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光伏支架行业介绍
发布时间:
2024-04-03
行业背景:
光伏支架作为光伏电站的 “骨架”，由热镀锌碳钢、锌铝镁、铝合金等材质的钢材及配套配件组成，组装方便，经济耐用。它用于在各种情况下稳定和支撑太阳能电池板，包括屋顶，地面和农业，车棚和一系列光伏系统。支架有固定，灵活和跟踪类型，后者可以季节性调整以优化照明。钢材是其主要原材料，随着光伏装机量的增长，支架对钢材的需求也在不断上升。全球日益增长的清洁能源需求将进一步推动光伏支架市场的扩张。为了让广大市民更好地了解光伏支架市场，绿吉新能源特整理了这篇文章给读者。
光伏支架介绍:
光伏支架，也称为太阳能电池板支架，是安装和支撑太阳能电池板的重要设施。它是光伏电站的 “骨架”，为光伏组件提供稳定可靠的支撑，确保光伏电站能够在多种环境下稳定运行。光伏支架通常采用锌铝镁u型钢或c型钢及支撑连接配件，这使得支架不仅便于搬运和装配，而且还具有易于维护、使用寿命长、经济成本低等优点。
光伏支架的主要功能是将光伏组件固定在屋顶，地面，水上等光伏电站应用场景中。根据应用场景的不同，光伏支架可分为屋顶支架、地面支架、农业光伏系统支架等。例如，屋顶光伏发电系统是在建筑物的屋顶上安装光伏支架和光伏组件，这在城市建筑或土地相对紧张的地方非常常见，可以大大降低对场地的要求。地面光伏电站通常建立在地面上，由光伏组件，支架结构和电气设备组成，这是一种清洁，可再生且越来越普遍的建造光伏电站的方式。根据安装方式，光伏支架还可以分为固定支架和跟踪支架，固定支架分为普通固定支架和固定可调支架，组件方向根据不同季节的光线变化进行手动调整。
在光伏支架的制造成本中，原材料成本占70% 以上，其中一半来自钢材。钢材是光伏支架的主要原材料，其消耗量随着光伏电站装机容量的增加而增加。光伏支架的钢部分主要包括横梁、斜梁、斜撑、立柱、斜拉杆等构件，以型钢为主要材料，包括c型钢、角钢、h型钢等。例如，在使用垂直2*30阵列的光伏电站项目中，一个阵列的钢消耗量达到530.25KG。
随着全球对清洁能源需求的增加，光伏发电作为清洁能源的重要形式，其装机容量持续增长。这导致光伏支架用钢的增量需求也在增加。以中国为例，新增光伏装机容量2021年达到54880MW，如果全部转化为钢铁，新增需求约为208万吨。未来，随着光伏电站的不断扩建，光伏支架的钢材需求将不断增加。
总体而言，光伏支架是光伏电站的重要组成部分，其增量钢材需求随着光伏电站装机容量的增加而增加。未来，随着清洁能源的进一步发展和应用，光伏支架的市场需求将不断扩大。
光伏支架类型:
光伏支架是设计安装在太阳能光伏发电系统中，用于支撑、固定和转动光伏组件的专用设备。为了实现光伏电站的最佳发电效率，光伏支架需要结合施工现场的地形、气候和太阳能资源条件，将光伏组件以一定的方向、排列和间距固定。根据光伏阵列能否跟随太阳入射角的变化，光伏支架分为固定支架和跟踪支架。固定支架是指光伏阵列能够以固定的方式接收太阳辐射的支架，支架的设计需要根据当地的地理位置、环境、气候等条件，使支架保持有利于接收太阳光辐射区域的最大角度，固定支架分为普通固定支架和固定可调支架，对于固定可调支架，组件方向根据季节光线变化手动调节。跟踪支架是指光伏阵列可以调节太阳角度变化的支架，与固定支架相比，跟踪支架的生产过程更多的是电控设计，驱动触摸，支撑组装这三个过程，主要分为平面单轴跟踪支架，斜单轴跟踪支架和双轴跟踪支架，利用跟踪支架建立光伏发电系统，其组件方向可根据照明状态自动调整，这使其适用于复杂地形，更多用于集中式光伏装置。
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占电站投资成本的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包括原材料，外部镀锌成本，制造成本和人工成本，因为跟踪支架包含旋转减速装置，电控箱和匹配的智能控制系统，同时，跟踪支架的生产难度相对更高，人工成本和制造成本相应增加，导致生产成本上升。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60% %，除原材料外，外协镀锌成本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，成本项也增加了旋转减速装置和电控箱，分别占生产成本的12.1% 和9.9%。受生产成本的限制，跟踪支架的单价往往是固定支架的2倍左右，中国2021年跟踪支架的平均价格约为0.57元/W，固定支架的平均价格约为0.26元/W。
光伏支架市场现状:
跟踪支架可以实现比固定支架更高的发电效率，但是由于更高的成本和可靠性问题，市场份额仍处于较低水平。目前我国跟踪支架渗透率较低，固定支架2021年需求量为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%，但也远低于欧美水平，跟踪支架在欧美的渗透率维持在50% 以上。2016年以来，在龙头计划的推动下，国内跟踪支架渗透率大幅提升，但2019年，龙头计划中跟踪支架项目的减少以及国内部分地区存在的用电问题导致渗透率下降。从光伏支架竞争格局来看，行业呈现明显头部集中化趋势，2021年、CR3、CR5、CR10分别达到42.1% 、601.% 、81%，其中CR5、CR10创六年来新高，江苏国强兴盛、中新博、兴润恒信是国内前三大光伏支架制造商。其光伏支架的全球出货量分别为11,950兆瓦、6518MW和5625MW。
光伏支撑设备用钢应具备的性能:
太阳能光伏支架用钢性能要求严格，太阳能光伏支架设备用钢应具有以下性能:
抗拉强度和屈服点
高屈服点可以减少钢构件的截面，减轻结构重量，节约钢材，降低整体工程造价。高抗拉强度可以增加结构的整体安全储备，提高结构的可靠性。
塑性、韧性和抗疲劳性
更好的可塑性可以使结构在破坏前产生较大的变形，以便人们及时发现并采取补救措施。较好的塑性还可以调节局部峰值应力，本身太阳能板安装经常为了调整角度，采用强制安装，而塑性可以使结构产生内力重分布，使结构或一些原来应力集中的部分应力趋于均匀，提高结构的整体承载能力。更好的韧性可以使结构在受到外部冲击载荷下受损时吸收更多的能量，尤其是风力较大的沙漠电站和屋顶电站，风振效应明显，钢材的韧性可以有效降低危险程度。较好的抗疲劳性能还可以使结构具有较强的抗交变反复风荷载的能力。
可加工性
良好的可加工性包括冷加工性、热加工性和焊接性。光伏钢结构中使用的钢不仅易于加工成各种形式的结构和构件，而且要求这些结构和构件不因加工而对强度，塑性，韧性和抗疲劳性产生过多的不利影响。
使用寿命
由于太阳能光伏系统的设计使用寿命在20年以上，因此良好的耐腐蚀性也是衡量支撑系统质量的重要指标。如果支架的寿命较短，势必会影响整个结构的稳定性，导致投资回收期的延长和整个太阳能光伏系统寿命的降低。
影响支架的未来光伏趋势:
1、市场需求增加光伏支架是光伏的重要辅助材料之一，其性能将直接影响光伏的发电效率和投资效益，其装机需求直接受到光伏新增装机的拉动。光伏发电是我国实现碳峰值和碳中和目标的重要清洁能源利用方式之一，根据 "十四五" 可再生能源发展规划，“十四五” 期间，中国可再生能源发电量将占全社会用电量增长的50% %，“碳高峰行动计划2030年” 计划光伏和风电的累计装机容量将达到1200GW 2030年。风电和光伏的累计装机容量2021年将增加近一倍。2022，国内第一批大型风电基地已经建成，这将推动光伏装机量大幅增长，进而推动光伏配套出货量快速增长。2022，我国新增光伏装机量为87.41gw，同比增长59.27% %，与2021相比实现大幅增长，光伏配套出货量也将实现大幅增长。根据CPIA的预测，2030年中国光伏装机量在悲观状态为120GW，乐观状态为140GW，未来中国光伏装机量将逐年增长，这也将带动光伏支架需求逐年增长。
2、分布式光伏广泛应用分布式光伏通常是指利用分布式资源，小规模安装、布置在用户附近的发电系统，主要是指居民光伏和商用光伏; 集中光伏是指在沙漠、戈壁、山区集中建设光伏电站，水和其他站点，获得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为长距离负荷提供随着光伏发电技术的不断完善、发电成本的降低以及政策扶持力度的加大，如全县分布式光伏建设项目的实施，分布式光伏成为新增光伏装机的主力军。以中国为例，在 “光伏 +” 政策2019年的推动下，全国分布式光伏新增装机容量达到11.5GW，同比增长17.4%。2020，分布式光伏装机容量达到22.78GW，同比增长98.6%.分布式光伏通常用于固定支架，分布式光伏支架的广泛使用将带来固定支架需求的增加，这可能导致光伏支架的渗透率停滞甚至下降，从而偏离国际和欧美地区的发展趋势。
3.价格持续下跌
近年来，在光伏产业降本增效的需求下，光伏发电成本不断下降，主要有以下三个原因: 一是光伏产业规模不断扩大，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，规模化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，光伏技术不断创新进步，新的材料、工艺和设备不断推出，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，各企业为了争夺市场份额和利润空间，不断创新，提高生产效率和降低成本，市场竞争促进了技术进步和制造工艺改进，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进，光伏发电成本将不断降低，为可再生能源的发展提供更广阔的前景，光伏发电将在世界范围内得到广泛应用和推广。光伏支架作为光伏的重要辅助材料，在光伏整体成本的背景下，光伏支架的成本将逐步下降，光伏支架的价格将持续下降。2021，我国跟踪支架均价约为0.57元/W，固定支架均价约为0.26元/W。根据CPIA的预测，2025年，中国跟踪支架的平均价格将降至0.46元/W，固定支架的平均价格约为0.24元/W。
光伏支架用钢新增需求:
光伏支架的原材料基本为钢材，主要包括横梁、斜梁、斜撑、立柱、斜拉杆等构件，以型钢为主要材料，包括c型钢、角钢、h型钢、有些支架还使用钢管和方形矩形管。王敏、何文君在《光伏组件横向和纵向布置支撑用钢量比较》一文中，以越南某30MW光伏电站项目为例，对光伏组件水平和垂直布置的光伏支撑进行了计算，并对用钢量进行了分析。在该光伏电站项目中，将60个光伏组件设计为阵列，装机容量为22.2KW，包括垂直2*30水平阵列和4*15阵列。阵列的平均总钢重为562.19千克，其中梁和斜梁为c型钢，重量为473.48千克，柱为钢管。重量65.43千克，角钢用于斜撑和斜柱，重量23.28千克。根据上述数据，可以估算出每兆瓦光伏装机容量平均支架用钢量为25.33吨，其中c型钢为21.33吨，占84.22%，钢管为2.95吨，占11.64%，角钢为1.05吨，占4.14%。2022年，我国新增光伏装机容量为87，408MW，如果全部折算成钢材，新增光伏支架2022年的钢材需求量为2,213,500吨。
根据CPIA预测，从乐观的角度来看，2023年2027年，全球光伏新增装机量将从330GW增加到516GW，CAGR为6.59%，年均新增装机量为406GW，新增钢材需求为1028.4万吨，其中c型钢为866.2万吨。钢管为119.71万吨，角钢为425,800吨; 我国光伏新增装机容量将由120GW增至140GW，CAGR为2.23%，年均新增装机容量为127GW，新增钢材需求为3.216、900吨，其中2.709、300吨c型钢、钢管374,400吨，角钢133,200吨。从悲观情况看，全球光伏新增装机容量将由280GW增至436GW，CAGR为6.53%，年均新增装机容量为343.8GW，新增钢材需求为8.7085亿吨，其中c型钢为7334,300吨，钢管为1,013,700吨，角钢为360,500吨; 我国光伏新增装机容量将由95GW增至120GW，CAGR为3.39%，年均新增装机容量为104GW，新增钢材需求为2,634,300吨，其中c型钢为8,661,200吨，钢管为1,197,100吨，角钢是425,800吨。
在光伏支架的生产成本中，原材料占比最高，且原材料基本为钢材，未来光伏支架的发展将对钢材的增量需求产生一定影响。光伏支架是光伏的重要辅助材料之一，光伏未来发展趋势将直接影响光伏支架的需求，市场需求的增长将直接推动光伏支架出货量的增长，分布式光伏的广泛应用可能造成支架渗透率的停滞甚至下降，光伏整体成本降低和效率需求将使光伏支架单价持续下降。整体来看，未来光伏支架的出货需求将随着光伏的装机需求持续增长，从而带动钢材的增量需求。从乐观的角度来看，2023年2027年，全球光伏年均新增装机容量为406GW，新增钢材需求为1028.4万吨; 中国光伏年均装机容量为127GW，新增钢材需求为3.216，900吨。从悲观情况看，全球光伏年均新增装机容量为343.8GW，新增钢材需求为870.85万吨，我国光伏年均新增装机容量为104GW，新增钢材需求为263.43万吨。
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