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【热泵行业专题研究报告:关注欧洲能源转型探讨热泵发展机遇】

时间:2022-09-08 23:42:57

  热泵原理:热泵是一种以少量的高位能(一般为电能、热能),吸收低位热源(空气、水、 土壤)中的大量热能,通过压缩机转移到高位热能的节能装置,从而为用户提供供暖(供 冷)、热水及烘干服务。热泵机组优势主要体现在:高效、节能、绝对环保、绝对安全。 据测算,热泵机组全年运行成本只需电加热的 1/4,燃气/油加热的 1/3~1/2。

  按热源分类,热泵分为空气源热泵、水源热泵和土壤源热泵,其中空气源热泵为主流。 由于水地源热泵系统设计安装复杂且成本较高,市场上以空气源热泵为主。以中国市场 为例,2021 年中国热泵行业总销售额为 248.2 亿元,其中空气源热泵销售额为 227.1 亿 元,占比约为 91.5%。

  全球碳中和目标下,未来十年热泵市场有望迎来高速发展。过去十年间全球热泵市场发 展平稳但较为缓慢,根据 IEA(国际能源署)数据,2020 年全球热泵存量近 1.8 亿台, 2010 年至 2020 年间 CAGR 为 6.4%,其中以中国、北美地区为主要市场。近年来,在全 球气候变暖的背景下,各主要发达国家均提出碳中和目标,热泵作为节能减排最有效的 方式之一,行业预计迎来长达十年的高速发展期。据 IEA 预测,全球热泵安装量在 2025 年有望达到 2.8 亿台,到 2030 年预计达到近 6 亿台,达到 2020 年装机量的 3 倍以上。

  依托于全制造产业链的生产优势,中国是全球热泵生产和出口的主要国家,也将优先受 益于欧洲热泵需求提升。2020 年我国热泵产品年产量大致占到全球 64.8%。根据海关总 署数据,2020 年中国热泵进口量为 0.14 万台,出口量 66.29 万台;2021 年受益于欧洲热 泵市场需求爆发,我国热泵出口量大幅增长,达到 130.97 万台,同比增速高达 97.6%。

  短期地缘冲突+政府补贴刺激下,22H1 欧洲热泵需求爆发式高增。在能源升级转型的大 背景下,全球热泵市场近年保持高速发展。而 2022 年初俄乌地缘冲突突发,油气价格飙 升进一步刺激了欧洲热泵需求爆发,刺激短期内 22H1 中国对欧洲主要国家热泵出口额 加速提升。根据海关数据,2022 年 1-6 月我国对保加利亚、波兰、意大利等国家的热泵 出口金额分别同比增长 614%、373%、198%,增速最为亮眼,其他欧美主要国家也均呈 现高增态势。

  过去十年欧盟对俄罗斯油气资源的依赖程度加深。根据欧盟统计局数据,2020 年欧盟 24.4% 的能源需求依赖从俄罗斯进口,其中最重要的是天然气、石油及煤炭。2020 年源自俄罗 斯进口的天然气达其总可用量的 41.1%;石油及固定化石燃料总可用量中来源于俄罗斯 的占比分别达 36.5%、19.3%。自俄乌冲突以来,欧盟与俄罗斯之间的能源贸易受到极大 限制,欧盟的天然气与石油价格突飞猛进。对比 2022 年初,欧洲天然气与石油价格最高 点上涨分别超过 250%/160%。

  能源尤其是天然气价格的飙升,成为短期推动欧洲热泵需求爆发的主要因素。我们以德 国为例进行测算,使用空气源热泵的德国家庭户均供暖费用仅需约 1691 欧,对比使用电 加热系统、天然气、燃油、液化石油气分别可以节省约 60%/50%/18%/12%的费用。

  欧洲热泵市场乘政策东风,迎来新的发展机遇。过去几年,欧洲各国纷纷出台财税政策 刺激能源转型,其中意大利甚至给出供暖系统(热泵或其他绿色能源)购买价 110%的高 额补贴。目前,除激励型政策外,欧洲部分国家开始施行强制性法律法规,例如挪威自 2020 年起,禁止大部分建筑采用燃油供热。预计后续大多欧洲国家都会采取补贴与强制 性措施并行,共同推动采暖能源转型的做法。热泵作为高效节能产品,有望乘政策之风 迎来发展机遇。

  长期来看,热泵具备高效节能优势,或将成为欧洲能源转型的重要助力。气候变化正在 对人们的生活、经济,甚至国家安全方面发出挑战。欧洲作为历史温室气体排放最高的 地区之一,也较早对节能减排发出了呼吁。自 1997 年发布《可再生能源白皮书》以来, 欧盟已经在确立减排目标、建立碳交易市场、进行气候立法等方面出台了相关政策。

  欧洲家庭部门的能源消耗占比较大,亟需寻求节能方案。根据 Odyssee 数据,欧盟 2019 年能耗占比前三的部门分别是交通运输(30%)、工业(27%)、家庭(26%),相比较 2000 年,交通运输及工业占比分别+3%、-4%,家庭占比维持稳定。在交通运输及工业制造领域,目前清洁能源替代趋势明显,而家庭能源的消耗亟需寻求节能方案替代。 其中,降低供暖及热水能耗是欧洲家庭节能的主要方向。是欧洲家庭能消占比最大的类 型是空间供暖(65%),其他主要用途分别为热水(14%)、家用电器(13%)和烹饪(6%)。 对比 2000 年的数据,空间供暖的份额虽从 69%下降到 65%,但仍是最大的能耗源;第二 大家庭能耗用途也始终是热水。2019 年欧洲家庭供暖与热水耗能占比合计达 78%,降低 该部分能耗将在较大程度上改善家庭部门整体的能耗。

  空气源热泵可以有效节能减排。根据测算,空气源热泵可以有效降低碳排放并节省一级 能源。在满足欧盟户均供暖热量的基础上,空气源热泵的能耗约为 3954 kWh,二氧化碳 排放量约为 1087Kg,相比较电加热系统/天然气/燃油/液化石油气,可降低碳排放约 60%/50%/64%/57%,可节省一级能源约 60%/25%/33%25%。

  由于气候原因,欧洲多数国家空调渗透率长期处于较低水平。欧洲国家多为温带海洋性、 温带大陆性以及地中海性气候,且纬度较高,夏季对于空调需求较少,整体渗透率水平 远低于全球其他主要经济体。同时,欧洲尤其西欧及北欧地区大多为发达国家,人均可 支配收入较高,经济条件对安装制冷设备的限制较小。在酷暑威胁下,近年来欧洲对夏 季制冷的需求急速增长。

  过去二十年间欧洲气温增长速度超过全球平均水平。由于温室效应不断积累,自 1850 年 以来全球气温总体呈上升的趋势,上世纪 70 年代至今,全球气温的升高速度突然加快, 每 10 年增长约 0.2°C。而欧洲的变暖速度超过了全球平均水平,过去 20 年气温已升高接 近 2°C。

  今夏全球高温异常,欧洲极端天气频发。根据 ECMWF 数据,全球正在经历最热的夏天, 2022 年 6 月比 1991-2020 年 6 月的平均气温高出约 0.32°C,中国、日本和美国的温度 增长高于全球平均水平。而在欧洲,西班牙、法国、意大利等都出现了极端天气,最高气温飙升甚至达到 40°C 以上,其中法国比亚里茨和西班牙圣塞巴斯蒂安等许多地区打破 了六月的高温记录。

  除家用场景以外,热泵尚有较大的应用潜力未被挖掘。分场景看,建筑领域的供暖、热 水、烘干是热泵当前最主要的应用场景,除建筑及家庭场景外:在工业领域,中高温热 泵技术可用于回收工业余热及其他低品位能源,替代部分化石锅炉,满足工业生产对蒸 汽及热水的需求;在农业领域,热泵可以替代煤为畜禽养殖、农业大棚供暖以及为农作 物干燥提供热源,实现农业生态环境调控;在车载领域,续航里程一直是电车的核心问 题之一,而相比 PTC 空调,热泵空调制热制冷效率高、省电,可大幅提升电车续航。

  中国空气源热泵产量居于全球首位,供应链相比海外更为成熟,未来全球市场份额有望 进一步上升。在早期“煤改电”政策刺激下,中国空气源热泵产业起步较早,相比国外供 应链更加成熟。放眼全球,中国在空气源热泵生产规模处于主导地位,根据中国节能协 会热泵专业委员会数据,2020 年中国生产规模达到 201.8 万台,占全球产量的 59%。2021 年以来,在疫情影响下我国制造业的产业链优势进一步凸显,根据《2021 年中国热泵供 暖产业发展年鉴》数据,2021 年中国空气源热泵外销金额达到 48.6 亿元,同比增速高达 93.6%。未来中国有望承接更多欧洲市场的需求溢出,全球市场份额有望持续扩大。

  当前国内热泵出口区域集中在欧洲地区,2021 年欧洲出口额增速亮眼。我国热泵出口主 要集中在欧洲地区,其中法国市场占比国内出口总额的近 2 成,澳大利亚和意大利占比 约为 10%。2021 年受到欧洲能源短缺的影响,欧洲国家空气源热泵需求激增,国内热泵 出口额顺势实现高增长,根据《2021 年中国热泵供暖产业发展年鉴》数据显示,我国热 泵出口至意大利和德国的出口额同比增长194.4%%和193.9%,澳大利亚增速超过140%, 外销市场增速亮眼。

  空气源热泵核心技术难点:压缩机性能、除霜技术。空气源热泵在低温环境下存在运行 性能和稳定性不足的情况,目前主要从提高压缩机的压缩性能和改进除霜方式两个方面 进行技术改进。

  在提升压缩机性能方面,2010 年以前压缩机性能的提高与改进主要经历了从普通单 级压缩到双级压缩的技术改进,2010 年后,研究方向逐渐转向新型工质的研究,如 CO2 空气源热泵。

  准二级压缩和两级压缩的制热能效比(COP)要高于单级空气源热泵制热能效比,并 且单级压缩只能用于室外温度为-15℃以上的环境中,双级压缩空气源热泵可用于室 外温度-30℃以上的环境中,低温适应性更好。

  在除霜方面,自动化除霜技术(避免“误除霜”和“除霜不尽”)是企业研发的重点。 空气源热泵机组运行时制热不理想,主要原因是蒸发器结霜及除霜造成的供热能力 下降。国内品牌中,如四季沐歌、芬尼等均有自主研发的智能除霜专利技术,能够 达到快速除霜、精准除霜、高能效三项特性。

  品牌格局方面:内销市场中三大白占据优势地位,外销市场中国牌技术和产品认证达到 海外市场认可,芬尼凭借 ODM 业务占据市场第一。国牌在内销市场中安装和后期售后 服务更有保障,用户认可度高,当前海尔、美的、格力三大白电企业占据优势地位;此外 在外销市场中,国牌在技术和产品认证达到海外市场认可,为开拓海外市场奠定基础, 其中芬尼位列外销市场第一。

  内销市场:三大白电龙头稳居前三,但格局集中度仍有提升空间。根据产业在线 年海尔、美的、格力三大白电龙头位列热泵内销市场份额前三,但 CR3 仍不足 35%,低于传统空调行业,龙头优势尚不明显。

  外销市场:芬尼位列外销市场市占率之首,美的紧随其后。芬尼是专注热泵生产研 发的公司,2020 年其外销额市占率超过 25%,位居外销市场第一,领先地位显著, 主要系公司切入恒温泳池市场获得了较多海外 ODM 订单。外销市占率第二为美的, 市场份额为 8.5%,其余企业份额均不足 5%,外销市场格局相对更加分散。

  芬尼科技是一家热泵专业公司,其热泵系列产品出口集中在欧洲等国。芬尼科技主营产 品为热泵相关产品,广泛应用于游泳池热泵、房屋供暖、制冷热泵、商业和工业高温水 加热等领域。公司十分注重外销市场,据产业在线数据,其外销额市占率高达 26.6%,位 居市场第一。借助切入恒温泳池市场的优势,公司以 OEM/ODM 与海外客户展开合作, 实现出口额高速增长。根据海关总署数据显示,2016 年公司热泵主要出口区域为欧洲, 占比公司出口总额的一半。

  美的布局热泵市场多年,出口主要以欧洲、非洲为主。美的于 2003 年正式入局热泵行业,凭借多年的深耕,截止 2019 年公司已拥有 500 多项专利。根据海关总署数据显示,美的 热泵产品主要出口欧洲和非洲,两者均占比出口总额的近 4 成。同时,公司积极布局海 外市场,包括新增产能和研发投入,此外公司拟在欧洲设立研发中心,旨在进一步发力 欧洲市场。

  格力热泵海外出口近 8 成集中在欧洲市场。格力于 2005 年左右进入热泵市场,通过持续 地研发投入,公司在空气源热泵领域实现多项技术突破,研制出了热泵热水器专用压缩 机、采暖热泵压缩机等先进产品,并不断改进热泵运行温度条件和能耗水平。在外销市 场方面,公司最大的出口地区是欧洲,占比出口总额的近 8 成。全球“碳中和”大背景 下,未来的核心竞争优势在节能减排方面,而格力一直以来深耕技术研发,有望在未来 逐步实现领先。

  海尔布局空气能市场较早,坚持全球化方式运营,主要出口临近亚洲市场及需求增长较 快的欧洲市场。海尔于 2002 年推出空气能热泵产品,并坚持全球化方式运营。此外,公司也建立了本地工厂进行生产,凭借较为完善的海外供应链在海外进行销售。海尔的热 泵产品主要出口到临近的亚洲市场,占比公司出口总额的 54%,其次是欧洲市场,占比 约 38%,主要出口的产品为空气源热泵热水器和分体机。

  作为国内太阳能热水器龙头,日出东方近年空气能系统营收占比逐年上升。公司在空气 能热泵领域的技术积累位居行业前列,近年来持续加大对空气能的研发投入,目前公司 生产的空气源热泵产品基本能够满足热水、采暖、泳池等主要应用的需求。2021 年,公 司空气能系统业务营业收入已经达到 6.06 亿元,同增 120.4%,业绩增速亮眼,预计未来 空气能业务营收占比将稳步提升。

  空气源热泵与空调的主要零部件较为相似,其上游核心部件主要包括压缩机、阀件、换 热器、控制器、水泵以及水箱等。在这些零部件中,空气源热泵和空调最大差异是压缩机不同,装配不同的压缩机决定了热泵产品的使用效果与适用地域。

  泵行业格局分散、下游应用领域繁多,其中屏蔽泵、离心泵为空气源热泵的主要零部件。 泵行业涵盖种类较多,应用范围十分广泛,行业格局较为分散,根据中国通用机械工业 协会披露的数据显示,截至 2020 年,泵行业规模以上企业共有 1255 家,2019 年泵业务 收入最高的企业是上海凯泉泵业,收入规模为 36 亿,剩余规模超过 10 亿的企业仅十余 家,行业集中度较低。

  大元泵业为热水循环屏蔽泵行业龙头,产量占比超 4 成。根据立木信息咨询披露的数据 显示,2020 年我国屏蔽泵行业产量为 926 万台,大元泵业热水循环屏蔽泵产量为 392 万 台,产量占比高达 42%,处于行业龙头地位。

  2021 年我国热泵压缩机行业有所回暖,下游热泵市场的优异表现带动涡旋式热泵压缩机 实现高增。根据《2021 年中国热泵供暖产业发展年鉴》数据显示,2021 年我国热泵压缩 机实现销量 365.7 万台,同增 16.4%,增速由负转正,热泵压缩机市场全面复苏,主要系 下游空气源热泵行业表现优异,尤其出口市场实现迅猛增长。分品类看,2021 年转子式 热泵压缩机占比最高,销量规模已达 290.10 万台,涡旋式热泵压缩机高速扩容,同增 22.3%。

  作为热泵压缩机的先驱,海立多年来坚持深耕热泵压缩机领域。海立是业内第一个建立 热泵热水器专用压缩机试验评价体系的公司,在空气源热泵压缩机领域竞争力较为雄厚,牢牢占据了国内的市场份额。此外,海立在热泵领域的技术也在不断进步,2009 年公司 首次推出了热泵热水器专用压缩机,2016 年又率先推出 EVI 热泵转子压缩机,2019 年推 出了商用热水专用压缩机。通过加大科研投入与技术攻关,公司不断将产品研发与市场 需求紧密结合,以满足用户的多元化需求。

  热泵用阀件和空调较为相似,行业集中度相对较高。热泵用阀件主要包括截止阀、四通 换向阀、电子膨胀阀、热力膨胀阀、电磁阀与球阀。分品类看,截止阀、四通换向阀、电 子膨胀阀三类产品需求量最高,产品构成(按内销量)分别为 41.9%,27.1%,27.0%。

  三花、盾安布局全线产品,市占率较高,外资品牌着重发力高价值量的膨胀阀。根据产 业在线数据,在热泵用阀件需求量较高的品类中,电子膨胀阀、四通换向阀的 CR3 均超 过 90%,行业集中度相对较高。其中龙头企业三花、盾安布局了除热力膨胀阀以外的所 有阀件,而外资品牌则重点布局电子膨胀阀和热力膨胀阀,聚焦高附加值的阀件产品。

  2021 年空气源热泵用换热器实现高增,三花智控在微通道换热器领域处于全球领先。根 据产业在线 年中国热泵供暖产业发展年鉴》数据显示,2021 年国内热泵用换热 器规模达到 26.8 亿元,同增 34.0%,增速十分亮眼。分品类看,热泵用换热器除了外机 以外,几乎全部使用翅片换热器,占比 60%左右;微通道换热器的使用率也较高,近年 来发展迅速。三花智控经过三十多年的发展,在采暖(制冷)领域保持行业领先地位,公 司的微通道换热器产品全球市占率位居第一,领先优势显著。

  商用变频控制器规模稳步提升,主要为整机企业自配套。控制器可以实现调节水箱水温、 控制管道内水循环、操控泵件和阀件等功能,根据《2021 年中国热泵供暖产业发展年鉴》 数据显示,2021 年空气源热泵采暖机组用商用变频控制器的需求量达到 29.3 万只,同增19.1%,主要系下游热泵市场拉动所致。虽然行业一定程度上受到限电限产、煤改电红利 减退的影响,但是整体规模维持稳定增长。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)