光伏行业深度报告之技术篇

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请务必阅读正文之后的免责条款部分守正出奇宁静致远 [Table_Title] 光伏设备光伏行业深度报告之技术篇 [Table_Summary] 报告摘要随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到世界各国的重视。太阳能发电作为一种新兴的可再生能源，其利用潜力巨大。太阳能发电的利用方式有光伏发电和光热发电两种，目前从全球情况来看，光伏发电的技术和商业化应用是比较成熟的，光伏行业也相应迎来了高速增长期。中国从 2014 年开始大力发展光伏产业，国家也积极的制定相应的政策给予支持和引导，本报告力求从技术的角度对光伏行业进行剖析，分析光伏行业各产业链涉及的主流技术，以及各技术的优劣势，为未来技术的发展指明方向，同时也可以为企业的战略选择提供参考。给予光伏行业“看好”评级。重点推荐隆基股份，阳光电源，东方日升，林洋能源，彩虹精化，爱康科技和旷达科技；关注科华恒盛、京运通、拓日新能、瑞和股份、中环股份。风险提示产业链上中下游各产品的价格变化受国内外市场环境影响，存在不确定性；政策制定及出台实施具有不确定性。  走势比较 [Table_CompanyInfo]  推荐公司及评级 [Table_ReportInfo] 相关研究报告大股东增持最高 3 亿，新能源产业链持续延伸林洋能源（ 601222）公司点评 --2016/03/09 拓展售电侧，光伏产业链下移，环保助力京运通（ 601908）公司点评 --2016/03/09 [Table_Author] 证券分析师张学电话 01088321528 E-MAIL zhangxtpyzq.com 执业资格证书编码 S1190511030001 研究员刘晶敏电话 01088321616 执业资格证书编码 S1190115090003 研究员雷强 Certified ERP FRM 电话 01088321616 执业资格证书编码 S1190115090028 [Table_Message] 2016-03-10 行业深度报告看好 /首次电气设备行业研究报告太平洋证券股份有限公司证券研究报告行业深度报告 P 2 光伏行业深度报告之技术篇目录一、技术是光伏行业发展的第一生产力 4 （一）光伏行业的发展进程 . 4 （二）光伏产业链及相关技术概述 5 二、产业链上游技术分析 . 6 （一）多晶硅 . 6 （二）硅片 . 8 三、产业链中游技术分析 . 9 （一）电池片 . 9 （二）电池组件 . 13 四、产业链下游技术分析 . 15 （一）光伏电站并网技术 . 15 （二）光伏电站发电性能评估技术 17 （三）光伏智能化数据平台技术 18 行业深度报告 P 3 光伏行业深度报告之技术篇图表目录图表 1光伏产业的发展进程 4 图表 2太阳能行业分类 5 图表 3光伏行业产业链 5 图表 4改良西门子法生产工艺流程 . 6 图表 5硅烷流化床法生产工艺流程 . 6 图表 6冶金法生产工艺流程 7 图表 7各多晶硅生产工艺市场占比预测 . 7 图表 8切片技术比较分析 9 图表 9不同晶硅电池转换效率对比 . 9 图表 10 PERC 电池与传统电池对比 . 10 图表 11 PERC 的电池效率 10 图表 12 HIT 电池结构 . 11 图表 13 IBC 电池结构 . 12 图表 14钙钛矿电池结构 12 图表 15光伏电池技术发展趋势 12 图表 16意见效率要求 14 图表 17无功控制思路 15 图表 18短期功率预测模型 16 图表 19超短期功率预测模型 16 图表 20零电压穿越 . 16 图表 21短路试验曲线 16 图表 22防孤岛技术 . 17 图表 23光伏电站全寿命周期评估流程 . 17 图表 24光伏电站效率测试与评估 . 18 行业深度报告 P 4 光伏行业深度报告之技术篇一、技术是光伏行业发展的第一生产力（一）光伏行业的发展进程光伏行业的发展进程可以分为三个阶段。第一阶段是光伏产业发展的幼稚期，在这期间，光伏产业的相关技术还不够完善，度电成本也比较贵，促进光伏产业发展的驱动力主要来自政策的补贴扶持。第二阶段是光伏产业发展的成长期，随着产业资本瞄准补贴和优惠政策开始涉足光伏投资，政府不再盲目加大补贴，而是通过调整补贴维持企业一定的利润水平，虽然这一阶段的度电成本有所下降，但是还没有达到与火电相当的水平，因此这一阶段的盈利仍主要来源于政府补贴。突破成长期瓶颈的关键在于技术创新，等到技术的发展可以使光伏的度电成本与火电相当时，则进入了光伏发展的高速成长期。在这一阶段，行业将由产业资本主导，发电技术和储能技术会逐步成熟，分布式电站将大力普及，并进入后电站时代，能源互联网，能源金融将蓬勃发展。图表 1光伏产业的发展进程资料来源太平洋证券整理从光伏行业的发展进程中可以看出，促进光伏产业发展的主要因素有三个，一是政策的扶持，二是技术的进步与创新，三是资本的推动。其中，在光伏行业发展的成长期和高速成长期，技术的进步使光伏的制造成本大大降低，从而促使发电成本进一步降低，这一因素对光伏行业的发展的促进作用是极大的，可以说技术进步是光伏行业发展的第一生产力。幼稚期（ 2004以前）成长期（ 20052020）高速成长期（ 2021以后）产业资本主导技术成熟政策扶持技术成型政策引导资本涉足技术革新行业深度报告 P 5 光伏行业深度报告之技术篇（二）光伏产业链及相关技术概述光伏行业隶属于太阳能行业，其细分子行业中又分为光伏电池及组件行业、光伏专用设备制造行业和光伏配件行业。其中最重要的一个子行业就是光伏电池及组件行业，是光伏行业中的主体部分，该子行业所形成的产业链也叫作光伏原料产业链，也是我们狭义意义上统称的光伏产业链。图表 2太阳能行业分类资料来源太平洋证券整理光伏产业链的上游是晶体硅原料的采集和硅棒、硅锭、硅片的加工制作，产业链的中游是光伏电池和光伏电池组件的制作，目前晶硅电池分为单晶硅和多晶硅两种，产业链的下游是光伏电站系统的集成和运营。图表 3光伏行业产业链资料来源百度图库，太平洋证券整理太阳能热水器行业光热发电行业光伏发电行业光伏电池及组件行业光伏专用设备制造行业光伏配件行业太阳能行业光热行业光伏行业行业深度报告 P 6 光伏行业深度报告之技术篇从技术上来看，光伏产业链上游涉及的技术有多晶硅制备工艺、单晶硅拉棒技术、多晶铸锭技术和晶硅切片技术。产业链中游涉及的技术有电池技术。产业链下游涉及的技术有光伏电站并网技术、光伏电站发电性能评估技术和光伏智能化数据平台技术。二、产业链上游技术分析（一）多晶硅光伏产业链的上游包括晶体硅原料和硅片。作为产业链的最上游的晶硅制造，目前这个环节的技术要求很高，具有一定的技术壁垒和垄断性。目前制备多晶硅的工艺技术主要有改良西门子法，硅烷法和冶金法三类。改良西门子法即在西门子法的基础上增加了尾气回收和四氯化硅氢化工艺，实现了生产过程的闭路循环，既可以避免剧毒副产品直接排放污染环境，又实现了原料的循环利用、大大降低了生产成本（针对单次转化率低）。硅烷法利用高纯度硅烷在反应器中热分解为高纯度硅。硅烷法可以分为两类，较早出现的是硅烷西门子法（ Silane Siemens），即用硅烷（ SiH4）而非 TCS作为 CVD 还原炉的原料，通过硅烷的热分解和气相沉积来生产高纯度多晶硅棒料， REC旗下的 REC Silicon公司采用过此方法生产电子级多晶硅；后来出现了另一类方法硅烷流化床法（ Silane FBR），以 STC、 H2、冶金硅和 HCl为原料在流化床（ FBR）高温（ 500℃ 以上，不算很高）高压（ 20bar以上）下氢化生成 TCS， TCS通过一系列歧化反应后制得硅烷气，将硅烷气通入加有小颗粒硅粉的流化床（ FBR）反应炉内进行连续热分解反应，生成粒状多晶硅。冶金法利用物理方法生产太阳能级多晶硅，其典型工艺是将纯度好的冶金硅进行水平区熔单向凝固成硅锭，去除硅锭的外表部分和金属杂质聚集的部分后，将硅锭粗粉碎并清洗，并在等离子体熔解炉中去除硼杂质，然后二次区熔单向凝固成硅锭，再次除去外表部分和金属杂质聚集的部分然后粗粉碎和清洗，最后在电子束熔解炉中除去磷和碳杂质直接生成太阳能级多晶硅。图表 4 改良西门子法生产工艺流程图表 5 硅烷流化床法生产工艺流程行业深度报告 P 7 光伏行业深度报告之技术篇资料来源百度图库，太平洋证券整理资料来源北极星光伏，太平洋证券整理图表 6冶金法生产工艺流程图表 7各多晶硅生产工艺市场占比预测资料来源中国有色金属学报，太平洋证券整理资料来源 ITPPV，太平洋证券整理这三种生产工艺中，改良西门子法为目前的主流方法，根据 ITRPV的预计，由于成本控制的潜力因素，未来硅烷流化床法将逐步取代改良西门子法的份额，在 2025年旗鼓相当，共同成为主流的制备方法。在国内企业中，由保利协鑫所属江苏中能实施的硅烷流化床新技术项目完成了全球最大规模的 2.5万吨级硅烷制备装置，已建成投产的 3000公吨 /年流化床为目前全球最大的单台流化床反应器装置，单炉产量达到 400千克 /小时。目前试运行装置全面打通生产全流程，实现连续试生产的颗粒硅产品品质已经能达到电子级标准，全流程电耗达到 25千瓦时 /公斤，其中流化床反应炉电耗达到 2千瓦时 /公斤，产品成本大幅低于现有改良西门子法多晶硅。在国外企业中，掌握该技术的企业除了自己生产外，也正在寻求与我国多晶硅企业合作，通过技术转让等方式合资建厂。目前陕西天宏已与美国 REC公司设立了 2万吨产能的合资公司，预计于 2016年达产； 2家四川企业和 1家甘肃企业也正在与掌握该技术的美国 MEMC公司进行洽谈。行业深度报告 P 8 光伏行业深度报告之技术篇从长远来看，多晶硅制造厂商的竞争焦点在于技术，利用先进技术不断降低成本是解决国内企业抢占进口份额的唯一解决之道。目前国内的多晶硅企业在技术上和国外厂商相比还存在劣势，多晶硅市场持续受到美国、韩国和德国的低价多晶硅冲击，市场价格持续下滑，怎样技术革新是国内企业首当其冲需要考虑的问题。（二）硅片硅片制造是晶硅制造的下一个环节，也属于整个产业链的上游层面。与晶硅制造环节不同，该环节为资本密集型，技术含量不高，产品工艺与投入设备相关，可分为单晶硅片和多晶硅片。单晶硅拉棒技术目前有三种方法直熔法，区熔法和外延法。后两种方法也可以得到高质量的硅单晶，但是造价较高。由于直拉法的成本更低且已足够达到光伏电池的纯度需求，所以市场一般用直拉法拉制单晶硅。多晶铸锭技术目前有两种方法，其一浇铸法，简单地说也就是先在一个坩埚内将硅料熔化，然后浇铸在另一个经过预热的坩埚内进行冷却，通过控制冷却速率采用定向凝固技术铸造多晶硅锭。其二直熔法，也就是直接熔化法即在坩埚内直接将多晶硅熔化，然后通过坩埚底部的热交换，使熔体冷却采用定向凝固技术铸造多晶硅。目前市场一般使用的是直熔法，虽然在本质上两种方法没有区别，但后一种方法造出的多晶硅质量好，有利于生长取向性较好的多晶硅锭，生长过程易自动化，可以使晶体内部位错降低。由于直熔法自身的一些缺陷，无法铸出较长的多晶硅锭，要想提高产量只能增大其截面积，而大截面的硅片也很受市场欢迎。与直拉单晶硅不同，铸造多晶硅不需要籽晶，晶体生长过程一般自坩埚底部开始降温，当熔体温度低于熔点时，坩埚底部首先凝固，利用定向凝固技术得到多晶硅。直拉单晶硅造出的硅锭一般是圆柱形状的，在做电池板时为了利用有限空间一般采用方形或多边形。单晶硅做出的太阳电池比多晶硅电池效率高 23，随着单晶硅技术的不断提高，单晶硅的光电转换率有了很大的提高，现在市场上对单晶硅的认可也越来越高，单晶的市场占有率也逐年提升。在切片技术方面，目前有砂浆切割和金刚线切割两种，目前主流的是砂浆切割（ Surry-based），而金刚线切割（ Diamond wire）由于更高效率的优势也开始逐步普及。根据 ITRPV的预测，到 2025年左右金刚线切割的市场份额将超过砂浆切割。我国以隆基股份为首的主要单晶硅片企业均已完成金刚线切割技术的引入，而多晶硅片的龙头保利协鑫也已开始引入金刚线切割技术。行业深度报告 P 9 光伏行业深度报告之技术篇图表 8切片技术比较分析主要指标砂浆切割金刚线切割硅片厚度 180-200um,厚度不均 110um，厚度均匀粗糙度 RA0.5-0.6，较粗糙（ RA） 0.1-0.3，较平滑成本下降空间小，技术相对成熟，工艺改进范围不大，价格逼近成本下降空间大，金刚线价格还有下降区间，未来成本可下降 30 后期处理清洗较难，回收复杂，硅粉不能回收清洗容易，杂质含量低，硅粉可回收资料来源赛迪智库，太平洋证券整理三、产业链中游技术分析（一）电池片光伏产业链的中游包括光伏电池片和光伏电池组件。将硅片加工为电池片，是实现光电转换最为核心的步骤。此环节是资本和技术双密集型行业，要求企业及时跟进最新的电池制造技术以提升电池效率。太阳能电池的基本构造是运用 P型与 N型半导体接合而成的。对其而言，最重要的参数是光电转换效率。目前所研发的 N型单晶电池的产业化水平大概在 22-24左右，常规 P型的单晶电池产业化水平在 19.5左右 ,P型多晶电池的产业化水平则在 18.3左右。而高效 PERC单晶电池在 20.4左右， PERC多晶电池在 18.8左右。目前实验室的水平如下图所示。图表 9重点实验室的转换效率资料来源 Trinasolar，太平洋证券整理关于目前的电池技术，包括具备大规模生产应用基础的高效电池技术 PERC电池技术和 HIT电池技术，此外钙钛矿电池作为科研界的明星同样被业界看好。 PERC电池技术。 PERG技术通过在电池的后侧上（如下面图像中的黄色层所示）添加一个电介质钝化层来提高转换效率。标准电池结构中更高的效率水平受限于光生电行业深度报告 P 10 光伏行业深度报告之技术篇子重组的趋势。 PERC电池最大化跨越了 P-N结的电势梯度，这使得电子更稳定的流动，减少电子重组，以及更高的效率水平。这些更高的效率声称引起了下游市场的兴趣，尤其是在日本和欧盟，具有高效率集中供应商的大力推动能力。大部分新增生产能力都发生在台湾（新日光， WINAICO，昱晶能源），虽然最近还有从晶澳太阳能和 SunEdison处发出的商业化制造声明。由于其高昂的价格和最佳的效率，大多数短期需求可能会继续在住宅及高 -ASP 市场。晶澳太阳能公司已经在日本、英国、以色列、中国和德国市场推出了 PERC产品， PERCIUM。展望未来，这种电池技术的主要挑战将是降低生产成本。目前， P型单模块 PERC 电池的价格是标准的 P型多模块电池平均的 1.5倍。价格差异反映了先进的电池结构的低成本较高。它的溢价与标准的单模块电池是等同的，价格约为多模块电池的 1.3倍。然而， PERC电池目前提供更水平的效率增益， PERC电池效率比标准的多模块电池高 15，比标准的单模块电池高 7。这表明，随着成本结构和效率逐步改进， PERC单模块将与标准的单模块技术的竞争中进展顺利。图表 1 PERC电池与传统电池对比图表 2 PERC的电池效率资料来源 ISFH，太平洋证券整理资料来源 GTM Research，太平洋证券整理 HIT电池技术。 HIT电池是异质结太阳能电池的简称。 1997年，日本三洋公司推出了一种商业化的高效电池设计和制造方法，电池制作过程大致如下利用 PECVD在表面织构化后的 N型 CZ-Si片的正面沉积很薄的本征α -SiH层和 p型α -SiH层，然后在硅片的背面沉积薄的本征α -SiH层和 n型α -SiH层；利用溅射技术在电池的两面沉积透明氧化物导电薄膜（ TCO），用丝网印刷的方法在 TCO上制作 Ag电极。值得注意的是所有的制作过程都是在低于 200℃的条件下进行，这对保证电池的优异性能和节省能耗具有重要的意义。 HIT电池具有高效的原理是行业深度报告 P 11 光伏行业深度报告之技术篇（ 1）全部制作工艺都是在低温下完成，有效地保护载流子寿命；（ 2）双面制结，可以充分利用背面光线；（ 3）表面的非晶硅层对光线有非常好的吸收特性；（ 4）采用的 n型硅片其载流子寿命很大，远大于 p型硅，并且由于硅片较薄，有利于载流子扩散穿过衬底被电极收集；（ 5）织构化的硅片对太阳光的反射降低；（ 6）利用 PECVD在硅片上沉积非晶硅薄膜过程中产生的原子氢对其界面进行钝化，这是该电池取得高效的重要原因。这种电池具有结特性优秀、温度系数低、生产成本低廉和转换效率高等优点，所以在光伏市场上受到青睐，商业化生产速度发展很快，仅仅两三年时间，产品已占整个光伏市场的 5％。图表 3 HIT电池结构资料来源中国新能源网，太平洋证券整理 IBC电池技术。 IBCInterdigitated back contact电池出现于 20世纪 70年代，是最早研究的背结电池，最初主要应用于聚光系统中。电池选用 n型衬底材料，前后表面均覆盖一层热氧化膜，以降低表面复合。利用光刻技术，在电池背面分别进行磷、硼局部扩散，形成有指状交叉排列的 P区、 N区，以及位于其上方的 P区、 n区。重扩形成的 P和 N区可有效消除高聚光条件下的电压饱和效应。此外， P和 N区接触电极的覆盖面积几乎达到了背表面的 1/2，大大降低了串联电阻。 IBC电池的核心问题是如何在电池背面制备出质量较好、呈叉指状间隔排列的 P区和 N区。为避免光刻工艺所带来的复杂操作，可在电池背面印刷一层含硼的叉指状扩散掩蔽层，掩蔽层上的硼经扩散后进入 N型衬底形成 P区，而未印刷掩膜层的区域，经磷扩散后形成 N区。通过丝网印刷技术来确定背面扩散区域成为目前研究的热点。行业深度报告 P 12 光伏行业深度报告之技术篇 IBC电池的世界效率为 25，由美国 sunpower公司保持。国内企业中，天合光能走在前列，其与澳大利亚国立大学联合开发的 IBC电池实验室电池效率达到了 24.4；独立研发的 156mm 156mm（ 6英寸）大面积 IBC电池转换效率最高达 22.94，平均转换效率达到 22.7。目前，天合光能正在建设 IBC电池中试示范线，其电池转换效率平均在 21.5以上。目前 IBC电池只在一些特定市场中有应用，如一些对转换效率有较高要求的地方，未来仍需进一步开发低成本制造技术。图表 4 IBC电池结构资料来源 WIND，太平洋证券整理钙钛矿电池技术。钙钛矿电池是指用钙钛矿结构的材料（如 CH3NH3PbI3和 CH3NH3PbBr3等）作为吸光层的太阳能电池。从 2009年到 2014年的 5年间，其光电转换效率从 3.8跃升至 19.3，提高了 5倍，且理论转换极限达 50。钛矿太阳能电池不仅转换效率有明显优势，制作工艺也相对简单。实验室中常采用液相沉积、气相沉积工艺，以及液相 /气相混合沉积工艺制作。因此，更便宜、更容易制造的钙钛矿太阳能电池，很有可能改变整个太阳能电池的格局。今后，它的发电成本有可能会比火力发电更低。图表 5钙钛矿电池结构图表 6光伏电池技术发展趋势资料来源百度图库，太平洋证券整理资料来源 ITPPV，太平洋证券整理行业深度报告 P 13 光伏行业深度报告之技术篇（二）电池组件组件环节是电池片环节的下游，其生产较电池片相比技术含量稍低，为劳动密集型行业。组件涉及的关键技术是组件的封装。一般规定的晶硅太阳能电池的使用寿命是 20年，所以封装的可靠性要求很高。组件的封装工艺流程分为电池检测（分片）正面焊接背面串接叠层（玻璃清洗、材料（ TPT、 EVA）检验、玻璃预处理、敷设）中道检验（过程检验）层压（去毛边）装边框（涂胶、装角键、冲孔、装框、擦洗余胶）焊接接线盒高压测试组件测试外观检验包装入库。电池检验。由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，所以为了有效的将性能一致或相近的电池组合在一起，所以应根据其性能参数进行分类；电池测试即通过测试电池的输出参数（电流和电压）的大小对其进行分类。以提高电池的利用率，做出质量合格的电池组件。正面焊接。是将汇流带焊接到电池正面（负极）的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，我们使用的焊接机可以将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯（利用红外线的热效应）。焊带的长度约为电池边长的 2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。背面串接。背面焊接是将 72片电池串接在一起形成一个组件串，我们目前采用的工艺是手动的，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有 72个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将 “前面电池 ”的正面电极（负极）焊接到 “后面电池 ”的背面电极（正极）上，这样依次将 72片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。叠层。背面串接好且经过检验合格后，将组件串、钢化玻璃和切割好的 EVA、背板（ TPT）按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先涂一层试剂（ primer）以增加玻璃和 EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。（敷设层次由下向上玻璃、 EVA、电池、 EVA、背板 TPT）。中道检验。过程检验，层压前检验人员负责对层叠好后待压组件进行 100目检。检验范围在观察架区域，要求在观察架上无组件检验时可在层叠区域观察层叠员工是否按标准操作（存在过程检验）。发现问题时，请在“中检工序检查记录表”上清楚记录。如有异常问题，请及时反馈，并使相关人员进行返工处理。组件层压。将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使 EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据 EVA的性质决定。我们使用快速固化 EVA时，行业深度报告 P 14 光伏行业深度报告之技术篇层压循环时间约为 22分钟。固化温度为 145℃ 左右，层压时 EVA熔化后由于压力而向外延伸固化形成毛边，所以层压完毕应将其切除。装框。类似与给玻璃装一个镜框；给玻璃组件装铝框，增加组件的强度，进一步的密封电池组件，延长电池的使用寿命。边框和玻璃组件的缝隙用硅酮树脂（ 1527硅胶）填充。焊接接线盒。在组件背面引线处焊接一个盒子，以利于电池与其他设备或电池间的连接。焊接面积大于总面积的 80，接线盒用 1521（ A、 B）硅胶一定比例填充。组件清洗。好的产品不仅有好的质量和好的性能，而且要有好的外观，所以次工序保证组件清洁度，铝边框边上的毛刺要去掉，确保组件在使用减少对人体的损伤。组件测试。测试的目的是对电池的输出功率等参数进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。成品检验。为了使组件产品质量满足相关要求，使组件的最终检验操作过程规范化，主要对组件成品的全面检验型号、类别、清洁度、各种电性能的参数的确认，以及对组件优劣等级的判定和区分。包装入库。对产品信息的记录和归纳，便于使用和今后查找和数据调用。关于组件的效率，工信部与国家能源局、国家认监委联合印发关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见，要求多晶组件效率不低于 15.5，单晶不低于 16；而入选“领跑者计划”的组件，多晶不低于 16.5，单晶不低于 17。此项计划有利于我国光伏产业进行技术升级，淘汰落后的过剩产能。图表 16意见效率要求材料类型电池片尺寸（ mm）电池片数量 15.5转化效率对应组件峰值功率（ Wp） 16转化效率对应组件峰值功率（ Wp） 16.5转化效率对应组件峰值功率（ Wp） 17转化效率对应组件峰值功率（ Wp）多晶硅 156*156 60 255 / 270 / 156*156 72 305 / 325 / 单晶硅 156*156 60 / 260 / 275 156*156 72 / 315 / 330 资料来源 WIND，太平洋证券整理行业深度报告 P 15 光伏行业深度报告之技术篇四、产业链下游技术分析（一）光伏电站并网技术 1、针对集中式地面光伏有功控制技术。光伏电站的用功控制要求其根据系统指令调节有功输出，根据系统的频率自动调节有功输出和控制系统的有功功率的变化率。其有功控制模式分为以下几种。一是最大功率模式，在有功输出功率的最大变化率（ 1min/10min）符合并网要求的前提下，光伏电站的有功输出不做限制。二是限值模式，控制光伏电站的功率输出不超出指定限值。三是差值模式，输出功率始终保持与最大可调出力固定偏差（限额），是参与系统有功备用的一种方式。四是斜率模式，按照给定的爬坡速率调节输出功率，保证出力平稳。五是计划跟踪模式，光伏电站执行调度中心日前下发或实时滚动更新下发的发电计划曲线。六是远方指令跟踪模式，实时跟踪调度中心下发的控制指令，指令数值决定于光伏电站在主站 AGC中的控制模式。无功电压控制技术。无功配置要求容性无功能够补偿光伏电站满发时站内汇集系统、主变压器的全部感性无功及光伏电站送出线路的一半感性无功之和，感性无功容量能够补偿光伏电站送出线路的一半充电无功功率，对于通过汇集站接入的电站，要补偿全部线路的无功。无功控制要求根据系统指令调节无功输出，根据并网点电压水平自动调节无功输出。无功的控制思路是充分利用逆变器和无功补偿设备的无功能力。图表 17无功控制思路资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理光伏发电功率预测技术。预测技术的对象时 10MW及以上的电站，其基本要求分为两个方面，对于电网公司，应该合理安排应对措施，提高电网的安全性和可靠性；调整和优化常规电源的发电计划，改善电网调峰调频能力，增加光伏并网容量；降低因行业深度报告 P 16 光伏行业深度报告之技术篇光伏并网而额外增加的旋转备用容量，改善电力系统运行经济性。对于光伏电站，应该满足光伏并网要求，配合电网调度；争取上网优先权、提高上网小时数；合理安排检修计划、减少弃光损失。功率预测分为短期和超短期，短期的周期在 0-72个小时，超短期的周期在 15min-4h。其中短期功率预测的关键技术包括光资源数值预报技术、辐射预测矫正技术、短期功率预报模型等，而超短期功率预测的关键技术模型有晴空超短期辐射预测模型（利用时间序列、人工神经网络等统计方法建立模型）、不同云况下辐射超短期预报模型（基于云图预测与晴空辐射预测，建立云 -辐射预测模型）、超短期功率预报模型等（以辐射预测为基础，结合电池组件温度等变量对光伏系统工作状态的影响，建立超短期预测模型）。图表 7短期功率预测模型图表 8超短期功率预测模型资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理故障穿越技术。又称为低电压穿越技术，其两个基本要求是零电压穿越和动态无功支持，光伏电站的故障穿越能力主要取决于逆变器。 2013年在新疆西部的短路测试中发现整体故障穿越能力较好，较 2011年的短路实验结果有极大的提升。图表 20零电压穿越图表 21 短路试验曲线行业深度报告 P 17 光伏行业深度报告之技术篇资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理 2、针对分布式光伏系统无功控制技术。分布式光伏发电的无功调节基本要求是要保证功率因数要在超前 0.95到滞后 0.95的范围内连续可调，在其无功输出范围内，应具备根据并网点电压水平调节无功输出，参与电网电压调节的能力。防孤岛技术。防孤岛保护技术要求发生孤岛时应尽快退出运行，动作时间不大于两秒，与电网侧线路保护相配合，应在并网点内侧设置易于操作、可闭锁、且具有明显断开点的并网总断路器。基于逆变器监测的防孤岛技术分为被动式孤岛检测方法和主动式孤岛检测方法。图表 9防孤岛技术资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理（二）光伏电站发电性能评估技术光伏电站的发电性能评估流程贯穿整个电站的建设过程，从选址阶段到最后的交易阶段都离不开对其的评估。图表 10光伏电站全寿命周期评估流程行业深度报告 P 18 光伏行业深度报告之技术篇资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理其中效率评估是重中之重，包括对组件效率、衰减率、一致性的评估；对汇流箱一致性、发电效率的评估；对逆变器效率的评估；对发电量的预评估四大模块。评估的意义是重大的，在实际评估中，我们可以根据光伏组件实际测试结果，对光伏组件性能进行重新建模，以评估光伏系统中长期发电水平。我们可以通过对比两种逆变器效率曲线来找到不同逆变器在不同功率阶段的效率优势等。这样我们就可以通过对各器件的效率评估来测算光伏电站的中长期发电量。图表 11光伏电站效率测试与评估资料来源中国电力科学研究院，太平洋证券整理（三）光伏智能化数据平台技术由于大型地面电站通常地处偏远地区，处于 “无人值守 “的状态，因此容易造成不良情况发生后无法及时处理；光伏电站组件表面污垢较多，故障处理不合理导致停机行业深度报告 P 19 光伏行业深度报告之技术篇过多、产能不均；缺乏安全保护措施与应急预案，安全问题无法及时得到处理；电站数据分析不到位，无法判断出电站存在的安全隐患等种种问题。正是基于上述种种问题的存在，智能化数据平台得以应运而生。光伏智能化数据平台采用的是“互联网光伏” 的模式，借助大数据分析，收集太阳能资源指标、电量指标、能耗指标和设备运行水平指标，对太阳能资源、发电量、负荷、性能、损耗及设备运行情况，进行生产运行数据和经济指标综合对比分析，建立合理的决策分析模型，评估单体电站和区域电站生产运行情况，为集中管理决策提供有力的数据支持。同时，运用数据实时采集、云存储和在线专家分析系统，电站可自动体检，给出最优维护建议，如清洗建议、部件更换和维护建议等，实现了光伏电站的“集中运行、远程诊断、实时维护”。光伏电站的智能化运维，简单来说可以实现四大作用，包括对电站的远程监测和控制、远程智能运行维护管理、发电效率分析与优化服务、电站资产的评估。其中，后者主要是为电站交易服务，以实现盘活光伏电站资产以及增加光伏行业的证券化属性的目的。在当前保增长的大背景下，智能化运维市场的不断壮大，对开发光伏电站的金融交易属性、资产证券化以及塑造新的产业链，以及提振传感器、数据中心等需求，都有相当积极的意义。行业深度报告 P 20 光伏行业深度报告之技术篇附录日期股票报告名称 2016.3.9 京运通拓展售电侧，光伏产业链下移，环保助力 2016.3.9 林洋能源大股东增持最高 3亿，新能源产业链持续延伸 2016.3.9 彩虹精化业绩符合预期，今年光伏加速贡献利润，“四个全面”战略转型意图明显 2016.3.8 中天科技光伏电站持续推进，海缆海监持续放量，有效支撑业绩 2016.3.7 林洋能源战略转型凸显，光伏电站爆发式增长，后电站市场开启 2016.3.3 隆基股份单晶龙头，业绩符合预期，产能不断提高，增长持续 2016.3.2 阳光电源逆变器龙头，业绩符合预期，光伏电站驱动，高增长可期 2016.3.1 隆基股份单晶龙头，规模持续发力，成长确定 2016.2.29 旷达科技高管频频增持，光伏电站贡献日益突出，彰显对行业和公司的自信 2016.2.28 中利科技光伏电站规模加速，添翼互联网金融 2016.2.28 拓日新能业务结构优化，转型升级电站投资商，业绩效果凸显 2016.2.27 阳光电源光伏电站建设有望提速，持续高增长可期 2016.2.23 东方日升转型升级意图明显，年报符合预期，一季持续发力 2016.2.18 中来股份市场领导者，纯正光伏背膜企业 2016.2.17 桐君阁浴火重生，央企纯正光伏电站运营平台诞生 2016.2.4 爱康科技高管持续增持彰显对公司和光伏行业的信心和定力 2016.1.28 东方日升光伏上下游产业链完整，转型升级意图明显，布局能源互联网 2016.1.25 爱康科技 “光伏电站新能源汽车”双轮驱动的协同效应积极推进能源服务业战略转型 2016.1.18 嘉化能源进军光伏电站，切入光伏后市场，未来值得期待 2015.12.5 年度报告新能源行业 2016年投资策略风光不与旧时同 2015.10.19 行业深度新能源行业系列深度报告之一（总论）资源边际收益递减规律推进能源革命，加速新能源行业发展请务必阅读正文之后的免责条款部分守正出奇宁静致远投资评级说明 1、行业评级看好我们预计未来 6 个月内，行业整体回报高于市场整体水平 5以上；中性我们预计未来 6 个月内，行业整体回报介于市场整体水平－ 5与 5之间；看淡我们预计未来 6 个月内，行业整体回报低于市场整体水平 5以下。 2、公司评级买入我们预计未来 6 个月内，个股相对大盘涨幅在 15以上；增持我们预计未来 6 个月内，个股相对大盘涨幅介于 5与 15之间；持有我们预计未来 6 个月内，个股相对大盘涨幅介于 -5与 5之间；减持我们预计未来 6 个月内，个股相对大盘涨幅介于 -5与 -15之间；卖出我们预计未来 6 个月内，个股相对大盘涨幅低于 -15。研究院 /机构业务部中国北京 100044 北京市西城区北展北街九号华远 · 企业号 D 座电话 861088321