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BIPV炒了很久,一直在主题投资,和BAPV的边界也很模糊,市场需求去年下半年开始爆发,但板块里的“相关上市公司”利润都不见起色,说白了因为这些都不是纯正标的。BIPV的真正应用(价值)在建筑幕墙,去年到现在需求爆发也集中在幕墙,幕墙的核心是薄膜发电组件,其核心是碲化镉发电技术。(公众号:海涵财经)
玻璃幕墙在新建建筑中渗透率40%,能替代的只有碲化镉:
从今年4月1号起,新建筑标准强制执行,所有新建、扩建、改造项目都要有可再生能源,除了光伏是最好用的系统,其他可再生能源都受气候、地址、建筑类型等限制。文件出来后,BIPV基本是必选(不是在屋顶放标准组件的那种BAPV)。商业建筑做BIPV,幕墙会是一个主要应用点。
在幕墙市场,目前传统玻璃幕墙在新增建筑里渗透率40%,幕墙是立面,而玻璃幕墙又有透光要求,晶硅做不了立面(有效率损失)也不透光,在幕墙领域竞争力不够,能打的只有薄膜发电组件。薄膜技术主流有两种,CdTe(碲化镉)和CIGS(铜铟镓硒),碲化镉的发电属性让它替代传统玻璃幕墙具有非常强的经济优势,而CIGS目前并不经济,而且铟资源稀缺制约降本空间。可以说晶硅和碲化镉在BIPV上是分开竞争的,而且碲化镉随着持续降本,还有可能去抢晶硅的地面电站(全球第一大碲化镉厂商美国First solar一直做的地面电站市场)。国内碲化镉组件主要企业包括中建材-目前洛阳玻璃托管(200MW,计划2023扩到2GW),浙江龙炎(100MW,计划扩100MW),中山瑞科(100MW)。
碲化镉组件的经济性:
传统幕墙600-1500元/平,碲化镉幕墙定价相当于传统幕墙基础上多加600-700元/平,这个增量就是碲化镉组件+线缆+逆变器+安装成本等增量费用。按照150W/平的组件满负荷,折算每天峰值发电2.5小时,每年发电140度,考虑北上广一线城市峰电价1块左右,年发电收益140元/平,按照10%贴现率,6年回本(700元成本除以140收益/年),第七年开始,产生的电力变成业主的纯收益,相当于买玻璃白送一个发电站。所以碲化镉的光伏一体化组件,对商业业主来说是收益项,不是成本项,发出的电供商场自用,不需要上网不用担心电网消纳,也不需要考虑补贴。在工商业电价越高的地方,经济性越明显。未来建筑用的玻璃幕墙大概率会逐渐变成碲化镉的市场。
为什么现在还没有大幅普及?个人认为1是客户培育问题,2是产能不够,国内目前能做的就300-400MW,包括了中建材(去年100MW,今年邯郸100MW刚投产),浙江龙炎,中山瑞科,目前这些产能都打满了。虽然产业链还在规模化扩产阶段,但从客户反馈看,已具备经济性(搜索川开电气的碲化镉解决方案,还是几年前中建材的第一代产品,转换率只有12-13%,网页链接,15:30开始)。
为什么碲化镉比晶硅更适合做建筑材料?
弱光性强:碲化镉是直接带隙材料,对全光谱吸收都较好,在清晨、傍晚、积灰、雾霾等弱光条件发电效果明显优于间接带隙材料的晶硅,理论效率32%,高于晶硅;在较低辐照度下,碲化镉比晶硅早发电1个多小时,说明碲化镉在弱光下有更高的电压(逆变器启动需要有一定的启动电压);
此外,碲化镉组件的温度系数在-0.21%/℃,比晶硅组价低一半左右,所以发电量比标称功率相同的晶硅电池多,也更适合高温环境(也是First solar在南美市场具有较大优势的原因——湿热气候),碲化镉转换效率15%相当于晶硅的接近17%。低衰减:更重要的是,碲化镉长期衰减低,从25年的组件效率衰退情况看,目前晶硅太阳能电池效率衰减20%,而碲化镉组件约12.5%(美国可再生能源实验室研究);
意味着同样功率的组件,碲化镉比晶硅在生命周期内有更多发电量,相同发电量下有更长寿命,对于使用期至少在30-40年的商业建筑来说,是更优的材料。低热斑:在建筑安全性方面,在部分遮阴的状况下(partial shading),碲化镉组件的垂直划线设计可将电力损失降到最低,而晶硅组件在长期的鸟粪,树叶,杆身,树木等阴影遮挡下,容易导致热斑效应,局部温度过高,烧坏组件,极易产生火灾。(这里不聊建材防火等级,只单纯看材料属性)柔性:碲化镉柔性,可曲面、定制化,而晶硅韧性较差,标准尺寸较多,个人认为未来会以BAPV+地面电站为主。
碲化镉的壁垒和竞争格局
这是一个发展了十多年的技术,效率一度被晶硅超越导致不被看好,不断有企业由于成本居高不下被迫退出,随着龙头企业实现效率突破,成本降低,市场才逐步打开。碲化镉技术的核心在于良率,良率的核心在材料蒸镀的均匀性,工艺摸索靠数据和经验积累,专利放开别人也不一定能做得出,而且组件尺寸越大,均匀性越难保持,从而影响转换率实现。
全球范围内有规模化量产能力的仅有美国First Solar、中建材光电、浙江龙炎、中山瑞科,其中能够大规模生产的只有美国 First Solar。但国外主要用在地面电站,材料优势并没被充分发挥,BIPV是中国开的先河,因为建筑类项目是定制化服务,每个项目独立设计,海外人工成本高,而且产品也不如国内丰富(比如彩色玻璃组件、透光&半透光组件、柔性组件等)。从效率来看,目前First solar在实验室效率达到22%(实际19%左右,按照10-15%的增效计算,大约在21-22%晶硅效率),中建材实验室效率去年年底达到20.25%,大尺寸组件商用实际效率17%。
碲化镉的未来:
碲化镉的存在对晶硅并不是替代性竞争,而是应用市场的互补。碲化镉的成长长期靠自身成本驱动,而且目前规模还很小,BIPV市场足够大,短期没必要到地面电站去和晶硅卷,哪天碲化镉用到新能源汽车天窗玻璃自发电也不是没可能。但后期产业规模足够大后,成本竞争力不一定比晶硅弱,尤其是由中国人主导了设备国产化后,当初晶硅可卷,碲化镉也可以。从产业链看,碲化镉组件替代了从上游硅料到组件的所有环节,他的产业链上游是很小量的碲、镉材料(资源不缺),中间TCO玻璃(被日本垄断,占整个材料成本30-40%,但在尝试国产化),不需要硅料、光伏压延玻璃、硅片、电池片等多个环节,一旦TCO环节实现国产,成本下降空间可以很大。
BIPV目前国内渗透率2%,4月1号后报批的项目都会做BIPV,所以市场会在明年迎来爆发,从主题概念到基本面兑现,BIPV目前处于成长曲线的起点,就是几年前的晶硅和电动车,从经济性、材料特性、政策支持力度和成本下降潜力看,可以预期碲化镉大概率会成为这波成长周期里的核心受益环节
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