2022年热泵行业专题研究 欧洲能源危机之下的采暖结构加速向热泵转型
- 来源:国泰君安证券
- 发布时间:2022/08/09
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热泵行业专题:欧洲能源危机之下的采暖方案变迁.pdf
热泵行业专题:欧洲能源危机之下的采暖方案变迁。欧洲采暖结构亟待转型,能源危机有望加速向热泵转型:欧洲目前采暖手段技术共有5种:1)直接采暖;2)电加热;3)锅炉;4)热泵;5)太阳能热系统。锅炉为主要采暖手段,其中传统锅炉与冷凝锅炉在整体采暖设备中各占约45%,热泵等其他新型采暖技术占10%。欧洲最大市场德国、法国、意大利传统锅炉采暖比例较高,亟待转型。近年来,欧洲采暖方案不断从传统锅炉向冷凝锅炉转型,但现阶段却不能完全应对当前能源紧张、能源价贵的局面,我们认为这次能源危机有望促成欧洲采暖市场加速热泵技术的推广,实现跨越式发展。欧洲热泵需求快速提升,长期空间巨大:根据EHPA最新数据显示,20...
1. 背景:高温将过,严冬难挨
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。 欧洲较早摒弃火电发力转向可再生能源发电,本身电力供给稳定性受到 影响,同时今年法国半数核电站关停、夏季高温导致欧洲主要河流水位 降低,各类发电来源都有受损。同时在地缘政治博弈下,俄罗斯天然气 供给“断供”风险存在,且 2021 年欧洲天然气库存已降至历史低位,从 夏季“用电紧张”到冬季“用气危机”,如何保障采暖将成为欧洲即将面 临的极大需求痛点。
2022 年欧洲各类能源价格在 21 年底高位基础上继续走高,据欧盟委员 会官方报告,欧洲 2022 年一季度平均电价为 0.201 欧元/千瓦时,环比 增长 281%。为应对能源供给的不稳定以及高昂的能源支出成本,欧洲各 国势必将采用高效、节能、环保且长期来看更廉价的采暖解决方案。
2. 欧洲采暖结构亟待转型
2.1. 欧洲目前采暖以电加热、锅炉、热泵为主
根据欧洲热泵协会(EHPA)发布的 2021 年度欧洲供热市场报告,我们整 理出欧洲目前主流采暖技术有以下五种: 1) 直接采暖:以壁炉为主,通过燃烧木柴的方式采暖,存在于独立的老 式建筑中,目前更偏向装饰功能,不具备全屋供暖能力。 2) 电加热:通过加热管或电阻丝,将电能转化为热能,普遍功率较大。 产品形态主要为电暖炉、电油汀等,但也仅具备局部供暖能力,或只 适用于较小的空间环境。 3) 锅炉:一般分为传统锅炉、冷凝锅炉、生物质锅炉三类。
传统锅炉主要以化石能源为燃料,产生的烟气中粉尘、硫化物 较多,因此也被欧盟所禁止淘汰。
冷凝锅炉利用冷凝余热回收装置来吸收锅炉排出的高温烟气和 水蒸汽凝结所分别释放的显热和潜热,相较传统锅炉拥有更高 热效率与更环保的优势,因此目前是欧洲最主流的采暖手段。 根据 EHPA 统计,使用气体燃料的冷凝锅炉是欧洲销量最大的供 暖设备,近年来平均销售量约 400-500 万台。
生物质锅炉以木材燃烧这种最古老的方式产生热量,主要应用 于远离油气管道的地区。每年,欧洲可持续生产的木材中有 40% 用于欧洲住宅和商业建筑的供暖。现代主要使用颗粒、木屑或 劈开的原木形式的生物质以达到更高的燃烧效率。弊端在于依 赖当地或就近有可持续来源的木材,且燃烧后有灰渣需要清理。

锅炉采暖在欧洲家庭环境的中的具体产品主要为燃气壁挂炉、燃气 热水器以及微型热电联产设备等。其中,热电联产(CHP)是指利用 锅炉蒸汽发电后的废热用于供暖或继续发电,达到能量最大化利用 的目的,同时产生的电也可以卖给电网。
4) 热泵:热泵通过冷媒将低品位热能实现热量转移,可以从室外空气、 地源、水源等不同的源提取热量。在欧洲,按照热泵驱动能源分类主 要分为电热泵、混合热泵以及热驱动热泵。
5) 太阳能热系统:通常将太阳能板安装在屋顶上,依靠收集器吸收太 阳的热量并通过热交换器将其释放到热水缓冲罐中,从而实现建筑 采暖和水加热。平均而言,单户住宅可以用太阳能满足高达 60%的生 活热水热量需求,所以一般太阳能热系统与各类加热器组合使用, 属于辅助型热源。而太阳能热系统下的热电联产装置同样也是一种 家庭住宅级分布式光伏设备。
直接采暖与纯电加热所覆盖的采暖场景较小,太阳能热系统则属于辅助 型热源,难以起到独立供热功能,因此欧洲目前主流且大规模的采暖手 段主要为锅炉与热泵技术。
2.2. 能源危机有望加速传统锅炉直接向热泵转型
传统锅炉与冷凝锅炉各占约 45%,热泵等其他新型采暖技术占10%。根 据 EHPA 协会对于欧洲各国在 2019 年底的调研数据,整体来看,尽管欧 洲一直强调采暖脱碳,但目前依靠传统锅炉采暖的比例(液体+气体燃料 非冷凝锅炉)达到 48%;相对更加环保高效的冷凝锅炉占比达到 45%;剩 下生物质锅炉、热泵以及其他采暖设备占比分别为:3%、4%、1%。近两 年来冷凝锅炉和热泵对于传统锅炉的替代不断加速,比例预计有所提升。 欧洲最大市场传统锅炉采暖比例同样较高,新型采暖技术仍有较大替代 空间。分国别来看,欧洲除俄罗斯外,按照人口数量排序,排在前 5 的 国家分别是德国、英国、法国、意大利、西班牙。2019 年除英国外,另 外四大市场,传统锅炉采暖占比仍超过 50%,冷凝锅炉占比在 20-30%左 右,热泵占比仅为个位数水平。北欧国家由于碳排放政策更为严苛,可 再生能源推进节奏更快,使用热泵比例相对更高(瑞典 2019 年热泵安装 占比就已经达到近 70%) 尽管近年来,欧洲采暖方案不断从传统锅炉向冷凝锅炉转型,但现阶段 却不能完全应对当前能源紧张、能源价贵的局面,我们认为这次能源危机有望促成欧洲采暖市场加速热泵技术的推广,实现跨越式发展。
3. 热泵是欧洲未来最佳的采暖解决方案
3.1. 热泵与冷暖空调技术同源,且热效率优越
热泵是通过热力学逆循环连续地将热量从低位热源转移到高温物体或 者介质,并用于制取热量的装置。电驱热泵可以利用一份电能提取 3-4 份可再生能源中的低位热能,共同向用户供热,因此,热泵供热是一种 节能、环保、高效的供热方式,在建筑供暖和生活热水供应上获得了广 泛应用。 根据热泵利用的低位热源不同分为:空气源热泵、地源热泵、太阳能热 泵,其中地源热泵包括地埋管地源热泵、地下水地源热泵和江、河、湖、 海、污水及再生水等地表水源热泵。其中在家用环境下,空气源热泵是 主流。

与冷暖空调结构原理大致类似,但热泵复杂度、精细度要求更高。在结 构上,热泵(主流电驱空气源热泵)与冷暖空调类似,都是以压缩机、 膨胀阀、蒸发器与冷凝器为核心部件,但热泵系统要求更加精细,还配 有增焓电磁阀和闪蒸器等零部件。同时热泵压缩机相较空调压缩机也需 要有进一步升级: 1) 热泵四季持续运转,压缩机承受的负荷比空调压缩机更高,在高压 缩比的运行状态下,热泵专用压缩机仍能保持可靠运行。而在这种 状态下,普通空调压缩机可能会出现电机过热的问题。; 2) 热泵压缩机则可以适应-25℃的环境工作,确保低温制热量,而空调 压缩机不做此要求。
3.2. 热泵长期经济、环保效益显著
优势 1:高效环保、长期经济效益明显。根据 Energy Saving信托测算, 以英国为例,尽管电力价格相对天然气及液化石油气价格更高,但热泵 依靠其高效性,与电储能加热器、燃气、燃油锅炉相比拥有着明显更低 运行成本,尽管初期安装成本偏高,但长期经济效益、节能效益明显。 而生物质锅炉、太阳能采暖等技术分别在环保属性、可适用地域上都有 局限性,同时制热效率也远低于热泵。
优势 2:可适用于多种类型建筑。1) 新建住宅:热泵技术在新且隔热良 好的建筑中可以达到最高的能效水平,电驱动和热驱动热泵与地板采暖 相结合,是新建筑的理想采暖解决方案。在欧洲,据 EHPA 估算,热泵技 术在新建单户住宅中的市场份额平均为 50%。2)住宅置换市场:现有热 泵方案可以在不对建筑物围护结构或采暖设备进行任何预先调整的情 况下安装。像热驱动热泵尤其适用于各类建筑物采暖改造工程,因为有 独立的驱动能量来源,因此其热力循环受已有建筑物和热源的温差影响 较小,不需要拆除已有设备。 劣势:短期价格及安装成本过高。对于许多消费者来说,热泵技术的前 期成本可能使其在经济上缺乏吸引力。从 EHPA 统计的欧盟平均购买价 来看,热泵系统比冷凝式燃气锅炉贵至少 3 倍 。 另 外 根 据 Evergreenenergy 数据,英国空气源、地源热泵安装费用达到 900-1300 英镑/每千瓦,尽管每千瓦成本会边际下降但安装落地仍需 5000 英镑以 上的费用。 安装费用过高也源自热泵技术人员的稀缺性。在德国和波兰,只有10% 的安装人员有资格使用热泵技术。同样,在英国,有超过 129,000 名注 册的“气体安全”安装人员,但只有 1921 名注册的热泵技术安装人员。 在法国,仅有 25%的安装人员有资格使用热泵技术。

为了解决热泵安装的高人工费用,以及推广热泵技术,教育系统也逐步 将热泵技术培训纳入其计划中。据 EHPA 估计,在未来十年内,仅法国就 将创造超 5000 个安装新热泵的工作岗位。同时随着热泵技术的不断改 进与规模提升,后续热泵制造成本也有望下降,以进入快速普及期。
3.3. 欧洲热泵市场呈现高增态势
2021 年欧洲热泵系统销量快速增长,2015-2021CAGR 达到 16%。根据 EHPA 最新数据显示,2021 年欧洲热泵销售额增长 34%,创历史新高。21 个国家售出 218 万台热泵机组,比 2020 年增加近 56 万台。分国家来看, 欧洲热泵的最大市场分别是法国、意大利、德国,21 年销量占比分别为 25%、18%、8%。
热泵安装存量占欧洲供暖市场总规模 12%左右。2021年欧盟安装的热泵 总数达到 1698 万台,从欧洲 1.15 亿至 1.2 亿住宅建筑的角度来看,热 泵在建筑存量中的市场份额约为 14%,相较 20 年+2pcts。根据 REHVA Journal 对于热泵市场的统计,如果只考虑采暖用途的热泵比例,预计 占比在 12%左右。
中国空气源热泵出口企业受益欧洲需求快速提升,但整体规模偏小。根 据产业在线数据,2021 年我国空气源热泵机组出口量达到 93.5 万台, 同比增长超过 120%。而这种高增趋势从 2020 年下半年开始,主要受益 于疫情下需求转移以及欧洲地区需求的日益增长,尽管随着海外供应链 恢复,各类出口商品增速在今年都有明显下滑,但空气源热泵依旧保持 高增态势。根据海关总署数据,2021 年我国空气源热泵出口金额达到 8.07 亿美元(约折合人民币 52 亿元),出口欧洲金额为 5.89 亿美元, 占比 73%。

3.4. 碳排放目标下强力补贴拉动热泵需求
除了 2020 年下半年开始大宗、能源价格的提升导致消费者对节能型采 暖产品的青睐度提升,更多是因为在 2021 年 7 月 14 日,欧盟委员会 公布了名为“Fit for 55”(“减碳 55”)的一揽子计划,范围覆盖气候、 能源、交通和社会等方面, 提出:到 2030 年底碳排放较 1990 年减 少 55%”的承诺。
其中,在采暖领域,脱碳的解决方案主要为提高热泵技术的应用,因此 各国进一步提高对于热泵产品的补贴。例如意大利居民最高可获得 110% 的供暖设备采购退款。相应补贴直接拉动了热泵产品需求。
3.5. 未来欧洲热泵市场有望超千亿规模
国际能源署(IEA)发布的《Net Zero by 2050,A Roadmap for the Global Energy Sector》报告中提到要求:2045 年欧洲主要国家一半的 供暖需求将由热泵取代。而当前欧洲排除俄罗斯共有约 6 亿人口,假设: 1) 人口规模不发生较大变化; 2) 根据美国智库人口资料局数据,2020 年欧洲户均人口在 2.4 人/户, 进行测算,欧洲现有家庭数为 2.5 亿户 3) 根据德国联邦能源与水利(BDEW)协会统计,德国集中供暖比例在 12%左右,假设不考虑集中采暖需求,以此推算有独立采暖需求的家 庭数:2.5*(1-12%)=2.21 亿户(实际欧洲整体集中供暖比例要更 低) 4) 2045 年热泵需求=2.21*50%=1.11 亿套,参照 2021 年 1698 万台安装 总量,年符合增速达 7.8%。 中短期来看,能源危机有望加速前期渗 透率提升速度,假设 2030 年达成计划的一半,则对应需求增量 =1.11*(25%/50%)-0.1698=0.38 亿套,按 2021 年我国空气源热泵出 口均价(552 美元/套,以 OEM 代工为主因此相对较低)测算,市场 空间也超千亿元。
4. 市场参与者众多,国内企业成长空间极大
4.1. 欧洲市场玩家众多,家用领域逐渐起步
当前欧洲采暖市场玩家众多(详细梳理请见附录),其中热泵机组供应厂 商主要有:NIBE、ATLANTIC、博世、威能、大金欧洲、菲斯曼等。目前 行业较为分散,尤其家用领域规模还处于起步阶段。 NIBE INDUSTRIER AB :总部位于瑞典,致力于提供供暖技术解决方案, 公司业务覆盖三大域:NIBE Element 主要生产用于白色家电和工业、商 业设备的电加热元件等;NIBE Energy Systems 专注于私人住所或公共 场所提供热泵和电热水器。公司拥有 20,400 名员工,业务覆盖全球,是 欧洲最大的独立热泵厂家。 BOSCH:博世是欧洲采暖市场上最大的供应商,为欧洲采暖市场的各个领 域提供热源。公司在欧洲、美洲和亚洲生产多元化的产品系列,产品领 域包括传统的燃气锅炉、冷凝锅炉、太阳能热水器及热泵产品。 ATLANTIC:总部位于法国,专注于热舒适产品,包括家用和商用热水器, 空气源热泵热水器。其产品占法国家用热水市场 60%以上的份额,在电 加热和家用热水电动储罐领域处于领先地位。
从近期海外家电企业财报中,部分公司相关业务营收也明显受益于热泵 需求的增长。以大金工业为例,在欧洲分部的增长归因中提到:热泵水 加热器在欧洲地区需求强劲。博世在年度分析中透露,德国等重要市场 对可再生能源的补贴产生了额外的需求。Building Technologies 和博世全球服务解决方案部门也实现了令人鼓舞的销售增长。

4.2. 国内白电龙头及空调上游零部件有望受益欧洲需求崛起
空气源热泵机组出口市场格局分散。从产业在线 2021 年空气源热泵机 组出口情况来看,芬尼科技是行业出口领域龙头,占据 1/4 份额;白电 龙头企业依靠在空调领域技术的积淀,在热泵产品的出口中也占据一定 份额,其中美的较为领先,但整体集中度较为分散。 OEM 代工为主,主要供应海外恒温泳池等商用场景,家用比例极低。根 据芬尼科技招股说明书披露情况,公司境外销售以 ODM 模式为主,主要 客户为 HAYWARD 海沃德集团、FLUIDRA 浮士达集团、WARMPAC 等,都为泳 池设备品牌。公司 2021 年出口业务占比 68.52%,OEM 代工业务占比 67.99%,泳池热泵收入占比 57.24%,因此推测国内空气源热泵行业出口 主要以 ODM 定制为主,供应商用领域,欧洲家用市场还未有较多涉及。

空气源热泵与空调技术同源,有望复刻相同出口格局。根据产业在线数 据,2021 年我国空调产能占全球总量 80%以上,我国企业出口量承接海 外总需求的 82%。空气源热泵与空调技术同源,我国白电龙头企业深耕 技术积累充分,且在产业链完善度上具有明显优势,待欧洲及更广阔海 外需求迈上可观量级,白电龙头有望打开新的成长空间。 伴随欧洲热泵需求提升,国内热泵零部件企业同样有望受益。空气源热 泵原材料主要包括包括阀件、泵件、换热器、压缩机(转子式压缩机、 涡漩式压缩机等)、电路板(控制器、驱动模块等)、钣金件等,与空调 上游相对一致。国内相关零部件公司包括:
海立股份:转子式压缩机行业第三,国内非自配套压缩机出货排名第一, 同时公司是全球第一家推出转子式热泵专用压缩机的供应商,拥有丰富 齐全的热泵专用压缩机产品机型,能力覆盖 0.1HP-16HP 全系列,冷媒涵 盖 R134a, R410A, R513A, R450A, R290、R32、CO2 等多种选择,可应用 于热泵热水器、空气源热风机、户式采暖、集中供暖、热泵烘千、集中 热水、泳池热泵等多种场景,可满足 85°C 以上热水或烘干需求。公司 深耕热泵专用压缩机领域多年,市场份额业内领先。公司的 CO2 转子压 缩机已实现销售。 三花智控:全球最大的制冷控制元器件制造企业,以热泵技术和热管理 系统产品的研究与应用为核心,专注于冷热转换、温度智能控制的环境 热管理解决方案开发。其阀泵类部件属于热泵系统必需零部件。 盾安环境:相关业务包括阀件、换热器、热泵热水机组。2021 年公司年 报中披露,公司正致力于开发自然冷媒的热水机产品,实现对燃煤燃油 热水锅炉的替代应用。目前公司 CO2 热泵热水机产品已经完成以待上市。
(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。)
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