伟大的变化——光伏行业的能级跃迁

听闻一位大佬说过,有的人买入伟大的公司,有的人买入伟大的变化。从微观经济学来看,这是一个朴素精妙的总结:

在行业成长期看变化,在行业稳定期看确定性。

这也意味着,根据不同行业的属性、成长稳定跨度、竞争格局等因素,不同方法的适用性是有差异的。

跃迁,即量子力学体系状态发生跳跃式变化的过程。原子在光的照射下从高(低)能态跳到低(高)能态发射(吸收)光子的过程就是典型的量子跃迁。

光伏行业便是这样一个历经跃迁、拥有伟大变化的行业,每一次的变化都对行业造成了颠覆性影响。

即使在摩尔定律加持下技术进步飞速的半导体行业,台积电依然立于不败之地。只有光伏行业重复着从首富到破产的故事。


技术的毁灭性创新——两次能级跃迁复盘

光伏历史上有两次技术迭代带来的行业跃迁:晶体硅替代薄膜路线和单晶硅片替代多晶硅片。

完全不同的新技术替代了难以升级的老技术形成转换效率的跃迁,摧毁了现存者的资产负债表,关闭了旧的上升通道。

颠覆性新技术激发能级跃迁。

1、2009-2010年,硅料——多晶替代薄膜

随着2005年《京都议定书》的生效,德国《可再生能源法》、西班牙“皇家太阳能计划”等出台,可再生能源欧洲国家掀起热潮,尤其是德国西班牙等国家大力补贴光伏,欧洲多国光伏装机量年年增速100%+。

光伏行业一时风光无两。

中国企业家没有缺席这样一场财富运动。但当时因为“三头在外”的约束——原料在外,技术在外,市场在外,中国仅是一个世界光伏产业的代工厂,做的是最低端的组装加工环节——进口电池片,用密封工艺稍稍加工形成组件,再销售给下游客户。

“三头在外”的约束中,原料——硅料供给是整个产业链的核心瓶颈。当时具备生产能力的企业主要是被七家国际大厂以及少数国内老牌半导体材料厂垄断,产能和短期供给量有限,完全是卖方市场。

多晶硅价格迎来快速上涨,从 2003 年的约 35 美元/kg持续上涨到 2008 年疯狂状态的 400~500 美元/kg。

在多晶硅价格上涨的2003-2008年,薄膜路线因为性价比凸显的优势,增速快于晶体硅路线,份额占比从6%提升至10%左右。应用材料等半导体公司纷纷推出了交钥匙生产线,国内如正泰光伏、新奥光伏能源等企业大手笔买入生产线,加入原料热潮。

高额利润的诱惑下,当时甚至还出现了金属硅和废硅回收冶炼等非主流路线。

在国内同行纷纷投入薄膜路线的怀抱的时候,一家在香港上市的二线热电厂发现,硅料的制备工艺其实是中等难度的化工流程,瓦克等传统硅料企业因为半导体出身,路径依赖导致视野受到半导体制备的限制。

这家叫保利协鑫的公司独辟蹊径招聘一批东北化工厂的工程师,自己设计还原炉和反应釜摸索工艺。2009年冷氢化工艺成功落地,震惊了全球光伏届。

HK.3800股价一飞冲天涨了十倍,汹涌而来的资金推动5000吨、10000吨、15000吨直到50000吨冷氢工艺生产线的建成,硅料价格如坠机一般从200美元/kg跌到20美元/kg。

晶体硅路线的成本降速远超薄膜路线,硅料价格的雪崩导致a-Si、镝化镉等太阳能薄膜电池路线的退出,奠定了晶体硅的主流地位。

从应用材料到正泰、新奥等薄膜企业黯然退场;汉能光伏却在高点接盘了薄膜路线产能,故事到今天也没有结束。

至于金属硅和废硅回收,再无提及。

2、2013-2019年,硅片——单晶替代多晶

2008年金融危机、2010-2011年欧债危机,双管齐下消灭了德国西班牙的光伏补贴。

2011年10月18日,德国SolarWorld美国分公司联合其他6家生产商向美国商务部正式提出针对中国光伏产品的“双反”调查申请。

2012年10月10日,美国商务部对进口中国光伏产品作出反倾销、反补贴终裁,征收14.78%~15.97%的反补贴税和18.32%~249.96%的反倾销税。

2012年9月,欧盟启动针对中国输欧光伏产业反倾销调查。

2013年6月,欧盟委员会宣布将从6月6日至8月6日对中国光伏产品征收11.8%的临时反倾销税。

疯狂扩产的多晶产业链遇到光伏历史上最惨烈的供需双杀。

供需失衡导致产品价格快速下跌,众多厂商出现亏损,被迫停产裁员。当时国内光伏行业的龙头企业,在激进扩产的格局下遭受致命一击,导致资金链断裂。无锡尚德、LDK、英利等企业都遇到了经营困境,或宣布破产重组,或被收购。

当时相对小众的单晶硅片企业降价反应迟钝,单晶硅片市占率被挤压至不到20%。2012年上市的隆基股份手握首发募资15亿,面对行业惨状,心有余悸。

2011-2012年全行业的资源堆积于多晶硅片领域,当行业危机来临,多晶企业自顾不暇。只有进取的隆基股份和跟随的中环股份在2013年之后,在单晶领域低调前进。

行业危机中,多晶扩产全面终止,大批全新和半新光伏设备被仍在港口和渠道无人问津。隆基股份在第一阶段扩产的时候以5折甚至更低的价格大量购入这些设备(如单多晶通用的切片机等),在行业低迷期间,这些设备有效地降低了隆基股份的生产成本,隆基股份小心翼翼地积累着自己的力量。

2013-2015年,小小的隆基股份在强大的协鑫的阴影下埋头探索单晶降本工艺,直到2015年第一次增发隆基股份成功获得20亿子弹。隆基股份手握35亿资金(15亿IPO+20亿增发),第一次启动单晶大规模扩产。

这次大规模扩产不但迅速填补行业产能空间,而且推高了行业壁垒,有效地阻挡外来者。快速增长的业绩也吸引了更多的资金推动更大规模的扩产,反身性加速正循环。

5GW、10GW、20GW直到65GW的过程,像极了当年的保利协鑫,而隆基股份30倍的股价涨幅则远远超越保利协鑫成为A股当之无愧的光伏行业龙头。

2013年至今单晶硅片替代多晶硅片,直拉单晶和金刚线工艺的导入将多晶市场份额逼退至不到20%,奠定了单晶路线是面向未来主流晶体硅路线的基础。

3、光伏行业两次能级跃迁的小结

两次能级跃迁之前,都发生了需求崩塌的行业危机,甚至叠加了金融危机,造成行业供需双杀。糟糕的行业基本面令主流厂商对主营业务自顾不暇,哪里有精力和能力探索新工艺?等到需求恢复之后,更高效率更低成本的新技术全面替代主流传统技术。

两次能级跃迁之前,行业瓶颈都指向了下一个突破口。2009年的瓶颈是硅料,2013年的瓶颈是硅片。保利协鑫和隆基股份在各自领域筹划了清晰的路线图以及工艺储备。拿到充足子弹之后的大规模扩产迅速占据市场掌握话语权。

两次能级跃迁都主角都是当时的非主流厂商,一则没有包袱,二则没有思维定势,三则是适时充足的子弹,万事俱备,顺势而为。


能级跃迁再探——必要性

1、供给过剩

由于光伏效率提升成本下降,全球范围内发电侧平价越来越普遍,脱离补贴约束的需求内生性加强。面对巨大的传统能源市场,占比很小的光伏能源长期复合增速保持在两位数,空间大增速快的特性吸引越来越多的投资人。

价格是由供需共同决定的,不断下降的光伏价格背后是三位数的供给增速超越两位数的需求增速。

能级跃迁打开了新旧路线替代的广阔空间,后来者的学习曲线拉平超额利润,供给过剩随即出现。也即,产能过剩是能级跃迁的必要条件之一,没有上一轮产能过剩就不会有下一轮技术创新。

产能过剩意味着当前工艺的极限。价格的变化来自于供需的变化,光伏需求两位数的变化刺激光伏供给三位数的变化,结果就是产能过剩。

当前工艺带来需求的扩张领先于供给,工艺的超额利润率刺激供给进一步释放,比如2010年50%毛利率的硅料,2019年30%毛利率的PERC电池、2020年40%毛利率的单晶硅片。

当前工艺带来的需求扩张被供给超越时,产能周期拐点出现,价格暴跌、毛利率大幅下降,难以回到之前的水平,ROE永久性压制,因此产能过剩意味着当前工艺的极限。

上市公司说光伏价格下降是常态。

这个观点没有错,但是价格暴跌利润率崩塌说明供需关系依然有效。伤害利润表甚至资产负债表的价格下跌不是常态,也不能是稳定态。

上市公司还说行业产能过剩是常态,但是我们的优质产能不足。

如果公司产品价格随着行业而暴跌,那么往往说明公司其实没有竞争优势。看看锂电池,看看宁德时代就知道了。

产能过剩意味着未来工艺的开始。所谓祸福相依,产能过剩的另一面是未来工艺的开始。产能过剩倒逼企业技术创新,2012年隆基股份划出未来成本曲线,董事长的理由很简单,再不快速降本公司死路一条。

产能过剩打压的价格为下一个产业环节的技术创新做好铺垫。

硅料从200美元/kg跌到20美元/kg,效率更高的单晶硅片进入快速降本的通道,站在大规模商业化的起点。

产能过剩摧毁资产负债表沉重打击厂商信心,破产的厂商不可能重新回到原有技术路线,甚至不会重回光伏行业。

对于技术稳定的产业链环节来说,这意味着以后的格局优化,比如硅料和硅片。

对于技术颠覆的产业链环节来说,这意味着新技术替代传统技术的开始。

2、融资扩产

当技术创新证明新一轮周期开始的时候,融资扩产是推动行业快速发展的必要条件。

融资扩产是光伏的内在属性

光伏是典型的周期成长型制造业,在正确的时点投入尽可能多的资本开支是行业发展属性决定的。

更多的融资意味着更高的杠杠率,更大的规模意味着更低的生产成本和更高的利润率、更快速地推动新技术替代传统技术实现更高的周转率。

越来越多的光伏企业登陆资本市场对于行业发展是极大的利好,融资规模越大,行业发展越快,抗风险能力越强。

度过成长期之后优胜劣汰剩下的领先企业将为资本市场带来后期回报,资本市场也是进取精神的猎场。

融资扩产是企业的竞争优势

产能过剩的传统技术和厂商不会有人重复投资,即使能融到钱投进去最终也是人财两空,比如退市的海润。

开拓新兴技术的厂商,只有在传统技术产能过剩的时候,敢于融资尽力扩产,才能在未来的竞争中站稳脚跟,比如隆基股份

2013-2014年全行业的玩家都陷入多晶产能过剩的泥潭难以自拔,根本无法转身。彼时隆基股份遵循降本曲线,筹备融资20亿准备大规模扩产单晶硅片,行业独此一家。

隆基股份的融资计划被批准的时候,聪明地资本市场将股价抬升到13块,翻了4倍。巨额资金保证隆基股份的产能和成本一骑绝尘,已有参与者不能做,围观者不敢做。

上市9年以来,隆基股份直接融资接近200亿;1月29日,隆基股份披露了2020年业绩预告,全年扣非后归母净利润中位值80亿元,上市以来的扣非归母利润总额超过融资额。

这期间,隆基股份产能增长近四十倍,等效成本下降80%;并且靠一己之力将单晶市占率提高到近90%,成功实现单晶替代多晶。

不仅如此,隆基股份同时扩产了投入产出效率更高的组件,进一步加大经营杠杆,将单晶硅片替代多晶硅片的颠覆性发挥到极限。

3、波动性之源——金融反身性

光伏行业对于传统能源行业的替代潜力吸引着无数的金融资本,光伏行业的重资产属性以及不同产业链环节学习曲线的斜率不同,带来不同的反身性试验。

这是2011年至今的硅料价格,当年保利协鑫的产能释放完毕,硅料价格从100美元/kg跌到20美元/kg。

虽然后续通威、大全在新疆建设更有竞争力的硅料产能,但是硅料价格从2013年的20美元/kg只是跌到去年最低8.8美元/kg,倒逼瓦克和OCI退出,硅料价格随后在去年7月企稳上涨。

通威、大全和保利协鑫等几家厂商的高市占率控制全球光伏硅料的定价权。

单晶硅片价格在2018年10月底至2020年4月的18个月保持稳定,背后是隆基股份中环股份高度集中的市场份额和市占率带来的话语权。

能级跃迁并不是行业波动性之源,恰恰相反,令人生畏的颠覆性创新来了长期的行业格局稳定。

行业波动性来源于分散的竞争格局,背后是学习曲线扩散之后无差异的产品竞争。

如果学习曲线掌握在有限几家厂商手中,这些厂商大举融资迅速扩张形成经营壁垒和稳定格局,比如如今的硅料和硅片环节。

如果学习曲线扩散至全行业,结果就是没有约束的产能过剩,比如之前崩塌的多晶硅料和去年崩塌的PERC电池。

融资扩产后的供给过剩并不必然发生,得看能级跃迁背后学习曲线的具体情况,因为光伏自带金融反身性。


第三次能级跃迁?

1、技术迭代

硅料的技术迭代稳定了硅料行业的竞争格局。2020年以来海外硅料厂纷纷停产,通威、大全和协鑫等等厂商的市场集中度超过70%,硅料价格的波动率显著下降。

硅片的技术迭代正在稳定硅片行业的竞争格局。2020年多晶硅片的市占率降到20%以下,随着隆基股份中环股份上机数控等厂商产能的大规模释放,单晶硅片2020年的CR5预计超过80%。

2020年4月至6月,单晶硅片价格暴跌,即使是短期硅料环节的供需偏紧以及硅片旺盛的需求,将硅片价格短暂拉回,也无法阻止硅片价格向临界点进发。以后随着波动率的收敛,硅片价格的下降速度将放缓。

我们可以计算,硅片从3.5元/片跌到长期价格中枢2.3元/片,效率更高的异质结将进入快速降本的通道,站在大规模商业化的起点。背后的逻辑是越过临界点之后,效率更高的产品降本速度更快,单位原材料含量越低。

复盘来看,硅料和硅片都发生了技术迭代,最后一个领域电池片依然悄然无息(进入21年之后越发暗波涌动)。正是这种悄然无息导致电池片的行业依然分散,面对硅片的产业链博弈始终没有话语权。

从货值计算,电池片的市场容量接近硅片两倍,单位利润率水平不及硅片的1/3,这是非常不正常的现象。

电池片的未来工艺,其实早已存在,正确时点的大规模生产将促进其商业化成熟。

从十年前美国国家实验室的技术演进图来看,光伏的效率排序:异质结(Multijunction)>单质结(Single-junction)>多晶电池(Crystalline Si)>薄膜电池(Thin-film)。

产业层面的两次能级跃迁完美体现了这个效率路线。

市场认为光伏新技术层出不穷,难以辨识真伪。但紧紧围绕第一性原理,这个效率路线图是无可争辩的,背后是材料学的科学逻辑。

归功于独有的复合材料结构以及可观的效率潜力,光伏技术的未来早已有所安排——异质结技术。

硅料替代薄膜和单晶硅片替代多晶硅片的过程为异质结替代单质结做好了产业铺垫,因为异质结电池的硅片基底是N型单晶硅片,P型单晶制备工艺可以转化为N型工艺(这并不是能级跃迁),所以当P型单晶硅片全面替代P型多晶硅片的时候,就是宣告N型结构替代P型结构的开始。

2、行业突破

光伏行业突破是清洁能源替代传统能源的过程,光伏效率越高成本越低,替代过程才能继续进行。

这个过程包括两层意义的突破,第一个是摆脱补贴约束,第二个是摆脱并网约束。

光伏的商业化开始于上世纪90年代的德国补贴政策,之后每一次的行业波动都源于财政补贴的变化,比如2008年全球金融危机、2011年欧债危机和2018年中国财政调整。2008年全球金融危机导致德国补贴大幅下滑,2011年欧债危机导致德国西班牙补贴大幅下滑,2018年531新政导致中国补贴大幅下滑。

有趣的是,每一次危机对光伏需求的冲击越来越小,背后的逻辑是随着效率提高成本下降,光伏的发展逐步摆脱补贴约束,也就是光伏发电成本接近火电发电成本。

2011年行业崩溃持续到2012年底,德国几乎砍掉了所有光伏补贴,我们在在苦苦思考行业未来的时候,中国推出了历史上规模最大的补贴。2018年行业崩溃只持续了半年,531导致的价格暴跌一定程度上刺激了海外需求,因为光伏在海外很多地区实现了平网发电。

三次行业波动对应三次技术变化。

2008年的行业危机孕育冷氢化制备硅料工艺,启动晶体硅替代薄膜的开始。

2011年的行业危机孕育金刚线和快速直拉单晶工艺,启动单晶硅片替代多晶硅片的开始。

2018年的行业危机刺激PERC电池大规模替代多晶电池的开始。

今天,光伏成本距离全球平网触手可及。

全球平网意味着光伏发电摆脱补贴依赖,并不意味着光伏摆脱了并网依赖,也就是说光伏替代传统能源还有下半场。

无论是特高压还是隔墙售电都无法解决电网调度的问题。当电网调峰达到极限的时候,光伏的装机发展也到了极限,想要进一步突破就得摆脱并网依赖,这意味着光伏发电成本需要进一步下降,低于火电成本,为储能留出成本空间。

换言之,只有搭配了储能的光伏系统成本达到平网水平,光伏才能获得新的空间。

这个逻辑展示了令人激动的前景,当光伏效率提升成本下降实现光储系统平网的时候,光伏替代煤炭原油等传统能源的最后一公里近在眼前,异质结电池技术将完成这个使命。

从2008年第一次能级跃迁至今光伏用了12年实现全球平网,实现年新增装机量近十倍的增长。

当异质结技术推动光伏摆脱并网依赖的时候,更专业化、更高的壁垒、更大的空间、更低的波动率,一个新的光伏行业将展现于世。

 $隆基股份(SH601012)$   $通威股份(SH600438)$  

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精彩评论

姑苏少游02-18 12:03

颗粒硅我在看,之前其实行业内一直少量用于改性,所以我的看法一直是等协鑫生产线开出来,市场会重新评估这事;但是隆基后来一份调研记录,表明隆基比较看好颗粒硅的技术突破,用量占比可以达到80%,而且也有大规模采购,等于在给颗粒硅背书了。
产业里其实已有不少企业在做HIT和钙钛矿的叠层尝试。我觉得3年后HIT会大概率率先胜出,逐步淘汰其他电池。5年后,HIT+钙钛矿做Tandem叠层电池。
目前钙钛矿主要是材料的问题,学术界和产业界攻关较多,解决的可能性还是比较大的。

全部评论

姑苏少游04-26 22:55

暂时还没有,等吧,不过我觉得押注硅片龙头是可以的

仰望星空V04-23 07:58

异质结电池,有什么好的标的

猴市风云04-15 00:16

我刚打赏了这个帖子 ¥10,也推荐给你。

姑苏少游02-28 19:10

是的,储能我只看两个吧,宁德和阳光,其他的逻辑都不太通,包括派能

江舸_02-28 18:01

所以储能未来的空间也是星辰大海啊