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热泵行业研究:以“煤改电”为鉴,看中国热泵玩家前景

2022-09-01

1.前言

6 月以来,欧洲各国极端高温天气频发,极端热浪推升了电力消费需求, 促使发电需求激增,对原本脆弱的欧洲能源市场供需产生冲击,欧洲 能源市场亟需转型。我们试图从中国本土能源转型的视角出发,通过 复盘“煤改电”这一标志性事件的始末,来探究我国能源消费格局如 何变化,并以此为鉴,预判在此次欧洲能源转型过程中,哪些中国企 业将潜在受益。


2.以“煤改电”为鉴,看我国能源消费格局变化


2.1.为何“煤改电”势在必行?


“煤改电”政策实施前,我国传统供暖方式能源消耗高、污染大。我 国北方每年采暖范围遍布 17 个省、市、自治区,采暖人口达 7 亿以上。 而集中供热的热源仍以热电联产和区域锅炉房为主,使用的燃料也仍 以煤炭为主,每年供暖消耗煤炭已超过 5 亿吨。大量的煤取暖对环境造 成了较大污染和危害,据历年中国环境状况公报披露,2013 年我国空 气质量急剧恶化,2013-2017 年,空气质量达标城市占比不超过 25%。 而在构建清洁低碳的新能源体系、加快能源结构转型的趋势下,北方 开始逐步从煤取暖到电取暖转型。


热泵行业


“煤改电”工程经历 4大阶段。北京自2001年起实施“煤改电”工程, 主要指将以煤炭为燃料的传统锅炉更换成以电为主供暖的锅炉、将普 通煤锅炉更换为电锅炉。北京“煤改电”工程主要经历 4 大阶段,政策 覆盖区域为“北京市核心区-北京市非核心区-北方地区重点城市”: 1)2001-2013年,北京市核心区(东、西城区)“煤改电”工程,累计 完成 26.4万户改造任务;“煤改电”初期方式较为单一,如 2013年北京 市东城区“煤改电”项目规定只能选择蓄能式电采暖方式才能享受优惠。



2)2013-2015年,北京市非核心区(农村地区)“煤改电”工程,累计 完成 160 个试点村小范围改造任务,但由于供暖效果差、消耗电费高而 有所争议; 3)2015-2018年,北京市非核心区(农村地区)“煤改电”工程,累计 完成 400 个村大范围改造任务,抛弃往常“直热式电取暖设备”和“蓄能式电暖器设备”,改用空气源热泵和地源热泵作为供暖替代设备。 4)2018-2021年,“2+26”个重点城市“煤改电”工程,截止2021年年 底,基本完成《规划》中北方地区整体清洁取暖率 70%的目标。



2.2.为何热泵在“煤改电”中渗透率更高?



煤改电的清洁替代方案类型多样,如空气源热泵、储能式电暖器等。 但在实际推行过程中,空气源热泵的渗透率程度明显好于其他采暖形 式。我们认为主要有两方面原因,一个是空气源热泵相较于其他采暖 形式综合效益更高,另一个是空气源热泵补贴力度较高。 清洁取暖设备多样化,综合效益方面空气源热泵取胜。目前适合北方 地区清洁取暖设备主要包括空气源热泵、地源热泵、电加热水储能、 太阳能加电辅和蓄能式电暖器。虽然热泵存在运行维护成本高、改造 适应能力较弱、初始投资成本较高的弱点,但是在经济性指标上,不 论是设备效率、能源价格、运行费用还是费用年值上,热泵的表现都 是优于其他类型的清洁取暖技术。热泵后续带来的节约电费与环境保 护都是较优的。



“煤改电”对空气源热泵的补贴力度较大,对需求爆发有推动作用。以 2016 年北京市怀柔区为例,“煤改电”补贴主要分为两类:电价补贴和 设备补贴。对完成煤改电取暖的农村住户,取消阶梯电价,且采暖季 进行电价优惠补贴。在设备补贴方面,空气源热泵按照实际供热面积 每平方米补贴 200 元,高不超过 24000 元(其中市财政每平方米补贴 100 元,高不超过12000元);而储能式电暖气按照设备总价80%的标 准给与补贴,高不超过 7000 元。根据芬尼招股说明书,空气源热泵 采暖的初始投资额在2.1万元左右,即补贴能够覆盖大部分的初始投资 成本,而此前影响人们购买空气源热泵的一大挑战在于初始投资费用 过高,高额补贴能够直接免除消费者的忧虑,所以补贴之下空气源热 泵成为绝佳选择。


热泵行业


综合效益高+补贴力度大导致空气源热泵成为“煤改电”主流选择,行 业规模逐渐提升。2016 年北京“煤改电”市场采暖设备中热泵占比处 于主导地位,热泵总占比为76.97%。其中空气源热泵占比为75.9%,地 源热泵占比为 1.07%。2016-2017 年煤改电进程高峰,带来了空气源 热泵快速增长,内销市场规模达到了巅峰值 171.2 亿元。随后,2018 年 煤改电增速放缓,空气源热泵销售额有所下滑。但近几年空气源热泵 需求逐渐上升,增速有所恢复。2021 年空气源热泵内销市场规模超过 2017 年巅峰值,达到 178.5 亿元,国内空气源热泵普及率进一步提升。



以“煤改电”为鉴,能够发现补贴对空气源热泵的快速渗透至关重要。 而欧洲多国自 2020年以来推出了针对热泵的多项补贴政策,我们认为 其也能从一定程度上减弱消费者对于空气源热泵初期投资成本较高的 忧虑,加速欧洲空气源热泵的渗透。



2.3.什么企业在“煤改电”中受益?



市场竞争较为激烈,中小企业均有机会。北京空气能热泵采购项目中 标供应商中,主机厂除了国内外几大家电龙头,还有较多中小型企业。 由于设备技术壁垒相对不高,市场准入门槛较低,参与者较多。因此 在单个项目中有多家供应商同时中标,并且中小型企业较多。此外, 我们认为政府主导是各大厂商均有机会的原因之一,由于此次项目的 设备经费主要由政府补贴,政府有动力让更多的企业参与形成充分竞 争,从而节省一定的补贴开支。此现象或许能够给分析当下欧洲热泵 补贴下哪些玩家将受益带来一定的借鉴意义。



3.能源转型,热泵景气度日益提升



3.1.热泵与传统空调有何区别?



空气源热泵与传统空调工作原理相同,但方式存在差异。1)制冷工作 原理相同:制冷系统原理均采用“逆卡诺循环”,以压缩机为动力,制 冷剂为载体,通过等温蒸发、绝热压缩、冷凝、绝热膨胀四个循环过 程,实现热量在空气和水之间的转移。2)供暖方式存在差异:空气源 热泵通过自身供热配合采暖末端实现供暖,空调则通过主动式出热风 实现供暖。3)零部件核心压缩机存在差异:空调采用普通压缩机,而 空气源热泵压缩机主要为带喷气增焓或二级压缩的压缩机。4)制冷换 热机制不同:空气源热泵属于水循环,利用水换热,而空调属于氟循 环,全程使用制冷剂充当媒介。后者的此种循环方式会导致空气干燥, 舒适感较差。


热泵行业


3.2.热泵当下市场情况如何?



我国热泵市场类型有空气源热泵、地源热泵与废热源热泵等,其中空 气源热泵在市场规模中占据主导地位。1)空气源热泵是以室外空气为热 源的热泵机组,是热泵市场中最普遍的热泵形式。市场规模在整个热 泵行业市场中占到 90%,且近几年市场份额一直维持在 90%左右。2) 地源热泵则以岩土层、地层土壤、地下水或地表水为低温热源的热泵 机组。目前在国内热泵市场的应用较少,市场份额在 4%-8%左右,并 有下降的趋势,2021 年市场份额仅为4.2%。3)废热源热泵是以各种生 活废热、工业废热等不可再利用的废热作为热源的热泵机组。近几年 市场份额有所上升。



热泵高效、节能、绿色、环保的特点,使其在诸多领域有着广泛的应 用。目前国内热泵主要适用场景有建筑业、工业与农业。1)建筑业: 住宅与商业建筑的空调供冷/供暖、为住户提供热水、为特殊高温高湿 建筑控制温度除湿等等。2)工业:为特殊工业工艺供热提供蒸汽、一 些工艺的烘干等等;3)农业:农产品收获后再加工的干燥。除此之外, 目前热泵在汽车空调中也有所应用。空气源热泵主要应用于热水、供暖与烘干,市场份额方面供暖应用仍 处于领先地位。1)热泵供暖应用继续保持较好的内销规模与市场份额, 2021 年市场份额达到 49.7%,接近整体空气源热泵的一半。2)热水应 用相比 2020 年的下滑趋势,2021 年内销有所反弹,但市场份额占比持 续下滑。3)空气源热泵烘干在近几年保持高速增长,2021 年增速为 22.2%,市场份额占比也逐年上升。



我国空气源热泵内销三年翻倍,整体市场增速加快。我国空气源热泵 内销规模从 2015-2017 三年时间翻了近三倍,在“煤改电”政策下, 2017 年,空气源热泵规模达到峰值 171.2 亿元。在这之后,空气源热泵 规模有所下降,但在 2021 年,空气源热泵市场恢复增速,市场规模达 到 178.5 亿元。同时我国热泵整体市场规模在 2017-2021 年这 5 年间呈 上升趋势,2021 年整体市场规模 227.1 亿元,同比增长了 24.8%。



空气源热泵外销同比近翻倍,意大利、德国与澳大利亚同比增长较高。 碳中和政策使国外特别是欧洲市场加大对空气源热泵采暖引用的扶持 力度,同时 2021 年国外疫情反复,凸显中国制造端优势,扩大国外热 泵需求。多种因素推动下,2021 年我国空气源热泵外销同比接近翻倍, 达 93.6%。2021年我国空气源热泵出口国前五的国家为意大利、德国、 荷兰、澳大利亚与法国。其中意大利、德国与澳大利亚同比增长较高, 分别为+194.4%/+193.9%/+140.6%。


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4.产业剖析


4.1.空气源热泵产业链环节有哪些?


热泵产业链主要包含上游零部件厂商和中游整机组厂商。热泵产业链 上游核心部件包含压缩机、阀件、热换器、控制器、水泵和水箱等; 整机包含空气源热泵、水地源热泵以及热泵与其他热源的组合系统, 其中空气源热泵下细分热水、采暖、烘干、干衣机及特种应用。上游压缩机、换热器等为价值量较高的零部件。根据芬尼招股说明书, 直接材料占营业成本的比重较大,各期占比在82%以上,其中压缩机、 换热器等在原材料的结构占比较高,分别占 30%/20%左右。压缩机单 台成本在 600 元以上,换热器单台成本在 450 元以上。从单台价值量来 看,布局压缩机、换热器的上游厂商的潜在空间更大。



4.2.上游:主要玩家有哪些?



1)核心部件一:压缩机



压缩机为热泵机组核心部件,转子压缩机占主导。热泵压缩机的成本 占整机产品成本的 1/3 左右,对热泵机组来说至关重要。2021 年我国热 泵压缩机市场销量复苏,同比由负转正,2021 年压缩机销量达到 314.08 万台,同比+16.40%,主要原因为出口增加带动整体行业的增长。 分品类来看,2021 年转子式热泵达到 290.1 万台,同比+15.60%;涡旋 式2021年销量增速明显,同比+22.30%,由下游市场的优异表现带动; 螺杆虽然在压缩机市场占比不高,但是从增速来看,近几年持续扩容 中。



煤改清洁能源政策推动热泵压缩机进步。煤改清洁能源政策的实施, 加速了我国热泵供暖行业的发展,也提高了热泵压缩机的技术要求。 早期的热泵压缩机主要由空调压缩机产品替代,随着技术的进步与低 温制热的要求,热泵压缩机逐渐进步为采暖热泵专用压缩机,并成为 压缩机企业探索市场的主动力,同时保障采暖热泵的广泛应用。 2022年空气源热泵压缩机总销量预测将达到 425万台。根据产业在线 数据,2022 年空气源热泵压缩机总销量将实现 16.20%的高速增长。分 品类来看,转子压缩机的规模将不断扩大,2022 年将有20.6%的增速, 而涡旋式压缩机则会有所下滑。


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2)核心部件二:阀件



阀件为空气源热泵控制制冷剂流量的装置,截止阀占主导。国内疫情 好转以及热泵海外出口大幅增长的驱动下,2021 年空气源热泵用阀件 销量达到 1095.0 万只,同比实现37.1%高增。从产品结构来看,热泵用 阀件与商用空调用阀件基本一致,均包括截止阀、四通换向阀、电子 膨胀阀、热力膨胀阀与球阀。其中截止阀、四通转向阀、电子膨胀阀 三者合计比较达到了 96.05%,分别为 41.92%/27.12%/27.01%。国内外品牌产品线不同,国产品牌产品线较全,外资品牌侧重高附加 值产品。三花与盾安等国产品牌在空气源热泵用阀件产业线布局较为 齐全,除热力膨胀阀之外均有生产。而外资品牌更多侧重于电子膨胀 阀这一类的高附加值产品。



2022年空气源热泵阀件总销量预测将达到 1390万只。根据产业在线数 据, 2022 年空气源热泵阀件总销量将实现26.9%的高速增长。分品类来看,所有品类 2022 年都有所增长,其中市场份额较高的截止阀、四通 换向阀与电子膨胀阀中,四通换向阀与电子膨胀阀增速最快,份额进 一步扩大,截止阀份额将有所下降。



3)换热器



换热器主要用于实现热泵不同温度流体间的热量传递,翅片换热器占 主导。2021 年我国空气源热泵用换热器市场规模达到 26.8 亿元,同比 +34.0%。从产品结构来看,由于热泵产品外机换热器全部使用的是翅 片换热器,因此翅片换热器在换热器市场中占比较高,2021 年占比为 60.60%。从品牌格局来看,翅片换热器主要由整机厂自配套,外供品 牌包含盾安、常发等;微通道换热器包含三花、盾安、丹佛斯、康盛 等,整体来看,行业格局相对分散。



4)水泵



水泵是热泵整个循环系统的动力输配装置,在整个水泵动力组中至关 重要,屏蔽泵占主导。2021 年国内热泵行业水泵使用量约为77.6万台, 同比+6.7%。从产品结构来看,水泵分为屏蔽泵与离心泵,屏蔽泵使用 量较高,二者占比分别为 79%/21%。从品牌格局来看,进口品牌丹麦 格兰富、德国威乐、国产品牌新沪(大元泵业旗下品牌)、新界、克奥 兹、南方泵业较为出名。


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4.3.整机组:主要玩家有哪些?



整机组厂商主要布局采暖、热水、烘干领域,玩家涵盖传统白电到热 泵专业厂商。目前国内厂商在热泵主要三大应用领域均有所布局,其 中热泵热水与热泵采暖领域布局较多。主要玩家有传统三大白电龙头 海尔、美的与格力,也有热泵专业制造厂商如中广欧特斯、芬尼等。


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