光伏邊框：用于保護光伏玻璃邊緣、加強組件密封性能、提高組件機械強度，是重要輔材之一，成本角度邊框占比 9%，重量角度邊框占比 8.9%。
約96%的邊框材質(zhì)選擇鋁型材，玻纖復合材料、不銹鋼、橡膠等用于少數(shù)特定場景。
玻纖復合材料用于光伏邊框，有了實質(zhì)進展：行標《光伏組件用玻纖增強復合材料邊框》（計劃號：2022033-CPIA）（草案稿）由中國光伏行業(yè)協(xié)會編制，2023年 4 月 20 日在常州召開標準啟動會。
玻纖復合材料，如果能夠部分替代鋁型材（在光伏邊框領(lǐng)域），對玻纖行業(yè)是一件大事，按照我們的假設，10%滲透率對應新增需求 18.9 萬噸，拉動 2.8%新增需求，25%滲透率對應6.9%新增需求。
新應用+傳統(tǒng)需求復蘇，2024 年玻纖行業(yè)供需關(guān)系的預期，有望“反轉(zhuǎn)”。
本文將提出了 5 個問題，來證明光伏復合材料邊框替代鋁邊框、玻纖復材替代鋁型材的可能性。
光伏邊框在組件成本占比達 9%，是組件中成本占比最高的輔材。
目前主流鋁邊框定價模式為：公開市場鋁錠價格+邊框加工費。其中，加工費相對穩(wěn)定，鋁邊框價格主要受鋁錠價格影響。
表1：復合材料邊框在力學性能、耐候性、降碳等方面具備優(yōu)勢
圖1：2022 年光伏組件成本拆分（按金額）
相較鋁合金漲幅，玻纖性價比凸顯，本輪周期價格波動幅度更小，玻纖本輪周期（2020 年后）價格已經(jīng)創(chuàng)新低。
? 2020-2022 年全國纏繞直接紗2400tex價格高點出現(xiàn)在 2021年10月，為6233元/噸，較低點（2020年7月）上漲2244元/噸，漲幅56.3%；全國鋁錠 A00價格（2021年10月）為22848元/噸，較低點（2020年3月）上漲11450元/噸，漲幅100.5%。
? 截至 2023年4月30日，全國纏繞直接紗2400tex價格3950元/噸，較低點（2020年7月）下降39元/噸，降幅1.0%。全國鋁錠A00價格為18758元/噸，較低點（2020年3月）上漲7360元/噸，漲幅64.6%。
圖2：當前鋁錠價格較 2020 年底部上漲 64.6%
圖3：當前玻纖價格較 2020 年底部下降 0.7%
單套光伏邊框由鋁錠替換為玻纖復合材，我們測算（靜態(tài)價格下）可降本約29%：
注意：測算僅供參考，不代表企業(yè)的實際數(shù)據(jù)
我們根據(jù)當前鋁價，測算單套組件鋁邊框成本為73.53元(2023年4月30日)。根據(jù)永臻股份招股說明書數(shù)據(jù)，以 P 型單晶182mm（M10）電池組件為例，裝機容配比 1.2、單套組件功率 550W。
②鋁錠現(xiàn)價為 18.8 元/kg，鋁邊框成品加工費在 7 元/kg。
③對應單套鋁邊框成本 73.53 元，單 W 組件鋁邊框成本 0.1337 元。
表2：光伏鋁邊框成本測算
我們根據(jù)當前玻纖、聚氨酯價格，測算單套組件復合材料邊框成本為 52.05元。
①鋁邊框比重為 2.7g/cm3、復合材料邊框比重為 2.1g/cm3（數(shù)據(jù)來源：沃萊新材官網(wǎng)），密度較低情況下，我們保守假設復合材料邊框重量為 2.5kg，減重12.3%。
②參考重慶億煊，其復合材料邊框原材料中，玻纖含量達80%、聚氨酯為20%，即對應單套復合材料邊框玻纖用量 2kg、聚氨酯用量 0.5kg。
③玻纖現(xiàn)價為 4 元/kg，聚氨酯 DMI 現(xiàn)價為 19.35 元/kg，對應單套復合材料邊框玻纖成本 8 元、聚氨酯成本 9.68 元。
④為增加復合材料邊框耐候性及耐腐蝕性，需對切割后的材料件進行氟碳涂料噴涂。當前 72 版組件尺寸為 2278mm *1134mm，周長為 6.82m，單米氟碳涂料噴涂成本我們假設為 2 元，對應單套噴涂成本為 13.65 元。
⑤加工費方面，鋁邊框成品加工費在 7 元/kg，考慮到當前復合材料邊框技術(shù)成熟度、成品率仍較鋁邊框有一定差距，我們保守假設，復合材料邊框成品加工費需提高 20%、即 8.4 元/kg，對應單套加工費為 21 元。
⑥綜合考慮玻纖+聚氨酯+噴涂+加工費成本，單套復合材料邊框成本 52.32元，單 W 組件復合材料邊框成本 0.0951 元。
表3：光伏復合材料邊框成本測算
因此，靜態(tài)價格前提下，測算玻纖復合材可降本約 29%。
考慮到復合材料邊框中，玻纖、聚氨酯、噴涂等成本占比較為平均，我們預計鋁價波動是替代性價比的關(guān)鍵因素。
動態(tài)測算下，鋁錠價格回落到 11-12 元/kg，成本才有望打平復合材料。參考當前電解鋁及玻纖行業(yè)庫存，我們預計以上發(fā)生可能性偏低。
圖4：我國電解鋁行業(yè)庫存
圖5：玻纖行業(yè)庫存
不止是成本優(yōu)勢，無電偶腐蝕在海上光伏場景優(yōu)勢突出。光伏組件向面板更大、雙玻雙面發(fā)電、免電勢差誘發(fā)衰減、BIPV 等新方向發(fā)展，光伏邊框的比強度要求和絕緣性要求日益提高。
尤其在海上光伏電站，要求光伏組件材料具備很強的耐鹽霧腐蝕特性，而鋁是活潑金屬，抵抗鹽霧腐蝕能力較弱，傳統(tǒng)鋁邊框方案很難保證25 年使用壽命；而復合材料無電偶腐蝕性，在海上光伏電站中是重要的技術(shù)解決方案之一。
以鋁合金邊框為例，近海組件邊框受鹽霧侵蝕，單層鍍膜玻璃和接線盒都存在水汽現(xiàn)象，需要加強保護；組件邊緣密封膠封閉不好，水汽對內(nèi)部進行侵蝕，無框雙玻邊緣層壓不當、存在分層，更易受到水汽侵蝕，傳統(tǒng)鋁邊框方案很難保證25年的使用壽命。
水面開闊沒有遮擋物，日照較長且利用充分，較陸地光伏可提升發(fā)電量 5-10%。
近2年，國內(nèi)沿海省份如山東、江蘇、浙江、遼寧、廣東等積極規(guī)劃海上光伏項目，例如 2022 年 7 月山東出臺《海上光伏建設工程行動》，打造“環(huán)渤海、沿黃?！彪p千萬千瓦級海上光伏基地，“環(huán)渤?！被夭季趾Ｉ瞎夥鼒鲋?31 個、總裝機規(guī)模 1930 萬千瓦，“沿黃?！被夭季趾Ｉ瞎夥鼒鲋?26 個、總裝機規(guī)模 2270萬千瓦。
截至 2022 年 5 月，我國確權(quán)海上光伏項目共 28 個、累計確權(quán)面積約1600 公頃，少數(shù)項目已實現(xiàn)部分容量并網(wǎng)發(fā)電。
博菲電氣光伏復合材料邊框已具備海上應用的相關(guān)研發(fā)和應用經(jīng)驗。
圖6：海上光伏圖示
第三，降碳的契機，但考慮再生鋁和玻纖回收價值偏低，不是主要觸發(fā)因素。
電解鋁是典型的高耗能產(chǎn)業(yè)，而玻纖可顯著降低碳排放：
? 根據(jù) IAI 數(shù)據(jù)，2019 年單噸電解鋁碳排放約 16.5 噸，其中電力環(huán)節(jié)、熱能以及生產(chǎn)過程中直接排放分別達 10.7、2.1、1.5 噸；
? 根據(jù)中國巨石官網(wǎng)數(shù)據(jù)，目前每噸玻纖產(chǎn)品全國平均碳排放為 1.5 噸、中國巨石不到 1 噸。整體而言，玻纖的碳排放僅為電解鋁的 9.1%。
? 但需考慮鋁材易回收、熔融溫度低，廢料容易再生，回收率極高，再生鋁碳排放只有原鋁的5%，節(jié)能減排效果顯著。2021 年再生鋁占原鋁產(chǎn)量比重為21.7%；而復合材料目前回收成熟度不高，不能給組件業(yè)主帶來一定的回收利用價值。
圖7：玻纖碳排放僅為電解鋁的 9.1%
圖8：2016-2021 年再生鋁占原鋁產(chǎn)量比重
2023 年 4 月 12 日，振石集團華智研究院獲得德國萊茵 TüV 集團頒發(fā)的全球首張光伏組件用復合材料邊框證書，本次認證產(chǎn)品通過萊茵公司 2PfG2923 標準認證。
本次測試環(huán)節(jié)的重點是耐老化測試、阻燃性能、力學性能等，振石集團產(chǎn)品均表現(xiàn)優(yōu)異。
除振石外，德意隆、沃萊新材、福膜科技等復合材料邊框廠商均已通過行業(yè)權(quán)威的 TüV 萊茵認證。
德國萊茵 TüV 集團是全球 TOP5認證機構(gòu)之一、最早進入中國的國際認證機構(gòu)，擁有近 150 年經(jīng)驗，檢測業(yè)務覆蓋面廣，其中在光伏領(lǐng)域具備廣泛影響力。
市場推廣角度，一般光伏輔材如果要應用到光伏組件上，①首先需要材料通過第三方材料認證，②組件廠商將該材料應用到自己的組件上，再去組件第三方機構(gòu)做認證，③通過認證后，組件廠商自身測試無太大問題，則可逐漸起量。
當前多家復合材料邊框廠商如振石、德意隆、沃萊新材、福膜科技已通過第三方材料認證，因此后續(xù)重點關(guān)注下游組件廠認證、測評環(huán)節(jié)，下游組件廠推進速度較快的包括晶科（2022 年 8 月晶科能與德毅隆、 科思創(chuàng)投資組成的參編單位，就關(guān)于《晶體硅光伏組件用玻纖增強復合材料邊框的技術(shù)標準》立項展開討論）、隆基（2022 年 12 月與萬華達成戰(zhàn)略合作，其中包括聚氨酯復合材料邊框合作）、阿特斯（2013 年與德毅隆共同合作對玻纖聚氨酯復合材料多項性能全面測試，2014-2015 年復合材料邊框組件應用于上海和浙江 2 個分布式屋頂光伏項目）、億晶光電（2023 年 2 月德國 VDE 檢測研究所為億晶光電頒發(fā)了首張使用復合材料光伏邊框的組件產(chǎn)品認證證書，該產(chǎn)品復材邊框由德毅隆制造）。
下游組件廠認證、測評環(huán)節(jié)預計最快或有望在 23Q3 有積極變化，行業(yè)起量或在 2024-2025年。
但是傳統(tǒng)光伏鋁邊框不會“坐以待替”，參考用于海洋環(huán)境（如船舶）中的鋁合金材料，由于長期受海水浸泡、流水沖擊、干濕交替作用，涂覆于鋁合金的防腐底漆具有①具有良好的耐海水性，②對基材具有強附著力，③與防污涂料間具有良好的層間附著力。常用的有環(huán)氧胺類底漆、環(huán)氧聚酞胺類底漆、氯化橡膠類防銹底漆。
? 海上光伏風力大，對材料、磨具精度要求更高，要求材料耐沖擊能力高。復合樹脂邊框?qū)纫筝^高，當精度存在偏差時，受到很重外力情況下，存在邊框擠壓變形的可能性。
? 復合材料拉擠速度慢于鋁型材，復合材料拉擠成型技術(shù)為自動化或半自動化流水線生產(chǎn)，速度達 10m/min，而塑性好的鋁合金型材擠壓速度更快，可達 100m/min。
? 玻纖含量較低時，無法在復合材料中形成較好的應力傳遞網(wǎng)絡，使得玻纖在復合材料受到?jīng)_擊載荷下以缺陷的形式存在，導致復合材料整體沖擊強度降低。隨著玻纖含量增加，復合材料沖擊強度將會提升。（數(shù)據(jù)來源：《長/短玻纖增強 PPS 復合材料的性能對比》）
? 光伏邊框可能引雷，主因系光伏電站中金屬邊框串起來、較容易感應到雷電，鋁邊框具有良好的導電性能，可在雷雨天氣用作避雷。而復合材料邊框在避雷方面或仍需檢驗。
考慮到海上光伏發(fā)展催生復合材料邊框的應用場景，陸地光伏滲透率可能偏慢，假設陸地推廣效果一般，只有海上光伏大范圍使用。
目前山東省公布明確的海上光伏建設項目，樁基固定式海上光伏項目 2025 年累計建成并網(wǎng) 11GW（22年累積建成并網(wǎng) 1.5GW）、漂浮式海上光伏建成并網(wǎng) 1GW，即 2023-2025 年累積建成海上光伏項目 10.5GW，根據(jù)表 3 測算，1GW 光伏組件約對應3636 噸玻纖需求，預計 2023-2025 年，僅山東海上光伏項目累計拉動玻纖 3.82 萬噸。
玻纖增強聚氨酯，即 GRPU，以無紡玻璃纖維紗為增強材料，聚氨酯樹脂為基體樹脂，通過注射浸膠拉擠工藝生成。
傳統(tǒng)樹脂拉擠型材時，需使用多達 4-5 種不同的玻璃纖維氈，且氈需裁切造形。
聚氨酯拉擠可用玻纖無堿粗紗來代替玻纖氈，減少原料成本、操作勞力成本，提高生產(chǎn)線速度。
玻纖增強聚氨酯材料行業(yè)里已應用多年，技術(shù)相對成熟：
? GRPU 門窗型材，具有①高隔熱性，室溫下導熱系數(shù)僅為 0.22W/m?K，為鋁合金的 1/700；②低熱膨脹，線性熱膨脹系數(shù)約為 7×10-6/K，遠低于鋁合金，溫度變化時不會與墻體產(chǎn)生縫隙、密封性良好，保證整窗在溫差較大環(huán)境下的隔熱性；③耐腐蝕性能優(yōu)于其他材質(zhì)門窗型材，尤其適用于沿海、有腐蝕性及一般潮濕場所；④電性能佳，不受電磁波作用、不反射無線電波，在通訊系統(tǒng)建筑上有特殊用途。
? GRPU 集裝箱地板，相較傳統(tǒng)木質(zhì)材料，①重量減輕 22%，降低整船、整車集裝箱油耗和運輸成本；②保持足夠韌性，降低維護成本；③增加集裝箱使用壽命，傳統(tǒng)集裝箱木地板使用壽命只有 5-10 年，GRPU 集裝箱地板可超過 20 年。
? GRPU 其他用途包括鐵路枕木、梯子桿、工具柄等。
我們預計后續(xù)光伏復材邊框所用的玻纖主要為普通無堿粗紗，判斷依據(jù)是①聚氨酯拉擠用玻纖無堿粗紗，無需用到高價高模量產(chǎn)品，②降本提效是光伏行業(yè)的重要趨勢，玻纖替代鋁核心邏輯便在于降本。
? 降本替代邏輯下，原先成本管控能力較強的玻纖企業(yè)，預計在光伏復材邊框領(lǐng)域仍具備領(lǐng)先優(yōu)勢，但行業(yè)門檻不算高；
樂觀拉動玻纖需求 10%+，玻纖供需關(guān)系步入新階段？
根據(jù)表 3 測算，1GW 光伏組件約對應 3636 噸玻纖需求。Navigant 預計 2025年全球光伏新增裝機 520GW，我們按照保守、中性、樂觀三種情形，假設復合材料邊框滲透率分別對應 10%、25%、50%，拉動玻纖需求量 18.9、47.3、94.5 萬噸。
2022 年我國玻纖產(chǎn)量為 687 萬噸，新增需求占比 2.8%、6.9%、13.8%。
我們測算，2023 年行業(yè)實際凈新增產(chǎn)能預計在 54 萬噸，2024 年行業(yè)擬新增產(chǎn)能估計 70 萬噸以上（僅考慮巨石+中材+山玻），取中性假設，2025 年邊框新增需求 47.3 萬噸，可以抵消大部分供給新增影響。
圖12：2022 年我國玻纖產(chǎn)量 687 萬噸，同比+10.2%
表4：光伏復合材料邊框拉動玻纖需求測算
來源：民生證券研究院
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦光伏網(wǎng)）：玻纖復合材料新應用——光伏邊框
