光伏BIPV行业深度报告:万事俱备_一触即发.docx
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1、光伏BIPV行业深度报告:万事俱备_一触即发1. 两个触发点:行业标准+碳从行业发展阶段来看,BIPV 当前供需条件成熟,供给方技术和产能均已到位,需求 方项目收益具备吸引力,整个行业呈万事俱备、只欠东风之势。我们认为在这阵东 风中,尚需完善的行业产权划分、产品技术标准是行业规模化发展的基石,而碳减 排指引下的国家扶持政策是行业高速化发展的加速器,二者缺一不可。行业标准对应成熟的商业模式:在当前产权划分不够明确、技术标准尚待完善的 情况下,BIPV 项目的定制属性较强,隐性成本较高,难以形成规模化的成熟商业 模式。目前相关标准文件正在行业协会引导、头部企业的支持下如火如荼地进行, 预计 202
2、1 年内行业的标准化进程将会有显著推进。碳对应国家政策扶持:3060 双碳目标的政策刚性不断加强,建筑行业在目前节能 措施下预计将在 2040 年碳达峰,落后整体标准 10 年。减排压力不仅将推动行业 加快制定相关标准,同时建筑作为占全国碳排比例 20%以上的行业,将得到国家 减排举措的重视。从紧迫性角度考虑,我们认为有很大的概率 2021 年会陆续出 台相关扶持政策。近期光伏受到上游产能限制,产业链价格均处于高位,全年装机压力增大,预计2022 年硅料供给紧张的情况将得到缓解,摆脱产能制约的光伏行业将迎来新一轮充满想 象空间的扩张期,而分布式具有投资主体数量庞大、适用场景广泛、项目收益模式
3、逐渐成熟的特点,以 BIPV 为风口的分布式光伏潜力巨大,分布式或可成为未来光 伏行业的惊喜增量。2. BIPV:进一步打开分布式空间的新生力量2.1 集中式 vs 分布式 vs BIPV集中式看规模,分布式偏灵活,BIPV 重质量。分布式区别于集中式电站的主要特 点,除单个电站规模差异外,还有其主要应用场景以及电站业主。分布式应用场景 九成在建筑屋顶,在成本端,节约的土地成本可以部分填补规模较小带来的成本劣 势。集中式电站起步较早,规模扩张较快,在我国光伏行业发展初期占据绝大部分是市 场份额。分布式的快速增长始于 2016 年,彼时集中式电站补贴开始退坡,分布式 依然维持较高补贴水平,且光伏
4、组件成本有一定程度下降,同时在户用端人们对于 光伏电站的接受度有所提升,在恰逢天时、地利、人和的大背景下,分布式光伏开 启了它漫长而宏大的征程。BIPV(Building Integrated Photovoltaic),即建筑光伏一体化,是一种将太阳能发 电设备集成到建筑和建材上的技术,属于分布式光伏电站的一种类型。BAPV (Building Attached Photovoltaic)概念的出现主要是为了区别于 BIPV,实际上 BAPV 就是已经发展多年的屋顶分布式电站及其简易变形。BIPV 相对于 BAPV 最大的区别在于光伏和建筑相结合的一体化程度更深,BAPV 从本质上来说电站属
5、性更加突出,而 BIPV 组件虽然具备光伏发电性能,但基础属 性上是一种建筑材料。因此除发电性能外,建筑标准、产权划分等方面是 BIPV 面 临的主要问题。同时也因为 BIPV 的建材属性更突出,其在建筑上的应用场景也更加丰富,除了 BAPV 也可以用的平屋顶、斜屋顶、幕墙外,透明采光顶、遮阳棚等应用场景都可 以安装 BIPV。在结构上,目前市面上主流的装配式 BIPV 产品减去了传统分布式电站所需要的光 伏支架,而是通过直接压覆在彩钢瓦上,通过结构件固定与其形成一体化模块产品, 直接作为屋顶建材安装在建筑上,因此对 BIPV 组件的强度硬度、防水防风防火等 性能要求较高,从而对光伏玻璃的质量
6、要求也更高。BIPV 和 BAPV 在帮助建筑实现清洁能源替代方面具备相同的作用,BAPV 技术发 展阶段更加成熟,之前 BIPV 受制于玻璃性能、产品技术标准等因素,发展较慢, 但二者起步都很早。上量主要通过新增建筑设计配置和存量建筑改造来达成。新增建筑:可以从建筑设计阶段将使用光伏建筑一体化产品纳入到设计规划中, 用更低的成本达到更充分地发挥发电效益的目的。从产品特性来看,BIPV 对屋顶 面积的利用更加充分,可以有效提高单位面积功率 1530%;从成本来看,两者 材料成本基本相当,BIPV可以通过光伏厂商与建材厂商的深度合作进一步降本, 同时使用年限更长,成本具备优势。对于新增建筑,无论
7、是从成本、还是美观角 度来说,BIPV 都具备显著的优势。存量建筑:由于建筑结构已经确定,业主通常会根据建筑改造条件和周围环境的 实际情况选择使用 BAPV 或者 BIPV 产品。一般来说,混凝土屋顶更适用于 BAPV 产品,不改变原有的建筑结构,不替代建材本身;而钢结构屋顶,由于建造成本 BIPV 相对 BAPV 更具优势,BIPV 的使用比例较大。另外由于建筑的外墙结构在 建成后无法改变,存量建筑幕墙只能使用 BAPV 产品。对于存量建筑,BAPV 和 BIPV 各有千秋,共享市场。随着光伏发电技术日臻成熟,光伏玻璃钢化技术不断提升,组件厂与建材厂的磨合 升温,长期来看,在光伏建筑一体化领
8、域,BIPV 是确定性的发展方向。 屋顶和幕墙是 BIPV 主要应用场景。目前的市场格局是,晶硅组件霸占几乎全部屋 顶市场,幕墙则根据外观需求、透光度要求、墙面材料等区别,薄膜和晶硅二分天 下。2.2 光伏屋顶:BIPV 主要增量空间屋顶是封闭建筑的必要构成部分,且多年屋顶分布式的设计和应用经验也为 BIPV 在该场景的推广打下良好基础。 根据住建部城乡建设统计年鉴,2020 年我国城镇(除农村外的地区)建筑用地 约 800 亿平,建筑屋顶面积约 300 亿平,此外我国每年新增建筑面积 2030 亿平, 具备装配 BIPV 条件的屋顶占比 1520%,行业空间广阔。装配比例较高的建筑类型主要是
9、工商业和公共建筑屋顶。我国城镇居民建筑以高层 为主,屋顶空间较小且形貌多样,BIPV 应用空间有限,同时国内居民电价较低,项 目收益率相对较低。 相对应的,我国工商业屋顶多以平房为主,屋顶面积较大,标准化程度较高,同时 工商业电价相对较高,且白天用电高峰的特点更适合光伏发电性质。此外,国内主 流的 BIPV 产品是采用彩钢瓦叠加光伏组件的装配式产品,住宅应用条件的适配性 较低。工商业屋顶将成为我国 BIPV 市场发展的突破口。2.3 光伏幕墙:薄膜电池的春天薄膜电池主要包括铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)、钙钛矿(PSC)等材料路 线。薄膜电池在幕墙 BIPV 领域占据主流地位。薄膜组
10、件和晶硅组件相比,薄膜电池的弱光效应好,比晶硅发电时间长,对散射光 的吸收好;薄膜电池的温度系数低,随着组件温度的升高导致效率的减少仅为晶硅 的一半;但晶硅组件的价格更低。所以目前针对工商业厂房屋顶为主的 BIPV 系统, 晶硅组件是更好的选择;而透明薄膜更适用于幕墙产品,或者在未来对追求美观的 需求上升,薄膜组件或可分屋顶的一杯羹。目前应用于幕墙的薄膜电池产品以 CdTe 为主。前几年薄膜电池市场份额不断下滑, 主要原因在于薄膜电池成本降速低于晶硅电池,从 2012 年起,CdTe 电池产量增长 缓慢,但随着 CdTe 电池成本降低至具备竞争力水平,将开启新一轮产能扩张,未 来几年有望触底反
11、弹。3. 行业标准:万亿鸿图业绩兑现的基线BIPV 并不是一个新概念,自国内第一个 BIPV 项目落地至今已过去了 15 年,但在 当下时点 BIPV 市场仍是一片蓝海。早期进入行业的多是幕墙以及钢结构建材厂商,他们不仅在行业内积累了丰富经验 和渠道,同时由于建材对防水防火等安全等级要求高,设计院资源和行业进入门槛 较高,组件厂虽然掌握 BIPV 产品核心竞争力技术,但在渠道与经验方面仍需通过 建材厂商来做建设引导。头部组件厂可以通过与建材厂商的深度合作,达到产业链 向下延伸以完善行业布局的目的。目前国内的 BIPV 系统严格来说仍然是分布式光伏电站的变形,并没有真正地做到 光伏建筑一体化。成
12、熟的 BIPV 产品需要光伏电池片与建材更加紧密的结合,形成 完全一体化的建材产品,典型代表是特斯拉的光伏屋顶瓦片 Solar Roof,直接将电 池片作为瓦片安装在屋顶上。但这样会牺牲必要的组件表面积,失去了钢结构的辅助,对组件本身的耐候性、安 全性、防水性、防火性等要求也会更高,同时由于需要完美匹配建筑结构,组件产 品的定制化程度很高,难以形成规模化标准生产,且成本偏高。在我国当前电价水 平下,短期内不具备盈利能力。在很长一段时间内仍需要组件厂与建材厂进行合作, 来覆盖这片蓝海市场。国内主流 BIPV 产品是将组件进行组件化改造,做成标准化产品,最高程度地保持 组件发电效率、最大化电池有效
13、发电面积在屋顶面积中占比,以达到最大化光伏发 电屋顶性价比,但同时也限制了应用场景,目前主要应用于工商业厂房屋顶、防雨 车棚等形状规律、坡度较小、表面平整的大面积屋顶。在光伏行业,我国无论是技术水平还是产能储备都走在全球前列;在建材行业,幕 墙和钢结构企业的技术经验、产能建设、市场渠道方面也早已做好了充分准备。供 给端不对行业发展造成限制影响,可以催化 BIPV 这个新兴行业快速打开的因素主 要有两点:一是国家政策引导;二是行业标准完善。3.1 标准制定现状:还差临门一脚我国限制 BIPV 推广的标准化问题主要体现在两方面:一是 BIPV 自身产品性质、 产权划分、技术标准;二是装配式建筑相关
14、构件、设计标准。3.1.1 BIPV 行业规范正在完善BIPV 从生产、建设、运行再到拆除,是一个设计多方主体的过程,产权划分模糊 延后了商业模式的建立。生产阶段主要涉及光伏组件厂和建材厂;建设阶段涉及到 投资方、施工方以及建筑业主,运行阶段也存在建筑所有者和使用者分离的状况。 因此在多方之间明确收益主体和产权责任是一个消耗较高交涉成本的过程。由于牵 涉主体过于复杂,目前行业尚未出台明确的划分标准,但在行业热度不断升高,国 家政策支持倾向逐渐明朗背景下,划分标准落地指日可待。BIPV 本质上是建材,但又与建材有区别,因此需要一整套全新的行业标准来对产 品技术做出相关规定。BIPV 以建材属性为
15、主,发电属性为辅,性能指标往往高于 普通光伏系统,BIPV 产品供应链配套往往先需获得中国建材检验认证集团等相关 认证。 标准化工作在多年以前行业诞生之初就以启动,从对产品各种原材料的性能要求, 到项目施工要求,到安全性要求,到逆变器等系统设备标准要求,再到 BIPV 产品 本身性能要求,正在陆续出台填补行业空白,但目前仍不完善,以及部分标准涉及 到发布日期和实施日期的滞后性,导致行业发展速度延缓。3.1.2 装配式建筑正处在快速发展通道装配式建筑直接在工厂进行现场作业,将加工制作好建筑用构件和配件运输到建筑 施工现场,通过可靠的连接方式在现场装配安装而成,具有缩短工期、减少能耗、 降低成本等
16、优点,主要包括混凝土结构、钢结构、现代木结构建筑等。钢结构装配 式建筑的结构特点,可以在设计阶段较为方便的与 BIPV 产品结合。2016 年 9 月,国务院发布关于大力发展装配式建筑的指导意见,提到争取用 10 年时间使装配式建筑占新增建筑面积比例达到 30%,自此开启装配式建筑快速发展 通道。2020 年,京津冀、长三角、珠三角等重点推进地区新开工装配式建筑占全国的比例 为 54.6%,其中,上海市新开工装配式建筑占新建建筑的比例为 91.7%,北京市 40.2%,天津市、江苏省、浙江省、湖南省和海南省均超过 30%。 2020 年我国新增装配式建筑 6.3 亿平,占全年新增建筑比例 20
17、%,相对 2016 年的 4.97%提升 15.03 pct,成果显著,我们预计 2021 年装配式建筑占比可提升至 25%, 对应面积 7.9 亿平。装配式建筑以混凝土和钢结构为主,2020 年混凝土结构新增建筑 4.3 亿平,在装配 式建筑中占比 68.3%,钢结构新增建筑 1.9 亿平,占比 30.2%,占据装配式市场绝 大部分的份额。 考虑到钢结构装配式建筑与 BIPV 产品的天生适配性,市场成熟后 BIPV 在该领域 渗透率可达 50%以上。按照年均新增建筑面积 2030 亿平、装配式建筑 30%渗透 率目标、钢结构 30%市占率进行计算,对应装机规模 34.5GW。标准化程度不高在
18、一定程度上制约了装配式建筑发展,目前住建部正在积极牵头进 行相关标准的制定,预计 2021 年底前将看到显著成效。2020 年 8 月,住建部发布钢结构住宅主要构件尺寸指南,引导生产企业与设 计单位、施工单位就构件和部品部件的常用尺寸进行协调统一。 2021 年 4 月,装配式住宅设计选型标准(征求意见稿)发布,是住建部组织中 国建筑标准设计研究院等单位共同起草的行业标准,对结构系统、外围护系统、 设备与管线系统、内装修系统做出标准性规定。另外装配式混凝土结构住宅主要构件尺寸指南、住宅装配化装修主要部品部 件尺寸指南正在编制中。3.2 行业空间取之不尽用之不竭尽管行业标准存在滞后,但是需求市场
19、已做好准备随时为行业打开庞大空间。经测 算,我们认为 BIPV 在项目收益上已具备大规模建设的可行性,在行业空间方面的 潜力同样十分庞大。 我国存量建筑可进行屋顶改造的 BIPV 总装机空间达 662745GW,预计 2021 年 BIPV 装机 0.91.2GW,2025 年 26.441.3GW,2030 年 54.675.4GW,一般情 境下复合增长率 202125 年 130%,202130 年 56.8%。3.2.1 屋顶 BIPV 面积渗透率预测由于 BIPV 幕墙产品的使用领域较为灵活,难以进行较为准确的定量测算,且屋顶 是主要的应用场景,因此接下来的测算主要针对 BIPV 屋顶
20、。 住建部每年发布的城乡建设统计年鉴将城市、县城的建筑用地分为八种类型, 分别为居住用地、公共管理与公共服务用地、商业服务业设施用地、工业用地、物 流仓储用地、道路交通设施用地、公用设施用地、绿地与广场用地,且这八种类型 用地面积的比例基本稳定。建制镇用地类型划分为三种,分别为住宅用地、公共建筑、生产性建筑,其中住宅 用地占比最大,约为 65%。三种用地类型的比例同样维持基本稳定。这方便了我们 针对 BIPV 的应用场景,将上述建筑用地进行进一步的分类。不同应用场景对 BIPV 项目盈利的影响,主要在于电价差异,因此我们将上述不同 地区间略显复杂的建筑用地分类方式简化为三类:住宅、工商业及公共
21、建筑、其他, 其中工商业及公共建筑包括城镇的公共管理与公共服务用地、商业服务业设施用地、 工业用地、物流仓储用地、道路交通设施用地、公用设施用地,以及建制镇的公共 建筑、生产性建筑。对存量建筑进行 BIPV 屋顶改造以及对新建建筑配置 BIPV 屋顶,在项目成本和市 场接受度上存在差异,因此我们在计算市场空间时,将存量建筑和新增建筑分开独 立分析。 过去五年住宅和工商业及公共建筑用地每年平均新增 20 亿平,且有缓慢增长的趋 势,其中住宅占比约 40%。由于我国存量建筑数量庞大,尽管存量改造 BIPV 成本相对新建略高,但依然是我 国未来中短期内 BIPV 的主要增量市场。2019 年我国城镇
22、住宅面积 305 亿平,工 商业及公共建筑用地 469 亿平。过去五年工商业及公共建筑用地增速相对稳定,平 均增速约 3%。3.2.2 屋顶 BIPV 装机规模预测当前头部组件厂的屋顶BIPV组件产品单位面积STC功率(即在光照强度1000W/M、 电池温度 25、大气质量 1.5 的标准环境下的峰值发电功率)200W 左右,NOCT 功率(即在光照强度 800W/M、电池温度 20、大气质量 1.5、风速 1m/s 的标准 环境下测算得到的发电功率)150W 左右。在我国电价水平下,在采用工商业电价的建筑上实施 BIPV 项目的收益率较高,住 宅由于电价较低、分布式电站规模较小,盈利能力偏弱
23、,且平房屋顶大多位于农村 地区,未来短期内对于 BIPV 的主观接受度较低,我们在下面的 BIPV 装机空间测 算中暂时将住宅摘除,只考虑工商业及公共建筑。考虑不同组件产品之间的功率差异,我们选取 STC 标准下 125200W/平区间范围 对 BIPV 装机规模进行测算,并假设屋顶 BIPV 有效面积利用率为 85%。新增建筑:在我国存量建筑结构基础上,具有 BIPV 改造条件的屋顶面积比例 1520%,而当前新增建筑中配置 BIPV 产品的比例 11.5%,因此我们选取 1.220%的 BIPV 渗透率区间,对未来十年配置 BIPV 规模进行预测,预计新增 建筑 2021 年 BIPV 装
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