电池片检测设备产业深度调研及未来发展现状趋势

电池片检测设备产业深度调研及未来发展现状趋势一、 检测手段的多样性随着光伏产业的蓬勃发展及检测任务的增加，一大批针对电站系统各个环节的检测设备纷纷涌现，比如针对IEC62446:2016电站现场测试的产品，为电站的运维检测提供了基础。针对EL（电致发光）测试无法白天测试，只能晚上或在帐篷中测试的难题，有些厂商还研制出了24小时EL测试仪，使得集中式电站批量EL测试变成可能。近年来，包括无人机在内的智能化，无人化产品的飞速发展，为光伏行业的管理方式提供了新思路。无人机以其立体化，高程作业，兼容性强，非常适用于应用类型多样、环境复杂的光伏行业，无人机巡检成为电站检测的新风尚。二、 检测能力良莠不齐，标准滞后于产业发展光伏行业的野蛮生产催生了光伏检测运维行业的蓬勃发展，同时带来了不少问题，受政策影响，装机容量的快速增加给检测行业的业务能力提出挑战，特别是光伏电站现场的测试，受制于检测设备和人员的限制，庞大的装机容量无法做到精细检测，只能粗略抽检，同时检测人员水平和使用的检测设备良莠不齐，大的第三方检测机构往往为了扩大业务范围，委托给没有检测资质和经验的分包商，造成电站现场测试的质量大打折扣，很多测试数据没有参考性，给电站后续的运行带来隐患。同时，光伏标准的出台远远滞后于光伏技术的快速发展，造成一部分光伏电站无章可循，管理混乱。三、 光伏检测行业发展情况（一）光伏检测方式进一步向自动化智能化发展光伏组件是决定太阳能电站发电能力以及成本的重要部分，光伏组件的质量极大程度上决定了光伏电站的生产效率。随着太阳能发电的快速发展和大范围应用，光伏组件的批量生产以及大批量生产过程中如何保证光伏组件的质量成为业界关注的重要问题之一。光伏组件内部存在的问题很难通过肉眼发现，必须借助各种检测仪器来判断光伏组件的电器性能和结构安全性能是否满足要求。其中EL检测和外观检测是光伏产品检测的重要检测形式。EL检测利用电致发光原理对组件内部进行检测。通过给组件外加正向偏置电压，电源向组件内部注入大量非平衡载流子，电致发光依靠从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，放出光子，再利用CCD相机捕捉到这些光子，利用计算机进行处理后显示出来。EL图像的亮度正比于电池片的少子扩散长度与电流密度，组件电池片有缺陷的地方，少子扩散长度较低，所以显示出来的图像亮度较暗。因此通过EL图像，可以有效地发现光伏产品隐裂、烧结缺陷、黑心、混档等问题。外观检测通过图像识别和机器视觉技术，可以检测出光伏产品外观方面的长度缺陷、间距缺陷、脏污、缺角、崩边、组件汇流条偏移等问题。在传统的检测过程中，CCD相机成像后的图片需要通过屏幕显示给检测人员，并由检测人员人工逐张检测光伏产品中存在的瑕疵。由于人工检测的效率、速度、精度取决于检测人员自身主观判断，在光伏产品生产中采用人工检测会导致组件生产企业的整体生产效率和良品率较低，同时由于需要大量的检测人员，进一步提高了组件生产的人工成本。光伏检测设备与视觉缺陷检测系统结合，可以实现光伏产品加工、检测的自动化和智能化，提高光伏组件的生产效率和良品率，减少人工需求，降低组件厂商人工成本。（二）下游生产品质需求推动智能光伏检测技术和设备发展随着下游光伏电池片和组件生产工艺技术的提升，为了实现电池片和光伏组件的高质量批量化生产，下游企业对于检测标准的要求也逐渐提高，不断推动光伏检测方案的发展和创新。从下游组件企业对于光伏检测的指标演变来看，2017年以来，下游组件厂商对于检测标准要求日趋严格。根据行业下游客户对完成光伏检测设备和视觉缺陷检测系统安装调试的检测精度要求，主流组件厂商对检测漏判率从2017年度的低于3%，到2019年度的低于1%，到2021年度低于01%，漏判率要求迅速提高。误判率指标也从2017年度的低于5%逐步提升到2021年度的低于2%。下游良品率从2017年度的9000%逐步提升到2021年度的9990%。在具体指标上，下游厂商对于检测设备的测试节拍、稼动率、组件尺寸、电池片兼容性、定位精度、检测类型、EL上电成功率、拼图要求、清晰度、自动拍摄、缺陷标记等指标有着严格的要求。而且随着组件生产技术和工艺的不断创新，组件生产对于光伏检测设备的技术要求也迅速提高。因此，下游厂商对于组件质量生产要求的提升将不断推动光伏检测方案供应商进行技术创新，提高产品性能。（三）光伏检测行业的市场规模预测光伏检测方案主要用于光伏产品检测环节，是保障光伏产品生产效率和产品质量的重要途径。按光伏组件的加工工艺区分，主要有电池串EL检测、叠焊后二次铺设前外观检测、层压前EL及外观检测、层压后EL检测、层压后削边后外观翻转检验、接线盒焊接及检测、以及出货前终检等几个检测环节。从光伏检测行业的市场来看，受光伏行业迅速发展的推动，组件产能迅速扩张，催生出大量的检测设备需求。为了与下游组件厂商产能相匹配，光伏检测行业的市场也迅速增长。2021年，光伏检测行业存量市场规模约为192，27000万元，其中光伏检测设备139，23000万元，视觉缺陷检测系统53，04000万元。随着下游扩张步伐的加速，预计到2024年，光伏检测行业的存量市场规模将达到290，14500万元，其中硬件设备210，10500万元，软件80，04000万元。四、 行业整体发展格局和市场化程度在光伏行业发展早期，欧美等发达国家光伏产业起步较早，且基础工业较为发达，因此产业链完整且技术较为领先，在高端设备领域具有优势，但在光伏产品制造领域不具有成本优势。进而产业链中低附加值的中间加工环节逐步向中国等新兴国家转移，中国光伏市场一度形成了两头在外的被动发展格局。但凭借良好的产业配套优势、人力资源优势及成本优势等，通过自主创新与引进消化吸收再创新相结合，我国光伏产业逐步形成了具有我国自主特色的技术、市场体系。近年来，我国光伏产业迅速发展壮大，目前已形成了从高纯硅材料、硅锭、硅片、电池片、组件到系统集成的完整产业链，并连续多年全产业链规模位居世界第一，光伏电池制造技术达到世界领先水平，主要光伏生产设备及配套材料已基本实现国产化，太阳能光伏产业已成为我国具有国际竞争优势的战略性新兴产业。过去十年间，光伏行业整体呈现快速发展的格局，但是因政策、市场等因素影响，亦出现短期的行业困境，如2011年欧盟补贴削减等对需求市场产生不利影响，进而导致市场明显分化，大量中小企业相继停产，而行业内的龙头企业在保持生产的同时依然通过研发、技改进行产业升级，行业回暖后，骨干企业凭借技术、规模、品牌等优势进一步提升市场占有率，而部分没有技术研发实力的中小企业则在全行业技术水平不断提升时逐步被市场淘汰，行业集中度不断提升。531新政以来，一方面行业技术门槛持续提高，大量无法满足平价上网需求的落后产能得以加速淘汰，行业竞争格局得到重塑；另一方面光伏发电实现不依赖国家补贴的市场化自我持续发展后，将开启更大市场空间，并促进行业资源向优质企业集中，促进行业集中。工信部光伏制造行业规范条件政策开始实施，使得不符合规范条件而未被纳入名单中的企业将无法获取出口退税及银行信贷等方面支持。国家能源局、工信部和国家认监委联合发布的关于促进先进光伏技术产品应用和产业升级的意见，提出将严格执行光伏产品市场准入标准，并逐步建立光伏产品市场准入标准的循环递进机制。而领跑者专项计划的实施，使得光伏产品的技术标准在上述标准基础上进一步提高。与此同时，2018年531新政、2020年疫情均进一步催化了行业的技术进步和落后产能出清。行业技术标准的提升将大幅提高行业发展门槛，行业竞争也正逐步从低端竞争转向高端竞争，行业技术属性愈发成为竞争的焦点，新技术、新装备推动光伏产品向高转换效率、高产品品质、低制造成本的趋势发展，技术升级加快，不具备技术和成本优势的企业将逐步退出市场，大量低端产能被市场淘汰，市场份额将向有技术、资金、管理优势，能够持续投入新技术和新装备的企业集中。近年来，一方面随着连续加料、多次拉晶、增大装料量、快速生长以及金刚线切割、薄片化等技术的大规模产业化应用，单晶硅片生产成本大幅下降，另一方面以PERC等为代表的高效电池技术对单晶产品转换效率的提升效果明显，单晶产品在度电成本方面较多晶产品具备了更高的性价比，单晶形成了对多晶的绝对优势，替代趋势明显加速。根据中国光伏行业协会2015年至2021年中国光伏产业发展路线图，2015年至2021年，单晶市场份额从18%提升至945%，年化增长率为2673%；预计2022年单晶硅市场份额将进一步提升至96%左右。市场供求状况分析。在需求端，2021年全球光伏装机量约为170GW。依据装机预测，乐观情形下，2022年我国硅片产能需求或将达到400GW2。而在2022年-2025年之间，全球光伏新增装机量增速将出现明显增长，年均新增装机将达到232-286GW，对应硅片产能需求将进一步上升。在供给端，2021年末行业内全部光伏单晶产能约为339GW，基本与2022年下游产业链对单晶硅的需求保持平衡。随着行业单晶硅产能布局逐渐实现，上述产能将会进一步提高，进而维持2023-2030年全球光伏单晶硅市场的整体供需基本平衡。而在国内硅片产量大于消耗量的情况下，国内硅片除用于国内光伏电站装机以外，剩余一部分可用于硅片出口，以及用于组件生产、出口。在硅片产品的构成方面，当前光伏硅片主流尺寸有5种，分别为15675（M2）、15875（G1）、166mm（M6）、182mm（M10）、210mm（G12）。大尺寸硅片因其卓越的降本能力，获得下游进一步认可，供应或仍保持阶段性偏紧状态，从而导致光伏单晶硅行业在短期内面临结构性供给短缺3。根据PVinfolink预测，2022-2025年182mm以上尺寸硅片的市场份额将分别达到70%、84%、95%、90%。随着大尺寸市场份额的逐步上升，部分小尺寸硅片产能将逐步沦为落后、无效产能而被市场淘汰，留存的产能将进一步优化市场竞争格局，促进行业良性发展。中国的光伏发电行业已经取得了快速发展，成为全球最大的光伏发电市场。根据统计，2018年中国光伏发电安装量约为212GW，较去年增长了44GW，同比增长258%。与2018年相比，2019年中国光伏发电安装量将超过30GW，较2018年增长了409%。随着中国积极发展可再生能源，未来的光伏发电市场规模将会进一步扩大。中国政府强调推进新能源发电，政策支持更加稳定，投资环境更加优越。政府支持政策包括电价补贴、建设补贴、财政补贴、运行补贴、社会财政补贴等。根据市场调研在线发布的2023-2029年中国光伏发电行业竞争现状及投资机会分析报告分析，到2020年，中国光伏发电安装量将达到约715GW，增长率达到50%以上。到2030年，中国光伏发电安装量将达到约1430GW，增长率达到20%左右。由于政府支持、技术进步和成本降低，中国光伏发电市场的发展将会越来越快。此外，中国的光伏发电市场也将朝着智能化发展。智能控制可以更有效地调节光伏电站的运行，提高发电量和节能减排，延长设备使用寿命，提高运行效率，提高电站经济效益。随着技术的发展，中国的光伏发电市场将朝着智能化方向发展，实现高效可持续的发展。总的来说，中国光伏发电行业的市场规模正在不断增长，随着政府支持、技术进步和成本降低，未来的发展趋势将会更加迅速。此外，中国的光伏发电市场也将朝着智能化方向发展，实现高效可持续的发展。五、 全球光伏产业发展潜力巨大随着工业的发展和人类活动规模的扩大，对化石能源和自然资源的过度开发利用导致温室气体排放显著增长；根据联合国2021年排放差距报告显示，2021年全球二氧化碳排放量将出现强劲反弹，化石能源二氧化碳排放量可能增长48%。温室气体的过量排放将导致全球升温并引发热浪、洪水、干旱、海平面上升等一系列自然灾害，积极应对碳排放问题已成为全球共识。减少碳排放最有效的途径就是提高非石化能源的消费比例，截至2020年末，全球已有超过130个国家制定了可再生能源发展目标，有近40个国家设立了碳中和的目标；美国、欧盟、英国、日本等主要发达经济体均承诺在2050年前实现碳中和。根据IRENA预测，在全球2050年实现碳中和的背景下，到2050年电力将成为最主要的终端能源消费形式，占比达51%。其中，90%的电力由可再生能源发电供应。其中，光伏作为目前资源最易得、性价比最高的可再生清洁能源，肩负在碳中和时代，成为全球主力能源的重任。根据IRENA预测，2050年全球光伏累计装机量将达到14，000GW。以2021年全球光伏累计装机量约为850GW测算，增长空间达到165倍，成长确定性高。而从短期来看，2022年，在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球光伏市场将继续维持快速增长趋势。根据中国光伏行业协会预计，十四五期间全球每年新增光伏装机约232-286GW。