系统工程

未来已来 SolarCity是特斯拉能源革命的重要拼图

2020-05-07 08:47:24 分析师 作者:远山、丹丹、张阳

摘要

SolarCity是特斯拉能源革命的重要拼图。在系列报告一中,我们提出特斯拉的本质是颠覆性创新,目标是提供可持续的出行方案和能源供给,远景是改变人类的出行方式和生活方式。SolarCity则是特斯拉能源革命的重要一环,利用光伏+储能的形式提供分布式能源,意在打破传统能源基础设施的垄断,使微网和局域网成为可能,是一场电力结构自下而上的改革,同时或许也是未来能源的终结解决方案。

(来源:微信公众号“分析师”ID:iAnalyst)

特斯拉“光伏+储能+电动车”闭环可持续能源生态系统已经完成。2016年特斯拉收购SolarCity,经过几年发展已经形成了闭环可持续能源系统:针对家庭用户推出Solar Roof太阳能发电屋顶和Powerwall储能设备;对企业客户推出Powerpack、Megapack和微网一体化等产品,在分布式能源和储能行业走在世界前列。2019年公司发布的三代Solar Roof更是成为特斯拉光伏产业拐点型产品,BIPV(光伏建筑一体化)兼具发电和建材属性,不仅更美观,安装时间大大缩短,同时经济性也显著增强,成本降低40%,在美国加州项目在产品生命周期内收益为正。目前Solar Roof V3在美售价约28元/W,计划每周安装1000个屋顶,并且将进入中国和欧洲市场,BIPV未来有望成为特斯拉新的经济增长点。

光伏+储能或是能源终结解决方案,未来市场空间巨大。太阳对于人类而言几乎是无尽的能量来源,光伏产业在过去十几年快速发展,但是非连续发电是光伏的核心缺陷,发电量和电能质量受天气影响较大,但是配合储能就可以平复发电波动、存储余电,改善发电质量,基本解决消纳问题。因此,目前各个国家均在积极布局分布式能源+储能的可再生能源系统。光储是其中最重要的一种模式,目前主要有三种应用场景:①居民光伏屋顶或者BIPV,市场需求主要来源于获取投资收益或节约用电成本;②企业微网光储项目,主要为了保证用电安全或节约用电成本;③公用事业光储项目,主要为了满足政策要求或通过峰谷电价差获得收益。目前,海外光储发展火热,国内电力市场化改革正在进行中,随着光伏度电成本不断下降,电池电芯降本增效,“光伏+储能”极有可能作为能源终极解决方案,市场规模不可限量。2020年疫情或影响全球装机,但是光储长期逻辑不变,并且疫情影响下光伏产品价格迅速下降或带动度电成本进一步降低,从而提高光储项目性价比,打开市场空间。

投资策略:“光伏+储能”是特斯拉实现未来愿景的重要版图之一,建议关注已经进入特斯拉光伏产业链的公司、布局BIPV的优质企业、或受益于光储市场爆发的企业,如隆基股份、中环股份、福莱特、阳光电源、晶澳科技、东方日升等。

风险提示:受疫情影响全球光伏装机不及预期,储能成本下降不及预期导致市场需求不景气,政策变动的风险。

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1SolarCity是特斯拉能源革命的重要拼图

2006年特斯拉公布第一版《秘密蓝图》,战略为推动电动车革命;十年之后,2016年马斯克收购SolarCity并宣布升级版《秘密蓝图》,特斯拉的伟大布局开始揭幕:提供高效率的光伏和储能结合、覆盖更多类型的电动车、提供比驾驶员安全(统计学概率)的自动驾驶和汽车共享。这也意味着特斯拉不再是传统意义上的汽车制造企业,而是构建光伏-储能-新能源汽车产业链,以能源革命为使命的企业。

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2019年特斯拉已经完成了“光伏+储能+电动车”的产业闭环布局,SolarCity则是Telsa能源革命的重要一环,利用光伏+储能的形式提供分布式能源,意在打破传统能源基础设施的垄断,使微网和局域网成为可能,是一场电力结构自下而上的改革,同时或许也是未来能源的终结解决方案。特斯拉布局整个新能源生产、储存、使用的全产业链规划,目前已都在陆续实现中,上游SolarCity光伏发电,中游Powerwall和Powepack进行储能,下游各车型运用所储的能源发电。

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2特斯拉“光伏+储能”闭环已经完成

2.1 BIPV开启SolarCity新纪元

SolarCity创立于2006年,专门从事家用光伏发电项目,主要为太阳能发电系统提供设计、融资、安装和监控等服务。2012年12月14日,在纳斯达克上市,并在2014年收购赛昂电力(Silevo),开始掌握上游电池组件制造。SolarCity提供3种合同模式供用户选择,除了普通的直接购买模式外,还有购电协议模式(PPA)与租赁模式。SolarCity模式创新之处在于光伏租赁业务通过与终端用户签订能源采购合约(PPA)收取租赁费,与投资方共同享受政府的返现、税收补贴等。

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单纯的光伏屋顶项目很难持续经营,装机下滑。在美国投资税负优惠(ITC)和成本加速折旧(MACRS)政策下,加上商业模式的创新,SolarCity从一个小公司很快发展为美国光伏业巨头。但由于公司经营模式是预先支付安装太阳能电池板的费用,前期投入成本大,光伏项目回收期较长,对公司现金流造成巨大的影响。2016年11月,马斯克在没有董事会投票的情况下以26亿美元收购SolarCity22%股权,并在纽约州水牛城建造Gigafactory 2生产太阳能面板,但SolarCity被收购时已经陷入了循环举债的困境中,装机规模每年递减,但是SolarCity依然占据美国市场主导地位。

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储能积极布局,Solar Roof V3推出,迎来转机。收购SolarCity后,虽然光伏装机量在逐年下滑,但是公司凭借Powerwall与Powerpack系统产品,储能业务蒸蒸日上,2019年公司储能装机1650WMh,同比增长58%,贡献营业收入10.95幅下降,正式开启BIPV(光伏建筑一体化)新纪元,季度装机量也明显回暖。叠加美国加州《2019建筑能效标准》政策利亿美元,占特斯拉营业收入的6.4%。同时在2019Q3特斯拉推出Solar Roof V3,成本大好,从2020年1月1日开始,所有在加利福尼亚州新建的三层及三层以下的低层住宅(包括独栋)都将被要求强制安装住宅光伏系统。我们认为特斯拉光伏装机在美国市场将持续保持高景气。

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目前SolarCity已经成了闭环可持续能源系统:针对家庭用户推出Solar Roof太阳能发电屋顶和Powerwall储能设备;对企业客户推出Powerpack、Megapack和微网一体化等产品,在分布式能源和储能行业走在世界前列。

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2.2 2019年特斯拉推出Solar Roof V3,开启BIPV时代,打开C端市场

2017年特斯拉推出首批光伏屋顶产品Solar Roof,后续亦有二代产品投入应用。2019年10月,特斯拉正式推出第三代光伏屋顶产品Solar Roof V3。Solar Roof V3不再是前两代光伏组件与结构结合(BAPV),而是光伏组件与建筑集成(BIPV)结构。

BAPV主要功能是发电,在不改变原建筑结构上,安装光伏组件,BIPV的功能不仅是发电,也是属于建筑物结构,与建筑物融为一体,提升建筑物美感,安装更简单,与传统建筑物+组件的成本要低。BIPV产品主要有四类:光伏与墙面结合;光伏与屋顶结合;光伏与遮阳结合;光伏与围栏结合。目前,光伏屋顶是BIPV的主流产品。

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Solar Roof V3成本下降,经济性凸显。下降,提高了功率密度,效率提升,每块瓦片中的零件减少了一半。同时第三代太阳能屋顶的安装时间和难度均有所降低,寿命长达25-30年,8小时即可安装完成,使大规模安装成为可能。

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根据Electrek数据,1862平方英尺、9.45kW装机规模的屋顶,第二代Solar Roof的报价为64434美元,第三代产品发布后,报价更新为38266美元(约4.05美元/W),相比第二代产品价格下降40%以上。

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Solar Roof V3具有建材属性,注重个性化需求。相对于前两代产品,Solar Roof V3保持了在钢化玻璃中镶嵌光伏电池的结构,可以承受110英里/小时的风和直径近2英寸的冰雹,可直接替代传统屋顶瓦片,实现屋顶与发电组件的一体化,而非在已有屋顶瓦片上进行叠加安装,整体视觉效果相对于旧产品更为美观。

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Solar Roof V3为了满足客户的各种建筑风格,推出四款瓦片种类,未来也会有更多新样式。

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Powerwall可及时提供后备电源。设计精简且可叠加的Powerwall设有内置逆变器,可随时与太阳能进行无缝集成,可满足家庭用户的用电需求——甚至在需要的情况下,不依赖于公用电网独立运行,售价约3000-3500美元,未来随着特斯拉继续在电池电芯领域降本增效,Powerwall将更具有经济性。

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政策支持BIPV带来巨大市场空间。美国加州提出,2020年之前所有新住宅建筑实现零净能耗建筑目标,2030年之前所有新商业建筑实现零净能耗建筑目标。为此,2020年1月1日起,所有加利福尼亚州建造的新建住宅包括三层楼一下独栋或公寓必须安装光伏系统。建筑能效标准将让一个新房的成本增加9500美元,但在未来30年内将能源和维护成本减少19000美元。除此之外,欧盟也提出2030年欧洲32%能源需来自可再生能源,2030温室气体排放量从1990的水平降低80%。

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BIPV市场前景广阔。据n-tech Research测算,2019年全球BIPV市场空间约32亿美元,在以美国、中国和日本为增长主力的带动下,预计2024年全球BIPV市场空间有望翻倍增长至68亿美元,未来8年年均复合增速达17%以上。

特斯拉的近期目标是一周内建造超1000个屋顶,最终目标每周建成1-2万个屋顶。3月,特斯拉纽约超级工厂完成了4兆瓦的Solar Roof建造,每周产值1800万美元,这最多可以供1000个家庭使用,马斯克对太阳能屋顶非常有信心,他预测未来美国将有450万个新屋顶的市场,同时全世界每年约有1亿个屋顶市场。


2.3 Powerpack & Megapack将进一步打开微网及储能市场空间

Powerpack支持多种应用,为商业消费者和能源供应商提供更好的电网控制、效率和可靠性。Powerpack是完全集成的交流连接能源存储系统,具有连接到建筑或公用事业网络所需的一切。该系统显著简化了安装、集成和未来的支持,具有应用范围远超独立电池系统的优势。每个Powerpack都是包含16个独立的电池舱、温度控制系统和数百个用于监控和报告单元级别性能的直流能源存储设备。Powerpack的应用场景①微网——建立可以从主电网断开连接的局部电网,独立运行并增强整体电网的应变能力;②新能源发电——可为电网提供频率调节、电压控制和运转备用服务;③辅助电网可靠性——在分散的位置提供电力和能源容量,可推迟或直接消除对于升级老化电网基础设施的迫切需求。

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Megapack是Powerpack的巨大发展,专用于大型公用事业储能项目。每个Megapack都在Gigafactory完成了预组装和预测试,内含电池模块、双向逆变器、温度管理系统、交流主断路器和控制装置。用户无需自行组装,将Megapack的交流输出接入现场设备即可启用。与市场上的同类系统相比,Megapack在现场的占用空间减少了40%,部件数量只有同类产品的十分之一。因此,这种高密度模块化系统的安装速度比当前系统快10倍。特斯拉(Tesla)自豪地指出,单个Megapack的容量高达3兆瓦时(MWH),而逆变器容量为1.5 MW,与Powerpack相比,能量密度提高了60%。2020年3月30日消息,据国外媒体报道,特斯拉正争取在美国夏威夷部署一个巨大的电池系统,该电池系统包括244个Megapack电池。如果完成,这将是世界上最大的电池系统之一。

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3光伏+储能或是能源终结解决方案,未来市场巨大

3.1 新能源&电动车成为趋势,储能是未来电力结构中重要一环

特斯拉的远景是打造可持续的能源系统和可持续的出行方案——新能源叠加电动车将是未来趋势。但是基于现在的电力系统结构(发电端-主干网-配网-用户端,单向统一的电力系统),新能源消纳和电动车充放电均存在一定的难度(假设电动车渗透率大幅提高,成为出行主要方式,那么充电高峰时间势必对电网造成巨大冲击)。因此为了适应新能源的大趋势,电网改革势在必行,微电网和局域电网将成为未来电网的重要环节。

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微电网和局域网不仅仅是主电网的补充,更是未来电力系统的重要环节,电网由“单向统一”转换为“双向相对独立”。储能是未来电力结构中重要一环。可以看到上述微网和局域网能够实现功能,最重要的环节就是储能,是提高电网柔性和可靠性的关键,也是各层级电网交互的关键。

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3.2 光伏发展迅速,电化学储能市场潜力巨大

太阳对于人类而言几乎是无尽的能量来源,光伏度电成本不断下降,装机量稳步提升。过去十几年光伏产业快速发展,但是非连续发电是光伏的核心缺陷,发电量和电能质量受天气影响较大,因此储能成为关键。

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电化学储能优势明显,发展迅速。光伏、风电等新能源配合储能就可以平复发电波动、存储余电,改善发电质量,基本解决消纳问题。因此,目前各个国家均在积极布局分布式能源+储能的可再生能源系统。以锂离子电池为主的电化学电池受地形影响小,可灵活应用在发电、输电和用电端。并且近年来随着新能源汽车产业快速发展,锂离子电池储能商业化应用更加广泛,成本迅速下降,未来市场空间较大。

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电化学储能市场空间巨大。根据CNESA发布《储能产业研究白皮书2019》预测随着电力体制改革的进一步推进,推动市场化机制和价格机制的储能政策将为储能应用带来新一轮的高速发展,市场需求也将趋于刚性,在此背景下,电化学储能的规模将实现两连跳,2022年突破10GW,2023年接近20GW。

彭博社新能源财经(BloombergNEF)预测全球储能系统部署(不包括抽水蓄能)将呈指数性增长,到2040年的部署将达到近3000GWh。储能系统将成为传统发电设施的实际替代方案,这意味着需要与可再生能源或其他分布式能源结合部署。

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4投资建议

“光伏+储能”是特斯拉实现未来愿景的重要版图之一,建议关注已经进入特斯拉光伏产业链的公司、布局BIPV的优质企业、或受益于光储市场爆发的企业,如隆基股份、中环股份、福莱特、阳光电源、晶澳科技、东方日升等。

5风险提示

受疫情影响全球光伏装机不及预期,储能成本下降不及预期导致市场需求不景气,政策变动的风险。


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