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 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。
1.2 BIPV 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 Solar Roof 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 10~20kW,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, 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 1~3 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”驱动行业发展
2.1 BIPV 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 “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 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 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,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,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”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 BIPV 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。
原标题:光伏建筑BIPV行业研究报告:BIPV风头正盛,谁将异军突起?