光伏组件设备行业研究报告.docx

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光伏组件设备行业研究报告

2021年光伏组件设备行业研究报告

1、光伏组件设备简述

1.1组件为光伏产业链重要一环，国产组件具备国际竞争力光伏分为硅料、硅片、电池片、组件四个环节。

光伏组件是光伏产业链条中的下游环节，位于光伏电池和光伏系统之间。

光伏组件是最小有效发电单位，主要由九大核心部分组成。

光伏电池片单片发电量有限，需经串联和封装为组件，才能作为电源使用，因此光伏组件是可以单独提供直流电输出的最小的不可分割的太阳电池装置。

光伏组件主要包括电池片、互联条、汇流条、钢化玻璃、EVA、背板、铝合金、硅胶、接线盒等九大核心组成部分。

我国光伏组件起步较早，具备国际竞争力。

在光伏硅料、硅片、电池片、组件四个环节中，组件环节起步最早，最先在我国发展起来。

近几年，随着其他环节的发展，组件逐渐与电池、硅片厂商绑定。

放眼全球，我国光伏行业在组件环节的优势较大，根据PVInfoLink对全球十大组件出货商的统计，近四年来，国内组件厂商在全球的竞争对手仅美国的FirstSoler，韩国的韩华集团。

1.2组件设备与工艺流程相对应，国产设备业已实现进口替代

1.2.1组件制备的工艺流程

光伏组件的制备主要包括电池片互联和层压两大步骤。

电池片互联决定了组件的电性能，目前，光伏组件的标准电池片数量为60片或72片，对应以10或12条铜线作为汇流条将其连接起来，6组互联为一个光伏组件。

光伏组件产品的使用寿命至少为25年，需保证它的环境耐受性，并具备一定的机械性能，因此，在电池片互联后，一般而言，需按照钢化玻璃、EVA、电池片、背板以从下到上的顺序，经过层压的方式封装在一起，背板与钢化玻璃将电池片和EVA封装在内部，通过铝边框和硅胶密封边缘保护。

光伏组件制备的具体工艺流程可分为：

焊接、叠层、层压、EL测试、装框、装接线盒、清晰、IV测试、成品检验、包装等，其中技术和价值量最高的环节为焊接和层压。

1.2.2组件设备

组件设备与组件制备的各个工艺流程相对应，主要设备包括激光划片机、串焊机、自动叠层设备、层压机以及自动流水线。

具体环节看，焊接环节需要的设备有激光划片机、汇流条焊接机、电池片串焊机；层叠环节需要的设备为摆模板机；层压环节需要层压机；EL测试环节需要EL测试仪；装框环节需要的设备为自动摆框装框机；装接线盒环节需要接线盒焊接机；清洗环节需要的设备为组件翻转单元；IV测试环节用到的设备为IV曲线测试仪；成品检验环节需要的设备为翻转检查单元；包装环节需要包装产线。

除上述单一设备外，设备厂商还可提供组件自动化装备产线，涵盖各个环节，实现交钥匙工程。

1.2.3国产设备稳步实现进口替代

国产组件设备历经三个阶段，最终实现组件进口替代。

光伏行业发展的初期，三头在外，组件设备国产化的起步颇为艰难。

光伏组件的市场和技术都在外，国内厂商高额进口西方的技术和设备，利用国内的资源和劳动力进行生产和加工，然后向外出口价值量较低的组件产品。

2000年起，国产组件设备开始替代进口设备，在解决有无问题之后，因为组件厂商大部分以出口为导向，所以相较于国外先进设备生产的组件产品，国产设备所生产的组件难以赢得外国客户的认可。

国产组件设备真正的发展源于中国光伏产业的兴起，2011年，全国能源工作会议明确提出,“十二五”期间将稳步发展太阳能,把光伏产业培养成为中国先进的装备制造产业和新兴能源支柱产业。

随着技术难度的攻克，国产组件设备在价格端具备更大的优势，交货周期更短，服务响应更为及时，2018年，除功率测设设备，组件设备基本实现进口替代。

2、光伏行业景气有望长虹，组件设备未来可期

2.1光伏发电经济性提升，装机规模迎“爆发式”增长

2.1.1光伏降本已见成果，项目IRR（内部收益率）稳步提升，光伏平价渐近

组件成本降低是光伏系统初始投资成本下降的重要推手。

根据CPIA的数据统计，2016年至2020年，我国地面光伏系统的初始投资成本从7.3元/W，下降至3.99元/W，累计降幅为45.3%，其中，组件端的初始投资成本从3.3元/W，下降至1.57元/W，累计降幅高达52.48%，远高于系统端的投资成本的降幅；成本占比也从2016年的45.21%，下降至2020年的39.30%。

可见，光伏组件的成本大幅下降，是近年来光伏系统初始投资成本显著降低的重要原因。

投资成本的降低，将有效提升光伏发电项目的IRR。

基于对于光伏发电项目的理解，我们建立了项目相关的IRR模型。

假设年有效利用小时数为1200小时，长期贷款利率为7.3%，自有资本金投入占比为30%，以此对光伏发电项目的IRR进行敏感性分析系，当光伏上网电价一定时，光伏发电项目的IRR随着单位投资成本的降低稳步提升，而且光伏发电项目的单位投资额下降的幅度越大，带来的IRR提升的空间越大，并呈现加速提升的态势：

以0.4元/KWh的上网电价为例，当项目的单位投资额从3.7元/W下降至3.4元/W，项目的IRR则从7.07%提升至8.16%，提升1.09%；当项目的单位投资额从3.4元/W下降至3.1元/W，项目的IRR则从8.16%提升至9.44%，提升1.28%，提升幅度更为明显。

投资成本下降推动LCOE降低，实现平价上网地区数量迅速攀升。

LCOE即把光伏发电的初始成本，可用于横向对比各种发电方式的度电成本。

受益于光伏系统初始投资成本的下降，光伏项目的LCOE显著降低。

根据IRENA的数据，2010-2019年，太阳能光伏发电的LCOE下降了82%，从0.378USD/KWh降至0.068USD/KWh。

度电成本的降低，使得实现光伏平价上网的国家和地区的数量迅速攀升。

根据IRENA的统计，2010年，落入燃煤发电的LCOE区间且装机规模在200MW水平的国家和地区仅有1个；而在2019年，落入燃煤发电的LCOE区间且装机规模在300MW以上的国家和地区已经超过了100个，18个国家新增光伏装机规模在1GW以上。

2.1.2光伏装机量迅速扩张

光伏装机规模迅速扩张，在全球可再生能源新增装机排名中名列第一。

得益于光伏平价上网的国家和地区数量迅速攀升，2019年，光伏新增装机量在全球可再生能源新增装机量中排名第一，占比约为55.34%，高于风电（33.7%）、水电（6.9%）、生物质能（3.4%）、地热能（0.3%）的装机量。

根据国际能源署（IEA）发布的2020年全球光伏市场报告，2019年全球光伏新增装机为114.9GW，同比增长12％，连续两年突破100GW。

据此计算，2015年至2019年光伏新增装机规模的CAGR约为22.72%。

2020年光伏景气走出疫情影响后迅速回暖。

全球光伏新增装机规模稳中有升，从2020年上半年的数据看，主要12国光伏新增装机规模约31GW，略高于2019年上半年的30GW，基于此数据进行预测，主要12国全年装机量将达到89-95GW。

国内光伏新增装机规模持续上行，迅速走出疫情的影响。

2020年，我国新增光伏装机量为48.2GW，同比增长81.7%，超过年内各机构预期。

根据中电联的数据，我国光伏新增装机量已在2020年下半年走出疫情的影响，光伏装机量从8月份恢复至19年同期水平，10月份新增的累计装机量同比已实现20%正增长，单月新增装机规模超过4GW，同比增长率高达300%。

2.1.3国内多部门发布政策支持光伏发电项目发展

近年来，光伏政策呈现出下述趋势：

1）光伏补贴机制逐步完善，一方面补贴逐步退坡，倒逼光伏行业提升发电转换效率，进一步降本；另一方面，2020年起，补贴以收定支，新增补贴项目规模由新增补贴收入决定，新增光伏装机不会再出现拖欠电网补贴的现象。

2）鼓励户用发电，支持光伏扶贫，鼓励加大光伏发电市场化交易的力度。

2.1.4未来五年，光伏装机量的景气度大概率持续

十四五期间，全球光伏装机规模有望年均新增222~287GW。

光伏行业降本提效稳步推进，叠加全球各国可再生能源政策的颁布与执行，预计全球光伏累计装机容量将继续保持增长态势，根据CPIA的预测，“十四五”期间，乐观预期下，全球光伏装机规模年均新增287GW，中性情况下年均新增222GW。

该预期与IRENA于2019年年在分析报告《光伏的未来》给出的预测基本一致，IRENA认为，到2030年光伏的装机目标将达到8500GW，年均光伏新增规模将超过250GW。

2020年国内光伏新增装机规模实现恢复性增长，未来五年新增装机水平有望再上一个台阶。

随着疫情的负面影响逐渐消退，在未建成的2019年竞价项目、特高压项目，新增的竞价项目、平价项目等增量装机需求的拉动下，国内新增光伏市场实现了恢复性增长，2020年国内新增光伏装机量达到了48.2GW。

在第七十五届联合国大会一般性辩论上指出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

在中国向“30·60目标”迈进的过程中，“十四五”是实现碳达峰的关键时期，光伏发电大有可为。

根据CPIA的观察与分析，预计2021年新增装机规模约为55GW-65GW，预计“十四五”期间，国内年均光伏新增装机规模将达70-90GW。

由此推算，未来5年，光伏新增总装机规模有望达到350-450GW，同比“十三五”期间210GW的新增总装机规模有较大幅度提升。

2.2下游乘政策东风积极扩产，设备获行业景气迈入上行区间

2.2.1组件出货显著提升

光伏装机规模上升，大幅提振市场对光伏组件的需求。

2016-2020年，主要厂商的组件出货量持续提升，2020年，隆基股份组件出货量约为23.7GW，同比2019年暴增163.33%，跃升至行业首位。

同时，晶科、晶澳等龙头组件厂商的出货量也实现了30%以上的增长。

出货量的增加，为组件厂商的产能扩张提供正向激励。

2.2.2组件厂商积极扩产

光伏景气度高企，组件厂商积极扩产。

2020年内，光伏组件行业展现出极高的扩产积极性，据不完全统计，2020年光伏组件厂商已发布的扩产计划高达312GW。

其中，晶澳、天合光能、东方日升、阿特斯、隆基、协鑫集团以及晶科等厂商宣布的组件扩产计划的总产能已分别达到47/28/28/26/21/20/15GW。

该统计不排除部分厂商计划在总体规划下进行分批扩产，如晶澳在河北江苏10GW的扩产计划，将分两期建设，一期组件产能4GW，2020年11月份正式投入生产；二期产能6GW,预计将于2021年实施投产。

2.2.3组件设备市场景气或将长虹，预计未来三年组件设备市场规模可达255亿元

光伏行业景气，光伏设备行业规模持续扩张。

2020年内，光伏组件行业展现出极高的扩产积极性。

2019年，全球光伏设备产业的销售收入增加值约50亿美元，约合350亿元人民币，同比增长4.2%，我国光伏设备的市场规模达到250亿元，同比增长高达13.6%，占全球市场规模的71.4%。

组件设备作为光伏设备的重要组成，市场规模也将持续扩张。

现对组件设备市场规模进行测算，测算假设如下：

1）全球光伏新增装机容量：

选取CPIA对于全球光伏新增装机规模年均280GW的预测，2020年的数据为CPIA在2020年2月份的预测，剔除疫情这一短期突发性冲击的影响。

2）调整系数：

终端电站对于组件存在多样化需求，组件供应商提供的产品难以完全匹配，同时考虑到产品在途和待装机产品，组件产能需求会持续高于全球光伏新增装机容量。

因此，取2011-2019年间二者差距的平均数1.9作为测算时的调整系数。

3）存量替换率：

一般而言，组件设备的更新替换周期大约在4年左右。

但近年来，由于大尺寸、多主栅和半片等新型组件技术在行业中快速渗透，传统产线难以兼容新型工艺，因此，在新一轮技术升级的浪潮背景下，组件厂商开始对传统的组件产线实施升级和改造。

考虑到新型组件技术正是在2020年开始快速渗透，且未来2年有望成为新型技术快速落地的关键时间节点，所以，我们以2019年作为存量替换基年，2020年开始进行存量替换，假设20-23年，存量产能每年将以15%/35%/35%/15的增量比例，进行升级。

4）单GW设备投资额：

根据CPIA发布的《中国光伏产业发展路线图（2020版）》报告，2020年组件新投产线设备投资额为0.63亿元/GW，并且未来几年有持续下行趋势，因此出于谨慎考虑，将单GW设备投资额设定为5750万元。

但值得注意的是，随着大尺寸组件、半片、多主栅等新兴技术渗透率的提升，单一产线的组件设备构成有望迎来变化，未来，单位组件产能的投资额存在上行可能。

经测算，预计2021年、2022年、2023年组件设备的市场规模可分别达到82.42亿元、92.39亿元和79.77亿元，未来3年组件设备的市场规模合计可达255亿元，组件设备厂商拥有广阔的发展前景。

2.3组件设备市场相对成熟，竞争格局持续优化

行业内企业众多，单厂商可提供的产品品类较多。

组件设备的市场较为分散，公司数量较多，竞争较为充分。

组件设备国产化进程较早，厂商可提供多种产品，充分利用技术同源和客户同源优势。

如奥特维可提供激光划片机、串焊机、叠瓦串焊机、层压机等设备，先导智能可提供串焊机、叠瓦一体焊接机、汇流条焊接机等设备，金辰股份可提供激光划片机、串焊机、叠片焊接机、层压机、汇流条焊接机、层压机、EL测试仪等设备。

同时，先导智能、金辰股份、苏州晟成、武汉三工还可提供组件自动化生产线。

各厂商用于叠瓦工艺的设备名称和内涵存在一定差异，奥特维为叠瓦串焊机，是利用导电胶（目前存在点胶、丝网印刷两种技术路线）将激光切割后的电池小片粘合在一起的串焊设备；先导智能为叠瓦一体焊接机，集整片上料，激光划片，丝网印刷，叠片焊接于一体；金辰股份为叠片焊接机，为全自动点胶叠片机。

下文统一以叠瓦焊接设备指代点胶/丝印和叠片焊接工艺所对应的设备。

头部设备厂商深度绑定下游龙头客户。

目前，奥特维、宁夏小牛、先导智能、金辰股份等主要参与者，均向晶科、晶澳、隆基、东方日升、天合光能等头部组件厂商出货，根据中标公示结果，上述厂商已占据市场绝大多数份额，新进入者难以突破客户壁垒。

深层次绑定是上下游双方共同诉求，从设备商的角度看，需稳定下游以保证持续经营能力和财务稳健性，进而提升品牌影响力；从组件厂商的角度看，组件的终端市场愈加分散，其供应链管理的诉求显著提升，为了保证产品供应的一致性，以及迅速应对组件技术的更新，组件厂商也倾向于绑定高资质的设备厂商。

设备与组件厂商深度联动，组件格局推动设备市场结构变化。

从经营性竞争的传导路径看，组件产量CR5的占比约为51%，市场竞争较为充分，对设备提出较高的性价比要求。

设备厂商为获得市场份额，积极优化设备技术和产能，为上游提供具有竞争力的设备产品。

从技术变革角度看，贯穿光伏行业全环节的降本提效的使命，推动组件厂商进行持续的技术更新，进而推动组件设备迭代。

同时，设备厂商也利用自身的工艺积淀，反馈上游所需设备，为组件技术变革提供坚实的设备基础。

经营性竞争和技术迭代推动组件厂商和设备厂商的格局变化，上下游两市场的格局变化相互影响，设备市场逐步形成稳态竞争格局。

设备厂商对于新兴技术路线的判断和相应的技术储备，成为设备厂商提市占率的关键因素。

组件技术更新催生细分蓝海市场，技术迭代将优化组件设备现有竞争格局。

目前，组件领域正发生显著的变化，下一轮技术浪潮渐近，多主栅组件、半片组件、拼片组件、无主栅组件、叠瓦组件等百花齐放，其技术难度、工艺难度、封装难度均较传统组件有大幅提升，与下游竞争格局深度相关的组件设备行业将迎来新的机会，激光划片机、串焊机等有望成为新的蓝海市场，技术门槛的提升将厚增行业利润的护城河。

拥有技术储备，提前布局相应技术“赛道”的组件设备商或将深度受益。

3、技术浪潮将至，孕育设备百亿细分市场

3.1组件技术百花齐放，多设备共同受益

在降本提效的背景下，光伏组件环节出现多重变化。

光伏降本提效，以推动光伏发电度电成本的降低，进而拓展光伏发电的应用场景，整体装机规模扩张，促使光伏组件产能扩张，利好光伏组件设备需求的放量。

光伏平价渐行渐近，组件行业降本提效动力十足，其主要路径为：

1）提高生产效率，降低单瓦成本，以大尺寸组件为代表；2）减少封装损失率，对电池片进行多切，目前以半片为主流；3）提高光电转换效率，包含多主栅和无主栅等技术；4）提高电池互联密度，采用叠瓦和拼片技术。

激光划片机、多主栅串焊机、叠瓦焊接设备或将深度受益。

组件尺寸大型化和技术迭代，必然带来组件设备的更新换代。

在与各工艺环节相对应的组件设备中，受益于上述变化的主要有串焊机、激光划片机和叠瓦焊接设备等设备，其中，从受益路径的条数上看，受益最充分的为串焊设备。

具体而言，激光划片机或将受益于电池片多切、拼片、叠瓦的技术趋势，串焊机有望受益于大尺寸、电池片多切、多主栅、无主栅、拼片组件的发展，叠瓦焊接设备将受益于叠瓦组件渗透率的提升。

新型组件技术互相叠加，有望推动不同种类的设备需求同时落地。

新型组件技术之间可做多种组合，互相叠加。

参考Taiyangnews的分析，除了个别技术相互之间有所排斥，大部分技术，如大尺寸、半片、多主栅、叠瓦，拼片、双玻、双面等，基本上可实现互相兼容。

考虑到不同的工艺技术将对设备提出不同的需求，新型组件技术的互相叠加，有望推动不同种类的设备需求同时落地。

3.2大尺寸/半片/多主栅等新型组件技术崭露头角，催生出庞大的增量设备需求

3.2.1大尺寸组件利好串焊机发展

硅片尺寸不断增大，大尺寸组件可以显著降本。

大尺寸组件包括“182组件”和“210组件”，其中182和210指的是硅片尺寸。

硅片尺寸增加，可降低组件成本，其降本机理为：

1）通量价值，硅片尺寸增加，现有设备产能增加，单瓦组件所摊销的人力、折旧等成本降低；2）饺皮效应，利用材料的余量价值，如挖掘边框的强度余力、支架的强度余力等；3）块数相关成本，本质仍是利用材料的余量价值，这一成本仅与组件块数相关,而与组件面积无关，主要节约体现在接线盒、灌封胶、汇流箱、直流电缆等环节。

以M2升级到M6尺寸为例，上述三种机理降本的幅度约为2.9/5.58/2.18分/W，总成本节约超过0.1元/W。

大尺寸组件具有更强的产品竞争力。

正如上文分析所示，随着硅片尺寸的扩大，新型组件可以通过增加少量的硅片成本，获得更高的组件端成本节约。

更高的产品性价比，将大幅提升大尺寸组件的产品竞争力。

根据1月12日中核汇能光伏组件集采的开标结果，2021年H1和H2中标项目的10%价格分位数（单面182/210）分别为1.56-1.65元/W和1.5-1.52元/W。

相比2020年12月组件（主要为166产品）招标价格，大尺寸组件普遍存在0.1-0.2元/W以上的价格优势。

而根据我们对五大四小电力企业的招标跟踪，在未来保证产品交付的前提下，招标将以182/210的大尺寸组件为主。

考虑到产品的性价比，显然，下游终端用户对于大尺寸组件更为青睐。

大尺寸组件渗透率提升速度较快，利好串焊机发展。

根据CPIA的预测，2021年大尺寸组件的渗透率将和传统158/166尺寸的组件平分秋色，2022年，大尺寸组件的渗透率将一举提升至90%，成为组件市场的绝对主流产品。

硅片尺寸增加，电池片版型需做相应调整，常规串焊机不能兼容，需配备新型串焊机以制备大尺寸组件。

因此大尺寸组件渗透率的提升，将利好串焊机发展。

3.2.2半片组件提振激光划片机和串焊机需求

半片组件技术可减少封装功率损失，提升组件功率。

半片组件技术运用激光切割法，沿垂直于电池片主栅线的方向，将标准规格的电池片切分为两片相同的电池片。

根据晶科的测算，半片组件与常规组件相比，功率可以提升5-10W，主要原因在于：

1）半片组件封装损失仅为0.2%左右，而常规组件的封装损失一般大于1%；2）半片组件采取并串结构，在相同遮挡的情况下，半片组件的阴影遮挡损失更小。

同时，半片组件内部电流和内损耗减少，因此组件及接线盒的工作温度有所下降，热斑几率大幅降低，组件的安全性和可靠性大幅提升。

2017年10月，经过R&DPV测试系统的测量，晶科半片组件比常规组件的温度约低1.4摄氏度。

半片组件的应用将进一步打开激光划片机的成长空间，利好串焊设备发展。

半片组件在常规组件的设备线中，需增加激光划片机对电池片进行划片，激光划片步骤也可内嵌至串焊机中，替换为划片串焊一体机。

同时，因加工动作翻倍（一片划为两片或更多），导致单机产能下降，同等装机规模下，适用于半片或更小片电池片的焊接设备需求量将会增加。

因此，半片或更小片的电池片组件渗透率的提升将带动激光划片机、串焊设备（多主栅串焊机、叠瓦焊接设备等）的需求增长。

3.2.3多主栅、无主栅、拼片工艺推动高精度串焊机发展

多主栅技术具备光学和电学增益，同时可大幅降低银浆成本。

多主栅即电池片具有7条以上的主栅线。

提效方面，多主栅可以提高电池受光面积、降低电流热损耗以提高电池功率，光学利用率可由5%以下提升至40%以上，最终组件功率可提升10W以上。

降本方面，多主栅通过减少主栅宽度，增加主栅数量，可以减少银浆用量，常规主栅电池片正银耗量约为110mg，多主栅电池（以12栅为例）正银耗量约为70mg，银浆成本节约幅度可达36%。

无主栅技术可提高组件效率，降低组件成本，同时增强组件的可靠性。

无主栅技术以圆形镀层铜丝连接电池细栅，汇集电流，实现电池互联。

提效方面，铜线的截面为圆形，因此在制成组件后，其遮光面积可减少30%，电阻损失降低，组件总功率可提高3%。

降本方面，主栅材料采用铜线，可减少银材料用量约80%，大幅降低生产成本。

可靠性方面，相比其他主栅组件，当无主栅电池遇到断栅或隐裂时，该情况对电池整体电流收集的影响程度明显降低，对组件最大输出功率的影响更小，因此其性能更加可靠。

拼片在半片的基础上进行高密度封装，或可带来封装收益。

拼片组件的特点为“高密度”封装和三角焊带。

拼片组件在半片封装的基础上，片间距仅为半片组件的四分之一，同时将扁平焊带改为三角焊带，可有效利用之前扁平焊带所遮挡的光线，提升组件发电效率。

以杭州瞩日的拼片组件为例，其选用通威电池片封装为拼片组件，经测试后CTM为102%，超过100%，即拼片组件不仅不再有封装损失，反而带来封装增益，颠覆既有的对组件CTM的认知。

多主栅组件、无主栅组件、拼片组件将厚增串焊设备技术壁垒，推动多主栅串焊机和高精度串焊机发展。

相比常规组件，多主栅组件的主栅线数量增加，宽度变窄，焊带的形状由扁平状变为圆柱状，而无主栅组件去掉主栅线，代之以圆形镀层铜丝连接电池细栅，拼片组件则在电池互联环节，将片间距缩小四分之三，并将扁平焊带变为三角焊带。

上述三中技术对于设备的焊接能力、精度、稳定程度的要求均有大幅提升，传统串焊机难以兼容新型技术，需更换高精度串焊机以完成焊接。

3.2.4叠瓦技术助力焊接设备更新

叠瓦技术提升电池片封装密度，可带来多方收益。

叠瓦技术取消焊带，以导电胶取代金属焊带，利用导电胶粘合激光切割后的电池小片