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歐洲能源危機下的光儲熱一體化概念:“光伏+儲能+熱泵”

熱泵這輪爆發主要是受益於歐洲的能源危機和環保趨勢

歐洲天然氣資源供應緊張,疊加極端天氣影響,歐洲電價屢創新高。面臨急需解決的石化資源依賴和能源供應緊張問題,作為可選方案的空氣源熱泵迎來了歷史發展機遇。

信達證券認為,目前歐洲熱泵滲透率仍有巨大提升空間。其指出,挪威每千戶居民中擁有50臺熱泵,是歐盟中保有量最高的國家之一,西班牙、芬蘭每千戶保有量略超40臺,而捷克、德國、匈牙利、英國每千戶熱泵保有量目前不足10臺。

歐洲能源危機下的光儲熱一體化概念:“光伏+儲能+熱泵”

據其測算,未來歐洲市場戶用熱泵市場空間將達到3773萬臺,疊加更新和商業、工業用熱泵需求,預計未來歐洲市場熱泵的長期市場需求量將超過4000萬臺,對應市場規模將超過4000億歐元。

歐洲能源危機下的光儲熱一體化概念:“光伏+儲能+熱泵”

根據歐盟“RepowerEU”計劃,未來五年歐洲熱泵市場有望實現約10%的年複合增長。長期來看,歐洲市場總潛在安裝量為8990萬臺,預計市場還有6倍增長空間

光伏熱泵兼具提升光伏發電效率、使用效益雙重優勢;在碳中和目標下,全球市場空間或達1400億美元,國內提前佈局的企業有望持續受益。光伏熱泵是1+1>2的解決方案,既可利用光伏發電供能給熱泵執行,又能利用陽光中的熱能幫助取暖。

歐洲在碳中和目標下,各國光伏和熱泵的支援政策頻出,未來有望成為光伏熱泵普及速度最快的地區,未來光伏熱泵的市場空間或達1400億美元。考慮到光伏熱泵已有現存的出口渠道,國內提前佈局此類產品的企業有望持續受益。

什麼是光伏熱泵?

光伏熱泵(SAHP)是能高效利用太陽能的光伏熱泵一體化系統。光伏熱泵可利用光伏發電供能給熱泵執行,也可收集太陽能中的熱能傳遞給熱泵熱交換系統,提高熱泵供暖效率。其產品形態基本由光伏元件/集熱器及熱泵機組構成,光伏元件/集熱器會傳遞電力和熱量給熱泵機組。在光伏供電充足的情況下,還可配置家庭儲能系統儲存白天多餘發電量,理想狀態下熱泵便可無需市電獨立運作。

歐洲能源危機下的光儲熱一體化概念:“光伏+儲能+熱泵”

根據光伏熱泵系統對太陽能利用方式不同,可簡單分為三種類型的系統:

1)僅利用太陽能光熱,透過集熱器吸收熱能並傳遞給熱泵熱交換系統,提高了空氣源熱泵對室外熱能的利用效率;

2)僅利用太陽能光電,透過光伏元件產生電供熱泵工作;

3)同時利用太陽能光電和光熱輔助熱泵工作。

第三種系統一般會利用太陽能光伏光熱技術(PVT),這是一種熱電聯供的技術。陽光會先照射至PVT集熱器上層的光伏電池產生直流電,部分太陽能會以熱能被下層的吸熱板吸收,最後透過集熱器中排管中液體的流動帶走熱量供熱泵進行進一步利用。這種技術整合了光伏和熱泵的優點,形成了高效的光伏熱泵一體化系統。

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當熱泵遇到光伏,1+1>2

光伏熱泵不是簡單的產品組合,而是1+1>2的解決方案。光伏熱泵有兩大優點:1)控制光伏板溫度以提升發電效率;2)削峰填谷提高光伏使用效益。

在發電效率方面,PVT集熱器不僅使得光伏電池執行溫度更低,也透過吸收光熱提升了熱泵的低溫執行效率。試驗顯示,太陽能PVT熱泵一體化系統的全年發電量較獨立光伏系統高31。5%。

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在削峰填谷方面,供暖/熱水熱泵一般會配有200L~300L的保溫水箱,可以儲存在用電低谷期間執行熱泵制熱的熱能。部分熱泵廠家會針對光伏供電的熱泵進行調整,在系統檢測到光伏供電時將保溫水箱的水溫上限調高,以達到儲存儘量利用光伏餘電的目的。

中國光伏戶用裝機量提速,光伏熱泵空間向好

光伏戶用比例的提升將進一步開啟光伏熱泵的市場空間。在2018-2020年全球新增的光伏裝機總量中,中國/歐洲/美國分別佔比36。0%/12。8%/12。6%,中國或為未來光伏熱泵最大的市場。

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歐洲PVT類集熱器佔比相對較高,光伏及熱泵裝機量雙增。根據國際能源署的資料,2021年全球PVT集熱器裝機面積為144。3萬平方米,約為全球所有已安裝集熱器面積的0。19%。在所有已安裝的PVT集熱器中,歐洲已安裝面積佔比61。3%。

安信證券指出,隨著PVT集熱器普及率的提升,將帶動太陽能PVT熱泵產品普及率提高,而歐洲有望成為光伏熱泵一體化產品普及率提升最快的地區。

根據歐洲光伏產業協會資料,歐盟27個成員國2021年光伏新增裝機量約為26GW,同比增長34。2%。同時根據歐洲熱泵協會資料,歐盟21個成員國2021年熱泵銷量218萬臺,同比增長34。6%。2021年歐洲光伏及熱泵市場雙增,主要原因即是歐洲各國在2050年碳中和目標下做出的政策支援。

歐洲能源危機下的光儲熱一體化概念:“光伏+儲能+熱泵”

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光伏熱泵市場空間廣闊

安信證券認為,根據歐盟統計局和美國普查局的資料,2020年歐盟28國及美國共有約3。5億戶家庭。

假設未來歐盟家庭數目維持不變且80%歐美家庭使用熱泵,歐洲及美國的熱泵存量規模將達2。8億臺。進一步假設熱泵使用週期為10年,在普及率保持穩態的情況下,每年將有2800萬臺的規模。如果此時光伏熱泵滲透率已達50%,則光伏熱泵的市場規模也將達1400萬臺以上。一般5kw的戶用光伏系統和10kw的熱泵機組為歐美家庭常見的選擇,在此基礎上假設未來歐美市場光伏熱泵的產品售價為10000美元,對應的光伏熱泵穩態市場規模約為1400億美元。

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目前國內企業的熱泵出口仍以OEM/ODM形式為主,而其中已有部分歐洲客戶同時提供光伏和熱泵產品。

空氣能熱泵產業鏈

熱泵主要的組成部分包括蒸發器、閥件、冷凝器、壓縮機、電控系統等,熱泵系統和空調系統的零配件重合度高,類比中央空調,壓縮機在熱泵產品的成本佔比約為30%-40%之間,換熱器約為20%左右,控制器成本佔比約為10%。

空氣能熱泵產業鏈:

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空氣能熱泵市場格局

從熱泵市場總體來看,行業集中度一般,CR4大約在43%左右。從熱泵採暖市場來看,集中度也相對較低,CR4在34%左右。

熱泵產業格局非常多樣化,各個細分市場上都有實力較強的品牌和企業。

整體上看,熱泵技術路線以空氣源熱泵為主,相關企業主要在亞洲(中國、泰國)和北美(墨西哥、美國)。

中國空氣源熱泵企業來源廣泛,很多是從傳統的製冷空調、太陽能熱水器、電熱水器和燃氣熱水器行業轉型或拓展到空氣源熱泵裝置行業。

總體來看,目前國內市場上熱泵品牌數量眾多,競爭格局較為分散。

家用空調和中央空調企業:如美的、格力、海爾、TCL、海信、大金、約克等,憑藉其在家用空調、中央空調的生產製造方面的經驗,掌握了壓縮機、製冷劑應用的核心技術,因此空調類企業所佈局的熱泵產品方向更加側重於家用或者商用採暖。

太陽能企業:太陽雨、東方旗下的四季沐歌和力若瑞特等。

電熱水器和燃氣熱水器企業:萬和電氣、A。O史密斯、萬家樂和華帝等,這些熱水器起家的企業更加擅長熱水水路處理,因此相對而言更加具有技術優勢。

專業熱泵企業:如芬尼克斯、中廣歐特斯、派活、生能、中科福德、紐恩泰、同益等專業空氣源熱泵品牌。

中國空氣源熱泵企業來源:

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我國空氣源熱泵產能集中於華東、華南地區,廣東、山東、安徽、浙江等地。

根據產業線上,空氣源熱泵中國從業企業超過500家,廣東省熱泵產能最多,介於120-460萬臺,山東、安徽產能介於90-120萬臺,浙江產能介於30-60萬臺中間。

熱泵零部件的生產集中在浙江省和江蘇省,最大的熱泵成套生產商主要位於廣東(廣州、佛山、深圳、中山)、浙江(嘉興)和山東(濟南、德州)等省份。

壓縮機是空氣源熱泵中最核心的部件,為將低壓氣體提升為高壓氣體的機械裝置,從吸氣管吸入低溫低壓的製冷劑氣體,透過電機運轉帶動活塞對其進行壓縮後,向排氣管排出高溫高壓的製冷劑氣體,為製冷或採暖迴圈提供動力。

空氣源熱泵壓縮機主要廠商包括美的、格力、三菱、松下、三洋、谷輪、海立股份、漢鍾精機等。

空氣源熱泵內機換熱器種類較多,如微通道換熱器在空氣源熱泵熱水器中使用率較高,且發展較快。換熱器環節主要廠商包括三花智控、盾安環境、康盛、阿法拉伐、丹佛斯、舒瑞普、英特、世林博爾等。

熱泵用閥件的產品結構與商用空呼叫閥件較為一致。包括截止閥、四通換向閥、電子膨脹閥、熱力膨脹閥、電磁閥與球閥。其中截止閥、四通換向閥、電子膨脹閥三大類產品需求量最大。閥件環節主要廠商包括三花智控、盾安環境等;海外企業包鷺宮、岡山、丹佛斯、不二工機、卡樂、恆森和艾默生等。

國產品牌產品線較全,外資品牌則更側重於高附加值產品。

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控制器具備儲熱水箱、恆溫水箱的水溫水位控制、管道的迴圈控制、空氣能熱泵/迴圈泵/給水電磁閥控制等。電控環節主要廠商包括拓邦股份、和而泰、朗科智慧、麥格米特、和晶科技、貝仕達克和振邦智慧等。

根據中國熱泵供暖產業發展年鑑與海關資料,2021年,國內空氣能熱泵銷售額為178。5億元,同期外銷額規模為8。1億美元(約50+億元人民幣)。增長態勢上,2021年空氣能熱泵出口銷售增速(101%)快於內銷(14%)。

全球方面來看,隨著美國重歸巴黎協定、歐盟綠色協議針對2030年節能減排明確提出規劃指引,除歐洲外,澳洲、美洲熱泵需求也在持續增長。歐盟《綠色協議》提出2030減排55%,未來新專案不再安裝燃氣鍋爐,歐洲主要國家鍋爐年銷量約為500萬臺,2030年預期熱泵將全面接棒鍋爐市場,實現500萬臺年銷量規模。

目前空氣能熱泵海外需求旺盛、國內處於發展階段,隨著頭部企業規模化效應顯現,行業整體景氣度有望提升

產業鏈標的

中泰證券列出了空氣源熱泵國內第一梯隊的相關標的:

1、困境反轉的廚房燃熱:日出東方、萬和電器

2、拓展增量的空調企業:美的集團、海爾智家、海信家電、格力電器、申菱環境、朗進科技。

3、核心零部件供應商:閥(三花智控、盾安環境)、壓縮機(海立股份、漢鍾精機)、泵(大元泵業)

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