光伏組件邊框：目前鋁邊框?yàn)橹鳎杀菊急却蟆?/span>
光伏邊框是組件的重要組成部分，是主要用于固定、密封光伏組件的框架結(jié)構(gòu)材料，對(duì)組件壽命影響較大，耐候性要求高。
按材料劃分，光伏邊框可分為鋁合金邊框、鋼邊框、復(fù)合材料邊框，其中鋁合金邊框使用廣泛，目前滲透率達(dá)到95%以上，價(jià)格在光伏組件成本中占比約為10%，目前僅次于電池片。
復(fù)合材料邊框：材料成本低、耐候性能出色、絕緣、輕質(zhì)美觀。
光伏復(fù)合邊框相較鋁合金邊框有四大優(yōu)勢(shì)：材料成本低、耐候性能出色、絕緣、輕質(zhì)美觀。
當(dāng)前復(fù)合材料邊框價(jià)格較鋁邊框低20%-25%，后續(xù)有望進(jìn)一步降低售價(jià)；復(fù)合材料邊框耐濕熱、耐酸堿、耐鹽霧，廣泛應(yīng)用于嚴(yán)酷的環(huán)境；復(fù)合材料邊框系統(tǒng)無(wú)需接地，有助于降低系統(tǒng)端PID風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)運(yùn)維安全性；復(fù)合材料邊框輕量化且美觀，便于運(yùn)輸安裝。
復(fù)合材料邊框有望在海上光伏等環(huán)境嚴(yán)苛或?qū)γ烙^度有要求的BIPV/BAPV等應(yīng)用場(chǎng)景率先應(yīng)用，并在未來(lái)憑借成本及耐候性優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁邊框的全場(chǎng)景替代。
2023上海SNEC光伏展?科思創(chuàng)
我們假設(shè)2023-2025年全球組件需求約為419/548/684GW，其中集中式項(xiàng)目組件需求197/252/308GW，分布式項(xiàng)目組件需求222/296/376GW。
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保守情形下，2025年復(fù)合材料邊框需求可達(dá)到132GW，滲透率達(dá)到19%，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到72億元，對(duì)應(yīng)玻璃纖維/聚氨酯需求約45/12萬(wàn)噸；積極情形下，2025年復(fù)合材料邊框需求可達(dá)到264GW，滲透率達(dá)到39%，市場(chǎng)規(guī)模可達(dá)到145億元，對(duì)應(yīng)玻璃纖維/聚氨酯需求約90/23萬(wàn)噸。
光伏組件邊框：目前鋁邊框?yàn)橹?，成本占比?/strong>
光伏邊框是組件的重要組成部分，是主要用于固定、密封光伏組件的框架結(jié)構(gòu)材料，對(duì)組件壽命影響較大，耐候性要求高。
圖1：光伏單玻組件結(jié)構(gòu)示意圖
表1：各類(lèi)光伏邊框?qū)Ρ?/span>
隨著N型電池滲透率逐步提高，組件功率不斷提升，但同時(shí)組件平均尺寸也在增加，未來(lái)光伏組件邊框單W用量將呈現(xiàn)緩慢下行的趨勢(shì)。
圖3：?jiǎn)翁捉M件功率展望（W）
光伏鋁合金邊框以鋁為主要金屬材料，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)分為熔鑄、擠壓、氧化、深加工四個(gè)主要階段。
熔鑄：將廢鋁加入合金化爐或熔化保溫爐內(nèi)熔化，按比例加入合金改性劑配料，調(diào)整合金成分和溫度，將符合工藝要求的鋁合金熔體導(dǎo)入直冷式成型機(jī)成型，供給擠壓車(chē)間使用；
擠壓：通過(guò)擠壓機(jī)設(shè)備，迫使鋁棒產(chǎn)生塑性形變并從擠壓模具的?？字袛D出；
氧化：鋁合金在硫酸溶液內(nèi)經(jīng)過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，陽(yáng)極氧化形成氧化鋁保護(hù)層；
深加工：對(duì)氧化后的鋁型材進(jìn)行進(jìn)一步的制成，形成便于組裝的光伏邊框。
鋁邊框價(jià)格在光伏組件成本中占比約為10%，目前僅次于電池片。
國(guó)內(nèi)從事光伏邊框生產(chǎn)的企業(yè)較多，主要為鋁型材制造企業(yè)。以產(chǎn)能口徑測(cè)算，2022年底CR2市占率約為32%，CR4市占率約為51%。
圖6：2022年底光伏鋁邊框競(jìng)爭(zhēng)格局（萬(wàn)噸、%，產(chǎn)能口徑）
鋁邊框主要以原材料價(jià)格+加工費(fèi)的形式定價(jià)，加工費(fèi)保持相對(duì)穩(wěn)定。以永臻股份為例，2022年鋁邊框銷(xiāo)售均價(jià)2.39萬(wàn)元/噸，單位毛利0.27萬(wàn)元/噸。
圖7：永臻股份鋁邊框售價(jià)及毛利（萬(wàn)元/噸）
圖8：6063鋁棒均價(jià)（元/噸）
隨著N型電池滲透率逐步提高，組件功率不斷提升，但同時(shí)組件平均尺寸也在增加，未來(lái)光伏組件鋁邊框單W用量將呈現(xiàn)緩慢下行的趨勢(shì)。
圖9：光伏鋁邊框用量預(yù)測(cè)（萬(wàn)噸/GW）
預(yù)計(jì)組件鋁邊框單位價(jià)值量將由2021年的1.51億元/GW逐步下降至2025年的1.03億元/GW，市場(chǎng)規(guī)模將由2021年的320億元逐步提升至2025年的708億元。
圖10：鋁邊框單位價(jià)值量（億元/GW，含稅）
圖11：鋁邊框市場(chǎng)規(guī)模（億元）
光伏復(fù)合邊框以玻璃纖維、聚氨酯或其他樹(shù)脂為主要材料，主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)分為玻璃纖維粗紗排布、注膠、擠壓模塑及固化、牽引及切割、噴涂五個(gè)主要階段。
玻璃纖維粗紗排布：將玻璃纖維從張力多層紗架上通過(guò)導(dǎo)紗板引入密封浸膠盒中進(jìn)行浸漬；
注膠：密封注膠盒有全自動(dòng)配供料裝置，根據(jù)檢測(cè)到的密封注膠盒內(nèi)的壓力、膠位自動(dòng)注膠；
擠壓模塑及固化：浸漬后的玻纖進(jìn)入固化模具進(jìn)行加熱固化定型得到玻纖板；
牽引及切割：在固化模具的出口端加裝對(duì)中校正機(jī)構(gòu)，使固化后的玻璃纖維板保持設(shè)定的直線度從模具中牽引拉出；
噴涂：對(duì)切割后的材料件進(jìn)行涂層噴涂，主要為了增加邊框的耐候性及耐腐蝕性，涂層通常為水性聚氨酯或氟碳涂料；
圖12：典型光伏復(fù)合邊框生產(chǎn)流程
復(fù)合邊框相較鋁合金邊框有四大優(yōu)勢(shì)：材料成本低、耐候性能出色、絕緣、輕質(zhì)美觀，有望在海上光伏等環(huán)境嚴(yán)苛或?qū)γ烙^度有要求的BIPV/BAPV等應(yīng)用場(chǎng)景率先應(yīng)用，并在未來(lái)憑借成本及耐候性優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁邊框的全場(chǎng)景替代。
材料成本低：當(dāng)前復(fù)合材料邊框價(jià)格較鋁邊框低20%-25%，后續(xù)有望進(jìn)一步降低售價(jià)；
耐候性能出色：耐濕熱、耐酸堿、耐鹽霧，廣泛應(yīng)用于嚴(yán)酷的環(huán)境；
絕緣：系統(tǒng)無(wú)需接地，有助于降低系統(tǒng)端PID風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)運(yùn)維安全性；
輕質(zhì)美觀：輕量化且美觀，便于運(yùn)輸安裝；
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)復(fù)合邊框的企業(yè)主要以玻璃纖維、聚氨酯為原材料，生產(chǎn)廠商主要有德毅隆、沃萊新材、博菲電氣等絕緣復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)，及中材科技等建筑材料生產(chǎn)企業(yè)，其復(fù)合邊框產(chǎn)品均處于第三方認(rèn)證及客戶導(dǎo)入階段。
預(yù)計(jì)2023年末，復(fù)合材料邊框產(chǎn)能有望超過(guò)50GW；2025年末，產(chǎn)能有望超過(guò)190GW。
表3：各家企業(yè)復(fù)合材料邊框產(chǎn)能梳理（GW）
各家企業(yè)生產(chǎn)的復(fù)合材料邊框原材料用量略有差異，以常規(guī)玻纖聚氨酯復(fù)合邊框?yàn)槔ＡЮw維用量占比在75%-80%不等，聚氨酯在20%-25%不等。
振石集團(tuán)則使用更高比例的非聚氨酯樹(shù)脂，以提高拉擠生產(chǎn)效率。
表4：復(fù)合材料邊框原材料用量占比（%）
當(dāng)前玻璃纖維及聚氨酯均處于價(jià)格下行通道，預(yù)計(jì)未來(lái)復(fù)合材料邊框成本有望進(jìn)一步降低，成本優(yōu)勢(shì)持續(xù)體現(xiàn)。
圖14：聚氨酯均價(jià)（元/噸）
此外，部分復(fù)合邊框會(huì)添加少量氟碳涂料或水性聚氨酯等樹(shù)脂涂層以提高耐候性能，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，涂層的材料選擇及用量也有不同。
海上光伏項(xiàng)目對(duì)邊框耐候性、耐酸堿、耐腐蝕能力要求較為嚴(yán)苛，適配的復(fù)合邊框中用于增加耐候能力及機(jī)械強(qiáng)度的氟碳涂料用量有所上升，通常成本及價(jià)格會(huì)更高。
以當(dāng)前主流方案進(jìn)行測(cè)算，各類(lèi)原材料單GW價(jià)值量如下：
表5：復(fù)合材料邊框單位成本拆分
相較于鋁合金邊框，復(fù)合材料邊框密度較低，但基于強(qiáng)度要求厚度有所提升，故單位用量與鋁合金邊框接近。
圖16：光伏復(fù)合邊框用量預(yù)測(cè)（萬(wàn)噸/GW）
目前復(fù)合材料邊框處于實(shí)驗(yàn)室模擬及海上光伏小規(guī)模項(xiàng)目實(shí)證階段，團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制也還處于起草階段，后續(xù)伴隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落地及各大企業(yè)產(chǎn)品驗(yàn)證推進(jìn)完成，復(fù)合材料邊框有望迎來(lái)跨越式發(fā)展。
圖17：復(fù)合材料邊框團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)度計(jì)劃
復(fù)合邊框?qū)︿X邊框替代的敏感性分析我們假設(shè)2023-2025年，全球光伏新增裝機(jī)分別為335/438/547GW，同比增速45.7%/30.7%/24.9%，對(duì)應(yīng)全球組件需求約為419/548/684GW，其中集中式項(xiàng)目組件需求197/252/308GW，分布式項(xiàng)目組件需求222/296/376GW。
表6：光伏行業(yè)裝機(jī)容量假設(shè)
預(yù)計(jì)2025年組件邊框需求可達(dá)到10.8億套，鋁邊框價(jià)值量可達(dá)到1.03億元/GW。
表7：鋁邊框價(jià)值量測(cè)算（不考慮復(fù)合邊框替代）
隨著原材料價(jià)格下降，復(fù)合邊框定價(jià)折扣增大，2025年價(jià)值量達(dá)到0.55億元/GW。
表8：復(fù)合邊框單位價(jià)值量預(yù)測(cè)
保守情形：假設(shè)部分集中式光伏項(xiàng)目基于降本需求對(duì)鋁邊框進(jìn)行替代，集中式項(xiàng)目復(fù)合邊框滲透率緩慢提升至2025年的20%；
部分分布式光伏對(duì)組件安裝便利性及美觀度要求提高，分布式項(xiàng)目復(fù)合邊框滲透率緩慢提升至2025年的19%，則2025年復(fù)合材料邊框需求可達(dá)到132GW，滲透率達(dá)到19%，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到72億元。
表9：保守情形復(fù)合邊框市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算
積極情形：假設(shè)部分集中式光伏項(xiàng)目基于降本需求對(duì)鋁邊框進(jìn)行替代，集中式項(xiàng)目復(fù)合邊框滲透率逐步提升至2025年的40%；部分分布式光伏對(duì)組件安裝便利性及美觀度要求提高，分布式項(xiàng)目復(fù)合邊框滲透率逐步提升至2025年的38%，則2025年復(fù)合材料邊框需求可達(dá)到264GW，滲透率達(dá)到39%，市場(chǎng)規(guī)?？蛇_(dá)到145億元。
表10：積極情形復(fù)合邊框市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算
中天航空許昌絕緣材料研究院將參加2023年10月20日艾邦在無(wú)錫舉辦的2023年第二屆光伏材料論壇并給大家?guī)?lái)“光伏組件輕量化探索及應(yīng)用：復(fù)材邊框和支架”主題演講，敬請(qǐng)期待！
原文始發(fā)于微信公眾號(hào)（艾邦光伏網(wǎng)）：光伏邊框：鋁合金、鋼材、復(fù)合材料性能對(duì)比和成本分析
