分布式光伏电站系统集成项目案例分析

电源/新能源

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描述

分布式光伏电站系统集成主要为客户提供屋顶资源开发、电站勘察排布、设备采购安装、项目执行管理等一系列项目服务,要求公司具备开发、规划、施工、运维等多领域、跨专业的技术能力。且我国建筑屋顶分布广泛、资源分散、单体规模小、协调工作量大,项目开发建设对公司整体沟通协调管理能力提出了较高要求。所以选择专业性强、信誉度较好的企业有助于提高建设速度、保证电站质量和后期服务。

光伏电站系统集成业务涉及屋顶勘察、方案排布、项目建设、并网移交、运维保修等一系列环节,要求企业在勘察评估、方案排布、项目建设等方面具备较高的技术水平,各环节的业务水平决定了电站的最终发电效率和后续运营成本,继而影响电站投资者的投资回报率。且分布式光伏电站还有着单体规模小、数量多、地点分散、难以集中管理运营的特点,为满足市场上大量新增分布式光伏电站客户的投资需求,企业需要拥有电站开发集成运维全产业链的业务能力以及降本增效的信息化管理能力。

 

分布式光伏电站是一种主要建设于屋顶的光伏电站类型,主要包括工商业电站和户用电站。工商业建筑相比户用在建筑面积、装机规模上更大,工商业光伏电站平均装机容量约为1,000kW,户用光伏电站平均装机容量约为20kW。

分布式光伏电站系统集成业务

分布式光伏电站系统集成业务系根据客户需求,提供屋顶开发、勘察排布、项目建设、并网移交等过程的技术集成服务,最终向客户交付分布式光伏电站资产的业务。

系统集成业务包括户用业务和工商业业务。户用业务系利用家庭住宅屋顶或附近建筑物屋顶及院内空闲场地建设分布式光伏发电站;工商业业务系利用工商业建筑闲置屋顶、空闲场地建设分布式光伏发电站。根据客户是否拥有屋顶所有权,系统集成业务可以分为业主自有模式和第三方投资模式。

工商业电站具有定制化程度高,开发难度大等特点,电站质量、发电效率系考核工商业电站的核心要素。电站开发能力系公司获取电站屋顶资源落地的首要保证,电站设计、建设技术则直接影响电站的质量及发电效率。

户用光伏电站标准化程度高、单个装机规模小、屋顶资源非常分散、电站数量多;因此高效、高质量、规模化的户用电站交付能力系电站投资者首要关注要素。

①业主自有模式

业主自有模式下,投资方即为屋顶业主。公司直接向屋顶业主提供光伏电站系统集成服务,最终向其交付光伏电站资产;屋顶业主取得光伏电站资产后通过“自发自用、余量上网”或者“全额上网”的模式获取发电收益。业主自有模式下,屋顶业主需要承担光伏电站建设成本,资金压力通常较大,因此业务开发难度较大。

②第三方投资模式

第三方投资模式下,投资方通常为对光伏电站资产有所了解、且具备较大资金规模和投资需求的公司,以国央企、上市公司为主,其不拥有电站所坐落建筑物的所有权。公司为投资方提供屋顶资源开发、电站设计建设、验收并网等工作。投资方通过电站发电收益获取投资回报,屋顶业主则通过向投资方提供屋顶使用权获取收益。

光伏电站概况

光伏电站是指通过太阳能电池方阵将太阳能转换为电能的发电系统,光伏发电系统分类如下图所示:

光伏电站

按照电站选址和并网方式的不同,光伏电站可以分为集中式光伏电站和分布式光伏电站。集中式光伏电站是指集中大规模发电,与公共电网相联接并承担供电任务的光伏电站,电力经逆变器、升压变压器在电网的高压侧并网,利用电网远距离传输到终端用户。集中式电站具有规模效应,管理难度较小,但具有建设周期长、占用土地资源等弊端。分布式光伏电站是指利用闲置屋顶等资源,布置在用户附近的发电系统。分布式光伏电站主要包括工商业屋顶分布式光伏电站和户用屋顶分布式光伏电站等。分布式光伏电站靠近用电侧负荷中心,所发电力就近消纳,并可将剩余电力上传至公共电网;但屋顶分布式电站单体规模小、项目分散、屋顶条件不一,开发和管理难度较高。

光伏电站

光伏电站

根据国家能源局发布数据,截至2023年06月30日,集中式光伏电站累计装机容量27,177.40万千瓦,增长15.93%;分布式光伏电站累计装机容量19,822.80万千瓦,增长25.76%。2021年度我国新增分布式光伏电站装机容量达29.28GW,约占全部新增光伏电站装机总容量的53.35%,首次超过新增集中式光伏电站装机容量;2022年度我国新增分布式光伏电站装机容量达51.11GW,占全部新增光伏电站装机总容量的58.48%,分布式光伏电站占比进一步提高;2023年上半年我国新增分布式光伏电站装机容量达40.96GW,约占全部新增光伏电站装机总容量的52.23%,分布式光伏电站依旧保持较高占比。近年来户用光伏电站商业模式逐渐成熟,光伏贷模式、合作共建模式的兴起,极大地促进了户用分布式光伏市场的发展。光伏贷模式下,初始投资金额较低,户用业主可通过较低的初始投资金额进行光伏电站的投资;合作共建模式下,屋顶业主仅通过向第三方投资者提供屋顶,无需投资即可分享电站收益,进一步降低了屋顶业主的参与门槛。

全球光伏发电市场发展概况

(1)全球光伏发电市场发展历程

在当前全球能源消费结构中,传统化石能源依然占主要地位,受其储量枯竭和全球气候变化影响,以太阳能、风能和生物质能为代表的可再生能源的应用将会愈发重要。就电力行业而言,与其他形式的可再生能源发电相比,光伏发电具有资源储量丰富、场地要求低、开发利用难度低、碳排放量小、转换效率高等优势,引起了全球范围内的广泛关注。光伏发电技术的起源可追溯至1839年法国科学家E.Becquerel发现液体的光生伏特效应。自2004年起,光伏发电开始了全球范围内的商业应用。全球光伏发电行业的发展可分为以下四个阶段:

①2004-2011年,以德国为首的各国推出光伏补贴政策,目的是通过一定的政策和资金的扶持推动光伏发电技术突破和规模增长,促使光伏发电商业化。

②2011-2013年,欧洲各国纷纷大幅度降低和取消政府补贴,光伏发电投资收益率的大幅下降导致了需求减少,光伏发电行业的盲目扩张和欧洲债务危机也加剧了供需失衡。

③2013-2015年,经过上一阶段的优胜劣汰和光伏技术的逐渐成熟,光伏发电系统投资成本持续下降,越来越多的国家加入支持光伏发电的行列,具有技术研发优势、规模优势的企业逐渐涌现。

④2015年至今,随着2015年《巴黎协定》的签署,各国对新能源愈发重视;同时光伏技术进一步发展推动了光伏发电成本持续下降,光伏发电逐渐脱离补贴,实现平价上网。

(2)全球光伏发电应用市场发展概况

近年来,随着光伏发电全产业链的技术进步,光伏装机成本不断下降,据SolarPowerEurope统计,2009-2018年,光伏装机成本下降超过80%。光伏装机成本的下降有效降低了光伏装机平准化度电成本(LCOE),根据美国咨询公司Lazard最新统计,2009-2019年,美国大型地面光伏LCOE下降89%。因此,各国光伏发电应用市场普遍处于补贴退坡、行业市场化程度不断提升的阶段,全球新增光伏装机容量持续增加。

光伏电站

我国光伏发电市场发展历程

目前,在政策引导与产业技术革新的双轮驱动下,我国光伏发电产业正走在一条健康、可持续的发展道路上。2021年我国新增光伏装机53GW,同比增长9.19%,累计并网装机容量306GW,增长20.94%;全年光伏发电量3,259亿千瓦时,同比增长25.1%,占全年总发电量的4.0%,同比提高0.5个百分点;2022年度我国新增光伏装机87.41GW,同比增长59.27%,累计并网装机容量392.04GW,增长28.12%;2023年上半年我国新增光伏装机78.42GW,增长153.98%,累计并网装机容量470.00GW,增长19.89%。2010年至2022年,我国光伏发电累计装机容量情况如下:

光伏电站

(1)2001年-2006年,起步阶段

2001年,我国推出“光明工程计划”,旨在利用风电、光电及其他可再生能源解决偏远山区的用电问题。2006年,我国又推出“送电到乡工程”,对光伏和风光互补电站投资约16亿元,装机容量约1.96万千瓦。此阶段,我国光伏电站建设速度缓慢,大多数为离网式电站。2002年前后,国内出现了第一批现代意义上的光伏组件生产企业,诸如无锡尚德太阳能电力有限公司、英利集团有限公司等组件厂商。

(2)2007-2010年,曲折发展阶段

2007年开始,国家开始正式征收可再生能源电价附加收入,光伏发电行业补贴资金来源有了保障,大大提升了光伏企业的投资积极性。2007年我国成为世界第一光伏组件生产国和出口国。2008年,受金融危机影响,同时德国、西班牙等光伏装机大国大幅度削减光伏补贴,组件需求量大幅降低,导致我国部分光伏生产企业停产甚至破产。2009-2010年,国家出台《关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见》推动多晶硅行业健康发展,并相继推出“金太阳工程”“光伏建筑应用”示范项目及两期特许权招标项目,引导国内光伏应用市场发展。

(3)2011-2012年,逆势发展阶段

2011年8月,国家发改委规定2011年7月1日前核准建设、2011年12月31日建成投产且发改委核定价格的光伏发电项目,上网电价统一核定为1.15元每千瓦时,中国光伏市场从此步入标杆上网电价时代。随着欧洲债务危机的全面爆发,美国与欧洲相继对中国光伏产品展开“双反”调查,海外市场需求萎缩;加之当时光伏产业产能过剩,产业发展不平衡,国内光伏生产企业大幅缩产。但同时受益于标杆上网电价的推出、“金太阳工程”“光电建筑应用示范”项目的延续及可再生能源附加征收标准的提高,我国光伏发电行业在逆势中顽强发展。

(4)2013-2017年,快速发展阶段

2013年8月,国家发展改革委将全国划分为三类太阳能资源区,分别制定标杆上网电价;对分布式光伏发电实行全电量补贴政策,补贴标准为每千瓦时0.42元。同时,光伏电站投资建设由核准制改为备案制,由省级主管部门对光伏项目实施备案管理。度电补贴及备案制的推行推动了业主方的投资积极性,加之光伏扶贫以及领跑者项目的实施,我国光伏发电行业快速发展。截至2017年末,我国光伏发电产业链各环节生产规模全球占比均超过50%,同时得益于产业链成本的大幅下降,2013-2017年,我国光伏新增装机容量由10.84GW提升至53.06GW。

(5)2018-2021年,降本增效阶段

光伏发电作为对传统燃煤机组发电的替代,平价上网是光伏发电行业的必然趋势。2018年“531光伏新政”全面缩减补贴范围、降低补贴力度,给光伏发电行业带来了巨大冲击。2019-2021年,我国光伏“竞价”政策的推出以及首批平价项目的推出为产业链上下游企业加快技术创新、降本增效提供巨大驱动力。

根据CPIA统计,2021年PERC单晶电池、多晶电池平均转换效率分别达到23.1%和21.10%,较2017年的21.3%和20.0%大幅提高。同时,受益于欧洲市场的全面放开、我国组件价格下降、全球能源转型需求提升以及欠发达国家地区电力需求加大的影响,2019年我国光伏产品出口额为达到207.8亿美元,各环节出口量均创历史新高。该阶段政策旨在不断推动光伏发电平价上网,通过公平、公开的竞争方式,推进市场化进程,引导行业健康发展。

(6)2021年至今,平价上网阶段

2021年是“十四五”开局之年,也是光伏发电进入新发展阶段的一年。2021年6月7日,国家发展改革委发布的《国家发展改革委关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》明确:自2021年起,对新备案集中式光伏电站、工商业分布式光伏项目,中央财政不再补贴,实行平价上网;2021年新建项目上网电价,按当地燃煤发电基准价执行,并可自愿通过参与市场化交易形成上网电价;鼓励各地出台针对性扶持政策,支持光伏发电等新能源产业持续健康发展。

上述政策的出台代表了我国光伏发电行业正式进入平价上网阶段。随着产业技术进步、效率提升,近年来新建光伏发电项目成本不断下降,已经具备平价上网条件,行业内对平价上网也已形成高度共识。而《国家发展改革委关于2021年新能源上网电价政策有关事项的通知》的“征求意见稿”中也提到“2022年起新建户用分布式光伏项目中央财政不再补贴”,相关表述虽未在正式文件中出现,但是也预示着除工商业分布式光伏项目之外,户用分布式光伏项目平价上网亦是大势所趋。

2022年4月,国家发改委价格司下发《关于2022年新建风电、光伏发电项目延续平价上网政策的函》,明确2022年新建工商业分布式光伏项目延续平价上网政策。明确无中央财政补贴,这释放了清晰强烈的价格信号,有利于调动各方面投资积极性,推动光伏发电产业加快发展,促进以新能源为主体的新型电力系统建设,助力实现碳达峰、碳中和目标。光伏发电行业已由补贴支撑发展转为市场平价发展,已从政策驱动发展的阶段转向市场驱动发展的阶段。

光伏发电行业发展前景与市场容量

我国光伏发电行业从起步阶段发展至今,在积极的产业政策引导及产业链各环节企业的不断努力下,各环节均已达到世界领先水平。随着各国对可再生能源的重视程度不断加深、光伏发电成本逐渐下降以及应用领域的拓宽,光伏发电行业在世界范围内都将处于持续向好的发展阶段,拥有良好的发展前景。

(1)国内市场空间巨大

我国新增光伏发电并网装机容量已经连续10年稳居全球首位,“十四五”期间是我国加快能源绿色低碳转型、落实应对气候变化国家自主贡献目标的攻坚期。中国承诺实现从碳达峰到碳中和的时间,远远短于发达国家所用时间,需要中方付出艰苦努力。

2020年12月12日在气候雄心峰会上进一步宣布:“到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。”

2022年6月1日,国家发展改革委、国家能源局、财政部等九部联合发文《“十四五”可再生能源发展规划》,围绕分布式光伏市场的发展,提出“城镇屋顶光伏行动”和“千家万户沐光行动”两大行动。“城镇屋顶光伏行动”,重点推动可利用屋顶面积充裕、电网接入和消纳条件好的市政、工业、商业等建筑屋顶发展分布式光伏,提高建筑屋顶分布式光伏覆盖率。“千家万户沐光行动”,旨在统筹乡村屋顶资源、村集体集中场地开展分布式光伏开发建设,形成收益共享机制,巩固拓展脱贫攻坚成果,助力乡村振兴。分布式光伏应用空间进一步扩大。

截至2022年末,我国风电、光伏累计装机容量为7.62亿千瓦,风电、光伏要累计完成12亿千瓦的目标,2023年至2030年还需至少实现4.38亿千瓦的增长。截至2022年末,我国风电、光伏累计装机容量分别为3.70亿千瓦、3.92亿千瓦,按照目前风电、光伏累计装机各50%的占比估算,未来8年至少需要完成2.19亿千瓦的光伏电站增量,每年装机容量约2,737.50万千瓦。

根据我国现有农村住宅情况,可大致推算剩余屋顶电站装机空间:根据最近一次2020年的人口普查数据,我国乡村人口约50,978.75万人;根据国家统计局数据,我国农村人均住宅面积约48.9平方米/人,假设平均楼层为两层,20%的面积为可装光伏面积,单位面积光伏电站装机容量150W/平方米,计算预估户用屋顶可装机总量约3.74亿千瓦5,我国户用光伏装机潜力巨大。

伴随着光伏发电成本进一步降低以及电力市场化交易的开展,预计“十四五”期间,我国累计光伏装机容量将持续提升。根据中国光伏行业协会出具的《中国光伏产业发展路线路》,2011-2022年我国光伏年度新增装机规模以及2023-2030年新增规模预测如下:

光伏电站

(2)海外市场空间巨大

可持续发展成为全球共识,清洁能源不可或缺。大力发展以光伏为代表的可再生能源也已成为全球能源转型和应对气候变化的一致宏大行动。全球各国已逐渐意识到传统的煤炭、石油等化石燃料的使用给环境和气候带来的严重破坏,因此均采取行动来支持太阳能、风能等可再生能源的发展,如电价补贴、配额制和税收优惠等。在政策激励下,光伏行业增长迅猛,发电占比逐渐提高。

从IEA测算的2019年各国光伏发电理论渗透率来看,世界平均值仅为3.0%,欧盟达到了4.9%,诸多新兴市场的渗透率仍然较低,中长期仍有较大发展空间。从历史累计装机数据来看,2010年以来传统光伏装机大国,如日本、德国的新增装机容量全球占比在逐步下降,而美国、印度和其他新兴市场占比在快速上升,光伏需求不再依赖于少数几个大型市场的趋势在未来越来越明显。

根据CPIA预测,全球光伏装机预期良好,2025年新增装机或可达200GW,年复合增长率约为6.2%至9.7%。国家能源局数据显示,全产业链集成制造有力推动风电、光伏发电成本持续下降,近10年来陆上风电和光伏发电项目单位千瓦平均造价分别下降30%和75%左右,产业竞争力持续提升,为可再生能源新模式、新业态蓬勃发展注入强大动力。可再生能源的蓬勃发展也有力促进了新能源技术的快速进步,成本快速下降,经济性快速提升,促使可再生能源特别是光伏发电加快成为新增主力能源。

光伏电站

行业面临的机遇

(1)全球能源绿色低碳转型

环境恶化与资源紧缺的问题制约着全球范围内的可持续发展,故能源体系绿色低碳转型势在必行,可再生能源的进一步开发以及现有能源利用的清洁低碳化将是能源发展的基本趋势。在《巴黎协定》中,全球GDP排名前十的国家基本都通过政策宣示或法律规定公布了温室气体排放净零目标,太阳能、风能及生物质能等可再生能源的发展和利用则成为各国达成“净零目标”的重要途径。和其他可再生能源相比,太阳能光伏发电具有能源来源路径最短、转换效率最高、储量最大、清洁安全等特性,因此成为全球能源绿色低碳转型进程中重要构成部分。

(2)产业政策引导光伏发电行业蓬勃发展

为促进光伏产业健康可持续发展,近年来我国政府出台多项政策推动光伏市场化进程。顶层设计方面,“碳中和碳达峰目标”奠定了我国光伏行业未来飞速发展的整体基调。具体政策方面,我国报告期内光伏政策整体可以概括为“下调光伏补贴,推动平价发展,鼓励市场驱动”。近年来光伏技术不断革新,新建光伏电站成本持续下降,行业内对平价上网已形成高度共识。中央政策释放的信号则极大调动了市场投资积极性,有助于我国光伏发电行业由政策导向型行业向市场化竞争行业转变。

(3)技术进步推动成本下降提升市场需求

光伏发电行业发展至今,产业链各环节技术持续推陈出新,如金刚线切割技术、PERC电池转换效率持续提升等不断促进光伏发电效率的提高,降低光伏发电成本。根据CPIA统计,2022年PERC单晶电池、多晶电池平均转换效率分别达到23.20%和21.10%,较2017年的21.3%和20.0%大幅提高;而TOPcon电池、异质结电池、XBC电池平均转化效率则能达到24.5%、24.6%、24.5%。自2007年以来,我国光伏发电度电成本累计下降超过90%,光伏上网电价不断逼近平价。在可预见的未来,光伏发电上网价格低于传统燃煤机组电价的情况将不再久远,更低的用电成本会使得市场对光伏发电的需求不断增强,从而扩大行业市场空间。

(4)数字技术推动分布式光伏创新

受益于云平台、大数据、物联网等数字技术的发展,光伏企业可以凭数字技术驱动实现能源数字化转型和创新。在数字技术与光伏产业的结合下,光伏领域出现了“智慧能源系统”“智能运维平台”“光伏电站清扫机器人”“无人机智能巡检系统”等智能软件系统或硬件设备。上述光伏产业的数字化应用可实现电站建设效率提升、电站运行可视化、电站运维人力缩减等效果,从而全方位降低光伏发电度电成本。光伏数字化是未来光伏行业发展的重要趋势,也是光伏行业的重要机遇。

行业竞争情况自2001年我国开展“光明工程”计划至今,光伏发电产业链各环节成本不断降低,行业持续健康发展,市场参与者数量及类型不断增多,形成了健康的行业竞争格局。据国家能源局统计,我国2022年新增光伏发电并网装机容量约8,740.80万千瓦,连续10年稳居世界首位。截至2022年底,光伏发电并网装机容量达到3.92亿千瓦,接近4亿千瓦大关,连续8年稳居全球首位。当前政策坚定不移推进光伏发电行业补贴退坡,我国光伏发电行业已步入平价上网时代。在此背景下,未来整个行业市场化程度将持续提升。行业内主要竞争

(1)天合富家能源股份有限公司

天合富家能源股份有限公司成立于2016年10月24日,注册资本200,000万元人民币,为上市公司天合光能股份有限公司(股票代码:688599.SH)之子公司。天合富家能源股份有限公司主要从事分布式光伏系统解决方案、应用类光伏产品销售业务。

(2)正泰安能数字能源(浙江)股份有限公司

正泰安能数字能源(浙江)股份有限公司成立于2015年08月04日,注册资本243,843.94万元人民币,为上市公司浙江正泰电器股份有限公司(股票代码:601877.SH)之子公司。正泰安能数字能源(浙江)股份有限公司主要从事户用光伏电站开发建设、电站运维、光伏清洁、光储充系统业务。

(3)浙江芯能光伏科技股份有限公司

浙江芯能光伏科技股份有限公司(股票代码:603105.SH)成立于2008年07月09日,注册资本50,000.00万人民币。芯能科技主营业务包括分布式光伏电站投资运营(自持分布式光伏电站)、分布式光伏项目开发建设及服务(开发+EPC+运维)、光伏产品制造、充电桩投资与运营,其中以分布式光伏电站投资运营为主。

(4)上海能辉科技股份有限公司

上海能辉科技股份有限公司(股票代码:301046.SZ)成立于2009年02月24日,注册资本14,979.00万人民币。能辉科技主营业务以光伏发电设计、系统集成及投资运营为主体,同时开展储能微电网、电能替代(重卡换电)、垃圾热解清洁供热等新兴业务。

(5)苏州中来民生能源有限公司

苏州中来民生能源有限公司成立于2015年07月07日,注册资本30,937.5万人民币。中来民生主要从事分布式光伏电站、户用系统产品的销售、投资及远程网络运维服务等业务。

(6)浙江晴天太阳能科技股份有限公司

晴天科技成立于2015年1月,公司系一家提供分布式光伏电站整体解决方案的新能源技术服务商,主营业务包括分布式光伏电站系统集成业务、分布式光伏电站投资运营业务、分布式光伏电站运维服务等。

编辑:黄飞

 

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