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新能源机械设备行业专题研究:深挖高景气的能源转型装备赛道

发布时间:2022-09-13 23:14:02 来源:永乐国际平台手机版 作者:永乐国际永久入口

 

  新能源汽车销量持续快步增长,短期供应链影响修复,5 月以来行业景气逐步复苏。受疫 情影响,4 月新能源车销量环比有所下滑,随着疫情的有效控制以及复产复工的进程加快, 5 月产销迎来好转。2022 年 1-5 月新能源汽车累计销量超 200 万辆,同比增长 110.90%; 其中 1-5 月纯电动汽车和插电混合动力汽车销量分别完成 158.6 万辆和 41.6 万辆,同比分 别增长 100%和 167%。随着供应链加速恢复,新能源汽车产销情况有望持续向好;多省 市陆续发布汽车补贴政策,拉动汽车行业需求增长,有望带动销量继续攀升。

  2022H1 电池厂商继续扩产,我们预计 22-25 年锂电设备累计需求超过 5800 亿。截至 22 年 6 月,我们统计国内外主要电池厂产能规划超过 2800GW,我们测算 2021 年全球锂电 设备需求为 916 亿元,预计 2023 年将增长至 1830 亿元,2022-2023 年复合增速 19.92%。 自 21 年以来,国内外主要锂电设备企业总规划产能已经达到 2791GWh,假设这些产能都 能在 25 年前投产,那么未来 4 年锂电设备累计市场需求有望达到 5861 亿元。

  从下游需求(动力+储能+小型电池)来看,25 年全球动力电池需求为 1392GWh(国内 706GWh,海外 686GWh)。25 年储能装机需求 370GWh,小型电池装机需求 177GWh, 其他(船舶机械等)电池装机需求为 50GWh。

  4680 电池采用无极耳技术,大大降低电池内阻,大幅提升电池能量密度。相比 18650 和 21700 电池,4680 尺寸更大,能量密度更高。据特斯拉于 2020 年超级电池日的介绍, 4680 电池单体电芯能量较前代 21700 电池提升了 5 倍,输出功率提升 6 倍,带动动力电 池的发展推进新时代。据亿纬锂能董事长刘金成(2022.03.27 电动车百人会论坛),4680 电池工艺路径较前代 2170 电池工艺路径缩短了 30%,每 GWh 生产效率更高,对比方形 电池的制造成本下降 42%。

  4680 大圆柱电池生产工艺难点集中在卷绕和封口: 1)在卷绕过程中,为保证电芯组装成的电池具有高一致性,需要对卷绕张力进行控制, 张力波动会使得卷绕出的电芯产生不均匀的拉伸形变,严重影响产品的一致性。由于 4680 电池相比原先的 18650/21700 放大了电极表面积,也因此使得张力控制变得更难。 2)4680 电池极耳数量多,单车装配量大,比 21700 电池的焊点数量提高五倍以上。根据 GGII 数据,4680 电池的“无极耳”并非真的没有极耳,而是在正极或负极上增加很多极 耳,可以理解为一种特定形式的“全极耳”。与 21700 电池相比,4680 的焊点数量提高五 倍以上,也对焊接的精度、质量、一致性要求更高,对焊接机器的稳定性和可靠性要求更 高。同时,由于圆柱电池体积小于方壳电池,同样电量的电动车需要搭载圆柱电池的数量 数倍于方壳电池,需要更多的焊接设备进行加工。

  方形和软包电池电芯装配工艺环节开始大规模采用叠片技术。软包采用叠片工艺,圆柱采 用卷绕工艺,方壳采用卷绕工艺。随着叠片机效率的提升,成本下降,BYD、蜂巢能源等 主流厂商开始大规模采用叠片工艺,2021 年成为叠片机的元年,预计未来叠片机的需求 会持续增长。

  随着动力电池对电芯的品质要求较高,全自动化设备市场需求逐步加大。一方面,大企业 整线改造升级加速;另一方面,新建项目对于智能设备的投入加大,其中包括机器人、机 器视觉、AGV/AMR、智能仓储系统等。我们预计,锂电池产业对于机器人为代表的智能 设备的需求将持续旺盛,锂电池厂商对于机器人的综合性能要求将日趋提升。从机器人的 应用角度来看,前段工艺机器人的应用场景较少,基本由专机设备完成,机器人应用主要 集中在中后段工艺环节,其中包括电芯装配、检测、电池组装等环节,涉及卷绕、包装、 检测、入壳、化成分容、PACK 等工艺。

  数码电池以 SCARA 为主,动力电池以多关节机器人为主。SCARA 在实现产品的快速转 型以及取代直线滑台上具有优势。在数码电池的生产过程中,因为电池产品种类多,需要 频繁换型,SCARA 使用量比较大;而动力电池产品相对单一且体积和重量较大,在产线 后端的搬运和装箱上使用大负载的多关节机器人更方便。

  随着锂电芯生产工艺过程自动化程度不断提高,加上对安全性和降本增效的要求,视觉检 测技术的应用逐步普及。视觉检测模块可嵌入式的安装在辊压机后、分条/模切机、卷绕机 上,无需对原有设备进行改造,就可以快速检测极片表面缺陷、极片毛刺、极耳缺陷、卷 绕对位精度等。根据奥普特官网,奥普特机器视觉整体方案在锂离子电池极片瑕疵检测和 极耳尺寸测量的应用,速度 120 米/分钟,检测瑕疵种类超过 15 种。

  智能仓储物流系统提升生产及管理智能化。锂电池企业越来越重视其原料仓、线边仓及成 品仓的智能化管理,越来越倾向于利用自动化立体仓库提升厂区空间的利用率及电池的便 捷存取,同时使用 AGV/AMR 实现工艺之间的物料、半成品的运输,便于生产物料的监管。 此外,将电池生产工艺与自动化物流系统完美结合,通过存储设备、输送设备、装盘区设 备、NG 站等专机,实现电池生产全工艺过程的自动化、智能化,达到生产企业预期的指标。

  我们认为,依托于多年积累形成的技术储备、产业链配套、整线交付使设备一致性、良率 提高、大规模制造等竞争力,中国产品、中国方案、中国技术将深度参与到其电池产业构 建之中,锂电设备有望全面参与全球竞争。2019 年 2 月,先导智能与欧洲知名电池厂商 Northvolt 签订锂电池生产设备框架协议,双方计划在未来进行约 19.39 亿元人民币的业务 合作。这是我国首次将自主研发制造的高端锂电池装备出口到欧美发达国家,国产锂电设 备开始出口拓展阶段。随着国内头部设备企业进入国际一线电池企业供应链,“出海”速 度也在加快,利元亨、海目星激光、先导智能、嘉拓智能、联赢激光等领先装备企业已经 进入国际车企/动力电池巨头供应链,全球化路径逐渐延伸至远。

  一体压铸是通过大吨位压铸机,将多个单独、分散的铝合金零部件高度集成,再一次成型 压铸为 1-2 个大型铝铸件。2020 年之前压铸机最大吨位为 4500 吨,压铸机主要用于小型 零部件。小型零部件主要包括车门框、A 柱、后纵架、尾箱盖、三合一/五合一动力总成外 壳等大型车身构件,需要使用 4000T 压铸机制造,减震塔使用 2500 吨压铸机制造,重卡 发动机缸体使用 4500 吨压铸机制造。传统造车工艺包括冲压、焊装、涂装、总装四个步 骤,一体化压铸覆盖了冲压和焊装两个步骤,以单个大型铝铸件替代大量的小型零件,与 传统汽车制造相比具有显著优势。

  特斯拉近期计划用 2~3 个大型压铸件拼接成整个下车体总成,替换掉原来的 370 个零件。 2020 年 9 月 22 日的特斯拉电池日发布会上,车身一体化的构想(即“一体化压铸前底板 +CTC+一体化压铸后底板”)被提出,极简化汽车制造方式对大型压铸机产生需求。马斯 克称特斯拉 Model Y 将采用一体压铸生产车身后底板总成,2021 年特斯拉发布的 Model Y,一体压铸了车身的整个后底板,一体压铸件包含了整车左右侧的后轮罩内板、后纵梁、 底板连接板、梁内加强板等零件。根据特斯拉远期计划,未来可实现底盘甚至白车身一次 压铸成型,整车将由 8 个构件组成,代替 200-400 个零部件,生产成本有望下降 40%,从 而完全取消组装生产线,对应的压铸机吨位有望达到 10000T 以上。

  一体压铸优势体现在降本提效上:1)后桥轮拱上方部位零部件加工时间从 1~2 小时缩减 到 3~5 分钟;2)为汽车生产提供了较高的灵活度,缩短了车型开发周期,新车开发周期 从过去的 6 个月缩短到 2~3 个月;3)通过设备、人员、场地的节省,制造成本降低 40%。

  根据中汽协数据及我们的预测,2022~2030 年中国/全球新能源汽车一体压铸设备年均需 求为 72/181 亿元。如果考虑燃油车也有减重需求,采用一体压铸工艺,我们假设 2030 年 一体压铸在新能源车/燃油车的渗透率分别为 100%/20%,那么全球燃油车对一体压铸设备 的年均新增需求为 32 亿。因此,综合考虑新能车和燃油车需求,一体压铸设备年均新增 需求为 213 亿元。核心假设:

  1)新能源乘用车产量:根据中汽协数据,2023-2030 年中国乘用车产量增速为 4%,根据 各国规划的新能车数量,我们预计 2030 年我国新能源车渗透率为 55%,我们预计 2030 年全球新能源车渗透率为 50%。

  2)随着特斯拉的示范效应,一体压铸产业趋势开始逐渐明朗,越来越多的车企和压铸厂 开始研究一体压铸工艺和材料,我们认为基于一体压铸的低成本高效率,减重提升续航里 程的显著优势,未来一体压铸有望在新能源车领域全面应用,同时在燃油车上部分渗透。

  3)根据特斯拉官网,从特斯拉加州基地的设备节拍和专利披露的生产节拍来看,生产一 个铸件的时间大约为 147 秒,专利上特斯拉给出的节拍范围为 60~120 秒且设备的有效工 作时间为 75%,那么每天共计生产:(24*60*60/147)*0.75=441 件,每年生产 50 周, 每台压铸机年产能为 441*7*50=154350 件。

  4)一体化压铸部件:新能源车 6000 吨以上一体压铸可应用的部位为前、中、后底板 3 个 部位,4000 吨一体压铸可应用的部件为电池包、电机电控壳体、副车架、车门*4、后盖共 计 8 个部位;燃油车可用 6000 吨以上一体压铸可应用的部位为前、中、后底板 3 个部位, 4000 吨一体压铸可应用的部件为车架、车门*4、后盖共计 6 个部位。

  5)根据调研,4000 吨压铸机解决方案约为 3600 万元,一体压铸所需 6000 吨及以上的压 铸解决方案均价约 1 亿元。

  越来越多车企跟进,压铸厂积极新建一体压铸产能。跟进这项工艺的车企中,特斯拉是采 取完全自供的方式,蔚来、理想、小米是外供,小鹏、大众是自供+外供相结合,根据沃尔 沃 2022 年 5 月 20 日发布的新闻,沃尔沃将在下一代纯电车型上采用自供方式,奔驰、福 特、一汽等传统造车企业也在陆续跟进布局,我们认为未来还会有更多车企加入。

  布勒、力劲、伊之密和海天金属是一体压铸领域最主要的参与者。压铸机行业竞争格局较 为稳定,市场份额排名靠前且具备一定规模的企业有力劲科技、伊之密、海天金属,瑞士 布勒。从产品吨位来看,国内具备 6000 吨以上大型压铸机设计、生产能力的企业仅有力 劲、伊之密和海天金属,海外领先企业是瑞士布勒。

  与传统车齿轮相比,纯电动汽车减速器齿轮在转速、强度、噪音上的性能要求更高,推高 了齿轮行业的技术壁垒。新能源汽车时代,电动车减速器齿轮的高转速使得对齿轮精度、 噪音控制要求、加工难度大幅提升,在热处理和磨齿等关键制造技术上变得更加严格,齿 轮精度从传统燃油车变速箱齿轮精度的 6-7 级提高到更为精密的 4-5 级。高精度齿轮生产 加工流程主要包括粗加工、热处理、精加工三大部分。齿轮制造的设计、加工、工艺制造、 检验、质量体系等多个环节都会影响齿轮成品的品质,对齿轮精密度影响最大的技术是热 处理和磨齿。

  汽车电动化引发的技术变革打破了传动齿轮固有行业格局,独立第三方齿轮厂商有望加速 崛起:1)车辆齿轮传动产品过往在乘用车应用领域呈现出“自给自足”的业态,但随着 汽车产业的升级变革,特别电动化趋势,使得整车及部件企业自身所面临的核心创新能力 与制造能力的竞争格局发生变化,企业竞争高地从动力系统变为智能化,这一态势让原有 格局逐步走向分工协作、协同发展,原本封闭的零部件供应链逐渐向外部市场打开。2) 在新能源汽车电驱动系统中,电机、控制器和减速器往往作为“三合一”模块提供给主机 厂,减速器齿轮与电机轴或供给“三合一”电驱动厂商,或供给车企的电驱动工厂,由于 电驱动系统对齿轮的设计要求较传统燃油车更高,对高转速、高承载、啮合精度以及噪声 的性能要求大幅提升,从而提高了行业的技术门槛,而电驱动厂商更注重驱动系统的整体 设计与方案解决,因此在齿轮生产环节往往采用外包模式,具有技术实力的少数独立第三 方齿轮厂商迎来重大崛起机遇。

  减速器齿轮的制造产能建设周期长、资金需求量大,较早布局产能的独立第三方齿轮厂商 具备先发优势,市场有望向少数先发头部企业集中,格局优化。近年来行业头部企业顺应 行业趋势提前布局并建成了可满足当下及一定前瞻性需求的产能,与战略客户构建快速响 应、协同共生的合作关系。大规模、多基地的项目投资形成了在一段时期内先发企业的 “护城河”。而且经过多年投入,头部企业已拥有适应高端制造装备需求的各类国际一流的 大型齿轮制造设备,并且与设备供应商进行技术合作,寻求降本增效的优化方案,具备对 高端设备二次开发的能力,不断打造、巩固公司的“装备能力”。同时,在全球充满诸多不 确定性的大环境下,越来越多的客户不再单纯地追求成本优势,而是强调产品质量保证和 交期保证,更多地选择与供应商形成深度的合作关系以保障其供应链的安全和稳定。头部 企业规模化的设备投资、高质量生产能力、精密化制造工艺可以更好满足下游客户的需求。

  轴承产业下游应用领域广泛,以汽车领域占比最高。以国内市场情况来看,轴承下游广泛 应用于工业自动化、高端装备、机器人、汽车制造等领域。2020 年轴承应用领域占比最 高的前三个领域分别为汽车、家用电器以及电机,分别占比为 37.4%、12.4%、10.6%。

  新能源车渗透率提升,自主品牌市占率稳步上行。据中汽协,1-5 月自主品牌汽车累计销 量 381.3 万辆,同比增长 8.8%,本土车企市占率持续提升,1-5 月达 47.4%,相比去年同 期+5.7pct,德系、日系前 5 月累计渗透率同比均有下滑,呈现萎缩态势。 本土新能源车制造的崛起有望推动轴承产业链的本地化。轴承产业多临需而建,据头豹研 究院,占全球份额约 70%的前八大家(舍弗勒、斯凯孚、恩斯克、捷太格特、恩梯恩、不 二越、美蓓亚、铁姆肯)在全球范围内均设有制造基地,就近服务当地及区域内的制造业 生产。据头豹研究院,2020 年亚洲占全球轴承消费量的 50%。相应的,亚洲具备八大家 较多的制造基地,其中,日本和中国均拥有全部八大家的主要制造基地。另外,东南亚及 印度也拥有一个或多个巨头轴承制造基地。因此,新能源车本土企业的崛起有望拉动本土 轴承及产业链需求的增长。同时由于近几年国际形势导致的海运物流的不确定性提升,企 业更多考虑供应链安全,会更倾向于本土化供应链的建立。舍弗勒、斯凯孚等国际巨头近 25 年间均逐步在中国新增制造基地,与此同时,他们也在关停欧美的工厂。

  传动系、驱动系、行驶系均需要使用轴承。燃油汽车中使用到轴承的部位主要是轮毂、变 速箱、差速器、发动机等等。发动机内轴承主要包括发动机球轴承、冷凝风扇、汽车水泵 轴连轴承、发动机摇臂用滚针轴承、汽车发电机轴承、车用风冷风扇轴承等。轮毂轴承的 主要作用是承重和为轮毂的转动提供精确引导,变速箱轴承主要作用是提供支撑和承担径 向载荷。一台汽车内一般包括 4 套轮毂轴承、4 套差速器轴承,变速箱轴承和发动机轴承 视不同动力的车型而定。

  新能源汽车对轴承及零部件提出了更高的要求,相比燃油车量减价增。据调研,燃油车中 整体单车轴承的价值量约为 1000-2000 元不等,其中轴承驱动系(包括发动机及变速箱) 单车价值量在 600 元以上,轴承数量约 20-30 个,单个轴承均价约为 20-30 元。而新能源 汽车驱动系(电机及变速箱)轴承数量一般在 20 个以内,但由于电机轴承对产品存在如 转速、散热、摩擦、震动、稳定性、耐久性、抗电蚀等方面更高的要求,因此其单个均价 相比燃油车的轴承要更高,可能均价在 30 元以上。因此驱动系轴承的总价值量可能并不 低于燃油车价值量。混动车由于存在电驱和油驱两个系统,因此整体轴承价值量或达到燃 油车的 1.2~1.5 倍。据电新组 2022 年 6 月 29 日发布的中期策略《疑虑逐消,拾级而上》 中预测 2022 年国内及美国新能源车销量有望分别达到 590 万辆/111 万辆以上,对应 2022 年新能源车轴承市场规模分别约为 88.5 亿元/16.7 亿元(按照燃油车价值量的 1000-2000 中位数计算)。(报告来源:未来智库)

  2022 年 1-5 月我国光伏新增装机容量同比+139%,增长显著。根据能源局统计数据,22 年 1-5 月光伏新增装机量 23.71GW,同比+139%,其中 22 年 5 月光伏新增装机量达 6.83GW,同比+141%,环比+86%,装机量同环比增长显著。根据 CPIA 预测,2025 年中 国光伏新增装机容量为 90GW~110GW,全球光伏新增装机容量为 270GW~330GW。 国内分布式高增长与海外多点开花带动全球光伏需求旺盛。国内 22Q1 分布式装机高增长 趋势延续,国内分布式新增装机由 21Q1 的 2.81GW 增长至 22Q1 的 8.87GW,同比增长 216%。同时能源危机+地缘政治加速欧洲清洁能源转型,带动新增装机需求高增,中国 21 年出口 40.9GW 的组件到欧洲市场/yoy+54%,组件出口占比提升至 46%,22Q1 国内出口 欧洲组件达 16.7GW/yoy+145%。2022 年 6 月 27 日,欧盟国家能源部长在卢森堡举行的 会上决定,将 2030 年可再生能源在欧盟整体能源结构中的占比提高至 40%。21Q4 能源危 机+22Q1 俄乌战争推高海外能源价格,欧洲对光伏的诉求持续加强,BloombergNEF 预测 2030 年全球光伏新建装机有望达到 443GW。

  上游产业链 22 年供给量持续增加,供应短板或于 22Q4 缓解。根据硅业分会,预计 22 全 球多晶硅产能净增 35-50 万吨/年,增量几乎全部来自中国,国内多晶硅产能同比增长近 100%,22-25 年中国产能将达到 100/200/300/400 万吨/年以上。分季度看,2022 年 Q1 国内产量 15.9 万吨,同比增长 45.9%,增量主要源于大全新疆 4 万吨、永祥四川 4 万吨 满产运行;Q2 徐州颗粒硅 2 万吨、永祥云南 4 万吨、亚洲硅业 3 万吨等陆续满产,产量 有望进一步上升至 18 万吨;Q3 部分企业分线检修,新增产能较为有限,硅业分会预计产 量 19 万吨;新特包头 10 万吨、青海丽豪 5 万吨、希望新疆 6 万吨、协鑫四川 6 万吨、协 鑫颗粒硅 3 万吨有望于 Q4 满产运行,产量有望进一步提升至 22 万吨,硅料环节供应紧张 或将缓解。需求端与供给端共同促进下,BloombergNEF 预测 22 年全球光伏新建装机有 望达到 238GW/ yoy+31%。

  我们认为,22 年硅片设备有望维持景气高位,主要驱动因素为:1)TOPCon 电池片技术 进入快速渗透期以及产能投放;2)HJT 电池工艺降本增效加速光伏设备存量替换。建议 关注新电池片技术领域降本增效技术导入量产的情况,包括:1)TOPCon 的激光掺杂、 PE-poly 技术,量产效率 25%的微晶技术、SMBB、银包铜验证情况和银浆国产化进展、 硅片薄片化等。组件环节的多分片、高精串焊、无主栅、叠瓦等技术迭代也将带来的存量 更新需求。

  22 年开始,电池片厂商龙头积极布局 TOPCon,进一步推动 TOPCon 电池产业化,截至 2022 年 6 月,TOPCon 已有产能 30GW,规划产能 54GW。行业龙头企业 22 年均规划 TOPCon 项目:晶科将 N 型 TOPCon 作为下一代规模化量产的主流工艺,2022 年已实现 产能规划 16.9GW,并在上饶规划 24GW 产能;中来股份现有 TOPCon 电池产能 3.6GW; 钧达股份计划 2022 年建设 8GW 的 TOPCon 电池项目。由于大部分厂商存有 PERC 产线, 预计未来多数厂商会对现有 PERC 产线进行改造,升级为 TOPCon 产线。

  TOPCon 渗透率的提升,主要由于目前与其他技术路线相比的性价比优势。TOPCon 电 池平均转换效率在中短期内预计可升至 25.0%。组件价格方面,TOPCon 电池组件价格相 对较低,为 1.99~2.05 元/W,HJT 组件价格较高,约为 2.10~2.15 元/W。

  TOPCon 电池进一步提效路线明确:一是提升光学效率,包括栅线变细、材料吸光特性改 善,目前根据晶科企业数据约有 0.4%-0.5%的效率上升空间。二是电学性能改善,包括钝 化优化,约有 0.6%-0.85%的效率提升空间。目前实验室转换效率记录为 25.8%,与实验 室效率进行差异分析后,晶科制定的提效路线为金属栅线宽度优化、金属复合提升、背面 吸光优化、钝化优化、金属接触优化、硅片品质提升;隆基制定的提效路线为栅线优化、 陷光缺陷优化、高质量硅片、增透膜、SE。

  激光掺杂中路径更加简化的一次硼扩有望成为未来的主要工艺方向。Topcon 中的激光掺 杂包括两个路径,其中,二次硼扩不等同于 SE(Selective Emitter,选择性发射极),激光 在其中主要是开槽作用,硼扩散是由扩散炉实现,二次硼扩的过程较为冗长,需要额外添 加一道扩散炉以及开槽处清洗设备,经济性较差。一次硼扩路径为激光掺杂法,仅增加激 光扫描一个工序就可以形成选择性发射极结构。

  一次硼扩还未真正实现,仍需要配备额外设备以实现更好的性能。一次硼扩对于流程简化 的优势显著,但该工艺的核心问题为:1)激光对晶硅造成额外损伤;2)受 BSG 中硼源浓 度等条件限制,硼硅玻璃中硼源浓度低、活性低等问题。为应对这个问题,正泰引入硼浆 印刷的步骤。目前各个厂商能够真正一次硼扩的还很少,往往也需要搭配额外的步骤,比 如硼扩/清洗后再进一次高温炉(800 度左右)、进行氧化,以减少激光对于晶硅电池表面造 成损伤。因此,当前的一次硼扩尚未能够真正的简化,需要搭配额外环节以实现更好性能。 激光掺杂的运用可提升电池片转换效率,激光掺杂设备价格下降带来降本空间。

  钝化层制备工序,LPCVD 是当前行业主流,PECVD 尚有技术难点有待攻克,有望成为 未来技术方向。LPCVD 目前为行业主流路线,技术相对成熟。LPCVD 设备可一站式完成 隧穿氧化层和非晶硅薄膜层的制备,其优点包括节约时间,以及能够对超薄氧化硅层起到 保护作用,一方面使氧化层不会在出舟过程中被进一步氧化,失去隧穿效应;另一方面氧 化层也不会在空气中被污染。LPCVD 设备供应商有:SEMCO、Tempress、拉普拉斯、 北方华创、捷佳伟创。PECVD 在制备隧穿氧化层时采取 PEALD 方案,优点包括工艺时间 短、实现了原位掺杂、流程简化,但存在爆膜、维护成本高的问题,产业化进程慢于 LPCVD,目前 PECVD 设备供应商有:梅耶伯格、拉普拉斯、捷佳伟创、金辰股份、无锡 微导。

  HJT 电池成本为 0.9 元/W,高于 TOPCon 与 PERC 电池,未来降本空间大。HJT 电池成 本主要由硅片成本与非硅材料成本组成,其中银浆浆料成本显著高于 PERC 电池,主要原 因为 HJT 电池使用的低温银浆目前以进口为主,价格高叠加用量大因素导致 HJT 银浆成 本高。HJT 电池将从银浆、设备、硅片与靶材四个方面推进电池降本。

  降本路径一:SMBB、钢网印刷、银浆国产化、银包铜等方案有望促进银浆成本下降。根 据中科院电工所数据,目前中国 90%的低温银浆来自日本 KE 公司,进口银浆价格约 6500-6800 元/kg。2021 年苏州晶银、矩能电力合作开发的低温银浆成功导入 HJT 电池规 模化生产显示国产低温银浆逐渐得到电池片厂商的认可,根据 solarzoom 的数据,国内低 温银浆价格约为 5000-5500 元/kg,随着国产比例上升,银浆成本将下降。2022 年 3 月, 华晟 M6-12BB 电池单片银耗量已降至 150mg 以下,随着钢网印刷、银包铜的导入,未来, 单片银耗有望低于 100mg。减少银耗量有三种方案:1)栅线工艺优化:使用多主栅技术, 在增加主栅数量的同时缩减栅线的宽度,达到减少银耗量的目的,为行业重点研究方向。 2)优化丝网印刷工艺:采用印刷的非接触式金属化技术代替丝网印刷工艺,降低栅线宽 度,帝尔激光、迈为股份在该领域获得突破。3)改变银浆配比:降低银粉含量,调节银 铜比,减少银耗量。

  降本路径二:HJT 主流厂家正在积极导入 120-130 微米硅片,硅片薄片化趋势显著。HJT 电池为对称结构,该结构支持硅片薄片化,在硅片变薄的情况下,电池开路电压上升、短 路电流下降,电池效率可以基本保持不变。根据上海交通大学太阳能研究所教授沈文忠在 第十一届中国(无锡)国际新能源大会暨展览会上的说法,一般硅片厚度每减少 20μm, 组件成本可降低 0.05-0.06 元/W,HJT 电池硅片可以设计为 150μm,理论上可达到 100μm,存在 0.10-0.12 元/W 的降本空间。

  根据 CPIA 的数据,2020 年金刚线已完成对传统技术的全部替代。据原轼新材招股书, 线锯外径持续降低,有利于减少切割锯缝损失、硅料损耗,提高硅片的出片率;另外,较 细线锯所需金刚石微粉的粒径大小也相应减小,从而降低切割时对硅片表面的损伤,优化 硅片 TTV、线痕等质量指标。但是细线化同样导致金刚石线破断力、切割能力进一步下降, 降低断线率的难度随之提升。叠加硅片“大尺寸化”发展,单晶硅棒横向、纵向切割长度 增加,造成线锯切割负载持续提升,生产性能质量稳定的细线 年,领先金刚石线 线及以下,现有钢丝母线细线化程度已逐渐接近物理极限, 难以支撑更新规格产品切割所需张力。为了保障细线化进程,使用抗拉强度更高,更耐磨 损,受拉力不易变形,使用寿命更长的钨丝成为母线基材未来发展方向之一。

  降本路径三:HJT 设备国产替代规模扩大,设备折旧成本仍有下降空间。2019 年之前 HJT 设备主要由国外厂商日本住友、YAC、梅耶博格等提供,价格为 10-20 亿元/GW, 2019 年至今,随着国内厂商迈为股份、捷佳伟创、钧石能源逐渐拥有整线设备供应能力, 设备价格已降至 4.5-5 亿元/GW。预计未来随着 HJT 产线规划增加,国产设备价格有进一 步下降的趋势。

  降本路径四:HJT 靶材国产化。HJT 电池中 TCO 薄膜的光电特性受靶材选择的影响,进 而影响转换效率。PVD 为行业主流,采用 PVD 方法的 TCO 薄膜制备主要采用 ITO 与 SCOT 靶材,其中 ITO 靶材相对成熟。采用 RPD 方法的 TCO 薄膜制备主要采用 IWO 与 ICO 靶材,新型 ICO 靶材载子迁移率可达 50-150cm2/Vs,薄膜品质得到优化。溅射靶材 主要的供应商为国外厂商,包括:三井、东曹、日立,国内厂商如先导、映日等。其中, 先导智能 ITO 靶材制作能力成熟,同时先导也在收购优美科国际公司后着手研发 SCOT 靶 材,靶材价格将随着国产化程度加深而下降。

  我们认为,可以从长期和短期两个角度梳理风电设备的投资逻辑:1)短期:下半年招标 量/装机量有望加速释放,抢装行情有望提振市场价格,叠加原材料或存在降价可能性,零 部件企业存在盈利修复可能。优选原材料成本占比较高,且基础净利率水平较低的公司 (如塔筒、铸锻件环节),利润弹性更大;2)长期:“十四五”期间风电装机量有望稳步 提升,海风长期规划明确,选择大型化“抗通缩”(轴承、塔筒)/海风增量(海缆、桩基) 的环节,优选存在进口替代(轴承、滚子)/价格刚性/出口扩张等增量特点的标的。(报告来源:未来智库)

  风机价格大幅回落,平价元年竞争力凸显。2021 年之前国内风电行业对补贴的依赖程度 相对较高,降本速度相对较慢。据国际可再生能源署(IRENA),2010-2020 年间中国陆 上及海上风电的平均度电成本分别从 0.071/0.178 美元下降至 0.033/0.084 美元,降幅为 54%/53%,相比同时期光伏度电成本 86%的降幅,有较大的差距。而 2021 年作为陆上风 电的平价元年,价格战下风机招投标价格大幅下降,从 2020 年初的 4000 元/kW 下探至 2021 年 12 月的 2359 元/kW。投资成本的大幅降低将进一步降低风电度电成本,提升终 端电站投资的吸引力。

  双碳目标明确后,风电装机战略地位提升,“十四五”年均装机中枢有望提升到 50GW 以 上。国内风电市场在 2006 年国家可再生能源法实施后迎来了大发展,2010 年累计装机容 量 4473 万千瓦,第一次位列全球风电装机第一,此后风电装机容量连续 11 年保持全球第 一。2021 年,全国风电新增并网装机 47.57GW,为“十三五”以来年投产第二多,其中 陆上风电新增装机 30.67GW、海上风电新增装机 16.90GW。截至 2021 年底,全国并网 风电装机容量 328.48GW(含陆上风电 302.09GW、海上风电 26.39GW),同比增长 16.6%,占全部装机容量的 13.8%。

  十四五期间陆风装机量有望超过 150 GW。1)陆风风光大基地将成“十四五”装机主力, 首批 100GW 已开工建设,第二批正在规划中;2)分散式风电即将发力,“十四五”规模 或超 50GW。据 CWEA 统计,2020 年国内陆上分散式风电(分散式、分布式、智能微网) 新增装机 384 台、约 1GW,同比增长 233.7%;累计装机容量仅 193.6 万千瓦,同比增长 107%,潜在空间较大。2021 年 10 月 17 日,118 个城市与 600 多家风电企业共同发布了 风电伙伴行动具体方案,明确“十四五”期间,在全国 100 个县,优选 5000 个村,安装 1 万台风机,总装机规模超过 50GW。据产业链调研,我们预计,十四五期间陆风装机规 模有望达到 261GW。

  重点省份规划明确,已锚定“十四五”期间海风 45GW 以上装机。我国海上风能资源十 分丰富,根据国家发改委能源研究所发布的《中国风电发展路线 米海域的海上风能资源可开发量为 5 亿千瓦,50-100 米的近海固定式风电储量 2.5 亿千瓦,50-100 米的近海浮动式风电储量 12.8 亿千瓦,远海风能储量 9.2 亿千瓦。 2015 年国内海上风电累计装机容量突破 1GW,2020 年底累计装机容量突破 10GW,提 前完成“十三五”规划目标。四大海上基地所在省份浙江、江苏、山东已规划公布的“十 四五”期间新增风电装机分别为 4.55GW、9.09GW、5GW,另外还有广东计划新增的 17GW、广西的 8GW 等,预计“十四五”期间海上风电将贡献 45GW 以上新增装机。据 产业链调研,我们预计,十四五期间海风装机规模有望达到 59 GW。

  H2 招标量有望进一步释放,受疫情影响,5 月风电招标及核准容量环比大幅下降。据我 们整理,2022H1 风电招标及核准装机量分别为 47GW 及 20GW,其中 5 月受疫情影响招 标量环比大幅下降,仅为 1.07GW。由于疫情影响逐步缓解,6 月招标量回暖。3 月至 5 月开标项目投标均价(含塔筒)逐月回升,从 3 月 2103 元/kw 回升至 5 月 2973 元/kw。

  我们认为,2H22 陆风机组招标价格有望企稳回升,主要系:1)2022 年 1-5 月国内风电 新增装机仅 10.82GW,远低于去年全年超过 60GW 的招标量水平,因此下半年或存在抢 装;2)下半年招标量进一步释放有望有效改善主机厂订单不饱和的状态,降低价格竞争 激烈程度;3)近期多起风电机组安全事故发生(6.11 河南延津风机倒塔事故/内蒙古公主 岭风场“3.14”风机着火事故/辽宁“5·20”风电触电事故等),主机厂微薄盈利状况下下 游业主方或有望重新审视中标筛选规则,相对于产品及服务品质等或将价格权重考虑有所 降低,降价趋势或有望减缓。

  随着风电行业的蓬勃发展及风机的大型化,风电轴承尺寸要求逐步增大,需求逐步提升。 风机上的轴承根据应用场景主要分为四部分:1)主轴轴承;2)偏航变桨轴承,偏航轴承 位于塔筒的顶端,帮助控制调整机舱面对主风面的位置,变桨轴承位于每个叶片的根部, 帮助根据风速调整桨叶角度,一台风机需要一套偏航三套变桨,轴承对实现可靠旋转至关 重要;3)发电机轴承;4)齿轮箱轴承(双馈式风机)。随着风机大型化,轴承尺寸也随 之需要更大型化,对制造能力提出更高的要求。

  风机大型化有望提升轴承单品价值量。据三一重能招股说明书,2018-2020 年间其 2.XMW 风机的营收占比逐年缩小,呈现出风机大型化的趋势,在这一过程中,技术壁垒 更高的齿轮箱、回转支承、变流器和减速器成本占比持续提升;回转支承、齿轮箱、减速 器、机舱罩等零部件的采购价格连续三年持续上涨。一套风机轴承包含 1)偏航轴承 1 套; 2)变桨轴承 3 套;4)主轴轴承 1 套;5)发电机轴承 1 套;6)齿轮箱轴承 1 套(双馈式 机型),其中风机大型化 1)或显著提升偏航变桨及主轴轴承价值量,2)有望提升齿轮箱 轴承使用数量。风机大型化,风电主轴承单价或成指数级提升。

  十四五期间单年风电轴承市场规模有望超 150 亿元。以 3MW 直驱式风机为例,整机上主 轴轴承约 35 万元/套,偏航变桨轴承约 40 万元/套,共计 75 万元/套,以 3MW 双馈式风机 为例,整机上主轴轴承约 15 万/套,齿轮箱轴承 35 万/套,偏航变桨约 40 万元/套,共计 90 万元/套,两种机型单价均价 82.5 万元/套。如以“十四五”年均装机 64GW 测算,单 年风电轴承市场规模约为 176 亿元。 偏航变桨轴承国产化率已较高,主轴轴承有望成为下一个国产替代阵地。偏航变桨轴承目 前已实现各型号的国产化,国内主要参与的厂家有瓦轴、洛轴、天马、新强联、京冶等。 齿轮箱轴承方面,由于加工难度及应用场景高要求高故障率所限,主要由进口厂商垄断, 国产化进程任重道远。主轴轴承我国已实现 3MW 小机型的国产化,在 3MW 以上的机型 上大部分仍依赖进口品牌,主要为罗特艾德(Rothe Erde)、斯凯孚(SKF)、FAG(舍弗 勒旗下品牌)等,国产品牌中新强联已有小批量大兆瓦(大于 5MW)机型在明阳智能、 东方电气等样机试用。

  兆瓦级风电机组主轴轴承主要采用的是滚子类轴承。其中,三点式支承方式多用于小兆瓦 风机,单点式支承越来越多地应用于大兆瓦风机。三点式支承为主传动链由一个主轴轴承 和齿轮箱两边的弹性支承,两点式支承为主传动链由两个主轴轴承支承,单点式支承为主 传动链由一个主轴轴承支承。各风机制造商根据风机外形、制造成本、安装工艺等因素选 择合适的布置形式。

  风机大型化使偏航变桨轴承的技术路径由单列/双列钢球轴承向三排滚子轴承转换,有望 大幅提升风电轴承滚子的需求量。小兆瓦机型的偏变轴承以单列/双列钢球轴承为主,虽然 钢球的运转力较好,但承载力存在上限,而且成本相对更高。大型化对轴承的承载力提出 了更高的要求,独立变桨因此多采取三排滚子结构,同样尺寸情况下,承载能力约为钢球 的 1.5x,因此有效节省了轮毂和桨叶连接段的法兰等产品的用量,降低整体制造成本。 十四五期间风电滚子年均市场空间约 20 亿元。如以“十四五”年均装机 64GW 测算,单 年风电轴承市场规模约为 176 亿元,滚动体在轴承中的价值量占比约 12%-15%,对应市 场空间约为 24 亿元,滚子占整体滚动体约为 80%以上,因此整体风电滚子的年均空间约 为 20 亿元。

  风机大型化趋势对塔筒价值量摊薄有限。风电塔筒是风力发电的塔干,在风力发电机组中 主要起支撑作用,同时吸收机组震动。塔筒的作用是支持机舱和风轮至合适的高度,使风 轮获得较高且稳定的风速以捕获尽可能多的风能。随着风电机组的大型化,轮毂中心高度 不断提高、叶轮直径逐渐增大。因此大型化趋势下,塔筒高度需要相应增加。随着高度的 增加,塔筒载荷近似线性增加,而刚度下降,为保持塔筒强度与刚度不变,就需要额外增 加塔筒的直径和壁厚,使得塔筒重量增加幅度大于高度增加幅度。因此塔筒单 MW 需求相 对稳定,随着风机尺寸增大,单 MW 被摊薄用量有限。

  海上风电催生桩基需求。风电设备根据工作环境可分为陆上风电和海上风电,通常情况下 一套完整的风电设备包括风电机组、风电支撑基础以及输电控制系统三大部分。风电机组 包括机舱罩、齿轮箱、发电机、叶片、轴承等组件,风电支撑基础包括风电塔筒、基础环 等,输电控制组件包括输电电缆、控制系统、升压站等。其中,海上风电支撑基础主要分 为桩基、导管架和漂浮式基础三类。

  桩基平均用量远高于塔筒平均用量,头部塔筒企业均有桩基产能布局。不同功率的风电机 组需要使用不同的桩基,并且还需要考虑项目地海水深度。根据海力风电招股说明书显示, 4MW 风机柱形单桩的重量从 550 吨到 850 吨不等,方差较大,但同一海水深度使用的桩 基平均用量则较为相近。对比塔筒的平均用量,桩基的平均用量为其的 2.5 倍~ 4 倍,用 量远高于塔筒,并且随着深海海上风电的发展,桩基的使用量有望持续增加。头部塔筒企 业天顺风能、大金重工、天能重工、海力风电和泰胜风能均有桩基布局。

  据我们测算,2025 年全球铸件产能或达 210 万吨,2022-2025 CAGR 或达 7%。根据 GWEC 预测,2022/2025 年全球风电新增装机量分别为 100.6GW 和 119.4GW。据调研, 假设每 MW 陆上风电铸件用量 17 吨,海上 20 吨,则 2022 年全球风电铸件总需求量达 到 174 万吨。考虑到风机大型化趋势下,主轴由锻造转为铸造,我们假设陆上风机单 MW 铸件稳态用量保持 17 吨,海上风机铸件单 MW 稳态用量预计和陆风机组趋同,为 17 吨。 因此我们预计,2025 年全球铸件产能或达 210 万吨,2022-2025 CAGR 或达 7%。

  国内铸件成本优势明显,海风+大型化趋势下,大兆瓦稀缺产能有望具备一定议价能力。 考虑到国内人工/能源及原材料成本的优势,据华经产业研究院,2021 年全球风电铸件 70% 的产能集中于中国,风机大型化及海风对大尺寸铸件存在更高需求,同时对铸件防腐、耐 高低温等提出更高要求,因此大兆瓦稀缺产能或具备更高议价能力。短期来看,下半年抢 装或提振铸件需求,铸件有望量利齐升,叠加原材料价格下降,关注铸件企业短期利润弹 性。

  截止 22 年 6 月, 18 个省 2025 年的总保有量目标达到了 105210 辆,其中示范城市群氢 车保有量目标占比 49%。截至 2022 年 6 月,根据氢云链数据,目前已有 18 个省制定了 2025 年的氢车保有量目标。其中广东最高,达到了 11710 辆;上海、北京、河南、河北、 内蒙古、山东、山西则均为 10000 辆;四川以 6000 辆位居第三。到 2025 年,18 个省的 总保有量目标达到了 105210 辆。其中示范城市群氢车保有量目标为 51710 辆,占总保有 量目标的 49%,非示范城市群氢车保有量目标为 53500 辆,占总保有量目标的 51%。非 示范城市群中内蒙古、山东以及山西 2025 年氢车总规划量达到 10000 辆。

  根据《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,规划到 2025 年,氢燃料电池车辆保 有量约 5 万辆,2022-2025 年 CAGR=54.0%,未来 4 年燃料电池系统累计市场需求为 155 亿元,车载储氢系统累计市场规模为 48 亿元。根据各地方政府产业规划,2025 年规划累 计推广 10.5 万辆,未来 4 年燃料电池系统累计市场规模为 325 亿元,车载储氢系统累计市 场规模为 101 亿元。如果氢燃料电池在商用车领域全面推广,潜在年销量有望超过 180 万 辆(2020 年中国商用车(重卡、市政环卫车、公交车和大巴车)年销量合计 180.6 万辆), 燃料电池系统潜在市场空间为 2160 亿元/年,车载储氢系统潜在年需求为 1532 亿元。(报告来源:未来智库)

  国家政策推动氢能企业加快融资上市的步伐。国家补贴政策从以往主要支持氢燃料电池汽 车示范运营,这段时间以来逐渐向产业链上游延伸,同时金融手段也有所加码。2022 年 3 月国家发改委发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》中提出,支持符合条 件的氢能企业在科创板、创业板等注册上市融资。 氢能产业链领先企业加快资本化步伐,大量氢能产业链领先企业有望在 2022 年-2023 年 集中上市。2022 年上半年最后一周,捷氢科技、国富氢能、治臻股份依次发布科创板 IPO 招股书,三家公司合计拟募资 42.81 亿元。 捷氢科技于 2022 年 6 月 28 日在上交所网站披露招股书,拟申请科创板上市。捷氢科技为 上汽集团子公司,主要产品为燃料电池电堆、系统及核心零部件。根据招股说明书, 2019-2021 年营业收入分别为 1.12 亿元、2.47 亿元和 5.87 亿元,复合增长率达到 128.6%。公司拟募集资金总额为 10.6 亿元,用于燃料电池生产建设、燃料电池新产品产 线建设、研发中心升级建设项目以及补充流动资金项目。

  国富氢能于 6 月 29 日在上交所披露招股说明书,拟申请科创板上市。国富氢能主要业务 是车载高压供氢系统和加氢站成套设备。根据招股说明书,2019-2021 营业收入分别为 1.76 亿元、2.51 亿元和 3.30 亿元,复合增长率达到 36.7%。公司拟募集资金 20 亿元,其 中 15 亿元用于氢能装备产业基地三期项目,另外 5 亿元用于补充流动资金项目。

  治臻新能源于 2022 年 6 月 30 日在上交所披露招股书,拟申请科创板上市。治臻新能源主 营业务是燃料电池金属双极板,开发了第一代 PEM 电解槽用双极板,形成了 250kW 级电 解槽双极板及其相关产品的研发制造能力。公司最近三年累计为客户供货超过 150 万片金 属双极板,2021 年国内市场占有率超 50%。根据招股说明书,2019-2021 年营业收入分 别为 0.28 亿元、0.697 亿元和 2.23 亿元,复合增长率达到 185.03%;2021 年扭亏为盈, 实现归母净利润 2016.17 万元。公司拟募集资金总额为 12.2 亿元,用于扩建氢燃料电池 金属双极板生产项目、上海治臻研发中心建设项目以及补充流动资金项目。

  目前,多家氢能领先企业完成股改,相继进入 IPO 辅导期。截至目前,除捷氢科技、国富 氢能、治臻股份已发布招股说明书外,重塑股份、东岳氢能已完成股改,相继进入 IPO 辅 导期。多数氢能公司上市首选科创板,因科创板突出强调企业科创属性,对规模的要求与 沪深主板、创业板相比略低。科创属性第一,营收规模第二,这相对而言更符合氢能企业 现阶段的经营水平。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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