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    我國BIPV市場空間預測與商業模式

    索比咨詢發布時間:2022-11-16 14:40:29

    1. 什么是BIPV?

    1.1 BIPV VS BAPV

    BIPV即Building Integrated PV,是光伏建筑一體化一種形式,是將光伏組件與建筑材料集成,成為不可分割的建筑構件,可替代部分建筑材料。傳統的附著型光伏建筑(BAPV,Building Attached Photovoltaic),即光伏組件依附于建筑物上,建筑物主要作為光伏組件載體,BIPV 則與新建筑物同時設計、同時施工和同時安裝并與建筑形成完美結合。

    圖1-1 BIPV、BAPV對比

    來源:《建設科技期刊2021》

    從應用上來看,BIPV直接作為建筑的一部分使用,既可防陽光直射和雨水侵蝕,又不會影響建筑物的外觀效果,達到與建筑物的完美結合。BIPV的常見應用場景包括:光伏屋面(直接作為屋面層,承擔屋面功能)、光伏幕墻(直接作為幕墻面板,與支承結構共同構成光伏幕墻,直接作為建筑物外墻使用)、光伏天棚等等。而BAPV由于是直接安裝于建筑物之上,相對于幕墻,更適合加裝于屋頂。BAPV一般應用于既有建筑,安裝于光照較好的建筑物表面。近年來,越來越多的業主注意到 BIPV/BAPV在節電和投資回報上的吸引力,產品應用日趨廣泛。

    BIPV應用案例--嘉興火車站屋頂

    來源:龍焱能源科技


    圖1-3 BAPV應用--民用主宅屋頂

    來源:龍焱能源科技

    1.2 BIPV特點、應用

    BIPV 的主要優點在于:1)不占用土地,節約土地資源,降低綜合成本;2)提供一種分散、安全、分布式的發電方式,不需要長距離的輸電,配電費用小效率高,可降低發電成本;3)即時發電電量與建筑用電高峰曲線一致,良好的隔熱功能,可節電節能;4)對聲波有阻尼作用,隔音性能優異。BIPV 局限性在于,要與建筑物同時設計、施工和安裝,光伏系統工程進度受建筑總體進度制約,需兼顧力學和美學且生產量少自動化程度低,導致成本相對較高。

    BIPV的兩大主要細分場景為光伏屋頂和光伏幕墻:

    圖1-4 申洲國際光伏幕墻

    來源:龍焱能源科技

    光伏幕墻使用薄膜組件居多,對立面朝向有要求。光伏幕墻是將幕墻和光伏發電功能相結合的幕墻,集發電、美觀、通風采光、外部圍護等功能于一體,根據透光、不透光需求,分別采用非晶硅(薄膜)類組件/未滿鋪的晶硅組件、晶硅組件。據 BIPVboost 數據,2018年針對幕墻應用的BIPV中,晶硅電池占比為 44%,薄膜類電池為56%。光伏幕墻可用面積大,在處于南立面、無遮擋,且電價較高時,經濟性可觀。

    圖1-5 神木陜煤集團張家峁礦業改造BIPV

    來源:隆基綠能官網

    光伏屋頂應用范圍最廣泛,絕大多數采用晶硅組件。光伏屋頂是具有承重隔熱防水功能、并疊加電池板形成的屋頂,并能有效提供工業廠房用電需求的綠色建筑類型。一般光伏屋頂不要求透光,多數采用晶硅組件。根據 BIPVboost 數據顯示,2018 年針對屋頂應用的BIPV 中,晶硅電池占比達到 90%,薄膜類電池占比為 10%。光伏屋頂僅考慮發電、安全、防水保溫要求,節省設計環節,實現成本較低;相較于幕墻,可獲得最長的光照時間和較大的光照面積,經濟效益最好。

    圖1-6 光伏幕墻與光伏屋頂對比

    來源:CPIA《中國光伏產業發展路線圖 2021年版》,國際能源網,BIPV在線

    1.3 BIPV經濟性

    BIPV光伏幕墻有透光性要求,采用薄膜組件較多,薄膜組件本身生產技術不及晶硅組件成熟,且施工難度更大,成本相對晶硅組件更高。加上光伏幕墻光照利用小時數不如光伏屋頂的原因使得在同等條件下,光伏屋頂的經濟性優于光伏幕墻。據國際能源網采訪數據,BIPV光伏幕墻的投資回收期在6-8 年。截至2021年底,從全投資內部收益率水平來看,較好的屋頂項目可能達到9%,但較好的幕墻立面項目可能略高于7%。我們以《不同BIPV系統的收益及環境效益分析(趙泰祥)》中,地處昆明市云南師范大學呈貢校區(東經 102°51′,北緯24°51′)的能源與環境科學學院大樓南立面幕墻與圖書館屋頂項目為例(組件均面向南方,偏東 18°),利用兩個系統的參數進行發電收益測算,其中核心假設包括:幕墻、屋頂的電池組件效率分別為15%、22%(裝機量/發電量等根據組件效率放大倍數進行同比例估算)、幕墻/屋頂的單位投資分別為4.5/4元/W、日常運維費用為51元/(千瓦·年)、云南省上網電價為0.33元/kWh等,測算得到光伏幕墻、光伏屋頂系統25年壽命周期的發電量分別為 21.0kWh/Wp、28.7kWh/Wp,產生的收益(扣除運維與初始投資成本)分別為1.1元/Wp、4.1元/Wp。

    圖1-7 光伏幕墻與光伏屋頂發電量、發電收益測算

    來源:《不同BIPV系統的收益及環境效益分析(趙泰祥)》,天風證券研究所

    2. 我國BIPV市場空間預測

    天風證券假設22-25年建筑業房屋竣工面積增速為4%/3%/2%/1%,光伏幕墻及立面可安裝面積為竣工面積的1/4,根據2021年竣工面積構成占比計算不同類型建筑面積的年新增建筑光伏幕墻及立面可安裝面積;分別假設各類建筑幕墻光伏滲透率逐步提升,假設2022年光伏幕墻單位面積造價為4.5元,23-25年以每年5%的幅度遞減,測算得到2022-2025年光伏幕墻市場空間將分別達到 52/76/109/138億元(幕墻安裝光伏基本為BIPV形式,光伏幕墻市場空間可視為 BIPV幕墻市場空間)。

    圖2-1 天風證券預測光伏幕墻BIPV市場空間

    來源:天風證券研究所

    對于新增建筑屋頂市場假設:

    1)光伏屋頂可安裝面積為建筑業房屋竣工面積的1/6,其余假設與幕墻測算時所作假設類似,同理計算年新增建筑光伏屋頂可安裝面積;

    2)住宅、廠房及倉庫、辦公及商服、公共建筑的新建光伏滲透率到25年為7%、18%、12%、20%;

    3)2022年光伏屋頂單位面積造價為4.0元,23-25年以每年5%的幅度遞減;

    4)22-25年新建建筑屋頂BIPV滲透率分別為11%、24%、45%、76%,測算得到2022-2025年BIPV屋頂新增市場空間將分別達到23、70、161、302億元。

    圖2-2 天風證券預測新增建筑BIPV市場空間

    來源:天風證券研究所

    據中國建筑科學研究院數據,2021年我國既有建筑面積達到600 億平方米,可安裝光伏面積約為100億平方米。假設到2025年既有建筑屋頂光伏改造比例為 6%,2022年光伏屋頂單位面積造價為4.0元,23-25年以每年5%的幅度遞減,22-25年既有建筑BIPV滲透率分別為5%/15%/25%/30%,測算得到2022-2025年 BIPV屋頂可改造市場空間將分別達到 94/371/750/1,038億元。

    圖2-3 天風證券預測既有建筑BIPV市場空間

    來源:天風證券研究所

    國泰君安證券的預測:1)根據住建部建設用地面積及建筑密度測算屋頂面積。根據不同建筑類型假設安裝比例,單位面積安裝光伏為150W/平,以成本4.5元/W,單位投資成本每年下降2%的增速計算,滲透率由5%增長至20%。測算到2025年我國新增屋頂BIPV裝機容量約12.1GW,市場規模為502.34億元。2)由于存量屋頂建筑的改造無法一蹴而就,假設住宅改造比率為 1%,其他建筑改造比例逐漸增加至2025年的12%,存量屋頂BIPV滲透率為1%。預計到2025年屋頂存量市場新裝機2.78GW,市場規模達到115.32億元。3)根據國家統計局的數據,2021年,全國新增房屋竣工面積40.8億平。根據國家住宅工程中心研究,單層各立面面積之和與標準層面積之比得到0.26-0.28。假設立面面積與總建筑面積之比為 0.26,非幕墻墻面的窗墻比分別為 0.4/0.6、外部環境和建筑自身的遮擋因子為0.2計算,估算建筑外立面單位面積安裝的光伏量 130W/m2,以及對外立面光伏設備的單位造價進行估計,得到2025年我國新增BIPV外立面市場規模約為404.95億元,裝機容量8.78GW。

    圖2-4 國泰君安證券預測BIPV市場空間

    來源:國泰君安證券

    3. BIPV相關政策梳理

    3.1 國家大力推動BIPV

    1)2021年10月,根據碳達峰方案,2025年新建公建、廠房屋頂光伏覆蓋率達 50%。

    2)2022年3月住建部出臺《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》,明確到2025年全國新增建筑太陽能光伏裝機容量0.5億千瓦以上。

    3)2022年7月工信部/發改委/生態環境部印發《工業領域碳達峰實施方案》引導企業、園區加快分布式光伏等開發運行。

    4)2022年7月住建部/發改委《城鄉建設領域碳達峰實施方案》推進建筑太陽能光伏一體化建設,到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%。推動既有公共建筑屋頂加裝太陽能光伏系統。

    圖3-1 2022年國家BIPV政策

    來源:政府官網,國泰君安證券

    3.2 全國各省市積極推動BIPV

    1)江西省十四五規劃全省新增太陽能光電建筑一體化應用裝機容量達100兆瓦,新增太陽能光熱建筑應用面積1000萬平方米。

    2)北京市開發“光伏+現代產業”、建筑光伏一體化等分布式光伏項目。

    3)浙江省持續積極發展建筑一體化光伏發電系統,在特色小鎮、工業園區和經濟技術開發園區以及商場、學校、醫院等建筑屋頂繼續推進分布式光伏應用。

    圖3-2 2022年部分地方BIPV政策

    來源:地方政府官網,國泰君安證券

    3.3 整縣分布式光伏政策

    2021年6月國家能源局綜合司下發的《關于報送整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》:黨政機關建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于50%;學校、醫院、村委會等公共建筑屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于40%;工商業廠房屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低于30%。根據能源局發布的全國整縣光伏推進試點縣市的最終名單,共有33個省份的676個縣(市、區)被列入光伏整縣的試點區域,約占全國比例的 25%。根據試點名單,山東、河南、江蘇三省入選總數達195個,將近占總體數量的30%。東中部地區試點數量超過400個,與國家在東中部地區大力推廣分布式光伏的布局相符。

    圖3-3 整縣政策下部分地方分布式光伏規劃

    來源:各地方政府公告

    4. BIPV商業模式

    根據企業所獲得現金流的環節差異,可將分布式光伏業務開發模式分為:

    1)EPC(或EPCO)模式,現金流流入流出主要發生在建設環節,視業主要求可參與期間運營,但不涉及投資及轉讓;

    2)BT模式,建設期以自有資金投入,待運營一段時間后直接出售一次性收回現金流;

    3)BOT模式,建設期以自有資金投入,但企業投資是為了自持光伏電站資產,通過長期獲取電費收入實現現金流回收。

    4.1 EPC/EPCO模式

    在屋頂業主選擇投資光伏電站的情況下,(新能源)工程企業可通過提供系統集成解決方案和后續運維服務,獲取相應回報。該模式下,企業自身維持輕資產運營,資金周轉較快,一旦承接大型項目,還能夠發揮大額采購帶來的規模優勢,后期獲得的運維服務還能夠帶來持續穩定的收入。但缺點在于競爭比較激烈,利潤率相對較低,且面臨墊資風險,需要具備較強的融資、拿單和項目管理能力。

    圖4-1 芯能科技分布式光伏EPC項目商業模式

    來源:芯能科技公告

    對比傳統工程的 EPC 業務(如房建、基建等),光伏電站 EPC 盈利能力相對更高,但不同企業、不同 EPC 項目毛利率波動較大,主要是受到以下幾個因素影響:1)合同范圍,光伏組件供貨毛利較低,采購占比較高,若合同約定項目承包商自身提供光伏組件、逆變器等設備,容易造成項目毛利率偏低;2)投資方投資預算,各光伏電站由于備案時間、并網時間、建設地、電站類型、中標電價等差異,造成投資方建設資金投入金額、投資回報(包括當地燃煤機組標桿上網電價、國家補貼和地方補貼構成)存在顯著差異,由此導致各光伏電站投資方的投資預算存在明顯不同;3)開拓新市場/標桿性項目影響;4)項目實施過程其他需要增加成本的環節,比如屋頂需要額外加固。

    4.2 BT模式

    與EPC 模式相比,BT模式需要企業更長時間的資金沉淀,但由于在出售時產品已經正常工作,故可以獲得一定程度溢價。以正泰安能“投資 + 租轉售”模式為例:公司先通過租賃屋頂并投資電站完成屋頂光伏項目的建設并維持運營,在項目穩定運行后再轉售給屋頂業主(即租 轉售模式),屋頂電站的銷售有助于公司快速回籠資金,也符合其“十四五規劃”中提出的“高科技、輕資產、平臺化、服務型”經營方向。針對戶用分布式光伏,由于單個項目規模較工商業更小、更加分散,在推廣上更加依賴對當地較為了解的專業人員。正泰公司通過代理商合作下沉至農戶市場,代理商按照正泰電站開發技術規范、工程質量、工程約定的完工時間進行建設,享受開發和建設收益。

    圖4-2 正泰戶用光伏商業模式

    來源:戶用光伏網

    對比 EPC,該模式優點在于可獲取的回報往往更高(主要來自成熟電站出售帶來的溢 價),但也對開發企業提出更高要求,因資金沉淀期更長或降低公司 ROA,也更依賴企業對屋頂資源的甄別能力,若進入運營期后項目發電能力低于預期,則難以吸引買主。

    4.3 BOT模式

    投資企業與用電需求較高的工商企業合作,在業主的屋頂資源上建設光伏電站,獲取運營帶來的發電收益,并承擔屋頂租金(如有)、運維費用等各項成本。常見的一種業態是,投資企業與屋頂資源業主簽訂能源管理合同,在電站建成運營后,所發電量優先供應屋頂業主, 給予其一定的電價折扣或者支付屋頂資源業主一定的租賃費用(若支付租賃費用,則電價折扣力度減小)。此模式下,由于需要給予屋頂業主部分補償,回報率會有所削弱,但投資企業可通過杠桿放大 IRR,獲取中意的風險/收益配比。

    圖4-3 投資他人屋頂商業模式

    來源:芯能科技公告

    與前兩種商業模式相比,BOT 模式可以在項目建成后的 20+年內持續穩定的獲得發電 收益,同時也承擔了投資回收期拉長所帶來的潛在風險,如電價波動、自然災害、屋頂業主經營不善等情況。一般而言,在穩定運行的情況下,電站投資運營業務的毛利率較高,在60%左右,若未來電價進一步上漲,則毛利率可能繼續上升。

    EPC(O)、BT、BOT 模式對企業經營能力要求不同,企業需根據自身稟賦選擇合適的商業模式。一般而言:1)工程經驗豐富、系統集成能力強的企業,可優先考慮 EPC;2)融資成本低、渠道分布廣、具備自供相關組件能力的企業,可進一步考慮持有、運營光伏資產,即 BT 或者 BOT 模式。

    5. BIPV玩家

    BIPV 產業鏈參與者主要包括上游電池生產企業、中游光伏建筑集成企業和下游投資方。上游光伏電池可分為晶硅電池和薄膜電池兩種技術路線。中游系統集成體現建筑與光伏行業融合,其中光伏企業布局上游+中游,可銷售定制 BIPV 產品和負責產品集成安裝,建筑企業則深耕建筑圍護、鋼結構、幕墻等細分領域。下游投資方主要有政府公共建筑、居民住宅和工商業園區三種類型。

    圖5-1 四類BIPV玩家

    來源:各公司公告

    6. 參考文獻

    1)《不同BIPV系統的收益及環境效益分析(趙泰祥)》;

    2)《中國光伏產業發展路線圖 2021年版(CPIA)》;

    3)《光伏幕墻和光伏屋頂比較研究(天風證券)》;

    4)《BIPV 的發展空間、商業模式與競爭格局(國泰君安證券)》。

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