抚今追昔组件封装进化史 探寻组件技术将来之路

原标题:加速折旧法是治疗光伏行业集体狂热症的一剂良药

原标题:回顾组件封装进化史 探寻组件技术未来之路

Pvinsights(国际太阳能光伏研究公司):PV多晶硅价格上涨0.96%,二级多晶硅价格保持不变,多晶硅片价格下降0.16%、0.16%,单晶硅片价格下降0.82%、0.67%,多晶电池片价格下降0.43-0.5%,单晶电池片价格下降0.49-3.1%,多晶硅太阳能电池组件价格保持不变,薄膜太阳能组件价格保持不变;
solarzoom(光伏产业互联网平台):多晶硅价格保持不变,一线主流成交价格在152-153元/公斤,多晶硅片价格保持不变,单晶硅片价格保持不变,多晶电池片价格保持不变,单晶电池片价格保持不变;
energytrend(新能源产业分析品牌):多晶硅价格保持不变,特高效多晶硅片价格保持不变,金刚线切多晶硅片价格保持不变,高效多晶硅片价格保持不变,单晶硅片价格保持不变,多晶电池片价格下降0.45,单晶硅电池价格下降1.84%,多晶组件价格保持不变,单晶组件价格保持不变。

Solarwit治雨,做有灵魂的产业分析(推荐关注Solarwit公众号)。

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上周光伏版块调整幅度较大,我们的观点认为光伏行业的基本面仍然向好;政策面也很平静,尚未有实质性政策落地,在国家加大光伏支持力度,尤其是支持自发自用分布式的一贯政策导向下,我们预计未来陆续还会有补贴、并网、售电等方面的利好政策落地。股价调整带来光伏各环节龙头的战略买入机会。坚持推荐:通威股份(硅料龙头)、阳光电源、正泰电器(户用分布式龙头)、晶胜机电(单晶设备龙头)、林洋能源(电站运营龙头)。
上周价格与供需层面的情况如下。多晶硅料供应仍然偏紧,价格仍然维持在较高水平;硅片环节,单晶硅片如果做成PERC单晶电池能够具备相对于多晶硅片的更高溢价,但由于现阶段下游PERC电池的产能不足,部分单晶硅片现货的报价低至5.5元每片,不过龙头单晶企业反馈订单饱满,现阶段单晶硅片的价格已经具备很高的性价比,而随着下游电池PERC产能持续扩张,将支撑后期单晶硅片同多晶金刚线片的价差拉大,单晶路线的长期优势是确定的。电池片方面,由于多晶金刚线片的占比提升,电池价格略有下降;组件环节,根据调研结果,多数大厂12月订单较为饱满,因此多晶组件价格较为稳定,单晶组件价格随着上游单晶电池降价而略有下降。

我相信,这将是一篇对光伏行业终有裨益的文章,光伏行业十多年的产业化发展以来,年轻的光伏行业经历了一轮又一轮的产业周期,周期狂热时无数公司涌入这个行业,周期低谷时又有无数公司遍体鳞伤的离开这个行业。我想,大家之所以在一轮又一轮周期中盲目狂热起原因之一在于不正确的折旧政策导致的“虚幻利润”。光伏设备快速更新迭代,很多光伏资产设备超过5年便很难再产生利润,然光伏相关上市企业却按照十年直线折旧法提记折旧。光伏制造业资产第一年的盈利能力和第十年的盈利能力有天壤之别,但在折旧政策方面却是一视同仁,第一年折旧额是投资总额的10%,第十年也是投资总额的10%;这显然是不合理的。

组件环节一直被认为是最没有技术含量的产业环节,是四个光伏产业环节投资最低、技术难度最低的产业环节,目前1GW组件产能的投资成本仅为7000万元,和硅料、硅片、电池产业环节动辄几亿甚至十几亿根本没法对比,那么我们是否就此可以不关注组件技术任其发展呢?结论可能恰恰相反,未来3年左右组件封装技术发生根本性变化的概率极大,由于光伏制造业硅片环节和电池片环节近几年都发生了较大的技术革命,这一系列最新的技术进步都为组件环节的新的技术革命买下了伏笔,那么问题就来了,光伏制造业上游硅片、电池片技术的进步到底埋下了什么样的伏笔?未来组件技术将会何去何从?

光伏制造业设备应当使用加速折旧法,这是经历过产业周期的企业家心里都清楚的事实,我了解到很多企业内部核算成本时就是使用加速法。然而,在报送公开报表时由于竞争对手企业使用的是直线折旧法,如果自己使用加速折旧会减损当期利润使得报表利润不如竞争对手好看,或者有的企业有融资诉求,要给投资人勾勒出美丽的大饼获得更高的估值;诸上等等原因,使得光伏行业内加速折旧这一更合理的会计政策一直难以推行。

先回顾历史,在2010年前后,光伏产业方兴未艾时,一条年产能200MW的组件产线需要配备350名员工,而现在自动化程度最高的组件工厂仅需50人就可以是整条产线正常运转。在上游硅片、电池片技术革命不断涌现的同时,组件封装环节的新技术应用也在加速,MBB多主栅技术、半片技术、MWT技术的应用都在加速老的组件设备的贬值进程。

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上述技术虽然加速组件产能贬值,但上面的这些技术与既有组件技术路线兼容,老的组件产能通过升级改造,多一些额外的资本支出依然可以获得同样的效果,虽然加速老产能贬值但并不致命。但叠瓦技术则就不一样了,由于叠瓦组件封装技术和既有组件封装技术兼容性很低,说句不客气的话:如果叠瓦能成为主流的话,那么现有的组件环节的产能就都需要推倒重来,就和当下的多晶硅片产能一样。

为什么要使用加速折旧法?

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我想,但凡了解光伏产业技术进步历史的朋友都会认同加速折旧法的必要性;但凡回顾过一轮又一轮光伏产业血雨腥风周期洗礼的朋友多会认可使用加速折旧法的紧迫性。如果您面对加速折旧法不知何意、一脸茫然,那也没关系,咱们先回顾一下产业上的技术进步的历史。

近来随着多晶电池片价格的不断下跌,发生了一件具有历史意义的事情,那就是一片60型组件的电池成本已经低于封装成本。未来组件价格下滑很难再依靠电池价格的下滑。现在一张效率<18.6%的多晶电池片的价格约为3.77元;那么一片组件所需的60张电池片成本为3.77×60=226元。而现在一片组件的含税封装成本已经高达185×1.16=214.6元。

硅料环节

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可以说硅料产业环节是是一个并没有发生根本性变革的产业环节,多少年来都是沿用改良西门子法,单纯从技术角度,近些年最为显著的变化就是“冷氢化”技术的应用,但即便如此,凭借着国内企业对工艺理解的提升、设备国产化、和低电价地区的布局而引发了多轮产业洗礼。

此外还不能忘记运输和质保成本,此项成本与面积相关,应当和入组件环节的成本,目前此项成本占生产成本的约4%,相当于每片60型组件平均需要22元的运费和质保费用。组件环节的成本已经高于60片电池。

六九硅业是拖垮英利太阳能的重要败笔,在行业狂热顶峰期英利大手笔负债布局硅料业务,在2010年的可行性报告中,总产能区区1.2万吨的六九硅业厂的总的资本支出高达126亿元。彼时大家硅料生产成本多在30美金/kg的水准,而硅料售价却高达100~150美金。

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上面这张图展现了组件成本结构的变迁历史,在2010年的时候,一张60型的组件电池成本占比高达91%,而封装成本仅有9%,由于电池成本占比奇高,所以降本的利器自然就是降低电池成本,降低电池成本就可以有效的降低光伏发电成本。

行业狂热期时,有些企业未来尽最快速度享受行业红利,不惜以空运的方式从美国运输设备,为的就是赶十几天的工期,这些狂热时期的不理性行为更进一步造成硅料产能初始投资额偏高。

时间来到2018年9月,多晶硅片和多晶电池经过一轮又一轮惨烈的价格厮杀,组件的成本结构出现了历史性的一刻:电池成本历史上首次低于封装环节的成本,一片多晶组件,多晶电池成本占比仅49%。行业发展到此刻,就意味着未来单纯降低电池价格对组件成本降低的效用已经十分有限。如果再把后端的电站建设环节的成本考虑进来,当前电池片的成本占比更是只有21%,多晶电池价格计算降低到0,光伏电站系统成本无非是下滑20%,距离我们理想中的发电侧平价上网还有巨大距离,光伏未来廉价化的唯一出路在:提效。引用一位爱旭的朋友的话:一切不以提效为目的的技术进步都是耍流氓。

从2013年开始,光伏行业在中国需求的带动下开始慢慢复苏,国内有一定竞争力实力的硅料产能开始技改提升,还原炉也经历了12对棒、24对棒、36对棒、40对棒,甚至48对棒的技术进步过程;虽然还原炉还原能力在大家沉淀技术的过程中得到了大大提升,但还原炉设备在国产化获得突破的情况下价格大幅下滑,在还原炉技术参数不断提升的同时,一台还原炉的价格从最开始的200万美金下滑道目前的300万人民币/台。伴随着2017年底一波硅料行情的热络,一些技术储备足、品质优秀的企业又开启了扩产步伐,凭借着品质更加优秀价格却更加低廉的国产设备,这些新产能单位投资强度落在了10亿/万吨的水平。如果以英利太阳能的六九硅业做参照,短短8年时间,硅料产能投资强度滑落到只有当初1/10的水平。

当我们了解了组件封装成本变迁的历史后,就会发现“浪费更多电池片却提升封装效率”的叠瓦技术可能是未来光伏组件环节最优的解决方案。在一张60型面积大小相当的版型内,叠瓦组件可以封装66~68张电池片,比常规组件封装模式平均多封装13%的电池片,此时高效电池片变得越来越廉价而封装成本占比越来越高,在这种情形下,浪费电池片而节省单瓦封装成本的叠瓦组件技术正变得越来越有性价比。

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如果我们回顾一下组件封装的历史就更容易理解叠瓦技术未来的必然性,在最早期,一张单晶硅片价高达100元,真的可以说是比黄金还要珍贵,自然也就舍不得半点浪费。在昂贵的硅片面前,封装所用的材料的成本是微不足道的,于是当时封装的解决方案是这样的:

拥有7万吨产能的江苏中能目前净资产170亿,这还是多年折旧后的结果,老产能初始投资高,折旧速度慢,另一边则是技术进步带来的投资成本快速下滑,新产能的投资甚至低于老产能的残值,一边是老产能高额投资成本带来的过重的财务负担;另一边则是新产能难以抑制的投资冲动;一边是老产能低效率、低品质和和高电价的区位布局、另一边则是新产能的低人耗、低能耗、低电价、高品质。技术进步使得后来者有碾压先入者的能力与勇气,而先进入者则面对庞大的未完成折旧的账面资产,过高的负债率往往无法及时跟进新一轮的技术升级。这还是在硅料环节基本技术路线十年未变,仅因为设备迭代更新和国产化替代带来的血雨腥风。而硅片环节出了上述因素意外,更叠加技术路线彻底更替的因素,洗礼比硅料环节更彻底、更惨烈。

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切片环节

后来伴随着硅料和长晶环节的优化,硅片电池片成本不断向下,这种大量留白、很没有效率的封装模式渐渐被热门抛弃。把圆圆的硅片适当切方以后进行封装,于是组件就变成了这个样子:

这些年的技术进步没有能与金刚线切割在硅片环节的引入相提并论的,可以说,金刚线切割的全行业普及为光伏平价化向前迈出了坚实的一步。

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(125mm单晶硅片,小幅度把硅片的圆边切掉一些以提升封装效率)

在砂浆切割时代,完成1GW产能投资需要50~60台切片机,在金刚线切割时代,完成1GW产能投资仅需要15台切片机,而且技术还在进步,根据青岛高测技术负责人邢旭的预测,未来最新的专业切割机只需要10台就可以完成1GW硅片的切片任务。金刚线切割革命后:单晶硅片得益于一致的晶格序列出片量获得相对优势,同等重量的硅棒硅锭单晶硅片出片量多9%;出片量提升,提高了硅料的使用效率;金刚线革命后:单晶硅片实现了具有历史意义的反超,单晶硅片生产成本史无前例的来到了和多晶硅片相差无几的水平;金刚线革命后,切片环节不再是独立的产业环节,在2017年以前美股上市的光伏巨头的年报中会披露切片产能,但至此以后不再披露,切片环节被当做硅片产业环节理所当然的一部分;金刚线革命后,切割的核心工艺掌握在了金刚线线材厂家手中,线材厂家又在给全行业调试产能导致各家在切片环节几乎没有差异化,切片环节不再有独特的know
how,不再能有任何超额的利润;金刚线革命后:切割产能大幅度提升,切片环节大幅度过剩,切片壁垒大幅降低,叠加531新政后,那些全新的专业切片机都在意贴近现金成本的价格杀价格战。2017年底完成改造的砂浆切割机只用了不到半年的时间就彻底丧失了竞争力。

进步的车轮一旦开始就根本停不下来,硅料均价和长晶成本还在不断地下滑,尤其是近些年单晶炉引入连续加料的长晶技术、提升了长晶的速率、提升切片效率等等一系列的进步,允许我们采用更加“奢侈”的封装模式,于是单晶硅片的M2、M4等规格的硅片应运而生,他们封装出来的组件是这样的:

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金刚线价格如约,在2018年来到了100元/km的价格,目前全行业金刚线产能800万km/月,而每月的需求量仅有200万km/月,金刚线全行业的平均开工率不足三成。血雨腥风的金刚线价格站的背后,则是被历史埋没的砂浆切割,易成新能是SiC材料的龙头,2017年底提计10亿元的资产减记,一同被人们淘汰的还有数千台砂浆切割机。

为了提升封装效率,在硅棒切方的过程中切掉非常大的比例,使硅片尽量呈现正方形,尽最大可能降低封装留白。那么未来会如何呢?其实方向已经很明显:高效电池片越是便宜,我们就可以采用越是奢侈的封装模式。叠瓦技术出来已经多年,但是一直没有得到大规模的应用,我认为重要的原因就是在5.31之前高效电池的价格还是太贵了。

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回顾历年全球光伏装机,我们就会发现目前80%的砂浆切割产能形成于2011~2016年间,对于这部分产能行成时间的中位数是2014年,就是说砂浆切割产能目前平均完成折旧4~5年,按照通用的十年折旧法,折旧进度最多勉强过半,账面上很多企业还会继续把他们记为资产,但实质上已经是不能产生任何盈利的包袱。写到这里我估计会有朋友跳出来反驳,砂浆切割机也不会完全被淘汰呀,大批量的砂浆切割机已经改造成了金刚切割了。

叠瓦技术是一个典型的按比例增加功率的技术,提升功率约10%,电池片素质越好,带来的增益越大。2017年的主流电池片封装后功率是270瓦,叠加叠瓦后增益270×1.1=297;净增加功率27瓦;如果时间点来到2019年,常规封装模式功率达到310w的电池片将会大量充足供应,那么采用叠瓦技术以后对应封装功率为310×1.1=341瓦,净增加功率31瓦。带来的增益明显好于常规多晶电池片。可以说更高功率的单晶perc大量充足廉价的供应直接为叠瓦技术de大规模普及铺好了道路。

虽然是改造了,但对比起专业金刚线切割机,改造机成本要高5~10%,在市场供不应求时这个微小的差距可以忽略不计,而现在,全新的专业切割机都在以生产成本杀价格战了,有5%的毛利率就乐呵呵了,改造机成本高5%以上,还有什么竞争力呢?!

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这张图展示了Perc电池片最近一年的价格走势,从2017年每瓦2.58元跌倒了现在的1.08元/瓦。高效电池片价格的悄然变化即将引发组件技术的新革命(当然前提是能解决叠瓦的专利问题)

这张图是江苏协通9月份切片的代工价格,单晶硅片的代工费竟然只有惊人的0.34元而且还是含税价,但凡懂行的人都会觉得这个价格低到不可思议,在这样的代工价格下,选择外部代工的生产成本甚至自己生产,我了解一线巨头企业的切片成本都没听说有低于0.4元的,而现在代工费用却只有0.34元。这样的价格下,数千台金刚切改造机连现金成本都无法覆盖。

组件这个往往最被大家轻视、资本支出最低的产业环节也是一个新技术不断涌现、设备产能容易更新淘汰的环节,短短几年间,一条组件产线的产能从30MW~60MW~100MW到最新的250MW兆瓦演进;封装从两主栅、三主栅、五主栅、六主栅、甚至十二主栅演进;三角焊带、圆形焊带、半片封装、MWT封装、反光贴条、反光贴膜、菱形封装等等一大批新技术正在或即将应用。但是上述一些列技术和叠瓦技术比起来,就都只能算是猫拳秀腿了,避开专利问题不谈,如果2019年叠瓦技术能普及,叠加Se+perc高效电池片,60版型组件的封装功率会普遍来到340~350瓦。比起2017年主流270功率的组件,短短两年间组件功率进步足足80瓦。这是最好的时代,一系列新技术风起云涌,光伏平价化正在大跨步走来;这是最坏的时代,那些跟不上时代潮流的企业正在或即将被淘汰。

光伏产业由多晶为主切换到单晶为主的产业变迁过程中,被淘汰掉的还不止切片机,还有多晶铸锭炉:

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这张表只展现了多晶炉数量大于100台的企业,在我的整个数据库中多晶铸锭企业多达105家,合计7657台多晶炉,这些炉子如果都满产每个月至少可生产30亿+张硅片,而目前全行业多晶硅片月产出只有8亿片/月。多晶硅片的全行业开工率不足三成。

总结:硅片环节近两年发生了彻底的产业赛道切换,以前多晶路线上的砂浆切割机和多晶铸锭炉面临淘汰,而然整体的折旧进程却勉强过半。直线折旧法不能适应快速变化的光伏行业,在硅片环节体现的尤其明显。

电池片环节

技术进步并不总是线性的,有时快、有时慢,波浪起伏。近几年在隆基股份推动的单晶硅片革命下,无形中也带动着电池片的革命。Perc技术早已有之,1989年由澳洲新南威尔士大学的MartinGreen研究组在AppliedPhysicsLetter首次正式报道了PERC电池结构,时至今日,其专利技术早已过期,却在应用环节如火如荼。Perc真正规模化产业应用是非常晚的事情,直到2015年底产能数才勉强达到5GW,但随后一发不可收拾,开启了连续倍增的模式。

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Perc产能一路狂飙的背后,是设备性能大幅提升的同时价格大幅度的下滑,这其中进步最为明显的过程出现在2017下半年至2018年上半年这一阶段。时间点如果回到2017年上半年,一台梅耶博格的Perc设备总价需要2000万人民币,每小时产量是3400片(对应130MW产能),部分企业经过优化以后小时产出可做到3800片。而伴随着2017年底国产Perc设备取得突破,使得竞争加剧,单台Perc设备的产能也在变大,在小时产出提升到了5000~6000片的水平(对应245MW产能)的同时设备价格滑落到1500万每台的水平。短短一年时间Perc新产能的投资成本下滑到只有2017年的39.8%.举一个直观的例子:在2017年要想完成1GW背钝化perc设备的购置需要花费2亿元,使用一年按直线折旧法后残值依旧高达1.8亿元。而今年同等产能全新产能的Perc设备投资成本仅为0.796亿元。全新投入新产能的Capex竟远低于老设备的残值。可以说:在光伏行业,新产能v.s老产能就是一场不对称战争。如果说Perc只是快速技术变革时期的特例,那么我想说,起码在电池产业环节,这种特例经常发生。2015年迈为推出双轨丝网印刷设备就曾快速推动过行业进步。

在2015年以前建成的光伏电池产线,多使用的是单轨丝网印刷设备,1小时的产能是2400片;而迈为推出双轨丝网印刷设备在未增加占地、未增加人力消耗、未增加投资成本的情况下是的单台设备产能提高到5000片/小时,并且具备优化到6000片/小时的潜力。

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迈为也正是凭借着这款革命性的设备击败应用材料、梅耶博格等一系列海外厂商,一举拿下丝网印刷设备近90%市场份额。迈为科技也因此获得丰厚回报,2014~2017四年间营业收入增长17.62倍;营业利润增长86.8倍。

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