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为什么马斯克和欧盟都在狂飙热泵?-香港期货开

今年3月1日,马斯克在特斯拉投资者日上揭晓了万众期待的宏图设计三,向天下描绘了完全可连续之路。除了人人较为熟悉的光伏、储能、电动车和氢能,马斯克重点先容了热泵这项不为民众所熟知的手艺。

特斯拉投资者日的热度还未消退,全球低碳转型“急先锋”欧洲紧随着提出净零工业法案,将在欧洲区域重点部署热泵。

经由一番研究,我们发现看起来遥远的热泵,现实上即将形成燎原之势。化石能源匮乏的日本自上天下80年月起,便最先大规模生产热泵产物,好比空气源热泵空调、空气源热泵热水器等;欧洲区域已经普遍使用热泵产物。

加倍意外的是,虽然海内许多人都没听说过热泵,现实上中国是全球*的热泵生产国,占有全球近6成市场份额。

作为能源转型的耐久考察者,本篇我们将追随马斯克和欧盟的视角熟悉热泵。

1.藏在马斯克宏图设计三部曲中的热泵

时间回到2006年,马斯克提出宏图设计*篇章:首先打造一款足够惊艳的超级跑车,再用赚到钱开发一款产量适中、价钱相对更低的车型,最后再用赚到的钱打造一款价钱亲民的量产车。同时,马斯克还要提供零排放的太阳能电力产物。

从RoadSter到ModelS/X,再到Model 3/Y,特斯拉车型逐步笼罩各消费阶级。现在宏图设计*篇章设计的要点已基本实现。

时隔十年,马斯克于2016年启动了第二篇章:开发出更高效的太阳能电池产物;开拓电动汽车细分市场;研发比手动驾驶平安10倍的自动驾驶功效。

今年特斯拉投资者日上,马斯克在万人瞩目下宣布第三篇章,并极为详实地描绘了通往可连续能源的蹊径。一生二,二生三,三生万物。透过特斯拉电动车、“Powerwall”太阳能等产物,我们看到马斯克的可再生能源闭环正在形成。

图1:宏图设计3的五大组成部门,资料泉源:特斯拉

马斯克将宏图设计3分成五大组成,其中主要一步是让家庭、企业、工业等都转向热泵。

为什么马斯克稀奇强调热泵?现实上,热泵是当前电力高效转为热量的*途径,一直契合马斯克周全电气化的*目的,也就是用清洁能源电力替换现在的石油、煤、天燃气等化石能源。

2.欧盟又是若何看待热泵?

直接说结论,热泵已经成为欧洲电气化的主要战略结构。为了杀青2050年净零排放目的,近年来,欧洲多国相继出台政策,通过津贴、减税、低息贷款、能效律例、高碳税、手艺禁令等措施加速热泵应用推广。

2022年5月,欧盟启动REPowerEU设计,使热泵的部署率提高1倍,将地热和太阳能整合到现代化的区域和公共供暖系统中。

在REPowerEU设计明确的7个投入偏向中,“能效升级和热泵”项目位居第2,设计投入资金规模约为560亿欧元,约占当前设计资金规模的20%。

3.多面手热泵

1、热泵是什么?

对于热泵,不熟悉的人以为这又是一项黑科技。实在无论产物照样手艺,都已经成熟。照样以特斯拉为例,早在2020年,马斯克就将热泵空调应用在热销车型Model Y上,开拓了新能源车热治理的新标杆。

人人知道水泵是将水由低处送往高处的装置,顾名思义,热泵是能将热能由低温物体转移至高温物体的装置。由于热能无法自觉地、无价值地由低温物体转移至高温物体,因此热泵实在就是热能的搬运工。

为了利便明白,我们将热泵视为制热能力更强、效率更高的空调即可。事实他们的底层手艺原理都一样,甚至连外观也有8分相似。

按热源泉源差异,热泵可分为空气源热泵、水源热泵和土壤源热泵;按功效的差异,热泵又可以分为热泵热水器、热泵地暖、热泵中央空调等。

2、热泵的多功效性

跟传统空调一样,热泵已经融入社会的方方面面,不管是在家用、商用,照样工业领域。而且随着手艺提高,其应用局限还在不停扩大。

修建领域,热泵可以将衡宇外部的能量转到达衡宇内部,这将为修建物供暖削减33倍能耗。

新能源车领域,相比PTC空调,热泵空调制热效率更高,加倍省电,尤其是在冬季可以大幅提升新能源车整体续航水平。现在比亚迪、蔚来、小鹏等车企均在结构热泵手艺。

光伏领域,热泵手艺能够实现光伏电站和空气能热泵适配组合,提高能源行使效率。

工业领域,中高温热泵手艺可用于接纳工业余热及其他低品位能源,替换部门燃油(气)等锅炉装备,知足更多工业生产对蒸汽及热水的需求。

若是不是今年的特斯拉投资者日,想必许多人不会去关注热泵。事实上,热泵不仅应用普遍,其手艺和产物性能优势也十分突出。

最值得说的固然是节能优势,在提供等量热能的条件下,热泵能耗成本约为燃煤的15%-20%,纯电能的25%-30%、燃油/燃气的30%-50%、通例太阳能的60%-70%。

更详细一点,热泵的热效率通常可达300%-400%以上,即消耗1度电可以搬运3-4倍以上的热能。以家庭取暖和为例,热泵的热效率比电取暖和、壁挂炉、集中燃煤供暖等凌驾数倍。

图4:差异取暖和方式的*热效率,资料泉源:麦迪斯热泵官微,华泰证券

当传统能源价钱越高,热泵高效率带来的经济性越显著,其产物竞争力越强。这在欧洲市场体现得淋漓尽致。

2022年,在俄乌冲突带来的能源危急催化下,欧洲热泵的销量和增速均创下历史新高,同比增进近40%。凭证欧洲热泵协会宣布的行业剖析讲述显示,欧洲安装的热泵总数已经到达2000万台。

从使用经济性角度剖析,在当前的津贴力度下,测算未来德国自然气价钱划分维持在2.5/2.0/1.4欧元/Nm³时,接纳热泵采暖的投资接纳年限划分为2.0/2.9/6.4年。可以说,作为低碳转型的先发区域,欧洲市场已经充实验证了热泵的经济价值。

图5:德国采暖方案投资接纳年限对比(热泵VS燃气壁挂炉),资料泉源:兴业证券

热泵的另一大优势是环保。这很好明白,事实它不涉及燃烧。在全球走向零碳天下的蹊径上,热泵的环保优势将会不停被放大。

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在使用场景方面,热泵能接受的运行环境温差更大,其在低温环境下连续运转和热效率稳固性都要显著优于传统暖通空调。事实通俗空调在零下5度的时刻,其制热能力就最先快速衰减。

3、热泵的本质是热治理

一直以来,人们主要通过燃料化石能源提供热能,再把热能酿成电能。而在低碳社会,我们需把风电、光伏等清洁电力转化成热能,再供应各行各业。显而易见,角色变换之后热能的职位已经凸显,未来若何有用治理热能将成为新的战略制高点。

马斯克在投资者日开场部门就提出80%的能源消耗来自化学燃料,然而化石燃料的能效只有30%左右,而且在使用历程中会发生大量的热能并没有加以行使。换言之,热治理是实现零碳天下不能或缺的部门。

本质上讲,热泵可以归属于热治理,是热治理的拳头手艺。这也是马斯克说的从行业的角度来看,热泵为提高效率铺平了蹊径。

以新能源车为例,在制热部门,由于没有余热可以用,必须要电池自动加热,以是热治理的效率加倍要害。一个好的热治理系统,不仅可以提升电池的平安性和搭客的恬静度,还能够显著降低综合能耗。

新能源车热治理的焦点主要是针对动力电池,以宁德时代为代表的动力电池企业们正在热治理领域不停发力。

举例来说,宁德时代增配控制器和热量传输系统,将座舱、电池和电机电控热治理这三个子系统深度集成,然后通过协调事情的方式来提高热量的使用效率。固然,为了实现协调高效事情,有许多手艺难点需要战胜,在此就不睁开讨论了。

面临电池加热效率低的痛点,宁德时代设计电池智能化的自加热手艺。简朴来说就是增添控制部门和储能模块,使得电池组能够快速的充电和放电,行使自身的内阻发生热量,而不是依赖外部的热量。

自加热。加热电池,在手艺上更容易实现的就是行使外部元器件加热,然则热传导自己是一个慢历程,知足不了快速热车的要求。而宁德时代巧妙地行使电池内部电阻来加热的方式来实现,那相对热传导速率提升了一个数目级,类似于烧水用热得快。宁德时代将这种方式形象地称为“自加热”。

智能化。对动力电池性能有*追求的宁德时代不仅是刷新底层原理就躺平了,显然会想扶摇直上更进一步,因此在回路里大量的接纳模块化、控制器、开关等,目的就是为了实现智能化,智能化的利益就是能够进一步提升加热效率,和“自加热”发生1 1>2的效果。

图6:宁德时代发现专利——电池组系统及其控制方式、治理装备,资料泉源:宁德时代

虽然电池自加热手艺的原理看起来简朴,背后需要动力电池企业对整车的热治理都了如指掌,而且要做好整个新能源热治理系统的“控制”,也只有做好了整个系统的控制,才气在更高的层面实现对整车热治理的有用治理,这才是有本之木、有源之水。

到了2022年6月23日,宁德时代宣布麒麟电池热治理手艺,通过水冷系统结构设计顺应新能源车高压快充的热治理要求,导热性能提升50%,实现急速控温。依附手艺的*性,麒麟电池被美国《时代》周刊(TIME)评为2022年度*发现。

图7:宁德时代CTP3.0麒麟电池热治理手艺,资料泉源:宁德时代官网,中信建投

言归正传,回到热泵身上,作为热治理的主要手艺,其在可再生能源闭环中的职位不能或缺,其是推动节能减排,实现零碳社会的要害组成部门。这也是马斯克将热泵与可再生清洁电力、电动车、氢能等放在统一维度的深层缘故原由。

4.热泵成为C位之后?

在投资者日上,马斯克宣称要花10万亿美元刷新地球,为地球使用可连续能源指出一条清晰的蹊径。那么本文的主角热泵要破费若干呢?信托这是人人更为体贴的话题。

凭证国际能源署宣布的《EnergyEfficiency 2021》讲述中显示,在2050年净零排放情景中,热泵是实现空间供暖电气化的要害手艺,2030年全球平均每月热泵销量将跨越300万台。

作为热泵普及率最高的欧洲区域,凭证欧洲热泵协会展望,到2026年需要新增安装2000万台,到2030年需要新增6000万台热泵,对应10年CAGR约为21%。

图8:EHPA预计推算到2030年欧洲热泵市场CAGR约为21%,资料泉源:EHPA(欧洲热泵协会),长江证券

在我国,凭证中国工程院江亿院士揭晓的《双碳目的下的热泵行业生长时机》,在整个社会减碳量的15%靠热泵。热泵在修建领域也许能替换3.5亿吨,在集中供热也许能替换1-1.5亿吨,工业生产中能替换10亿吨碳排放。

凭证2021年印发的《中共中央、国务院关于完整准确周全贯彻新生长理念做好碳达峰碳中和事情的意见》中的相关表述,在修建用能结构方面,中国将因地制宜推进热泵、燃气、生物质能、地热能等清洁低碳供暖。

总而言之,在碳中和靠山下,热泵作为要害解决手艺方案,其耐久发展简直定性是可见的。凭证中信证券测算,到2025年,海内热泵市场规模到达500亿元;欧洲热泵市场规模到达144亿美元。

图9:主要国家的热泵政策,资料泉源:EHPA,产业在线,中信证券

最后讲到产业链各路玩家,实在从外观上判断,人人已经猜到热泵产业链结构和焦点零部件与空调行业较为类似。自然会有许多熟悉的面貌。

热泵的焦点零部件包罗压缩机、换热器、阀件、水泵及水箱等。凭证芬尼科技招股说明书,热泵产物成本结构中,直接原质料占整机成本跨越80%,其中换热器和压缩机约占质料成本的近一半。主要玩家有海立股份、三花智控、盾安环境、大元泵业等。

整机组厂商则主要结构采暖、热水、烘干等领域,主要玩家有传统三明了电龙头海尔、美的与格力,也有热泵专业制造厂商如中广欧特斯、芬尼科技等。

在外洋市场中,中国手艺和产物认证已经到达外洋市场认可。其中,广州芬尼科技依附ODM营业占有外洋市场*,美的、海尔等家电巨头紧随厥后。

图10:2021年中国热泵出口大幅增进,资料泉源:海关总署,华创证券

从手艺角度,热泵产物和空调行业相关手艺具有相似性,然则要害手艺与传统空调又存在显著区别,需要空调行业之外的多种手艺和产物配合。简朴说就是热泵存在更高的手艺壁垒。

由于热泵产物需要在高温、高湿、极寒等庞大、极端的事情环境使用,热泵产物需要具备高稳固性、高耐久性和抗侵蚀性等性能,才气耐久保持优越的运行状态。

另一维度,热泵产物并不仅仅是各项手艺的简朴叠加,而是需要有用协调行使差异手艺,将各项手艺慎密联系在一起,从而到达产物综合性能*。好比家庭需求强调在恬静性和节能性,而商用需求偏重稳固高效运行和服务能力。以是说,具备耐久手艺积累的头部企业得以保持先发优势。好比美的团体、海尔智家等老牌家电巨头。

近年来,海内热泵企业不停地加大研发投入,热泵相关手艺也在不停地高速迭代。好比高效氟冷变频驱动手艺、涡旋喷气增焓手艺、智能除霜手艺等,产物平安性、稳固性、智能化等都获得显著提升,进一步促进热泵产物的应用。

图11:热泵出口企业及上游焦点部件相关标的汇总,资料泉源:产业在线,海关总署,华创证券

已往三年多时间,锦缎研究院从光伏、风电、氢能,到智能电网、储能,再到电池质料、动力电池企业、电动车企,实现了可连续生长蹊径的详细笼罩。随着可连续生长的深入,新的手艺提高和革命还在不停涌现,我们将连续扩大我们的研究图谱。