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光伏,碳中和“中軍”:休息是為了更好的出發(fā)

2021-03-26 10:11:33 錦緞研究院   作者: 潮落竹生  

本輪光伏板塊的調(diào)整幅度令人心碎。短短一個多月光景,直奔腰斬、一地雞毛。說好的確定性最強(qiáng)的賽道,就這么中道崩殂了?

別慌。作為“碳中和”的中軍先鋒,以隆基股份等為首的光伏軍團(tuán)自2020年中啟動第一波主升,已一路蒙眼狂奔18個月,均值回歸是必然現(xiàn)象,同時適當(dāng)將主角光環(huán)雨露均沾給接駁板塊更是一種“美德”——所謂百花齊放才是春。

關(guān)于光伏,實際上,未來十幾二十年的美好幾已注定。一個時期的休息盤整,是為了更好的出發(fā)。

本文作為我們“碳中和”系列的第三篇,暫將主角從儲能轉(zhuǎn)回光伏,一則它確是不可繞過的主題,二則也為處于晦暗狀態(tài)的光伏板塊投資者打打氣。

本文核心在于討論三個問題:

一是光伏在碳中和道路上的地位如何,為什么他比風(fēng)電、核電、水電更好?

二是光伏市場空間有多大,怎么實現(xiàn)規(guī)?;?

三是簡評下那些值得關(guān)注的公司。

以下進(jìn)入正文。

工業(yè)革命以來的一百多年里,人類活動讓大氣中的二氧化碳濃度相對于工業(yè)革命之前的水平提高了47%,比自然環(huán)境下2萬年時間能增加的濃度還多,全球平均氣溫也升高超過1.2℃。

因此帶來了冰川融化、洪水和干旱頻繁、蚊蟲疾病加劇、呼吸道疾病增加等問題,氣溫升高還顯著降低了農(nóng)作物生長速度,氣溫每上升1℃,農(nóng)作物產(chǎn)量就將降低10%。所以,由二氧化碳等溫室氣體排放引起的全球氣候變化已經(jīng)成為本世紀(jì)人類面臨的最大挑戰(zhàn)之一。

緊迫局勢下,《巴黎協(xié)定》應(yīng)運而生,協(xié)定的長期目標(biāo)是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時期上升幅度控制在2攝氏度以內(nèi),并努力將溫度上升幅度限制在1.5攝氏度以內(nèi)。

在《巴黎協(xié)定》的框架下,到本世紀(jì)中葉實現(xiàn)碳中和就成為了全球應(yīng)對氣候變化的最根本的舉措。

截至2020年底,全球共有44個國家和經(jīng)濟(jì)體正式宣布碳中和目標(biāo),美國新任總統(tǒng)拜登在上任第一天就簽署行政令讓美國重返《巴黎協(xié)定》,并計劃設(shè)定2050年之前實現(xiàn)碳中和。

中國則在2020年9月22日的第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布,將提高國家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值,努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

根據(jù)世界資源研究所(WRI)數(shù)據(jù),2017年能源活動排放量占全球溫室氣體總排放量的73%,是全球氣候變化的罪魁禍?zhǔn)住6茉磁欧呕顒又?,發(fā)電和供熱行業(yè)排放占全球溫室氣體排放比重最高,達(dá)到30.4%,在中國,這一數(shù)字甚至高達(dá)41.6%。

因此,要實現(xiàn)碳中和,能源活動領(lǐng)域的零碳燃料替代是主要內(nèi)容。

所謂零碳燃料,即在能源生產(chǎn)、使用過程中不增加二氧化碳的排放,常見的有太陽能、風(fēng)能、潮汐能、核能、沼氣等。

如今,煤炭、石油、天然氣仍然是全球主要的能源消費,占比85%,零碳清潔能源占比小,太陽能和風(fēng)能加起來不到5%。

根據(jù)《BP世界能源展望》對全球碳排放做出三種場景下的假設(shè),包括一切如常場景、快速轉(zhuǎn)型場景、凈零場景,每種假設(shè)都對應(yīng)著不同的碳排放變化結(jié)果和能源構(gòu)成變化。

不管是哪種場景,近幾年碳排放將會達(dá)到頂峰都幾乎是確定的,在2050年,上圖中橙色的可再生能源占比都呈現(xiàn)巨幅增長。并且在可預(yù)見時期內(nèi),碳中和發(fā)展越快,力度越大,時間越長,可再生能源占比越高。

從能源的使用上看,電能、熱能、液體燃料是三種最重要的能源終端形式。想要合理使用零碳能源,最佳方法就是轉(zhuǎn)化為電力。

因為電力容易做到“標(biāo)準(zhǔn)化”和“可控化”,有著節(jié)能、清潔、高利用效率等優(yōu)點,同時也是目前實現(xiàn)碳中和成本最低、最為成熟的技術(shù)路徑。所以電力的應(yīng)用必然是越來越廣泛,根據(jù)世界能源署(IEA)測算,到2050年,全球電力消費量將是目前的2.5倍,屆時,電力將占全球終端用能的一半。

那么,使用太陽能、風(fēng)能、核能等零碳燃料發(fā)電,促進(jìn)電力的綠色轉(zhuǎn)型便成為實現(xiàn)碳中和的核心所在。

在碳中和的條件下,若要滿足未來新增的電力需求,國際可再生能源署(IRENA)預(yù)計2050年全球電力消費中約有86%的電力來自非化石能源(可再生能源和核能),意味著未來30年全球可再生能源平均年度新增裝機(jī)規(guī)模需達(dá)到700GW,是2019年新增裝機(jī)容量的4倍。

哪種零碳能源可以擔(dān)此大任呢?

我們首先在優(yōu)先級上將水電和核能放在劣后位置。

水力發(fā)電初看很清潔,實際上會產(chǎn)生諸多問題。首先是水庫運行引起的徑流、水溫、泥沙的大規(guī)模變化對于部分魚類生存是不利的;其次是修建大壩將產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害、安全性、移民等問題;

最后從碳排放的角度來看,水庫蓄水時水中好氧微生物的分解會產(chǎn)生CO2,水中產(chǎn)甲烷菌活動、消落帶植被腐爛會產(chǎn)生CH4,這些都是不可忽視的溫室氣體來源,華盛頓州的研究者通過調(diào)研全球267個水壩和水庫的200份有關(guān)氣體排放的研究,結(jié)論是每年從水壩和水庫排放的甲烷大約相當(dāng)于十億噸二氧化碳排放,占總?cè)藶楫a(chǎn)生溫室氣體的1.3%。

核能,極有可能在更久遠(yuǎn)的未來,成為人類的最佳能源。但是目前核電存在著核安全和核廢料的擔(dān)憂,核廢料具有極強(qiáng)烈的放射性,處置成本大、技術(shù)要求高。我們距離“可控核聚變”技術(shù)的成熟,國際科學(xué)界主流觀點是可能還需要半個世紀(jì)之久,因而不能作為實現(xiàn)2050碳中和的能源。

所以,太陽能和風(fēng)能發(fā)電成為碳中和目標(biāo)的唯二候選人,被寄予厚望。

我們先來看看太陽能和風(fēng)能是如何發(fā)電的。

太陽能的發(fā)電原理是半導(dǎo)體PN結(jié)的“光生伏特效應(yīng)”,即我們口中的光伏發(fā)電。

半導(dǎo)體介于易導(dǎo)電金屬與絕緣體之間,其中“硅”具有地殼含量大、性質(zhì)穩(wěn)定、提純技術(shù)成熟的優(yōu)點,所以高純度硅材料成為光伏發(fā)電的主流產(chǎn)品。P型硅與N型硅就不過多介紹,只需要知道在硅晶體中,當(dāng)N型硅和P型硅緊接在一起時,將它們的交界處稱為PN結(jié)。

當(dāng)光照射在PN結(jié)上時,產(chǎn)生“電子——空穴對”,受內(nèi)建電場的吸引,電子流入N區(qū),空穴流入P區(qū),結(jié)果使得N區(qū)儲存了過剩的電子,P區(qū)有過剩的空穴,它們在PN結(jié)附近形成與勢壘方向相反的光生電場。光生電場除了部分抵消勢壘電場的作用外,還使P區(qū)帶正電,N區(qū)帶負(fù)電,在N區(qū)和P區(qū)之間的薄層就產(chǎn)生電動勢,即光生伏特效應(yīng)。此時,若在電池外接一根導(dǎo)線,電子就會從N型硅沿著外部導(dǎo)線向P型硅跑去,從而就產(chǎn)生了電流。

風(fēng)力發(fā)電的原理,是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn),再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升,來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。即把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變成機(jī)械動能,再把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

可以看出,光伏與風(fēng)電共同點在于取之不盡、清潔安全,完美符合人類當(dāng)前對于能源的需求。還有個極其關(guān)鍵的一點,那就是成本低,這才是他們實現(xiàn)規(guī)模化的核心,我們后文會重點探究。

問題又來了,光伏和風(fēng)電誰更有前景呢?這要通過分析他們的差異來思考。

通過前面介紹的發(fā)電原理,光伏是半導(dǎo)體電子技術(shù),風(fēng)電偏向機(jī)械制造,所以光伏技術(shù)迭代更快,降本能力也就更強(qiáng)。據(jù)IRENA測算,全球光伏發(fā)電成本在過去十年間累計下降了82%,遠(yuǎn)高于全球陸上和海上風(fēng)電過去十年下降的39%和24%,且隨著硅片、電池片等技術(shù)的提升,未來太陽能光伏的發(fā)電成本有望繼續(xù)大幅降低。

另外,光伏需要在光照強(qiáng)度達(dá)到一定程度才能發(fā)電,風(fēng)電需要看當(dāng)?shù)仫L(fēng)力強(qiáng)度發(fā)電,相比而言,風(fēng)電更不穩(wěn)定,應(yīng)用場景略顯單一,“to B”屬性強(qiáng)。光伏則更容易深入千家萬戶,從發(fā)電側(cè)到用電側(cè),從城市到農(nóng)村,從工廠到家庭。

光能的儲量不用擔(dān)心天花板問題,若地球表面0.1%的面積覆蓋光伏系統(tǒng),按照5%的光電轉(zhuǎn)化率,發(fā)電量高達(dá)(5.6×10的12次方)kW·h/年,為世界年消耗能源的40倍。

最后,從我國實際的股票投資機(jī)會來說,在風(fēng)電市場份額和核心技術(shù)方面,維斯塔斯、西門子、GE等國外巨頭仍然舉足輕重。反觀光伏,中國光伏新增裝機(jī)連續(xù)7年位居全球首位,累計裝機(jī)連續(xù)5年位居全球首位,在產(chǎn)業(yè)鏈不同環(huán)節(jié)TOP10中,中國光伏企業(yè)都占據(jù)了絕大多數(shù)。后文會再聊中國產(chǎn)業(yè)鏈公司。

從側(cè)面看,越來越多的頂級投資機(jī)構(gòu)和投資人正加速進(jìn)入光伏,如高瓴資本以158億取得隆基股份6%股份,易方達(dá)、睿遠(yuǎn)、高瓴等獲配通威股份定增項目等等。風(fēng)電則鮮有所聞。

近十年,光伏與風(fēng)電裝機(jī)都實現(xiàn)了穩(wěn)定增長,但是光伏的增長趨勢顯然更快。

通過一層層的探究,我們得出結(jié)論:光伏發(fā)電優(yōu)勢顯著,在可控核聚變技術(shù)成熟之前是所有能源品種中最理想的,是促進(jìn)電力綠色轉(zhuǎn)型的最佳選擇,是未來三十年世界實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的希望之光。

下面我們來討論遺留的兩個問題。即光伏為什么可以實現(xiàn)規(guī)?;?中國有哪些光伏產(chǎn)業(yè)鏈的公司值得關(guān)注?

我國光伏發(fā)展經(jīng)歷了五個階段。

初步導(dǎo)入期:1997年12月《京都議定書》獲得通過,德國、美國等發(fā)布相關(guān)扶持可再生能源計劃,以天合光能為代表的中國第一批光伏企業(yè)應(yīng)運而生。

快速發(fā)展期:在歐美光伏政策的刺激下,中國光伏制造業(yè)利用國外的市場、技術(shù)、資本,迅速形成規(guī)模。全國先后建立了幾十個光伏產(chǎn)業(yè)園,太陽能電池產(chǎn)量年均復(fù)合增速高達(dá)143.72%。2010年我國太陽能電池產(chǎn)量占全球份額的56.86%。

產(chǎn)業(yè)挫折期:前幾年的狂熱實際造成了大量產(chǎn)能過剩,且九成以上的原材料依賴進(jìn)口,因此在2008年金融危機(jī)的沖擊下,歐盟開始降低政策支持力度,需求端逐漸疲軟,又疊加美國和歐盟對中國光伏企業(yè)的“雙反”調(diào)查,國內(nèi)光伏產(chǎn)業(yè)受到沉重打擊。

國家補(bǔ)貼期:2012年12月,國務(wù)院常務(wù)會議確定了促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的五項措施,2013年8月,《關(guān)于發(fā)揮價格杠桿作用促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》正式下發(fā),實行三類資源區(qū)光伏上網(wǎng)電價及分布式光伏度電補(bǔ)貼。由此我國光伏需求由國外轉(zhuǎn)向國內(nèi),企業(yè)經(jīng)營得以好轉(zhuǎn)。

在上述的前四個時期,光伏的發(fā)展與政策息息相關(guān),政策力度大產(chǎn)業(yè)發(fā)展就快,但是補(bǔ)貼只能作為一個輔助,不是長遠(yuǎn)之計。2020年開始,補(bǔ)貼退出,而光伏技術(shù)進(jìn)步帶來的成本降低真正實現(xiàn)了平價化,帶來光伏大規(guī)模發(fā)電的時代。

所以光伏的規(guī)?;梢钥偨Y(jié)為:從扶持中來,到平價中去。降本增效才是最大驅(qū)動力。

光伏平價可以分為發(fā)電側(cè)平價和用電側(cè)平價。國內(nèi)目前成本最低、利用最廣的電力來源為煤電,因此光伏在我國實現(xiàn)發(fā)電側(cè)平價的條件可以理解為光伏發(fā)電成本達(dá)到煤電水平,用電側(cè)平價更好理解,只需光伏發(fā)電成本低于售電價格。

這里我們首先引入LCOE,即度電成本的概念。

度電成本,指能源項目在全生命周期中的各項成本和費用支出的現(xiàn)值和除以全生命周期發(fā)電量的現(xiàn)值,是用來衡量能源項目經(jīng)濟(jì)性的主要指標(biāo)。因此,當(dāng)光伏的度電成本不斷降低到低于基荷電源(通常為燃煤發(fā)電)的上網(wǎng)價格時,便可以不依賴政府補(bǔ)貼即可實現(xiàn)盈虧平衡,實現(xiàn)“平價上網(wǎng)”。

過去的十年間,光伏產(chǎn)品不斷提高光電轉(zhuǎn)化效率,同時降低制造成本。自2011年至今,我國多晶硅電池的硅片、電池片和組件價格分別降低93%、90%和85%;單晶電池的硅片、電池片和組件價格也分別降低86%、87%和84%。

因此,LCOE度電價格也呈現(xiàn)下降趨勢。

我國脫硫燃煤電價平均值為0.3624元/度。2019年,全國光伏的年均利用小時數(shù)為1169小時,光伏電站建設(shè)成本4.5元/W,此時度電成本為0.44元/度,所以我國各省、市已基本實現(xiàn)用電側(cè)平價。

目前,光伏電站建設(shè)成本平均可以達(dá)到3.5元/W左右,度電成本也降低到0.36元/度,我國半數(shù)的省和地區(qū)基本實現(xiàn)與煤電基準(zhǔn)價同價,發(fā)電側(cè)平價正處于進(jìn)行時。

后續(xù)隨著光伏產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)效率提升和成本下降,度電成本會越來越低。根據(jù)IRENA預(yù)計,光伏的全球加權(quán)平均LCOE到2030年將降至0.04美元/千瓦時,與2018年相比降幅達(dá)58%,繼續(xù)保持成本優(yōu)勢。其實從全球范圍看,2025年光伏發(fā)電成本就將全面低于煤炭發(fā)電成本。

經(jīng)濟(jì)性帶來規(guī)模化。根據(jù)CPIA的數(shù)據(jù)作上圖,在保守與樂觀兩種預(yù)測條件下,未來五年內(nèi)全球新增裝機(jī)每年平均增長率約為16%與21%。從長期市場空間來說,光伏的成長期還將長達(dá)20-30年。

為什么呢?因為2019年全球光伏發(fā)電量占全球總發(fā)電量的比重僅2.68%,國內(nèi)為2.99%,就算是走在前面的意大利、德國等歐洲國家也不過8%左右,未來光伏發(fā)展的空間和潛力仍然較大。

聚焦國內(nèi)細(xì)看,根據(jù)聯(lián)合國馬德里氣候變化大會的《中國2050年光伏發(fā)展展望》,從2020年至2025年這一階段開始,中國光伏將啟動加速部署;2025年至2035年,中國光伏將進(jìn)入規(guī)?;铀俨渴饡r期;到2050年,光伏將成為中國第一大電源,約占當(dāng)年全國用電量的40%左右,即還有十幾倍空間。

最后一個問題是中國在光伏產(chǎn)業(yè)鏈上實力強(qiáng)嗎,有哪些值得關(guān)注的公司?

中國的光伏產(chǎn)業(yè)鏈實力毫無疑問是具有極強(qiáng)國際競爭力的。

首先,光伏制造的各個主要環(huán)節(jié)產(chǎn)量中國均超過全球總和的六成以上,且比例仍在持續(xù)提升;

其次,根據(jù)PBL挪威環(huán)評機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù),2018年碳排放量前五的國家和地區(qū)依次為中國(26%)、美國(13%)、歐盟(8%)、印度(7%)和俄羅斯(5%),我國碳排放問題重,光伏產(chǎn)業(yè)機(jī)會大,并且我國光伏發(fā)電新增裝機(jī)已經(jīng)連續(xù)6年全球第一,累計裝機(jī)規(guī)模連續(xù)4年位居全球第一;

我國在產(chǎn)業(yè)技術(shù)上也一直全球領(lǐng)先,PERC、HJT等電池轉(zhuǎn)換效率與產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn);

最后,由于完善的配套環(huán)境、相對低廉的要素成本,以及產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng),我國光伏產(chǎn)品的制造成本一直處于全球最低水平。

中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈公司眾多,可探討的點更是不勝枚舉,本文只能先對值得關(guān)注的企業(yè)進(jìn)行一個簡單概括與梳理。后續(xù)系列文章會選取部分龍頭公司深入探究。

光伏產(chǎn)業(yè)總體可以分為硅料、硅片、電池片、組件和系統(tǒng)五大環(huán)節(jié)。光伏設(shè)備主要集中在制作硅片、電池片及組件。

硅料環(huán)節(jié)是將硅礦多次提純?yōu)镾i純度為99.99%-99.9999%的太陽能級多晶硅??梢灾攸c關(guān)注龍頭通威股份與保利協(xié)鑫。

硅片環(huán)節(jié)分為兩大部分,單晶硅片與多晶硅片。硅片技術(shù)含量不高,屬于資本密集型。單晶硅電池具有高電池轉(zhuǎn)換率和良好的穩(wěn)定性,且隨著金剛線切割技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用,單多晶硅片的成本差距逐漸縮小。因此單晶替代多晶是很明顯的趨勢,單晶硅片的產(chǎn)能正在快速擴(kuò)大,可以關(guān)注單晶硅片雙龍頭隆基股份、中環(huán)股份。

電池片是光伏產(chǎn)業(yè)鏈最核心環(huán)節(jié),主要通過太陽能級硅片通過制絨清洗、擴(kuò)散制結(jié)、硅片刻蝕等一系列工藝生產(chǎn)流程制成,對下游應(yīng)用的性能以及成本有著至關(guān)重要的作用,屬于資本與技術(shù)密集型。

PERC電池是當(dāng)下的主流,不過異質(zhì)結(jié)電池HJT具有標(biāo)準(zhǔn)硅基太陽能電池優(yōu)異的光吸收性能和非晶硅薄膜的鈍化特性,工藝簡單,性能優(yōu)異,未來很可能會隨著成本的下降成為主流。可以重點關(guān)注HJT設(shè)備供應(yīng)公司捷佳偉創(chuàng)、邁為股份、帝爾激光、晶盛機(jī)電等。

光伏組件環(huán)節(jié)的企業(yè)可以分為垂直一體化組件廠商和專業(yè)組件廠商,全球前五大組件廠商晶科、隆基、天合、晶澳、阿特斯均采取的是一體化布局,以此實現(xiàn)降低成本、自控品質(zhì)、提高效率??梢躁P(guān)注幾大龍頭隆基股份、天合光能、晶澳科技、中環(huán)股份等。

其實,在光伏的幾大環(huán)節(jié)都存在馬太效應(yīng),頭部企業(yè)憑借自身的技術(shù)及成本優(yōu)勢不斷擴(kuò)大規(guī)模,強(qiáng)者恒強(qiáng),產(chǎn)業(yè)集中度不斷提高。

在其他細(xì)分環(huán)節(jié)和部件中,還有很多值得研究的公司,例如EVA膠膜寡頭福斯特,光伏玻璃雙龍頭信義光能、福萊特等等。

無論是光伏去年漲幅大,還是近期深調(diào)整,都阻擋不了行業(yè)趨勢,優(yōu)質(zhì)股一定存在諸多投資機(jī)會。值得深入研究、持續(xù)關(guān)注。

部分資料來自Wind、同花順、券商研報、公司財報、招股說明書、調(diào)研紀(jì)要、百度百科、知乎、高瓴產(chǎn)業(yè)與創(chuàng)新研究院、碳交易網(wǎng)、證券財經(jīng)類媒體、學(xué)術(shù)期刊、公司官網(wǎng)、公眾號等。僅供討論交流,不構(gòu)成任何投資建議。




責(zé)任編輯: 李穎

標(biāo)簽:光伏產(chǎn)業(yè),碳中和