光伏建筑一体化bipv建设成本 (光伏建筑对于pvb的需求预测)

(报告出品方/作者:兴业证券,孟杰)

报告综述:

BIPV 是光伏建筑主要技术路线之一。光伏建筑是绿色建筑的重要实现途径之一。绿色建筑是完成碳中和目标任务不可或缺的一环。报告标题语出《观书有感》,大意为“昨 夜江边春水大涨,庞大战船顿时轻盈如羽毛,以往再费力也难以推动,如今可自在遨 游于蓝海。”我们认为形容 BIPV 对建筑板块影响较为贴切。《观书有感》另有名句“为 有源头活水来”,BIPV 及背后碳中和&绿色建筑政策指引即是建筑行业源源不断活水, 引领变革、给龙头带来巨大机遇。

BIPV 市场:爆发前夜,“十四五”新增空间有望达 2500 亿。BIPV 契合建筑近零能耗 的全球趋势,多国提出相关强制安装和补贴扶持政策。我国光伏产业规模壮大和平价 上网降低造价,为大规模推广 BIPV 打下坚实基础,“十三五”期间加速出台 BIPV 支持 政策,未来有望进一步加码,估算 2020 年 BIPV 实际年新增装机容量约在 1GW,“十 四五”期间新增可能达到 30~50GW,对应市场规模在 1500~2500 亿元。测算 BIPV 存 量市场潜力接近 10 万亿元,合理渗透率下年新增市场规模能超过 1000 亿规模,厂房、 园区、农村等重要细分市场增量均十分可观。短期来看“十四五”期间成本和协同两大 掣肘因素有望解除。中长期来看,BIPV 有望成长为大规模、高回报的项目模式,助 推光伏在 2050 年前成第一大电源。

BIPV 产业链:群雄逐鹿,隆基入股森特加速行业整合。上游光伏电池生产制造代表 公司包括特斯拉、隆基股份等,均已切入中游集成业务。隆基股份等龙头企业在硅片 等市场拥有较强议价能力。中游系统集成商具有相对较高技术壁垒、进入门槛和盈利 水平,包括光伏和建筑企业,前者布局上游+中游,后者包括建筑围护、钢结构、幕 墙等建筑细分领域龙头企业。下游光伏投资商包括政府、居民、工商业用户等,投资 动力主要为绿色低碳需求。从用电价格角度测算得知工商业用户更有动力投资 BIPV。

1、引子:BIPV∈光伏建筑∈绿色建筑∈碳中和

BIPV 是光伏建筑主要技术路线之一。光伏建筑是绿色建筑的重要实现途径之一。 绿色建筑是完成碳中和目标任务不可或缺的一环。报告标题语出《观书有感》,大 意为“昨夜江边春水大涨,庞大战船顿时轻盈如羽毛,以往再费力也难以推动,如 今可自在遨游于蓝海。”我们认为形容 BIPV 对建筑板块影响较为贴切。《观书有 感》另有名句“为有源头活水来”,BIPV 及背后碳中和&绿色建筑政策指引即是建 筑行业源源不断活水,引领变革、给龙头带来巨大机遇。

1.1、完成碳中和历史使命,需要大力发展绿色建筑

绿色建筑满足低碳环保要求,是建筑行业未来明确趋势。我国建筑业需以绿色建 筑为落脚点开展节能减排工作,以助力实现 2030 年前“碳达峰”与 2060 年前“碳 中和”的宏伟目标。 碳中和是指二氧化碳的排放量与吸收量正负相抵,以达到相对“零排放”状态。碳 中和的涵义系国家、企业、产品、活动或个人在一定时间内直接或间接产生的二 氧化碳或温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,以抵消自身产生 的二氧化碳或温室气体排放量,实现正负抵消,达到相对“零排放”。

2020 年欧盟、日本、韩国等主要经济体相继宣布 2050 年前后实现“碳中和”。我 国也已提出 2030 年“碳达峰”与 2060 年“碳中和”目标。(1)全球来看:占全球 GDP75%、碳排放量 65%的国家明确碳中和目标。2020 年,多个发达经济体均相 继宣布 2050 年前后实现“碳中和”,其他上百国家也做出零碳承诺,美国已提出重 回《巴黎协定》。(2)国内方面:2020 年 9 月在气候雄心峰会宣布中国 到 2030 年单位国内生产总值二氧化碳排放将比 2005 年下降 65%以上,非化石能 源占一次能源消费比重将达到 25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到 12 亿千瓦以上。近期中央经济工作会议和政府工作报告提出推动绿色发展是“十四 五”时期主要目标任务之一,要落实 2030 年应对气候变化国家自主贡献目标。单 位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低 13.5%、18%。要扎实做好碳达峰、 碳中和各项工作,制定 2030 年前碳排放达峰行动方案。

2018 年我国建筑全过程碳排量占全国碳排比重约 51.3%,其高能耗特点与碳中和 目标不符,聚焦于建筑业减碳排工作极其必要。建筑碳排放按建材生产运输、建 筑施工、建筑运行、建筑拆除四个环节构成全生命周期的模式,其中建材生产阶 段碳排放达到 27.2 亿吨 CO2,占全国碳排放的比重为 28.3%;建筑施工阶段碳排 放 1 亿吨 CO2,占全国碳排放的比重为 1%;建筑运行阶段碳排放 21.1 亿吨 CO2, 占全国碳排放的比重为 21.9%。建筑能耗是建筑碳排放的关键数据,2018 年我国 全国建筑全过程能耗总量为 21.47 亿 tce,占全国能耗总量比重为 46.5%。按建筑生命周期来看,建材生产阶段能耗 11 亿 tce,占全国能源消费总量比重为 23.8%; 建筑施工阶段能耗 0.47 亿 tce,占能源消费总量比重为 1%;建筑运行阶段能耗 10 亿 tce,占能源消费总量比重为 21.7%。由此说明传统城乡建设具有高能耗、高碳 排、高污染、难以循环利用等缺点,导致过多资源被浪费。这与我国“十四五”规划 和倡导“碳中和”的目标不符,严重阻碍我国建筑业发展。

建筑减碳排要落脚在绿色建筑。绿色建筑是指在全寿命期内节约资源、保护环境、 减少污染,提供健康、适用、高效使用空间,最大限度实现人与自然和谐共生的 高质量建筑。绿色建筑在节能建筑的基础上同时考虑可再生能源的利用、节水、 节材、节地、室内环境质量和智能控制的内容,通过太阳能电池板、遮阳绿化、 覆盖式绿化、底层架空、洒水喷雾浇灌降温和水池调节微气候等方式实现资源可 持续性、低能耗、低碳排,注重全寿命周期居住环境。

当前政府大力推动发展绿色建筑,绿色建筑技术的发展将与“碳中和”概念紧密相 连,逐渐达到相对“零排放”。2020 年,《绿色建筑创建行动方案》、《关于加快新 型建筑工业化发展的若干意见》、《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系 的指导意见》等一系列政策的出台,进一步推广绿色建筑。11 月,中央发布的《“十 四五”规划和 2035 年远景目标》明确了建筑行业未来的装配式、新型工业化、信 息化、绿色等大方向,突出发展绿色建筑,支持有条件的地方率先达到碳排放峰 值。与传统建筑相比,绿色建筑是一个有机整体,绿色观念贯穿于建筑全生命周 期,拥有低耗能、低碳排、可持续的优势。在碳达峰、碳中和背景下,绿色建筑 满足节能环保减碳的要求,是大势所趋。

1.2、光伏建筑是绿色建筑的重要实现途径之一

参考绿色建筑评价标准,实现绿色建筑的技术路径大致可以划分为生态规划、建筑能源、施工实施三类。进一步看:

生态规划类:具体实施方向包括节地、节水、室外环境、室内环境质量等, 具体实施途径包括生态湿地、透水地面、地下空间开发、屋顶/垂直绿化、绿 化喷灌、微灌、雨水收集回用、中水回用等。其中,生态湿地可有效改善建 筑周边热环境,减少温室效应,降低城市噪音,调节碳氧平衡,减轻城市排 水系统负荷,并促进水循环,显著降低热岛效应,是生态规划中最优路线。

建筑能源类:具体实施方向包括可再生能源及节能技术应用:(1)可再生能 源:在建筑设计中应用形式包括建筑太阳能光伏系统、风能、地热能及生物 能的设计应用等;(2)具体节能技术:包括保温材料加厚、节能外窗、能耗 模拟优化、太阳能热水设备、高效光源等。

施工实施类:具体实施方向包括材料资源利用、建筑结构体系、施工形式选 择等,具体实施途径包括预拌混凝土/砂浆、可再循环材料回收、土建与装修 一体化、高强度钢/混凝土、灵活隔断以及预制混凝土、钢结构等。其中,钢 结构具有良好节能减排功效、促进资源循环再生、轻质高强节省材料、装配 化率高等优势,是施工实施技术中的最佳选择。

我们认为,建筑能源技术可大幅降低建筑运行阶段能耗及碳排放。2018 年我国全 国建筑全过程碳排放总量为 49.3 亿吨,能耗总量为 21.47 亿 tce,其中建筑运行阶 段碳排放 21.1 亿吨,能耗 10 亿 tce,占比分别为 42.8%、46.58%。生态规划虽可 利用生态绿化等降低建筑运行阶段能耗及碳排放,但生态湿地等受城市可用建筑 空间影响,施工实施主要针对建筑材料生产端,在建筑运行阶段效用并不明显, 故建筑能源路径为降低建筑运行阶段能耗及碳排放的最佳路线。

可再生能源是建筑能源技术路径的重要方向,其中风能、地热能、生物质能三条 具体实施途径均存在一定局限性

(1)风能间歇性和随机性特点致使无法广泛应 用,需要在建筑较宽阔处进行,并且需确保不产生噪音污染;

(2)地热能分布并 不广泛,仅在部分地热能源较为充分地区才可应用;

(3)生物质能主要为垃圾处 理及沼气开发运用,在农村地区应用较多。

光伏建筑节地节材、与建筑适配度高,是实现绿色建筑的最佳建筑能源路径。

光伏建筑属于建筑能源路线中的一种具体路径,是指为了减低建筑能耗,将 太阳能发电系统与屋顶、天窗、幕墙等建筑融合为一体,在建筑结构外表面 铺设光伏组件提供电力的绿色建筑,可应用于各类可承载光伏发电系统的民 用、工业、公共建筑,是光伏产业的重要新兴领域

与其他可再生能源相比,具备独特优势:

(1)和风力发电相比,光伏能源的 噪声和共振问题较小

(2)和地热相比,光伏不受冬夏平衡和地域地质选择 限制;(3)和生物质能相比,光伏在城市建筑同样可普遍应用

(4)即发即 用、随处可建,可适用于各种建筑结构体系。独立光伏发电系统可将转换电 能储存在蓄电池中,不需架设输电线路,可做到原地发电,原地使用,减少 电力输送损耗。光伏建筑不仅适用于偏远无电地区偏远山区、海岛、沙漠、 边疆等无电地区,城市也同样适用。

(5)光伏建筑不占用土地,节省建筑材料。光伏板一般安装在建筑屋顶、外墙上,或直接作为采光顶、玻璃幕墙、 建筑构件使用,不需要额外占用土地,可减少建筑材料的使用,在满足建筑 自身功能使用的同时产生能源。

我国发展光伏初衷即为在建筑应用,以解决建筑节能问题及光伏出口受阻。随着 发电成本降低,光伏接受度和渗透率持续提升。参考德国经验,80%的光伏装机 量是在居民住宅的屋顶,出于降低建筑业能耗期望,中央财政通过发改委和住建 部给予光伏建筑补贴,初期补贴 20 元/W。2009 年 3 月,财政部、住建部联合发 布《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》,提出到 2010 年在经济较发 达、现代化水平较高的大中城市建成 1000 个屋顶光伏发电项目。顶层政策持续出 台支持光伏建筑发展,国务院《能源发展战略行动计划(2014-2020 年)》提出鼓励 大型公共建筑及公用设施、工业园区等建设屋顶分布式光伏发电等。经过近 10 年发展,光伏发电成本大幅降低,2019 年光伏发电成本已接近火力,甚至部分项 目成本低于火电,“自发自用、余电上网”可为企业带来更多利润空间。

1.3、BIPV 是光伏建筑主要技术路线之一,较 BAPV 具有多项优势

按照光伏系统与建筑结合方式,光伏建筑的技术路线可分为 BIPV 和 BAPV 两种, 其中 BIPV 较 BAPV 具有应用广泛、与建筑结合度高、可降低系统成本等多重应 用优势,前景更为广阔

BIPV(Building Integrated Photovoltaic),即光伏方阵与建筑集成:光伏发 电系统与新建筑物同时设计、同时施工和同时安装并与建筑相结合,在建筑 屋面施工时直接在屋面安装光伏发电系统支架配件、光伏发电组件单元板和 其他电气设备,做到光伏板与建筑屋面墙面有机结合,光伏板成为建筑围护 结构的一部分,相对 BAPV 的主要优势是一次性完成投资建设的模式、应用 场景拓宽、占地空间及结合度显著优化、代替部分建材并降低系统成本。具 体而言,光伏组件与屋顶瓦片、建筑幕墙、天窗、采光顶等相结合,光伏器 件与建筑材料集成化,实现建材发电,具体安装形式包括光伏屋顶、光伏幕 墙、光伏遮阳板、采光顶、阳台护栏、墙体式组件代替普通玻璃幕墙或高速 路隔音墙。

BAPV(Building Attached Photovoltaic),即后置式的光伏方阵与建筑结合: 采用特殊支架将光伏组件固定于现有建筑屋面或墙面结构,具体安装形式包 括屋顶倾角、屋面平铺、墙体贴附安装等。BAPV 可以作为独立电源供电或 者并网的方式供电,主要功能止步于发电,不具备建筑建材和建筑美观作用。 BIPV 较 BAPV 更具经济性。参考相关资料(见表 2),在 120W/平屋面情况下, BIPV 系统综合材料造价为 408 元/平,相对 BAPV 系统可节约材料费用 164 元/ 平,主要体现在 BIPV 可代替部分建材。

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1.4、BIPV 之于建筑板块:“昨夜江边春水生,蒙冲巨舰一毛轻”

标题语出朱熹《观书有感二首其二》:“昨夜江边春水生,艨艟巨舰一毛轻。向来 枉费推移力,此日中流自在行”,大意为“昨夜江边春水大涨,庞大战船顿时轻盈 如羽毛,以往再费力也难以推动,如今可自在遨游于蓝海。”我们认为用来形容 BIPV 对建筑板块影响较为贴切。朱熹《观书有感二首其一》另有名句“问渠那得 清如许?为有源头活水来”,我们认为 BIPV 以及背后更深层次的碳中和&绿色建 筑政策指引即是建筑行业的源源不断而来的活水,引领行业变革、给龙头带来巨 大业务和转型机遇。建筑围护结构龙头、钢结构、幕墙龙头将最先直接受益,实 力强劲、加速进场的建筑央企和设计公司未来也具有较大潜力。

我国 IPV 市场已处在爆发前夜。光伏产业规模壮大和平价上网降低造价,为大规 模推广 BIPV 打下坚实基础,“十三五”期间加速出台 BIPV 支持政策,未来有望进 一步加码,估算 2020 年 BIPV 实际年新增装机容量约在 1GW,“十四五”期间新增 可能达到 30~50GW,对应市场规模在 1500~2500 亿元。测算 BIPV 存量市场潜力 接近 10 万亿元,合理渗透率下年新增市场规模能超过 1000 亿规模,厂房、园区、 农村等重要细分市场增量均十分可观。短期来看“十四五”期间成本和协同两大掣 肘因素有望解除。中长期来看,BIPV 有望成长为大规模、高回报的项目模式,助 推光伏在 2050 年前成第一大电源。

我们认为需求拐点渐近,光伏建筑迎来新蓝海,围护/钢结构/幕墙龙头有望率先 受益。具有光伏建筑业务布局、技术储备和项目经验的公司,未来将凭借先发和 专业优势率先受益 BIPV 市场爆发,业绩确定性相对较高,可大致分为围护/钢结 构/幕墙龙头三类。其中建筑围护结构龙头相关度最高,目前逻辑最清晰,钢结构 和幕墙龙头未来也拥有很大潜力。

2、BIPV 市场:爆发前夜,“十四五”期间市场潜力超千亿

2.1、BIPV 简介:工作原理、系统组成和技术路线

BIPV 发电系统工作原理是利用某些半导体材料界面的光生伏特效应,将光能直 接转变为电能。发电系统分为离网型、并网型两种:(1)离网型系统:包括太阳 能电池方针、控制器、蓄电池组、逆变器等,形成自给自用独立发电系统;(2) 并网型系统:将光伏阵列输出的直流电转,化为与电网电压同幅同频同相的交流 电,从而与电网连接并输送电能,日照强时将多余电能送入电网,日照不足时从 电网汲取电能,从而保证持续供电。BIPV 系统主流技术路径为单晶硅电池组件系统,转换效率较高,在晶体硅电池 市场份额逐步提升至 90%

按电池材料种类不同,可大致分为晶体硅电池和薄膜太阳电池。晶体硅电池 优势包括光电转换效率高、安装尺寸小、密度和空间利用率高、生产材料和 技术成熟,为市场主流技术路径。晶体硅电池包括单晶硅电池、多晶硅电池、 单晶异质结电池(门槛高、成本高、尚未规模量产),薄膜电池包括铜铟镓硒 (CIGS)薄膜电池、碲化镉(Cd Te)薄膜电池、钙钛矿(PSC)电池(稳定 性不足、尚未规模量产)。薄膜电池整体技术而言略逊于晶体硅电池,2020 年产量仅占光伏电池的 4.6%左右,但透光性较好,适应高温和弱光条件,与 建筑立面更易融为一体而不影响外观效果,因此在光伏幕墙市场也得到了较 多应用。

组件构成和生产链条:(1)晶体硅电池:多晶硅料依次被制成多晶硅锭、多 晶硅片和多晶电池,后由多晶硅料研制出单晶硅棒、单晶硅片和单晶电池, 电池与玻璃、胶膜等制成光伏组件;(2)化合物半导体薄膜电池:化学元素 制成化合物半导体薄膜,进而制成电池与组件。

单晶硅电池转换效率较高,在晶体硅电池市场份额逐步提升至 90%。根据 CPIA 以及草根调研数据,2020 年单晶硅电池平均转换效率达到 23.40%,功 率 466W,毛利率为 40%,价格稳定,多晶硅电池平均转换效率为 20.80%, 功率 402W,虽然多晶硅电池较单晶硅电池成本便宜 35%左右,但市场份额 由 2019 年的 32.5%下降至 2020 年的 9.3%,单晶硅片(P 型+N 型)占市 场晶体硅片份额达到 90.2%。CIGS 柔性组件和 CdTe 量产平均转换效率为 16.10%、15.10%,价格高于晶硅组件

BIPV 具体技术路线可分为光伏平屋顶、光伏斜屋顶、光伏遮阳板、光伏幕墙、 光伏遮阳板等

2.2、BIPV 案例:国内以工商公建类型项目为主,即将建成全球单体容 量最大项目

国内 BIPV 项目历史可追溯到 2004 年,当前将建成全球最大 BIPV 项目。国内 BIPV 项目类型主要为政府投资公共建筑项目、工业项目、商业项目等,住宅项 目较少。项目种类包括屋面、幕墙、停车棚等。我国 2004 年建成深圳园博园和北 京天普工业园光伏建筑一体化项目。2021 年江西丰城中电建厂房屋顶分布式光伏 发电项目预计将完工,其 BIPV 容量达 40.9MW,为全球 BIPV 单体容量最大项目。 其他 BIPV 标志性案例包括上海世博园中国馆主题馆(2.91MW,安装面积 3.3 万 平,年减碳排约 2600 吨)、北京南站(245kW)、上汽大众宁波生产基地停车棚 (20MW,年减碳排约 17000 吨)、中国台湾高雄世运会主场馆(1MW)、电谷锦 江酒店(1.5MW)、国家电投总部大楼(170kW)、北京世园会中国馆(70KW)、 国家能源集团 BIPV 中心(113KW)、隆基股份总部大楼、上海松江科创云廊、武 汉新能源研究院等。

海外 BIPV 应用相对国内更多样化,项目类型还覆盖了居民住宅,项目种类包括 屋顶,停车棚,遮阳板,外墙,幕墙,采光顶等。海外代表案例包括荷兰国际园 艺博览会馆(2.3MW)、德国 Mont-Cenis Academy(1MW)、亚特兰大奥运体育馆 (340kW)、日本京瓷总部(220kW)、德国弗莱堡太阳能城市、德国柏林中央车 站、日本 Sanyo 太阳光电公司、芝加哥太阳能大厦、纽约 Stillwell 大街地铁站等。 特斯拉 Solar Roof 产品面向居民用户,包括 Solar Roof 在内的能源生产与存储业 务 2020 年贡献 19.94 亿美元收入。

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2.3、全球 BIPV 发展:契合近零能耗建筑的全球趋势,加州出台强制 安装政策

BIPV 概念起源于 1960s,正式提出于 1991 年。BIPV 契合建筑近零能耗这一全球 趋势,当前多个发达国家提出相关强制安装和补贴扶持政策。IEA-PVPS 预测目 前欧洲 BI1PV 装机约为 200-300MW/年,估算全球 BIPV 装机超过 1GW/年。日 本 MSK 于 1967 年最早提出建筑光伏一体化产品,具体做法是将透明前后板加工 成半柔性和轻量化光伏组件用于粘贴在屋顶和墙面上。世界能源组织(IEA)于 1991 年正式提出“光伏发电与建筑集成化”(BAPV/BIPV)概念。1990s 随着环保 意识和常规发电成本的提升,多个国家积极推广光伏屋顶计划,包括德国十万屋 顶计划、美国北湾屋顶计划、日本新阳光计划等。当前多国提出 2020、2030 年近 /净零能耗建筑发展目标,多地出台了强制要求新建房屋安装光伏以及补贴政策。

美国提出 2030 年达到净零能耗。根据加州能源委员会《2019 建筑能效标 准》,要求 2020 年起加州新建三层及以下低层住宅强制安装住宅光伏系统, 并对装机规模也做出了规定。若同时安装了储能系统,则光伏装机规模可减 少 25%。对新建住宅而言,可能突破传统屋面光伏组件形式,应用各种新型 BIPV 产品。

日本:提出 2030 年建筑节能路线图。出台有可再生能源固定价格买取制度 (FIT)、投资税收减免(已到期)、地区补贴等光伏补贴政策,于 2012 年启 动固定上网电价政策规定,10kW 以上(以下)光伏系统上网电价分别为 40 (42)日元/度,补贴 20 年(10 年),并逐年调降,2018 年时价格已降至 18 日元,靠高额补贴促进国内光伏装机市场迅猛发展。

欧洲:英国提出 2019 年公共建筑达到零碳,德国提出 2020 年新建建筑达到 近零能耗,丹麦提出 2020 年后居住建筑全年冷热需求降至 20kWh/平。2020 年 10 月欧盟委员会在年度《能源联盟状况》、《可再生能源进展报告》、《能源 价格和成本报告》提出 BIPV 成为欧盟建筑存量脱碳的关键因素,为实现未 来十年减碳排 55%目标,将针对欧洲的 2.2 亿座建筑物协助融资和规划大规 模的翻新工程。

2.4、国内 BIPV 发展:政策面向好,市场已处在爆发前夜

我国光伏产业全球领先但 BIPV 发展落后于其他发达国家,国内 BIPV 市场潜力 巨大,当前推广政策持续加码,已处于市场爆发前夜。

我国光伏产业规模壮大和平价上网降低造价,为大规模推广 BIPV 打下坚实 基础。到 2020 年,我国光伏累计装机量、新增装机量、多晶硅产量、光伏组 件产量,已分别连续 6 年、8 年、10 年、14 年位居全球首位。2015-2020 年 我国累计装机从 43.18GW 增长至 252.5GW,其中集中式从 37.12GW 增长至 174.35GW,占比为 68%,分布式从 6.06GW 增长至 78.15GW,占比为 32%。 2020 年新增光伏装机 48.2GW(YOY+60%),其中集中式光伏新增装机 32.68GW(YOY+83%),分布式光伏新增装机 15.52GW(YOY+27%),新增 集中式和分布式占比分别为 69%和 31%。BIPV 作为光伏行业的新兴领域, 受益于碳中和绿色建筑趋势,趋势向好,潜力巨大。

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我国“十三五”期间加速出台 BIPV 支持政策。2014 年国务院即提出鼓励大型 公共建筑及公用设施、工业园区等建设屋顶分布式光伏发电。同年中国建筑 金属结构协会和光电建筑应用委员会在《光电建筑发展“十三五”规划》中明 确“十三五”光电发展目标任务和光电建筑发展保障措施。2016 年能源局和发 改委在电力、能源、太阳能等“十三五”发展规划中提出要全面推进分布式光 伏发电建设,重点发展屋顶分布式光伏发电系统,实施光伏建筑一体化工程, 扩大“光伏+”多元化利用,要求到 2020 年园区内 80%的新建建筑屋顶、50% 的已有建筑屋顶安装光伏发电。2020 年下半年出台的《绿色建筑创建行动方 案》和《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》提出推动超低能耗建筑、 近零能耗建筑发展,推动智能光伏应用示范,促进与建筑相结合的光伏发电 系统应用。同年北京、上海、广州等地出台资金扶持政策,其中北京提出学 校、社会福利场所以及全部实现光伏建筑一体化应用项目等补贴标准为每千 瓦时 0.4 元(含税)。2021 年以来各地继续出台推广政策,《湖南省绿色建筑发展条例(征求意见稿)》要求政府投资新建的公共建筑和二万平方米以上的 大型公共建筑应当应用一种以上可再生能源或者采用低能耗建筑技术,《浙江 省能源发展“十四五”规划(征求意见稿)》提出要在特色小镇、工业园区和经 济技术开发园区以及商场、学校、医院等建筑屋顶继续推进分布式光伏应用; 在新建厂房和商业建筑等,积极开发建筑一体化光伏发电系统。2020 年中国 建研院、隆基绿能等共同编制的《建筑光伏组件》和《户用光伏发电系统》 发布,为 BIPV 规范发展奠定基础。

BIPV 是建筑碳中和的重要途径。在碳中和顶层政策指引下,我国 BIPV 推 广政策有望进一步加码。BIPV 符合近零能耗建筑要求。随着技术进步、成本 下降,BIPV 将成为建筑碳中和碳达峰的重要途径。2020 年 12 月能源局在中 国光伏行业年度大会上提出要根据行业发展需要继续推动出台配套政策。推 动有利于光伏发电和用地环保政策的结合,以及建筑物上安装光伏的强制性 国家标准出台。2021 年*会两**期间我们认为类似强制安装的推广政策有望在未 来持续出台,将为光电建筑大规模发展打下基础。

2.5、国内市场潜力:存量近十万亿,“十四五”新增空间有望达 2500 亿

我们认为目前国内 BIPV 市场仍处于初步阶段,渗透率较低,以工商业屋顶应用 为主。根据中国建研院,2020 年前 6 大服务商装机容量约为 709MW,我们估算 2020 年 BIPV 实际年新增装机容量约在 1GW,对应市场规模约为 50 亿元。未来 随着政策进一步加码、平价上网降低造价成本,以及众多市场参与方的多年技术 研发及产品孵化推广的经验积累,估算“十四五”期间新增装机容量可能达到 30~50GW,对应市场总规模在 1500~2500 亿元,实现大幅成长测算 BIPV 存量市场潜力接近 10 万亿元,合理渗透率下年新增市场规模能超过 1000 亿规模

未来低成本(分布式)光伏结合经济储能设备,可减少电费支出、平滑峰谷 差、参与需求响应获取相应收益,电力调度交易将更智能,将推动用能模式 变革和电力市场商业模式创新

2.6、短期分析:“十四五”期间成本和协同两大掣肘因素有望解除

BIPV 作为光伏的重要新兴领域之一,目前在国内尚未取得规模化发展,我们认 为主要原因包括(1)成本过高、(2)产业协同有待完善。“十四五”期间随着政 策支持、规模增长、行业规范化、产业协同增强,BIPV 行业发展的掣肘因素有 望解除,将迎来较快成长。

当前 BIPV 成本较高,尚未大规模应用。规模是影响光伏成本的核心因素。预计“十 四五”BIPV 产业规模将大幅增长并带动成本显著降低。

成本结构:以晶体硅电池为例,组成一般包括高效晶体硅电池片、超白布纹 钢化玻璃、EVA 胶膜、背板、铝合金边框、接线盒等,受玻璃工艺和厚度影 响,成本结构变化较大。整体来看,以屋面光伏瓦为例,估算其中光伏瓦、 微逆、线缆檩条等配件、安装费占比可能分别为 50%、25%、12%、13%。

当前 BIPV 市场规模较小,成本普遍高于常规光伏或常规建筑。2020 年为 BIPV 大发展元年,众多光伏龙头进军行业。我们预计市场规模也就在 1GW/ 年,根据草根调研,当前市场 BIPV 产品单位价格约在 5 元/W 以上,高于常 规光伏成本,整体造价也高于普通建筑屋顶或幕墙价格。

规模是影响光伏成本的核心因素。从全球光伏组件市场来看,过去数十年, 组件成本随着规模增长而显著降低,全球光伏组件累计出货量仅约 1MW 时, 对应组件平均售价接近 100 美元,2016 年全球光伏组件累计出货量突破 300GW,同年组件平均售价降至仅约 0.37 美元/W。

BIPV 产业规模将大幅增长并带动成本下降。我们粗略估算 2020 年全球/中国 BIPV 新增装机容量分别为 2GW 和 1GW,行业所处阶段与 2005-2007 年间光 伏产业较为相似,未来 5 年行业规模将大幅扩张,带动成本下降。根据草根 调研,BIPV 安装量达到 5GW 以上后成本有望与常规光伏持平。

根据 CPIA,2007-2020 年我国常规光伏的组件和系统成本从 36 元/W 和 60 元/W 降至 1.57 元/W 和 3.99 元/W,局部地区发电成本已经低于火电。预计 未来光伏成本仍将继续降低,2020-2030 年我国地面光伏系统初始全投资成本 将从 3.99 元/W 降至 3.15 元/W,工商业分布式光伏系统初始投资成本将从 3.38 元/W 降至 2.69 元/W。光伏投资成本将持续下降,未来 BIPV 收益率水 平将不断提高,渗透率有望稳步提升.业,而主力军为没有建筑资质的光伏企业,与建筑企业往往割裂。大多数光伏企 业相对聚焦于组件降本增效,而缺少专业的建筑资质、建筑研发设计和施工管理 能力。传统光伏产品并不特意考虑建筑协同技术,对安全、防火、防水、通风、 模数等性能考虑不足。BIPV 适宜在前期设计阶段就植入光伏产品,实际项目中, 光伏企业介入工程往往滞后,错过设计阶段,可能带来频繁设计变更和返工问题, 加大施工难度。

隆基入股森特开创业内“光伏+建筑” 强强联合之先河,有望增强产业协同,改善 商业模式,实现双方共赢,加速行业整合升级。在此引领下,预计未来产业间协 同和整合将成大趋势,行业将趋于规范和成熟。

(1)光伏龙头与建筑 围护联合:隆基股份为全球光伏龙头,已推出“隆顶”等 BIPV 产品,森特股 份系国内金属建筑围护行业领军企业,工程案例丰富,客户资质优异。隆基 入股森特将推进解决光伏与建筑割裂问题,促进双方业务融合,将森特股份 的建筑屋顶设计、维护优势,与隆基的 BIPV 产品制造优势相结合,共同开 拓大型公建市场和光伏产品应用场景,抢占市场份额、发挥规模效应。

(2)双方在产品和渠道上有较多合作空间:未来模式下隆基专注光伏产品研发制 造和技术升级,开发满足建筑性能要求的 BIPV 产品,更能参与关键标准编 制和产品检测认证,森特提供工程技术资质、客户渠道,推动产品顺利落地 和扩大市场份额,二者联合克服以往痛点。

预计未来产业间协同和整合将成大趋势,行业将趋于规范和成熟

(1)BIPV 相关企业包括了众多优质光伏企业和建筑企业,在隆基入股森特的带头作用 下,未来跨界合作战略关系将增加,BIPV 产品有望更好地应用于建筑产品。

(2)目前技术标准、规范与检测认证体系不足,建筑标准编制过程跟不上光 伏发展速度,未来随着产业规模扩大、应用趋于成熟,有望加快出台包括国 标、行标、地标在内的完整行业规范体系。

2.7、中长期展望:有望成长为大规模、高回报的项目模式,助推光伏 在 2050 年前成第一大电源

BIPV 直接造价高于常规光伏,但项目全生命周期投资回报率已具备相对优势。 市场潜力巨大,未来随着政策扶持、规模扩大和成本降低,收益率将进一步提升。

各能源发电项目中,光伏发电项目收益率相对较高。我们统计了 PPP 库能源 类项目以及部分上市公司公告数据:

(1)建设成本:光伏、风电、水电成本 分别折算为 6 元/W、10 元/W、14 元/W,光伏相对风电及水电具有成本优势。

(2)测算光伏发电、火电(垃圾发电)、风电、水电、核电的平均 IRR 分别 为 11.24%、7.09%、8.15%、7.18%、8.62%,光伏类项目回报率最高;

(3) 光伏项目投资回收期普遍在 3~8 年,风力发电回收期在 7~10 年,火电和垃圾 发电项目普遍在 12 年以上,水电项目在 14~20 年及以上,核电项目建设成本 高,项目周期更长,光伏类项目回收期最短。

光伏发电项目中,BIPV 收益率相对较高。我们统计了 8 个集中式、12 个分 布式光伏发电项目,平均 IRR 分别约为 10.86%、11.31%,分布式项目中有 6 个 BIVP 项目,平均 IRR 约为 12.53%,3 个 BAPV 项目,平均 IRR 约为 11.03%, 其余 3 个非建筑类项目平均 IRR 约为 9.17%,BIPV 类项目收益率相对较高, 回收期较短。

未来随着政策扶持、规模扩大和成本降低,收益率将进一步提升。以隆顶 BIPV 为例,根据公司披露,项目 IRR 预期为 11%左右,投资回报期在 7~8 年,如果安装面积达到 5 万平,则 IRR 可能高达 13.16%,投资回报期可缩 短至 5 年。

未来以 BIPV 为代表的分布式光伏将推动用能模式变革和电力市场商业模式创 新,助力光伏在 2050 年前成为我国最大电源。

3、BIPV 产业链:群雄逐鹿,隆基入股森特加速行业整合

3.1、全景图:上游部分生产环节和中游集成商议价能力相对较高

BIPV 产业链包括上游(光伏电池生产企业)、中游(BIPV 系统集成商)、下游(光 伏投资商):上游集聚了较多光伏领军企业,竞争激烈;中游包括部分光伏企业 和建筑类企业;下游以工商业投资商为主。一般而言,中游拥有营销渠道和集成 服务能力,拥有一定议价能力,进入门槛和盈利能力相对较高;上游竞争激烈, 少数龙头在硅片等供应链环节上由于市场份额较高,从而拥有一定定价权。

3.2、上游:部分环节议价能力较强,普遍向中游拓展布局

上游光伏电池生产制造环节,代表公司包括特斯拉、隆基股份等,均已切入中游 集成业务。隆基股份等龙头企业在硅片等市场拥有较强议价能力。目前 BIPV 行 业处在爆发前夕,各家产能较为分散。

BIPV 上游可细分为晶硅和薄膜两条技术路线,以及硅料、硅片、电池、组 件等生产环节。可晶硅类电池代表公司包括特斯拉、隆基股份、东方日升、 天合光能、阿特斯阳光、英利、晶科能源、日托光伏、韩华、金刚玻璃、通 威股份、晶澳、昱辉阳光、海润光伏、协鑫集成、尚德等。薄膜类电池代表 公司包括汉能、晶科能源、尚德、瑞科新能源、龙焱、上迈新能源等。整体 而言,BIPV 电池组件技术相对成熟,上游竞争激烈,少数龙头在供应链环节 上拥有较高市场份额和较强定价权,以隆基股份为例,公司 2019 年在单晶硅 片市场份额高达 40%,在组件市场 2020 年出货约 20GW+,预计 2021 年将增 至 40GW+,保持全球第一,2020 年中组件和单晶硅片收入分别达到 124.14 亿元、110.18 亿元,毛利率分别为 13.71%、34.8%,保持较高盈利水平。

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,装机规模可能在 500kW 以上,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。隆基股份和特斯拉均已切入中游集成业务。

从产能分布来看,隆基股份此前提出计划于 2020 年底建成约 500MW 的 BIPV 产能,特斯拉 Solar Roof 于 2020 年刚进入中国市场。根据中国建研院预测数 据,2020 年国内前 6 大 BIPV 服务商总装机容量约为 709MW,总安装面积 约为 377 万平,预计隆基、汉能、上迈、龙焱、瑞科、中建材、微纳电工、 桑尼能源、水发兴业、金茂绿建、赫里欧等多家 BIPV 服务商总装机容量约 达到 1GW

2020H1 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。2020 年上半年疫情影响光伏产业供需 两端,行业整体产能利用率下降,各环节出现降价,加速落后产能出清和格局调 整,硅片到组件各环节集中度进一步提高。隆基股份 2019 年在单晶硅片市场份额 高达 40%,在组件市场份额同样领先,有望取得硅片产品定价权并引领后续技术 发展方向。

bipv光伏建筑,bipv光伏建筑一体化板块分析

3.3、中游:建筑围护类企业已纷纷布局光伏产业,迎接 BIPV 风口

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。

3.4、下游:从电价角度出发,工商业用户更有投资建设动力

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。以隆基 2021 年交付连城凯克斯 BIPV 项目为例,连城凯克斯系全球领先的高 端半导体设备研发制造企业,贯彻绿色低碳发展理念,在无锡基地设计规划之初 就将光伏发电纳入整体规划,以清洁电力支撑企业运营。

从用电价格角度来看,电价高的工商业用户更有动力投资建设 BIPV 项目。在同 样前期投入下,由于电价差异,我们测算商业、工业、住宅的 BIPV 项目投资回 收年限分别为 3.8 年、5.3 年、7.5 年,发电收入对应增加费用分别为 7.9 倍、5.8 倍、4.4 倍,商业和工业由于电价较高,项目收益水平显著高于住宅。另一方面, 住宅项目可安装面积相对较小,标准化程度较低,项目可操作性低于工商业项目。

详见报告原文。

(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。)

精选报告来源:【未来智库官网】。