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未来十年不同组件对光伏玻璃需求预测

来源: 浏览次数:8614 发布日期:2022-01-07 手机版

一、光伏玻璃的用途

 

由于单体太阳能光伏电池机械强度较差,在室外环境中容易造成破裂,同时空气中的水分和腐蚀气体会氧化和腐蚀电极,光伏电池无法承受严酷的露天工作环境,所以在封装的过程中需要在光伏组件的最外层加上光伏玻璃,起到保护电池片和电极以及透光的作用,光伏玻璃的质量直接决定了光伏组件的发电效率和组件的使用年限。

 

光伏组件

 

二、光伏玻璃的分类

 

首先光伏电池可分为晶硅电池和薄膜电池,晶硅电池因光电转换效率高以及技术比较成熟,目前为市场的主流,市占率约在90%。目前晶硅电池所使用的光伏玻璃制作工艺主要采用压延法,薄膜电池所使用的光伏玻璃制造工艺主要采用浮法,两者的制造工艺不同。

 

相较于超白浮法玻璃,超白压延法玻璃表面经机器的压延,玻璃表面能产生具有锥形纹路的花纹,可以减少太阳光线的反射率和吸收率,使太阳光线在各种角度下射入都有极高的透光率,从而大幅提升了光伏组件的光电以及光热转换效率。

 

光伏玻璃和普通玻璃一样,也是由石英砂纯碱白云石石灰石等原材料制成。然光伏玻璃相较于普通玻璃其含铁量不同,含铁量的不同决定了玻璃透光性的不同,光伏玻璃的含铁量在0.05%到0.02%左右,透光率一般大约等于91.5%,300-2500nm光谱范围内大于等于91%。普通玻璃含铁量在0.2%以上,透光率在88%-89%之间,所以制造光伏玻璃需要使用含铁量较低的石英砂。

 

光伏玻璃使用环境相对较恶劣,所以光伏玻璃需要有更好的耐高温性,对于户外酸雨环境等有一定抗腐蚀性,抗冲击能力也要强于普通玻璃。制造光伏玻璃对于玻璃厂的制造工艺有着更高的要求,普通玻璃厂难转换成光伏玻璃厂。

 

光伏玻璃

 

三、对于光伏各组件未来发展趋势的预测以及各组件对玻璃需求的影响

 

1、单/双面组件市场占比

 

我们用市面上主要使用的晶硅电池来计算,现在市场上分为单面玻璃光伏组件和双面玻璃光伏组件。单面玻璃光伏组件是指单面电池,所以正板使用光伏玻璃,背板使用其他材质。双面玻璃光伏组件是指双面电池,所以背板和正板均使用光伏玻璃材质。

 

双面玻璃光伏组件相较于单面玻璃光伏组件具有更高的光电转换效率以及衰减更加缓慢等优点,所以预计双面玻璃光伏组件将成为未来市场的主流。但目前为止,因双面玻璃光伏组件成本较高,单面玻璃光伏组件仍是市场主流。

 

根据CPIA统计的数据,截止至2020年我国单面玻璃光伏组件市占率大约占70%,双面玻璃光伏组件市占率约占30%,预计未来双玻组件将会提升(注:双玻组件需要用到两块玻璃,其对玻璃的需求量远大于单玻组件)。

 

在后文的测算中,我们预计在十四五期间世界各国光伏产业将得到大力发展,所以预计2020-2025年单玻组件将约以平均每年10%的速度递减,十四五结束后,因各国新能源基础设施将基本完善,对于光伏组件需求将大幅减少,所以预计2025-2030年单玻组件将约以平均年2.5%的速度递减。

 

光伏玻璃

 

2、不同厚度光伏玻璃盖板市场占比

 

根据CPIA介绍,目前市场上光伏玻璃盖板的厚度分为小于等于2.5mm、2.8mm、3.2mm等规格,其中厚度小于等于2.5mm的光伏玻璃主要使用于双玻组件。2020年,3.2mm的前盖板光伏玻璃组件市占率最高,大约在71.3%。预计在未来光伏玻璃的厚度将会得到降低,首先较薄的光伏玻璃能降低整个光伏组件的重量,从而大幅减少组件在制造、运输、以及安装时所需要的成本,其次更薄的光伏玻璃能提高光伏组件的透光率,从而大幅提升光电转换效率。

 

据CPIA预计,随着技术的进步,未来3.2mm厚度的光伏玻璃市占率将会降低,2.5mm及以下的光伏玻璃市占率将会有所增加。在我们后续的计算中,因不同玻璃盖板厚度的比例与单玻、双玻组件比例接近,在后文的测算中,我们统一假设单玻组件使用3.5mm光伏玻璃盖板,双玻组件使用2.5mm光伏玻璃盖板。

 

光伏玻璃

 

3、不同尺寸硅片市场占比

 

根据CPIA统计,2020年市场上硅片尺寸种类繁多,例如156.75mm、157mm、158.75mm、166mm、182mm、210mm等,并且各尺寸均占有一定的市场份额。CPIA预计未来166mm硅片尺寸将是未来2-3年的过度尺寸,同时从过去来看,156.75mm硅片尺寸由2019年的主流尺寸,至如今该尺寸市场份额逐年降低至17.7%,预计2022年将被市场淘汰。

 

所以预计未来硅片将向大尺寸发展,因大尺寸硅片能摊薄硅片的制造成本以及提高市场溢价。从下图可以看出硅片尺寸越大整个光伏组件的面积也就越大,所需要使用的玻璃也就更多。

 

光伏玻璃

 

四、不同组件每GW对于玻璃的需求

 

玻璃密度约为2.5吨/立方米,运用物理学质量的计算公式m=pv,可以计算出一平方米厚度为2.5mm、3.5mm的玻璃分别需要玻璃约0.00625吨、0.00875吨。具体计算方法0.0025m*1㎡*2.5吨/立方米=0.00625吨。

 

以中环股份M6 72(166mm)版型组件为例,其尺寸为1052mm*2115mm,组件面积约为2.22平方米,M6单玻组件平均功率约为450w,额定功率按照75%来算450w*0.75=338w,假设双玻发电效率较单玻提升10%,所以166mm双玻发电量约338w*1.1=371w,1GW发电量使用166mm单玻组件需要1GW/338W=2958579.882件,1GW双波组件需要1GW/371W=2695417.79件。

 

1GW单玻组件使用玻璃数量约为2958579.882件*2.22平方米*0.00875吨/平方米=57470.41吨,双玻组件使用玻璃数量约为2695417.79件*2.22平方米*2块*0.00625吨/平方米=74797.84吨。

 

按上述测算方法,以隆基股份M10 72(182mm)版型组件为例,其尺寸为2256mm*1133mm,组件面积约为2.56平方米,M10单玻平均功率约为540w,额定功率约为405w,1GW需要2469135.802件,M10双玻发电量假设提升10%,发电量约为446w,1GW需要2242152.466件。1GW单玻组件需要玻璃约55308.64吨。1GW双玻组件需要玻璃约71748.88吨。

 

以天合光能G12 50(210mm)版型组件为例,其尺寸为2176mm*1098mm,组件面积约为2.39平方米,该组件平均功率约为505w,额定功率约为379w,1GW需要2638522.427件,G12双玻发电量假设提升10%,发电量约为417w,1GW需要2398081.535件。1GW单玻组件需要玻璃约55178.1吨。1GW双玻组件需要玻璃约71642.69吨。

 

可以看出硅片尺寸越大每GW需要用到的光伏玻璃越少。

 

五、对于全球未来光伏玻璃需求量的测算

 

取CPIA未来全球新增光伏装机量预测值的平均数,2021年全球光伏预计新装机量约为160GW,因光伏组件的功率均按照标准条件标定,在实际使用中,各个地区光照条件、环境温度、组件安装方式均有所不同,同时考虑灰尘遮挡、组件失配以及组件输出到逆变器之间直流线缆损耗等因素,光伏组件长时间输出功率达不到标准功率,造成逆变器的容量浪费,需考虑光伏装机容配比因素。

 

假设容配比为1.1,所以2021年光伏组件需求为新装机量*容配比=176GW。根据前文CPIA预测,2021年M6及以下组件市场占比约为50%,M10组件占比约为27%,G12组件占比约为23%。其中单玻组件占比约为70%,双玻组件占比30%。

 

光伏玻璃

 

按照计算2021年光伏玻璃需求量测算的方法,对未来光伏玻璃的需求量进行测算:

 

光伏玻璃

 

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