隨著全球主要經(jīng)濟體碳中和目標進一步明確，光伏行業(yè)發(fā)展提速，全球新增裝機量有望年連 攀升，市場頗為看好光伏帶動鋁材消費量，本文將就光伏用鋁量進行探究并測算對中國鋁消費的影響幾何？

鋁合金在光伏發(fā)電領(lǐng)域中的應用主要是光伏組件邊框以及支架兩部分，通過對市場主要光伏組件企業(yè)產(chǎn)品的統(tǒng)計以及測算得出，每GW光伏組件邊框的耗鋁量在0.9-1.1萬噸；支架方面，以某工程實例為參考，拆分鋁合金支架的組成部分及相應耗鋁量，計算出每GW電站建設所需光伏支架的用鋁量約為1.9萬噸。 也就是每GW電站總用鋁量在2萬噸左右。

結(jié)合中國光伏行業(yè)協(xié)會對2021-2025年中國以及全球光伏新增裝機量的預測以及邊框和支架單位GW耗鋁量對未來光伏領(lǐng)域用鋁量進行測算：保守情況下，2021-2025期間每年光伏用鋁增量在8-30萬噸，樂觀情況下，這一數(shù)值將擴大至32-45萬噸。

光伏行業(yè)的不斷發(fā)展將有利于鋁合金消費，從絕對量級來看，未來五年光伏行業(yè)將帶動鋁消費年均增量在23-35萬噸之間，從相對量級來看，光伏行業(yè)帶動鋁消費年均增速不足1%，影響量級有限。

此外，隨著大尺寸硅片以及雙玻組件在光伏應用中不斷擴大，單位GW的耗鋁量將有所下降。

碳中和背景下，光伏行業(yè)進入快車道

“碳中和”一詞在20世紀末開始在西方國家流傳，隨著全球氣候問題愈發(fā)嚴重，碳中和的理念不斷出現(xiàn)并逐漸深入人心，在新冠疫情主導的2020年，碳中和再次成為全球關(guān)注的焦點，主因全球前三大經(jīng)濟體在這一年先后宣布長遠的碳中和計劃，其中歐美力爭在2050年實現(xiàn)碳中和，中國力爭在2060年實現(xiàn)碳中和，除中美歐之外，日本、韓國、加拿大等國也均提出碳中和目標。

 何為“碳中和”？即全社會在一定時間內(nèi)產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量通過植樹造林、節(jié)能減排等方式進行相互抵消，實現(xiàn)相對“零排放”，其中減排是重中之重。

經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，各國尋求太陽能、風能、潮汐能等自然能源替代化石能源的使用進而減少碳排放。隨著光伏技術(shù)的進步和發(fā)展，太陽能成為近年來全球新能源開發(fā)利用的“寵兒”。

根據(jù)國際可再生能源機構(gòu)（IRENA）的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球光伏新增裝機量占所有可再生能源新增裝機量的比重超過一半。

在碳中和目標進一步明確的背景下，可再生能源的應用比例將不斷提高，帶動全球光伏發(fā)電裝機量進一步提升。

根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會（CPIA）預測，從2021年起全球光伏新增裝機量將不斷攀升，預計2021年新增裝機量在150-170GW，到了2025年，這一數(shù)字將上升至270-330GW。

而國內(nèi)同樣為加速上漲，預計2021年新增裝機量為55-65GW，這一數(shù)字將攀升至90-110GW。全球光伏行業(yè)進入發(fā)展快車道。

鋁合金光伏行業(yè)不可或缺的原材料

從光伏產(chǎn)業(yè)鏈的分布情況來看，主要分為硅料、硅片、電池以及組件四個環(huán)節(jié)，其中前三個環(huán)節(jié)主要圍繞著光伏核心部件—硅電池，而組件則是光伏系統(tǒng)中最小的有效發(fā)電單位。

光伏組件通常由電池片、互聯(lián)條、匯流條、鋼化玻璃、EVA、背板、邊框、硅膠和接線盒等九大部分組成，其中邊框主要是鋁合金型材制成，是光伏用鋁的主要部分之一。除光伏組件外，光伏發(fā)電系統(tǒng)或應用產(chǎn)品的安裝過程需要光伏支架，而鋁合金型材是用于制造光伏支架的一種。

下面鋁型材在光伏組件和支架中的消費量進行一一探究。（實際光伏電池中還需要應用鋁漿，但單位GW中用鋁量僅為100-200噸，因此本文不做討論）

1、邊框耗鋁量測算

光伏邊框用于固定、密封太陽能電池組件，增強組件強度，延長使用壽命，便于運輸、安裝。

從光伏組件結(jié)構(gòu)示意圖可以看出，光伏邊框的尺寸主要受組件中硅片電池總尺寸影響，而總尺寸=電池數(shù)量*單個硅片電池尺寸。由于光伏技術(shù)發(fā)展時間并不長，硅片電池作為技術(shù)的核心，其尺寸實際上經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和變革，從最初的100mm、125mm發(fā)展到目前的158.75mm、161.7mm和166mm的主流尺寸，同時多家光伏組件企業(yè)已經(jīng)逐步推出182mm乃至210mm尺寸的硅片電池。電池尺寸的擴大代表著效率的提升，同時單位成本也更低。

那么如何選取耗鋁量測算的樣本呢？考慮硅片尺寸和數(shù)量排列組合較多，我們選取組件龍頭企業(yè)的主要產(chǎn)品及其尺寸進行參考，作為鋁邊框的尺寸標準。對于邊框的橫截面情況，同樣參考企業(yè)出具工程圖紙的結(jié)構(gòu)計算。

對于光伏邊框所使用的鋁合金類型，目前主要有6061、6063和6082三種，其密度分別為2.75g/cm3、2.69 g/cm3以及2.71 g/cm3。因此光伏邊框耗鋁量為（橫截面面積*組件尺寸長&寬*合金密度），最終得出每GW光伏組件的耗鋁量在0.9-1.1萬噸之間。

光伏支架是光伏發(fā)電系統(tǒng)中為了擺放、安裝、固定太陽能面板設計的特殊支架。一般材質(zhì)有普通鋼材、不銹鋼和鋁合金，其中鋼材和鋁合金應用最為廣泛，用鋼材制造支架成本低廉、應用廣泛、受力性能好，但同樣具有重量較大、安裝不便等缺點，而鋁合金制造支架則重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便快捷，但也具有同等條件下強度低于鋼結(jié)構(gòu)、一次性投資成本高等缺點。

根據(jù)兩種不同材質(zhì)支架的區(qū)別，實際應用領(lǐng)域也各有所長，在光伏電站按照建設方式不同可分為分布式光伏電站和集中式光伏電站，其中集中式是利用荒漠地區(qū)豐富和相對穩(wěn)定的太陽能源構(gòu)建大型光伏電站，分布式主要基于建筑物表面，就近解決用戶的用電問題，從兩者的建設特性以及鋼材和鋁合金兩種支架材料的特性可以看出，鋼結(jié)構(gòu)支架主要應用在集中式光伏電站，而鋁合金支架則更多應用在分布式光伏電站。

光伏組件中鋁合金邊框雖然尺寸隨電池尺寸以及功率的變化而變化，但是主流邊框的結(jié)構(gòu)是較為一致的，即使不同廠家的產(chǎn)品也趨于一致。

反觀光伏支架則種類較多，本文是以某工程實例為參考，該項目是位于淮南地區(qū)20MW的分布式光伏發(fā)電項目，采用單晶硅270W組件以及固定式支架。

該工程使用支架由立柱、斜梁、斜撐、檁條以及連接附件構(gòu)成，這些零件均由鋁合金制成，其相應尺寸和使用數(shù)量如表9所示。通過各部件計算得出：每GW電站建設所需光伏支架的用鋁量約為1.9萬噸。

 光伏用鋁量預測

前文對光伏領(lǐng)域中組件邊框以及支架單位耗鋁量的測算，結(jié)合中國光伏行業(yè)協(xié)會對2021-2025年全球及國內(nèi)新增裝機量的保守和樂觀情況的預期對用鋁量進行預測，其中組件用鋁單位耗鋁量取1萬噸/GW，組件的產(chǎn)量由國內(nèi)新增裝機以及出口至海外的組件兩部分組成，出口海外組件部分是依據(jù)海外新增裝機*70%（即中國光伏組件產(chǎn)能占全球產(chǎn)能的比重）。

光伏支架部分耗鋁量則根據(jù)國內(nèi)新增裝機量*32%（即國內(nèi)分布式光伏新增裝機占比）。根據(jù)測算，在保守情況下，2021-2025年光伏用鋁增量在8-30萬噸，而樂觀情況下，這一數(shù)值擴大至30-45萬噸。

值得注意的是，光伏行業(yè)的技術(shù)仍處在不斷發(fā)展的過程中，上述分析中是基于技術(shù)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)進行測算。

根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會發(fā)布的《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》（2020年版），我們可以看到大尺寸硅片電池的市場占比將逐步提高，通過對同一廠家不同尺寸硅片電池的相關(guān)參數(shù)進行分析（參見表格2）發(fā)現(xiàn)：硅片電池尺寸越大，單位功率（每GW）光伏組件的耗鋁量將減少，主要因為尺寸越大，單位尺寸產(chǎn)生的功率越高，所需光伏組件的數(shù)量和質(zhì)量都有所下降，導致邊框和支架的耗鋁量均有所下滑。

而另一大發(fā)展趨勢是雙面雙玻組件的市場占比不斷提高，雙面組件即正、反面都能發(fā)電的組件，反面用光伏玻璃代替?zhèn)鹘y(tǒng)組件的背板，雙面組件的發(fā)電效率更高，耐磨性、透水率等性能也較優(yōu)。

理論上講，雙面組件不需要鋁合金邊框進行保護，而實際上多數(shù)企業(yè)出于安全考慮仍會使用邊框，但隨著雙面組件的市場占比越來越高，鋁合金邊框的使用或較當前有所減少。

綜上，光伏行業(yè)的不斷發(fā)展將有利于鋁合金消費，從絕對量級來看，未來五年光伏行業(yè)將帶動鋁消費年均增量在23-35萬噸之間，但從相對量級來看，光伏行業(yè)帶動鋁消費年增速不足1%，影響量級有限。