热泵行业深度报告欧洲能源危机下,国内热泵
(报告出品方/作者:东吴证券,李婕)
1.热泵行业:高效清洁的供暖高景气赛道
热泵是一种清洁高效的热量输送装置,主要应用领域有采暖(作用类似空调)、热水(作用类似热水器)和烘干(应用于农业粮食烘干等)。热泵具有更为节能、使用体验更优、适用范围更广、运行费用较低的优点,局限性主要体现在前期购买及安装成本较高、低温下制热效率低、设备体积大。根据IEA数据,-年全球热泵安装量(含空气源、水源、地源热泵)CAGR为6.4%,年全球热泵共安装1.77亿台、其中中国/北美/欧洲安装量占比分别为33%/23%/12%。从产业链角度看,热泵产业链包含较多环节,品牌端来源较为广泛,制造端可分为整机、零部件,我国是热泵主要的整机生产基地,零部件配套较为齐全。
1.1.热泵原理及分类:热量输送装置,可用于采暖、热水、烘干多领域
清洁高效的热量输送装置。热泵是通过消耗少量电能、将热能从自然界的低温物体(如空气、水、土壤)转移到高温物体的装置,具备环保节能、能效比高等优势,可广泛应用于农业、工商业及生活等领域。热泵供热基本原理为“逆卡诺循环”即:压缩机运转做工消耗电能,使不断循环的制冷剂在不同的系统中产生不同的变化状态和不同的效果(蒸发吸热或冷凝放热),从而达到了回收低温热源制取高温热源的作用和目的。
热泵分类方式主要有三种:应用领域、低位能来源、功能。1)按应用领域:主要分为采暖、热水及烘干三个方面,采暖及热水销售占比较高,年我国热泵采暖/热水/烘干销售额占比分别为44.2%/44.3%/11.5%。2)按低位能来源:分为空气源热泵、水源热泵、地源热泵,空气源热泵占主体、年我国空气源热泵占比约91%。3)按照功能不同:分为单功能、二联供、三联供,其中二联供功能较为丰富、综合稳定性较好,成为国内外空气源热泵主流发展趋势。
1.2.优劣势分析:热泵节能环保、运行费用低,但初始投资高
热泵相较于空调、热水器等优势显著:供暖更为节能、适用范围更广、运行费用较低。由于空气源热泵市场占比较高,下文均以空气源热泵为例进行阐述。①能耗情况:热泵使用少量电能将空气中的能量转换为可供使用的热能,平均COP(热效率)超过3.3、即消耗1单位电能可以获得3.3倍热能,传统燃气壁挂炉COP约为1、燃煤锅炉约为0.5,热泵近传统燃气壁挂炉3倍、电采暖6.6倍。②使用体验:虽然都是以逆卡诺循环原理运行,但相较空调,热泵采用了水系统使用户使用体验更优,吹出来的凉风更柔和、体感更加舒适;而空调直接将氟利昂的冷气吹出来,使用者有明显刺骨感觉。③运行费用:热泵制热的效率远远高于其他制热方式,如空气源热泵从空气中吸收热量,全年平均热泵总耗能比常规太阳能辅助系统比更低,其它采暖方式仅由天然气、煤、纯电等方式制热、运行费用较高。
但热泵局限性亦较为明显,主要体现在前期投入成本较高、低温下制热效率低、设备体积大。①投入成本:对于消费者而言,热泵前期投入成本过高是限制其选择热泵的最主要原因,虽然后期运行费用能够节省较多成本,但若无补贴、热泵前期购买安装价格将会数倍于锅炉、空调、热水器等产品。②适用范围:此前热泵使用受到环境温度的限制,供热能力和性能系数随室外温度降低而降低,因此在我国北方和欧盟地区使用较为受限。年以来,随着低温喷气增焓技术和新型制冷剂等在热泵的应用,热泵最低使用温度降至-25℃,逐渐在欧盟等北方地区普及。③热泵机组外形相对较大,安装过程中涉及水泵等零部件,需要合适安装位置和具备较大安装空间,安装热泵难度大、通常需要专业的工人。
1.3.市场规模:海外率先发展,政策催化下我国热泵发展迅速
站在全球角度上看,海外热泵技术较为成熟。热泵理论最早起源于19世纪早期法国科学家卡诺。-年,物理学家霍尔丹已经突破了空气源热泵供暖技术。20世纪30年代,热泵开始进入商用阶段、海外率先迅速发展,20世纪50年代,美国已经开始批量生产空气源热泵,80年代起,能源匮乏的日本开始大规模生产空气源热泵产品。但受限于热泵前期投入成本较高,根据IEA数据,-年全球热泵安装量(含空气源、水源、地源热泵)CAGR为6.4%,年全球热泵共安装1.77亿台、其中中国/北美/欧洲安装量占比分别为33%/23%/12%。
站在国内角度上看,我国热泵行业受政策驱动特征较为明显。年空气源热泵热水器引入我国,但受限于初始投入成本过高、技术并不成熟,空气源热泵热水器在我国缓慢发展,直到年,我国空气源热泵热水器占全国家用热水器市场还低于1%,而在同期日本、该比率已达到70%。年开始,由于节能环保效果突出,空气源热泵开始得到国家政策大力支持。年起我国北方农村开始推广“煤改电”,一系列政策补贴也相应出炉,在政策保护、资金扶持下,热泵前期投入成本较高的缺点得到有效弥补,我国热泵得到快速发展,13-17年我国热泵销售规模CAGR达32%、远高于我国同期空调/燃气热水器/电热水器的5.5%/11.9%/2.9%。但由于煤改电政策补贴逐渐退坡,18年后热泵规模维持在亿元左右,同期空调/热水器由于发展较为成熟、销量亦基本持平。21年双碳政策推动下,我国热泵市场规模同比+24%、达亿元、创下历史新高,超过空调/燃气热水器/电热水器增速。
1.4.产业链:贯穿品牌和制造,品牌来源广泛,我国为热泵主要生产地
热泵产业链主要可以分为下游品牌商及上游制造商,其中制造商包括整机制造商及零部件制造商。由于热泵应用领域较为广泛、与其他制冷制热行业具有相通性,因此热泵品牌商来源较为广泛、分布于制冷空调、热水器等多行业。整机制造商主要分布于我国、占全球产量超60%。热泵零部件包含压缩机、换热器、阀件、水泵、控制器等,我国零部件配套较为齐全。
品牌商:热泵应用及技术具备共通性,企业来源广泛。由于热泵供暖涉及的应用领域较为广泛,不仅应用于家用、商用热水,还与地暖、散热器等末端结合大量用于供暖,因此从企业来源上看,很多企业从传统的制冷空调、太阳能热水器、电热水器和燃气热水器行业切入空气源热泵行业,如国际品牌博世、三菱等,同时也有专门从事热泵产品研发制造的企业,如德国地源热泵专业品牌Waterkotte。以我国为例,制冷空调/空气源热泵/太阳能光热/电热水器/燃气热水器企业分别占热泵企业来源的32%/30%/18%/12%/8%。
整机制造商:我国是全球热泵主要的生产地。据中国节能协会等数据统计,年我国热泵产量占全球热泵产量近60%,热泵产能集中于华东、华南等地区,热泵从业企业超家,成为全球热泵生产安装大国。
零部件制造商:热泵产品零部件组成较多,我国零部件配套较为齐全。热泵主要是由压缩机、换热器、阀件、水泵、控制器等核心零部件构成,占热泵总价值最重要的部件分别为换热器(17%)、压缩机(16%)、电子控制(15%)、钣金(11%)。由于零部件并不特定用于热泵,通常与空调、锅炉等相关行业的零部件重合度较高,我国空调产业趋势成熟,因此热泵零部件配备较为完善。
2.短期增长驱动:能源危机催化下,热泵成为欧洲首选供暖方式
俄乌冲突后导致欧洲天然气能源价格高企,能源危机压力下采暖需求增长。同时由于热泵节能减排优势显著、且满足各国对能源安全的需求,因此成为欧洲各国首选的供暖方式、并出台热泵补贴政策以解决热泵前期安装成本过高的痛点,年以来欧洲热泵需求快速增长、行业维持较高景气度。
2.1.俄乌冲突后欧洲能源加速转型,热泵有望核心受益
俄乌冲突下天然气能源紧缺,能源价格大幅上涨。欧盟地区能源结构以传统能源为主,年原油/天然气/煤炭占比分别为42.3%/11.6%/8.9%。俄罗斯为世界第一大天然气出口国,也是石油、煤炭出口市场的重要参与者。据欧洲统计局统计,年欧盟天然气进口中48.4%来自于俄罗斯,能源依赖度较强。俄乌冲突后能源危机加深,能源价格开始大幅上涨。欧洲天然气主要运输管道北溪1号和2号爆炸,叠加欧洲极端高温干旱天气导致欧洲部分主要水道如莱茵河等接近断航,进一步催化天然气价格上行。据世界银行统计,截至年6月底欧洲天然气价格同比上涨%、达34.4美元/百万英热。截至年12月中,IPE英国天然气期货价格高企,较年初上涨65%、较年初上涨%。据RSER统计,欧洲供暖能耗占社会总能耗40%以上,能源危机压力下未来几年采暖成为欧洲亟待解决的问题。
能源价格高企加速欧洲地区能源转型,热泵有望核心受益。分析欧洲各国采暖结构,由于地理位置近北极,空调作为制冷设备在欧洲普及度不高、仅为4%,锅炉为欧洲主流的采暖设备。近年来出于环保需求,欧洲采暖经历了由“传统燃气/燃油/燃煤锅炉—高效供热设备”的替换和更新的过程,其中高效供热设备主要包括燃气/燃油冷凝炉、热泵、生物质锅炉等产品。由于此前燃气冷凝炉具备易操作、供应稳定的特点,因此欧盟高效供热设备中燃气冷凝炉发展较为迅速、占比约超70%,而热泵供暖占比不足10%。但地缘政治冲突后,燃气锅炉无法保证欧洲长期能源供应安全,热泵相较于其他供暖方式节能减排优势显著、且满足各国对能源安全的需求,因此热泵成为欧洲各国首选的供暖方式。
2.2.政策补贴解决热泵投入过高缺陷,热泵经济性优势凸显
欧洲各国政府出台热泵安装补贴政策,解决热泵推广主要缺陷。对于使用者而言,热泵的经济性主要体现在较低的运行成本中,但是由于安装初始投资较燃气、燃油等设备高2-3倍,因此较为依赖初期政府安装补贴、以弥补热泵产品前期安装成本过高的缺点。复盘德国热泵历年销售情况,政策补贴是刺激行业需求增长的主要催化因素,年颁布的《节能条例》(EnEV)前后,-年热泵销量CAGR达45%,年/年改革《市场激励计划》、加大了补贴力度,当年德国热泵整体销售分别增长15.8%/16.1%。年起欧盟各国纷纷出台热泵相关安装补贴政策,热泵前期安装成本降低超1/3,有望进一步刺激热泵需求增长。
政策补贴下热泵经济性凸显,综合使用成本较低。我们以英国为例,基于10月英国能源监管机构Ofgen公布的天然气/电力价格上限和清洁能源补贴政策,对空气源热泵、燃气锅炉、燃油锅炉、电锅炉、生物质锅炉的10年综合成本(含购买、安装、期间运行费用)及进行测算,结果显示热泵的运行成本最低、约为1.39万英镑,较燃气/燃油/电锅炉/生物质锅炉成本分别降低16%/41%/%/17%。考虑政策补贴后,与当下主流技术燃气锅炉相比,热泵综合使用成本转折点约在3.1年,即成本转折点前因初始投资高、热泵综合使用成本高于燃气锅炉等产品,但转折点后受益于运行费用较低、热泵综合使用成本最低,若各国政府补贴政策力度加大,热泵经济性将会更加突出。
敏感性测算下,天然气价格若持续高企、热泵综合使用成本转折点将小于3年。若天然气价格维持高位、但电力单价下降,那么热泵综合使用成本转折点将会更短。上文是在22年10月的天然气/电力价格基础上进行的热泵投资回收期测算、结果为3.1年,但由于当前欧洲各地发电结构仍以化石燃料等非可再生能源为主、价格相对较低的可再生能源占比较小。欧洲各国大力支持可再生能源发展,未来随着发电成本较低的可再生能源提高、电价有望持续下行。在地缘冲突的背景下,受到供给端的影响,欧洲天然气的价格出现较大回落的概率较小。经过我们敏感性测算,长期来看,在天然气保持高位、电价下行的情况下,相对于其他初始成本较低的取暖方式,热泵综合使用成本转折点有望小于3年,约在1.3-2.4年之间,即使用时间达1.3-2.4年后,热泵综合使用成本成为所有采暖方式中最低。
2.3.能源转型+政策补贴刺激下,热泵需求持续升温
打破成长瓶颈,欧洲热泵销量实现快速增长。据欧洲热泵协会EHPA统计,年以来欧洲热泵销量增速较快,年欧盟21个国家热泵年销售万台、同增34%,高于锅炉增速(21年销量同比20%左右)。分类型来看,空气源热泵的销售额占比最大、达89.6%,分国家来看,法国、意大利和德国需求在欧洲领先、销售额占比为51%,排名前十的国家销售额占比达86%。22年在21年高基数基础上延续高速增长态势,从欧洲最大的独立热泵厂家NIBEINDUSTRIER财报披露数据看,21年增长势头延续至今、22年气候分部(含热泵业务)保持20%以上收入增速。
3.长期成长空间:能源安全+碳中和目标加速热泵渗透率提升,至年欧洲/中国销量CAGR达26%/15%+
3.1.政策明确未来热泵部署目标,长期增长确定性强
全球:在能源转型的大背景下,各国积极布局热泵。年全球热泵销量增速约为13%,其中欧盟/北美/中国(仅空气源)/日本热泵同比分别+35%/+15%/+13%/+13%,欧盟在热泵政策刺激下增速较快,美国、日本热泵发展历史较早,热泵渗透率相对较高。至年美国已经实现40%以上空调均采用地源热泵,年美国热泵家用采暖渗透率达15.28%。年日本热泵技术已被评为世界先进水平,据日本总省统计局、年日本热泵热水器渗透率已达12%。
欧洲:各国供暖脱碳政策加速热泵部署,政策规划下长期增长确定性强。为降低能源依赖及维护能源安全,各国出台供暖脱碳政策持续利好热泵销售。22年5月欧盟委员会提出“REPowerEU”计划并于6月正式通过,加速推进可再生能源替代化石能源,实现能源独立并向绿色转型。“REPowerEU”计划提出的几项行动包括:年可再生能源在能源结构中占比目标从40%提高到45%;将热泵的部署速度提高一倍,未来五年累计部署万台,英国、德国、法国等国家亦出台政策明确未来热泵部署目标,热泵长期高增确定性强。
中国:双碳目标推动能源向低碳转型,政策支持驱动热泵快速发展。双碳背景下我国加快低碳转型的步伐,各省份连续发布一系列政策鼓励新能源产业,大力推行供暖领域电气化。/10/14北京市出台《北京市碳达峰实施方案》明确提出逐步削减对燃气供暖等化石能源消费的政策补贴,释放出推动热泵发展的积极信号。
3.2.热泵应用领域持续拓宽,市场需求长期向好
随着热泵技术不断成熟,其节能优势在各领域得到验证,应用领域持续拓宽。光伏热泵、新能源车热管理系统、烘干等领域行业空间广阔、前景较好,伴随热泵在相关场景渗透率持续提升、需求长期向好。“光伏+热泵”产品类型多样化,助力热泵市场快速打开。光伏热泵即能够实现光伏电站、空气能热泵适配组合,光伏电站将太阳能转化为电能、补充空气能热泵所需的电力,空气能热泵消耗电能进行供暖,光伏发电量基本覆盖热泵耗电量,从而实现清洁取暖和能源投资的双重目标。同时欧洲如丹麦等国家热泵租赁业务兴起,热泵租赁与融资租赁业务类型较为相似,热泵使用者可以根据合同在相应的时间内支付供暖和产品费用,能够实现减少用户安装问题及节约热泵前期开发成本,从而快速打开热泵销售市场。
热泵应用于新能源车热管理系统,大幅提升新能源车整体续航水平。据新浪汽车发起的续航比赛,模拟正常冬季用车环境下搭载热泵技术的电动车每km实测耗电量较之其他电动汽车降低10%以上,节电效果显著。随着消费者对经济性及续航里程需求的提高,热泵逐渐成为新能源汽车热管理的升级趋势之一,比亚迪海豚、大众ID.3、特斯拉ModelY等新能源车已经配备热泵空调。上市公司三花智控、盾安环境等积极布局新能源车热管理业务,21年相关业务收入分别同增+%/+%。热泵节能优势显著,有望在烘干领域进一步发展。年工业干燥能耗占我国国民经济总能耗12%左右,涵盖农业、食品、化工、制陶业、医药、矿产加工、制浆造纸、木材加工等众多行业。热泵烘干机热效率高达%,较传统干燥方式热效率40%,节能效率达90%,此前受限于成本较高、发展较慢、热泵烘干市场较小,长期来看受益于节能优势,热泵有望在烘干市场获得长足发展。热泵家用干燥场景亦逐步拓宽,热泵干衣机因烘干温度较低(60-70℃)减少对衣物的损伤、且用电量仅为普通冷凝干衣机的50%,成为南方潮湿多雨气候下的新宠。
3.3.空间测算:潜在万亿市场规模,未来增长可期
全球:至年热泵市场约达2万亿元。基于IEA预测,至年/年全球热泵安装量将分别达到2.83/6亿台,以年热泵销量为基数CAGR分别为10%/13%。以年我国热泵出口均价0.7万元/台进行估计,至/年热泵市场规模分别达2.0/4.2万亿元。更长期来看,年热泵占供暖需求份额有望进一步增长、达55%,较年预计的20%渗透率实现翻倍。欧洲:当前热泵渗透率较低,长期提升空间大。从欧洲热泵渗透率来看,年挪威每千户热泵保有量居欧洲首位,每千户热泵保有量为50台。虽然法国、意大利、德国热泵销量领先,但热泵渗透率较低,每千户热泵保有量低于20台,因此长期看热泵渗透率提升空间较广阔。根据EHPA预测,年欧洲地区热泵累计销量将会翻倍,-年欧洲热泵市场规模CAGR有望达26%、累计销量超1.4亿台。
中国:基于热泵未来10年渗透率发展进行情景假设。在国内政策推动及应用场景不断拓宽的背景下,热泵国内市场有望持续替代燃煤、纯电产品。基于中国节能协会热泵专业委员会统计,年热泵在城镇供暖/农村供暖/热水/烘干应用占比分别为10%/5%/2%/1%,我们对国内热泵未来10年渗透率进行低速/中速/高速三种场景假设,预计热泵销量-年有望保持中高速增长、CAGR为15-19%。
4.竞争格局:国际品牌占据主导地位,我国制造端优势显著、份额有望持续提升
4.1.品牌商:外资品牌主导全球中高端市场,我国以国内品牌为主、竞争格局相对较为集中
全球:安装难度大叠加更换周期长,消费者倾向选择渠道布局完善的国际品牌。由于热泵机组体积较大、且需要铺设地管(可与原有暖气系统对接)、安装不当将会导致压缩机损坏或噪音较大等问题,安装成为消费者进行选择主要考虑的环节。同时热泵产品更换周期一般在20年左右,品牌售后服务亦是决定性因素之一。国际品牌本身发展历史悠久、技术沉淀深厚、品牌感知度强,并进行全球产能布局,因此能够在全球竞争中取得主导地位。
美国:热泵发展趋于成熟,本土品牌占比较高。据北美热泵独立站PickHVAC统计,79%的消费者更倾向于购买美国本土品牌,53%的消费者愿意溢价购买美国制造设备,美国本土企业特灵科技(旗下品牌包括Trane、AmericanStandard)、开利全球(旗下品牌包括Carrier、Bryant)销售额市占率领先、合计近40%。
欧洲:热泵参与玩家较多,日韩品牌与本土企业分庭抗礼。以英国为例,年热泵主流品牌市占率分别为三菱(31-35%)、大金(16-20%)、三星(11-15%)、NIBE(6-10%)、Grant(6-10%),CR5品牌市占率达70%-90%,份额较为集中,日韩品牌在欧洲大量建设工厂、三菱直接在英国设立制造工厂,因此空气源热泵市占率遥遥领先。欧洲热泵高景气行情下,全球热泵主流品牌纷纷加码布局欧洲热泵产能、以提升欧洲市场市占率。
中国:工程招标居多、中低端为主,热泵竞争格局相对较为集中。据产业在线统计,年国内空气源热泵市场销售额CR3为34%、CR5为49%,格局相对较为集中,其中海尔、美的、格力市场份额领先,中广欧特斯、纽恩泰等热泵专业厂商位列其后。整体上看,我国热泵市场以国内品牌为主、国际品牌占比较低,主要原因为此前我国热泵市场受到“煤改电”政策刺激,主要以北方商用采暖及热水招投标形式为主,故产品偏中低端、国内中小热泵企业参与玩家较多,而国际品牌主要布局高端市场、因此在国内市占率偏低。我们认为未来中国热泵行业马太效应将逐渐显现、市场份额将会继续向传统家电龙头及热泵专业企业集中,主要由于:①产品力突出,巨头在深厚经验积累下能够较好融合热水、采暖等多领域的技术,在产品制造、研发、生产方面有较大优势;②品牌渠道布局完善,有望产生协同效应,相对于小企业渠道优势明显;③此前“煤改电”政策给工程市场的刺激已近尾声,零售市场由于疫情扰动增长有限,政策+疫情双重影响下多数中小品牌加速出清,具有品牌实力的企业通过多元化发展受到影响相对较小。
二联供热泵更能满足消费者需求、成为发展热点,欧美系品牌占据主流地位。我国热泵二联供通常指具备“采暖+制冷”两种功能,能够完全替代原有锅炉、空调等取暖,且舒适度更高,因此成为当下热泵市场中发展热点。相较于单一采暖或热水功能,二联供市场技术难度更大,对于系统设计、安装工艺的要求更高。得益于布局时间较早、技术门槛和渠道建设,欧美系国际品牌占据二联供较大的市场份额,江森自控约克品牌以21.2%的占有率高居榜首,开利、麦克维尔、特灵的占有率均在8%以上;日系品牌如大金、日立、东芝,呈现较强的增长态势,大金(市占率12.1%)、日立(市占率10.6%)、东芝(市占率9.1%)占据两联供市场超三成的份额;美的、格力、海尔、海信等国产品牌市占率较低。
4.2.制造商:我国整机代工企业有望充分受益热泵出口高景气行情,核心零部件国产替代前景乐观
4.2.1.整机制造商:认证资质推动高品质出口代工厂份额进一步集中
目前在旺盛需求下产能及供应链逐渐成为各品牌快速发展的限制性因素。据欧洲热泵巨头Nibe年年报披露,公司气候解决方案分部(主要为热泵产品)需求较为强劲,但由于供应链不完整导致零部件出现持续短缺、订单大幅延迟,21年分部收入增速仅为12.2%。国际能源署在报告中指出,制造商生产能力或将成为热泵发展的关键限制因素,截止年现有工厂的未利用产能仅占总产能的20%,尚无法满足两年内各国政府规划的热泵增量。
中国是全球热泵生产及出口的主要国家,代工企业有望充分受益欧洲热泵高景气行情。由于供应链完善、成本较低,我国热泵年产量近全球的60%,是全球主要热泵生产地。我国热泵出口以代工为主,年我国热泵出口万台、yoy+98%,出口规模43亿元、yoy+.3%,其中出口欧洲规模同比+.2%。据产业在线统计,年1-8月中国空气源热泵出口额持续高增、达44.5亿元、同增65.7%,其中72%销往欧洲。拆分量价看,量增长27.3%、均价同比提升28.1%,主要系随着采暖热泵在国外渗透率逐步提升,出口产品结构从单价较低的恒温泳池热泵逐渐转向单价较高的采暖热泵。我国代工企业扩产速度较快、成本较低,业绩有望充分受益于品牌端需求高速增长而大幅提升。
制冷剂环保要求提高出口产品标准,高品质代工厂商有望受益。热泵在进行热交换时需要采用制冷剂在系统中不断循环,若热泵制造安装不达标,制冷剂泄漏会形成碳排放、造成温室效应,是非二氧化碳温室气体排放
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