風荷載基本週期怎麼算
（報告出品方/作者：長江證券，範超）
1 為何屋頂分散式光伏重視防水？
屋頂分散式光伏是應用最廣泛的分散式光伏形式。
分散式光伏是指在使用者場地附近建設， 執行方式以使用者側自發自用、多餘電量上網，且在配電系統平衡調節為特徵的光伏發電 設施。與建築結合的分散式光伏佔比 80%以上，而當前佈置在建築側立面的光伏設施極 少，主要為佈置在建築物屋頂，因此屋頂分散式光伏是應用最廣泛的分散式光伏形式。 分散式光伏按使用者主要分為工商業分散式光伏與戶用分散式光伏，工商業分散式光伏當 前以工廠廠房為主，戶用分散式當前基本在農村地區。
工商業分散式光伏為當前主流
。2020 年光伏整體裝機量為 48。20GW，其中分散式光伏 裝機量為 15。52GW，佔總裝機量的 32%。當前分散式光伏中主要以工商業分散式為主，累計建成的光伏裝機中工商業光伏裝機佔比 74%。2019、2020 兩年工商業分散式新裝 機佔比有所下降，主要因為 2019 年以來工商業分散式光伏補貼退坡程度早於戶用分佈 式光伏，當前工商業分散式光伏在 2021 年已進入零補貼時代，但戶用分散式光伏也將 在 2022 年進入零補貼。
屋頂分散式光伏主要應用在工業廠房、公共建築物、農村等場景，金屬屋面、混凝土平 屋面、瓦片坡屋面等三類均可應用
。分散式光伏應用場景較多，如工業廠房、市政等公 共建築、商業建築、農村、邊遠農牧區及海島，當前以工業廠房應用較多。屋面主要有 三種類型，包括金屬屋面、混凝土平屋面、瓦片坡屋面，屋頂分散式光伏在此三類屋面 上均可應用。工業廠房以金屬屋面為主，而市政等公共建築物、商業建築等以混凝土平 屋面為主，農村自有住宅屋頂以瓦片坡屋面或混凝土平屋面為主。
屋頂分散式光伏可能會產生的痛點有不利荷載（光伏元件的重力荷載、風荷載等）、防 水、防火、避雷、排水等，其中不利荷載和防水較為重要
。光伏板和附件的額外重量可 能導致屋頂過載，惡劣天氣（如大風、風暴、冰、雪、冰雹）可能會造成屋頂損壞，尤 其風的抬升力對光伏系統影響最大，安裝在現有建築的屋頂上有時需要考慮屋頂加固。 而防水問題對屋頂分散式光伏的建設十分重要，主要有以下三點原因：
1） 現有防水壽命短，與光伏電站生命週期不匹配
。光伏電站執行壽命通常為 25 年， 而我國當前防水質保期只有 5 年，實際使用過程中數年即滲漏的現象比比皆是，對 於存量屋頂來說，漏水和漏水隱患已成為重要問題。
2） 屋頂光伏施工會影響到原有防水層。
當前光伏支架安裝工藝多為穿透式，這將對原 有防水層造成破壞，打孔處處理不善將造成滲漏。若為金屬屋面，則施工過程或導 致金屬屋面接縫處鬆動，造成滲漏。對當前屋頂光伏主要應用的工廠廠房而言，一 旦漏水嚴重會使得廠房營業停業，造成經濟損失，故廠業主通常更關注防水。
3） 房屋漏水將極大影響光伏電站運營
。漏水將使得光伏電站暫停運營甚至全部拆卸以 做防水修繕，將造成較大經濟損失。不使用防水方案或可加快短期回報，但因電站 運營壽命較長，若因漏水中斷做修繕，則將對長期的投資回報水平造成較大影響。
具體以當前分散式光伏應用最為廣泛的廠房金屬屋面為例：
1） 光伏元件的設計使用壽命通常為 25 年，而廠房用壓型金屬屋面板大多采用彩鋼瓦 自防水或採用樹脂塗層，壽命在 5~10 年左右，遠低於光伏元件的設計使用壽命， 兩者壽命不匹配。
2） 金屬板材的接縫由於施工鎖邊質量缺陷、風荷載、尤其是太陽能元件安裝過程中人 員的踩踏，造成鎖邊鬆脫，導致屋面滲漏。此外，金屬屋面一般採用滑動支座固定 板材，屋面板的熱脹冷縮應力透過滑動支座釋放，而夾具式的光伏緊韌體限制了鋼 板的溫度變形，造成鎖邊空隙增大，導致屋面滲漏。
3） 光伏元件的夾具一般採用鋁合金材質，與金屬板材存在電位差，會加速金屬板材的 腐蝕，金屬板鏽蝕破壞後，需拆除光伏元件，整體更換金屬板材，代價巨大。
2 屋頂分散式光伏該怎麼做防水？
材料端：高分子防水卷材或為最優解，且材料最佳化可提 高發電效率
高分子防水卷材是以合成橡膠、合成樹脂或兩者共混材料為基本原料，加入適量的化學 助劑和填充劑等，經過混煉、塑煉、壓延或擠出成型、 硫化、定型等工序加工製成的片 狀可捲曲的防水材料。高分子卷材主要包括 EPDM（三元乙丙）防水卷材、PVC（聚氯 乙烯）防水卷材、CPE（氯化聚乙烯）防水卷材、TPO（熱塑性聚烯烴）防水卷材和 HDPE （高密度聚乙烯）防水卷材等多個品種，其中 EPDM、PVC、TPO 三種適合外露式使 用於建築屋面，而 CPE、HDPE 等更適用於地下工程等。
高分子防水卷材具備顯著的效能優勢，可用於外露式屋面，工作年限可達 25 年。
高分 子防水卷材具有拉伸強度高、斷裂伸長率大、自愈能力強、耐衝擊、耐腐蝕等優越效能， 尤其具備優異的耐候性，耐高溫、耐低溫、耐臭氧、耐紫外線，適於外露式屋面，可以 達成與光伏元件一樣的 25 年的工作年限。而當前應用普遍的 SBS、APP 等改性瀝青防 水卷材的耐候性略弱，且 SBS 耐高溫性不足，APP 耐低溫性不足，難以達成光伏元件 的 25 年的使用壽命要求，如鋪設多層則也將額外增加成本甚至高於採用高分子材料。
高分子防水卷材因其優異效能，在海外的屋面應用已十分普遍。
美國高分子卷材（以 TPO、 EPDM 為主）在平屋面中佔比超過 60%，德國高分子卷材（以 PVC、TPO 為主）佔比 34%，日本合成高分子防水施工面積佔總防水施工面積約 30%。PVC 主要在歐洲應用 範圍廣泛，因為歐洲氣候溫和，熱老化的環境壓力相對較小；TPO 在美國應用範圍較廣， 因為美國溫差大，氣候變化明顯，而 TPO 耐候效能較好。我國當前高分子防水卷材佔 比僅為 12%，且主要為高分子自粘膠膜，應用在地下室居多，而 PVC、TPO、EPDM 等傳統應用於屋面的材料較少，未來高分子卷材在屋面的應用前景廣闊。
高分子防水卷材與瀝青基防水卷材相比的優勢主要在於以下兩點：
1）長工作年限：
與瀝青基防水卷材相比，高分子防水卷材耐候性等全方面效能更為優 異，工作年限可達 25 年，和光伏元件使用壽命一致。
2）可外露式使用，容易檢修，尋找漏點：
混凝土屋面通常用一層瀝青卷材做非暴露式 處理，導致很難找到滲透點。如果光伏裝上以後，需要拆掉光伏才能檢修，徹底翻一遍 屋面。而高分子材料的處理採取外露式，檢修很方便，容易檢查滲透點。
從高分子防水卷材的推廣難易程度上，金屬屋面比混凝土平屋面更為容易
。屋面主要有 三種類型，包括金屬屋面、混凝土平屋面、瓦片坡屋面。瓦片坡屋面不適用高分子防水 卷材，主要因為瓦片不適合再外鋪卷材，同時瓦片屋面主要是農村民居採用，對防水要 求或較低。金屬屋面推進會比混凝土平屋面容易，主要有兩點原因：一是金屬屋面主要 為工業廠房，漏水將影響工廠生產，嚴重甚至造成停產，故工廠業主通常更為關心；二 是此前金屬屋面主要採用彩鋼瓦自防水，防水效果較差，且光伏建設施工對金屬屋面的 破壞也大於混凝土屋面。
高分子卷材經處理可具備高反射效能，增進發電效率。
TPO、PVC 等高分子防水卷材在 生產過程中會加入白色功能顏料，使其表面產生極高的日光反射率（高於 80%），優於 直接塗刷白色漆。高反射屋面可以從兩個方面增進發電效率：一是當使用雙面光伏系統 時，屋頂防水材料的高反射率使得太陽光可以較多反射到光伏電池板的背面；二是白色 高反射率起到了冷屋面效果（cool roof），溫度每降低 1 攝氏度可以提升 0。3%的發電效 率，而冷屋面通常可以降低 10 攝氏度以上，同樣可以提升發電效率。根據某屋頂光伏 電站的對比研究，使用高反射防水卷材的發電量比普通混凝土屋面增益 11。1%，比普通 白色乳膠漆屋面增益 6。6%。
施工端：光伏支架與施工須配合防水，防水企業提供系 統解決方案
須採用合適的光伏支架與施工方式，平衡好不利荷載與防水效能之間的關係
。光伏支架 主要有掛鉤系統、夾具系統、壓載支架系統等，支架的施工方式主要分為穿透安裝法與 非穿透安裝法，其中非穿透安裝法中主要包括膠粘法、配重法、疊合法等。根據此前分 析，不利荷載（支架與配件重力荷載、風荷載）與防水為屋頂光伏建設的兩大痛點，在 建設中此兩者或存在矛盾。如掛鉤系統與夾具系統較為輕便，對屋面形成荷載較小，但 通常需要穿透安裝，而這將對防水層造成破壞，細部節點容易滲漏。壓載支架系統無需 穿透安裝，有利於防水，但會極大加重屋面荷載，通常僅用於混凝土屋面。
膠粘法：
將塑性框架直接與 TPO/PVC 卷材粘接，保證了屋面的基本防水效能，且對屋 面增加的荷載小；但膠粘法只能承重，在風荷載負壓吸力的作用下可能直接導致防水卷 材的拉伸和破壞，進而造成上部太陽能光伏面板的破壞，風揭風險極大。
配重法：
依靠自重和外加壓重塊輔助將太陽能面板固定在屋面上，需要屋面的承載力極 高，多用於混凝土屋面；而金屬屋面多為大跨度結構，光伏元件增加的屋面自重至少在0。2-0。3kN/m2，為了抵消風負壓增加的光伏元件及配重的單位面積均布荷載在 0。5- 0。6kN/m2，一般會超出原屋面荷載的設計取值，需對屋面結構進行二次加固，成本巨大。
疊合法：
將薄膜光伏條帶與卷材直接疊合（無框架）在一起，卷材需與所使用的膠粘劑 或底塗料相容；同時，由於無法傾斜，不能最大程度獲取太陽能，一般效率較低；太陽 能薄膜直接與卷材粘接，熱量積聚無法冷卻，對屋面卷材的耐久性存在不利影響。
穿透安裝法：
防水效能的解決主要體現在細部節點如何與大面防水卷材同質量、同施工、 同壽命，其關鍵是實現金屬穿透系統與防水卷材的無縫連線。可採用在工廠內將防水卷 材與金屬件相結合的工藝，具體做法是採用覆膜技術將 TPO/PVC 原料與金屬板融合 製成覆膜板，該覆膜板可與防水卷材直接熱風焊接。
正因為光伏支架及其施工方式對防水效能至關重要，所以光伏支架與施工方式的研發改 進、與防水材料的配合等也是增進防水效能必不可少的環節。因此，防水企業若涉足屋 頂光伏領域，通常會整體考慮支架及施工安裝，提供系統解決方案。
對比海外：西卡的光伏屋面系統材料端與施工端兼重
西卡提供高反射特性的防水層以增進發電效率。
西卡提供具有高反射率的白色單層屋面 柔性卷材或白色防水塗料層，這可以從兩個方面增進發電效率：一是使得太陽光可以較 多反射到光伏電池板的背面；二是起到了冷屋面效果可以提升發電效率。
西卡針對屋頂分散式光伏提供差異化解決方案，研發特殊支架及施工方式。
根據此前分 析，屋頂分散式光伏的痛點包括增加屋頂荷載、會穿刺破壞屋面等。因此，西卡主要從 輕量化、無破壞等入手提供差異化的屋頂光伏系統。西卡提供推出 SolarMount-1 （SSM1） 系統，是一種符合空氣動力學、非穿透性的、且輕型的安裝系統，專門設計用於將剛性 光伏板安裝到平屋頂上的情形。其中有個關鍵部件是 Sika 設計的“Sika SolarClick”緊 韌體，該緊韌體與西卡的 PVC 和 FPO 防水材料完美配合，並透過熱風焊接連線。
3 對高分子防水卷材市場的拉動如何？
整縣推進政策正加速分散式光伏建設
政策推動屋頂分散式光伏建設進入新階段。
國家能源局綜合司 6 月 20 日下發的《關於 報送整縣（市、區）屋頂分散式光伏開發試點方案的通知》提到，“黨政機關建築屋頂總面 積可安裝光伏發電比例不低於 50%；學校、醫院、村委會等公共建築屋頂總面積可安裝 光伏發電比例不低於 40%；工商業廠房屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低於 30%； 農村居民屋頂總面積可安裝光伏發電比例不低於 20%。”這為未來屋頂滲透目標做了標 杆性的指引。方案還提到應按照“宜建盡建”與“應接盡接”的原則，彰顯了實施力度。
商業模式轉變或加速光伏建設。
此前光伏的分散式專案主要以民企主導的單個專案開發 為主導，整縣推進方案實施後，從資金實力、多部門協調能力等方面看，央企國企優勢 突出。央企國企有望加速推進分散式光伏的規模化建設，推動行業需求高增。
9 月 14 日國家能源局公佈整縣（市、區）推進分散式光伏名單，包含全國 676 個縣市， 並提出 2023 年底前，試點地區各類屋頂安裝光伏發電的比例均達到《通知》要求的， 列為整縣（市、區）屋頂分散式光伏開發示範縣。
高分子防水卷材市場空間大幅擴容
整縣推進政策未來屋頂滲透目標做了標杆性的指引，我們據此對未來高分子防水卷材的 市場空間進行測算，幾個基本假設如下：
1。 單平方對應光伏裝機量為 120W； 2。 單平方所需高分子防水卷材價格為 30 元； 3。 單平方所需包工包料價格為 100 元，其中包工包料指防水卷材費用+輔材費用+防 水施工費用； 4。 僅考慮工商業分散式光伏屋面使用高分子卷材，暫不考慮戶用分散式光伏屋面。
存量建築或有 63.4 億平的總量將鋪設屋頂光伏，佔比總屋頂面積的 16%，存量建築對 應高分子防水卷材理論空間為 1135 億元。
我們根據住建部《城鄉建設統計年鑑》獲取 2019 年城市/縣城/鄉鎮/村莊的建設用地面積，根據“建築密度”計算出屋頂面積，再根 據政策要求的各類建築的佔比計算出未來將鋪設光伏的屋頂面積以及其對應的裝機量。 在政策範圍內或有 63。4 億平將鋪設屋頂光伏，佔比總屋頂面積的 16%，在單平光伏裝 機量 120W 的情形下對應總裝機量約 760。2GW。分建築看，農村民居佔比 40%，工業 廠房類佔比 41%，公共建築類佔比 19%。最後計算全部都採用高分子防水卷材方案情 況下的存量屋頂總理論市場空間，高分子防水卷材理論市場空間為 1135 億元，對應包 工包料理論市場空間 3782 億元。
新建建築每年或有 1.4 億平將鋪設屋頂光伏，新建建築對應高分子防水卷材理論空間為 單年 23.2 億元。
對於單年新建建築屋面的市場空間，我們採取類似計算方式。獲取 2020 年建築業竣工面積，除以“容積率”得到建築用地面積，然後乘以“建築密度”計算出 屋頂面積，再根據政策要求的各類建築的佔比計算出每年新建建築鋪設光伏的屋頂面積 以及其對應的裝機量。在政策範圍內穩態情形每年或有 1。4 億平將鋪設屋頂光伏，在單 平光伏裝機量 120W 的情形下對應總裝機量為 17。0GW。最後計算全部都採用高分子防 水卷材方案情況下的每年新建建築理論市場空間，高分子防水卷材理論市場空間為 23。2 億元，對應包工包料理論市場空間 77。3 億元。
政策範圍內屋頂在 15 年內全部鋪設完成的假設下，高分子防水卷材平均每年理論市場 空間約 99 億元
。計算出存量總空間與新建空間後，我們對單年市場空間進行測算。假設“單年平均市場空間=存量建築每年平均市場空間+單年新建建築市場空間”（假設此 後單年新建建築面積不變）。我們對於最後政策目標內全部滲透給予假設，樂觀情形政 策範圍內的 10 年即可全部鋪設完成，中性情形為 15 年，悲觀情形為 25 年。則在中性 15 年的速度下，高分子防水卷材每年平均理論市場空間約 99 億元，包工包料每年平均 理論市場空間約 329 億元。
2020 年高分子防水材料理論市場空間約 14 億元，預計 2021 年約為 19 億元，預計至 2025 年增至 99 億元（“十四五”期間年均增速約 49%），至 2030 年穩態時理論市場空 間為 121 億元。
根據裝機量回測屋頂面積，2020 年工商業裝機量為 5。4GW，對應屋頂 0。5 億平，理論高分子材料的市場空間約為 14 億元。2021 年預計分散式光伏裝機量為 25GW，受戶用補貼年底結束的影響，今年工商業佔比仍較低預計約 30%，則工商業裝 機量約 7。5GW，對應屋頂 0。6 億平，對應高分子防水材料理論市場空間預計約為 19 億 元。假設明年以後工商業裝機佔比回覆正常（令正常=政策範圍內工商業屋頂面積佔比 =58%），且假設 2021-2025 年分散式光伏裝機增速較高，2026-2030 年增速放緩，2031- 2035 年增長停滯，且採用 15 年全部鋪設完成的假設，則預計至 2025 年高分子卷材理論市場增至 99 億元（“十四五”期間年均增速約 49%），預計至 2030 年穩態時高分子 卷材理論市場空間為 121 億元。
屋頂分散式光伏促進高分子防水市場空間大幅擴容，有利於高分子卷材在屋面的推廣。
根據此前測算，高分子防水卷材至 2025 年理論市場空間為 99 億元，至 2030 年為 121 億元。當前我國高分子防水卷材佔比約 12%，若以 1500 億防水市場計，則當前高分子 防水卷材市場空間約 180 億元，屋頂光伏將增厚約 60%的市場空間。考慮到當前高分 子卷材主要用於地下室，則屋頂光伏將更有利於高分子卷材在屋面的推廣。
4 屋頂分散式光伏對防水企業影響幾何？
防水為屋頂光伏的核心痛點，防水企業可以充分參與各個環節
。防水企業可以透過直營 和經銷兩種方式參與。若為經銷情形，則是經銷商利用自身資源尋找專案並參與施工， 防水企業主要是銷售材料給經銷商。若為直銷情形，防水企業則需要充分參與投資開發、 建設、運營等各個環節。當前屋頂分散式光伏主要有兩種商業模式，一是業主自己投資 持有電站，二是光伏投資企業出錢，持有電站並運營維護，按每平米向業主付租金或將 發電價格打折銷售給業主。在這兩種模式下，防水企業需求積極向業主方或投資方尋求 合作，在施工環節提供材料與解決方案並參與施工，在運營環節負責保修或維護等。
屋頂光伏是個充滿機遇的細分賽道，雖當前每年市場規模仍有待發展，但是考慮到高分 子防水卷材的技術壁壘與投資壁壘，仍只有龍頭企業才能進入賽道角逐。
目前各防水龍 頭均已開始積極佈局，東方雨虹、科順股份、北新防水、凱倫股份等均展開了相關合作 或提出了相關解決方案。考慮到屋頂光伏仍屬於細分市場，年規模或有限，而凱倫股份 現有收入體量尚小，且在此細分賽道戰略佈局力度更大，因此將受益更大的邊際彈性。
東方雨虹
東方雨虹推出全新的 BIPV 屋面系統
。該系統以 TPO 單層屋面為基礎，配以新研發出 的光伏基座核心元件。金屬基座透過鎖水壓環和 TPO 卷材在工廠預製成型，確保基座 防水效果。預製件底部固定錨，安裝時透過 90°翻轉，反扣在鋼板基層，為屋面分散式 光伏提供足夠的抗風效能保障。公司早在 2011 年起就對屋面分散式光伏與 TPO 單層 屋面系統的結合方式進行探索，先後在常熟奇瑞捷豹路虎、合肥海納（蔚來）新能源汽 車、江蘇鹽城綠葉科技、江陰遠景能源、天津常春汽車零部件、騰訊懷來資料中心等項 目上成功實現。
抓住市場機遇，積極開展合作
。公司在 2021 年 9 月 10 日與信義電源簽訂《戰略合作 協議書》，在光伏屋面一體化領域進一步深化業務合作，具體合作模式包括：1）市場銷 售渠道共享，共同推進既有柔性屋面產品銷售；2）雙方共同推動光伏屋面市場銷售工 作，推進整套的 TPO 光伏屋面系統，合力共贏；3）雙方技術研發團隊加強深度合作， 共同開發光伏屋面一體化產品。2021 年 9 月 29 日，公司又與晶澳科技簽訂《戰略合作 協議》，雙方市場銷售渠道共享，共同推進光伏元件的銷售、TPO 光伏一體化、既有建 築光伏防水改造、修繕領域的市場拓展等。
凱倫股份
凱倫股份推出了 CSPV 全生命週期光伏屋頂系統解決方案。
該方案是凱倫股份針對當 前光伏屋頂防水的耐久性差、維保難、費用高等痛點量身打造的解決方案，其釋出標誌 著凱倫股份開始發力光伏板塊業務。
公司長期定位為高分子防水領導者，提前加大布局高分子產能
。凱倫股份在蘇州建立的 高分子產業園已於 7 月 12 日開業試產，佔地 188 畝，計劃總投資 15 億元人民幣，成 套引進了多條義大利和德國高分子防水卷材生產線，遠期規劃產能超 1 億平，能夠為光 伏屋面、金屬屋面提供更有保障的防水方案。隨著高分子產業園先期引進的進口生產線 1300 萬平米已經投產，公司當前高分子防水材料設計產能已達到 7500 萬平米。
積極與產業鏈內各企業推進戰略合作
。凱倫股份當前已與多家光伏產業鏈企業簽訂戰略 合作協議，包括道達爾、騰暉光伏、上邁新能源、陽光新能源、天合智慧、優得新能源、 貝盛綠能等海內外著名光伏開發商和第三方新能源資產管理商，合作內容包括優先使用 合作方產品及共同開發光伏發電等。
科順股份
科順股份與聖戈班合資開發外露型 TPO 防水卷材產品
。公司此前已在 TPO 防水卷材領 域深耕多年，目前公司與聖戈班均高度重視未來市場發展，將利用合資公司合作開發市 場，不僅可以快速提高國內的市佔率，還可藉助聖戈班在全球的品牌、生產、技術、銷 售渠道等資源，開啟高階國際市場。
北新防水
北新防水提出了北新光伏建築一體化（BIPV）防水系統
。該系統是以 TPO 防水卷材或 者α矽烷聚合物防水塗料作為主防水層。1）TPO 防水卷材無穿孔機械固定方或滿粘法 施工，光伏基座浮貼式焊接在 TPO 防水卷材表面，形成無穿孔防水層，確保防水整體 防水效果，併為屋面分散式光伏提供足夠的抗風、阻燃效能保障；2）α矽烷聚合物防水 塗料採用輕型化裝置機械化噴塗或人工刮塗工藝，冷施工在屋面基層、光伏支座上，形 成無搭接縫防水層，整體防水效果優越。
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