光伏建筑一体化迎来千亿新蓝海

来源:郭天戈      浏览人数:25599      时间:2021/07/23

2020年9月,我国首次向全球宣布碳达峰和碳中和目标,预计到2030年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上。去年末,我国向全球承诺,将在2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和。根据今年政府工作报告披露的信息,目前已制定2030年前碳排放达峰行动方案,将优化产业结构和能源结构,大力发展新能源。

从我国碳排放的占比结构来看,建筑行业占比最高,2018年全过程碳排量占全国总量的51.3%(数据来源:中国建筑节能协会),传统城乡建设的高能耗与碳中和目标严重不符,因此,建筑业减排工作极为重要。建筑行业碳排放主要由:1、建材生产运输;2、建筑施工;3、建筑运行;4、建筑拆除等四个环节构成。为了给建筑行业减排,目前政府在大力推动发展绿色建筑,而光伏建筑是实现绿色建筑的最佳能源路径。光伏建筑是把光伏发电系统与屋顶、幕墙融为一体,在建筑结构外表面铺设光伏组件提供电力,可应用于民用、工业、公共建筑,是光伏产业的重要新兴领域。光伏建筑在国外发展较早,以德国为例,其每年80%的新增光伏装机都是在居民住宅的屋顶。

2020年,我国光伏新增装机48.2GW,其中集中式光伏电站32.7GW、分布式光伏15.5GW,在分布式光伏中,光伏与建筑结合的形式大概占比一半。业界普遍认为,未来光伏产业将由大型地面电站建设转向更靠近电力负荷侧的分布式光伏,而光伏建筑是最佳的应用。光伏建筑分为两类:1、BAPV(Building Attached Photovoltaic),即后置式的光伏与建筑结合,采用特殊支架将光伏组件固定于现有建筑屋面或墙面结构。BAPV可以作为独立电源供电或者并网的方式供电,但不具备建筑建材和建筑美观作用。2、BIPV(Building Integrated Photovoltaic),即光伏建筑一体化,光伏发电系统与建筑物同时设计、施工、安装,与建筑完美结合,施工时直接在屋顶安装一体化的光伏发电系统,光伏板成为建筑围护结构的一部分。下图1为BAPV模式,图2为BIPV模式。

图1. BAPV

图2. BIPV

 

两种模式相比,BAPV更加简易,适合在存量建筑上加装光伏系统,目前我国的光伏建筑以这类为主。BIPV的主要优势是一次性完成建设,占地空间及结合度更好,可以代替部分建材并降低系统成本。BIPV整体成本更低,据测算,屋顶平面建设120W/平米的BIPV光伏系统,整体材料造价为408元/平米,相对BAPV系统可节约材料费用164元/平米,主要原因在于可代替部分建材。对于用户而言,成本与收益性是最重要的考量因素,只要成本更低、稳定性好、安装便捷度高,就会倾向于选择BIPV模式。

过去,国内BIPV项目类型主要为政府投资的公共建筑项目、工业项目、商业项目等,项目种类包括屋顶、幕墙、停车棚等,但目前在国内并没有取得规模化发展,有几个原因:1、相对而言,直接在建筑屋顶加装光伏更加简单,BIPV是光伏和建筑融为一体,需要光伏提供商和建材商协同合作。2、安装量低,没有达到产业规模效应的拐点。3、行业标准没有统一规范。今年以来,限制发展的掣肘因素正在快速解决,随着政策加码支持、光伏平价降低原材料成本、行业龙头技术与经验积累,光伏建筑一体化行业很可能将迎来成长拐点。

政策方面,今年6月20日,国家能源局正式下发《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,拟在全国组织开展整县(市、 区)推进屋顶分布式光伏开发试点工作,提出申报试点的县应满足:党政机关、学校医院公共建筑、工商业厂房、农村住房等建筑屋顶总面积可安装光伏发电比例分别不低于50%、40%、30%、20%,这一 “5432”安装目标,正逐步打开巨量的存量市场。

技术方面,行业领导者隆基公司推出的隆顶BIPV产品系统,兼具建材与发电属性,具有抗风揭、结构稳定、耐久、隔音降噪、防冷、通风降温、转化率高、装机容量大、美观等优势,解决了传统BAPV产品容易积灰漏水、无法上人、抗风揭不足等痛点。目前隆顶 BIPV产品已应用代表案例包括嘉兴工厂、无锡连城凯克斯、西安汤姆森电气等。今年1月8日,无锡连城凯克斯BIPV光伏发电项目正式交付运营,每年可为基地提供160万度清洁电力,这是隆基首个新建厂房BIPV光伏发电项目,也是江苏省首个装配式BIPV应用案例。

成本方面,目前隆顶BIPV采用无边框+自散热设计,较传统BAPV发电量增加 15%,提升项目投资回报率,另外工业企业可以参与碳交易获取额外收益。据隆基测算,以8万平工业厂房项目为例,考虑到碳交易增厚回报,项目可实现1.5年收回BIPV金属屋面成本,7 年收回整个光伏系统成本,之后会持续制造收益,测算全生命周期内净收益相比传统 BAPV可增加27%左右。

光伏建筑行业即将迎来向上拐点,潜在成长空间巨大。存量改造方面,目前我国居住建筑面积总量超过600亿平米,工业厂房面积为200亿平米,其中屋顶等可安装面积约占1/6,对应合计133亿平米,按照BAPV的模式,在屋顶加装光伏系统,每平米安装120W,造价约为5元/W,对应潜在装机容量1600GW,市场总规模8万亿元。当然,存量建筑的改造速度会很缓慢,2020年我国光伏建筑装机也仅为8GW。新增市场方面,我国建筑业去年竣工面积接近40亿平米,对应潜在新增装机空间约80GW,市场规模4000亿元。BIPV光伏建筑一体化模式更容易在新增建筑中渗透,新增建筑占比最大的为住宅(67.3%),第二为厂房(12.6%)。厂房的工业用电较贵,峰时段用电价格超过1元/度,且在电力供应紧张时存在限电的可能,影响正常生产经营,因此,厂房有足够的动力去安装BIPV。厂房每年新增面积约5亿平米(容积率1-1.5,假设屋顶面积为2.5亿平米),潜在光伏装机空间30GW,对应1500亿市场规模。中长期来看,预计光伏建筑一体化BIPV将凭借经济性、便捷性、观赏性等方面的优势,成为未来新增光伏建筑的主体,在碳中和的浪潮中迎来更大的发展空间。

 

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