1.1. “建筑+光伏”深度结合,BIPV 优势显著
“建筑光伏”方兴未艾,BIPV 将建筑与光伏深度结合,是分布式光伏市场的重要突破点。随着全球低碳经济意识的加强和光伏产业规模发展与技术进步,分布式光伏发电市场向纵深领域发展势不可挡,应用场景 的丰富与创新成为光伏增量市场的重要突破点。建筑光伏将建筑与太阳能发电相结合,是光伏产业深入建筑领域的新型应用场景形式,目前包括 BIPV 和 BAPV 两种技术路线,主要区别在于“光伏+建筑”的集成化程度。
BIPV 相较传统 BAPV 具有全方位优势。BIPV 屋顶作为新一代光伏应用模式,对“传统屋顶+全额购电”模式具有替代作用,是“传统屋顶+ 后置光伏组件”的 BAPV 模式的优化升级,在美观、寿命、防水及施工 等方面都具有突出优势,是全面铺开绿色建筑的最佳途径。
1.2. 多样化应用场景覆盖,织造新一代分布式光伏图景
BIPV 形成多样化光伏产品形态,全面覆盖客户需求。BIPV 适用于各类公共建筑、工业建筑、民用建筑等可以承载光伏发电系统的建筑物,除建筑屋顶外,亦可被应用在幕墙、采光顶、温室、雨蓬等多种场景,与建筑材料结合,共构多样化光伏产品形态,全面覆盖客户需求。
BIPV 系统可分为并网发电系统和离网发电系统:
1) 并网发电系统与公共电网相连,随日照强弱与电网之间进行电能双向交互,发电量超过本地负载时将多余电能送入电网,发电量不足时使用电网中的电能,起到高峰调节作用,保证了持续可靠供电, 解决了光伏发电因日照变化而不稳定的问题;
2) 离网发电系统产生的电能供建筑直接使用,日晒状况较好时系统生产的富余电量可通过储能设备存储,以备光照较差时使用,系统运作类似蓄电池,适于地理位置偏远,人烟稀少的沙漠、草原等电网难以接入的地区,以实现电能自给自足。
2.1. 项目收益率可观,成本下降仍有空间
构建屋顶 BIPV 项目收益率测算模型:
从成本端来看,BIPV 项目的初始投资成本主要分为设备及施工两部分:
1)设备成本主要包含组件、逆变器、支架、充电控制器、储能设备、建筑构造等,其中组 件成本约占到总成本 50%以上;
2)施工成本主要由建安费用、电网接入等构成。除初始投资成本外,BIPV 项目在运营期的成本还包括运营费用、财务费用和保险费用等。 对于电站运营商业模式,假设为自发自用,余电上网模式,投资方式为业主自投。
测算可得,BIPV 项目的资本金内部收益率为 19.6%,静态回收期为 4.4 年,经济效益显著。在 BIPV 商业模型测算中,按初始成本为 5.5 元/W、 年发电利用小时数 1100h,含税电价为 0.70 元/KW·h 测算,资本金内部收益率指标优异,项目全周期 IRR 可达 19.6%,静态回收期为 4.4 年, 财务可行性高。
项目投资回报率与单位初始投资和电价强相关,初始成本下降是未来 BIPV 发展主要方向。在上述基准测算的基础上,对项目收益情况进行敏感性分析。其他因素不变的情况下,BIPV 项目的财务回报情况与单位初始投资和电价相关性较强。内部收益率对项目的单位初始投资和电价相当敏感,固定含税电价为 0.70 元/KW·h,初始投资从 3.5 元/W 上升至 7.5 元/W,IRR 由 59.52%降至 3.63%;固定初始投资为 5.5 元/W,含税电价从 0.60 元/KW·h 上升至 0.80 元/W,IRR 由 10.60%升至 29.27%。随着 BIPV 大范围多场景应用,产业规模效应显现,单位投资成本仍将进一步下降,推动 BIPV 市场快速打开。
2.2. 全生命周期性价比高,经济性与美观性俱佳
BIPV 屋顶较彩钢瓦屋顶、传统 BAPV 屋顶经济性和美观性俱佳。
假设屋顶面积为 2000 平方米,传统 BAPV 屋顶系统价格为 4.7 元/W, 较 BIPV 光伏系统价格便宜 0.8 元/W,彩钢瓦价格为 100 元/平方米,使用寿命为 10 年,测算 20 年投资期内的投资回收期和项目收益率情况。
测算结果表明,BIPV 屋顶经济性显著优于传统 BAPV 屋顶。
BIPV 组件成本略高于传统光伏组件,导致 BIPV 屋顶初始造价高于传统 BAPV 屋顶,但其在运营投资和收益上的两大优势补足了初始投资劣势:
1) 运营成本优势:BIPV 屋顶寿命 20 年以上,高于彩钢瓦屋顶寿命的 10-15 年,因此 BIPV 屋顶系统无需 20 年寿命期内更换彩钢瓦和拆 装光伏组件,节约了二次施工的建材和施工成本;
2) 电站收益优势:BIPV 屋顶功率密度更高,全生命周期发电收入更高。 基于以上两点,BIPV 屋顶投资收益显著优于传统 BAPV 屋顶光伏,BIPV 屋顶可在 5 年内收回投资,项目收益率达到 19.6%,而传统 BAPV 屋顶 在 8 年左右才能收回投资,项目收益率为 12.4%。
BIPV系统在全生命周期内性价比和美观性方面均超过传统BAPV屋顶。 通过将光伏集成到建筑结构中,在初始施工期间使用光伏 BIPV 组件代 替标准材料,降低了光伏系统的增量成本,消除了单独安装带来的成本和设计问题,对提高其总生命周期价值意义重大。
3.1. 国内:中央带头地方跟进,BIPV 利好政策密集发布
BIPV 利好政策密集发布,近零能耗绿色建筑成国家发展目标。近年来, 国内密集发布近零能耗绿色建筑发展目标和支持政策,明确了到 2022 年当年城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到 70%,星级绿色建筑持续增加的行动目标。
中央政策推动下,各省市绿色建筑补贴政策逐步落地。2020 年以来国内已有超过 20 个省市区相继发布了各星级绿色建筑奖励及补贴政策, BIPV 作为绿色建筑的重要表现形式之一,显著受益于政策支持和引导, 市场空间有望逐步打开。
分布式光伏整县试点政策发布,有望发挥市场示范作用。国家能源局拟在全国组织开展整县(市、区)推进屋顶分布式光伏开发试点工作。试点方案应按照“宜建尽建”的原则,合理确定建设规模、运行模式、进度安排、接网消纳、运营维护、收益分配、 政策支持和保障措施等相关内容。
在该试点政策支持下,我国屋顶分布式光伏市场规模将超 600GW。
随着试点政策在基层落实,BIPV 广阔市场有望快速激活。试点政策发布后,10 余省已经陆续下发文件,各省提出因地制宜试点推进方案,部分省份先简单尝试性推进,“选取 1~2 个有意愿的试点参与申报”,部分省份已明确拿出了推进试点的工作思路。随着试点政策逐步 在基层落实,BIPV 广阔市场有望在政策驱动下快速激活。
3.2. 海外:零耗能建筑成全球共识,多国发布 20/30 发展目标
零耗能建筑已成为全球未来建筑发展的重点趋势。近年来,碳中和已成全球共识,零耗能建筑已得到世界各国政府的广泛支持。BIPV 作为近零能耗绿色建筑的主流形式,将成为全球未来建筑发展的重点趋势。
美国:2030 年 100%的新建联邦建筑达到零能耗目标
到 2020 年实现净零能耗住宅市场化,到 2025 年实现商业净零能耗建筑低增量成本运营,到 2030 年 100%的新建联邦建筑达到零能耗目标到 2040 年,50%的既有公共建筑达到净零能耗要求;到 2050 年,所有 公共建筑达到净零能耗。
欧盟:2018 年、2020 年近零能耗建筑实施目标
规定在 2018 年所有政 府拥有或使用的新建公共建筑达到近零能耗要求;在 2020 年,所有新建建筑需达到近零能耗要求。EPBD 定义零能耗建筑为“具有非常高能效” 的建筑,各国可以本国实际情况为基础,充分考虑节能技术成本效益比来制定本国的实施计划和要求。目前欧盟关于建筑的立法包括加快建筑翻新速度、提高新建筑的能源性能并使其更智能等措施。
日本:2030 年所有新建住宅按照“零能耗住宅”标准建造。
计划到 2020 年,超过半数的日本新建住宅要达到零能源住宅的标准。到 2030 年,日本所有新建住宅必须按照“零能耗住宅”标准建造。 日本政府对于有意建造零能耗住宅的国民,最高补助金额为 350 万日元。
4.1. 国内:BIPV 空间巨大,行业启动在即
中性测算至 2025 年,工商业 BIPV 年新增装机将达到 27.5GW,对应市 场规模将超 1000 亿元。
国内工商业 BIPV 市场可分为存量市场和增量市场。
存量市场:2019 年底我国既有建筑面积 600 亿平方米左右,其中工商业面积为 280 亿平方米。假设工商业建筑平均 3 层楼,则 2019 年底未装机屋顶面积为 90 亿平方米。每年 BIPV 渗透率及每年 5%屋顶翻新率假设下,2025 年对应 BIPV 市场有望达到 14.5GW;
增量市场:2020 年房屋建筑竣工面积 38.5 亿平方 米,工商业竣工面积 12.6 亿平方米,占比 33%。其中钢结构建筑占比 30%。每年 BIPV 渗透率假设下,2025 年对应 BIPV 市场 有望达到 13GW。
合计规模:2025 年对应工商业屋顶 BIPV 市场将达到 27.5GW,对应市 场规模 1046 亿元,未来广阔前景可期。
4.2. 全球:中美日领导 BIPV 进程,商业应用是首要增长点
多种因素驱动,中美日领导全球BIPV进程。预测2023 年全球 BIPV 市场将达到 57 亿美元,2027 年将达到 116 亿美元。到 2023 年 BIPV 的前三大地域市场将是美国、中国和日本,占 BIPV 全球市场的 75%。 BIPV 的驱动因素因国家而异,有强有力的太阳能支持政策;在日本,反核情绪加上使用集成太阳能的悠久传统有助于推动 BIPV 需求。
商业BIPV仍是首要增长点,住宅BIPV小基数快速发展。预测大部分 BIPV 机会仍将留在商业领域,但住宅 BIPV 由于市场规模基数较小,将以更快的速度增长,到 2023 年将占全球BIPV 市场的15%, 产生 8.72 亿美元的全球收入。
5.1. 特斯拉:引领美国 BIPV 发展,开创高端住宅市场
收购 SolarCity 抢先进入 BIPV 赛道,产品业务稳步推进。
2016 年 8 月,特斯拉成功收购美国户用太阳能系统安装龙头企业 SolarCity,同年 10 月发布第一代 Solar Roof 产品,由此抢先进入 BIPV 赛道,开创了高端住宅太阳能市场。特斯拉住宅太阳能产品产品囊括屋顶光伏组件产品、配套储能设备以及光伏逆变器设备,致力于为客户提供一站式能源解决方案。
美国户用光伏装机快速增长,全行业蓬勃发展。特斯拉住宅太阳能装机快速增长,住宅太阳能装机从 2020 年第二季度的 27MW,第三季度的 57MW 装机量,增加到最后一个季度的 86MW,是自 2018 年第三季度 以来装机量的最高季度,季度环比增长巨大。从太阳能业务营收来看, 2019 年,特斯拉能源业务实现收入 15.3 亿元,占营业总收入比例 6.2%; 2020 全年营收中,能源光伏发电及储能业务总营收达到了 19.94 亿美元, 占总营收的 6.32%,疫情影响下仍有小幅增长。
特斯拉在户用光伏领域的竞争对手 Sunrun 同样飞速发展。美国住宅太阳能安装商Sunrun在2020年第三季度装机量为109MW,环比增长40%。 2020 年 10 月 8 日因收购主要竞争对手 Vivint Solar,取得第四季度装机 量 171.6MW 高点。2020 全年来看,尽管受 COVID-19 影响,但 Sunrun 装机量整体增长态势显著,全年装机达455.6MW,高于2019年的413MW。 2021 新一年中,一季度屋顶太阳能装机 167.6MW,环比增长 73%,同比增长 9%,创业务新高。
5.2. 隆基股份:整合产业链资源,精准卡位工商业市场
布局 BIPV 赛道,GW 级产能布局影响行业格局。2019 年 6 月,隆基新能源旗下隆基绿能建筑科技有限公司建立隆基 BIPV 工厂。 2020 年 5 月 27 日,BIPV 生产线设备安装调试开工完毕,隆基 BIPV 工 厂正式具备量产能力。
以工商业屋顶产品为核心,接连推出 BIPV 系列产品。2020 年 7 月 13 日,隆基股份旗下首款装配式 BIPV 产品“隆顶”在隆基西安 BIPV 工厂 下线。“隆顶”产品结合单晶光伏系统和屋面建材系统,应用双玻半片高 效单晶、360 度直立锁边、无缝拼接等技术,在保温 散热、防风防水、防火防雷抗冲击、轻量化、使用寿命等方面有着全面提升,使用周期最长可达 30 年,是传统彩钢瓦屋顶有效使用年限的 2 至 3 倍。“隆顶”BIPV 系统的初始投资虽然高于传统 BAPV 项目,但屋顶维护成本低,25 年内免更换,发电量较高。测算客户投资了 5 万平方米 的“隆顶”BIPV 屋顶,可实现 13.16%的整体收益率,最快 5 年可实现回本。目前“隆顶”产品主要面向工商业厂房,工商业厂房面积大、能 耗高的特点决定了其具有更好的消纳能力和容量优势。
完成首个新建厂房 BIPV 光伏发电项目交付运营,开启隆顶工商业屋顶 产业化应用。2021 年 1 月 8 日,无锡连城凯克斯 BIPV 光伏发电项目正式交付运营,是隆基新能源建设的首个 BIPV 厂房光伏发电项目。项目容量1.6MW, 年平均发电量约 148 万度,年等效满负荷小时数约 966h,25 年总发电 量约为 3700 万 kW·h。厂房 BIPV 金属屋面采用 M 型设计,形成四坡结构,设置了采光带,保证厂房的透光性,同时项目精细施工,防水可靠。
牵手森特股份,进一步整合产业链资源。
1)森特股份是业内领先的建筑金属围护系统一体化服务商,主攻公共建 筑领域,现有业务与 BIPV 紧密贴合。森特股份主要产品包括金属复合幕墙板、金 属屋墙面单层板和隔吸声屏障板,目前已形成金属围护系统和噪声治理系统两大业务板块,产品广泛应用于工业建筑、公共建筑及交通工程领域。
2)隆基成为森特第二大股东,签署 BIPV 战略合作协议,进一步整合产 业链资源。2021 年 3 月 4 日,隆基股份发布公告,拟以协议转让方式现金收购森特股份约 1.31 亿股股份,占其总股本的 27.25%,交易价格为 12.5 元/股,交易总对价 16.35 亿元。隆基股份溢价三成收购森特股份 27% 股权,成为森特股份第二大股东。隆基股份与森特股份也已正式签署战略合作协议。2021 年 6 月 25 日,在 2021 中国建筑科学大会暨绿色智慧 建筑博览会期间,隆基股份与森特股份正式签署战略合作协议,携手进军 BIPV 市场。
隆基对森特的股权收购和深层次战略合作的达成有助于促进双方业务 融合,将隆基股份在 BIPV 产品制造方面的经验和技术与森特股份在大 型公共建筑屋面系统的设计能力和资源优势相结合,进一步开拓大型工 商业建筑领域 BIPV 规模化应用。
5.3. 多企业看好 BIPV,加速产业布局
多企业看好 BIPV 巨量市场,纷纷加速产业布局,以期抢占 BIPV 赛道。 除隆基外,晶科、东方日升、中信博、赛格集团、秀强股份、英利等众多企业看好 BIPV 巨量潜在市场,纷纷加速 BIPV 产业布局,或跨界收 购,或共同开发,或积极扩产,以实现在 BIPV 赛道上先人一步。
新冠疫情等对行业需求的不利影响。新冠疫情突如其来,对全球经济带 来负面影响,对光伏行业的影响主要有两个方面,一方面是用电量增速 的下滑,一方面是对生产施工的限制,新冠疫情的发展存在不确定性, 如果继续大幅恶化会对光伏装机行业需求产生不利影响。
意料之外的技术故障出现对 BIPV 普及应用造成影响。目前我们对行业 多种 BIPV 技术发展、实际运用等都有较为紧密的跟踪,但 BIPV 大规 模项目落地较少,如果有意料之外的技术故障出现,将对 BIPV 普及应 用造成影响。
报告链接:光伏BIPV市场分析:BIPV蓝海来袭,分布式光伏风起在即
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)