作为新能源革命的重要组成部分,光伏产业呈现高景气度,以硅材料为代表的化工新材料吸引了业界以及投资者的目光。
据了解,山东化工企业也纷纷切换赛道,布局有机硅、电池隔膜、透明导电氧化物镀膜玻璃(TCO)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)光伏胶膜料等产品,搭上新能源快车。
光伏在新能源领域中的重要性是有目共睹的,那么,哪些光伏新材料将会“大显神通”呢?
化工行业为用能大户,用能用电成本较高。近几年,山东化工企业尝试参与光伏发电,通过光电互补减少用煤消耗、实现节能减排。在今年年初公布的山东第二批省重点基础设施项目中,有15个光伏项目,其中包括无棣鑫岳化工集团有限公司207MW光伏发电项目。
不久前,万华化学与华能集团合资成立华能(海阳)光伏新能源科技有限公司,在海阳规划开发约600MW、用地面积1.6万多亩的渔光互补型光伏电站项目,年可上网电量7亿千万时,等量置换减少煤炭28万吨,年减排二氧化碳75万吨。
随着碳中和成为全球热点,光伏发电作为清洁能源,将有很大发展空间。中国太阳能行业新增装机已连续8年位居全球第一,未来5年还要继续爆发式增长。
光伏产业可分为硅料、硅片、电池、组件和光伏系统等环节,其中电池片是太阳能发电的核心部件,通常分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池片。晶体硅电池具有光电转换效率高、工艺成熟、原料储量丰富等优点,因此目前晶体硅电池片占有主要市场份额,并且以单晶硅为主。除了单晶硅、多晶硅,有机硅也越来越多地用于光伏产业,其中光伏组件对硅橡胶的需求量保持快速增长态势。
在组件环节,光伏电池片与光伏胶膜、光伏玻璃背板等组装在一起,得到可以应用于下游光伏电站的光伏组件。近几年,与光伏电池片、光伏玻璃相关的膜产品发展很快。
据了解,EVA胶膜是一种热固性的膜状热熔胶,是目前太阳能电池组件封装中普遍使用的黏结材料。
太阳能电池组件中要加入两层EVA胶膜,将玻璃、电池片和钛酸异丙酯(TPT)背板膜进行黏合。EVA胶膜和玻璃黏合后能提高玻璃的透光率,起到增透的作用,并对太阳能电池组件功率输出有增益作用。作为光伏胶膜的主体材料,EVA光伏胶膜料目前进口依存度高达70%,其需求量将随着光伏新增装机量的持续增长而快速增加,且预计未来国内光伏料供应缺口仍将持续存在。
此外,聚烯烃弹性体(POE)也是光伏组件的重要材料之一,用于封装并保护电池片。目前该产品的主要产能均掌握在陶氏等国外企业手中。万华化学集团股份有限公司依靠自身强大的研发能力突破了POE产品的技术壁垒,有望成为国产POE行业的领头羊。
POE(聚烯烃弹性体)是一种乙烯/α-烯烃两种单体的无规共聚物,拥有良好的低温韧性、易于热塑加工,广泛应用于光伏胶膜、聚烯烃材料增韧改性、发泡、胶粘剂等领域。“碳中和”背景下,光伏行业高速发展,显著带动光伏胶膜的发展,POE需求获得显著增长。
随着碳中和成为全球热点,光伏发电作为清洁能源,将有很大发展空间。中国太阳能行业新增装机已连续8年位居全球第一,未来5年还要继续爆发式增长。
截止2020年底,全球累计光伏装机760.4GW。全球的光伏胶膜基本上都是在中国生产的,用于生产胶膜的材料主要是EVA,而POE比例也不断的提升。
根据中国光伏行业协会预测,“十四五”期间,中国年均光伏新增装机量,将是2020年的1.5~2倍左右。
随着我国各地特高压项目的落地,变压器市场呈现出阶段性的增长趋势,据预测电力变压器产量将保持2.5%的增长,2025年达到19.93亿千伏安,2026年变压器产量规模将突破20亿千伏安。而作为取向硅钢的重要下游,电力变压器产量的高增长将极大带动取向硅钢的需求量,下面就来聊聊取向硅钢行业。
硅钢,又被称为电工钢,含 Si 的质量百分数为 0.4%~6.5%,具有铁芯损耗低、磁感应强度高、冲片性良好、钢板表面质量好、绝缘薄膜性能好等优点。按生产工艺的不同,电工钢可分为热轧和冷轧两种,冷轧电工钢又根据内部晶粒朝向分为取向电工钢和无取向电工钢,其中取向电工钢的晶粒基本朝一个方向,含硅量较高,主要用于变压器制造。
变压器作为电力发生和输送的关键设备,是取向硅钢近乎唯一的下游行业,硅钢成本约占单台变压器生产成本的 30%-40%。
火电:2021 年,我国新增火电装机容量为 5161 万千瓦,预计 2022-2025 年增速分别为3.5%、3.3%、3%、2.8%,预计带动取向硅钢需求量分别为 35、35、32、31万吨。
水电:2021 年,我国新增水电装机容量为 2076 万千瓦(包括抽蓄),根据中电联预测,2025 年预计我国常规水电将达到 3.7 亿千瓦,抽水蓄能将达到 0.65 亿千瓦,据此预计 2022-2025 年新增水电装机容量带动取向硅钢需求量分别为 9、8、9、9 万吨。
核电:2021 年,我国新增核电装机容量为 337 万千瓦,根据中电联预测,2025年末我国核电有望达到 7000 万千瓦,据此预计 2022-2025 年新增核电装机容量带动取向硅钢需求均为 3 万吨。
风电:2021 年,我国新增风电装机容量为 4695 万千瓦,根据 CWEA 风能专委会预测 2022-2025 年我国新增风电装机容量为 56GW、65GW、75GW、85GW,据此测算对应取向硅钢需求为 48、55、64、72 万吨。
光伏:2021 年,我国新增光伏装机容量为 5313 万千瓦,根据 CPIA 光伏行业协会预测,2022-2025年我国光伏新增装机容量中间值为82.5GW、87.5GW、92.5GW、100GW,据此测算对应取向硅钢需求为 70、74、79、85 万吨。
通过对上述各类发电方式新增装机容量的预测,2022-2025 年新增发电装机容量对取向硅钢需求量分别为 164、176、187、201 万吨。
取向硅钢新增产能主要集中在 2024 年,以宝钢股份为例,作为全球最大的硅钢生产制造商,宝钢股份共有上海、武汉、湛江三个硅钢制造基地, 2020 年宝钢股份取向硅钢产能 90 万吨,根据公司披露,计划到 2024 年取向硅钢产能提升到 116 万吨,较 2020 年提升 26 万吨。
2021 年我国取向硅钢产量 180 万吨,根据主要生产企业新增产能计划,预计 2022-2025 年我国取向硅钢新增有效产能分别为 16、4.5、38.5、6 万吨,可见新增产能主要集中在 2024 年,且产品以高磁感取向硅钢为主。2021 年我国取向硅钢行业产能利用率约为 94%,预计2022-2025 年行业产能利用率稳步提升分别为 94%、95%、96%、99%,对应取向硅钢产量分别为 196、202、241、254 万吨。
钙钛矿是正八面体晶体结构的一类陶瓷氧化物,因存在于钙钛矿石中而得名。有机无机杂化的钙钛矿型半导体材料被公认是非常好的太阳能电池材料,因其制造的钙钛矿电池光电转换效率理论极限超过30%,远高于目前市场主流产品晶硅电池,有望成为新一代电池技术。
Artur Kupczunas认为,钙钛矿电池的最大优势在于光电转换效率和成本。目前,该公司的钙钛矿电池已经实现了25.5%的光电转换效率。
中国光伏行业协会指出,作为一种新型光伏器件,钙钛矿电池的光电转换效率在过去10年迅速提升到25.5%,与晶硅电池相当。同时,钙钛矿电池具有更低的生产成本,可以和其他类型电池形成叠层电池,应用于光伏建筑一体化上,也可以和交通工具与可穿戴式器件紧密结合,用途广泛。
中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司光伏部主任赵东明表示,钙钛矿电池具有效率高、成本低、应用广的优势。钙钛矿电池的光电转换效率理论极限超过30%,远高于晶硅电池。1公斤钙钛矿可制造200千瓦光伏电池,百万千瓦级组件产线千瓦光伏电池,百万千瓦级组件产线元/瓦,成本更高。
美国能源部称,虽然钙钛矿电池技术为光伏产业带来了新机遇,但要实现商业化挑战重重。在规模化效应尚未显现的情况下,钙钛矿电池成本竞争力还不突出,要加快部署。
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