光伏边框：铝合金、复合材料性能对比和成本分析-山东明达圣昌铝业集团有限公司

光伏边框：铝合金、复合材料性能对比和成本分析

发布时间：2023-08-28 访问次数：

光伏边框是组件的重要组成部分，是主要用于固定、密封光伏组件的框架结构材料，对组件寿命影响较大，耐候性要求高。

按材料划分，光伏边框可分为铝合金边框、钢边框、复合材料边框，其中铝合金边框使用广泛，目前渗透率达到95%以上，价格在光伏组件成本中占比约为10%，目前仅次于电池片。

光伏组件边框：目前铝边框为主，成本占比大

太阳能边框

据相关了解，铝边框是唯一一个成本没有下降的光伏系统部件。事实上，虽然所有其他部件的成本都在下降，但铝边框现在比过去要贵得多。此外，铝通常被称为 "能源金属"。由于在纯铝生产以及挤压、硬化、阳极氧化和加工中所使用的电力，它在双碳背景下发挥意义重大。

光伏铝合金边框以铝为主要金属材料，主要生产环节分为熔铸、挤压、氧化、深加工四个主要阶段。

熔铸：将废铝加入合金化炉或熔化保温炉内熔化，按比例加入合金改性剂配料，调整合金成分和温度，将符合工艺要求的铝合金熔体导入直冷式成型机成型，供给挤压车间使用；挤压：通过挤压机设备，迫使铝棒产生塑性形变并从挤压模具的模孔中挤出；氧化：铝合金在硫酸溶液内经过电化学反应，阳极氧化形成氧化铝保护层；深加工：对氧化后的铝型材进行进一步的制成，形成便于组装的光伏边框。
铝边框价格在光伏组件成本中占比约为10%，目前仅次于电池片。国内从事光伏边框生产的企业较多，主要为铝型材制造企业。以产能口径测算，2022年底CR2市占率约为32%，CR4市占率约为51%。铝边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。以永臻股份为例，2022年铝边框销售均价2.39万元/吨，单位毛利0.27万元/吨。随着N型电池渗透率逐步提高，组件功率不断提升，但同时组件平均尺寸也在增加，未来光伏组件铝边框单W用量将呈现缓慢下行的趋势。
预计组件铝边框单位价值量将由2021年的1.51亿元/GW逐步下降至2025年的1.03亿元/GW，市场规模将由2021年的320亿元逐步提升至2025年的708亿元。

复合材料边框：材料成本低、耐候性能出色、绝缘、轻质美观

光伏复合边框相较铝合金边框有四大优势：材料成本低、耐候性能出色、绝缘、轻质美观。

当前复合材料边框价格较铝边框低20%-25%，后续有望进一步降低售价；复合材料边框耐湿热、耐酸碱、耐盐雾，广泛应用于严酷的环境；复合材料边框系统无需接地，有助于降低系统端PID风险，提高系统运维安全性；复合材料边框轻量化且美观，便于运输安装。

复合材料边框有望在海上光伏等环境严苛或对美观度有要求的BIPV/BAPV等应用场景率先应用，并在未来凭借成本及耐候性优势实现对铝边框的全场景替代。

我们假设2023-2025年全球组件需求约为419/548/684GW，其中集中式项目组件需求197/252/308GW，分布式项目组件需求222/296/376GW。

保守情形下，2025年复合材料边框需求可达到132GW，渗透率达到19%，市场规模可达到72亿元，对应玻璃纤维/聚氨酯需求约45/12万吨；积极情形下，2025年复合材料边框需求可达到264GW，渗透率达到39%，市场规模可达到145亿元，对应玻璃纤维/聚氨酯需求约90/23万吨。

光伏复合边框以玻璃纤维、聚氨酯或其他树脂为主要材料，主要生产环节分为玻璃纤维粗纱排布、注胶、挤压模塑及固化、牵引及切割、喷涂五个主要阶段。

玻璃纤维粗纱排布：将玻璃纤维从张力多层纱架上通过导纱板引入密封浸胶盒中进行浸渍；注胶：密封注胶盒有全自动配供料装置，根据检测到的密封注胶盒内的压力、胶位自动注胶；挤压模塑及固化：浸渍后的玻纤进入固化模具进行加热固化定型得到玻纤板；牵引及切割：在固化模具的出口端加装对中校正机构，使固化后的玻璃纤维板保持设定的直线度从模具中牵引拉出；喷涂：对切割后的材料件进行涂层喷涂，主要为了增加边框的耐候性及耐腐蚀性，涂层通常为水性聚氨酯或氟碳涂料；
复合边框相较铝合金边框有四大优势：材料成本低、耐候性能出色、绝缘、轻质美观，有望在海上光伏等环境严苛或对美观度有要求的BIPV/BAPV等应用场景率先应用，并在未来凭借成本及耐候性优势实现对铝边框的全场景替代。材料成本低：当前复合材料边框价格较铝边框低20%-25%，后续有望进一步降低售价；耐候性能出色：耐湿热、耐酸碱、耐盐雾，广泛应用于严酷的环境；绝缘：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；轻质美观：轻量化且美观，便于运输安装；目前国内生产复合边框的企业主要以玻璃纤维、聚氨酯为原材料，生产厂商主要有德毅隆、沃莱新材、博菲电气等绝缘复合材料生产企业，及中材科技等建筑材料生产企业，其复合边框产品均处于第三方认证及客户导入阶段。预计2023年末，复合材料边框产能有望超过50GW；2025年末，产能有望超过190GW。各家企业生产的复合材料边框原材料用量略有差异，以常规玻纤聚氨酯复合边框为例，玻璃纤维用量占比在75%-80%不等，聚氨酯在20%-25%不等。振石集团则使用更高比例的非聚氨酯树脂，以提高拉挤生产效率。当前玻璃纤维及聚氨酯均处于价格下行通道，预计未来复合材料边框成本有望进一步降低，成本优势持续体现。此外，部分复合边框会添加少量氟碳涂料或水性聚氨酯等树脂涂层以提高耐候性能，根据应用场景的不同，涂层的材料选择及用量也有不同。海上光伏项目对边框耐候性、耐酸碱、耐腐蚀能力要求较为严苛，适配的复合边框中用于增加耐候能力及机械强度的氟碳涂料用量有所上升，通常成本及价格会更高。

太阳能支架

以当前主流方案进行测算，各类原材料单GW价值量如下：

相较于铝合金边框，复合材料边框密度较低，但基于强度要求厚度有所提升，故单位用量与铝合金边框接近。目前复合材料边框处于实验室模拟及海上光伏小规模项目实证阶段，团体标准编制也还处于起草阶段，后续伴随着行业标准落地及各大企业产品验证推进完成，复合材料边框有望迎来跨越式发展。复合边框对铝边框替代的敏感性分析我们假设2023-2025年，全球光伏新增装机分别为335/438/547GW，同比增速45.7%/30.7%/24.9%，对应全球组件需求约为419/548/684GW，其中集中式项目组件需求197/252/308GW，分布式项目组件需求222/296/376GW。预计2025年组件边框需求可达到10.8亿套，铝边框价值量可达到1.03亿元/GW。随着原材料价格下降，复合边框定价折扣增大，2025年价值量达到0.55亿元/GW。保守情形：假设部分集中式光伏项目基于降本需求对铝边框进行替代，集中式项目复合边框渗透率缓慢提升至2025年的20%；部分分布式光伏对组件安装便利性及美观度要求提高，分布式项目复合边框渗透率缓慢提升至2025年的19%，则2025年复合材料边框需求可达到132GW，渗透率达到19%，市场规模可达到72亿元。

积极情形：假设部分集中式光伏项目基于降本需求对铝边框进行替代，集中式项目复合边框渗透率逐步提升至2025年的40%；部分分布式光伏对组件安装便利性及美观度要求提高，分布式项目复合边框渗透率逐步提升至2025年的38%，则2025年复合材料边框需求可达到264GW，渗透率达到39%，市场规模可达到145亿元。

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