钢材增量需求之光伏支架

一、光伏支架介绍

(相关资料图)

1、光伏支架类型

光伏支架是太阳能光伏发电系统中为了支撑、固定、转动光伏组件而设计安装的特殊设备。为了使光伏电站达到最佳的发电效率，光伏支架需结合建设地点的地形地貌、气候及太阳能资源条件，将光伏组件以一定的朝向、排列方式及间距予以固定。光伏支架以光伏阵列能否跟随太阳入射角变化转动，分为固定支架和跟踪支架。固定支架指光伏阵列能够以固定方式接收太阳辐射的支架，支架的设计需要根据当地所处的地理位置、环境、气候等条件，将支架保持在有利于最大面积接收阳光辐射的角度，固定支架分为普通固定式支架和固定可调式支架，对于固定可调式支架而言，组件朝向会根据不同季节的光照变化来进行人工调整。跟踪支架指使光伏阵列可随太阳入射角变化而调整角度的支架，与固定支架相比，跟踪支架制作工艺多了电控设计、驱动触及、配套组装这三道工艺，主要分为平单轴跟踪支架、斜单轴跟踪支架和双轴跟踪支架，使用跟踪支架建立的光伏发电系统，其组件朝向可以自动根据光照状态进行调整，这一优点使其适用于复杂地形，并较多用于集中式光伏装机。

2、光伏支架成本结构

在整个光伏发电系统的成本构成中，光伏支架及其安装成本在电站投资成本中占比为16.3%，仅次于光伏组件及其安装成本。光伏固定支架和跟踪支架都包括原材料、外协镀锌费、制造费用和人工成本，由于跟踪支架包含回转减速装置、电控箱以及相匹配的智能控制系统，同时，跟踪支架的生产难度相对更高，人工及制造费用相应亦有所增加，导致其生产成本会更高。在固定支架和跟踪支架的生产成本中，原材料占比最高，超过了60%，除原材料外，外协镀锌费用在生产成本中占比较高，人工成本和制造费用在生产成本中占比较低；同时，跟踪支架增加了驱动部分，成本项中也相应增加了回转减速装置和电控箱，分别占生产成本的12.1%和9.9%。受限于生产成本，跟踪支架的单价往往在固定支架的2倍左右，2021年中国跟踪支架价格平均约为0.57元/W，固定支架价格平均约为0.26元/W。

3、市场现状

跟踪支架相较于固定支架，能够实现更高的发电效率，但是由于较高的成本以及可靠性问题，市场占比还处于一个较低的水平。目前，我国跟踪支架的渗透率较低，2021年固定支架需求量为46868MW，跟踪支架需求量为8012MW，渗透率仅为14.6%，低于国际平均水平37%，更是远低于欧美地区水平，欧美地区跟踪支架的渗透率皆保持在50%以上。2016年开始，在领跑者计划带动下，国内跟踪支架的渗透率曾显著提升，但是在2019年后，领跑计划中跟踪支架项目的减少以及国内部分地区存在电力消纳问题，导致渗透率开始下滑。从光伏支架的竞争格局来看，行业呈现出明显的头部集中态势，2021年，CR3、CR5、CR10分别达到42.1%、601.%、81%，其中CR5和CR10创下了六年来的新高，江苏国强兴晟、中信博、新润恒信分别为中国光伏支架排名前三的厂商，其光伏支架全球出货量分别为11950MW、6518MW、5625MW。

二、未来影响支架的光伏发展趋势

1、市场需求增加

光伏支架是光伏的重要辅材之一，其性能将直接影响光伏的发电效益及投资效益，其装机需求受光伏新增装机的直接推动。光伏发电是中国实现碳达峰、碳中和目标的重要清洁能源利用方式之一，据《“十四五”可再生能源发展规划》，中国可再生能源发电将在十四五期间占全社会用电增量的50%，《2030年前碳达峰行动方案》计划2030年光伏与风电累计装机将达到1200GW，风电与光伏累计装机相较于2021年将实现近似于翻倍的增长。2022年，中国第一批大型风光电基地已经展开建，将推动光伏装机显著增长，进而拉动光伏支架出货高速增长。2022年，中国新增光伏装机量为87.41GW，同比增长59.27%，较2021年实现了大幅度的增长，光伏支架的出货量也会实现大幅增长。根据CPIA的预测，2030年，中国光伏装机量悲观状态下为120GW，乐观状态下为140GW，未来中国光伏装机量会逐年增长，这也必将会带动光伏支架需求的逐年增长。

2、分布式光伏应用广泛

分布式光伏通常是指利用分散式资源，装机规模较小的、布置在用户附近的发电系统，主要是指居民光伏和商业光伏；集中式光伏是指在沙漠、戈壁、山地、水面等场地集中建设的光伏电站，所获的电力直接并入国家电网，国家电网通过接入高压输电系统供给远距离负荷。随着光伏发电技术的不断提升带来发电成本的降低，以及政策支持的加大，例如整县推进分布式光伏建设项目展开落实等，分布式光伏成为新增光伏装机的主力。分布式光伏以中国为例，在2019年“光伏+”政策的推动下，全国分布式光伏装机新增容量达到11.5GW，同比增长17.4%。而在2020年，分布式光伏的装机容量更是达到了22.78GW，同比增长了98.6%。分布式光伏通常采用的为固定支架，分布式光伏支架的广泛运用将会带来固定支架需求量的上升，而这则有可能导致光伏支架渗透率停滞不前甚至出现下降，与国际和欧美地区的发展趋势相背离。

3、价格不断下探

近年来，在光伏行业降本增效的需求下，光伏发电的成本不断下降，主要是以下三点原因：一是规模效应，光伏行业的规模不断扩大，生产量大幅增加，随着生产规模的扩大，光伏设备的制造成本也随之降低，大规模生产带来的规模效应可以降低材料、组件和设备的生产成本。二是技术进步，光伏技术不断创新和进步，新的材料、工艺和设备被引入，提高了光伏发电系统的效率和性能。三是市场竞争：光伏行业竞争激烈，各个企业为了争夺市场份额和利润空间，不断推陈出新，提高生产效率和降低成本，市场竞争推动了技术进步和制造过程的改进，从而降低了光伏发电系统的成本。随着技术进步和市场竞争的进一步推动，光伏发电的成本还将继续降低，为可再生能源的发展提供更广阔的前景，光伏发电在全球范围内将会得到广泛应用和推广。光伏支架作为光伏重要的辅材，在光伏总体成本下降的背景下，光伏支架的成本也会逐渐下降，光伏支架的价格将不断下探。2021年，中国跟踪支架价格平均约为0.57元/W，固定支架价格平均约为0.26元/W。根据CPIA的预测，到2025年，中国跟踪支架价格平均将会下降至0.46元/W，固定支架价格平均约为0.24元/W。

三、光伏支架用钢新增需求测算

光伏支架的原材料基本均为钢材，主要包括横梁、斜梁、斜撑、立柱、斜拉杆等部件，以型钢为主材，包含C型钢、角钢、H型钢，部分支架也使用钢管与方矩管。王敏和何文俊在《光伏组件横排及竖排布置时支架用钢量对比》文章中，以越南某30MW光伏电站项目为例，对光伏组件横排和竖排布置分别计算光伏支架并进行用钢量分析。在这个光伏电站项目中，采用60块光伏组件为一个阵列来设计，一个阵列的装机容量为22.2KW，包括了竖排2*30横排阵列和4*15阵列，平均一个阵列用钢总重为562.19千克，其中横梁和斜梁使用C型钢，重量为473.48千克，立柱使用钢管，重量为65.43千克，斜撑和斜立柱使用角钢，重量为23.28千克。按照上述数据可以测算得出，平均每MW光伏装机需要的支架消耗钢材25.33吨，其中C型钢为21.33吨，占比为84.22%，钢管为2.95吨，占比为11.64%，角钢为1.05吨，占比为4.14%。2022年，中国新增光伏装机量为87408MW，若全部折算为钢材，则新增2022年光伏支架的钢材需求量为221.35万吨。

根据CPIA预测，从乐观的情况来看，2023年至2027年，全球光伏新增装机量将从330GW提高至516GW，CAGR为6.59%，平均每年新增装机量为406GW，新增钢材需求量为1028.4万吨，其中C型钢为866.12万吨，钢管为119.71万吨，角钢为42.58万吨；中国光伏新增装机量将从120GW提高至140GW，CAGR为2.23%，平均每年新增装机量为127GW，新增钢材需求量为321.69万吨，其中C型钢为270.93万吨，钢管为37.44万吨，角钢为13.32万吨。从悲观的情况来看，全球光伏新增装机量将从280GW提高至436GW，CAGR为6.53%，平均每年新增装机量为343.8GW，新增钢材需求量为870.85万吨，其中C型钢为733.43万吨，钢管为101.37万吨，角钢为36.05万吨；中国光伏新增装机量将从95GW提高至120GW，CAGR为3.39%，平均每年新增装机量为104GW，新增钢材需求量为263.43万吨，其中C型钢为866.12万吨，钢管为119.71万吨，角钢为42.58万吨。

光伏支架的生产成本中，原材料的占比最高，原材料基本均为钢材，光伏支架未来的发展状况将会对钢材的增量需求产生一定的影响。光伏支架是光伏重要的辅材之一，光伏未来的发展趋势会直接影响着光伏支架的需求情况，市场需求的增长将会直接推动光伏支架的出货增长，分布式光伏的广泛应用可能会导致支架渗透率停滞不前甚至出现下降，光伏整体降本增效需求下会使得光伏支架的单价不断下探。总体而言，未来光伏支架的出货需求会随着光伏的装机需求不断增长，从而带动着钢材的增量需求。从乐观的情况来看，2023年至2027年，全球光伏平均每年新增装机量为406GW，新增钢材需求量为1028.4万吨；中国光伏平均每年新增装机量为127GW，新增钢材需求量为321.69万吨。从悲观的情况来看，全球光伏平均每年新增装机量为343.8GW，新增钢材需求量为870.85万吨，中国光伏平均每年新增装机量为104GW，新增钢材需求量为263.43万吨。

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