建筑光伏风口已至,BIPV市场空间广阔
光伏建筑一体化(BIPV)是指区别于传统的屋面光伏系统,光伏组件既实现光伏发电的功能,又承担建筑构件和建筑材料的功能,与建筑主体同步设计施工,从而达到与建筑物融为一体的效果。在中国力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的“双碳”目标的推动下,建筑业低碳发展成为必然趋势;政策力挺、原材料价格降低、光伏发电成本较低等,均促使BIPV竞争优势凸显,行业发展前景逐步向好。
虽仍在发展初期,但多因素推动行业快速发展
BIPV概念自2006年进入我国,目前仍处于应用初期,主要还是受到行业标准体系制定以及市场运行机制不完善等因素的限制。一方面,过去几年BIPV行业还处于发展初期,“光电建筑”尚未有准确且统一的概念,建筑行业对于BIPV的相关标准体系制定并不完善,主要依靠行业内部讨论和地方规划来进行。另一方面,BIPV市场运行机制并未完善,推广过程存在诸多痛点;对于BIPV建设方,由于投资较大,回收周期较长,且建设标准不明确,无法验收等问题尚为显著;而对于BIPV使用方,由于需承担一定的使用成本,受限于对经济效益、企业自身经营稳定性的考量,使用的积极性也有待进一步提高。
但随着一系列节能减排政策的陆续出台、上游硅料产能不断扩大带动的原材料价格下降以及目前工商业用电优惠的逐步取消,都在不同程度推动BIPV行业的快速发展。
在“力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和的‘双碳’目标”下,中央陆续出台了助力各行各业实现降低碳排放的各类行业准则和可实施性方案,国家能源局综合司等各部门通过陆续出台“整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知”,“城乡建设领域碳达峰实施方案”等系列方案的方式,利用光伏发电来实现建筑碳排放的减少,推动光伏建筑一体化的发展。具体来看,政策要求推进建筑太阳能光伏一体化建设,实现到2025年新建公共机构建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%的目标,同时推动既有公共建筑屋顶加装太阳能光伏系统,到2025年城镇建筑可再生能源替代率达到8%。此外,各地方政府同步响应政策,陆续颁布多项政策并提供补贴,央企、民企各类型企业进一步加大了BIPV光伏部署的力度,同时叠加BIPV自身技术的不断成熟,使得绿色建筑、屋顶光伏等相关政策加速落地,BIPV渗透率及装机量将不断提升,BIPV光伏进入快速发展新阶段,未来有望持续放量,并进一步并带动相关材料需求的快速增长。
其次,在原材料价格方面,硅料产能的扩大预计将带动BIPV行业的主要原材料价格的下降,产品制造成本将在一定程度上有所降低,一定程度上促进BIPV行业的发展。晶硅材料中的单晶硅材料作为目前BIPV行业的主要应用材料,国内多家硅料企业纷纷表态将在2023年扩大产能。例如,硅料制造头部企业TCL中环表示2023年末公司晶体产能将增产约40GW,大全能源也表示新基地建成将提升产能约10万吨硅料,包括东方日升在内的多家A股硅料生产企业均已表示,2023年将扩大硅料产能。同时,当前多家新入局多晶硅领域企业如特斯拉SolarRoof,也正加速扩张产能,行业产能扩张预计可达百万吨。硅料产能的不断扩大,将满足光伏行业较长时间内对于多晶硅料的需求量,预计将带动原材料硅料和BIPV组件价格的下降,从而进一步推动BIPV市场和相关材料的快速发展。
再者,随着国家对工商业用电的优惠正逐步取消,工业用电价格逐步上涨,因此预计将有更多的工业和商业建筑使用光伏发电的方式降低电力成本,也进一步推动了BIPV行业的发展。我国电力结构中煤电依然占据主体地位,当前煤炭原材料价格的持续上涨,推升了电价呈持续上涨的趋势,加上高能耗行业优惠电价的逐步取消,高能耗行业的全部用电价格将通过电力市场化交易方式形成,直接与电网企业结算,导致高耗能企业市场交易电价上浮超过20%。若后续国内电价市场化政策持续加码、工商业电价持续上涨,预计将有更多的工业和商业建筑使用光伏发电的方式降低电力成本。
BIPV市场空间广阔,晶硅和薄膜组件迎机遇
从新建增量市场来看,2021 年全国建筑业企业房屋竣工面积40.8 亿平方米,BIPV可安装面积总计占比10%(屋顶可安装面积占比7%,侧面可安装面积占比3%),渗透率达约2%,市场规模达约71.5亿元。接下来降低建筑碳排放的节能政策的推动下,我国BIPV将迎来快速发展期,预计到2025年,BIPV渗透率将快速提升至16%,市场规模预计达511.1亿元。
而以晶硅和薄膜为代表的BIPV电池技术路线,预计同样会受BIPV的快速发展而带动。晶硅电池作为当前在BIPV组件中的主要光伏电池材料,目前在光电建筑上占据95%的市场份额。一方面,得益于生产技术和设备的成熟性,目前生产设备已实现国产化,产品技术自主先进,光电转化率高(尤其单晶的光电转化率可达25%)且产品性能稳定;另一方面,得益于产业链的完整性,晶硅电池的设备投资较低,因此晶硅电池经济性明显。此外,从应用场景来看,由于晶硅电池片不透光且光电转换率较高的特性,太阳辐射强度高、对透光性、建筑美学要求相对低的建筑屋顶对晶硅电池释放出更大的应用需求。
除了晶硅电池,薄膜电池也是目前BIPV的关键组件之一,在当前建筑美学对色彩、异形等要求不断提高的大环境下,色彩更丰富、弱光性更佳且热斑效应更小的薄膜电池组件逐渐在建筑立面释放出可观的市场潜力。一方面,从城市空间而言,高层建筑立面面积逻辑上大于屋顶面积,意味着在国家推动超低能耗建筑等路径下,建筑立面发电也将是大势所趋和有效补充,而薄膜电池因其更好的弱光性、更低的功率损失,将随着BIPV应用的快速发展而进一步渗透。另一方面,当前业主对于建筑物美观和异形的要求不断提升,薄膜电池可根据需要制作成不同透光率的同时,按需定制化颜色和形状,进一步满足更多的应用场景和建筑整体外观的设计需求。但受转换率较低、成本较高等限制,目前我国薄膜电池产业化发展仍处于起步阶段,薄膜电池在市场应用率方面的有效提升预计仍需较长的周期才能实现。
BIPV行业发展可期,多家行业龙头纷纷布局
从竞争格局来看,以隆基股份为代表的晶硅电池材料商、以凯盛科技集团为代表的薄膜电池材料商、以及以精工钢构为代表的建筑企业纷纷布局,BIPV市场前景可观。
隆基股份作为全球最大的硅片商和组件商,于2014年进军太阳能电池和组件行业,进而拓展光伏业务。产品方面,依托其组件端的制造能力和技术实力,通过发布BIPV产品“隆顶”及光伏幕墙产品“隆锦”,实现定制化设计和现场装配式施工,使得产品与建筑适配性和贴合性更强,解决了传统光伏组件使用寿命不匹配、造成屋面损伤、发电量少等痛点。同时,隆基股份还与亚玛顿签订合作协议,共同研发用于BIPV的1.6mm超薄玻璃,进一步减轻结构重量,持续优化BIPV产品结构,拓展更多应用场景的同时,进一步打开BIPV业务成长空间;另一方面,隆基股份通过完成对森特股份24.28%股权的收购,成为其第二大股东,实现向光伏中游多应用场景的延伸(屋顶和幕墙),积极布局BIPV业务新的增长点。
凯盛科技集团以玻璃新材料研究起家,在薄膜电池领域发力碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒(CIGS)电池两条路径,居国内领先水平。公司旗下成都中建材光电材料有限公司致力于碲化镉薄膜电池领域拓展,2018年4月投产世界第一条大面积碲化镉发电玻璃生产线投产,实现当年投产当年盈利,目前实验室转换效率突破20.24%,生产线转换效率达到15.8%,居国内领先水平。公司旗下凯盛光伏材料有限公司在安徽省蚌埠市拥有首个铜铟镓硒光伏产业基地,年产能300MW。2021年,经美国国家可再生能源实验室(NREL)测试证实,公司下属Avancis 公司生产的30厘米×30厘米铜铟镓硒太阳能电池组件的光电转换效率达到19.64%,再次打破了铜铟镓硒太阳能电池组件光电转换效率的世界纪录。
除了隆基股份、凯盛科技等光伏企业外,建筑围护、钢结构、幕墙等建筑细分领域龙头企业也同样开始布局BIPV行业。精工钢构作为国内钢结构行业龙头公司,在全国钢结构行业排名中连续六年蝉联第一,一方面,通过设立子公司的方式聚焦和拓展光伏业务,是目前唯一在BIPV行业产生净利润的钢结构公司。另一方面,精工钢构于2022年与上游“天合光能”下属子公司江苏天合智慧分布式能源有限公司签署《战略合作协议》,双方拟发挥各自优势,开展BIPV业务合作,共同推广天能瓦BIPV光伏分布式电站业务,双方战略合作期间计划实现光伏系统500MW 销售规模。
厂房、公共建筑、商业建筑或将成为新的增长点
从政策来看,根据国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》,到2025年,要求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%。而在国家能源局综合司下发的《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,要求党政机关建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于50%;学校、医院等公共建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于40%;工商业厂房屋顶总面积可安装光伏发电比例不低于30%。
从我国的建筑结构类型来看,我国城镇住宅以高层建筑为主,屋顶面积相对较小,加上居民电价偏低,BIPV用于住宅无法获得超额收益。而工商业及公共建筑多为低层建筑,屋顶面积大,尤其工业厂房常用的轻钢结构与BIPV组件具有很高的适配性。此外,工商业用电量大且电价较高,短回收期、高收益率为工商业建筑选择BIPV方案带来了强动力。因此在组件成本不断下降、效率持续提升的情况下,工业厂房、商业建筑、公共建筑屋顶和外立墙面已初具经济性,成为BIPV最具潜力和可行性的应用场景。
整体而言,在当前碳达峰、碳中和的大背景下,光伏建筑是绿色建筑重要的实现路径,BIPV将迎高速发展。从产品端来看,晶硅和薄膜组件将迎来新的发展机遇;从应用场景来看,工业厂房、公共建筑以及商业建筑或将成为新的增长点。而BIPV的“光伏+建材”双重属性吸引多方玩家布局,建筑建材企业切入优势不可小觑。