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(gòu)件，可替代部分建筑材料。傳統(tǒng)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(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工和同時(shí)安裝并與建筑形成完美結(jié)合。
圖1-1 BIPV、BAPV對(duì)比
來源：《建設(shè)科技期刊2021》
從應(yīng)用上來看，BIPV直接作為建筑的一部分使用，既可防陽(yáng)光直射和雨水侵蝕，又不會(huì)影響建筑物的外觀效果，達(dá)到與建筑物的完美結(jié)合。BIPV的常見應(yīng)用場(chǎng)景包括：光伏屋面(直接作為屋面層，承擔(dān)屋面功能)、光伏幕墻(直接作為幕墻面板，與支承結(jié)構(gòu)共同構(gòu)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(duì)于幕墻，更適合加裝于屋頂。BAPV一般應(yīng)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(yè)主注意到 BIPV/BAPV在節(jié)電和投資回報(bào)上的吸引力，產(chǎn)品應(yīng)用日趨廣泛。
BIPV應(yīng)用案例--嘉興火車站屋頂
來源：龍焱能源科技
圖1-3 BAPV應(yīng)用--民用主宅屋頂
來源：龍焱能源科技
1.2 BIPV特點(diǎn)、應(yīng)用
BIPV 的主要優(yōu)點(diǎn)在于：1)不占用土地，節(jié)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(fā)電方式，不需要長(zhǎng)距離的輸電，配電費(fèi)用小效率高，可降低發(fā)電成本;3)即時(shí)發(fā)電電量與建筑用電高峰曲線一致，良好的隔熱功能，可節(jié)電節(jié)能;4)對(duì)聲波有阻尼作用，隔音性能優(yōu)異。BIPV 局限性在于，要與建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和安裝，光伏系統(tǒng)工程進(jìn)度受建筑總體進(jìn)度制約，需兼顧力學(xué)和美學(xué)且生產(chǎn)量少自動(dòng)化程度低，導(dǎo)致成本相對(duì)較高。
BIPV的兩大主要細(xì)分場(chǎng)景為光伏屋頂和光伏幕墻：
圖1-4 申洲國(guó)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(duì)立面朝向有要求。光伏幕墻是將幕墻和光伏發(fā)電功能相結(jié)合的幕墻，集發(fā)電、美觀、通風(fēng)采光、外部圍護(hù)等功能于一體，根據(jù)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(jù) BIPVboost 數(shù)據(jù)，2018年針對(duì)幕墻應(yīng)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(wú)遮擋，且電價(jià)較高時(shí)，經(jīng)濟(jì)性可觀。
圖1-5 神木陜煤集團(tuán)張家峁礦業(yè)改造BIPV
來源：隆基綠能官網(wǎng)
光伏屋頂應(yīng)用范圍最廣泛，絕大多數(shù)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(yè)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(shù)采用晶硅組件。根據(jù) BIPVboost 數(shù)據(jù)顯示，2018 年針對(duì)屋頂應(yīng)用的BIPV 中，晶硅電池占比達(dá)到 90%，薄膜類電池占比為 10%。光伏屋頂僅考慮發(fā)電、安全、防水保溫要求，節(jié)省設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)成本較低;相較于幕墻，可獲得最長(zhǎng)的光照時(shí)間和較大的光照面積，經(jīng)濟(jì)效益最好。
圖1-6 光伏幕墻與光伏屋頂對(duì)比
來源：CPIA《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖 2021年版》，國(guó)際能源網(wǎng)，BIPV在線
1.3 BIPV經(jīng)濟(jì)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(chǎn)技術(shù)不及晶硅組件成熟，且施工難度更大，成本相對(duì)晶硅組件更高。加上光伏幕墻光照利用小時(shí)數(shù)不如光伏屋頂?shù)脑蚴沟迷谕葪l件下，光伏屋頂?shù)慕?jīng)濟(jì)性優(yōu)于光伏幕墻。據(jù)國(guó)際能源網(wǎng)采訪數(shù)據(jù)，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(nèi)部收益率水平來看，較好的屋頂項(xiàng)目可能達(dá)到9%，但較好的幕墻立面項(xiàng)目可能略高于7%。我們以《不同BIPV系統(tǒng)的收益及環(huán)境效益分析(趙泰祥)》中，地處昆明市云南師范大學(xué)呈貢校區(qū)(東經(jīng) 102°51′，北緯24°51′)的能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院大樓南立面幕墻與圖書館屋頂項(xiàng)目為例(組件均面向南方，偏東 18°)，利用兩個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行發(fā)電收益測(cè)算，其中核心假設(shè)包括：幕墻、屋頂?shù)碾姵亟M件效率分別為15%、22%(裝機(jī)量/發(fā)電量等根據(jù)組件效率放大倍數(shù)進(jìn)行同比例估算)、幕墻/屋頂?shù)膯挝煌顿Y分別為4.5/4元/W、日常運(yùn)維費(fèi)用為51元/(千瓦·年)、云南省上網(wǎng)電價(jià)為0.33元/kWh等，測(cè)算得到光伏幕墻、光伏屋頂系統(tǒng)25年壽命周期的發(fā)電量分別為 21.0kWh/Wp、28.7kWh/Wp，產(chǎn)生的收益(扣除運(yùn)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(fā)電量、發(fā)電收益測(cè)算
來源：《不同BIPV系統(tǒng)的收益及環(huán)境效益分析(趙泰祥)》，天風(fēng)證券研究所
2. 我國(guó)BIPV市場(chǎng)空間預(yù)測(cè)
天風(fēng)證券假設(shè)22-25年建筑業(yè)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(jù)2021年竣工面積構(gòu)成占比計(jì)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(shè)各類建筑幕墻光伏滲透率逐步提升，假設(shè)2022年光伏幕墻單位面積造價(jià)為4.5元，23-25年以每年5%的幅度遞減，測(cè)算得到2022-2025年光伏幕墻市場(chǎng)空間將分別達(dá)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(chǎng)空間可視為 BIPV幕墻市場(chǎng)空間)。
圖2-1 天風(fēng)證券預(yù)測(cè)光伏幕墻BIPV市場(chǎng)空間
來源：天風(fēng)證券研究所
對(duì)于新增建筑屋頂市場(chǎng)假設(shè)：
1)光伏屋頂可安裝面積為建筑業(yè)房屋竣工面積的1/6，其余假設(shè)與幕墻測(cè)算時(shí)所作假設(shè)類似，同理計(jì)算年新增建筑光伏屋頂可安裝面積;
2)住宅、廠房及倉(cāng)庫(kù)、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(jià)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(cè)算得到2022-2025年BIPV屋頂新增市場(chǎng)空間將分別達(dá)到23、70、161、302億元。
圖2-2 天風(fēng)證券預(yù)測(cè)新增建筑BIPV市場(chǎng)空間
來源：天風(fēng)證券研究所
據(jù)中國(guó)建筑科學(xué)研究院數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)既有建筑面積達(dá)到600 億平方米，可安裝光伏面積約為100億平方米。假設(shè)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(jià)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(cè)算得到2022-2025年 BIPV屋頂可改造市場(chǎng)空間將分別達(dá)到 94/371/750/1,038億元。
圖2-3 天風(fēng)證券預(yù)測(cè)既有建筑BIPV市場(chǎng)空間
來源：天風(fēng)證券研究所
國(guó)泰君安證券的預(yù)測(cè)：1)根據(jù)住建部建設(shè)用地面積及建筑密度測(cè)算屋頂面積。根據(jù)不同建筑類型假設(shè)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(jì)算，滲透率由5%增長(zhǎng)至20%。測(cè)算到2025年我國(guó)新增屋頂BIPV裝機(jī)容量約12.1GW，市場(chǎng)規(guī)模為502.34億元。2)由于存量屋頂建筑的改造無(wú)法一蹴而就，假設(shè)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(yù)計(jì)到2025年屋頂存量市場(chǎng)新裝機(jī)2.78GW，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到115.32億元。3)根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2021年，全國(guó)新增房屋竣工面積40.8億平。根據(jù)國(guó)家住宅工程中心研究，單層各立面面積之和與標(biāo)準(zhǔn)層面積之比得到0.26-0.28。假設(shè)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(huán)境和建筑自身的遮擋因子為0.2計(jì)算，估算建筑外立面單位面積安裝的光伏量 130W/m2，以及對(duì)外立面光伏設(shè)備的單位造價(jià)進(jìn)行估計(jì)，得到2025年我國(guó)新增BIPV外立面市場(chǎng)規(guī)模約為404.95億元，裝機(jī)容量8.78GW。
圖2-4 國(guó)泰君安證券預(yù)測(cè)BIPV市場(chǎng)空間
來源：國(guó)泰君安證券
3. BIPV相關(guān)政策梳理
3.1 國(guó)家大力推動(dòng)BIPV
1)2021年10月，根據(jù)碳達(dá)峰方案，2025年新建公建、廠房屋頂光伏覆蓋率達(dá) 50%。
2)2022年3月住建部出臺(tái)《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，明確到2025年全國(guó)新增建筑太陽(yáng)能光伏裝機(jī)容量0.5億千瓦以上。
3)2022年7月工信部/發(fā)改委/生態(tài)環(huán)境部印發(fā)《工業(yè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》引導(dǎo)企業(yè)、園區(qū)加快分布式光伏等開發(fā)運(yùn)行。
4)2022年7月住建部/發(fā)改委《城鄉(xiāng)建設(shè)領(lǐng)域碳達(dá)峰實(shí)施方案》推進(jìn)建筑太陽(yáng)能光伏一體化建設(shè)，到2025年新建公共機(jī)構(gòu)建筑、新建廠房屋頂光伏覆蓋率力爭(zhēng)達(dá)到50%。推動(dòng)既有公共建筑屋頂加裝太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)。
圖3-1 2022年國(guó)家BIPV政策
來源：政府官網(wǎng)，國(guó)泰君安證券
3.2 全國(guó)各省市積極推動(dòng)BIPV
1)江西省十四五規(guī)劃全省新增太陽(yáng)能光電建筑一體化應(yīng)用裝機(jī)容量達(dá)100兆瓦，新增太陽(yáng)能光熱建筑應(yīng)用面積1000萬(wàn)平方米。
2)北京市開發(fā)“光伏+現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)”、建筑光伏一體化等分布式光伏項(xiàng)目。
3)浙江省持續(xù)積極發(fā)展建筑一體化光伏發(fā)電系統(tǒng)，在特色小鎮(zhèn)、工業(yè)園區(qū)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)園區(qū)以及商場(chǎng)、學(xué)校、醫(yī)院等建筑屋頂繼續(xù)推進(jìn)分布式光伏應(yīng)用。
圖3-2 2022年部分地方BIPV政策
來源：地方政府官網(wǎng)，國(guó)泰君安證券
3.3 整縣分布式光伏政策
2021年6月國(guó)家能源局綜合司下發(fā)的《關(guān)于報(bào)送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開發(fā)試點(diǎn)方案的通知》：黨政機(jī)關(guān)建筑屋頂總面積可安裝光伏發(fā)電比例不低于50%;學(xué)校、醫(yī)院、村委會(huì)等公共建筑屋頂總面積可安裝光伏發(fā)電比例不低于40%;工商業(yè)廠房屋頂總面積可安裝光伏發(fā)電比例不低于30%。根據(jù)能源局發(fā)布的全國(guó)整縣光伏推進(jìn)試點(diǎn)縣市的最終名單，共有33個(gè)省份的676個(gè)縣(市、區(qū))被列入光伏整縣的試點(diǎn)區(qū)域，約占全國(guó)比例的 25%。根據(jù)試點(diǎn)名單，山東、河南、江蘇三省入選總數(shù)達(dá)195個(gè)，將近占總體數(shù)量的30%。東中部地區(qū)試點(diǎn)數(shù)量超過400個(gè)，與國(guó)家在東中部地區(qū)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(guī)劃
來源：各地方政府公告
4. BIPV商業(yè)模式
根據(jù)企業(yè)所獲得現(xiàn)金流的環(huán)節(jié)差異，可將分布式光伏業(yè)務(wù)開發(fā)模式分為：
1)EPC(或EPCO)模式，現(xiàn)金流流入流出主要發(fā)生在建設(shè)環(huán)節(jié)，視業(yè)主要求可參與期間運(yùn)營(yíng)，但不涉及投資及轉(zhuǎn)讓;
2)BT模式，建設(shè)期以自有資金投入，待運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后直接出售一次性收回現(xiàn)金流;
3)BOT模式，建設(shè)期以自有資金投入，但企業(yè)投資是為了自持光伏電站資產(chǎn)，通過長(zhǎng)期獲取電費(fèi)收入實(shí)現(xiàn)現(xiàn)金流回收。
4.1 EPC/EPCO模式
在屋頂業(yè)主選擇投資光伏電站的情況下，(新能源)工程企業(yè)可通過提供系統(tǒng)集成解決方案和后續(xù)運(yùn)維服務(wù)，獲取相應(yīng)回報(bào)。該模式下，企業(yè)自身維持輕資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，資金周轉(zhuǎn)較快，一旦承接大型項(xiàng)目，還能夠發(fā)揮大額采購(gòu)帶來的規(guī)模優(yōu)勢(shì)，后期獲得的運(yùn)維服務(wù)還能夠帶來持續(xù)穩(wěn)定的收入。但缺點(diǎn)在于競(jìng)爭(zhēng)比較激烈，利潤(rùn)率相對(duì)較低，且面臨墊資風(fēng)險(xiǎn)，需要具備較強(qiáng)的融資、拿單和項(xiàng)目管理能力。
圖4-1 芯能科技分布式光伏EPC項(xiàng)目商業(yè)模式
來源：芯能科技公告
對(duì)比傳統(tǒng)工程的 EPC 業(yè)務(wù)(如房建、基建等)，光伏電站 EPC 盈利能力相對(duì)更高，但不同企業(yè)、不同 EPC 項(xiàng)目毛利率波動(dòng)較大，主要是受到以下幾個(gè)因素影響：1)合同范圍，光伏組件供貨毛利較低，采購(gòu)占比較高，若合同約定項(xiàng)目承包商自身提供光伏組件、逆變器等設(shè)備，容易造成項(xiàng)目毛利率偏低;2)投資方投資預(yù)算，各光伏電站由于備案時(shí)間、并網(wǎng)時(shí)間、建設(shè)地、電站類型、中標(biāo)電價(jià)等差異，造成投資方建設(shè)資金投入金額、投資回報(bào)(包括當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價(jià)、國(guó)家補(bǔ)貼和地方補(bǔ)貼構(gòu)成)存在顯著差異，由此導(dǎo)致各光伏電站投資方的投資預(yù)算存在明顯不同;3)開拓新市場(chǎng)/標(biāo)桿性項(xiàng)目影響;4)項(xiàng)目實(shí)施過程其他需要增加成本的環(huán)節(jié)，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(yè)更長(zhǎng)時(shí)間的資金沉淀，但由于在出售時(shí)產(chǎn)品已經(jīng)正常工作，故可以獲得一定程度溢價(jià)。以正泰安能“投資 + 租轉(zhuǎn)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(xiàng)目的建設(shè)并維持運(yùn)營(yíng)，在項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行后再轉(zhuǎn)售給屋頂業(yè)主(即租 轉(zhuǎn)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(guī)劃”中提出的“高科技、輕資產(chǎn)、平臺(tái)化、服務(wù)型”經(jīng)營(yíng)方向。針對(duì)戶用分布式光伏，由于單個(gè)項(xiàng)目規(guī)模較工商業(yè)更小、更加分散，在推廣上更加依賴對(duì)當(dāng)?shù)剌^為了解的專業(yè)人員。正泰公司通過代理商合作下沉至農(nóng)戶市場(chǎng)，代理商按照正泰電站開發(fā)技術(shù)規(guī)范、工程質(zhì)量、工程約定的完工時(shí)間進(jìn)行建設(shè)，享受開發(fā)和建設(shè)收益。
圖4-2 正泰戶用光伏商業(yè)模式
來源：戶用光伏網(wǎng)
對(duì)比 EPC，該模式優(yōu)點(diǎn)在于可獲取的回報(bào)往往更高(主要來自成熟電站出售帶來的溢 價(jià))，但也對(duì)開發(fā)企業(yè)提出更高要求，因資金沉淀期更長(zhǎng)或降低公司 ROA，也更依賴企業(yè)對(duì)屋頂資源的甄別能力，若進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期后項(xiàng)目發(fā)電能力低于預(yù)期，則難以吸引買主。
4.3 BOT模式
投資企業(yè)與用電需求較高的工商企業(yè)合作，在業(yè)主的屋頂資源上建設(shè)光伏電站，獲取運(yùn)營(yíng)帶來的發(fā)電收益，并承擔(dān)屋頂租金(如有)、運(yùn)維費(fèi)用等各項(xiàng)成本。常見的一種業(yè)態(tài)是，投資企業(yè)與屋頂資源業(yè)主簽訂能源管理合同，在電站建成運(yùn)營(yíng)后，所發(fā)電量?jī)?yōu)先供應(yīng)屋頂業(yè)主, 給予其一定的電價(jià)折扣或者支付屋頂資源業(yè)主一定的租賃費(fèi)用(若支付租賃費(fèi)用，則電價(jià)折扣力度減小)。此模式下，由于需要給予屋頂業(yè)主部分補(bǔ)償，回報(bào)率會(huì)有所削弱，但投資企業(yè)可通過杠桿放大 IRR，獲取中意的風(fēng)險(xiǎn)/收益配比。
圖4-3 投資他人屋頂商業(yè)模式
來源：芯能科技公告
與前兩種商業(yè)模式相比，BOT 模式可以在項(xiàng)目建成后的 20+年內(nèi)持續(xù)穩(wěn)定的獲得發(fā)電 收益，同時(shí)也承擔(dān)了投資回收期拉長(zhǎng)所帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)，如電價(jià)波動(dòng)、自然災(zāi)害、屋頂業(yè)主經(jīng)營(yíng)不善等情況。一般而言，在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，電站投資運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)的毛利率較高，在60%左右，若未來電價(jià)進(jìn)一步上漲，則毛利率可能繼續(xù)上升。
EPC(O)、BT、BOT 模式對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)能力要求不同，企業(yè)需根據(jù)自身稟賦選擇合適的商業(yè)模式。一般而言：1)工程經(jīng)驗(yàn)豐富、系統(tǒng)集成能力強(qiáng)的企業(yè)，可優(yōu)先考慮 EPC;2)融資成本低、渠道分布廣、具備自供相關(guān)組件能力的企業(yè)，可進(jìn)一步考慮持有、運(yùn)營(yíng)光伏資產(chǎn)，即 BT 或者 BOT 模式。
5. BIPV玩家
BIPV 產(chǎn)業(yè)鏈參與者主要包括上游電池生產(chǎn)企業(yè)、中游光伏建筑集成企業(yè)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(shù)路線。中游系統(tǒng)集成體現(xiàn)建筑與光伏行業(yè)融合，其中光伏企業(yè)布局上游+中游，可銷售定制 BIPV 產(chǎn)品和負(fù)責(zé)產(chǎn)品集成安裝，建筑企業(yè)則深耕建筑圍護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)、幕墻等細(xì)分領(lǐng)域。下游投資方主要有政府公共建筑、居民住宅和工商業(yè)園區(qū)三種類型。
圖5-1 四類BIPV玩家
來源：各公司公告
6. 參考文獻(xiàn)
1)《不同BIPV系統(tǒng)的收益及環(huán)境效益分析(趙泰祥)》;
2)《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖 2021年版(CPIA)》;
3)《光伏幕墻和光伏屋頂比較研究(天風(fēng)證券)》;
4)《BIPV 的發(fā)展空間、商業(yè)模式與競(jìng)爭(zhēng)格局(國(guó)泰君安證券)》。
評(píng)論