2022年光伏热场行业发展现状及未来前景分析.docx

2022年光伏热场行业发展现状及未来前景分析一、技术趋势：大尺寸及N型趋势加速碳碳热场渗透光伏热场是拉晶环节关键耗材，占硅片非硅成本比重9%。硅片生产过程中，原材料多晶硅需在单晶拉制炉或多晶铸锭炉内经过融化、引晶、放肩/转肩、生长、收尾等步骤被拉制成特定尺寸的硅棒或硅锭，再经过切割成为硅片。由于硅晶体生长需严格控制温度梯度，因此需在主炉室内部安装热场系统，起到保温及隔热等功能，光伏热场品质及设计将直接影响硅晶体质量，但占硅片成本比重并不高，根据Solarzoom，石墨热场占单晶硅片成本比重仅1.32%，占非硅成本的8.78%。耗材属性决定光伏热场替换需求稳定增长，光伏热场部件主要包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器及保温盖和螺母等小部件，其中坩埚主要起高温承载石英坩埚及传热等作用，导流筒用于阻止外部热量传导至内部，提升硅棒生长速率；保温筒用于构建热场空间，阻止内部热量向外传导；加热器则是提供硅料熔化的热源。由于熔化硅料时的反应温度较高，热场部件寿命有限，需定时更换。根据草根调研，加热器及坩埚使用寿命约6-8个月，导流筒约2年，保温筒约1年半，需要定期更换。根据我们测算，2025年碳碳热场替换产值为50亿元，2020-2025年复合增速为10%。硅片扩产潮刺激光伏热场短期新增需求高增。光伏旺盛装机需求催生硅片扩产潮，根据我们统计，硅片龙头为巩固地位持续扩产并加码大尺寸产能，隆基规划曲靖二期20GW产能，中环规划银川50GW单晶G12产能；一体化企业为完善产业链布局积极扩产，晶澳计划新增40GW拉晶及切片产能，晶科与通威携手补齐硅片短板，计划合资建设15GW拉棒及切片项目；新进入者如京运通、上机数控、高测、双良节能、高景等扩产规模超180GW。根据SOLARZOO统计，2021-2022年全球硅片新增产能分别为176/186GW，硅片大规模扩产刺激下游热场需求旺盛，预计2021-2022年光伏热场新增需求带来的产值规模为16/17亿元。热场主流材料为碳基复材和等静压石墨，碳基复材供货周期较短，有效满足光伏旺盛需求。由于硅晶体熔点高达1,420℃以上，为保证成品质量，热场系统需具备优异的耐热性、耐腐蚀性、较长使用寿命及极高材料纯度，因此除石英坩埚和保温毡外，其他热场系统部件几乎全部采用等静压石墨或碳基复合材料制成。等静压石墨是采用等静压成型方式生产的石墨材料，原材料为骨料（沥青焦或石油焦）和粘结剂（煤沥青），通过磨粉、熔融、混捏、等静成型、多次焙烧和浸渍循环制成，通过机加工及氯气/氟利昂纯化后便可制成热场部件，生产周期6个月左右。碳基复材是指以碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，碳碳热场则是将碳纤维维经过织布、成网、准三维成型、复合针刺等技术，形成碳纤维预制体（毛坯）后，经过致密化处理、高温纯化及石墨化而成，生产周期仅1-2个月。碳基复材性能优异，大幅度延长热场使用寿命，减少更换次数，提高设备利用率。碳基复材多项性能优于等静压石墨材料：1）高强度：碳基复材耐压强度高于石墨，高温下仍可保持原有形状，延长产品使用寿命，从而减少更换次数并提高设备利用率。而石墨材料脆性大，热场部件在交变热应力和电磁力作用下容易产生裂纹，造成杂质污染；2）低密度：碳/碳复合材料密度低于等静压石墨，制造及使用更方便；3）高导热性：碳/碳复合材料导热系数更低，是在1650℃以上应用的少数备选材料，保温性能优异，由其制成的导流筒能提高晶体生长速度，保温筒保温效果更好，有效降低能耗。由碳基复材制成的热场部件具有更高耐压强度、抗弯强度和更低的导热系数，碳碳热场产品经测试可使用90炉次以上，而石墨热场则只有10-30炉次，使用碳/碳热场能够减少部件更换次数，从而提高设备利用率，减少维修成本。大尺寸化及N型技术趋势进一步凸显碳基复材生产及性能优势。大尺寸方面：硅片尺寸增加可以减少拉晶能耗，提升电池及组件单个生产线产出量，同时提升组件功率，有效降低光伏度电成本，大尺寸产品占比逐渐提高，根据PVinfoLink，截止2021年上半年，182/210大尺寸产组件出货量约20-23GW，渗透率已提升至30%左右，预计全年有望进一步提升至50%左右。光伏热场产品尺寸一般为硅片尺寸的三倍，硅片166/182/210mm尺寸对应热场尺寸分别为28/32/36寸，由于碳基复材可以根据产品结构任意编制成预制体后进行致密化处理制造，生产过程中无余料浪费，大型化仅会使得原材料成本线性增加，同时能够通过减薄厚度来利用现有单晶炉设备生产大尺寸晶硅产品，节约设备投资成本。与之相反，采用等静压石墨生产热场不但会面临成型及加工难度提高的壁垒，原材料损耗成本也将随着直径增加指数级增长；此外，大尺寸使得拉棒单炉投料量增加，从而对坩埚热场的承重、耐压及抗层间剪切强度提出更高要求，碳基复材成为优选材料。N型技术方面