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深究中国户用光伏市场:三种收益模式、四种商业模式

深究中国户用光伏市场:三种收益模式、四种商业模式

  户用光伏是分布式光伏的一种形式,将光伏组件置于家庭住宅顶层,用组串式或者微逆变器进行逆变器发电 上网的过程。户用光伏优点是门槛低,性价比高,就近发电直接消纳;缺点是用户量大运营管理较为困难。户用光伏主要存在三种收益模式:标杆上网电价、净电量结算、自发自用余量上网;对应有四种商业模式:经销商、系统安装商、全国性平台、租赁,因为户用整体偏类消费属性,所以户用光伏相关业务的公司盈利能力较好。

  户用光伏的概念:光伏发电是指利用光伏材料的光电特性,将光的辐照能量转换为电能(直流),再通过逆变器并入三相交流电网的新能源发电。区别于大型光伏电站的大功率、占地广,户用光伏发电是指将光伏电池板置于家庭住宅顶层或者院落内,用小功率或者微逆变器进行换流过程,并直接利用该新能源,亦可将多余的电能并入电网,户用光伏属于分布式光伏范畴。

  特点:将太阳能直接转换为电能的分布式发电系统,遵循就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则。

  国际:标杆上网电价政策是2011年以前欧洲各国普遍采用的政策。该模式下,并网点在电网侧,电网根据光伏发电量以标杆上网电价全额收购光伏电量。

  国际:净电量结算政策最初主要在美国执行,美国50个州有42个州采用“净电量结算法”,以鼓励分布式光伏发电和分布式风力发电。该模式要求全年的用电量要大于光伏发电量。光伏并网点设在用户电表的负载侧,自消费的光伏电量不做计量,以省电方式直接享受电网的零售电价;光伏反送电量推着电表倒转, 或双向计量,净电量结算,即用电电量和反送到电网的电量按照差值结算,结算周期为一年。

  国际:2011年德国推出了“自消费”政策,鼓励光伏用户自发自用。该模式原则是“自发自用,余电上网” 。光伏并网点设在用户电表的负载侧,需要增加一块光伏反送电量的计量电表,或者将电网用电电表设置成双向计量。自消费的光伏电量不做计量,以省电方式直接享受电网的零售电价;反送电量单独计量,并以公布的光伏上网电价进行结算。

  国内:“自发自用、余量上网”,自发自用部分电价=用户电价+国家补贴+地方补贴;余电上网部分电价 =当地脱硫煤电价+国家补贴+地方补贴。国家补贴方面,2021年6月11日,在国家发改委发给国家能源局综合司的函中,明确了2021年新建户用分布式光伏项目全发电量补贴标准按每千瓦时0.03元执行。这种模式类似于国外自消费模式,收益则分成三部分,自发自用、余量上网及补贴收入这三部分。

  经销商模式:该模式公司通常是另建户用光伏事业部,以该板块独立上市为目标,引进家电等2C领域营销人 才,下设几大区域中心再下设各省分部,在县、乡镇一级进行招商,经销商和公司为相对独立的合作关系。代表企业有英利因能、汉能、晶科、协鑫。

  系统安装商模式:实行该模式的企业常常由经销商转变而来,在学习安装施工技术、掌握拿货渠道、具备质量鉴别能力后,一些公司开始转向系统集成模式。企业有:晴天科技、维旺合纵、广州硕耐、比高新能源、 工民建、江苏杰多新能源、特亿阳光、亚坦新能、浙江埃菲生、光驰新能源、德州宇浩、山东万投、航禹光伏、广东阳光之家、广东光合、广东太阳库等。

  全国性平台模式:平台完成除了市场开发、安装施工之外的所有事情:供应光伏发电系统产品,并且价格具有竞争力;提供、保险等金融服务供代理商提供给用户;代理商不需压货在仓库,平台即仓库,按需发货。代表企业有天合光能、中民新光的中民智荟平台。

  租赁模式:这种模式下公司在不同地区开展业务时,首先寻找有实力的市场开发合作伙伴,这类伙伴通常在当地有强大的政府资源、有很好的人际关系网络,合作伙伴负责组织团队,并进行市场开发和安装施工工作。代表企业有正泰新能源、中来民生。

  组件等设备供应厂商:产业链上游环节为设备供应商,提供组件、逆变器、支架等设备给经销商、安装商。光伏行业内企业占据一定的产品优势,代表公司:正泰新能源、天合光能。

  经销、安装商:户用光伏市场的终端用户为分散的居民家庭,单体安装量小、数量众多且通常不具备自主安 装的能力,因此设备厂商需要通过经销商、安装商渠道将产品销售至终端家庭用户。这些安装商、经销商通 常具备较强的本地化服务能力,可为终端家庭用户提供选型、设计、安装、售后维护等全方位服务。家电、 热水器及低压电器等企业占据着中间渠道优势。

  金融支持:通过与银行合作引入、租赁等模式降低户用光伏的安装门槛,此外与保险机构合作为用户提 供保险服务,增加售后保障。如正泰新能源与多家银行建立深度战略合作,在浙江省居民零费用的“金顶宝” 租赁模式,提供专项金融支持,还与中国人保战略合作,成为行业内出厂即带 10 年一切险、机损险与公共 责任险的品牌商。其余类似金融支持还有江苏银行“光伏贷”、上海市“阳光贷”。

  国内户用光伏起步较晚,2017年后装机占比逐渐上升。在中国光伏装机发展早期主要由公用事业装机构成 ,并一直占据主要比例。2013年起工商业光伏装机开始占有一席之地,比例逐渐提升。中国户用光伏装机 起步较晚,2012年底出现首次户用光伏并网;2017年起户用光伏才开始出现明显占比,并且比例逐年升高 ,成为光伏新增装机主要力量。

  国内户用光伏起步较晚,2012年底首次并网。2000年户用光伏装机起步于欧美,经过二十余年发展海外户 用市场已经较为成熟。而在国内,长期以来集中电站都是光伏装机的主力,户用光伏占比相对较小。2012 年12月,青岛市夹岭沟小区分布式光伏电源成功并入青岛电网,标志全国首个居民用户分布式光伏电源正式 并网。

  成本高、融资难,户用光伏早期发展缓慢。2013年部分企业才开始关注户用光伏市场,但由于投资成本高 、融资难等问题,户用光伏的发展一直低于市场预期。2014年国家曾规划了8GW的分布式光伏建设目标, 但最后实际仅完成2GW。但随着2016-2017年两轮“630”抢装后,大型地面电站的投资机会变少,越来越 多的企业开始进入户用光伏市场。

  成本下降、政策扶持助推户用萌发。根据国家电网统计,2015年居民分布式光伏新增并网仅2万户, 2016/2017年新增并网15万/46万户。成本快速下降、政策推动、入局企业的推广宣传、创新商业模式的应 用等多重因素的共同刺激了国内户用分布式的快速萌发。但此时户用装机量仍较少,2017年仅1.7GW。

  2019年起开始快速增长。“531”之后光伏补贴迅速退坡,但在户用领域国家仍给予了较大的政策支持力度 ,2019-2021年户用光伏均设置了单独补贴。2019/2020年国内新增户用光伏装机5.3/10.1GW,截至2020 年底户用光伏累计装机量已经超过20GW,国家能源局估计安装户数超过150万户。

  户用占比不断提升。随着集中式电站的补贴逐渐退坡,户用补贴叠加2C的高溢价吸引组件厂推进户用产品。户用装机占比不断提升,2020年户用装机占比达21%,我们预计2021年占比将升至32.7%。

  2021年户用保持高增长。2021年光伏户用装机保持高增长,同比均高于2020年同期;其中2月同增+2527%, 大超市场预期。截至2021年6月,2021年户用光伏累计装机5.86GW,同比增长189.3%,预期2021年户用装机 可达18GW。

  2021年户用光伏占比大幅提升,成为新增光伏规模最大项目类型。2021年上半年新增装机中,户用光伏、工商 业分布式,地面电站分别占比42%、20%、38%,对比2020年上半年新增装机中,户用光伏、工商业分布式, 地面电站分别占比18%、20%、62%,新增装机量项目类型占比发生较大变化。

  户用大省继续增长,其余省份潜力十足。截至6月底,纳入2021年财政补贴项目最多的省份依次是山东、河北、 河南。传统户用光伏大省在2021年依旧保持高增长,装机量远超其余省份。而浙江等省份正在发力户用装机;早 在2016年9月,浙江省政府就印发了《浙江省百万家庭屋顶光伏工程建设的实施意见》。截至2021年渗透率较低 ,我们预计2022年户用装机有望攀升。

  户用光伏发展区域不平衡,鲁、冀领跑全国:2018H2-2021H1国内户用光伏新增装机21.3GW,其中山东 、河北各占比42%、21%,两省占比63%。2020年山东、河北分别新增户用光伏装机458MW、431MW, 占国内2020年新增户用光伏装机37%、35%,领跑全国。

  1)光照时间充足,山东光照小时数年均2099-2813小时,资源优势明显,收益率高,成本回收速度快。

  4)政府支持力度大。国网山东电力为用户提供发改备案服务、免费提供计量装置、给予户用光伏并网接入技术支持,并缩短并网时间,引导银行等金融机构为光伏安装商和用户提供资金支持和金融杠杆,且在多省光伏补贴发放不及时的情况下,山东基本上都是按月准时足额发放的。

  补贴政策对推动户用发展较大动力。我国自2013年开始就推出了对于户用装机的补贴政策,对分布式光伏发电实行全电量补贴,补贴标准为0.42元/kwh。该补贴推动了国内户用光伏2017年的第一波装机。2018年 “531”之后光伏补贴迅速退坡,但户用领域仍保持支持力度。2019-2021年户用光伏补贴总额度分别为 7.5/5/5亿元,补贴标准则为0.18/0.08/0.03元/kWh。其中,2021年户用补贴3分/kwh,补贴盘子5亿元,户 用直接并网消纳,按照1000小时计算,规模达到16.67GW+,我们预计2021年户用新增装机达18GW以上。

  地方政府出台户用补贴,共同助力户用分布式。在国家补贴以外,2021年部分省市还在地方层面给予户用光伏一定的额外补贴。例如北京市在2020年11月下发的《关于进一步支持光伏发电系统推广应用的通知》 中提出,在2020年1月1日至2021年12月31日内,个人利用自有产权住宅建设的户用光伏发电项目可获得 0.3元/kWh的补贴,补贴期限五年。在市级补贴的基础上,顺义区2021年5月进一步下发通知,按照市级补 贴标准1:1的比例给予户用光伏区级补贴,即累计的补贴幅度高达0.6元/kWh。其余省市如上海、西安、广州、乐清等也都推出类似的补贴政策,与国家政府一起助力户用装机。

  用电量:海外人均用电量显著高于国内,2019年我国城乡人均生活用电量714kwh每年,不到欧美日澳等发达地区的三分之一,海外自用较多,国内大多外售电网。

  居民电价:中国居民电价远低于海外,且上网电价更低,因此决定了国内需要依赖外部补贴提高收益率驱动装机;海外居民电价高,自发自用有性价比,装机自发驱动。

  户用装机成本主要由设备成本和非设备支出构成。户用光伏装机的设备成本主要是一套户用光伏电站系统, 包括光伏组件、逆变器、光伏支架、光伏直流/交流线缆等;而非项目支出主要包括申请和验收、监控系统 、安装费用、工程保险等内容。设备成本约占78%构成主要装机成本,其中组件成本约占47.7%。光伏组件 多年连续降本,使得户用装机成本不断下降。

  户用光伏已具备经济性。如前所述,国内居民安装户用光伏的主要动机为获取投资收益,而随着光伏成本的 持续下降,近年来户用光伏的经济性正逐渐显现,居民安装户用光伏可获较高收益。

  按2021年最新数据测算,户用全投资IRR约为9.2%,极具投资价值:全国范围内的户用光伏项目操作差异 性较大,装机成本在2.72~4.94元/瓦之间浮动。取装机成本中值3.4元/瓦做经济性分析:假设年有效利用小 时1100h,假设系统寿命为20年,每年发电量衰减0.5%;采用全额上网模式,上网电价采用户用大省山东 的燃煤基准价0.395元/瓦;考虑年维修成本0.05元/瓦。考虑2021年0.03元户用补贴,项目按照70%, 期限10年等额本息,利率4%,全投资IRR可达9.2%,户用光伏已具备经济性。

  可持续性分析:装机成本继续下降,经济性将愈发明显:从2010-2020年来看,光伏是成本降幅最大的可再 生能源形式,全球光伏发电的度电成本已从2010年的0.37$/kWh快速下降至2020年的0.048$/kWh,降幅 高达87%,BP预计到2050年光伏的成本较2018年将下降65-70%。光伏资源禀赋优异、成本快速下降带来 全球平价,带来行业较大增量空间,有望成长为主力能源。

  金融渠道引入是国内户用光伏快速发展的重要助推因素。截至2021年,我国户用光伏的应用场景主要在农村, 数万元的初始投资成本对农村居民而言仍是一笔不小的金额,早期因为光伏形象较差,大多银行将光伏项目列入 禁贷名单,而且由于户用项目分散且金额不大,银行也不愿意做此类业务,户用光伏推动受到阻碍。近年来集成 商、安装商开始积极引入、租赁等创新金融模式,户用光伏的安装大大降低门槛,较大刺激装机。

  可持续性分析:户用光伏为国家大力支持发展方向,未来金融渠道更宽。2021年国家出台各项政策大力支 持户用光伏,且考虑到2021年户用光伏已具备较好的经济性,且国家大力支持分布式光伏发展,户用光伏 兼具普惠金融、绿色金融的概念,金融机构对户用光伏市场的关注度正迅速提升,未来有望进一步加大相关 的资金投放、拓宽资金渠道以及金融工具创新发展。

  政策支持是推动户用发展的重要因素。纵观中国户用光伏市场的发展历程。国内户用光伏的爆发同样离不开 政策的支持推动,从2012年能源局《太阳能发电发展“十二五”规划》起至今,陆续出台了数十例相关政 策支持光伏/户用光伏发展。

  2020年中国补贴政策结束,平价将至:中国上网电价政策经历了标杆电价、竞价、平价三个阶段,2020年 是竞价项目收官之年,竞价项目规模26GW,同增14%,同时2020年也是平价开启之年,平价项目33GW, 同增124%,首次超过竞价项目规模。平价将至,2021年成为全面平价的第一年。

  当前居民电价偏低,发改委表示:2021年及以后或完善居民阶梯电价制度。2021年6月24日国家发改委表 示:长期以来我国试行较低的居民用电价格,居民电价较大幅度低于供电成本,下一步要完善居民阶梯电价 制度,还原电力的商品属性。随电力价格机制逐渐完善,居民电价有望上调,户用装机的经济性将进一步上升。

  农网投资持稳,户用消纳电网保障。从2015年开始国网开启大规模农网投资,农村供电可靠率持续提升;2021年5月能源局表示户用光伏发电项目由电网企业保障并网消纳。农村居民安装户用光伏可获取稳定经济 收益,我们预计2021年及以后户用装机将蓬勃发展。

  当前户用渗透率低,未来装机前景广阔。户用光伏已具备经济性并在不断提升,同时户用光伏契合未来绿色 建筑要求;当前市场渗透率低,未来有望高增长。农村户籍家庭都有独立住房(2016年全国第三次农业普 查结果显示99.5%的农户拥有自己的住房)并自有屋顶产权,2016-2020年农网投资不断增加,2020年农 网供电可靠率已达99.84%,我们预计农村将成为户用光伏的主要增长动力。

  随渗透率上升,户用装机有望达631GW。根据2021年最新公布的第七次人口普查数据,2020年我国总人 口为14.12亿,户籍人口城镇化率为45.4%,推算农村户籍人口为7.71亿,按平均3.5人/户测算农村户数约 为2.2亿户。假设总人口及户籍人口城镇化率按2%增长;根据CPIA估计2020年底全国户用光伏累计装机量 超20GW,安装户数约150万户,按2030年渗透率可提升至10.56%测算,户用装机容量可达631GW。

  户用光伏新增装机逐步恢复:2012年前户用光伏新增装机占比保持在 20%以上,2012 年后欧洲光伏补贴 退坡,全球户用光伏占比持续下滑。2017年后,逐渐迈入平价时代,户用光伏新增装机景气度回升,2020 年全球新增户用光伏装机28GW左右,较 2019 年增长58%,同时占比回升至20%+,我们预计2023年累计 装机容量将达到140GWh。据Technavio预测,2020-2024年全球户用光伏储能市场规模预计将增长265.9 亿美元,年复合增长率达到37%。

  起步于欧洲,中国逐渐成为中坚力量:全球光伏装机起步于德国等欧洲国家,在发展早期主要以分布式装机 为主。据彭博预测,2021年-2023年,全球新增户用装机36.8GW、42.62GW、49.39GW,中国占比49% 以上,传统的户用大国如欧洲、美国等的户用装机占比下降。

  2000年,德国发布《可再生能源法2000》(EEG),提出了差异化的固定电价政策,此后光伏装机量快速 发展;2004年,第一次修订法案,固定上网电价下调幅度明显加大,新增装机增速放缓;2008 年下半年, 受全球金融危机的影响,光伏需求增速出现了下滑;2009 年下半年,经济回复景气,光伏需求继续快速增长;2011年末欧债危机爆发,叠加补贴规模超过规划,财政压力沉重,2012年再次修订法案,通过设定补贴上限、装机容量上限等方式缩小补贴规模,2013年光伏新增装机量骤降,此后新增装机处于低位;2014 年,首次提出光伏电站招标制度,2017年,全面引入招标制度,同年10月,德国光伏招标电价低于5美分 ,迈入平价时代;2020年底提出取消光伏补贴上限、原有的累计52GW装机量限制,将推动德国光储市场发展。

  稳健的光伏补贴退坡路线见证德国光伏装机退坡。在六次法案修订中,多次针对光伏补贴做出灵活的、有时 效性的调整。在2000年-2003年,德国对于不同的装机规模光伏补贴并没有区分。2004年1月开始,为了响 应联邦政府“十万屋顶计划”,德国修改EEG,细分了各种类型发电装置的上网电价和补贴,并上调了补贴 力度。最初的光伏补贴下降是以年为单位的,从2010年六月开始,补贴下降从逐年改为了季度,2011年又 变为了逐年,直至2012年4月开始,光伏退补变成了以月为单位。2014年开始,EEG在光伏退补方面做了 更加详细的规定。规定了每月0.5%的基础退补率,在每年的季度首日会对退补率进行调整,每个季度内退 补率固定。季度初退补率的调整取决于该季度之前的12个月内德国光伏新增装机量的多少。2016年开始, 对光伏补贴装机量的划分更加细化。

  分布式能源系统是德国最主要的能源系统。分布式是德国风能、太阳能的主要实现形式。早在2017年的德 国就已有1/3的家庭安装了太阳能电池板,自发自用,分布式光伏发电约占全国年用电量的8%。据彭博数据 ,2020年德国新增户用装机达1.13GW,同增98%,占比23%,彭博预计2021-2023年户用光伏装机为 1.07GW、1.13GW、1.19GW,占总新增光伏装机20%左右。

  政策支持:1)光伏固定上网电价。户用光伏上网电价最高可达11.11欧分/kWh,上网电价有效期20年。部 分自发自用电厂运营商可获得附加费减免优惠。2)溢价补贴(FiP)。上网溢价补贴金额将随电力市场批发价 格浮动,由电网运营商支付市场价值与参考价值之间的差额作为补贴。并且在电网运营商的接电、输电和配 电中,可再生能源电力具有优先权。3)融资模式。德国分布式光伏电站的融资渠道由德国政府的政策性银 行、地方性商业银行(或客户银行)和电站投资方构成,具有低成本的特性。对于规模较小的户用光伏电站, 申请不需要股权抵押,银行对业主进行信用评估后,由上网电价收益和光伏项目资产作为抵押。

  分布式能源系统是德国最主要的能源系统,在德国,风能、太阳能的主要实现形式都是通过分布式系统实现的。2017年的德国就已有1/3的家庭在房顶上安装了太阳能电池板,自发自用,分布式光伏发电约占全国年用电量的8%。户用光伏上网电价最高可达11.11欧分/kWh,上网电价有效期20年。

  德国户用光伏系统成本逐年下降+高电价,户用光伏经济性凸显。据InfoLink预测,2015-2021年,德国户用屋顶光伏成本下降66%,10kW上网电价 0.09 欧元/kWh 左右;另一方面,德国居民电价水平处在世界 前列,且逐年上涨,据Fraunhofer ISE数据,德国平均居民电价从2000年的0.15欧元/kWh提升至2020年 的0.3171欧元/kWh,CAGR达3.8%,居民电价远超户用光伏电价,户用光伏经济性日益凸显,降低用电成本成为户用光伏装机的主要驱动力。

  新版可再生能源政策推动小型户用屋顶光伏发展:EEG2021提出,装机规模不超过30千瓦的自用光伏将免 征EEG税(可再生能源税) ,对于小框架户用屋顶光伏,前景广阔。从中期来看,在高零售电价、低成本光伏 系统、 2021年及以后户用电池储能系统 (BESS) 的增长以及住宅电池连接率的增加等多重有利因素下,户 用屋顶光伏预计将继续上升,据EUPD Research 数据,2020 年底,德国单户和两户住宅约安装 130 万个 光伏系统,总体饱和度为 11%,2021年10千瓦以下小规模光伏装机将达到1.5GW,占比71%,总新增户用 光伏将达到150万台。

  多项政策同步推进:2020年H1取消光伏发电上限限制,并且允许因疫情导致建设受阻的光伏项目延期完成 ,2021年德国通过了《柏林太阳能法案》要求自2023年起柏林的所有新建筑都必须安装光伏系统,光伏系 统必须覆盖至少30%的屋顶面积,并且住宅建筑还将适用其他各项最低要求:不超过两套公寓的住宅建筑必 须安装装机容量为2 kW的光伏系统,3至5套公寓为3kW,6至10套公寓则为6 kW。

  CER提供的最新数据显示,估计20年澳大利亚安装了7.0GW的可再生能源容量,比2019年创下的6.3GW 的创纪录水平高11%。CER的2020年12月碳市场季度报告显示,全国电力市场(NEM)发电量达到创纪录 的53.6TWh,比2019年增长了16%。

  2020年尽管因COVID-19大流行而遭受挫折,但澳大利亚的屋顶太阳能光伏市场仍然表现出色,2020年新 增2.6GW装机容量和333,978台装机,装机容量和装机台数均同比增长18%。到2020年底,已有超过266 万户拥有太阳能屋顶的澳大利亚家庭和企业。

  据彭博数据,预计澳大利亚到2030年将再部署24GW屋顶太阳能,这将使澳大利亚的小型太阳能发电能力在未来十年中(2021~2030年)增长三倍。

  大致从2010年开始,澳大利亚各州都掀起了一股光伏装机的热潮。其中2013年,FITs出现了迅速的下调, 但仍高于零售电价。

  此后,随着光伏系统价格的持续下跌,以及人们对家庭电价上涨的普遍担忧,光伏在所有州仍然很受欢迎, 2015-2020年澳大利亚各地的光伏装机较为稳定。

  据统计,2018年澳大利亚所有房屋(不包括公寓)中有21.6%安装了光伏系统,而昆士兰和南澳大利亚州这一比例更是超过了30%,最受家庭光伏装机欢迎的系统大小是4.5-6.5KW。

  澳大利亚的储能市场以户用与商用储能为主,工业大规模储能相对发展落后,因此政府2021年政策制定工 作着力于在规范户用与商用储能市场发展方面,2017年澳大利亚清洁能源协会向联邦政府提出了13项政策 建议,涉及创造公平竞争环境;消除户用与商用储能市场管理障碍;户用与商用储能价值认可与投资回报;建立标准及保护用户四个方面。

  2018年3月,美国国税局发布“住宅侧储能系统税收抵免新规则”,针对住宅侧光储系统,如果住宅侧用户在 安装光伏系统一年后再安装电池储能系统,且满足存储的电能100%来自光伏发电的条件,则该套储能设备也 可获得30%的税收抵免。

  2018年1月,美国联邦能源监管委员会发布了美国储能发展史上颇具里程碑意义的841法案,该法案致力于消 除储能在电力批发市场中进行公平竞争的障碍,有助于储能在更多的市场中获得收益,提高经济性。

  2019年3月,美国国会公布《储能技术运行准备和发电法案》《推进电网储能法案》《电池储能创新法案》, 三项法案重点关注和储能研究,通过储能的应用来提高电网的可靠性,并促进可再生能源的发展。

  ITC政策(初始投资退税)始于2006年,是直接刺激美国光伏行业发展的重要政策。2021年法案将ITC 退坡时间延长为2021-2024年26%、26%、22%、10%,补贴退坡延缓2年。

  ITC退税政策刺激美国光伏装机:在“201”关税+ITC税收抵免双项刺激下,2019年美国新增装机量加 速增长,新增装机13.3GW,累计装机达79GW,随光伏发电成本下降和储能的应用,美国2020年新 增装机19.1GW,根据BP预测,预计到2021年光伏累计装机将超过100GW。

  输电线路配网老化、自然灾害频发,户用光储市场前景广阔。海外发达地区电网建设的高峰期集中在上世纪 八十年代之前,2021年已进入集中老化期,供电可靠性需依托于户用储能系统来保障。对于自然灾害频发 的国家,大型自然灾害带来的停电风险带动储能系统销量的增长。

  自由市场逻辑建设能源电力市场,电网安全稳定运行难度大,需户用光储市场保障供电稳定。能源电力系统 具有公共事业与商品双重属性,美国能源电力市场建设忽视了能源电力行业的公共事业属性,片面强调唯自 由市场,在危机状态下只能依靠市场自救,需户用储能市场需求大幅增加。2021年2月美国得克萨斯州受暴 风雪影响出现大规模停电事件后,当地乃至全美范围内的光伏组件搜索热度都出现了飙升,表明越来越多的 居民开始考虑安装户用光储系统以应对可能发生的大规模停电事件。

  美国户用储能市场:双寡头格局。2019H2~2020H1,Tesla,LG Chem两家企业出货的户用储能系统市场占 有率为80%(按出货量)。其中特斯拉大力布局本土户用光伏市场,Powerwall在美国的家用电池储能市场中 占据主导地位。LG化学很早推出了SolarEdge布局户用储能领域,市占率仅次于Tesla Powerwall。

  美国户用光伏逆变器市场:双寡头格局。SolarEdge、Enphase两家美国户用光伏逆变器企业的市场占有率 ,已经由2013年的33%大幅提升到2019年78%。特别是SolarEdge,凭借将户用单相逆变器与功率优化 器配对的优势,将市场占有率由2013年的4.5%迅速提升到2019年的60.5% (按出货量)。与此同时,其 他供应商(如ABB、SMA和Fronius等)在美国户用光伏市场的市场占有率则从67%降至20.3%。

  终端用户对价格相对不敏感,近年来户用光储产品保持了较强的价格韧性。2017年初至2020年底1- 10kW单相逆变器的价格累计仅下降29%,远少于高功率逆变器。2021年以来,在需求旺盛叠加芯片紧缺的背景下,户用光储产品已出现明显调涨。

  2020年户用屋顶光伏猛增,全球光伏装机排名第三。根据越南电力集团数据,2020年越南屋顶太阳能安装 量爆炸式猛增,全年新增屋顶光伏装机超过9GW,涉及10.2万户,屋顶太阳能装机量同比增长了2435%, 越南2020年各类型光伏总装机量达到10.754GW。越南政府去年设定的到2025年实现安装10万个屋顶太阳 能系统的目标已经提前完成,越南2020全球光伏装机排名第三。

  电力短缺现象加重,大力促进户用光伏发展。根据MOIT的数据,2021年有近4亿度电力短缺,而2023年将 达到峰值133亿度,短缺将在2024年达到缓和,减少到110亿度左右。为了降低2021-2025年期间的电力短 缺风险,越南政府促进可再生能源,特别是太阳能的发展。

  融资形式多样。面对户用光伏需求猛增,从2021-2030年,越南每年需投资100亿美元左右来满足日益增长 的需求,在高资金需求下,政府允许外资全资拥有越南能源企业,外国投资者可以在获准的投资形式中进行 选择,如100%外商独资,PPP模式等,多种且宽容的融资政策也为越南户用光伏装机的发展添砖加瓦。

  2020年12月迎来“抢装潮“。据越南电力集团和越南能源伙伴关系集团数据,尽管2020H1受疫情影响, 越南全国封锁,但越南屋顶光伏的装机从2020Q3开始,安装速度不断提升,并在12月迎来快速增长,截至 2020年11月底,越南屋顶光伏累计发电能力达到2.876吉瓦,而在2020年12月,“抢装潮”来袭,单月并 网量就达到6.708GW。

  补贴退坡是抢装的主要原因。2020年4月,越南政府公布了新增屋顶光伏电站的购电价格为8.38美分/千瓦 时。同时,政策明确指出,在2020年12月31日前投入商业运营的项目才可享受政府补贴,补贴期限为20年 。为获得国家补贴,2020年前三季度,越南国内出现大量“速成屋顶”,专门为安装屋顶光伏电站而建造 ,其多项指标根本无法达到建造光伏电站的屋顶要求。此类“速成屋顶”的规模达到近2.9GW,不合规的“ 速成屋顶“的集中改造也是导致此次抢装潮的原因之一。

  BIPV是一种将光伏发电产品集成到建筑上的技术:即将光伏组件直接用作厂房屋顶、幕墙等建筑材料,将 太阳能引入建筑行业,从而实现建筑节能;具有独立发电和并网发电两种形式。

  BIPV的主要构成为双玻光伏组件:双玻光伏电池组件由两片玻璃和太阳能电池片组成复合层,电池片之间 由导线串、并联汇集到引线端形成。组成部分包括:1)两片钢化玻璃,向光一面为超白玻璃;2)电池片:单晶硅、多晶硅、非晶硅均可;3)复合层:通常为PVB胶片。相较于EVA胶膜寿命更长,光透过性更优, 且机械强度更大,更适合作为建筑材料。

  屋顶一体化:光伏面板用作斜屋顶少了平屋顶附加支撑的不协调,且可以将南向坡建成光电一体设备, 北向玻璃窗户用于昼光照明和通风,发电和日常功能同时实现。

  光伏玻璃窗:可以采用隔热玻璃组件、防紫外线玻璃组件、防弹或防爆破组件、防火组件,有效降低昼光温度,适用于多数向南办公楼。

  上游——光伏组件及其原材料:可分为硅料、硅片、电池、组件等生产环节和晶硅、薄膜两条技术路线, 龙头优势明显。

  中游——系统集成商:主要为光伏屋顶、幕墙等产品、工程设计及系统集成服务商,拥有建筑渠道和集成 服务能力,壁垒、盈利水平较高。

  光伏+建筑企业强强联合:2004年,国内首个BIPV项目深圳园博园1MW项目和北京天普工业园建成,但建造成本高、投资回报周期长、技术规范与检测认证体系不足使企业望而却步。随着双碳目标的提出和政策的支持,绿色建筑的需求大幅增加,同时光伏逐步迈入平价,使BIPV市场大规模发展有了稳固的基础, 致使许多企业陆续进入BIPV市场,而光伏和建筑龙头企业强强联合成为趋势。

  2020年8月7日,隆基首款BIPV产品“隆顶” (“LONGi Roof”)正式发布,主要面向大公司工业园、物流等大客户,应用在新建厂房以及现有老旧厂房屋顶改造。隆顶包含光伏组件与彩钢瓦,中间以结构胶粘 贴减小局部应力,安装时可踩踏,可增加10%装机量。

  隆顶能达到建材性能要求。采用双玻半片单晶技术;镀铝锌钢板与双层2.0mm 钢化玻璃的配置保证A级不 易燃;抗风揭能力达到2400Pa的载荷;组件采用360度直立锁边、丁基胶密封填充锁边间隙,防水、防尘 性能更好;寿命及性能上均优于传统分布式电站与厂房屋面的组合。

  汉能是主打 BIPV 的公司,主要建筑类产品包括汉瓦、汉墙、户用发电系统、工商业太阳能屋顶和绿地发电。汉能汉瓦产品是将柔性薄膜太阳能发电芯片,封装在曲面玻璃与高分子复合材料之中,与传统屋面瓦的形态 结合,创造出全新的绿色建筑材料。

  截至2021年,汉能已在六个省份展开了汉瓦的项目,分别为浙江湖州市德清县3KW项目、云南丽江市6KW 项目、江苏常熟市10KW项目、湖南益阳市安化县17KW项目、北京顺义区北务镇10KW项目和安徽宿州泗 县18KW项目,总装机达到64KW。

  中信博在2016年便正式开始布局研发BIPV,明确BIPV首先需要保障其建筑功能,而后才是发电功能的集成。2020年6月,江西丰城市中电建大桥新能源有限公司100MW屋顶分布式光伏发电项目已经完工,由中 信博提供解决方案的BIPV容量达到了40.9MW,透光率36%,屋面利用率提高了15%。2020年8月,公司 在上海SNEC展上也正式对外发布了中信博BIPV·智顶II解决方案。在产品性能方面,智顶II不仅能满足常规 建筑物防渗漏、抗沉降、防伸缩等各项设计要求,独特的水密性气密性技术、专利防渗导水系统、专利压 块技术等黑科技,更使其还具备风雪荷载高、采光通风好、保温隔热优、防振防水强、后期运维易等众多优点。

  公司正在研究多款BIPV产品,并已申请相关发明专利和实用新型专利,公司位于江苏常州金坛基地的BIPV 项目已并网并投入运行,其容量为2.05MW,建设静态总投资820万元,2019年8月28日通过电网验收, 年均发电量约为200万千瓦时,项目收益率达到14.8%。

  东方日升异质结电池具有独特优势,双面性更高,高温发电性能好,能够和超薄的柔性硅片兼容,与建筑 结合能够发挥更大的美学优势和发电优势。在2021年及以后异质结电池还可以通过和钙钛矿叠层电池的方式,拓展电池效率到30%以上。

  由于光伏屋顶的大量需求,2016 年特斯拉收购太阳能企业 SolarCity,规划从光伏屋顶切入 BIPV业务。并陆续发布了第一代和第二代BAPV光伏屋顶。2019年10月,特斯拉推出了第三代太阳能屋顶产品,新产 品将组件和屋顶一体化,使用了黑色纹理玻璃制成的新型瓷砖,8小时便可完成安装,最低3.4万美元一套 起售(2000平方英尺,约186平方米)

  第三代光伏屋顶—— Solarglass,该产品最大的亮点是光伏组件加屋顶一体化,采用Solar Roof瓦片替代 传统的屋顶瓦片从而使得光伏“隐形”。 在户用储能设备方面,特斯拉开发了 Powerwall 产品,通过内部的逆变器和电池包实现与光伏屋顶的配 合,完成储能工作。

  美国特斯拉Solar Roof产品测算IRR达到5.8%,收益远高于BAPV产品。以加州为例,我们测算BIPV产品 屋顶+光伏产品价格合计约15542美元,每年节省电费1337美元,投资回收期12.6年。截至2021年BIPV 产品寿命能维持在25年以上,同时其保温、抗风、防水等作用,也优于一般屋顶。2021年及以后随电价 提升,具有极佳的投资价值。

  背景:可再生能源占比提升,电网消纳、安全输配、负荷调控、经济效应等问题显现,储能需求大幅增加

  可再生能源占比提升,电网在输配安全运行等方面的难度增大。碳排放趋严+全球平价到来,光伏、风电等 可再生能源发电占比快速提升,2020年光伏风电发电量达7270亿千瓦时,占比9.5%。但可再生能源发电具 有强波动、强随机的问题,提高了电网可靠运行,需依赖储能形成可控制、可调度的电网运营模式  用电负荷不确定性增加,电网调节难度加大。随着新能源汽车保有量上升,快充电站快速渗透,分布式光伏 并网比例加大,电网运行方式由传统“源随荷动”向“源荷互动”转变,需调节负荷,储能是重要调节资源。

  终端居民电价持续上涨,户用光储补贴政策持续退坡,储能需求大幅增加。家用光伏+储能应用的主要经济 驱动因素之一是提高电力自发自用水平,以延缓和降低电价上涨和户用光储补贴政策退坡带来的风险.用户改 变以往将电力上网的获益方式,更倾向于“余量储存、自发自用”,户用储能需求扩大。

  我们预计2025年中国传统电力系统调节能力不能满足电力系统灵活调节需求。考虑负荷峰谷差及新能源波 动因素,考虑电网系统调节能力,需要构建与电网协调发展的电力储能体系,加强电力系统灵活调节能力。

  户用光储系统装机区域分散,不同地区行业格局存在差异。此前,户用光伏市场主要集中在欧洲、美国和日 本等发达地区,2018年及以后中国、拉美和东南亚等新兴市场逐渐兴起。从发展阶段来看,海外发达地区 的户用光伏发电市场经过多年的发展已经步入成熟期阶段,而国内户用光伏发电市场还处于成长期阶段,差 异化较为明显。总体来看,海外发达地区的户用光伏市场正在从“补贴主导+全额上网” 模式向“经济驱动 +自发自用”模式转变,为国内市场短期内仍以“补贴主导+全额上网”为主。

  全球储能装机量持续看好,户用储能装机量持续高增。总体来看,全球储能装机量呈高速增长态势,其中 2019年市场下滑主要受韩国、中国和美国的重大项目延误和监管变化影响。户用储能海外需求大增, 国内政策面向好,未来需求超市场预期。

  终端居民电价持续上涨,电力上网成熟商业模式构建,户用储能在海外快速发展。在德国、澳大利亚等地高 昂的居民电价是户用光储应用的主要经济驱动因素。近年来户用光储系统成本持续下降,对于户用光储系统 价格敏感的用户比例大幅下降,购买力上升。随着光伏补贴政策的调整,用户改变以往将电力上网的获益方 式,用户更倾向于“余量储存、自发自用”,户用储能需求扩大。

  输电线路配网老化、自然灾害频发,户用储能市场前景广阔。海外发达地区电网建设的高峰期集中在上世纪 八十年代之前,2021年已进入集中老化期,供电可靠性需依托于户用储能系统来保障。对于自然灾害频发 的国家,大型自然灾害带来的停电风险带动储能系统销量的增长。

  长期以来国内光伏装机的主力为集中电站,户用光伏装机占比小。近年来,在补贴等多种因素的共同作用下 ,国内户用光储市场迎来快速增长,我们预计2021年及以后户用市场将成为我国光伏行业的重要组成部分 ,潜在发展空间较大。短期内全额上网仍将是国内户用光伏的主要模式,政策托底户用储能需求。

  电化学储能系统是以电池为核心的综合能源控制系统。主要包括电芯、EMS(能量管理系统)、 BMS(电 池管理系统)、 PCS(双向变流器)等多个部分,其中电芯是储能系统的核心,成本占比约67%,截至 2021年锂电池主要包括磷酸铁锂和三元电池两类。BMS主要负责电池的监测、评估、保护及均衡等;能量 管理系统(EMS)负责数据采集、网络监控和能量调度等;储能变流器(PCS)可以控制储能电池组的充 电和放电过程,进行交直流的变换。

  今日科普:北京证券交易所设立后,将成为继上海证券交易所、深圳证券交易所之后第三家全国性证券交易场所。

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