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 則與新建筑物同時設(shè)計、同時施工和同時安裝并與建筑形成完美結(jié)合。
圖1-1 BIPV、BAPV對比
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，既可防陽光直射和雨水侵蝕，又不會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，要與建筑物同時設(shè)計、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)量少自動化程度低，導(dǎo)致成本相對較高。
BIPV的兩大主要細(xì)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(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、無遮擋，且電價較高時，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)計環(huán)節(jié)，實現(xiàn)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(jīng)濟(jì)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(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖 2021年版》，國際能源網(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，成本相對晶硅組件更高。加上光伏幕墻光照利用小時數(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，較好的屋頂項目可能達(dá)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(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目為例(組件均面向南方，偏東 18°)，利用兩個系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行發(fā)電收益測算，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)電價為0.33元/kWh等，測算得到光伏幕墻、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BIPV市場空間預(yù)測
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(dá)到 52/76/109/138億元(幕墻安裝光伏基本為BIPV形式，光伏幕墻市場空間可視為 BIPV幕墻市場空間)。
圖2-1 天風(fēng)證券預(yù)測光伏幕墻BIPV市場空間
來源：天風(fēng)證券研究所
對于新增建筑屋頂市場假設(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)與幕墻測算時所作假設(shè)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(dá)到23、70、161、302億元。
圖2-2 天風(fēng)證券預(yù)測新增建筑BIPV市場空間
來源：天風(fēng)證券研究所
據(jù)中國建筑科學(xué)研究院數(shù)據(jù)，2021年我國既有建筑面積達(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(dá)到 94/371/750/1,038億元。
圖2-3 天風(fēng)證券預(yù)測既有建筑BIPV市場空間
來源：天風(fēng)證券研究所
國泰君安證券的預(yù)測：1)根據(jù)住建部建設(shè)用地面積及建筑密度測算屋頂面積。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%的增速計算，滲透率由5%增長至20%。測算到2025年我國新增屋頂BIPV裝機(jī)容量約12.1GW，市場規(guī)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(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)計到2025年屋頂存量市場新裝機(jī)2.78GW，市場規(guī)模達(dá)到115.32億元。3)根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，2021年，全國新增房屋竣工面積40.8億平。根據(jù)國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(shè)備的單位造價進(jìn)行估計，得到2025年我國新增BIPV外立面市場規(guī)模約為404.95億元，裝機(jī)容量8.78GW。
圖2-4 國泰君安證券預(yù)測BIPV市場空間
來源：國泰君安證券
3. BIPV相關(guān)政策梳理
3.1 國家大力推動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《“十四五”建筑節(jié)能與綠色建筑發(fā)展規(guī)劃》，明確到2025年全國新增建筑太陽能光伏裝機(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)峰實施方案》推進(jìn)建筑太陽能光伏一體化建設(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達(dá)到50%。推動既有公共建筑屋頂加裝太陽能光伏系統(tǒng)。
圖3-1 2022年國家BIPV政策
來源：政府官網(wǎng)，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(guī)劃全省新增太陽能光電建筑一體化應(yīng)用裝機(jī)容量達(dá)100兆瓦，新增太陽能光熱建筑應(yīng)用面積1000萬平方米。
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、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(fā)的《關(guān)于報送整縣(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)布的全國整縣光伏推進(jìn)試點(diǎn)縣市的最終名單，共有33個省份的676個縣(市、區(qū))被列入光伏整縣的試點(diǎn)區(qū)域，約占全國比例的 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，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，與國家在東中部地區(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，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)營一段時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)，通過長期獲取電費(fèi)收入實現(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。該模式下，企業(yè)自身維持輕資產(chǎn)運(yùn)營，資金周轉(zhuǎn)較快，一旦承接大型項目，還能夠發(fā)揮大額采購帶來的規(guī)模優(yōu)勢，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)在于競爭比較激烈，利潤率相對較低，且面臨墊資風(fēng)險，需要具備較強(qiáng)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(yè)模式
來源：芯能科技公告
對比傳統(tǒng)工程的 EPC 業(yè)務(wù)(如房建、基建等)，光伏電站 EPC 盈利能力相對更高，但不同企業(yè)、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(shè)備，容易造成項目毛利率偏低;2)投資方投資預(yù)算，各光伏電站由于備案時間、并網(wǎng)時間、建設(shè)地、電站類型、中標(biāo)電價等差異，造成投資方建設(shè)資金投入金額、投資回報(包括當(dāng)?shù)厝济簷C(jī)組標(biāo)桿上網(wǎng)電價、國家補(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/標(biāo)桿性項目影響;4)項目實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)更長時間的資金沉淀，但由于在出售時產(chǎn)品已經(jīng)正常工作，故可以獲得一定程度溢價。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目的建設(shè)并維持運(yùn)營，在項目穩(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)、平臺化、服務(wù)型”經(jīng)營方向。針對戶用分布式光伏，由于單個項目規(guī)模較工商業(yè)更小、更加分散，在推廣上更加依賴對當(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，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)
對比 EPC，該模式優(yōu)點(diǎn)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(fā)企業(yè)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(yè)對屋頂資源的甄別能力，若進(jìn)入運(yùn)營期后項目發(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)營后，所發(fā)電量優(yōu)先供應(yīng)屋頂業(yè)主, 給予其一定的電價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，回報率會有所削弱，但投資企業(yè)可通過杠桿放大 IRR，獲取中意的風(fēng)險/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，同時也承擔(dān)了投資回收期拉長所帶來的潛在風(fēng)險，如電價波動、自然災(zāi)害、屋頂業(yè)主經(jīng)營不善等情況。一般而言，在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，電站投資運(yùn)營業(yè)務(wù)的毛利率較高，在60%左右，若未來電價進(jìn)一步上漲，則毛利率可能繼續(xù)上升。
EPC(O)、BT、BOT 模式對企業(yè)經(jīng)營能力要求不同，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)模式與競爭格局(國泰君安證券)》。
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