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光储最后一公里——“光伏跳跃间断点”结局篇

2020-6-29 11:37

光伏跳跃间断点的前三篇复盘光伏的过去、总结光伏的规律、展望光伏的未来,本文是系列讨论的结局篇,讨论光伏替代火电的终极目的,推演达成目的的最后一公里,光储系统。1.逻辑1.1.光伏电力的终极目标是光伏替代火电 ...

光伏跳跃间断点的前三篇复盘光伏的过去、总结光伏的规律、展望光伏的未来,本文是系列讨论的结局篇,讨论光伏替代火电的终极目的,推演达成目的的最后一公里,光储系统。

1.逻辑

1.1.光伏电力的终极目标是光伏替代火电,这面临两种约束。

第一种是补贴约束,即补贴有限性。由于光伏是存量20年补贴不变,因此财政支出遵循斐波那契数列1,2,3,5,8, 13…..。这种指数级的增长超出财政承受力,所以德国、西班牙和中国的补贴下滑都引发光伏需求的剧烈波动。

第二种是并网约束,即资源有限性。由于光伏电源的不稳定性,安装量达到一定比例的时候引发电网不稳定。比例众说纷纭,有人说20%,有人说50%,无论电网脱碳的比例多少,这个上限是存在的,电网消纳存在天花板。

1.2.由于上述约束,光伏供需关系矛盾。

2008-2018年由于各国财政补贴下降引起光伏需求大幅波动,补贴刺激需求,供给增速快于需求增速造成产能过剩带来ROE波动和资产负债表波动。当光伏装机面临并网上限的时候,全行业利润增长触及天花板。

1.3.解决上述约束,光伏需要降本增效。

硅料替代薄膜,单晶替代多晶,2019年光伏实现发电侧平网摆脱补贴约束,政府削减光伏补贴对需求的影响越来越小,光伏需求具备内生增长性。

HIT替代PERC,储能成本下降,光储实现发电侧平网摆脱并网约束,光伏替代火电。

光储系统并非简单的光伏+储能,这将带来新能源体系的重构。由于光伏成本的快速下降,以德国为例,光伏在储能系统的成本只有20%,储能成本占比50%,这意味着:

制造商的效率溢价。降低光伏成本的边际贡献下降,提高光伏产品效率的重要性上升。高效的光伏产品成为系统的杠杆,扩大系统表现。参考单晶对多晶貌似不合理的差价,HIT对PERC的差价将大于产品本身的效率差值,因为溢价的基础是系统而非产品,因此HIT涨价并非不可能。

服务商的重度下沉。光储系统是多学科的综合系统,电力应用的丰富场景孕育着用户的多样化需求,服务商积累客户和数据需要漫长的时间试错,一旦达到某个临界规模将快速实现盈利和新模式,这种基于时间的学习过程也是后来者难以复制的壁垒,传统的无差异光伏产品销售面临挑战。以中国移动互联网和高铁网络为例,这两张中国独有的超级网络结合诞生了中国特有的电商体系、客户应用和商业模式,这是典型的新型基础设施建设促进商业进化的案例。

由于刀片和CTP等铁锂技术创新,铁锂电池在动力领域将出现拐点,这将促进以铁锂为主的储能发展,动力和储能两大需求共同加速铁锂降本提效,铁锂路线的渗透速度将超过三元电池。

2.展望

2.1.光伏系统从单结结构到多结结构

光伏产业链包括硅料、硅片、电池片和组件。硅料的突破引领晶硅战胜薄膜,硅片的突破引领单晶战胜多晶。单晶硅片+PERC电池是单结结构的最终形态,效率接近尾声。HIT的电池突破将引领光伏进入多结(multijunction)结构时代,多结结构的高效源于其第一性原理的化学结构,十多年来美国国家实验室的光伏效率路线图早已有确定性观点。硅料和硅片的产业成熟为多结电池做好准备。多结结构的长周期产品生命力意味着这个方向长坡厚雪,长期以来光伏电池领域不合理的低价值和混乱的格局将被彻底重构。

2.2.光储系统平价突破最终约束

电网不是慈善机构,不会因为企业社会责任无限制地接纳光伏。当光储系统达到发电侧平价,电网就有商业动机接纳光伏,火电被终结。电网改革放开调频调峰等配售电领域辅助服务市场空间,储能运营商有了稳定收入来源。电网的并网压力倒逼储能需求的启动,电网的改革压力倒逼储能盈利模式的启动。

光伏是光储系统的一级火箭。储能刺激锂电池下一个超级需求,储能需求和动力需求共同推动锂电池降本增效,反过来加速储能应用,这是光储系统的二级火箭,因此光储系统替代火电的时间或许比大家预期得更快(比如五年以内?)这个市场空间是两个千亿级市场的叠加,可能在万级别。

3.现状

3.1.光伏行业新周期启动

从历史来看,光伏行业新周期启动有两个信号,一是硅料价格见底,二是新技术即光伏跳跃间断点的出现。

从当前光伏行业供需来看,硅料价格基本见底,未来看N型硅料的改造。硅片价格在今年暴跌之后,为HIT奠定了原材料基础,因为效率放大成本效应。PERC电池产能过剩,产品生命周期渐进尾声。从绝对值来看PERC依然是主流,生命周期尾声并不意味着产品消失,而是边际增益下降,更多表现为存量博弈,比如166、180和210的尺寸之争。组件厂商有品牌有渠道,未来转型方向待定。电池领域HIT项目在今年落地,具体优势不再赘述,参考前几篇文章。

3.2.从政策到产品,储能整装待发

2020年九省市发布强制配储能的文件。虽然在当前技术和成本条件下,光伏系统配储能没有经济性,很多项目采用劣质电池甚至仅仅应付检查,但是试点应用打响第一枪。青海试点共享储能项目,大规模储能系统利用弃风弃光的能源以极低成本充电,同时参与电网调频调峰的调度获得收益,这为以后的电网辅助市场改革摸索经验。

铁锂电池的结构决定其安全性更佳,更适合于大规模储能应用。铁锂电池不如三元电池的密度问题在刀片等新工艺创新之中逐步缩小和三元的差距。锂电池领域可能出现“铁锂到三元再到铁锂”的螺旋式进步路径,类似于光伏领域“单晶到多晶再到单晶”的发展过程。

2020H2是HIT落地的元年,GW级项目建设投产。百MW级储能项目也在今年下半年建成落地。光伏行业在Q3环比拐点,明年Q1同比拐点,行业景气度拐点,新方向弹性更大。

4.模式

根据第一性原理建立的“TSLA”有助于理解光储模式,即以光伏电力为驱动的能源网络。

4.1.发电

马斯克创立solarcity建立光伏发电系统,后来solarcity经营困难,放入TSLA体系。2014年solarcity收购赛昂电力(隆基股份是小股东)进入HIT制造端,当时产业准备不成熟,最终以失败告终。今天solarcity从外部采购光伏产品推销系统。

4.2.用电

TSLA的model系列车型就是用电终端,solarcity的客户们也是用电终端。就目前TSLA的业务来看,成功的亮点在model系列车型,TSLA的角色还是一家车企。

4.3.输配电

输电是电网的垄断领域,TSLA涉足领域是配电端,solarcity的分布式系统和未来千万量级的model车型都是电源点,这些电源点既是用电端也是配售端。

虽然我们一直关注TSLA,也认同理念,但是并没有看到马斯克伟大理想的技术可行性。solarcity是马斯克终极理想的模式平台,却缺乏技术条件。不得不佩服马斯克的产业前瞻性,光伏电力是电力的终极形态和锂电池是储能的终极形态。随着HIT光伏技术和铁锂技术的成熟,这个可行性的时间窗口逐步打开。

这个能源网络有三个制造端:光伏、锂电池和电动车;两类客户:车主和分布式系统客户;一个角色:分布式能源运营商。电动车和储能系统的锂电池是TSLA跨越光伏和电动车两个领域的结合点。

未来TSLA将掌握电动车制造端、拥有车主和分布式系统客户两个流量入口,升级为分布式能源运营商。随着宁德时代进入TSLA体系、中国光伏企业投产HIT技术,光伏和锂电池的制造端将由中国企业掌握。从这一点来看,将光储系统比作苹果生态圈有一定逻辑。

5.格局

5.1.制造端一超多强

由于光伏技术的颠覆性,过去十年光伏行业的格局从未稳定。今天硅料和硅片领域似乎大局已定,电池领域的价值重估和格局重构将是下一个重点。从美国国家实验室的光伏技术路线图来看,多结结构是终极结构,这意味着为HIT代表的电池技术有可能是光伏制造领域最后一个跳跃间断点。由于多结结构长周期生命力,光伏的技术颠覆消失(不代表工艺进步消失),光伏行业的波动性下降,光伏行业的格局逐步稳定下来。

由于光伏制造的类半导体属性,技术路线稳定之后,龙头将以工艺积累和成本优势胜出,表现为庞大的生产规模。我们大但假设,光伏电池领域将从今天前三家不到50%市占率提高到前三家超过90%市占率,第一名的规模尤其巨大。由于光伏的工艺创新速度慢于半导体,所以制造商可能最终覆盖从设备、工艺和制造全产业链,为整个下游代工和销售,类似于富士康而非台积电。

十年以来,工艺创新最多的光伏电池领域反而是光伏产业链价值最低区域,这是不正常的现象。随着HIT等多结技术的商业化,光伏电池将成为光伏产业链价值最高区域,光伏价值链面临利润重新分配。这不可避免的影响目前稳定的硅料和硅片格局,N型硅料和硅片的新需求或许改变上游厂商的排位。

锂电池今天已经是一超多强的格局,宁德时代一家独大,多强排位有变化。随着铁锂占比上升,正极材料的格局变化可能更大。如果固态电池等新技术超预期成熟,是否可能冲击锂电池格局,这一点目前没有答案。

5.2.服务端丰富多彩

在2C领域,部分组件厂商可能退出制造业专注于渠道服务,和储能分销商共同满足下游光储需求。HIT厂商为整个下游客户贴牌制造。在2B领域,随着电网改革和储能启动,分布式电力运营商在配售电领域将诞生新的玩家,比如美国的solarcity和德国大量的配售电运营商。

早在2015年资本市场就炒作能源互联网的主题,核心逻辑放在今天依然有意义。只是当时光伏和锂电池的技术条件并不成熟,炒作昙花一现。具备网络属性的事物具备多样性和进化特征,随着电网改革的深入和光储技术的成熟,服务端丰富生态值得期待。

“似曾相识燕归来”的前提是一直在这里蹲着至少看见两次燕子。当年业界认为20N0年才能达到的光伏发电平价在2019年就完成,更加令人期待的光储能发电平价最后一公里已经在眼前展开,这会不会更快达成呢?文中的推演也是假设,既然是假设就可以被证伪,欢迎讨论。


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