碳中和目標下,推動以光伏、氫能為代表的清潔能源革命是保障我國能源安全 的根本之道,料其中亦將誕生中長期的主題投資機會。我們圍繞光伏、氫能兩 大能源安全賽道,結合細分領域景氣度、競爭格局等方面,優選四個細分方向:光伏支架、光伏儲能、儲氫、氫燃料電池,賽道拓寬帶來領先企業成長空間。光伏支架:享受跟蹤支架滲透率提升及國
碳中和目標下,推動以光伏、氫能為代表的清潔能源革命是保障我國能源安全 的根本之道,料其中亦將誕生中長期的主題投資機會。我們圍繞光伏、氫能兩 大能源安全賽道,結合細分領域景氣度、競爭格局等方面,優選四個細分方向:光伏支架、光伏儲能、儲氫、氫燃料電池,賽道拓寬帶來領先企業成長空間。
光伏支架:享受跟蹤支架滲透率提升及國產化替代雙重紅利。跟蹤支架替代固 定支架的浪潮正高速推進,當前全球滲透率估計達 30%,GTM 預計 2023 提升 至 42%;國內滲透率僅 16%,后續提升空間巨大。我們測算 2021-2023 年跟蹤 支架市場空間分別為366/439/535億元,YOY分別為27%/20%/22%。根據Wood Mackenzie 數據,全球跟蹤支架 CR4 約 62%,以海外企業為主,國內龍頭市場 份額僅 5%左右,較光伏其余領域差距甚遠,國產化占比提升空間較大。結構性 優化疊加國產化替代紅利下,國內“隱形冠軍”迎來脫穎而出的機遇。
光伏儲能:政策加碼,平價時代下裝機規模有望爆發。儲能環節的發展是光伏 實現大規模并網的必要前置條件,各地政府接連出臺相關政策引導新增光伏項目 按 5-20%比例進行儲能配置。我們測算國內未來 3 年光伏儲能容量需求可達 17.55GWh,存量改造長期將釋放更大空間。儲能系統核心環節中,儲能電池系 統與動力電池技術同源,儲能逆變器與光伏逆變器技術同源,業內鋰電龍頭及逆 變器龍頭有望憑借技術、制造及渠道等優勢順勢延伸布局,占據先機。
儲氫:關鍵設備國產化亟待突破,液氫存儲技術未來可期。儲氫貫穿氫能產業 鏈各環節,是制約氫能源實現實用化、規模化的關鍵所在。目前國內儲氫模式以 高壓氣態氫為主,參考天然氣產業發展歷史及海外應用情況,液氫預計將是未來 主要技術。儲氫核心設備包括儲氫罐、氫閥門等部件,目前 20-35 兆帕氣態儲 氫設備已實現國產化量產,70 兆帕以上氣態儲氫設備及液氫設備高度依賴進口。隨著氫能產業化的持續推進,儲氫設備環節具備較強的需求放量及國產化替代邏 輯。
氫燃料電池:技術鏈逐層解耦,上游技術突破進行時。我國燃料電池產業鏈采 取自下而上發展模式,下游政策補貼商用車,帶動中游燃料電池系統廠商蓬勃發 展,而上游電堆及其核心材料國產化率偏低,技術亟待突破。隨著政策持續加碼, 燃料電池正迎來產業化快速突破階段。短期來看,綁定下游優質客戶,具備較強 渠道資源的燃料電池系統供應商具備較快放量的邏輯。長期來看,掌握產業鏈內 電堆、膜電極等核心環節關鍵技術的企業料將具備更高的話語權和議價能力。
新時代下的能源安全,起筆能源革命新篇章
能源安全是國家總體安全在能源領域的落實,是政治、經濟、外交、軍事等國際環境 安全問題的折射。現階段我國能源安全的問題包括連續供應安全及生態環境安全兩大類問 題。其中,連續供應安全問題主要體現在我國油氣資源對外依存度較高,根據國家統計局 數據,2019 年原油、天然氣進口占比分別達約 70%、40%,隨著當前國際地緣政治格局 愈發復雜,潛在的阻供風險不容忽視。生態環境安全問題反映在我國煤油氣等化石燃料占 一次性能源消費比重較高,2019 年我國化石能源消費比重約 84.7%,其排放的局部地區 污染物及全球性二氧化碳排放物影響長期戰略性生態安全。
長期來看,解決能源安全問題的根本之道在于推進以光伏、氫能為代表的可再生能源 本土化、多元化發展。2020 年 9 月,在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上 宣布,中國二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值,努力爭取 2060 年前實現碳中和。2020 年 12 月,國務院新聞辦公室發布《新時代的中國能源發展》白皮書,再次強調“四 個革命,一個合作”為我國新時期的能源安全戰略。結合碳中和目標,能源革命的核心一 方面在于推動以光伏、氫能為代表的清潔能源體系的搭建和發展,調整能源供給結構,在 碳中和的目標背景之下保障我國能源的供應;另外一方面在于新能源應用上的多元化,探 索更多場景下新能源的使用。
光伏:平價元年擴需求,支架儲能待掘金
平價時代來臨,碳中和目標支撐裝機量高增長
預計 2021-2025 年光伏裝機量維持高增長。2021 年國內光伏行業正式進入平價上網 階段,在“30·60”碳中和目標下,光伏作為應用較為成熟的可再生能源,在能源構成比 例的占比預計將進一步提升。同時,伴隨著全球光伏市場持續多元化發展,各國可再生能 源規劃的戰略地位上升,預計整體的光伏行業需求端景氣度高漲,新增裝機量有望進一步 提速。根據 CPIA 數據,樂觀情形下預計 2021-2025 年全球光伏新增裝機量為170/225/270/300/330GW,對應 CAGR 約 18%;國內新增裝機量為 65/75/90/100/110GW, 對應 CAGR 接近 14%。保守情形下,全球新增裝機量預計為 150/180/210/240/270GW, 國內新增裝機量預計為55/60/70/80/90GW,對應2021-2015年CAGR分別為16%、13%。
光伏已經成為中國的著名產業名片之一。經過多年的發展,中國光伏產業鏈依托本土 制造業優勢在全球范圍內已具備較強競爭優勢,上下游配套發展較為完善。從裝機量來看, 我國光伏發電新增裝機連續 6 年全球第一,累計裝機規模連續 4 年位居全球第一。從市場 份額角度來看,國內光伏主輔材、組件及逆變器領域在全球范圍內產能及產量市場份額領 先優勢明顯。根據 CPIA 數據,2019 年國內多晶硅、硅片、電池片、組件在全球產能及產 量占比分別達 69%/67%、94%/97%、78%/79%、69%/71%,主導全球光伏行業發展。
產業鏈梳理:主輔材格局清晰穩定,支架、儲能環節具備爆發潛力
光伏產業鏈包括上游主輔材、中游制造、逆變器、光伏支架、儲能等核心環節。從競 爭格局的角度出發:(1)主輔材(硅料、光伏玻璃、膠膜)、中游制造(硅片、電池片、 組件)、逆變器等環節競爭格局穩定,呈現寡頭或一超多強競爭態勢,頭部企業市場份額 較大,領先優勢明顯,受益于下游需求高景氣度帶來的增長確定性較為明確。(2)光伏支 架領域競爭格局相對分散,2019 年龍頭企業出貨量市場份額僅 5%左右。目前跟蹤支架對 固定支架形成部分替代的趨勢已顯現,由于跟蹤支架技術壁壘較高,分散的市場格局有望 發生轉變。同時,根據 Wood Mackenzie 數據,目前跟蹤支架全球國產占比不足 10%,與 光伏其余領域國產化占比差距較大。伴隨著國內跟蹤支架市場逐步起步,國內領先企業具 備爆發的潛質。(3)光伏儲能主要受制于成本性價比等因素,處于相對早期發展階段。近 年來,各地方政府在政策端持續加碼“光伏+儲能”項目,引導光伏項目按 5-20%的比例 配置儲能,有望帶動儲能裝機快速增長。對于電化學儲能系統而言,儲能電池組技術與動 力電池技術同源,儲能逆變器與光伏逆變器技術同源,鋰電龍頭及逆變器龍頭有望憑借技 術、制造、渠道等優勢順勢布局,搶占先發優勢。
光伏支架:享受跟蹤支架滲透率提升及國產化替代雙重紅利
光伏支架可分為固定支架及跟蹤支架,后者技術壁壘較高。光伏支架是太陽能光伏發 電系統中為了支撐、固定、轉動光伏組件而設計安裝的特殊設備。按能否跟蹤太陽轉動區 分,光伏支架可分為固定支架及跟蹤支架兩類產品。固定支架以機械結構為主,技術門檻 相對較低,對應的優點為穩定性較強,初期投入成本較低。而跟蹤支架構成包括結構系統 (可旋轉支架)、驅動系統、控制系統(通訊控制箱、傳感器、云平臺、電控箱等部件) 三大系統,除機械結構更為復雜外,其控制系統還涉及算法層面的優化設計。對于一個跟 蹤支架系統項目而言,廠商需要針對項目地的具體情況,綜合考慮風/雪載荷、結構設計及 排布等因素,輔以對應跟蹤算法的配合,形成一個完整的跟蹤支架系統解決方案,制造工 藝、設計流程較之固定支架更為復雜,初始投資成本也相對較高。
跟蹤支架可有效提高發電效率、降低度電成本。跟蹤支架可根據光照情況進行自動調 整組件方向,可減少組件與太陽直射光之間的夾角,獲取更多的太陽輻照,從而有效提高 光伏電站發電量。按旋轉支架數量劃分,跟蹤支架可細分為單軸及雙軸跟蹤支架,雙軸跟 蹤支架理論發電量增厚效益更高,但受制于成本因素,目前單軸跟蹤支架為市場主流選擇。根據新加坡太陽能研究所(SERIS)研究數據,由于雙軸跟蹤系統受制于高成本,利用“單 軸跟蹤+雙面組件”的組合可在全球 93.1%的區域內實現最低度電成本。其中,單軸跟蹤 系統較固定支架發電量增厚達 7%-37%,而成本較之雙軸跟蹤系統低 8%-29%。此外,業 內企業亦開始研究通過算法的配合來進一步提高跟蹤系統的發電增厚效益,如中信博于 2021 年 1 月 20 日發布《中信博新一代人工智能光伏跟蹤解決方案白皮書》,通過真實地 形下的跟蹤控制策略及基于實時氣象數據的云層策略可為光伏電站額外提高 7%的增發收 益。
海外市場跟蹤支架滲透率較高,我國 2019 年滲透率僅 16%,提升潛力巨大。
(1)全球市場維度看,跟蹤支架在歐美地區應用已相對成熟。根據 GTM 數據,2019 年全球跟蹤支架滲透率約 30%,預計到 2023 年將提升至 42%;分區域來看,美國、歐洲 等地跟蹤支架應用已經較為成熟,美國滲透率已接近 70%。
(2)我國跟蹤支架處于早期應用階段,滲透率快速提升。長期以來,我國光伏支架 市場中固定支架依然占據了較大市場份額,根據 Bloomberg 統計,2016 年我國所有光伏 項目中安裝跟蹤支架的項目占比僅為 1.2%,背后原因主要與早期跟蹤支架技術成熟度較 低、穩定性不足、成本收益比較低等因素相關。近年來,隨著跟蹤支架成本降低及技術穩 定性提升,加之平價時代來臨背景下催生的光伏電站精細化管理需求,采用跟蹤支架成為 提高光伏電站收益的重要措施之一。根據 CPIA 數據,2019 年,中國光伏電站市場跟蹤支 架占比為 16%,預計到 2025 年跟蹤支架占比將上升至 25%以上。
跟蹤支架迎來快速增長期,2023 年市場空間達 535 億。光伏支架作為光伏電站的“骨 骼”,其規模增長不僅享受全球光伏裝機整體規模增長的賽道紅利,還將享受跟蹤支架滲 透率提升帶來的結構性優化紅利。我們基于如下假設測算跟蹤支架未來市場規模:(1)保 守估計裝機容配比為 1 比 1;(2)跟蹤支架主要應用于地面電站,其余工商業分布式、戶 用光伏以固定支架為主。根據 GTM 數據,2019 年全球地面電站占比約 60%,隨著補貼逐 步退坡及優質屋頂資源的釋放,地面電站占比后續預計小幅降低;(3)預計全球光伏裝機 將在 2021-2023 年維持高增長態勢,全球裝機達 159GW、189GW、236GW,YOY 分別 為 25%、19%、25%;(4)跟蹤支架滲透率維持提升趨勢,預計 2023 年可達 42%左右;(5)支架單價基于中信博 2019 年均價做估計,預計未來隨技術進步跟蹤支架單價會持續 下滑,固定支架價格剛性則會相對較強。
基于上述假設,我們測算 2020 年至 2023 年全球跟蹤支架市場空間分別為 288/366/439/535 億元,YOY 分別為 18%/27%/20%/22%。
全球跟蹤支架 CR4 約 62%,國產占比提升潛力較大。從全球跟蹤支架市場份額占比 來看,根據 Wood Mackenzie 數據,2019 年 CR4 約 62%,跟蹤支架龍頭為美國公司 NEXTracker,全球市占率約 29%。國內企業中信博占比 6%,Nclave(天合光能全資子公 司)占比 4%,分列五、六位。目前海外廠商仍在跟蹤支架領域占據主導優勢,主要系跟 蹤支架率先在海外市場普及,而國內應用程度仍處于早期階段。
國內領先企業有望享受“全球市場國產替代+國內市場份額集中度”提升雙重紅利。一方面,參考光伏其余領域國產化占比,根據 CPIA 數據,2019 年中國廠商在硅料(多晶 硅)、硅片、電池、組件等領域的產量全球占比分別達 67.3%、97.4%、78.7%、71.3%。隨著我國跟蹤支架應用普及,國內企業有望憑借產業鏈協同、技術及成本優勢搶占全球市 場份額,進一步提升跟蹤支架國產占比。另一方面,過往國內光伏支架市場集中度較低, 核心原因主要系過往國內市場固定支架占比較大,技術壁壘相對較低,參與企業較多。而 隨著國內跟蹤支架滲透率持續提升,龍頭企業在跟蹤支架領域的技術、算法、成功項目案 例等層面領先優勢明顯,未來市場份額集中度提升預期較強。
光伏儲能:政策引導按比例配置,平價時代下裝機規模有望爆發
儲能是可再生能源大規模發展的關鍵支撐技術。光伏等可再生能源發電波動性、隨機 性特征較為明顯,波峰高發電量時會對電網的安全穩定造成較大沖擊,而隨機性帶來的供 需匹配錯位容易產生嚴重的電量消納問題。我國光伏棄光問題雖然在近年來得到一定程度 的緩解,但在部分光伏建設重點省份仍存在棄光率較高的現象。根據國家能源局數據,2020 年全國平均棄光率 2%,光伏消納問題較為突出的西北地區棄光率達 4.8%。儲能系統的核 心作用在于彌補一般光伏發電系統中所缺失的“儲-放”的功能,緩解光伏大規模接入電網 帶來的波動性,同時減少光伏棄電比率,提高電能利用率。
政策引導下儲能漸成標配,平價時代下國內儲能裝機規模有望爆發。2017 年 9 月, 發改委、財政部、科技部、工信部和能源局聯合印發《關于促進儲能技術與產業發展的指 導意見》(簡稱“意見”),這是我國儲能行業第一個指導性政策。按《意見》發展階段規 劃,2021 年至 2025 年為儲能產業規模化發展階段,旨在促進儲能產業形成較為完整的產 業體系。頂層設計指引下,各省份亦紛紛出臺相關配套政策,優先支持“光伏/風電+儲能” 項目建設。其中,內蒙古、山東、山西、河北、貴州等省份明確儲能配置比例,分布在 5%-20% 之間。新疆明確對根據電力調度結構指令進入充電狀態的電量給予 0.55 元/千瓦時的補償。
從儲能的技術路徑來看,電化學儲能占據未來制高點。抽水蓄能是當前最為成熟的電 力儲能技術,根據 CNSA 數據,目前占全球儲能累計裝機規模的 90%以上。但受地理選 址和建設施工的局限,抽水蓄能未來發展空間有限。相比抽水蓄能,電化學儲能受地理條 件影響較小,建設周期短,應用場景更為廣泛。隨著成本持續下降、商業化應用日益成熟, 電化學儲能技術優勢愈發明顯,逐漸成為儲能新增裝機的主流。預計未來隨著鋰電池產業 規模效應進一步顯現,成本仍有較大下降空間,發展前景廣闊。
光伏等可再生能源并網將成為我國電化學儲能市場未來重要增長動力。根據 CNESA 數據,2018 年中國電化學儲能項目在電力系統的新增裝機規模為 0.7GW,同比增長 465%。從應用分布上看,我國集中式可再生能源并網儲能占比僅 10.7%,與全球 25.2%的占比仍 存一定差距。占比較低的核心原因在于國內可再生能源儲能商業模式尚未完全打通,儲能 收益(調峰補償收益+棄電儲能收益)無法覆蓋系統建設成本。當前階段下,國家主要利 用補貼政策及政策引導儲能配比來推進新能源儲能配置。未來隨著規模化應用后帶來的儲 能成本下降,可再生能源儲能領域將迎來市場化快速發展階段。
電池組、BMS、PCS 為電化學儲能系統三大核心環節。電化學儲能產業鏈主要包括 儲能系設備提供商、儲能系統集成商及安裝商。完整的電化學儲能系統主要由電池組、電 池管理系統(BMS)、能量管理系統(EMS)、儲能變流器(PCS)以及其他電氣設備構成。從成本構成的角度出發,電池組是儲能系統最主要的成本構成部分,成本占比約 67%;PCS 用來控制儲能電池組的充電和放電過程,進行交直流的變換,成本占比約 10%;BMS 主 要負責電池的監測、評估、保護以及均衡等,成本占比約 9%;EMS 及其余電器設備等成 本占比在 2%-6%之間。
競爭格局初步顯現,鋰電池龍頭及逆變器龍頭憑借技術、渠道優勢占據先機。細分領 域來看,儲能電池組及 BMS 與鋰電池技術同源,同時由于國內儲能電池在新能源并網領 域應用程度仍較低,主要沿用此前動力電池產線為主,行業內鋰電大廠憑借技術及產能優 勢將布局順勢延伸至電網側、用戶側等儲能領域。從國內競爭格局來看,根據中關村儲能 協會(CNESA)統計,2019 國內新增投運的電化學儲能項目中,儲能技術供應商(主要 為電池組、BMS)出貨量前三為寧德時代、海基新能源、國軒高科,其中寧德時代出貨量 約 386MWh,領先優勢較為明顯。儲能逆變器與光伏逆變器技術同源,且交直流轉化技術 已較為成熟,預計競爭格局將保持穩定狀態。根據 CNESA 數據,2019 年國內新增項目中 儲能逆變器出貨量前三有科華恒盛、恒瑞繼保等。儲能系統集成商領域,由于目前儲能領 域處于相對早期發展階段,應用領域較廣,系統集成專業化程度較低,競爭格局相對分散。根據 CNESA 數據,2019 年國內新增項目中系統集成商出貨量前三有科陸電子、海博思創 等。隨著新能源側儲能需求逐步爆發,集成專業化程度提升,后續具備差異化渠道、技術 等優勢的廠商有望脫穎而出。
作者: 來源:中信證券
責任編輯:jianping