺提高了制造成本也将影响光伏逆变器及储能逆变器的生产。

此外欧盟已对碳关税提出具体的立法提案,目前碳关税所涵盖的行业范围初步定在:水泥、铁和钢、铝、化肥和电五大行业,未来,该范围将逐步包含所有进口商品,提案预计于2023年开始实施[15]。该项碳税如若实施,则会加大各国出口欧洲光储产品的成本。

俄乌危机对于全球可再生能源相关物流市场影响巨大。中国发往欧洲的铁路运输货物改由海运,而能源燃料供给紧张引起海运市场剧变。欧美等地区的大型国际码头运工短缺,“堵港”现象较为严重,运输原料柴油成本上涨,整体运力不断被弱化,集运供应链处于紧绷态势,需集装箱运输可再生能源组件的运输成本普遍提升。根据波罗的海交易所的数据显示,汽油和柴油等集装箱燃料的运价(业内称为清洁油轮运价)今年上涨了一倍多,达到2020年4月以来的最高水平[16]。目前光伏组件常用40尺高柜集装箱价格已突破1.35万美元/箱(美西基本港),距2020年价格涨幅高达5倍[17]。此外在各国物流港口吞吐能力瓶颈情况下,俄乌两国又主动停止部分港口或海域的运输等,沿途的国际运输均受影响,进一步推升光储供应链如组件、电池及辅材国际运费价格。

3.3全球布局变化

俄乌危机影响了全球可再生能源产业链的投资布局策略,为了分散国际政治军事事件造成的影响以及新冠疫情悬而未决的紧迫,工厂的布局从前几年的“all in中国”转变为“中国+N”。

目前各国正在积极推动本土产能的扩张,为帮助欧盟摆脱对俄罗斯能源的依赖,2022年3月31日,欧盟能源专员Kadri Simson在布鲁塞尔召开的太阳能峰会上表示,欧盟将不惜一切代价把太阳能制造业带回欧洲,此外也设定了2030年本土制造能力达到20GW等相关目标[18],目前欧洲的多晶硅年产量可以满足约16GW的产能,其中大部分由德国瓦克化学公司生产,但欧洲的供应链受到其硅锭和硅片产能的限制,产能仅为1.5-2.0GW[19]。

美国方面,政府表示未来十年采购10GW光伏系统,并将利用联邦采购的全部权力来提高国内光伏组件制造能力[20]。在2022年6月15日,白宫与美国光伏企业召开的“关于加速推进光伏组件本土化”线上会议结束后,美国电力生产商AES Corporation,Clearway Energy Group等公司成立了美国太阳能买家联盟以支持国内光伏供应链的延伸及美国光伏本土产业的增长。美国太阳能买家联盟表示将购买超过60亿美元的本国光伏组件,以支持本土光伏目标,该联盟启动了一项竞争性RFP,以寻找符合该联盟目标的合格制造商[21]。但根据美国光伏上市公司阿特斯CEO庄岩观点,在美国建立完整的产业链,需要十年以上的时间,其间还可能会遭遇包括产业链补链,进口以及商业壁垒等问题。衡量目前欧美的光伏制造能力以及成本控制,实现该目标所付出的人力物力财力将是巨大的。此外,美国也以推动印太地区四方联盟(美国、澳大利亚、印度、日本)共同解决供应链问题为由,资助5亿美元帮助印度生产光伏组件,加速推进光伏制造“本土化”。但若本国没有相应的产业,分工并不具备专业化和规模化且欠缺自然资源禀赋,各国的本土化也是变相为中国光伏制造商提供商业机会。

半导体芯片是光伏储能组件的重要组成,为缓解美国芯片短缺问题,2022年7月27日,美国通过了芯片法案,该法案不仅为美国国内芯片制造企业提供770亿美元的一次性补贴和税收抵免,也加紧限制芯片向中国技术输出,并希望借此推动 CHIP 4联盟的组建以及引导先进技术及制造业回流。此外中国光伏产业也在向东南亚地区进行投资布局,根据晶科能源公告,为加速推进海外一体化产能建设,拓展公司在海外市场的份额,将越南5GW电池和5GW组件的产能均上调至8GW[22]。

由于开发建设期长、审批手续繁杂且增长速度较慢,欧盟和美国的交货时间都明显长于其他国家和地区。基于目前供应紧张、能源成本高昂、安装需求旺盛的情景,低成本、高效率”仍是市场发展主线。短期内 “光伏+储能”产业链发展仍以中国为主线,全球分工为辅,后期组件等以资本和劳动密集型为主的产业有可能会被东南亚一些国家部分替代。但对中国而言,东南亚对中国产业的分流利大于弊。由于地理位置相邻,东南亚和中国的产业链是密切相融的,这可以视为中国经济外延的形式,低端制造的转移更有利于中国制造向微笑曲线两头延展。

3.4贸易不确定性加剧

随着可再生能源制造产业链全球化,各国也开始采取的不同程度的贸易保护措施。目前已有美国、欧盟、中国、印度等国出台了对于他国的贸易制裁,而俄乌危机使得“光伏+储能”供应链更易受到贸易政策风险的影响。自2011年起,欧美国家针对中国光伏行业共施行了五轮制裁,欧盟对中国、马来西亚等国家产电池片及其他关键环节征收反倾销税率,最高达47.6%,而美国的四轮制裁从仅针对光伏产品的反倾销、反补贴制裁,过渡到对中国进口的组件、逆变器等光伏元件征收10%的关税、通过调查中国光伏组件制造商是否存在逃避关税行为遏制中国向东南亚国家转移产能。中国也从2014年开始对欧盟、美国和韩国等硅片生产商征收反倾销和反补贴税。2022年印度对来自周边国家中国、马来西亚、沙特阿拉伯和泰国的太阳能玻璃和EVA粒子征收“双反税”。此外,美国还对越南、马来西亚、柬埔寨和泰国的进口商品规避反倾销和反补贴税展开调查,但为保障本国能源稳定,2022年6月起又再度取消对东南亚国家的电池和组件的关税(最长2年),2022年7月,隆基、晶科、新特三家企业被剔除进口禁令的名单。这一系列的贸易政策的出台与撤销,使得相关产业链的风险不确定性加剧。

注:

[1]索比光伏网,2021年全球光伏装机量超175GW,https://news.solarbe.com/202207/21/357483.html,2022/07/21[2022/7/30]

[2]维科网,BNEF发布各年度全球光伏装机量预测,https://solar.ofweek.com/2022-02/ART-260018-8130-30548454.html,2022/02/07[2022/7/30]

[3]IEA,《Special Report on Solar PV Global Supply Chains》,2022年7月

[4]资料来源:2022年上半年全球储能市场展望,索比光伏网[EB/OL], 2022/03/31[2022/08/01],https://news.solarbe.com/202203/31/353110.html

[5]USDOE,《Grid Energy Storage-Supply Chain Deep Dive Assessment》,2022年2月

[6]IEA,《2022年全球电动汽车展望》,2022年5月

[7]IHS Markit,《2022年度十大清洁能源技术发展趋势》,2022年2月

[8]观研报告网,光伏硅片行业现状、竞争及趋势分析,https://www.chinabaogao.com/free/202206/603166.html,2022/06/28[2022/7/30]

[9]前海证券,《光伏主产业链系列一——光伏电池片:N型电池片技术迭代拉开序幕,引领行业降本增效》, 2022/06/30

[10]注:表前侧特指发电侧和电网侧,表后侧特指工商业和户用。

[11]中国化学与物理电源行业协会储能应用分会,《2022储能产业应用研究报告》,2022/04/25 [2022/08/02]

[12]资料来源:彭博:2022年全球光伏装机将增长30%,北极星太阳能光伏网[EB/OL],2022/08/02[2022/08/09], https://guangfu.bjx.com.cn/news/20220802/1245574.shtml

[13]资料来源:储能供应链扰动情况详解,北极星电力网[EB/OL], 2022/08/12[2022/08/14], https://news.bjx.com.cn/html/20220812/1247991.shtml

[14]浙商证券,《浙商早知道》,2022/3/24

[15]资料来源:碳税将至!分布式光伏成企业减税新刚需,kesolar[EB/OL],2022/3/25[2022/08/14], https://www.kesolar.com/market/186655.html

[16]资料来源:全球油轮运费飙升,船主日均收入增长超500倍!,腾讯网[EB/OL], 2022/06/23 [2022/08/05], https://new.qq.com/omn/20220623/20220623A02U0600.html

[17]资料来源:行业机构:全球光伏涨价潮今年将延续,中国能源网[EB/OL],2022/02/23 [2022/08/05], http://www.cnenergynews.cn/zhiku/2022/02/23/detail_20220223118086.html

[18]资料来源:“不惜一切代价”重振本土制造背后,欧洲光伏制造复兴路漫漫,澎湃新闻[EB/OL], 2022/04/04 [2022/08/05] ,https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_17465507

[19]资料来源:制霸全球光伏产业链,中国光伏产业引领全球能源转型,阳光工匠光伏网[EB/OL],2022/7/11[2022/08/15] ,http://www.21spv.com/news/show.php?itemid=132176

[20]资料来源:美国竭尽全力“推动”光伏制造本土化进程!,索比光伏网[EB/OL],2022/6/09[2022/08/15] ,https://news.solarbe.com/202206/09/355774.html.

[21]资料来源:60亿美元!美国成立光伏买家联盟寻求本土组件供应,索比光伏网[EB/OL],2022/6/22[2022/08/15] , https://news.solarbe.com/202206/22/356408.html

[22]资料来源:晶科能源:上调越南产能项目规模至8GW组件和8GW电池片,索比光伏网[EB/OL], 2022/04/04[2022/08/05],https://news.solarbe.com/202204/24/354076.html

(作者鲁政委系中国首席经济学家论坛理事,兴业银行首席经济学家,华福证券首席经济学家)

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