【行业研究】太阳能光伏行业之光伏边框与光伏支架

一、背景概述

我国在“碳中和”成为全球命题的背景下，于2021年开启双碳元年。自21世纪初至今，我国的光伏行业共经历了起步、发展、衰退、回暖四个阶段后，进入了稳步增长期，目前已成为了光伏发电新增装机容量世界排名第一的国家。我国光伏产业实现从无到有、从有到强的跨越式发展。

国家能源局官方数据显示，2022年10月国内光伏新增装机量5.64GW，同比上升50.4%，2022年1-10月国内光伏新增装机量58.24GW，已超2021年全年5488万千瓦的水平。

图1：中国历年光伏累计装机量统计表（2013-2022前10月）

图2：中国历年光伏新增装机容量统计表（2013-2022前10月）

2022年1-9月，我国光伏新增装机5260万千瓦，其中集中式新增装机1727万千，分布式新增装机3533万千瓦。从目前来看，分布式光伏再次“压制”集中式，成为市场增量主体。这是自2013年以来，我国分布式装机连续第2次超过集中式。

据CPIA数据，预计2022-2025年全球光伏新增装机容量分别为251/347/451/586GW，CAGR为32.71%。光伏行业的快速发展给光伏铝边框行业带来了巨大的发展空间。据了解，结合2022年全球光伏装机及每1GW耗铝量预估可得，光伏系统总用铝或可达到336-352万吨。

二、我国铝型材市场概况

（一）市场分类

根据产品用途分类，铝型材可分为建筑和工业型材。工业铝型材主要应用于汽车、光伏、轨道交通、耐用品、机械设备等领域，其中光伏型材占比最高，约19%。

2021年工业铝型材产量占整体型材产量的39%，低于发达国家60%左右的水平。随着“十四五”时期工业向高端制造转型，工业铝型材发展将迎来契机。

汽车铝型材由于技术要求较高，故在工业铝型材中所占份额有限，仅9%。未来随着汽车轻量化的发展，铝型材在汽车行业的渗透率将逐渐增加，其在工业铝型材中的占比也将逐渐提升。

此外，在2021年生产的工业铝型材中，光伏型材的产量占比极大。2021年我国共生产光伏型材153.5万吨，占工业铝型材总产量的19％，产量较2020年增长了32％，这要得益于我国碳中和策略以及光伏产业的快速发展。

（二）我国工业铝型材市场供给情况

受益于国内基础设施投资及汽车、轨道交通、消费电子电器等领域的高速发展，我国工业铝型材的生产保持着较快的增长速度，产量逐年上升。2017-2021年，我国铝型材产能持稳，铝合金产能不断增长。2017年铝型材产量5428万吨，其中铝合金产量792.2万吨，产能增速约为5.65%左右，到了2021年，铝型材产量有所下滑至5313万吨，其中铝合金产量增长至约1068万吨，5年产量增长34.8%。整体来看，2021-2025年，工业铝型材产量增速均超过行业平均增速，预计2024年后，工业铝型材产量将超过1000万吨。

图3：2021-2025我国工业铝型材产量

从产业格局来看，铝材产能分布集中，但行业集中度低。我国铝加工行业区域性特征明显，产能主要分布于山东、河南和广东等省份。我国铝加工企业众多，我国有超4.6万余家的铝业企业，规模以上铝加工企业约2000家。从个体企业来看，国内排名前五的铝型材公司分别为辽宁忠旺、广东兴发、凤铝铝业、华建铝业和广亚铝业，当前铝型材行业CR4不足8%。

从型材产品来看，铝材以铝挤压材为主，其次是铝压延材。从铝加工材分类别产量占比来看，2020年我国铝加工材以铝挤压材和铝延压材为主。其中，铝挤压材产量占比57%，铝压延材产量占比近31%，光伏铝边框以铝棒为原材料，主要为光伏用铝挤压型材。

（三）我国工业铝型材市场需求情况

随着汽车和光伏产业，以及轨道交通运输行业的发展，工业铝型材消费规模来也保持了较快的增长。但是就目前来看，我国铝型材消费中工业铝型材的消费占比相对于发达国家仍较低，中国工业铝型材的消费空间还有较大的提升可能。从工业铝型材消费量变化来看，2021-2025年，中国光伏铝型材消费量规模不断扩大，由2021年的123万吨迅速上升至2025年的325万吨。碳达峰，碳中和政策直接促进了光伏行业的飞速发展。

图4：2021-2025我国工业铝型材需求

（四）工业铝型材细分市场之光伏铝边框

光伏边框属于价值较高的组件辅材，在光伏组件成本结构中，光伏边框占比在9%左右，高于EVA、玻璃、背板、焊带等其他辅材，是光伏组件环节中不可或缺的组成部分。2020年我国提出“碳达峰、碳中和”的政策目标后，光伏产业迎来了高速发展，光伏铝型材用量大幅增加。2023年光伏铝边框需求有望达到202万吨，对应468亿市场空间。

图5：光伏组件成本结构图（数据来源：上海证券交易所）

图6：光伏铝边框需求预测

三、光伏边框行业

（一）光伏边框市场规模

2022年我国组件产量达到288.7GW，同比增长58.8%，根据中国光伏行业协会《2022年光伏行业发展回顾与2023年形势展望》，在全球各国“碳中和”目标、清洁型能源转型及绿色复苏的推动下，乐观预测下2023-2030年全球每年新增光伏装机规模将达到330-516GW，光伏行业将继续保持增长势头，市场需求进一步扩大。

单位GW光伏组件的边框耗用量与光伏组件的尺寸大小相关，光伏组件的尺寸越大，其单套功率越大，虽然单套组件搭配边框重量增加，但由于单位GW所需组件数量下降，单位GW组件的边框耗用量随之小幅下降。目前下游组件以182mm(M10)、210mm(G12)等大尺寸硅片电池为行业内主流，以P型单晶182mm(M10)电池组件为例，按照装机容配比1.2，单套组件功率550W，每套组件配套边框2.85kg进行计算，估算每GW新增光伏装机边框需求量在0.52万吨左右，根据CPIA对未来2023-2030年光伏新增装机量的预测，乐观估计2030年光伏边框年需求量可达到320万吨，以每吨光伏边框2.2万元计算，未来光伏边框市场规模在600亿元以上，市场前景广阔。

图7：2023-2030光伏边框需求量预测图（单位：万吨）数据来源：CPIA

（二）光伏边框产业链

边框是光伏组件的重要辅材之一，用于保护玻璃边缘、加强光伏组件密封性能和提高光伏组件整体机械强度，便于光伏组件的安装和运输。边框一般采用铝型材加工而成，其他材质如不锈钢、橡胶等应用较少。铝型材具备重量轻、耐蚀性强、成型容易、强度高、易切削和加工、可回收等特点，因此应用最为普遍，目前铝边框市占率达96%，其他材质主要应用于少数特定场景。

光伏铝边框采用“铝价+加工费”的定价模式，盈利空间受原材料价格波动影响相对较小。铝加工产业链大致可分为上游采矿及冶炼、中游铝型材生产及精加工以及下游行业应用三个环节，公司处于中游生产加工环节，在销售端通常采用“公开市场铝锭价格+加工费”的定价模式，原材料采购端则主要采取“公开市场铝锭价格+铝棒加工费”的定价模式，因此公司的盈利来源本质上为上下游加工费之间的差额，原材料价格波动的风险敞口相对较小。

图8：光伏边框产业链示意图

（三）光伏边框用材情况

1.铝型材

（1）铝型材在光伏中的应用领域

铝型材在光伏领域主要可用作光伏组件边框以及分布式光伏电站支架。

边框用于固定、密封太阳能电池组件，能够保护玻璃边缘、加强光伏组件密封性能、提高光伏组件整体机械强度，还便于光伏组件的运输和现场安装，目前普遍采用铝型材制作。

支架是光伏发电系统中为摆放、安装、固定太阳能面板而设计的支撑结构，材质一般采用铝合金或热浸镀锌碳钢，目前集中式电站以钢支架为主，而分布式电站则以铝支架为主。

图9：铝型材在光伏中的应用示意图

（2）铝型材在光伏行业中的优势

铝合金作为第二大结构材料，具有的优良新能：强度高、牢固性强、导电性能好，抗腐蚀抗氧化，抗拉力性能强、运输安装便捷，以及便于回收等其他材料无法比拟的优势。自光伏组件诞生起就被做为边框材料使用，一直伴随其侧，承担着光伏组件的抗风灾、雪灾、对光伏组件进行全方位的保护，并方便组件安装，足以说明铝合金边框在光伏组件中的不可替代性。铝合金边框一直是光伏组件必不可少的辅材之一，主要是由于铝合金材料本身的优势，主要有：

1)密度低，铝的密度约为2.7g/cm³，在金属结构料中仅高于镁的第二轻金属，只有铁或者铜的1/3；

2)易强化，纯铝强度不高，但通过合金化和热处理容易使之强化，制造高强度铝合金，强度可以和合金钢媲美，所以，弹性率、刚性、金属疲劳值高，不易变形，可以很好的保护太阳能电池板；

3)导电好，铝的导电性和导热性仅次于银、金、铜。如按照等质量金属导电能力计算，铝几乎是铜的一倍。所以有利于组件安装接地；

4)塑性高，铝及其合金延展性好，可通过挤压、轧制或拉拔等压力加工手段制成各种型、板、箔、管和丝材；

5)易表面处理，铝可通过阳极氧化着色处理，处理后硬度高，耐磨耐腐蚀及电绝缘性好，通过化学预处理还可以进行电镀、电泳、喷涂等进一步提高铝的装饰性和保护性；

6)抗腐蚀，抗氧化性强，铝和氧具有有极高的亲和力，自然条件下铝表面会生成保护性氧化物，具有比钢铁强的耐腐蚀性。因为这一优点，铝合金型材被广泛应用到建筑、工业各大领域；

7)运输、安装便捷，表面即使划伤也不会产生氧化，不影响性能；

8)使用寿命长，铝合金的寿命一般在30-50年以上。而电池板的寿命在25-30年，所以完全可以达到使用要求；

9)造型美观：铝合金表面经阳极电化处理后，可呈现银白、黑色等，符合美学要求；

10)易回收，铝的熔融温度低，为660°С左右，废料容易再生，回收率极高，回收能耗只是原生铝的3%。

2.无框双玻组件

由于无框双玻组件采用双层玻璃，提高组件的机械性能，同时搭配无框双玻压块，理论上可将铝合金边框省去。但实验室测试结果与电站实际运行始终存在差异，无框双玻组件安装几年内，收到大量客户投诉，主要原因是无框双玻组件出现弯曲变形，造成电池片隐裂和玻璃爆裂。引起组件变形的应力来源主要是：（1）汇流带层压应力不均；（2）机械应力不均；（3）热应力不均。无框双玻组件出现的问题导致组件厂家损失惨重。铝合金边框可使光伏组件边缘受力均匀，不会因安装夹具、内部应力等原因造成应力隐患。经历过无框双玻组件后，光伏生产厂家更加意识到铝合金边框对光伏组件的重要性。

3.钢边框

由于钢材相较铝合金型材具有强度高、价格便宜等优势，因此光伏厂家曾尝试引入钢结构边框取代铝合金边框实现降本。但是由于钢结构边框材料特性因素，限制了其在光伏组件的应用。主要原因如下：

1)钢结构边框美观性差：目前市场上出现一些合金钢结构边框产品，但是由于工艺限制，导致其外观与现有铝合金边框有较大差异，客户很难接受从美观性优异的铝合金边框切换到外观较差的钢结构边框，产品外观对比如下：

图10：铝合金边框（左）和钢结构边框（右）对比图

2)密度大，重量重：由于钢结构边框密度大，导致同截面厚度的常规72版型边框，钢结构边框重量要增加一倍以上。在光伏组件大尺寸的发展背景下，组件重量已对组件安装使用造成很大影响，成为限制大尺寸组件进一步发展的瓶颈之一，因此钢结构组件不满足光伏组件的未来发展趋势。

3)耐腐蚀性较差：铝合金边框经过多年的实验及电站端验证其具有优异的耐腐蚀性。但钢结构边框由于材料特性原因易被氧化、生锈，影响美观及产品寿命;

4)回收价值较低：钢结构边框户外运行20-30年后，极易生锈，回收难度大，回收比例低，不具有经济环保性;

5)钢边框加工性差：钢边框加工工艺主要为折弯工艺，易导致钢边框产品精度低、边框形状受限，加工难度大。

4.橡胶边框

在众多准备替代铝合金边框的产品中，一种铝合金搭配橡胶的橡胶卡扣边框方案应运而生，该边框方案采用类似无框双玻压块结构设计，且其主要应用于无框双玻组件，该产品与铝合金边框相比，劣势如下：

1)橡胶卡扣边框替代常规铝合金边框具有雨水自清洁优势，即其产品主要应用于无框双玻组件，目前无框双玻产品方案已经逐渐被组件厂家舍弃;

2)橡胶塑料材质的边框很容易被风化，一般达不到太阳能电池板的使用寿命(25年);

3)环境友好性差，橡胶产品全生命周期对环境有很大的污染，不符合我国绿色可持续发展道路。

5.复合材料边框

复合材料边框在众多边框材料中属于历史较为悠久的一种，早在2012年便有厂家开发相关产品，但由于其高分子材料特性限制，一直未被主流组件厂家接纳，其应用场景受限，仍有很长一段路需要走。铝合金边框虽然从未被其它材料取代，但是寻求替代材料的过程却从未停止，各种尝试均未被市场接受。

（四）光伏边框行业代表企业

1.爱康科技

爱康科技成立于2006年，总部位于联合国人居典范城市--江苏省张家港市，是中国新能源行业龙头企业之一，并于2011年在深交所上市(股票代码002610)。顺应光伏技术的迭代升级，爱康积极打造”新能源制造+新能源服务”为核心的双轮驱动业务发展模式，全心致力于高效的光伏电池组件及新能源电站的全生命周期运营服务，并聚力于异质结光伏技术的升级与应用，促进可持续发展的平价新能源惠及全球。

江阴爱康生产基地专业生产光伏铝边框。作为爱康传统优势业务，产品稳居世界前列，公司拥有多条自动化产线，年产能超过4200万套。公司拥有500多种产品数据库，30余种自主设计方案，与全球前25名光伏组件生产商保持长期稳定战略合作，2019年边框销售额超22亿元，出口创汇2.33亿美元，70%产品出口海外，产品出货量3368万套，为超过12GW的组件厂商提供定制边框，产品占据全球市场份额近10%。

太阳能铝边框用于固定、密封太阳能电池组件，增强组件强度，延长使用寿命，便于运输、安装。完美切割，准确定位，高精度钻孔模具精良，精度可达0.02mm，严谨精细的制作工序，每一个环节都被赋予卓越。领先的技术，精湛的工艺，优质的产品，铸就爱康经典品牌。生产能力、生产精度和质量均居同行业领先水平。并大部分出口到日韩，东南亚、欧洲等全球太阳能组件一线厂商，赢得了太阳能行业国际市场前50企业的广泛认同。

2.鑫铂股份

安徽鑫铂铝业股份有限公司（以下简称鑫铂股份或公司），公司位于安徽省天长市杨村镇杨村工业区。紧临南京、扬州，地理位置优越，交通便利，是集铝型材研发、生产与销售为一体的企业，2021年1月22日，获得中国证监会批准，2月10日，在深交所主板上市，股票代码003038。

公司建立了从模具设计与制造、挤压、氧化、电泳至精加工等完整的生产体系。目前公司产品涉及新能源光伏、轨道交通、汽车轻量化、医疗环保、电子家电、系统门窗、节能建筑等领域。

公司建立了完善的质量管理体系，通过ISO 9001、IATF 16949质量体系认证。以优异的产品质量和良好的售后服务推动品牌建设，品牌效应逐渐体现，公司获得了“安徽名牌产品”，“省认定企业技术中心”、“国家知识产权优势企业”、“安徽省专精特新中小企业”等荣誉称号。

产品代表：太阳能光伏组件。鑫铂铝业深耕铝行业，线下生产的太阳能光伏组件深得客户欢迎。太阳能光伏铝合金玻璃外延安装的铝合金边框，起到保护玻璃边缘，加强光伏组件密封性能和提高光伏组件整体机械强度的作用，便于光伏组件的安装和运输。

四、光伏支架行业

（一）光伏支架简介

光伏支架也叫太阳能光伏支架，是太阳能光伏发电系统中为了摆放、安装、固定太阳能面板设计的特殊的支架，其一般材质有铝合金、碳钢及不锈钢。通常，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，以此使太阳电池组件最大限度地接收阳光，使光伏电站达到最佳的发电效率，同时起到保护组件能承受光照、腐蚀、大风等破坏的作用。

（二）光伏支架市场行情

根据中国光伏产业协会(CPIA)的数据，2016年我国光伏跟踪支架市场渗透率仅为5.0%，2020年市场渗透率提升至18.7%，仍与发达国家有较大差距。2017-2021年，我国光伏支架行业的市场规模总体呈现先下降后上升的趋势。2019年，我国光伏支架市场规模达到最低点108.2亿元，之后开始出现上升。主要原因在于光伏发电新增装机容量大幅提升，但单价的下降使得光伏支架市场规模增长的速度有所放缓，对行业整体营收有一定影响。2021年，我国光伏支架行业的市场规模超过170亿元。

根据中信博的年报数据，我国光伏支架中跟踪支架由于造价高、技术附加值高等特点，其出厂单价一直高于固定支架。2017年，我国光伏跟踪支架的单价为0.69元/W，固定支架的单价为0.32元/W。随着制造成本的下降，跟踪支架和固定支架的单价都有一定程度的降低。2021年中信博光伏支架的市场平均单价中，跟踪支架的单价约为0.51元/W，固定支架的单价约为0.26元/W。

（三）光伏支架的分类

1.根据光伏支架材料划分

目前我国普遍使用的太阳能光伏支架系统从材质上分，主要有混凝土支架、钢支架和铝合金支架等三种。太阳能光伏支架材质主要为载重很大的金属，常用的材料有热浸镀锌钢、镀镁铝锌和铝合金。

热浸镀锌钢等钢支架性能比较稳定，制造工艺成熟，承载力高，安装简便，广泛应用于民用、工业太阳能光伏电站中，使用寿命在20年以上；铝合金支架则具有耐腐蚀、质量轻、美观耐用等特点，一般用在建筑屋顶光伏上；树脂基复合材料以轻质高强、耐腐蚀、耐老化、电气绝缘性好等特性已被人们逐步认识，随着复合材料的研究逐步深入，其应用也越来越广；混凝土支架主要应用在大型光伏电站上，因其自重大，只能安放于野外，且基础较好的地区，但稳定性高，可以支撑尺寸巨大的电池板。

图11：钢支架和铝支架对比图

2.根据光伏支架安装方式划分

就目前来说太阳能光伏支架系统大致可分为固定式光伏支架系统、跟踪式光伏支架系统，主要适用于集中式和分布式电站。

固定式光伏支架：光伏阵列不随太阳入射角变化而转动，以固定的方式接收太阳辐射。根据倾角设定情况可以分为：最佳倾角固定式、斜屋面固定式和倾角可调固定式。固定安装方式直接将太阳能光伏组件朝向低纬度地区放置，与地面成一定的角度，以串并联的方式组成太阳能光伏阵列，从而达到太阳能光伏发电的目的。其固定方式有多种，如地面固定方式就有桩基法、混凝土块配重法、预埋法等，广泛应用屋顶光伏支架、渔光互补光伏支架、农光互补光伏支架和光储充车棚等等。

跟踪式光伏支架：跟踪式光伏支架通过机电或液压装置使光伏阵列随着太阳入射角的变化而移动，从而使太阳光尽量直射组件面板，提高光伏阵列发电能力。根据追踪轴数量可分为：单轴追踪系统和双轴追踪系统。跟踪式光伏支架具体选型与项目所在地维度和地形等密切相关，常见运用于地面电站。在太阳能资源好、发电量高的地区，即年总辐射量高的地区，跟踪式支架的性价比会更高。

图15：光伏支架分类图（按安装方式划分）

（四）光伏支架产业链及代表企业

1.光伏支架产业链

光伏支架产业的上游主要以钢材、铝材等大宗金属材料加工企业为主，包括山东钢铁、包钢等各大钢铁集团、中国铝业等铝材提供商。同时，还有华达新材等镀锌企业、以及电子元器件等企业。中游主要为光伏支架制造企业，上市公司较少，研发设计+生产制造/委外生产的上市企业包括中信博、清源股份等，生产代工上市企业以意华股份为代表。下游是光伏电站投资及运营企业，包括阳光电源、晶科科技等。

图16：光伏支架产业链示意图