光伏行業深度解讀:BIPV 雙面特斯拉的能源版圖

積極佈局能源業務,加速世界向可持續能源轉變。特斯拉通過收購SolarCity和不斷髮布新產品逐步拓展能源版圖,構建了發電-汽車-儲能產業鏈。公司儲能與發電業務營收波動增長,儲能部署大幅增加,光伏裝機量也有望回升。能源業務是實現特斯拉使命的核心,未來能源業務將與汽車業務並駕齊驅。

產品品類豐富,提供一站式閉環可持續能源解決方案。特斯拉致力於打造發電、存儲、充電、用電的全生態系統。公司推出“太陽能發電+儲能”產品體系,其中針對居民提供住宅儲能設備Powerwall和太陽能發電屋頂Solar Roof,針對企業和公用事業客戶提供儲能方案Powerpack、Megapack和可再生微電網等一系列產品組合。第三代光伏屋頂主要改進是屋頂+組件一體化,成本比二代低很多且考慮用戶個性化需求。

美國光伏行業保持穩定與增長,戶用光伏反彈加速,公用事業光伏創新高。受益於ITC稅收抵免政策,美國光伏行業保持穩定與增長,2016年裝機量激增,自2018年以來有所反彈。2019年第三季度美國光伏裝機量為2.6GW,總裝機容量達71.3GW,增長速度達到25%。戶用光伏市場反彈加速,2019年第三季度戶用光伏裝機量達700MW,同比增長18%。公用事業項目迅速增加,2019年裝機量預計為8.4GW,2019-2024年增幅將超過20%。

公司光伏屋頂年收入中樞在15-20億美元,在中性情況周出售1000套,單套平均面積2000平方英尺情況下,營收空間在17.7億美元。

1. 積極佈局能源業務,加速世界向可持續能源的轉變

1.1. 構建發電-汽車-儲能產業鏈,能源業務是實現特斯拉使命的核心

特斯拉是一家非傳統意義上的汽車製造企業,業務範疇不止於新能源汽車。公司2003年成立於美國硅谷,2004年2月,埃隆·馬斯克(Elon Musk)向特斯拉投資630萬美元后,正式成為特斯拉的聯合創始人。目前公司主要從事純電動汽車的設計、製造和銷售,產品涵蓋跑車與其他大眾型車輛,是全球新能源汽車行業的開創者與領軍者。秉承公司使命“加速世界向可持續能源的轉變”,公司目標是逐步培養一個清潔能源的生態系統,幫助世界逐漸脫離化石燃料。目前,特斯拉業務已經遠遠超過新能源汽車製造範疇,還包括能源服務、電池製造和配套充電樁服務等業務,是一家非傳統意義上的汽車製造企業。

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公司構建光伏發電-電動車-清潔能源儲能產業鏈,能源業務與汽車業務並駕齊驅,能源業務是實現特斯拉使命的核心。公司致力於在新能源及汽車雙產業鏈上的垂直整合。在能源產業鏈方面,從上游的發電、到中游的儲能、再到下游的消費,特斯拉目前通過完善光伏發電系統,保證整體的轉化效率和成本,同時與儲能系統Powerwall和Powerpack進行協同整合。在汽車產業鏈方面,公司陸續推出Model S/X/3/Y/Cyber,超級工廠配套生產電池、熱管理系統、電機與電控系統等。最終,通過光伏發電獲取並儲存的電力可用於住宅、商業機構及公用事業供電,尤其是可用於特斯拉新能源汽車充電。

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1.2. 收購SolarCity,逐步拓展能源版圖

2016年斥資26億美元收購SolarCity,特斯拉成為垂直整合能源企業。SolarCity於2006年由馬斯克參與創立,是住宅、商業和工業太陽能面板製造行業的領導者。2016年,特斯拉斥資26億美元以股權方式收購SolarCity,進軍太陽能儲能領域。收購完成後,公司對其進行業務整合與改造,精簡銷售組織部門,接手了位於紐約州的Gigafactory 2併發布了面向居民用戶的太陽能發電屋頂Solar Roof。特斯拉成為全球唯一垂直整合的能源公司,向客戶提供端到端的清潔能源產品,打造新能源生態閉環,加速全世界向可持續的清潔能源轉變。

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公司以促進可持續發展為己任,逐步拓展新能源事業版圖。自2012年起,公司開始研發儲能設備。2015年3月,公司成立Tesla Energy業務單元,發佈第一代針對於居民住宅的Powerwall和針對於企業和公用事業的Powerpack。2016年,公司收購SolarCity,發佈Solar Roof,進軍太陽能發電領域。2017年1月,公司與日本松下合資在內華達州建立主要用於大規模生產電池的Gigafactory 1,主要供應於Model 3、Powerwall 2和Powerpack 2,Gigafactory 2實現太陽能電池板量產。2019年7月,發佈專門用於公用事業項目的新型儲能產品Megapack,即將在加利福尼亞州與太平洋天然氣和電力公司(PG&E)合作,用該產品替代天然氣峰值發電廠。

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整合多項技術用於 Gigafactory 2 光伏電池和發電屋頂生產。位於紐約州水牛城的 超級工廠 Gigafactory 2 最早由太陽能電池板製造商 Silevo 興建,被 Solarcity 收購後發佈 了大規模的擴建計劃。在特斯拉收購 SolarCity 後,特斯拉將松下的電池單體制造開發 技術與 SolarCity 的 Zep 兼容技術進行整合,使用特種玻璃 Tesla Glass 生產特斯拉光伏 電池模塊和光伏發電屋頂。公司目標工廠產能最終增長至 2GW/年,成為全美最大的太 陽能發電板製造工廠。

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1.3. 兩階段戰略佈局,能源業務將與汽車業務並駕齊驅

在總體戰略佈局上,主要分為兩個階段,能源業務將與汽車業務並駕齊驅。特斯拉的發展戰略以“汽車”與“能源”為主線構造其商業版圖,兩線相輔相成,推動特斯拉實現其“加速世界向可持續能源的轉變”的企業使命。馬斯克曾表示未來能源業務的增速將遠遠超過汽車業務,達到300%/年的增幅,能源業務終將達到與汽車業務相當的規模。

第一階段:光伏電力是馬斯克四部曲的終點。2006年,馬斯克發佈特斯拉“宏偉秘密計劃”四部曲,依次是生產小量而昂貴的電動跑車、適量價格適中的車型、量產價格親民的車型以及提供光伏電力。其基本的商業邏輯是從高端切入,樹立品牌形象,尋找對價格不敏感的種子用戶,並通過銷售收入和後續的融資加大生產規模,進行價格下探和放量,並最終通過光伏發電獲取清潔能源;

第二階段:光伏發電+能源儲存,進入能源業務2.0時代。2016年,特斯拉藍圖第二篇章發佈,主要包含整合能源再生與儲存、豐富產品線、自動駕駛和汽車共享四大方向。公司將開發太陽能光伏產品,並且和電池存儲系統無縫整合、優化太陽能光伏系統;其次是拓展電動車的產品線,使之覆蓋到所有的主流細分市場;第三是通過海量車隊的深度學習完善自動駕駛技術,使之安全性10倍於手動駕駛;最後就是打造汽車共享模式、讓車輛閒置的時候能替車主賺錢。

1.4. 儲能與發電業務營收波動增長,儲能部署大幅增加,光伏裝機有望回升

公司儲能與發電業務迅速擴張,2016-2018年CAGR達192.8%,2019年前三季度營業收入達10.95億美元。自2016年收購SolarCity後,特斯拉儲能與發電業務收入迅速提升,2018年營業收入達15.55億美元,增長率為28.2%,2016-2018年CAGR達192.8%。2019年以來,公司儲能與發電業務收入達10.95億美元,儲能業務收入佔比為6.4%,公司的儲能與太陽能發電產品已在18個國家得到推廣應用。

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公司儲能部署大幅提升,2019年儲能項目部署將超過1GWh,全球總存儲量超過2GWh。自Powerwall與Powerpack系統發佈以來,公司的儲能業務大幅擴張,儲能部署逐年遞增,2019年第三季度公司儲能業務部署達到477MWh。2019年公司與其他三家公司共同獲得加州2.2GWh儲能項目用以取代3座天然氣廠,特斯拉負責的項目為182.5MW/730MWh,公司儲能大幅增長,未來仍將保持指數級增長速度。

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受益於改革措施和加州新政,持續下滑的光伏業務裝機量有望實現回升。特斯拉曾經是美國光伏市場的領導者,市場佔有率達33%。受Gigafactory電池生產與電動汽車產能分配限制,公司光伏業務裝機量從2016年第一季度214MW下降至2019年第三季度43MW,市場份額下滑至第四位,市場佔有率約為6%。2019年馬斯克提出大大提高光伏裝機速度的重要任務,公司在光伏銷售結構上進行了一系列重大的逆勢改革,將銷售渠道從門店轉移到店內再轉移到線上銷售,不斷降低獲客成本;同時推出光伏租賃業務,客戶可以以每月50美元的價格租賃光伏系統。此外,根據加州能源委員會頒佈的《2019建築能效標準》要求,從2020年1月1日開始,所有在加利福尼亞州新建的三層及三層以下的低層住宅(包括獨棟)都將被要求強制安裝住宅光伏系統。該項新政策在未來有望拉動光伏業務裝機量逐漸回升。


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2. 產品品類豐富,提供一站式閉環可持續能源解決方案

特斯拉積極佈局能源事業,推進一站式閉環可持續能源解決方案,致力於打造發電、存儲、充電、用電的全生態系統。為解決電動汽車“將分散式尾氣排放轉化為發電廠的集中式排放”問題,公司推出“太陽能發電+儲能”產品體系,其中針對居民提供住宅儲能設備Powerwall和太陽能發電屋頂Solar Roof,針對企業和公用事業客戶提供儲能方案Powerpack、Megapack和可再生微電網等一系列產品組合,因此家庭用戶、企業和公共事業客戶都能受益於光伏這一清潔能源。通過儲能設備和方案,用戶可貯存太陽能這一可持續可再生的能源,管理供電需求,提供備用電力,並增強電網的供電彈性。

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2.1. 家用儲能設備Powerwall

Powerwall是一款可擴展使用的家用電池,主要安裝於居民住宅中用於存儲能量,售價約3000-3500美元。電池裝備內置逆變器、鋰電池包、液態熱量控制系統、太陽能逆變器的派分指令軟件,能夠實現轉移負荷、電力備份以及太陽能發電自給,在公共電網故障時能夠滿足家庭用戶的用電需求並可以不依賴公共電網獨立運行。特斯拉為Powerwall提供10年的節能保修。用戶可以藉助於Tesla應用程序,對Powerwall進行實時監控管理。

2.2. 商業、公用事業儲能設備及系統Powerpack

Powerpack系統是一個完全集成的能量存儲解決方案,能夠實現商業與公用事業場景中的易控、安全、穩定用電。Powerpack中包含高達210kWh(AC)的電池組和高達625kVa的逆變器。Powerpack系統可根據任何場所的空間、電力和能源需求進行擴展,適用於小型商業企業到區域公用事業的各種場景。在公共事業規模的系統上,通過和電網綁定的雙向逆變器,這些系統能夠提供2至4小時持續純電力輸出。目前,基於 Powerpack技術的大型太陽能發電廠已經開始為夏威夷的考艾島提供電力。2017年12月,全球最大的鋰離子電池系統在澳大利亞順利完工,總裝機容量為129MWh,Powerpack系統將應用於澳大利亞30000個家庭的電力供應。

Powerpack具有峰值負載抑制、用電負荷轉換、應急儲備和需求響應等多種功能。通過削峰填谷和電力儲備,能夠有效降低成本並在電網中斷期間提供備用電源。公用事業公司和獨立電力生產商可根據需求平滑和穩定可再生能源的輸出,創建微電網,為社區提供動態能源容量,推遲或消除升級輸電或配電基礎設施的需要,並提供各種其他電網服務,例如頻率調節和電壓控制。Powerpack系統將增強整個電網的靈活度,推遲高成本長時耗的基礎設施升級,節約基建成本。

2.3. 大型公用事業儲能設備及系統Megapack

Megapack是新型巨型電池,通過串聯設備可以構造儲能量超過1GWh的超級儲能設備,專門用於大型公用事業規模項目。Megapack系統包括電池模塊、雙向逆變器、熱管理系統、交流主斷路器和控制器。該系統支持的應用包括高峰調節、轉移負荷、響應商業用戶需求,並同時提供多樣的公共事業量級的可再生的電網服務。新項目預計將於2021年秋季投入使用。

Megapack與其他電池系統和傳統化石燃料的發電廠相比,可節省大量成本和時間。Megapack大大降低了大規模電池存儲的複雜性,每個Megapack都是在工廠完全組裝而成,擁有最大存儲3MWh的容量和1.5MW的逆發器容量,具有交流接口和60%的能量密度提升。Megapack可以在3個月的時間內在3英畝的土地上建設一座250MW,1GWh的零排放發電廠,比同等規模的傳統化石燃料發電廠快4倍。與市場上的其他系統相比,Megapack所需的空間減少了40%,部件減少了10倍,高密度的模塊化系統將大幅提升安裝速度。

2.4. 光伏發電屋頂Solar Roof

Solar Roof是光伏發電屋頂瓦片,由鋼化玻璃內部鑲嵌光伏電池製成,與傳統光伏發電屋頂相比,具有多種優勢。該產品具有強度高、重量輕、耐用性優、造型美觀等特點。其強度是普通屋頂瓦的三倍多,但重量只有普通屋頂瓦的一半,而且不會像瀝青或混凝土那樣隨著時間的推移被逐漸腐蝕,可延長屋頂使用壽命。特斯拉還專門設計了定製配件、通風口和天窗,最大程度保障屋頂顏色一致性與造型美觀度。此外,屋頂系統還包括主將光伏電池板的電力輸出轉換為與電網兼容的可用電流的逆變器、將光伏電池板連接到屋頂或地面的機架、將光伏系統連接到電網的硬件以及監控設備。特斯拉將提供20年的工藝保修和屋頂洩漏保修服務。

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與前代產品相比,公司三代產品最大亮點是光伏+屋頂一體化。2016年,特斯拉和太陽城就為廣大群眾提供了一個不錯的選擇 —— Solar Roof太陽能屋頂。第一二代屋頂採取的是屋頂上安裝組件的形式,看上去像給屋頂貼了一層狗皮膏藥,美觀性大大下降,後公司推出了第三代光伏屋頂—— Solarglass,該產品最大的亮點是光伏組件加屋頂一體化,採用Solar Roof瓦片替代傳統的屋頂瓦片從而使得光伏“隱形”。

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一體化降本顯著,三代產品售價遠低於二代。由於三代產品採用的是光伏瓦的形式,把組件集成到瓦上,使得傳統屋頂瓦片成本得到極大的節省,下游消費端售價也比二代低很多,以2000平方英尺,10kW的光伏屋頂為例,二代產品在傳統屋頂上花費約23840美元,在光伏面板上花費約19950美元,合計43790美元,而三代產品折算在屋頂上花費約14000美元,在光伏面板上花費19950美元,合計約33950美元,三代比二代節省9840美元。

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三代產品更注重個性化需求。二代產品因為是在傳統屋頂上加裝光伏組件,組件與瓦片不和諧,影響美觀性,三代產品採用光伏瓦設計,還可以為了滿足各種風格建築的需求,選擇不同的瓦片種類,目前官網上推出了四款飾面分別是紋理、光滑、托斯卡納和石板。未來馬斯克曾表示希望每隔6~9個月就有新的樣式出現,為客戶提供更多的選擇。

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公司採取對外銷售和租賃兩種方式,幫助用戶減少電費支出,並擴展客戶。在大多數情況下,太陽能屋頂幫助住戶減少或消除的電費開支足以支付太陽能屋頂的費用。特斯拉根據屋頂尺寸、當地平均電力價格以及當地每年的光照量等因素,創建了一個太陽能屋頂計算程序,協助房屋主估算太陽能屋頂的前期價格,以及屋頂可以產生的電量的價值。此外,公司還提供產品租賃系統和電力購買協議PPA,讓用戶前期以較少的成本進行使用,從而拓展用戶,獲得服務收益。

3. 美國戶用光伏反彈加速,公用事業光伏創新高

受益於ITC稅收抵免政策,美國光伏行業保持穩定與增長,2016年裝機量激增,自2018年以來有所反彈。自2006年首次通過ITC稅收抵免政策以來,美國光伏行業保持穩定與增長,在過去十年的年平均增長率達50%。2016年受ITC政策可能到期影響,光伏裝機量激增。由於貿易摩擦關稅產生衝擊,2017年美國光伏市場裝機量下降。目前隨著聯邦政策逐漸穩定,光伏裝機量有所反彈。2019年第三季度美國光伏裝機量為2.6GW,總裝機容量達71.3GW,增長速度達到25%。

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戶用光伏市場反彈加速,公用事業光伏採購欣欣向榮。加州出臺光伏新政疊加住宅光伏裝機成本不斷下降,美國戶用光伏市場從加州擴展到其他州,14個州的戶用光伏和儲能設備新增安裝量創紀錄,成熟市場與新興市場均呈現反彈趨勢。光伏+儲能模式發展迅猛,2019年第三季度戶用光伏裝機量達700MW,同比增長18%。公用事業光伏市場方面,ITC政策即將到期和光伏發電成本不斷下降,公用事業項目迅速增加,2019年裝機量預計為8.4GW,2019-2024年增幅將超過20%。

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4. 公司光伏屋頂年收入中樞在15-20億美元

公司光伏屋頂年收入中樞在15-20億美元。假設規模越大每平方英尺售價越便宜,根據特斯拉官網公佈的售價,一套2000平方英尺光伏屋頂售價33950美元,取其為基準,給定規模折減係數為1,單套平均面積每增大500平方英尺,規模折減係數減小0.1,每減小500平方英尺,規模折減係數增加0.1,同時針對產業鏈上下游研究,特斯拉光伏屋頂周出貨量在1000套左右。對特斯拉光伏屋頂營收規模進行敏感性分析,營收=單套平均面積X出售光伏屋頂套數X規模折減係數,在中性情況周出售1000套,單套平均面積2000平方英尺情況下,營收空間在17.7億美元。

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5. 結論

從行業空間來看,美國光伏保持穩定和增長,戶用光伏反彈加速,預計2019-2024年戶用新增裝機增速將超過20%。從公司層面來看,考慮到特斯拉積極佈局能源業務,構建發電-汽車-儲能產業鏈,未來能源業務(主要是BIPV)將與汽車業務並駕齊驅,業務增長迅速。

推薦BIPV核心標的隆基股份,國內目前率先佈局BIPV的領先企業,直接對標特斯拉BIPV業務;推薦錦浪科技,國內中小型光伏逆變器龍頭,BIPV應用場景下中小型逆變器最為合適,未來空間很大;關注亞瑪頓,亞瑪頓是特斯拉BIPV業務的光伏玻璃供應商,有望搶佔行業先機。


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