家电行业专题报告：三谈空气能：当热泵遇见光伏，节能又现新空间

光伏热泵是1+1>2的解决方案：光伏热泵是一种光伏热泵一体化系统，可利用光伏发电供能给热泵运行，又能利用阳光中的热能帮助取暖。相比光伏和热泵单独使用，光伏热泵系统有两大优点：1）系统通过降低光伏板温度提升了发电效率，全年光伏发电量提高了30%以上（见图7）；2）通过对热泵工作时间及储水箱的温度进行调节，热泵能削峰填谷提高光伏使用效益。如果再加入储能系统，光伏热泵理想状态下可实现零耗电运作，LG电子等企业已经推出了光伏-储能-热泵一体化的商业产品。 国内企业已有相关布局：部分厂商推出了后装式光伏热泵，已安装光伏板的家庭，可加装热泵组件，构成一套光伏热泵。比如国内品牌哈思于2022年推出了光伏直驱式热泵，压缩机可直接利用光伏产生的直流电工作，产品与大部分户用光伏板兼容。此外，格力电器牵头制定的相关行业标准也已经通过，将于2022年10月开始实施。 欧洲光伏与热泵市场双双提速，光伏热泵空间广阔：根据欧洲光伏产业协会和欧洲热泵协会的数据：2021年欧盟27国光伏新增装机量约为26GW，同比增长34.2%；欧盟21国2021年热泵销量218万台，同比增长34.6%。欧洲在碳中和目标下，各国光伏和热泵的支持政策频出，未来有望成为光伏热泵普及速度最快的地区。（参见深度报告《空气能：短暂爆发的需求，还是长期拓宽的赛道？》）以目前欧洲和美国的家庭数进行测算，未来光伏热泵的市场空间或达1400亿美元（见表2）。 投资建议：我们认为光伏热泵的普及率将逐渐提升。目前国内企业的热泵出口仍以OEM/ODM形式为主，而其中已有部分欧洲客户同时提供光伏和热泵产品。因此光伏热泵已有现存的出口渠道，国内提前布局此类产品的企业有望持续受益。建议关注日出东方、万和电气、映翰通、申菱环境、海尔智家、美的集团、格力电器、大元泵业。 风险提示：能源价格大幅波动、原材料价格上涨、疫情反复、欧美补贴政策变化 1.什么是光伏热泵？ 光伏热泵（SAHP）是能高效利用太阳能的光伏热泵一体化系统。光伏热泵可利用光伏发电供能给热泵运行，也可收集太阳能中的热能传递给热泵热交换系统，提高热泵供暖效率。其产品形态基本由光伏组件/集热器及热泵机组构成，光伏组件/集热器会传递电力和热量给热泵机组。在光伏供电充足的情况下，还可配臵家庭储能系统储存白天多余发电量，理想状态下热泵便可无需市电独立运作。LG电子便于2021年3月在德国推出了这样的光伏-储能-热泵一体化产品。LG电子也和德国房屋供暖改造商Thermondo合作，于2022年6月推出了热泵租赁方案，用户仅需每月支付159欧元即可，避免了较高的初始购臵成本。 图1：LG的光伏-储能-热泵一体化产品Home Energy Package示意图 根据光伏热泵系统对太阳能利用方式不同，可简单分为三种类型的系统：1）仅利用太阳能光热，通过集热器吸收热能并传递给热泵热交换系统，提高了空气源热泵对室外热能的利用效率；2）仅利用太阳能光电，通过光伏组件产生电供热泵工作；3）同时利用太阳能光电和光热辅助热泵工作。 第三种系统一般会利用太阳能光伏光热技术（PVT），这是一种热电联供的技术。其核心模块为结合了光伏发电及集热器功能的PVT集热器。阳光会先照射至PVT集热器上层的光伏电池产生直流电，部分太阳能会以热能被下层的吸热板吸收，最后透过集热器中排管中液体的流动带走热量供热泵进行进一步利用。这种技术整合了光伏和热泵的优点，形成了高效的光伏热泵一体化系统。 图2：PVT集热器结构示意图 图3：太阳能PVT热泵原理示意图 表1：国内外企业光伏热泵布局 推广光伏热泵，后装式的组件是一种可行的过渡方案。光伏热泵一体化产品需同时购买光伏组件和热泵组件，费用较高，因此目前市面上一体化产品较少。国内已有部分厂商推出可后装的光伏热泵产品，在已安装光伏组件的家庭，接入热泵组件，组成一套光伏热泵系统。这些后装的热泵组件，有的需要将光伏组件产生的直流电转为交流电，也有的可以直接利用直流电工作。以国内品牌哈思的光伏直驱热泵为例，产品可用直流电驱动，兼容市面上大部分的户用光伏。工信部于2022年4月发布了格力电器牵头制定的两份行业标准——《光伏驱动多联式空调（热泵）系统》和《光伏驱动冷水（热泵）系统》，标准会于2022年10月开始正式实施。 图4：哈思2022年推出的光伏直驱热泵产品 图5：格力2021年推出的光伏直驱变频多联机 2.当热泵遇到光伏，1+1>2 光伏热泵不是简单的产品组合，而是1+1>2的解决方案。光伏热泵有两大优点：1）控制光伏板温度以提升发电效率；2）削峰填谷提高光伏使用效益。 一体化产品能吸收光伏电池热量，提升光伏发电和热泵制热效率。商业光伏组件的光电转换效率在实验室理想状态下则可高达25%以上，但实际应用一般在6%~15%。其中一个原因即是室外光伏组件的效率会随温度的升高而降低，过高温度也会加速光伏组件的有机封装材料和零部件老化，降低光伏组件使用寿命。一般温度每升高1度，光伏电池光电转换效率便会降低0.5%左右。此外，部分空气源热泵也存在低温环境下效率降低，冬季蒸发器结霜等问题。太阳能PVT热泵这类一体化产品同时改善了上述问题，PVT集热器不仅使得光伏电池运行温度更低，也通过吸收光热提升了热泵的低温运行效率。根据国网浙江省电力公司电力科学研究院及东南大学能源与环境学院的一项联合研究显示，以南京市的工况进行试验，太阳能PVT热泵一体化系统的全年发电量较独立光伏系统高31.5%。一体化产品能最大化的利用光伏和热泵的优点，我们认为其未来有望成为光伏热泵系统中的主流产品。 图6：光伏热泵系统的光电效率高于独立光伏系统 图7：实验中光伏热泵发电量基本覆盖热泵耗电量 光伏直接配套热泵使用也可起到削峰填谷的作用。阳光照射强度在一天中并不均匀，因此光伏发电量与家庭用电时段并不完全匹配，多余的发电量只能以低价余电上网或形成弃电。供暖/热水热泵一般会配有200L~300L的保温水箱，可以储存在用电低谷期间运行热泵制热的热能。部分热泵厂家会针对光伏供电的热泵进行调整，在系统检测到光伏供电时将保温水箱的水温上限调高，以达到储存尽量利用光伏余电的目的。近年来光伏发电上网价格逐渐走低，居民用光伏产生的电，自用比上网卖电更划算。而热泵削峰填谷的作用可提高自用比例，因此提升户用光伏的整体使用效益。 图8：光伏发电与家庭用电不完全匹配 图9：中国光伏发电上网价格逐渐走低（单位：元/kWh） 3.户用光伏和热泵装机提速，光伏热泵前景广阔 中国光伏户用装机量提速，光伏热泵空间向好。根据中国光伏行业协会数据，2021年我国光伏户用装机量为21.6GW，同比增长113.3%，高于光伏整体13.9%的增速。户用光伏/分布式光伏装机量分布占新增光伏总装机量的39.4%/53.4%，户用占比及分布式占比均为历史新高。光伏热泵家庭使用优点显著，我们认为光伏户用比例的提升将进一步打开光伏热泵的市场空间。在2018-2020年全球新增的光伏装机总量中， 中国/欧洲/美国分别占比36.0%/12.8%/12.6%，中国或为未来光伏热泵最大的市场。 图10：中国新增分布式光伏装机量及占整体装机量比例 图11：2018-2020年全球新增光伏装机量占比 欧洲PVT类集热器占比相对较高，光伏及热泵装机量双增。根据国际能源署的数据，2021年全球PVT集热器装机面积为144.3万平方米，约为全球所有已安装集热器面积的0.19%。 在所有已安装的PVT集热器中，欧洲已安装面积占比61.3%。我们认为未来PVT集热器普及率的提升，将带动太阳能PVT热泵产品普及率提高，而欧洲有望成为光伏热泵一体化产品普及率提升最快的地区。根据欧洲光伏产业协会数据，欧盟27个成员国2021年光伏新增装机量约为26GW，同比增长34.2%。同时根据欧洲热泵协会数据，欧盟21个成员国2021年热泵销量218万台，同比增长34.6%。2021年欧洲光伏及热泵市场双增，主要原因即是欧洲各国在2050年碳中和目标下做出的政策支持。 图12：各国已安装PVT集热器分布比例 图13：2021年部分国家光伏装机量和热泵销量增速 图14：欧盟热泵销量及同比增速 图15：欧洲新增光伏装机量及同比增速 光伏热泵市场空间广阔。热泵相比电取暖及燃气取暖设备而言，在节能环保和经济性上有显著优势。以美国2022年5月的电价及燃气价格测算，热泵每年的使用成本分别是电取暖设备/燃气取暖设备的32.7%/70.6%。在美国新建独立屋中，空气能热泵的渗透率已达40%左右。（参见报告《再谈空气能：补贴力度超前的《通胀削减法案》，将如何影响美国热泵市场？》）根据欧盟统计局和美国普查局的数据，2020年欧盟28国及美国共有约3.5亿户家庭。假设未来欧盟家庭数目维持不变且80%欧美家庭使用热泵，欧洲及美国的热泵存量规模将达2.8亿台。进一步假设热泵使用周期为10年，在普及率保持稳态的情况下，每年将有2800万台的规模。如果此时光伏热泵渗透率已达50%，则光伏热泵的市场规模也将达1400万台以上。 一般5kw的户用光伏系统和10kw的热泵机组为欧美家庭常见的选择，在此基础上我们假设未来欧美市场光伏热泵的产品售价为10000美元，对应的光伏热泵稳态市场规模约为1400亿美元。 表2：欧美光伏热泵稳态市场规模敏感性分析 4.投资建议 我们认为光伏热泵的普及率将逐渐提升，欧洲市场或是光伏热泵未来普及速度最快的地区。 目前国内企业的热泵出口仍以OEM/ODM形式为主，而其中已有部分欧洲客户同时提供光伏和热泵产品。因此光伏热泵已有现存的出口渠道，国内提前布局此类产品的企业有望持续受益。建议资本市场关注日出东方、万和电气、映翰通、申菱环境、海尔智家、美的集团、格力电器、大元泵业。 日出东方：公司主营太阳能热水器（2021年收入占比40%，下同）、厨电（收入占比21%）、空气能热泵（收入占比14%）等产品。2021年，公司空气能热泵产品收入6亿元，YoY+120.4%，产品覆盖热水、取暖、泳池领域。根据公告，公司空气能热泵生产基地主要分布于连云港、顺德。2022 H2 热泵业务也将迎来销售旺季（尤其是采暖市场），海外市场需求旺盛。我们认为，公司较早布局空气能热泵产品，目前已有一定销售规模，今年海外销售或快速增长，我们对公司该业务的未来发展持积极预期。 万和电气：公司主营热水器（收入占比46%）、厨电（收入占比46%）产品。万和的子公司“广东万和新能源科技有限公司”负责空气能热泵相关业务，该子公司2021年实现收入9333万元，YoY+26.6%；实现业绩169万元，上年同期为-79万元。万和是国内热水器行业龙头企业，拥有产品、渠道与品牌优势，空气能热泵业务发展潜力大。 映翰通：公司是工业物联网通信产品及整体解决方案提供商，工业物联网通信产品2021年营收占比48.9%。宜所（广东）智能科技有限公司为映翰通参股公司，映翰通2021年年报披露持股比例为28.3%。宜所主营美国物联网智能暖通产品的研发、制造和销售业务，2021年营收0.5亿元，YoY+759.2%。宜所旗下北美品牌Ecoer销售的物联网智能空气源热泵定位美国高端家庭，具有智能故障监测、远程OTA升级、安装成本相对较低等功能和特点。 申菱环境：公司主营专用性空调、VOCs治理特种设备、污泥低温干化设备等人工环境调节设备。申菱环境主要为数据服务、工业工艺、专业特种应用、高端公共建筑四大环境提供环境调控垂直解决方案。2022年7月，申菱环境拟与其他企业合资成立广东申菱热储科技有限公司（申菱环境持股比例67%），布局空气能热泵采暖领域。空气能热泵的技术与空调有相似之处，考虑到申菱环境深耕专用性空调行业多年，积累了优质客户资源，我们预期公司在空气能热泵领域也会有较好的经营表现。 海尔智家：综合型家电企业，根据产业在线，2020年，中国空气能热泵行业销售额第1名为海尔智家。海尔已占据行业龙头位臵、海外自主品牌运营成熟，考虑到今年空气能热泵外销需求较好，我们