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(報告出品方/作者:國盛證券,何亞軒,王磊,廖文強)1.建筑光伏相關概念梳理1.1.安裝形式:后置式光伏(BAPV)和一體化光伏(BIPV)對比光伏建筑為太陽能發電的新應用領域,該技術通過集成光伏發電系統與建筑外部結構實現建筑節能降耗,是實
(報告出品方/作者:國盛證券,何亞軒,王磊,廖文強)
1. 建筑光伏相關概念梳理
1.1. 安裝形式:后置式光伏(BAPV)和一體化光伏(BIPV)對比
光伏建筑為太陽能發電的新應用領域,該技術通過集成光伏發電系統與建筑外部結構實 現建筑節能降耗,是實現低能耗被動式建筑的重要手段之一。根據集成化程度差異,光 伏建筑可分為:①后置式光伏發電屋面系統(BAPV,Building Attached Photovoltaic), 一般指在現有建筑上安裝太陽能光伏發電系統,利用建筑閑置空間發電,多運用于存量 建筑改造;②光伏建筑一體化(BIPV,Building Integrated Photovoltaic),是與建筑物 同時設計、施工和安裝,并與建筑物融為一體的太陽能光伏發電系統,兼顧發電效益及 建筑外觀。
從建造方式看,BAPV 一般采用特殊的支架將光伏組件固定于原有建筑結構,主要起到 發電作用,不影響建筑物原有功能,屬“安裝型“太陽能光伏建筑。BIPV 采用一次性建 設和投資模式,在建筑施工時直接安裝光伏發電系統支架配件、光伏發電組件單元板和 其他電氣設備。BIPV 除具備發電功能外還需兼顧建筑物自身結構和使用功能,以替代建 筑物原有構件,本質為建筑建材。
BAPV 與 BIPV 優缺點較為互補,BIPV 更具經濟性。根據北極星太陽能光伏網對某鋼 結構廠房屋面項目測算顯示,采用光伏建筑一體化屋面系統可節約材料成本約 164 元/ 平米,且 BIPV 設計壽命超過 50 年,綜合經濟優勢顯著。具體對比來看:
1)建筑外觀:BIPV 為建筑光伏一體化系統,因此其設計被納入建筑總體規劃,建成建 筑的外觀整體性更強;BAPV 為后期安裝的光伏組件,外觀整體性較差。
2)屋面受力:BIPV 建筑的屋面為單純屋面,結構受力清晰,安全性高;BAPV 因需后期 安裝,屋面受力較為復雜,長期的風載作用和變形可能產生疲勞效應,影響結構安全。
3)防水性能:BIPV 采用憎水性玻璃面板與主水槽、防水密封等形成屋面防排水系統, 屋面構造、泛水包邊、采光帶等采用模塊化組合構成,可實現較好的防水性能;BAPV 本身不需要提供防水能力,只需要既有屋頂具備防水能力即可。
4)施工難度:BIPV 系統作為建筑重要結構件,承擔屋頂功能,對于防水、隔熱等建筑 性能要求高,安裝難度較大;而 BAPV 直接在既有屋頂上加裝,安裝較為簡單。
5)運營維護:BIPV 屋面以單塊電池組件為單元模塊化設計安裝,檢修的同時還需要兼 顧屋頂功能是否完整,運營維護難度較高;BAPV 可直接在屋頂上進行檢修,拆裝較為 方便,運營維護難度低。
BAPV 更具產品特征,BIPV 更依賴總包能力。BAPV 和 BIPV 雖均屬建筑光伏系統,但 前者更具“光伏產品”特性,相關項目主要以光伏制造企業牽頭,由其負責提供光伏組 件,建筑企業負責安裝流程,業主主要系工商業及發電企業。而 BIPV 系統與建筑整體 建造過程緊密相連,光伏制造企業因缺少 EPC 項目經驗在 BIPV 領域多以分包方承接相 關訂單,建筑企業 EPC 實力突出,總包訂單獲取能力更強。
1.2. 技術體系:晶硅、薄膜為主要組件材料
光伏電池片為光伏發電系統的底層核心組件,按使用材料差異分為晶硅太陽能電池和薄 膜太陽能電池兩大類,前者占據主要市場份額,后者受益于光伏建筑發展滲透率有望提 升。
1)晶硅電池:晶硅類太陽能電池經過數十年發展,技術體系已相對成熟,光電轉換效率 持續提升,且產業規模迅速擴張,邊際制造成本顯著降低。在當前光伏產業中,晶硅電 池依靠規模效應帶來的經濟成本優勢及高轉化效率占據超過 95%的光伏電池市場。其中, 單晶硅電池以高光電轉換效率、高制造成本為主要特點;多晶硅電池轉換效率略低,但 制造成本低廉,且無明顯效率衰退問題,在 2017 年前市占率高達 73%。2017 年以來, 新生產技術的引入促單晶硅生產成本大幅降低,疊加 PERC 技術滲透率提升大幅提高單 晶硅轉化效率,當前單晶硅占據晶硅電池市場約 90%份額。
2)薄膜電池:薄膜電池因光電轉換效率偏低尚未形成較大市場規模,但其弱光性能較強, 在部分非正南安裝的 BAPV/BIPV 項目中發電效益顯著優于晶硅組件,且因薄膜電池的溫 度系數更佳,在高溫極端情況下仍能維持工作,較好地填補了晶硅短板。同時,晶硅電 池片顏色以深藍、淺藍為主要色系,較為單調,無法滿足光伏建筑色彩多樣化需求,而 薄膜電池具備顏色可調整優勢,當前市場上采用薄膜技術生產的光伏組件已基本覆蓋所 有常見色系。此外,薄膜電池重量較輕,使用薄膜類光伏組件可降低施工難度及支撐結 構制造成本。
綜合來看,晶硅和薄膜兩大技術體系在光伏建筑領域以互補關系為主。在特定光伏建筑 項目(如非正南安裝屋頂、光伏幕墻、定制化場景等)中薄膜技術更具優勢:根據德國 Fraunhofer 太陽能系統研究所于 2018 年對歐洲 BIPV 項目統計顯示,屋面 BIPV 項目約 90%采用晶硅技術,外立面 BIPV 約 56%采用薄膜技術。
2. 行業概況:雙碳下行業需求加速釋放,龍頭持續布局
2.1. 發展現狀:BAPV 為當前主要形式,BIPV 滲透率有望持續提升
我國光伏新增裝機容量逐年攀升,分布式光伏快速發展。2013-2020 年,我國光伏累計 裝機容量由 19.4GW 提升至 252.5GW,CAGR 達 44.3%,光伏裝機規模迅速擴張。從新 增容量看,2020 全年新增光伏裝機 48.2GW,同增 60%,其中集中式光伏新增 32.68GW, 分布式光伏新增 15.52GW。從占比看,2013 年分布式光伏僅占新增光伏裝機的 6%,2020 年該比例已升至 32%,分布式光伏快速發展。
當前 BAPV 為建筑光伏的主流形式。從當前行業格局來看,BAPV 仍然是建筑光伏一體 化的主流形式,主要因每年新建建筑有限、標準也尚未健全,即使現在馬上應用 BIPV 也需要等建筑建造 3-5 年至封頂階段才會開始使用 BIPV。而存量屋頂改造相對容易,且 存量屋頂資源廣闊,客觀上更加適合當前階段分布式光伏的快速發展。
對標海外成熟市場,我國 BIPV 未來滲透率提升空間廣闊。海外發達國家建筑光伏起步 較早,多國早在 20 世紀末就已推出多項激勵政策及發展規劃,如德國、意大利、日本、 美國等國家均曾制定“太陽能光伏屋頂計劃”,對未來數年內的建筑光伏裝機規模進行了 清晰的指標規劃。截至 2018 年,根據 BIPVBOOST 機構發布報告顯示,全球范圍內累計 BIPV 裝機量最多的國家為日本,BIPV 裝機容量達 3GW,其次為法國(2.7GW)、意大利 (2.5GW)、美國(0.6GW),中國累計裝機量僅 0.1GW(2020 年約 0.7GW)。對比發達 地區歷史裝機容量數據,中國當前的 BIPV 總裝機量僅達到日本及歐洲地區約 05-10 年 的水平,從發展軌跡看市場遠未成熟,未來 BIPV 滲透率提升空間較大。(報告來源:未來智庫)
光伏應用場景多樣,其中屋頂兼具經濟性及轉換效率優勢。光伏組件可與多種建筑部位 結合形成不同類型的光伏建筑產品,如光伏屋頂、光伏幕墻、光伏遮陽板等。從發電角 度看,屋頂的光照角度較好,因此屋面光伏系統一般具備更高的經濟效益,而外立面幕 墻雖具備較大的表面積,但光照角度差,發電效益偏低。根據《不同 BIPV 系統的收益 及環境效益分析》中對光伏屋頂及光伏幕墻系統的比較測算顯示,位處同一地區的光伏 屋頂系統相較光伏幕墻系統綜合收益高出 8.79 元/Wp,經濟性更優,未來屋頂預計將成 為建筑光伏主流安裝部位。
2.2. 政策環境:BAPV/BIPV 契合雙碳目標,需求有望加速釋放
BAPV/BIPV 降耗功能契合綠色建筑發展趨勢,雙碳推進下政策力度持續加大。2020 年我國先后在聯合國大會發言和中央經濟工作會議中提出碳達峰、碳中和發展目標—— 二氧化碳排放力爭 2030 年前達到峰值,力爭 2060 年前實現碳中和。后續各部委、各省 市碳達峰、碳中和政策持續密集出臺。我國建筑業總產值約占 GDP 的 25%,建筑業碳 排放量約占全國總量的 40%-50%,建筑碳減排大有可為。綠色建筑優勢突出,可有效 減少化石能源消耗、降低建筑碳排放,契合碳中和長期發展目標,近年來受到政策大力 推動。
2012 年 4 月,國務院發布《關于加快推動我國綠色建筑發展的實施意見》,提出到 2020 年綠色建筑占新建建筑比重超過 30%的目標,力爭 2015 年新增綠色建筑面積 10 億平米。2016 年 12 月《“十三五”節能減排綜合工作方案》中進一步將 2020 年城鎮 綠色建筑面積占新建建筑面積比重提高到 50%。2019 年 3 月第三次發布《綠色建筑評 價標準》,不斷擴充評價維度,完善評價方式。根據住建部數據,截至 2019 年底,全國 累計建設綠色建筑面積超過 50 億平方米,2019 年當年占城鎮新建建筑比例達到 65%。 2020 年 7 月,住建部、發改委等 7 部委發布《綠色建筑創建行動方案》,目標到 2022 年城鎮新建建筑中綠色建筑面積占比達到 70%,綠色建筑滲透目標不斷提高,發展趨勢 明確、動力充足。
2030碳達峰方案:2025年新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到50%。 10 月 26 日,國務院印發《2030 年前碳達峰行動方案》,從頂層規劃角度明晰碳達峰實 施路徑,重點實施“碳達峰十大行動”,將碳達峰貫穿于經濟社會發展全過程和各方面。 《方案》提出應“推廣光伏發電與建筑一體化應用,到 2025 年,城鎮建筑可再生能源 替代率達到 8%,新建公共機構建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭達到 50%”,進一 步明確了 BAPV/BIPV 發展在雙碳行動中的積極作用。
整縣試點政策發布,BAPV/BIPV 需求有望加速釋放。2021 年 6 月 20 日,國家能源局 下發《關于報送整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》,擬在全國組織開 展整縣(市、區)推進屋頂分布式光伏開發試點工作,《方案》明確了試點區域要求(屋 頂資源豐富/開發利用積極性高/電力消納能力較好/開發主體基本落實/不同項目規定最低比例要求),同時要求落實保障措施(針對區域政府、電網企業、完善規章制度)及加 大政策支持力度(包括并網消納、創新政策支持如資金補貼、組織開展屋頂光伏開展分 布式發電市場化交易)。
6 月 20 日的通知下發后,約有 20 個省市發布了整縣推廣屋頂分 布式光伏通知文件,總結來看各省市一般原則上要求每個區/市上報 1 個代表性試點,部 分省市對于上報縣(市、區)的日照資源做出了細化規定。根據國家能源局于 9 月 14 日正式披露的的整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點名單,全國共有 676 個縣被列 為整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點(約占全國縣、區數量的 1/4),從此前已披 露的整縣分布式光伏簽約案例來看,單縣建設規模約 150-300MW,若保守按 200MW/ 縣測算,則整縣分布式光伏試點總裝機規模約 135GW,若按單位造價 3.8 元/W 計算, 則市場規模有望達 5138 億。部分縣城(如甘肅高臺縣、永昌縣、通渭縣)要求在 2021 展開前期工作、年底前開工建設、爭取在 2022 年底前建成并網,若未來 3 年內完成試 點全部裝機工作,則每年對應投資規模可超 1700 億元。
2.3. 產業協同:建筑+光伏企業共拓 BAPV/BIPV 市場,打破產業壁壘
BAPV/BIPV 產業鏈中游業務壁壘較高,光伏建筑企業合作動力充足。BAPV/BIPV 產業 鏈包括上游(光伏電池生產商)、中游(系統集成商)、下游光伏投資商。上游集聚了較 多光伏領軍企業,競爭激烈;中游包括部分光伏企業和建筑類企業;下游以工商業投資 商為主。一般來說,上游競爭程度高,部分龍頭(如隆基股份)在硅片等供應鏈環節市 場份額高,從而擁有一定定價權。
中游要求具備 BAPV/BIPV 產品研發、設計、生產和安 裝的系統集成商,企業除了要有生產太陽能電池的技術和經驗以外,還需要具備建筑材 料和設計的相關技術,業務橫跨建筑、光伏兩大產業,壁壘較高。從未來趨勢看,光伏 企業通過與建筑企業合作來打破產業鏈中游的技術及客戶渠道壁壘將是行業的長期發展 邏輯,而建筑企業將充分受益于產業融合的帶來的產品研發及原材料成本優勢。 當前, 已有部分建筑企業通過和光伏組件等產業鏈龍頭簽署合作協議來共同開拓建筑光伏業務。
2.3.1. 隆基入股森特,推動 BIPV 產業鏈融合升級
全球光伏領軍企業,戰略布局 BIPV 市場。隆基股份為全球光伏行業的領軍企業,主要 從事光伏單晶硅棒、硅片、電池和組件的研發、生產和銷售及光伏電站的建設運營。2005 年成立起公司專注于單晶硅技術研發,并于 2011 年成為全球最大的光伏級單晶硅片生 產制造企業,布局了從硅棒到組件的一體化生產制造。近年來,公司業務布局逐步向下 游延伸,2014 年布局國內分布式光伏電站、2019 年建設旗下首座 BIPV 工廠,進軍建筑 光伏一體化市場。2020 年,公司推出“隆頂”及“隆錦”兩款 BIPV 產品,并將該年立 為公司 BIPV 業務開拓元年,期望在 4-5 年將其打造為百億規模營收的業務板塊。
入股森特股份,推動 BIPV 產業協同升級。2021 年 3 月 4 日,隆基股份發布公告,擬 以協議轉讓方式現金收購森特股份約 1.31 億股股份,占其總股本的 27.25%,交易價格 為 12.5 元/股,交易總對價 16.35 億元。隆基股份溢價三成收購森特股份 27%股權,成 為森特股份第二大股東。2021 年 6 月 25 日,隆基股份與森特股份正式簽署戰略合作協 議,攜手進軍 BIPV 市場。(報告來源:未來智庫)
森特股份系國內金屬建筑圍護行業領軍企業,專注于“高端金屬建筑圍護系統+環保” 兩大領域,提供覆蓋專業咨詢、設計、生產、施工到維護運營的工程一體化服務。隆基 與森特的聯合將有效解決長期掣肘 BIPV 產業發展的行業協同問題,帶動 BIPV 行業融合 升級,具體來看:森特作為金屬建筑圍護領軍企業可為隆基提供 BIPV 產品設計及研發 的相關技術支持及優質客戶資源;而隆基具備行業領先的光伏組件研發技術,可為森特 提供光伏產品的研發能力和技術基礎,構筑產品技術壁壘,同時以合作價提供原材料, 降低整體成本。
2.3.2. 龍元建設與兩地簽署光伏新能源投資開發戰略協議,積極進軍光伏建筑領域
PPP 民營龍頭企業,積極探索建筑光伏業務。公司為長三角建筑市場民營施工龍頭企業, 綜合實力位居進滬外地施工企業前列,2014 年借助 PPP 的發展契機快速搶占市場,業 務規模迅速擴張。2018 年以來,受 PPP 政策趨嚴、融資趨緊等因素影響,公司 PPP 業 務增速有所放緩,2020 年起公司主動控制 PPP 項目施工節奏,并積極開拓鋼構裝配式、 運營等新興業務,持續優化業務結構。近期,公司正積極探索 BIPV 業務發展:根據公 司 2021 年中報披露,公司已全面梳理了在手投資、建設和運營的基礎設施及公共服務 項目上可裝置光伏發電的屋頂等資源,并在部分 PPP 項目的屋頂上布置了分布式光伏 發電設施進行實踐。目前,公司內部已組建專門團隊開展光能建筑和 BIPV 領域技術研 發,并積極與各地方政府對接洽談整縣推進分布式光伏的業務機會、儲備金融機構和設 備供應商資源,有望打造新業務成長點。
與兩地簽署光伏新能源投資開發戰略協議,光伏業務未來發展可期。11 月 15 日,公司 分別與淮南市謝家集區人民政府及渭南市華州區人民政府簽署合作框架協議,擬共同投 資開發分布式光伏能源項目,項目投資分別為 10 億元,其中淮南市謝家集區合作協議 為公司和天合光能聯合簽署,三方擬在新能源項目開發、數字能源建設及能源產業合作 方面開展合作,共同推動能源業務發展,促進構建以新能源為主體的新型電力系統;渭 南市華州區協議內容為 200MW 屋面光伏發電項目,預計于 2023 年 12 月底之前建成并 網,兩地政府框架協議的成功簽署表明公司前期的業務探索已初步取得進展。公司深耕 建筑施工業務多年,優質客戶資源豐富,后續通過繼續挖掘已有資源有望進一步拓展其他地區的 BAPV/BIPV 項目落地,業務發展前景可期。
2.3.3. 協鑫集成攜手上海鋼之杰共同研發新型 BIPV 產品
電池組件產能快速擴張,光伏建設業務儲備豐富。協鑫集成為國內領先的綜合能源系統 集成服務商,業務覆蓋高效電池組件、能源工程、綜合能源系統集成等相關產品的研發、 設計、生產、銷售及一站式服務。公司現擁有張家港、句容、徐州、阜寧、金寨以及越 南 6 個組件生產基地,組件總產能達 6GW,另外擁有 PERC 高效電池產能 2GW,合肥 60GW 組件項目在建,未來建成后總產能可達 66GW。作為晶體硅光伏組件制造商,公 司同時具備多晶與單晶組件產能,可根據政府/企業用戶對項目投資回報率及成本的特定 需求提供定制化解決方案。公司下屬全資子公司協鑫能源工程具備 BIPV 工程所需資質, 已承接 800MW 光伏電站 EPC 項目,同時先后中標了安徽、河南、江西省等地的政府光 伏扶貧 EPC 項目共計約 600MW,業務儲備豐富。
與上海鋼之杰簽署新型 BIPV 產品研發戰略合作協議,共拓 BIPV 市場。上海鋼之杰為 高端金屬圍護系統和 LSG 輕鋼建筑體系領軍企業,主要產品包括預制金屬圍護系統、不 銹鋼焊接屋面系統、薄壁輕鋼建筑體系等。公司生產基地約 30 萬平米,累計建筑面積 供應量超 8000 萬平米,上海地區每年金屬屋面系統供應量超 500 萬平米。11 月 5 日, 協鑫集成與上海鋼之杰簽署戰略合作協議,雙方擬共同成立 BIPV 建筑光伏一體化專項 小組,加強光伏發電與金屬屋面系統有效結合的相關研究。并在產品創新、標準引領等 方面展開深入合作。鋼之杰多年深耕金屬圍護系統,技術儲備豐富,下游積累了較多客 戶資源,除了協同協鑫集成開發 BIPV 產品以外還可助力協鑫打破客戶壁壘,共同開拓 工商業建筑 BIPV 領域市場。
2.3.4. 東方雨虹與晶澳科技簽署戰略協議,共推光伏發電項目
建筑防水龍頭,光伏防水業務先發優勢顯著。東方雨虹為國內防水行業龍頭企業,致力 于新型建筑防水材料的研發、生產、銷售和防水工程施工領域,市占率行業領先。公司 自 2009 年起開始研發生產 TPO 防水卷材,并于 2011 年開始探索屋面分布式光伏與 TPO 單層屋面系統相結合。TPO 為新一代高分子防水材料,具有耐老化、耐腐蝕等多個 優勢,壽命可達 25 年,相較傳統屋面防水材料(如混凝土、瀝青卷材、彩鋼瓦等)更 適用于屋面分布式光伏電站。當前,公司已推出較為成熟的 BIPV 屋面防水解決方案, 通過將 TPO 單層屋面系統與光伏基座核心組件結合可實現優異防水性能。2014 年以來, 公司已累計生產超 3000 萬平米 TPO 防水卷材,生產技術及產能規模領先同業,相關工 程案例超 1000 個,業務先發優勢顯著。
聯手晶澳科技共拓光伏發電市場。9 月 29 日,東方雨虹與晶澳科技簽訂戰略合作協議, 雙方擬共同推進 BAPV 和 BIPV 光伏發電項目,具體來看合作協議主要包含技術、產品和 營銷三大層面:1)共同研發光伏屋面一體化產品,推動光伏屋面修繕領域擴展工作;2) 市場銷售渠道共享;3)推進光伏組件的銷售、TPO 光伏一體化、既有建筑光伏防水改 造、修繕領域的市場擴展。其中,晶澳科技負責光伏發電項目 EPC 工程設計及施工,東 方雨虹負責提供項目屋頂防水設計方案及相應施工材料。
晶澳科技為業內領先的太陽能硅片、電池、組件制造商和光伏電站運營商,規模及性能 優勢顯著。根據公司 2021 年中報披露,截至 2020 年底公司已有組件產能 23GW,21 年底預計擴張至超 40GW,其中上游硅片和電池產能約占組件產能的 80%,生產規模位 于行業前列,21H1 公司組件出貨量位列全球第三。公司魄秀系列單晶電池片量產轉換效 率已達 23.3%,研發中 N 型電池中試線產出的轉換效率近 24%,性能優異。此次晶澳 與東方雨虹合作有望擴大公司在國內分銷渠道的組件銷售額和 BAPV/BIPV 業務擴展。
3. 市場規模:存量改造超萬億,每年增量可超 1400 億
過去由于建筑光伏產品造價成本偏高、行業標準及政策滯后以及缺乏跨產業協同機制, 行業發展較為緩慢。從近期趨勢看,三大掣肘因素已有明顯邊際改善趨勢:1)造價成本 方面,“十二五”以來分布式光伏組件價格持續降低,從 40 元/w 左右降至目前的 4-6 元 /w,隨著光伏集成技術繼續提升以及行業規模持續擴大,后續還有望繼續下降,促建筑 光伏投資回收期持續縮短,提升項目綜合經濟效益。2)政策環境方面,雙碳目標持續推 進的大背景下,BAPV/BIPV 作為實現綠色建筑的重要手段之一政策力度不斷加大,整縣 試點方案落地后有望加速各地光伏建筑建設投資。3)產業協同方面,已有多個建筑企業 與光伏組件龍頭企業簽署合作協議共拓光伏建筑一體化業務,為跨行業協作形成了良好 的示范效應,有望打破原有跨行業協同壁壘,帶動行業快速發展。
光伏建筑存量改造市場規模測算:存量規模可超萬億
住宅建筑面積估計:根據 2010 年第六次人口普查數據可得,城市人口數為 4.04 億人, 人均住宅面積 29.15 平方米,鎮人口數為 2.66 億人,人均住宅面積 32.03 平方米,合計 可得城鎮住宅存量面積約為 203 億平方米(20 年七普中未含住宅數據)。由于六普數據 中未考慮空置房屋,因此 2010 年底實際住宅存量面積應在六普結果基礎上除以(1-空 置率)。2017 年調查顯示,大中城市房屋空置率為 11.9%,小城市為 13.9%,由于鎮空 置率普遍比城市高,取整體空置率為 15%,可得 2010 年底住宅存量約為 239 億平方米。 2020 年底住宅存量=2010 年底住宅存量+2011-2020 年每年年底住宅竣工總面積 =312 億平方米。
非住宅建筑面積估計:2005 年,國家統計局公布全國城鎮房屋建筑面積為 164.51 億平米,其中住宅建筑面積 107.69 億平米,占房屋建筑面積的比重為 65.46%。從 2005 年 后歷年竣工住宅和非住宅的比例推算,住宅與非住宅建筑面積比約為 7:3,故推算非住 宅建筑面積為 134 億平米。
2)可安裝光伏比例:考慮到住宅安裝分布式光伏的比例可能較小,非住宅安裝的比例 更高,我們假設住宅可安裝比例為 2%,非住宅為 6%。
3)光電轉換效率假設:假設光電轉換效率為 15%-20%,即每平米光伏負荷為 150W-200W,并針對不同光電轉換效率進行彈性市場規模測算。
4)單位造價假設:當前單位造價約為 5 元/W,考慮后續單位造價可能下滑,進一步假 設單位造價在 2.5 元/W-5 元/W 并進行彈性測算。
按 15%光電轉換效率、5 元/W 的單位造價測算,我國存量建筑光伏改造市場規模約 10710 億元。彈性假設測算下,存量改造規模約 5355-14280 億元。
建筑光伏增量市場測算:每年可超 1400 億元
1)可安裝 BAPV/BIPV 屋頂面積測算:近年我國年均房屋建筑竣工面積約為 38 億平方 米,其中住宅 26 億平,廠房建筑 4.4 億平,商業建筑 2.7 億平,公共類等建筑 4.9 億平。 如果不考慮存量建筑更新,僅考慮廠房、商業、公共三類建筑新竣工面積,假設三類建 筑平均層數分別為 2/5/5 層,BAPV/BIPV 屋頂滲透率分別為 60%/30%/40%,則累計屋 頂資源面積為 1.87 億平米。
2)光電轉換效率假設:假設光電轉換效率為 15%-20%,即每平米光伏負荷為 150W-200W,并針對不同光電轉換效率進行彈性市場規模測算。
3)單位造價假設:當前單位造價約為 5 元/W,考慮后續單位造價可能下滑,進一步假 設單位造價在 2.5 元/W-5 元/W 并進行彈性測算。
按 15%光電轉換效率、5 元/W 的單位造價測算,我國屋頂 BAPV/BIPV 每年增量市場可 超 1400 億元。彈性假設測算下,屋頂 BIPV 每年增量市場約 703-1874 億元。(報告來源:未來智庫)
4. BAPV 與 BIPV 經濟性測算
4.1. 基本假設 測算對象:我們針對工業廠房和公共建筑這兩類
BAPV/BIPV 常見建筑進行分析,同時每 類建筑均細分為三種屋頂模式進行具體分析,分別為“傳統屋頂”、“傳統屋頂+BAPV”、 “純 BIPV 屋頂”。
鋪設面積假設:考慮到實際應用情況,屋頂鋪設 BAPV 時屋頂利用率偏低,約 80%,而 BIPV 可以全部鋪設,利用率 100%。
使用壽命假設:光伏組件使用壽命 25 年,工業彩鋼板使用壽命 10 年(意味著在光伏屋 面壽命周期中應更換 2 次,即合計安裝 3 次)。
傳統屋頂成本假設:1)工業廠房:工業彩鋼板 100 元/平米,但能加裝 BAPV 的彩鋼板 成本應更高、使用壽命更長,25 年組件使用周期中途不需要更換彩鋼板,我們假設其成 本為 300 元/平米;2)公共建筑:屋面按照鋼筋混凝土結構測算,使用壽命一般可超 50 年,成本約 300 元/平米(意味著光伏組件應中途更換一次)。
用電成本假設:參考用電平段價格,假設工業電價 0.64 元/度,公共建筑電價 0.75 元/ 度。
光伏組件成本假設:1)工業廠房:BAPV 成本 3.5 元/W,BIPV 成本 4.5 元/W;2)公共 建筑:因公共建筑需要兼顧一些美觀而支出一些成本,我們假設其 BAPV 成本 4 元/W, BIPV 成本 5 元/W。
光伏面板運行效率假設:假設每平米 150W,每年光照運行 1000 小時。
余電上網電價假設:0.41 元/度(含稅價)。
增值稅假設:根據稅務政策,假設分布式光伏屋頂進項稅額在前 5 年抵扣完,第 6 年開 始按 50%比例征收 13%增值稅。
組件功率衰減假設:不考慮發電組件功率隨年限衰減問題。
運維成本假設:假設每年運維成本占發電收入的 5%。
4.2. 工業廠房經濟性分析(25 年使用期)
以一個 1 萬平米的工業廠房為例,我們分別假設其由“純工業彩鋼板屋頂”、“工業彩鋼 板+BAPV”、“純 BIPV”的屋頂形式進行建設,其中第一種屋頂的電力需要全額從外部購 入,第二、三種屋頂的電力自發自用、余電上網,若實際用電量高于屋頂發電量則不足 部分由外部購入。
1)建設期
純工業彩鋼板屋頂:單平米造價 100 元,則 1 萬平米的工業廠房傳統屋頂建設成本為 100萬元,無光伏組件,可使用 10 年,在 25 年的使用周期中更換 2 次,總共建設 3 次,全 生命周期成本 300 萬元。
工業彩鋼板+BAPV:屋頂單平米造價 300 元;光伏組件 3.5 元/W,折算為 525 元/平米, 光伏組件總成本 420 萬元,可使用 25 年,屋頂+光伏組件單平米造價 720 元/平米,總 成本 720 萬元。
純 BIPV:光伏組件 4.5 元/W,折算為 675 元/平米,光伏組件總成本 675 萬元,可使用 25 年。
2)運營期
純工業彩鋼板屋頂:無光伏面板,無需對屋頂進行運營。
工業彩鋼板+BAPV:每年光照 1000 小時,光伏面板運行功率 150W/平米,屋頂利用率 80%,對應每年發電 120 萬度,若以工業電價 0.64 元/度計算,則對應產值約 77 萬元, 進而對應每年運維成本約 3.8 萬元。
純 BIPV:每年光照 1000 小時,光伏面板運行功率 150W/平米,屋頂利用率 100%,對 應每年發電 150 萬度,若以工業電價 0.64 元/度計算,則對應產值約 96 萬元,進而對應 每年運維成本約 4.8 萬元。
4.3. 公共建筑經濟性分析(50 年使用期)
以一個 1 萬平米的公共建筑為例,我們分別假設其由“純公共建筑屋頂”、“公共建筑屋 面+BAPV”、“純公共建筑 BIPV”的屋頂形式進行建設。
1)建設期
純公共建筑屋頂:單平米造價參考鋼筋混凝土屋頂造價 300 元,則 1 萬平米的公共建筑 傳統屋頂建設成本為 300 萬元,無光伏組件,可使用 50 年以上。
公共建筑屋面+BAPV:屋頂單平米造價 300 元;光伏組件 4 元/W,折算為 600 元/平米, 光伏組件總成本 480 萬元,可使用 25 年,屋頂+光伏組件單平米造價 780 元/平米,首 次建設總成本 780 萬元,但需在使用 25 年后更換一次光伏組件,更換成本為 480 萬元。
純 BIPV:光伏組件 5 元/W,折算為 750 元/平米,光伏組件總成本 750 萬元,可使用 25 年,因此首次建設總成本 750 萬元,25 年后再次投入 750 萬元進行更換。
2)運營期
純公共建筑屋頂:無光伏面板,無需對屋頂進行運營。
公共建筑屋面+BAPV:每年光照 1000 小時,光伏面板運行功率 150W/平米,屋頂利用 率 80%,對應每年發電 120 萬度,若以公共建筑電價 0.75 元/度計算,則對應產值約 90 萬元,進而對應每年運維成本約 4.5 萬元。
純 BIPV:每年光照 1000 小時,光伏面板運行功率 150W/平米,屋頂利用率 100%,對 應每年發電 150 萬度,若以公共建筑電價 0.75 元/度計算,則對應產值約 113 萬元,進 而對應每年運維成本約 5.6 萬元。
3)現金流
情景一:每年用電量達到 BAPV 發電量上限(120 萬度)
純公共建筑屋頂:外購 120 萬度電,無余電上網,按照 0.75 元/度價格則每年需要支付 90 萬元電費,無屋頂運維費用,則每年現金流為凈支付 77 萬元。
公共建筑屋面+BAPV:自發 120 萬度電,外購 0 度電,無余電上網,無需對外支付電費, 但屋頂運維費用約 4.5 萬元,因此每年現金流為凈支付 4.5 萬元。
純 BIPV:自發 150 萬度電,外購 0 度電,但有 30 萬度電進行余電上網,按照上網電價 0.41 元/度同時按 50%比例征收 13%增值稅,獲得電費收益 11.6 萬元,無需對外支付 電費,但屋頂運維費用約 5.6 萬元,因此每年現金流為凈收益 6.0 萬元。但考慮到分布式光伏屋頂進項稅額可進行抵扣,我們假設為前 5 年全部抵扣完,因此前 5 年每年的增 值稅可以免去,對應現金流為凈收益 6.1 萬元。
成本回收期方面,通過繪制三種公共建筑屋頂逐年累計現金流,可以看出去純傳統公共 建筑屋頂期初費用較低,但隨著年限推移總成本持續增加;BAPV 方案期初成本比較高, 后續年份逐年小幅流出成本;BIPV 方案期初成本略低于 BAPV 方案,且后續年份逐年均 有一定收益。通過觀察 3 線交匯點可以看出,相對于傳統屋頂方案,BAPV 方案的回收 期為 5-6 年,BIPV 的回收期則為 4-5 年。
在 50 年運營周期中,純工業彩鋼板屋頂/BAPV 屋頂/BIPV 屋頂分別總共支付屋頂+電力 的費用 4800/1485/1201 萬元。
情景二:每年用電量達到 BIPV 發電量上限(150 萬度)
純公共建筑屋頂:外購 150 萬度電,無余電上網,按照 0.75 元/度價格則每年需要支付 113 萬元電費,無屋頂運維費用,則每年現金流為凈支付 113 萬元。
公共建筑屋面+BAPV:自發 120 萬度電,外購 30 萬度電,無余電上網,對外支付外購 電費 23 萬元,屋頂運維費用約 4.5 萬元,因此每年現金流為凈支付 27 萬元。
純 BIPV:自發 150 萬度電,外購 0 度電,無余電上網,屋頂運維費用 5.6 萬元,因此每 年現金流為凈支付 5.6 萬元。
成本回收期方面,通過繪制三種公共建筑屋頂逐年累計現金流,通過觀察 3 線交匯點可 以看出,相對于傳統屋頂方案,BAPV 方案的回收期為 5-6 年,BIPV 的回收期則為 4-5 年。
在 50 年運營周期中,純工業彩鋼板屋頂/BAPV 屋頂/BIPV 屋頂分別總共支付屋頂+電力 的費用 5925/2610/1781 萬元。
4.4. 經濟性分析總結
靜態看:工業廠房 BAPV/BIPV 投資回收期分別 8-9 年/6-7 年,公共建筑 BAPV/BIPV 投資回收期分別 5-6 年/4-5 年。我們針對工業廠房和公共建筑這兩類 BAPV/BIPV 常見 建筑進行分析,同時每類建筑均細分為“傳統屋頂”、“BAPV”、“BIPV”三種屋頂模式進 行具體分析,發現:1)1 萬平米的工業廠房,在 25 年使用期限內,BAPV/BIPV 的初始 建設成本分別為 720/675 萬元,每年發電量分別為 120/150 萬度,相對于傳統屋頂來看 投資靜態回收期分別為 8-9 年/6-7 年;2)1 萬平米的公共建筑,在 50 年使用期限內, BAPV/BIPV 的初始建設成本分別為 780/750 萬元,全生命周期建設成本分別為 1260/1500 萬元,每年發電量分別為 120/150 萬度,相對于傳統屋頂來看投資靜態回收 期分別為 5-6 年/4-5 年。
動態看:投資回收期有望進一步縮短,行業景氣有望提升。前期多因素制約我國分布式 光伏發展:1)“隔墻售電”政策未全面實施,限制余電出售經濟性;2)配電網消納能 力有待提升,制約分布式光伏大規模接入;3)缺乏項目融資與退出渠道。但短期看,近 期硅料、鋼材及其他原材料大宗商品價格已企穩或開始回落,2022 年光伏組件、鋼支撐 件等成本有望下降,縮短 BAPV/BIPV 投資回收期,提升項目經濟性。中長期看,隨著新 型電力系統加快投資建設,儲能裝置規模不斷擴張、企業微電網配套完善,配電網消納 能力有望提升,同時國家大力推動綠色金融,有望促 BAPV/BIPV 行業規模繼續擴張。
(本文僅供參考,不代表我們的任何投資建議。如需使用相關信息,請參閱報告原文。)
精選報告來源:【未來智庫】。未來智庫 - 官方網站
馬書