能源結(jié)構(gòu)改革促進(jìn)光伏行業(yè)持續(xù)增長

能源結(jié)構(gòu)改革促進(jìn)光伏行業(yè)持續(xù)增長能源結(jié)構(gòu)改革促進(jìn)光伏行業(yè)持續(xù)增長隨著全球性能源短缺、氣候異常和環(huán)境污染等問題的日益突出，綠色發(fā)展理念逐漸深入人心。在碳減排成為全球性的共識背景下，發(fā)展可再生清潔能源，并逐步降低化石能源的比重已成為未來發(fā)展的重要方向，由此也形成三個國際性約定。1992年出臺的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》明確需要世界各國一起推進(jìn)碳減排；1997年通過的《京都協(xié)議書》是第一次以法規(guī)的形式限制碳排放；2015年出臺的《巴黎氣候協(xié)定》對2020年之后的全球氣候治理進(jìn)行了安排，全球在21世紀(jì)下半葉實現(xiàn)碳中和，預(yù)計在2030-2035年間實現(xiàn)碳達(dá)峰。可再生能源成為各國重要的能源結(jié)構(gòu)改革方向，2015-2035年，可再生能源在全球能源消耗中的份額從將2015年的3%升至2035年的近10%。作為可再生能源的重要部分，全球光伏發(fā)電將迎來快速發(fā)展，根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）的預(yù)測，全球太陽能發(fā)電占比將在2040提升至20%，將在2050年提升至25%。我國是能源消費大國，《BP世界能源統(tǒng)計年鑒2021》數(shù)據(jù)顯示，2020年，中國能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比85．2%，其中煤炭占比57%。在全球能源結(jié)構(gòu)持續(xù)轉(zhuǎn)型的背景下，我國可再生能源存在巨大的增長空間。2020年9月，我國提出雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)，并逐步構(gòu)建了1+N法律法規(guī)體系，通過源頭減量、能源替代、二次利用、節(jié)能提效等方法建設(shè)低碳綠色經(jīng)濟(jì)。2020年12月，我國宣布到2030年，中國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億千瓦以上；《新時代的中國能源發(fā)展》提出優(yōu)先發(fā)展可再生能源。2021年3月，十四五規(guī)劃和2035遠(yuǎn)景目標(biāo)提出非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右，以光伏為代表的新能源在我國能源結(jié)構(gòu)中占比將逐步提升。根據(jù)歐洲光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2025年全球光伏新增裝機(jī)量樂觀情形下將達(dá)到346．7GW；根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)，2025年我國新增光伏裝機(jī)量樂觀情況下將達(dá)到110GW。光伏裝機(jī)量的持續(xù)提升，將進(jìn)一步提高產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的景氣度，硅片及金剛石線市場需求空間廣闊。金剛線行業(yè)發(fā)展趨勢相較于碳鋼線，鎢絲線具備高破斷拉力值、高扭轉(zhuǎn)值等優(yōu)異性能表現(xiàn)，在使用更細(xì)的線徑后，能夠有效降低硅片生產(chǎn)環(huán)節(jié)的碎片率。在目前硅料價格較高的背景下，盡管鎢絲線相較碳鋼線單價更高，硅片生產(chǎn)企業(yè)使用鎢絲線，仍能通過減少切割的硅損耗提升生產(chǎn)效益。金剛線線徑越細(xì)，鋸縫越小，切割時產(chǎn)生的鋸縫硅料損失越少，同樣一根硅棒可切割加工出的硅片數(shù)量越多，制造硅片所需的硅材料越少。金剛線母線直徑已由2016年的80μm降至2019年的50μm，相應(yīng)降低了切割料損。全球范圍內(nèi)，以光伏、風(fēng)電為代表的可再生能源在全球能源消費結(jié)構(gòu)中的比例不斷上升成為全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向。金剛線是金剛石切割線的簡稱，還被稱為之為鉆石切割線或者鉆石線。工業(yè)上許多硬質(zhì)材料都是用切割鋼線或者更高質(zhì)量的金鋼線來切割的，比如光伏領(lǐng)域的多晶硅切片，單晶硅，晶棒，金鋼線是光伏硅片切片過程中的重要耗材，已實現(xiàn)全面應(yīng)用。光伏目前已成為金剛線最大的應(yīng)用市場，占總需求量90%以上。金剛線價值量在1-2分/W，略高于硅片生產(chǎn)過程中的坩堝、熱場等其他耗材。金剛石線行業(yè)基本情況金剛石線是通過一定的方法，將金剛石微粉顆粒以一定的分布密度均勻地固結(jié)在高強(qiáng)度鋼線基體上制成的。通過金剛石線切割機(jī)，金剛石線與物件間進(jìn)行高速磨削運動，從而實現(xiàn)切割的目的。金剛石線最開始應(yīng)用于藍(lán)寶石切割，規(guī)模應(yīng)用于藍(lán)寶石切割始于2007年，應(yīng)用于光伏晶體硅片的切割始于2010年。金剛石線在晶體硅切割中應(yīng)用的環(huán)節(jié)包括切方、截斷和切片，其中在切方和截斷環(huán)節(jié)，為保證切割速度和切割效率，使用的金剛石線線徑較粗，一般達(dá)到250-350μm；在切片環(huán)節(jié)，由于廠家對原材料利用率、單位切割成本的要求更高，一般采用50-70μm的金剛石線。金剛石線用于藍(lán)寶石切割的線徑規(guī)格與硅切方、硅截斷工序類似，一般為180-250μm。金剛石線主要用于晶體硅、藍(lán)寶石、精密陶瓷等硬脆材料的切割。在晶體硅切割領(lǐng)域，全球2019年金剛石線需求量約為4，835．51萬公里；在藍(lán)寶石切割領(lǐng)域，根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球2017年金剛石線需求量約為110萬公里，2020年預(yù)計為150萬公里；在磁性材料切割領(lǐng)域，金剛石線使用比例仍然較低，且目前磁性材料切割對金剛石線的需求相對晶體硅、藍(lán)寶石較低。因此，金剛石線的需求量按應(yīng)用領(lǐng)域和環(huán)節(jié)劃分，用于光伏晶硅切片（即50μm-70μm線徑規(guī)格）的金剛石線用量最大，占當(dāng)前金剛石線總需求量的比例超過90%。因此，金剛石線的市場需求主要受下游光伏行業(yè)的發(fā)展情況影響。金剛石線技術(shù)革命推動光伏行業(yè)加速發(fā)展：我國光伏行業(yè)自2013年以來，在政府補(bǔ)貼扶持的背景下取得了快速發(fā)展，但近年來光伏行業(yè)補(bǔ)貼的逐步下調(diào)倒逼光伏企業(yè)必須通過降本增效實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。硅片作為太陽能電池的核心原材料，其成本下降對光伏行業(yè)具有重要意義。早期的硅片切割工序主要采用金剛石內(nèi)圓鋸片工藝，該工藝存在切縫大、硅材料損耗多的問題，同時對硅棒的尺寸也有限制，使得硅片生產(chǎn)成本居高不下。隨著切割技術(shù)的演進(jìn)，硅片生產(chǎn)企業(yè)逐步轉(zhuǎn)向游離磨料砂漿切割工藝，成本得到一定程度下降，但由于砂漿切割效率依然較低，切割損耗較大，環(huán)保處理成本高，切片成本進(jìn)一步大幅下降的空間較小。因此，上述傳統(tǒng)的切割工藝無法使晶硅切片的成本大幅下降、切割效率大幅提高，成為當(dāng)時制約光伏行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要因素。在此背景下，過去幾年晶硅切割行業(yè)對新型切割工藝的需求尤為迫切。金剛石線切割技術(shù)作為近幾年出現(xiàn)的新型切割技術(shù)，相比于游離磨料砂漿切割方式，具有切割速度快（4-5倍切割速度）、出片率高（多出15-20%硅片）、環(huán)境污染小等方面的巨大優(yōu)勢，能夠大幅降低硅片生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高光伏裝機(jī)收益率，推動光伏行業(yè)裝機(jī)量相應(yīng)增長。國內(nèi)金剛石線的發(fā)展歷程金剛石線超過90%以上系使用于光伏行業(yè)的晶硅片切割，國內(nèi)光伏行業(yè)晶硅切片使用的金剛石線主要經(jīng)歷了以下發(fā)展階段：日本廠商占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢，產(chǎn)品處于壟斷地位：金剛石線的制造和應(yīng)用起源于日本，在2014年之前，全球范圍內(nèi)具有國際競爭優(yōu)勢的金剛石線供應(yīng)商主要集中于日本，曾有超過10家以上的日本企業(yè)先后涉足電鍍金剛石線行業(yè)，如日本旭金剛石工業(yè)株式會社（以下簡稱旭金剛石）、日本中村超硬株式會社（以下簡稱中村超硬）、日本愛德株式會社、日本聯(lián)合材料株式會社等，其中以旭金剛石和中村超硬為主，上述日本企業(yè)占據(jù)了金剛石線市場的大部分市場份額。由于日本企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先，且產(chǎn)能較為集中，因而日本在金剛石線行業(yè)長期處于壟斷地位，中國光伏企業(yè)的金剛石線采購需求也主要由日本企業(yè)滿足。國內(nèi)廠商趕超，逐漸搶占日本廠商市場份額，完成進(jìn)口替代：金剛石線雖然較砂漿游離磨料切割方式具有巨大優(yōu)勢，但由于日本廠商的金剛石線產(chǎn)品價格較高，且產(chǎn)能相對有限，金剛石線在國內(nèi)光伏行業(yè)仍未取得大規(guī)模應(yīng)用，在此背景下，以岱勒新材、東尼電子、三超新材和美暢新材為代表的國內(nèi)金剛石線企業(yè)或技術(shù)團(tuán)隊自2010年前后開始，陸續(xù)投入鉆研相關(guān)技術(shù)。經(jīng)過持續(xù)的人員與資金的研發(fā)投入，國內(nèi)廠商在2014-2015年相繼實現(xiàn)80μm以下用于精密切割的電鍍金剛石線領(lǐng)域的技術(shù)突破，打破了日本廠商的技術(shù)壟斷。2015年，金剛石線實現(xiàn)國產(chǎn)化并規(guī)模生產(chǎn)后，產(chǎn)品價格迅速降低，由2012年約1元/米的單價下降至約0．2元/米，經(jīng)過近幾年來的持續(xù)工藝優(yōu)化和規(guī)模擴(kuò)張，金剛石線價格仍在繼續(xù)下降，截至2019年12月，金剛石線價格進(jìn)一步下降至約0．06元/米，國內(nèi)廠商憑借價格優(yōu)勢迅速搶占日本廠商的市場份額，其中以美暢新材為代表的國產(chǎn)廠商在技術(shù)上已完全可以滿足客戶的生產(chǎn)需求，隨著國內(nèi)廠商的產(chǎn)能逐步擴(kuò)大，國內(nèi)廠商在技術(shù)及產(chǎn)能上基本完成了金剛石線的進(jìn)口替代。金剛石線切割工藝大幅提高單位硅料的出片率及硅片切割效率，有效降低了硅片制作過程中的非硅成本。金剛石線國產(chǎn)化后，由于其價格優(yōu)勢，以隆基股份為代表的單晶企業(yè)2015年開始大規(guī)模使用金剛石線工藝，由于金剛石線切割工藝能夠大幅降低硅片制作過程中的非硅成本，因而在單晶切割領(lǐng)域快速滲透，使得金剛石線市場需求在2016-2017年快速增長。金剛石線市場競爭加劇，金剛石線價格快速下降，市場產(chǎn)能逐步淘汰：2018年5月，國家發(fā)改委、財政部、國家能源局當(dāng)天聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于2018年光伏發(fā)電有關(guān)事項的通知》（簡稱光伏531新政），對光伏補(bǔ)貼規(guī)模進(jìn)行了調(diào)整，導(dǎo)致光伏裝機(jī)量較預(yù)期大幅下降；于此同時，金剛石線行業(yè)經(jīng)歷了前期的高景氣度發(fā)展，各廠商紛紛擴(kuò)張的產(chǎn)能也在2018年逐步投產(chǎn)，使得金剛石線市場出現(xiàn)供過于求的競爭局面，金剛石線價格快速下降。2019年，金剛石線市場價格較光伏531新政出臺前下降幅度超過60%，這也使得行業(yè)內(nèi)的多家廠商出現(xiàn)虧損情形，市場競爭加劇導(dǎo)致的金剛石線價格大幅下降，預(yù)計也將會使得市場落后產(chǎn)能逐步被淘汰。金剛線在切割多晶硅片時，由于硅片表面損傷層減少，不利于使用傳統(tǒng)腐蝕方案對硅片進(jìn)行絨面制備，進(jìn)而影響多晶硅片的轉(zhuǎn)化率；2017年，黑硅及添加劑等新技術(shù)的出現(xiàn)解決了金剛石線切割多晶硅片反射率過高的問題，使得硅片光吸收能力提升。由于單晶硅片率先完成了金剛石線切割工藝轉(zhuǎn)換，硅片成本大幅降低，單晶硅片的市場份額迅速提高，在此背景下，金剛石線在多晶切割領(lǐng)域的滲透速度大幅加快，截至2017年，以保利協(xié)鑫、晶科能源等為代表的多晶龍頭企業(yè)均開始大規(guī)模使用金剛石線切割工藝。因此，金剛石線市場需求在2017-2018年期間連續(xù)大幅增長。全球單晶新增裝機(jī)量在2015年至2018年期間逐年大幅增長，于此同時，電鍍金剛石線在單晶硅片切割領(lǐng)域的滲透率快速提升，以上兩個因素使得金剛石線市場需求在上述期間爆發(fā)式增長。在多晶領(lǐng)域，全球多晶新增裝機(jī)量仍占據(jù)主導(dǎo)地位，自2016年開始，金剛石線切割工藝在多晶硅片滲透率開始有所提高。根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù):金剛石線切割技術(shù)2018年在單晶硅片領(lǐng)域的滲透率為100%，在多晶硅片領(lǐng)域的滲透率接近90%；根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會2019年1月發(fā)布的《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》（2018年版），單晶硅領(lǐng)域金剛石線切割技術(shù)2017年已全面取代砂漿切片技術(shù)，2018年多晶硅切片基本從砂漿切片向金剛線轉(zhuǎn)換，占比約為95%，金剛石線在多晶硅片領(lǐng)域滲透率的快速提高使得金剛石線市場需求在2018年繼續(xù)大幅增長。金剛石線的需求展望金剛石線在光伏產(chǎn)業(yè)鏈中的盈利能力居于前列，2021年利潤率水平僅次于硅料，平均毛利率達(dá)到35%左右，向上延展到母線或者更上游的企業(yè)能達(dá)到50%以上。細(xì)線化薄片化與大尺寸有望帶動切片環(huán)節(jié)線耗提升。下游需求方面，平價上網(wǎng)與碳中和時代背景下，光伏需求增加，疊加硅片擴(kuò)產(chǎn)加速，使得金剛石線需求有望超越行業(yè)增長。金剛線行業(yè)下游發(fā)展概況作為金剛線的主要下游，光伏需求高增疊加硅片環(huán)節(jié)加速擴(kuò)產(chǎn)為金剛線行業(yè)帶來巨大市場空間。根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國金剛線行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)研與未來投資分析報告（2023-2030年）》顯示，2020年全球金剛線需求量達(dá)5595萬公里，金剛線產(chǎn)值達(dá)26．66億元。硅片細(xì)線化、大尺寸、薄片化發(fā)展趨勢確定，有望帶動線耗不斷提升。預(yù)計2025年全球金剛線需求量達(dá)18010萬公里，金剛線產(chǎn)值達(dá)48．52億元。金剛線制造與應(yīng)用最早起源于美、日等發(fā)達(dá)國家。從早期全球范圍來看，日本和美國的金剛線供應(yīng)商具有國際競爭優(yōu)勢。日本旭金剛石工業(yè)株式會社（Asahi）、日本聯(lián)合材料株式會社（ALMT）、美國DMT等國際知名企業(yè)在金剛線制造領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先地位。2015年以來，中國企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)效率逐漸提高，生產(chǎn)成本逐漸下降，實現(xiàn)了反超。目前美暢股份、高測股份、恒星科技、三超新材、岱勒新材等中國企業(yè)已占據(jù)絕大部分市場份額。其中美暢股份金剛線出貨量遙遙領(lǐng)先，2021年達(dá)4540．82萬公里，行業(yè)呈現(xiàn)一超多強(qiáng)競爭格局。金剛石線的優(yōu)勢金剛石線最早主要用在藍(lán)寶石領(lǐng)域，在2015年開始應(yīng)用在光伏領(lǐng)域，之前光伏采用砂漿切割。當(dāng)國人把砂漿切割技術(shù)開發(fā)到極致的時候，已無降本空間，金剛石線這種工藝走進(jìn)光伏人視野。對于光伏行業(yè)來說，降本增效是永恒話題，尤其是在近兩年硅料價格大漲吞噬下游利潤，如何降低切割損耗、降低硅片成本是硅片企業(yè)迫切要解決的。硅片薄片化是近兩年硅片行業(yè)降低單片成本努力的方向。伴隨著硅片薄片化的是金剛石線的細(xì)線化。金剛石線細(xì)化可以減少切割對硅的損耗。切片過程中，硅片碎片率降低從而提高硅片良品率。硅料價格的高位推動金剛石線直徑降低，減少硅耗這是最直接有效的好處。金剛石線細(xì)化后能夠切更薄的硅片。就像用斧頭切菜和用菜刀切菜一個道理。這兩個原因都有助于將同樣長度的硅棒切成更多數(shù)量的硅片。金剛石線細(xì)化后母線材料用量會大幅減少。由于線的直徑變小，截面積變小，母線質(zhì)量也就變小，可見材料上有節(jié)約。金剛石線本身也面臨鎢絲的挑戰(zhàn)。雖然相對于鎢絲線，鋼絲線的成本低，但是問題是破斷力不及鎢絲線，現(xiàn)在的38-42微米已經(jīng)接近鋼絲線的極限。鎢絲替代成為新方向。從使用壽命的角度對鋼絲和鎢絲金剛石線進(jìn)行比較，鎢絲金剛石線的使用次數(shù)是鋼絲的10-20倍。但是缺點在于：一是鎢的價格高于鋼絲價格，同等長度的鎢絲價格是鋼絲價格的數(shù)倍；二是鎢絲的繞線長度最多100km，而鋼絲能夠達(dá)到300km，因此運輸和使用中的成本也高于鋼絲；三是目前的鎢絲母線的成材率較鋼絲低，因而增加了鎢絲線的成本。所以，金剛石線細(xì)線化和母線替代都有弊有利，需要權(quán)衡取舍。從歷史發(fā)展來看，金剛石線門檻相對較低，也造成了一段時間內(nèi)金剛