光伏行业的上下游和技术介绍

       光伏行业包含的生产范围很广泛，包括光伏电池和光伏电池的相关产品，是光伏行业的原料产业链。光伏行业还包括电站的建设和维护，我国在这两方面的发展靠前。

　　行业的中下游介绍

　　光伏产业链的上游是晶体硅原料的采集和硅棒、硅锭、硅片的加工制作，产业链的中游是光伏电池和光伏电池组件的制作，产业链的下游是光伏应用，包括电站系统的集成和运营。经过多年的发展，中国光伏行业产业链完整，制造能力和市场需求全球第一。公司主要从事晶硅太阳能电池的研发、生产与销售以及分布式太阳能光伏发电站的建设与运营、太阳能组件销售业务，处于该产业链的中下游。

　　1. 晶体硅料原料

　　产业链最上游是太阳能晶硅制造，这个环节技术门槛高，具有一定垄断性。多晶硅生产的核心技术长期掌握在美、德、日、韩等外国企业手中，包括德国Wacker、韩国OCI、挪威REC、美国Hemlock、SunEdison、日本Tokuyama等，形成寡头垄断的格局。我国多晶硅产业基本上是2005年以来在我国光伏产业发展的推动下才逐步发展起来的，一路经过产能过剩、淘汰兼并，实现了落后产能的淘汰，行业集中度不断提高。未来，随着硅烷流化床法的运用与推广，多晶硅生产成本将进一步降低。

　　2. 硅片

　　硅片为多晶硅的下游工序，该环节为资本密集型，产品工艺与投入设备相关，可分为单晶硅片和多晶硅片。单晶硅片与多晶硅片在生产工艺方面存在明显差异，单晶硅片是在对多晶硅料进行拉棒形成硅棒后切割而成;多晶硅片是在对多晶硅料进行铸锭形成硅锭后切割而成。与多晶硅产品相比，单晶硅产品具有转换效率高、工作温度低、弱光性强等优点，但多晶硅产品凭借成本优势在过去几年中发展成为光伏应用市场的主流。然而，自2016年2月份起这一状况发生了改变。得益于单炉产出的提升，以及金钢线切工艺的引进，单晶产品成本实现了大规模的下降，压缩了多晶硅产品的成本优势。

　　3. 太阳能电池

　根据所用材料的不同，太阳能电池可分为三大类：第一类为晶体硅太阳能电池，包括单晶硅和多晶硅;第二类为薄膜太阳能电池，包括硅基薄膜、化合物类以及有机类;第三类为新型太阳能电池，包括叠层太阳能电池、多带隙太阳能电池以及热载流子太阳能电池等。由于化合物类、有机类薄膜太阳能电池存在原材料稀缺或者有毒以及转换效率低、稳定性差等，而第三代太阳能电池技术上尚未成熟，因此目前应用较多的太阳能电池主要包括单晶硅、多晶硅以及非晶硅薄膜太阳能电池。

　　4. 组件

　　组件生产较太阳能电池相比技术含量稍低。由于组件制造投资少、建设周期短、技术和资金门槛低、最接近市场等特点，组件生产吸引了大批企业进入，是光伏产业链中发展最快的环节之一。2016年我国太阳能组件产量约为53GW，同比增幅达到15.7%以上，占全球太阳能组件产量约73.6%，连续10年世界第一。

　　5. 应用系统

　　光伏的终端应用主要为小型分布式电站和大型地面电站。光伏电站开发运营投资大，回款慢，企业核心竞争优势在于资金实力。近年来，我国光伏发电产业在《可再生能源法》及配套政策的支持下快速成长。目前，我国已建立了基础设施及工艺技术都相对成熟的光伏产品制造产业，光伏产业链多个环节的产品产能、产量均已越居全球首位，光伏产品成本不断下降，在国际市场上形成了较大的竞争优势，使得我国具备了大规模建设光伏电站的条件。

　　光伏发电技术介绍

　　光伏发电最大的特点就是其输出的随机性、不连续性和不确定性，而且光伏输出还与其影响因子呈现非线性的关系。太阳辐照度和周围的环境温度都是人们所无法控制的，而这两点却恰恰是影响光伏发电输出的关键，随着辐照度和温度的改变，光伏阵列的输出端电压随之改变，从而光伏阵列的输出功率也将改变。所以，光伏发电的最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking MPPT)成为了研究重点，MPPT的目的是使光伏阵列在辐照度和温度改变时仍能获得最大功率输出，并且还要求MPPT具有快速性、准确性和稳定性。

　　MPPT算法可以分为自寻优法和非自寻优法两大类，自寻优法包括爬山法、扰动观测法、电导增量法、恒定电压法、短路电流法、寄生电容法等;而非自寻优法主要是曲线拟合法。相比之下，自寻优法应用更为广泛，每种方法各有优缺点。以下是几种常见MPPT的工作原理。

　　1. 恒定电压法

　　相对于温度变化对光伏阵列输出功率引起变化，辐照度的变化对光伏阵列输出功率的影响更加明显，而经过研究得出结论，不同辐照度下最大功率点对应的输出电压变化量不是很大(如图1所示)。因此可以粗略认为最大输出功率对应某个恒定的电压，就是说可以把MPPT控制简化当作稳压控制。此方法的优点是控制起来简单，比较容易实现，但是由于其忽略了温度对光伏出力的影响，所以精度并不是很高。

　　2. 扰动观测法

　　在光伏阵列正常运行时，通过不断加以微小的电压波动来扰动光伏阵列的输出电压，在端电压变化的同时检测输出功率变化的方向，就能确定寻优方向，从而决定下一步电压参考值的大小(如图2所示)。此方法较恒定电压法精度更高，而且被测参数少，易于实现。但是此方法不适合环境快速变化的时候使用，而且由于不断的人为加入的扰动，光伏输出功率不能稳定在最大功率点上，而是在其附近震荡。

　　3. 导纳增量法

　　由光伏阵列的P-V特性曲线可知，存在唯一的最大功率点，并且在最大功率点处，功率对电压的导数为零。当输出电导的变化量等于输出电导的负值时，光伏阵列工作点即为最大功率点，这就是所谓的导纳增量法。此方法有极高的准确性，而且当环境快速变化时仍能具有很好的跟踪性。但是相比之下导纳增量法实现起来也较为复杂，对微处理器的要求也是比较高的。

　　早期的光伏系统大多采用恒定电压控制法，因为该方法简单易行，且基本能跟踪最大功率点，但随着电力电子及控制技术的发展，恒压法的简单性与其造成的能量损失相比已经变得很不合理。因此新的控制方法应运而生，例如文献经仿真对比后得出结论，大容量并网型光伏发电系统的MPPT通常会选择扰动观测法。而中采用了具有优良跟踪性能的导纳增量法来实现单级光伏并网的MPPT。

　　当前的下游企业发展

　　尽管政府出台了许多有关光伏产业的支持政策,但由于该产业成本高昂无法获得可持续经济利润,导致了政府目标流产、分布式项目推广不力、上网困难、限电和补贴缺口等一系列问题。由于太阳能在电力竞价中位居所有新能源的末席,如果没有强制性的可再生能源配额制,电力需求降低和电力系统改革会使光伏电力的上网问题雪上加霜。而传统能源和新能源两方的利益角逐也使得中国的配额制度面临着严峻挑战。另一方面,虽然特高压电网建设在五年左右能够缓解可再生能源上网容量问题,但短期来看,各地方省份为保护当地火力发电企业的利润和地方经济增长仍会将光伏发电后置,限电难以缓解。为维持现在项目收益率11%左右,据我们估计,每0.01元的电价下调须0.1元光伏系统的成本下降来维持。14年补贴缺口增长40%,15年业内预计扩大100%,可再生能源资金补贴从1.5分每千瓦时上涨到1.9分每千瓦时,只有27%的上浮,且80%以上补贴运用于风电,光伏难解近渴。我们认为缺口扩大的速度会放缓但扩大的趋势难以扭转。

　　公司风险:政策风险导致光伏下游公司的财务报表有四个不利表现:由于限电问题导致的使用小时数缩减、高负债比、补贴拖欠引发的现金流短缺和应收账款过多、还有投资回报不稳带来的融资困难。而诸如众筹和融资租赁等创新融资方式成本高昂且可持续性有待观察。虽然政府正在推动绿色债券的发展,但是相关的市场前景及准备工作还处于试验期,比如信息披露、绿色项目评估、投资者教育等都需要时间来完善。所有光伏电站开发商都存在资金缺口,资产负债表进一步恶化。

　　维持标配评级:政府一直坚定发展光伏发电产业,不断出台新的政策指引解决现有问题。但由于其高昂的成本,我们认为光伏将是政策落实的最后受益者。我们对光伏产业的长期发展保持信心,但眼下风险将持续,未现转折。对于光伏中游产业,为了避免双向制裁,很多光伏组件制造商仍处在将生产线转移出中国的转型之中。上游多晶硅全球供给过剩,售价持续承压,国内价格在8号文件落实后仅可维持稳定水平。

　　现在的光伏产能产业发展趋于平缓其实也是市场调整的表现，未来的新能源市场还是值得被期待，这也需要企业和政府的共同努力。