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50%覆盖率!光伏建筑一体化(BIPV)将迎万亿成长,下一风口谁是王者?

2024-01-02 10:54
侦碳家
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2020年9月,我国正式提出了双碳战略,要在2030年前实现碳达峰并在2060年前实现碳中和两项艰巨的战略目标。而光伏发电作为绿电替代火电大量减少碳排放的重要一环,自此承担起了历史使命。

光伏发电按装机容量可分为集中式光伏分布式光伏,其中分布式光伏的装机容量一般不超过50MW。集中式光伏一般建造在我国光照条件优越的西北部地区,比如新疆和内蒙古,而分布式光伏则填补了前者空白。

建设光伏发电项目需要着重考虑两项关键因素。其一是电网消纳问题,集中式光伏自身用电占比极少,绝大部分发电需要接入电网,对电网接纳能力要求较高,易产生弃光损失。比如2022年,我国西部地区平均弃光率就高达到20%,而分布式光伏发电后首先解决用户的自身需求,电网仅需接纳差额电量,因此后者占优势;其二是土地利用问题,分布式光伏可以分散布局,因地制宜最大限度利用土地,甚至在农村屋顶上都可以安排,不像集中式光伏对选址有较高要求。

因此,分布式光伏被认为是最适合我国的最优光伏发电应用模式,深受国家和地方政策鼓励,在装机容量方面急起直追集中式光伏。截止2022年,分布式光伏的装机容量在存量上已接近集中式光伏,新增装机容量占比更高达2/3。

但早前的分布式光伏大多为传统的BAPV(附着在建筑物上的太阳能光伏发电系统),比如常见的在屋面上安装光伏发电设备。随着更美观更安全更廉价的BIPV(光伏建筑一体化)技术成功问世,取代前者并全面推广的时机已经成熟。

2022年6月,国家住建部和发改委联合发出通知《城乡建设领域碳达峰实施方案》,明确提出:到2025年,新建公共机关建筑、新建厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%。这份通知意味着未来新建的公共建筑和厂房,一半应采用光伏覆盖,且其中大部分将采用最新的BIPV建造。据兴业证券测试,BIPV装机总潜力约在1500~2000GW,对应市场规模将达到7.5~10万亿元。消息一出,直接点燃了市场和投资者对BIPV的热情。

寸土寸金的魔都上海,也于2023年11月24日出台了促进新建居住建筑光伏的政策,明确提出:“2023-2025年,新建居住光伏规模超过10万千瓦。2026-2035年,新建居住光伏规模超过50万千瓦。”。受此利好消息刺激,金刚光伏、海达股份和中装建设等BIPV概念股的股价也集体上涨。

受政策鼓励和市场热捧双重利好的光伏建筑一体化(BIPV),具备哪些突出优势,目前有哪些成功案例,未来发展前景如何?侦碳家将带您一探究竟。

一、美观安全便捷经济,BIPV四维数据完美碾压BAPV,展现完美统治力

BIPV的全称是Building Integrated Photovoltaic,是一种将光伏发电产品集成到建筑上的技术。BIPV最早由日本MSK公司于1967年提出,迄今50多年间经历了三个主要发展阶段:

80年代的BIPV处于第一阶段,主要产品是在建筑外部安装的玻璃幕墙式光伏电池面板,虽然易于安装维护,但外部视觉效果较差,应用场景受局限。

BIPV在千禧年后发展到第二阶段,开始将光伏电池面板集成到建筑外观中,比如集成到屋顶瓦片和玻璃中去,建筑美观度虽明显改善,但成本较高仍是主要缺点。

2010年后,第三代BIPV产品不断完善,不但实现了更高的能量转换效率,集成的建筑部位也大幅扩展,包括了建筑的外墙、窗户、屋顶和阳台,确保了建筑的美观度。不仅如此,第三代BIPV通过一系列成功降本,目前已低于传统的BAPV分布式光伏。

目前BIPV可以细分为两类:一类将光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来产生电力,建筑物作为光伏方阵载体,起支承作用;另一类则是将光伏发电方阵与建筑材料集成为一体,彼此不可分割。无论哪一类BIPV都同时具备美观和功能性,且与传统的分布式光伏BAPV明显不同,后者仅是在建筑上表面放置或附着光伏发电面板。

BIPV相比目前主流的BAPV具有以下主要显著优势,未来取代后者是大势所趋:

(1)建筑更美观

BAPV需要在建筑屋顶或表墙上架设光伏装置,整体性差,外观显得凌乱,影响审美;而BIPV将光伏设备与建筑融为一体,在颜色、透明度和形状上都可以通过定制满足建筑设计的需要,观赏性较好。

(2)使用更安全

BAPV在户外需要钢结构产品固定,连接处应力较大且受力状况复杂,叠加更易受风雨日晒等外界气候的侵蚀,安全性面临更大考验;而BIPV将光伏设备融入建筑本身,受力清晰简单,安全性更高。

(3)施工更便捷

BAPV必须将光伏设备与建筑分开施工,工期整体更长。且后期维护中拆卸光伏设备不仅工作量较大,难度也更大;而BIPV将光伏设备和建筑在施工中一并完成,工期更短,且后期维护中仅需拆卸个别有问题的光伏建筑模块,工作量小且易于完成。

(4)成本更经济

BAPV的光伏设备在户外易受外界气候的侵蚀,预计使用寿命仅约20年,且在维护时还可能会对建筑产生踩踏和损毁,从而影响建筑使用寿命;而BIPV的造价就比BAPV低150-200元/平方米,且受外界气候侵蚀少,使用寿命可达50年。维护时仅需拆卸个别有问题的光伏建筑模块,一般不会对建筑造成损害。

正因为BIPV具有多方面显著优势,国家和地方均提倡对光伏建筑一体化(BIPV)“宜建尽建”,对BIPV发电满足自身需求后的剩余电量接入电网消纳,也提倡“应接尽接”。当前分时电价机制下,用电时段划分为尖峰、高峰、平段、低谷和深谷,很多地方的峰谷时段价差超过0.7元/kWh,BIPV产权人如果在高峰时送电上网,低谷时充电,不但自身免费使用“绿电24小时”,并赚取峰谷电价差,剩余电量还能卖给电网,整体上的经济收益非常丰厚。

不仅如此,随着BIPV相关标准不断成熟,浙江和广东等13省还明确了光伏建筑补贴政策,比如杭州按0.2元/瓦,深圳更高按0.36元/瓦给予补贴。多重利好之下,BIPV产权人靠晒晒太阳就躺赢的时代,是否真要来临了?

二、BIPV项目25年晒太阳可躺赢4倍回报,用电大户收益率最高

天下攘攘,皆为利往。BIPV产权人涉及到的运营周期较长,是否BIPV真比BAPV盈利状况更好?由于涉及到BIPV产权人切身利益,为了更准确地估算BIPV项目的盈利情况,侦碳家将根据以下假设对其作投资收益分析。

(1)项目标的为2000平方米的光伏屋顶,使用彩钢瓦屋顶,成本按300元/平方米计算

(2)考虑到空隙因素,BIPV的有效发电面积占比为95%,BAPV则为85%,建成首年BIPV发电40万kWh,BAPV发电35.8万kWh

(3)项目运营期按25年计算

(4)光伏组件的发电效率每年下降1%

(5)电价按工业用电均价0.80元/千瓦时计算

(6)建成后维护费按BAPV0.06元/瓦年,BIPV0.04元/瓦年,BAPV项目须在运营15年后更换一次彩钢瓦屋顶

(7)资金成本和折现率按6%计算

(8)假设发出的电全部用于自身需求,

(1)BIPV项目

25年间的收入,主要来自减少用电而节约的电费,25年合计710.97万元,折现后的净现值为385.36万元;

25年间的成本,主要是建造成本、维护费用和资金成本,折现后合计128.44万元;

该项目的盈利为上述两者之差,折现后的净现值为256.92万元。

(2)BAPV项目

25年间的收入,主要来自减少用电而节约的电费,25年合计636.32万元,折现后的净现值为344.90万元。

25年间的成本,主要是建造成本、维护费用、资金成本和更新成本,折现后合计161.43万元。

该项目的盈利为上述两者之差,折现后的净现值为183.47万元。

由此可见,BIPV项目和BAPV项目盈利的净现值约为初始投资额的3-4倍,投资后确实可以靠晒太阳躺赢;BIPV项目比BAPV项目盈利还要多出40%,优势非常明显。

当然,实践中用户发电量可能会超出自身用电需求,比如商用房产权人。由于发电上网的电价会低于工业用电均价,盈利水平也会相应调低。

三、BIPV立竿见影的成功案例,从亩产万斤的对虾,到阿迪达斯旗舰店

虽然通过理论模型的计算表明,BIPV项目确实很赚钱,但真要第一个吃螃蟹,还是要关注实操风险,所以侦碳家将带您一起领域BIPV项目的一些著名成功案例。

东营市BIPV零碳渔业循环产业园,是由远大财金、东营市海洋渔业部门和正大集团联合打造的现代化工业水产养殖基地,是国内第一家集新能源与渔业养殖一体的光伏+对虾智能养殖超级工厂。总占地面积1200亩,计划总投资约10亿元。项目投产后,不仅拥有全国单体发电最大光伏发电板,还可年产优质南美白对虾2000吨,年产值1亿元,利润3000万元,年税收约500万元。

工厂化养殖对虾过程中,进排水、热交换、充氧等工序都要消耗大量电能,每1000平方米车间年平均耗电量高达为20万度。该产业园通过采用BIPV模式将对虾养殖和屋顶光伏发电两个产业融合在一起,屋顶光伏发电直接用于园区内渔业生产,每年能节约1700万度电,大大降低了电能消耗和养殖成本,预计25年内还可以减少二氧化碳排放82万吨。

此外,通过对工厂化养殖车间进行科学规划设计,产业园还将屋顶的装机容量由每万平方米1MW提高到了1.8MW,大幅提升发电效率的同时,运维成本也降低了20%。

据了解,传统海水池塘养殖对虾每亩年产量仅100-150斤,而在BIPV模式支持下,工厂化对虾养殖可年产5万斤,产量提高了几百倍;普通的对虾养殖大棚使用寿命为10年,顶层和墙体等材料报废时会带来二次污染,而BIPV工厂化养殖车间按照工业建筑标准建设,使用寿命达30年以上,且建筑材料均可实现循环利用;此外,BIPV工厂化养殖车间还采用标准化很高的模块化建设,可实现现场拼装,建设周期可缩短到1个月以内,一次性直接投入成本降低40%以上。

除了工业用途,BIPV在商业上的应用也毫不逊色。位于北京三里屯的阿迪达斯旗舰店也是采用BIPV的成功佳作。该旗舰店使用英利嘉盛琉璃系列产品代替传统幕墙结构,建筑玄青色的外立面在太阳的照射下透露出“彩色的黑”;特殊倾角在建筑外立面形成特殊立体结构,这样无论从色彩还是造型都带来建筑美感和视觉冲击力,而带角度的斜面还提高了建筑发电效率。

公开资料显示,该旗舰店安装有48kW光伏建材,年发电量4.33万度,相当于年减排减排二氧化碳45.09吨,减少17.34吨煤碳燃烧所产生的温室气体,减排粉尘0.29吨、二氧化硫0.38吨。

此外,还有BIPV酒店和消防站等诸多成功案例,有些已成功运营了十几年。BIPV与工商业的完美结合,不仅实现了低碳绿电,还让生产效率成百倍增长,更快更安全更环保地更节约地为人们提供优质产品,丰富美好生活。

四、BIPV万亿新风口谁主沉浮,隆基绿能先发制人,隆顶4.0成拳头产品

受诸多利好推动,BIPV新增装机规模也在2022年迎来首次高峰。截止2022年底,我国BIPV新增装机规模5525MW,累计装机规模达到9032MW。按此发展趋势,BIPV未来万亿的成长空间不是梦。

近几年,光伏产业链包括电池和组件在内,产能都渐有过剩风险。眼见BIPV异军突起,将迎来万亿成长新风口,试问如此泼天富贵,哪位行业大佬愿意错过?2023年9月,光伏组件龙头隆基绿能,联手森特发布新一代BIPV产品隆顶4.0,也是全球首款搭载BC类电池的BIPV产品。

隆顶4.0配套有限元无滑动抗风揭防渗漏系统,采用高效不积灰铺满设计、自散热设计;装机容量、发电量大幅度提高,有效降低光伏发电度电成本。组件材质采用镀铝锌镁材质,25年防锈蚀;双层屋脊设计防渗漏;整体机座自带保温,配合导水分流板,实现高效分流,杜绝漏水隐患;双玻2.0mm热增强玻璃,幕墙夹胶玻璃组合工艺,使得组件抗冲击载荷高达5400Pa以上。

此外,隆顶4.0的不燃标准达A级,防水性能达行业最高标准,还可有效抵抗17级台风,我国沿海区域也适用。

相较于隆顶3.0产品,隆顶4.0产品取消了栅线,在实现高效率的同时更加符合建筑场景的应用。在同等屋面,隆顶4.0产品综合发电量提升超过8%;还由PERC电池升级为HPBC电池,可实现30年发电效率大于86.9%的高效电能转换能力,远超同类产品;转化效率也再创22.6%的新高。

虽然隆基绿能作为光伏组件龙头企业,新推出的隆顶4.0BIPV产品几乎完美到无懈可击,但侦碳家却认为这只是开始。BIPV未来万亿成长空间将引来更多明星企业推出更多明星产品加入竞争,城头变幻大王旗才是BIPV未来的常态。

下一场BIPV新风口大战,谁能笑傲江湖?侦碳家将与您共同见证这场竞争盛况。

       原文标题 : 50%覆盖率!光伏建筑一体化(BIPV)将迎万亿成长,下一风口谁是王者?

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