的重要组成部分,主要用于固定和密封光伏组件的框架结构材料,对组件的寿命影响很大,对耐候性要求很高。
根据材质,光伏边框可分为铝合金框架
、钢框架、复合框架,其中铝合金框架应用广泛,目前渗透率在95%以上,价格约占光伏组件成本的10%,目前仅次于电池片。
复合框架:材料成本低,耐候性好,绝缘性好,重量轻,外形美观。
与铝合金框架相比,光伏复合框架具有材料成本低、耐候性优异、绝缘性好、重量轻、外形美观四大优点。
目前,价格复合框架比
铝框架低20%-25%,预计未来价格将进一步降低;复合框架耐湿热、耐酸碱、耐盐雾,广泛应用于恶劣环境;复合框架系统无需接地,有助于降低系统端PID风险,提高系统运维安全性。复合框架重量轻,美观,易于运输和安装。
复合框架
有望率先应用于BIPV/BAPV等海上光伏等环境恶劣或美观要求高的应用场景,未来铝框凭借其成本和耐候性优势,可在所有场景下替代。
我们假设2023-2025年全球组件需求约为419/548/684GW,其中集中式项目需求197/252/308GW,分布式项目需求222/296/376GW。
保守情景下,2025年复合框架需求量可达132GW,渗透率达19%,市场规模达到72亿元,对应玻璃纤维/聚氨酯需求量约45/12万吨;在利好情景下,2025年复合框架需求可达264GW,渗透率达39%,市场规模可达145亿元,对应玻璃纤维/聚氨酯需求约90/23万吨。
光伏组件框架:目前铝制框架为主,成本占比较大
光伏边框是组件
的重要组成部分,主要用于固定和密封光伏组件的框架结构材料,对组件的寿命影响很大,对耐候性要求很高。

图1:光伏单玻组件结构示意图

表1:各类光伏框架的比较
随着N型电池渗透率的逐步提高和组件功率的不断提高,但与此同时,组件的平均尺寸也在增加,未来光伏组件框架的单瓦功耗将呈现缓慢下降趋势。


图 2:各种大小的电池百分比 (W)。

图 3:单组模块的功耗展望 (W)
铝合金框架:
光伏铝合金边框以铝为主要金属材料,主要生产工艺分为铸造、挤压、氧化和深加工四个主要阶段。
熔炼和铸造:将废铝添加到合金炉
或熔保温炉进行熔炼,按比例加入合金改性剂成分铝合金 钢材 对比,调节合金成分和温度,将符合工艺要求的铝合金熔体引入直冷成型机进行成型,供应挤压车间;挤压
:通过挤压机设备,迫使铝棒产生塑性变形,从挤压模具的模孔中挤出;氧化
:铝合金在硫酸溶液中发生电化学反应,阳极氧化形成氧化铝保护层;
进一步加工:进一步制作氧化铝型材,形成易于组装的光伏框架。

图4:光伏铝框架的生产工艺
铝框价格约占光伏组件成本的10%,目前仅次于电池片。
我国从事光伏边框生产的企业较多,以铝型材制造企业为主。产能方面,2022年底CR2、CR4市场占有率在32%左右,CR4在51%左右。

图5:光伏单玻组件各部分成本占比(%)

图6:2022年底光伏铝框架竞争格局(万吨,%产能)。
铝框主要以原材料价格+加工费的形式定价,加工费保持相对稳定。以永振股份为例,2022年铝框均销价为2.39万元/吨,单台毛利为2700元/吨。


图7:永振铝框售价及毛利(万元/吨)。

图8:6063铝棒均价(元/吨)。
随着N型电池渗透率的逐步提高和组件功率的不断提高,但与此同时,组件的平均尺寸也在增加,未来光伏组件铝框的单瓦功耗将呈现缓慢下降趋势。

图9:光伏铝框架消费量预测(万吨/吉瓦)。
预计组件铝框架的单位价值将从2021年的1.51亿元/GW逐步下降至2025年的1.03亿元/GW,市场规模将从2021年的320亿元逐步增加到2025年的708亿元。

图10
:铝框架单位价值(亿元/GW,含税)。

图11:铝框市场规模(亿元)。
复合框架:
光伏复合框架是以玻璃纤维、聚氨酯或其他树脂为主要材料,主要生产工艺分为玻璃纤维粗纱排列、注胶、挤出成型固化、牵引切割、喷涂五个主要阶段。玻璃纤维
粗纱布置:玻璃纤维通过导纱板从拉伸多层纱架引入密封浸渍箱进行浸渍;
注胶:密封注胶盒
具有全自动送胶装置,在密封的注胶箱内根据检测到的压力和胶位自动注胶;
挤出成型固化:浸渍玻璃纤维进入固化模具加热固化,得到玻璃纤维板;

牵引切割:在固化模具出口端安装定心校正机构,使固化后的玻璃纤维板保持设定的直线度并拉出模具;喷
涂:切割材料零件的涂装和喷涂,主要是为了增加框架的耐候性和耐腐蚀性,涂装通常为水性聚氨酯或氟碳涂料;

图12:典型的光伏复合框架生产工艺
与铝合金框架相比,
复合框架具有材料成本低、耐候性优异、绝缘性好、重量轻、外形美观四大优点,有望率先应用于BIPV/BAPV等海上光伏等环境恶劣或美观要求的应用场景,未来凭借成本和耐候性等优势, 铝制框架可以在所有场景下更换。
材料成本低:目前复合框架价格比铝框架低20%-25%,预计未来价格将进一步降低;
优异的耐候性:耐湿热、耐酸碱、耐盐雾,广泛应用于恶劣环境;
绝缘:系统无需接地,有助于降低系统侧PID风险,提高系统运维的安全性。轻巧美观
:轻巧美观,便于运输和安装;
目前,国内生产复合框架的企业主要以玻璃纤维和聚氨酯为原料,生产企业主要包括德意龙、沃来新材料、博飞电气等保温复合材料生产企业,以及中材科技等建材生产企业,其复合框架产品处于第三方认证和客户引进阶段。
预计到2023年底,复合框架产能有望突破50GW;到2025年底,产能有望超过190GW。

表3:各公司复合框架产能(GW)梳理
金额
各企业生产的复合框架原材料略有不同,以常规玻璃纤维聚氨酯复合框架为例,玻璃纤维比例从75%到80%不等,聚氨酯用量从20%到25%不等。
振石集团采用更高比例的非聚氨酯树脂,提高拉挤成型生产效率。

表4:复合材料框架所用原材料比例(%)
目前,玻璃纤维和聚氨酯处于价格下行通道,预计未来复合框架成本有望进一步降低,成本优势将持续体现。

图13:玻璃纤维均价(元/吨)。

图14:聚氨酯均价(元/吨)。
此外,在一些复合框架中加入少量氟碳涂料或水性聚氨酯等树脂涂料,以提高耐候性,涂料材料的选择和用量因应用场景而异。海上光伏项目对框架的耐候性
、耐酸碱性、耐腐蚀性有严格的要求铝合金 钢材 对比,用于增加合适复合框架的耐候性和机械强度的氟碳涂料用量增加,成本和价格通常会更高。

图15:PVDF均价(元/吨)。
根据目前的主流方案,单GW各种原材料的价值如下:

表5:复合框架单位成本的拆分
与铝合金框架相比,
复合框架的密度较低,但厚度根据强度要求增加,因此单位用量接近铝合金框架。

图16:光伏复合框架使用量预测(10,000吨/GW)。
目前,复合框架处于实验室模拟和海上光伏小规模项目示范阶段,团体标准的编制尚处于起草阶段。

图17:复合框架组标准编制时间表
分析
复合框架对铝框架替代的敏感性我们假设,2023-2025年,全球光伏新增装机量为335/438/547GW,同比增速为45.7%/30.7%/24.9%,对应全球组件需求约为419/548/684GW,其中集中式项目需求197/252/308GW,分布式项目需求222/296/376GW。

表6:光伏行业的装机容量假设
预计2025年组件框架需求量将达到10.8亿套,铝框价值将达到1.03亿元/GW。

表7:铝制框架值的测量(不包括复合框架替代)。
随着原材料价格的下降,复合框架的定价折扣有所提高,2025年价值将达到5500万元/GW。

表 8:复合边界单位价值预测
保守情景:假设部分集中式光伏项目基于降本需求替代铝框架,2025年集中式项目复合框架渗透率将缓慢提升至20%;
复合框架的穿透率分布式项目2025年
缓慢提升至19%,2025年复合框架需求达到132GW,渗透率达19%,市场规模可达72亿元。

表9:保守的复合框架市场规模估计
积极情景:假设部分集中式光伏项目基于降本需求替代铝框架,到2025年,集中式项目中复合框架的渗透率将逐步提高到40%;2025年分布式项目复合框架渗透率逐步提升至38%,2025年复合框架需求达到264GW,渗透率达39%,市场规模可达145亿元。

表 10:积极情景复合框架市场规模估计
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