2022年光伏建筑BIPV行业研究报告.docx
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1、2022年光伏建筑BIPV行业研究报告1、BIPV传统分布式光伏升级,新应用方向不断涌现1.1分布式光伏成为新增光伏装机主力,BIPV极具增长潜质光伏发电集中式与分布式并举趋势明显,分布式光伏成为新增光伏装机主力。光伏电站是光伏产业链终端应用市场,根据电站的装机规模、和用户的距离、接入电网的电压等级等不同可以分为集中式电站和分布式电站。集中式电站是在荒漠地区构建大型光伏电站,充分利用荒漠地区丰富和相对稳定的太阳能资源,接入高压输电系统供给远距离负荷。分布式发电站主要基于分散建筑物表面,就近解决用户的用电问题,通过并网实现供电差额的补偿与外送。与集中式发电站相比,分布式具有投资小、建设快、占地面
2、积小、盈利能力强、与用户联系紧密、政策支持力度大等优势。2013年以来,我国光伏发电并网装机容量快速增长,截至2021年底,光伏发电并网累计装机容量突破3亿千瓦大关,达到3.06亿千瓦,连续7年稳居全球首位。从结构来看,分布式光伏累计装机容量占总光伏装机的比例从2015年的14%提升至2021年35.1%。从每年新增光伏发电并网装机来看,2021年分布式光伏新增29GW,同比增速87%,增速已经远超集中式光伏,约占全部新增光伏发电装机的55%,市场份额持续增加,光伏发电集中式与分布式并举的发展趋势明显。分布式电站中BIPV在外观、寿命、受力、防水和施工方面优于BAPV,增长潜质巨大。分布式电站
3、又可以大致分为三类:光伏组件与建筑结合(BAPV)、光伏组件与建筑集成(BIPV)、非建筑场景,其中与建筑结合的分布式电站(BAPV&BIPV)约占分布式光伏电站装机量的50%。BAPV(普通型光伏构件)主要指在建筑上安装的光伏构件不作为建筑的外围护结构,只起发电功能的建筑部件,在既有建筑上应用较多。BIPV(建筑光伏一体化)主要指在建筑上安装的光伏构件不仅是发电的部件,而且作为建筑的外围护结构,与建筑同步设计、同步施工、同步验收,如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。截止2021年BAPV仍为主流光伏建筑类型,与BAPV相比,BIPV直接将设备作为墙体或屋顶,外观整体性更强,使用寿命长,而且
4、BIPV不需要其他固定结构的特性使其安全性更高,防水性能更好,施工难度显著低于BAPV。此外,BAPV往往是需要一次性投入多年回报的项目,业主重视收益率与安全,一旦发生重大损失,会出现权益难以得到有效保障的情况,而BIPV可以规避这一问题。BIPV作为未来光伏建筑发展的重要方向,能够很好地解决BAPV系统存在的一些痛点。1.2BIPV应用方向多样,满足用户不同需求BIPV新的应用方向不断涌现,满足不同用户、不同场景的需求。(1)按应用场景划分,BIPV包括光伏屋顶、光伏幕墙、光伏采光顶、预制光伏墙和光伏遮阳板,屋顶资源是当下BIPV领域抢占的重点,尤其是结合整县推进的政策,屋顶BIPV产品发展
5、愈发快速。(2)从技术路线来看,晶硅电池产业链完整,生产设备已实现国产化、产品技术自主先进、生产成本低,目前在光电建筑上占据95%的市场份额,薄膜电池虽然在转化效率等方面不及晶硅电池,但其结构简单、透光性可调节、弱光性好、温度系数低等特点使得其比晶硅更适合应用在BIPV上,尤其是在建筑立面上优势更加明显。(3)从产品表现形式来看,“建材型”BIPV是一种相对理想的形式,定制化程度高、强度要求、成本高;“构件型”BIPV偏向标准化产品,但应用场景也受限,目前主要应用在工商业厂房屋顶、防雨车棚等大面积屋顶、大型建筑外侧幕墙。综合考虑,未来BIPV产品的发展方向将是既能做标准化的产品,也能做定制化的
6、产品,从而满足不同用户和不同场景的需求。1.3产业链中游格局未定,吸引光伏、建筑行业玩家纷纷入局BIPV产业链的参与者包含上游光伏组件生产商,以隆基股份、阳光电源、通威股份为代表,产品包括硅片、背板和墙体等;中游BIPV系统集成商,以江河集团、森特股份、东南网架为代表,主要产品包括光伏屋顶、光伏幕墙、太阳能电池和其它储能设备等;下游客户主要为建筑业,涵盖工厂、房地产和部分减排的国家级建筑。上游竞争激烈,产业各环节集中度提升,龙头隆基股份有望继续引领行业发展。BIPV产业链上游主要是光伏电池等光伏组件,可以细分为晶硅和薄膜两种技术路线,以及硅料、硅片、电池、组件等生产环节。目前光伏产业链整体受政
7、策推动,光伏组件产量持续增长,2021年中国光伏组件产量为182GW,同比增长46.1%,2020年中国光伏组件产量为124.6GW,同比增长26.4%。BIPV的电池组件技术相对成熟,行业竞争激烈,少数龙头在供应链环节中拥有较高市场份额和较强定价权,以隆基股份为代表,特斯拉SolarRoof也在2020年进入中国市场。从产品形式和市场定位来看,各家有所区别,隆基走光伏建材路线,中信博等则类似光伏支架,隆基主要针对面积较大工商业项目,定价相对较低,特斯拉则可针对家用用户,装机可能在1020kW,定位和售价较高端。当前光伏产业链各环节集中度提升,隆基股份作为硅片和组件龙头,市场份额较高,未来有望
8、继续引领行业发展方向。中游技术壁垒高,盈利能力强。中游BIPV系统集成商,具有相对较高的技术壁垒、进入门槛和盈利水平,主要包括光伏企业和建筑企业,前者布局上游+中游,既可销售定制BIPV产品,也可以负责BIPV产品集成安装,后者为建筑围护、钢结构、幕墙等建筑细分领域龙头企业。在碳中和大背景下,仅靠光伏屋顶发电难以满足建筑物自身用电需求,若要实现建筑物供电自给自足,未来BIPV应用场景将进一步扩大,从屋顶扩大至建筑立面,如建筑物幕墙、维护等。下游工商业用户更有动力投资BIPV,厂房及建筑物装机量占比最高。下游光伏投资商包括政府、居民、工商业用户等,投资动力主要来自绿色低碳需求。从用电价格角度来看
9、,在不同的余电上网比例下,根据我们测算,工商业屋顶BIPV较户用屋顶BIPV投资回收期短13年,且内部回报率更高,所以电价高的工商业用户更有动力投资建设BIPV项目(具体测算见后文)。从需求端来看,下游BIPV需求端主要包括住宅房屋、厂房及建筑物、商业及服务用房等,而装机量占比的变化则代表需求端低能耗化的紧急程度不一致。厂房及建筑物装机量占比始终最高,其用电特点与BIPV契合程度高,而未来低碳背景下的新建住宅将成为第二大装机场景。2、建筑能耗、政策支持、平价上网,“三轮”驱动BIPV行业发展2.1BIPV将在推进“双碳”目标过程中持续增长我国建筑全过程碳排放占比超全国总量的一半,建筑行业减碳是
10、“双碳”工作中的关键。建筑业作为碳排放大户,是全球碳排放的主要来源之一,一直存在资源消耗大、污染排放高、建造方式粗放等问题。我国建筑全过程能耗较高,碳排放占比超过全国总量的一半,建筑业的低碳发展与“双碳”目标的实现密切相关。我国建筑总规模位居全球首位,现有城镇总建筑存量约为650亿平方米,预计每年新增建筑面积约20亿平方米,碳排放呈现上涨趋势。随着我国城镇化水平不断提升,建筑生产过程中的碳排放也在不断攀升。据统计,2019年全国建筑全过程能耗总量为22.33亿吨标准煤当量(tce),占全国能源消费总量比重为45.8%;2019年全国建筑全过程碳排放总量为49.97亿tce,占全国碳排放的比重为
11、50.6%。因此,建筑业的节能减排是助力实现碳中和非常重要的一环,需从建筑材料生产、施工建造、运营维护全生命周期推动建筑业全产业链绿色低碳化发展。从建筑全生命周期碳排放来看,生产和运行阶段是消耗能源和产生碳排放的主要阶段。我国建筑领域碳排放中,建材生产阶段占最大比例,约为55%,其次是建筑运行的碳排放,约占43%,施工过程仅占2%左右;能耗方面,也主要来自于生产和运行阶段,分别约占50%和46%。建筑生产过程中产生的大量碳排放主要来自工业碳排放大户钢铁、水泥等建材,我国目前的新建建筑为钢筋混凝土结构,其中水泥的生产过程需要消耗大量的能源,并导致大量碳排放;建筑施工阶段,碳排放总量仅占整个过程的
12、2%,占比较稳定;建筑运行阶段,碳排放主要来源于用电消耗和供热系统中的煤炭燃烧。我国BIPV供需条件趋于成熟,渗透率有望进一步提升。从需求端看,目前我国老旧居住建筑面积约为40亿平方米,普遍为节能率低、运行能耗高的高耗能建筑,然而,我国BIPV渗透率较低,占分布式光伏装机量的4.9%,预计我国BIPV装机量由2021年1.1GW增至2025年30.2GW,在分布式光伏中的渗透率由2021年4.9%增至2025年74.5%,市场具有广阔空间。从供给端看,我国光伏材料技术与产能均处于国际前列,国内领先建材企业围绕建筑绿色发展趋势,持续开展新型光伏材料的研发与产业化推广,以杭州为例,2021年11月
13、,杭萧钢构控股子公司合特光电首条BIPV生产线正式投产运行,该生产线占地面积4800平方米,年产能可达100万平方米。2.2政策助力+“国家队”入局,BIPV或迎春天国家层面鼓励BIPV行业的发展,国有建筑带头提高BIPV市占率。从我国BIPV行业政策推进来看,2019年年底我国能源和环保相关政策才开始提及BIPV行业。2019年11月,工信部等六部门发布关于开展智能光伏试点示范的通知,提出在工业园区、建筑及城镇、交通运输、农业农村、光伏电站、光伏扶贫及其他领域形成智能光伏特色应用,并提出建筑及城镇领域智能光伏以及建筑一体化应用单个项目装机容量不少于0.1MW。从近期的BIPV行业相关政策来看
14、,我国开始从鼓励行业发展向提出具体中短期目标进发,同时,政府相关建筑率先做出表率,提高BIPV建筑占比。比如,2021年10月,国务院发布的2030年前碳达峰行动方案,指出到2025年,城镇建筑可再生能源替代率达到8%,新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%;2022年3月,住建部发布“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划,提出到2025年,完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上,建设超低能耗、近零能耗建筑0.5亿平方米以上,装配式建筑占当年城镇新建建筑的比例达到30%,全国新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上,地热能建筑应用面积1亿平方米以上,城镇建筑可再生能源替代率
15、达到8%,建筑能耗中电力消费比例超过55%。各地绿色建筑补贴政策陆续出台,助力BIPV产业。在国家推动BIPV发展的趋势下,各级政府也出台了相关规划及补贴政策。出台的BIPV相关措施主要涉及绿色建筑光伏装机容量、新建BIPV建筑占比和应用面积等。出台的补贴政策中,北京市对全部实现光伏建筑一体化应用(光伏组件作为建筑构件)的项目补贴标准为0.4元/千瓦时(含税),补贴期限为5年,补贴力度最高;浙江省杭州市对除上城、拱墅、西湖、滨江、钱塘区的其他地区按0.1元/瓦标准给予投资主体一次性建设奖励,补贴力度最低。随着各地绿色建筑相关补贴政策的密集出台,BIPV经济效益显著提高,有望迎来快速增长。“国家
16、队”大力进军分布式光伏,BIPV行业迎来春天。2021年3月中国电建印发中国电力建设集团(股份)有限公司新能源投资业务指导意见,提出大力发展新能源投资运营业务,根据上述指导意见对下属28家子企业分解下达的新能源开发目标,“十四五”期间,新增规模共计48.5GW。中国电建近五年光伏订单317亿元,BIPV项目25个,截至2020年底,公司控股并网装机容量1613.85万千瓦,其中太阳能光伏发电装机129.16万千瓦,同比增长7.77%。随着“碳达峰、碳中和”以及“构建新能源为主的新型电力系统”号角的吹响,中国电建将在“十四五”期间全面进入新能源项目开发领域,光伏电站投资领域或将再新增一艘“巨无霸
17、”央企战舰。2022年6月,振华重工拟与关联方中交产投按照3:7的比例,共同出资约人民币2亿元设立“中交建筑光伏科技有限公司”。其中,中交产投以货币资金出资1.4亿元,振华重工以货币资金或等价资产出资0.6亿元,该建筑光伏公司由中交产投为主导。中国交建目前正在发力九大新产业,新能源、光伏产业排在九大新产业之首,将围绕“碳达峰,碳中和”的战略机遇,重点发展海上风电、城市燃气供应、光伏发电、分布式能源等新能源发电业务。中国交建成立建筑光伏公司这一突破性进展,充分体现公司对于建筑光伏领域的看重。2.3市场化电价促进行业良性竞争2021年光伏发电进入平价阶段,随着光伏发电成本进一步下降,大规模推广BI
18、PV更加有利。2021年6月,国家发改委下发关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知,主要内容为:1)明确2021年新备案的集中式和工商业分布式光伏项目上网电价执行当地燃煤发电基准价。2)强调新建项目可自愿参与市场化交易形成上网电价。3)对于目前成本仍较高、但未来又具备发展空间的海上风电和光热发电项目,将定价权下放到省级价格主管部门。平价上网使得光伏发电成本由过去的1元人民币/千瓦时大幅下降至0.15-0.35元人民币/千瓦时,已和传统火电相当。随着技术升级,光伏发电成本还会进一步下降,有望成为最便宜的能源。自此,光伏发展由“补贴驱动”向“需求驱动”挺进,进入平价阶段,逐步摆脱对财政补贴
19、的依赖,实现市场化发展、竞争化发展,行业配套政策不断完善。国家能源局明确未来将以非水可再生能源消纳责任权重作为各省每年装机规模依据,除户用光伏外,其他项目可自愿参与市场化交易形成上网电价。市场化电价环境将助力以BIPV为代表的分布式光伏发展,有利于整合资源实现集约开发,促进行业良性竞争。3、BIPV“蓝海”市场潜力待挖3.1BIPV在投资回收期、收益率等方面具有优势与地面光伏电站相比,BIPV投资收益和发电效率偏低,而单瓦系统成本更具优势。1)从投资收益来看,BIPV相比于地面光伏电站的成本高出约1倍左右,而且BIPV的发电效率相比地面电站,普遍要有下降,极端情况是下降50%。地面电站3年左右
20、收回成本,建筑光伏需要8年左右,在没有补贴的情况下,甚至需要10年收回成本。但BIPV的收益不能单纯只从电价收益角度测算,其具有的建材属性,能效提升、环境改善等因素也应计入到项目的投资收益中。2)从电站单瓦系统成本来看,集中式电站由于装机规模大,需要建设配套升压站以及高压输送电缆(一个30MW电站对应升压站以及配套电缆等设备投资规模接近1000万),电站单瓦系统成本较高。目前分布式电站系统平均成本在66.5元/W,集中式电站系统成本在6.57元/W。3)从外部政策来看,分布式光伏一直得到国家和地方政策的大力支持。一开始国家政策便大力度推进分布式光伏,从2017年开始推进效果得到了显著的体现,尤
21、其是中东部地区,分布式光伏电价和度电补贴支持力度,涉及范围都很大。相对而言,最近一两年集中式电站则存在发展规模受控、电价不断退坡、部分地区限电,还有土地以及地方一些不合理收费等不稳定的因素发展速度相对放缓。4)从系统成本构成来看,分布式成本中组件占比高于集中式电站,同时施工及建设出资等其他费用占比也低于集中式,未来太阳能组件价格会随着规模效应进一步降低,届时分布式光伏成本下降弹性大于集中式电站,盈利能力将进一步凸显。BIPV经济性更好,内部收益率较BAPV高1.4%。从各光伏发电项目案例中可以看出,与BAPV相比,BIPV的收益率更高,回收期更短,BIPV的内部收益率较BAPV平均高出1.4%
22、,BIPV的回收期较BAPV平均短1.8年。未来随着规模扩大和组件成本进一步降低,BIPV的收益率会进一步提升,BIPV作为当前分布式光伏发电的主流形式具有更为广阔的发展前景。尽管BIPV在投资回收期、收益率等方面具有优势,但目前来看,国内在BIPV应用方面仍面临许多难题。例如:1)行业标准不明:相关建筑标准尚未制定,制约了BIPV的大规模应用。一方面是,由于产品性质、产权划分、技术标准方面到目前为止,尚未有系统性标准。另一方面,通过装配式建筑进行BIPV是一大主流趋势,但在相关构件、设计标准方面仍是不足的;2)抵御恶劣环境:把光伏器件用做建材,必须具备建材所要求的几项条件:坚固耐用、保温隔热
23、、防水防潮、适当的强度和刚度等性能,以抵御各种恶劣环境对光伏设备的影响;3)建筑美观:光伏设备若是用于窗户、天窗等,则必须能够透光,就是说既可发电又可采光;4)企业缺乏经验:BIPV首先需要满足作为建材的需求然后才是发电能力,而传统光伏企业缺乏建设相关设计能力和建筑施工能力,但传统光伏企业可以谋求BIPV相关企业的合作以弥补短板;5)安装困难:受城市建筑限制,大部分居民无法享受太阳能屋顶;农村屋顶空间小且复杂,难以安装BIPV组件;6)产权划分不明:BIPV从生产、建设、运行再到拆除,是一个多方主体共同的过程,产权划分模糊;7)倾斜角度:由于BIPV难以持续达到最高效率所需要的光照角度,屋顶平
24、铺光伏设备倾斜角度较小,影响转换效率。幕墙垂直铺设光伏设备倾斜角度过大,也会影响转换效率。8)防火问题:热斑效应(一串联支路的电池组中任意电池如被遮蔽,将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组所产生的能量,被遮蔽的太阳电池组件此时会发热)能严重的破坏太阳电池,直接导致失效或着火燃烧,传统光伏组件技术的结构设计存在这样的天然缺陷;9)承重问题:传统的组件产品的结构力学设计,只能保证一定风压力,从来没有考虑过人在组件面上的活动。但BIPV产品作为建筑材料,必须考虑人在上面的行走活动。3.2BIPV潜在规模超千亿,瞄准工商业屋顶巨大蓝海市场当前BIPV存量建筑改造市场规模超3千亿,到2025年新建建筑
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