能源管理与家电革命系列报告（一）：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，2021年欧洲热泵机组销售量增长34%，创历史新高，2015-2021CAGR达到16%。而当前热泵安装存量占欧洲供暖市场总规模12%左右，成长空间巨大。根据国际能源署（IEA）发布的零碳目标“2045年欧洲主要国家一半的供暖需求将由热泵取代”进行测算，2045年欧洲热泵需求将达到1.11亿台，中期预估2030年增量将达到3800万台，按照当前我国出口均价测算，市场规模超千亿元。 热泵市场格局分散，国内企业有望受益欧洲需求：欧洲：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；国内： 1）整机：根据产业在线数据，芬尼科技是行业出口领域龙头，占据接近1/4份额；白电龙头企业依靠在空调领域技术的积淀，在热泵机组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。2）零部件：空气源热泵与空调的上游相对一致，海立股份、三花智控、盾安环境有望受益。 投资建议：欧洲能源危机日益严峻，炎夏将过，冬季采暖将成为核心需求痛点。为应对天然气紧张及高昂能源价格，热泵将成为最佳解决方案，国内热泵出口企业有望受益长期需求提升。个股方面推荐空气源热泵机组主要供应商，海尔智家（14.85X）、美的集团（11.44X）、格力电器（7.33X）。 风险提示：欧洲为应急重启传统化石能源采暖，采暖脱碳计划暂停； 能源价格补贴对热泵技术推广或形成阻碍；欧洲补贴退坡，不利于热泵需求释放；热泵出口市场目前集中度较低，行业格局较差，竞争严峻 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。 图1：可再生和生物燃料、核能以及天然气是欧洲电力来源的三驾马车（单位：GWh） 图2：2021 H2 欧洲能源价格已有大幅度上涨（单位：欧元/千瓦时） 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。 图4：目前欧洲市场每年平均燃气锅炉销量在400-500万台（单位：台） 图3：壁挂炉即是冷凝锅炉在家庭环境的具体应用 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。 图5：微型热电联产设备 图6：微型热电联产在家庭内应用的案例 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。 电热泵使用电驱动蒸汽压缩循环，通过制冷剂流体将热量从热源（即空气、地下水、废热）传输到散热器（即建筑物的空间供暖或生活热水）。 热驱动热泵使用天然气或绿色气体等燃料作为能量来源，将热量从环境传递到建筑物内部。一般热驱动热泵利用现有的天然气基础设施，并且已经可以与生物甲烷或生物丙烷等可再生气体一起使用。氢气混合物或纯氢气相配合的技术正在开发中 混合式热泵融合了电动或热驱动热泵、锅炉以及在两个热发生器之间切换的智能控制器，实现经济节能的最优化。此项技术可以支持在不同的能源之间切换，以减轻电网的压力，并降低电网基础设施的扩展成本。 目前，欧洲家用环境中主要以空气源电驱热泵机组为主，通过不同的末端设备连接实现供给热水与全屋采暖。 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。 图7：太阳能供热系统的收集器 图8：欧洲采暖解决方案梳理 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。 表1：2019年欧洲部分国家采暖设备安装占比（单位：千台） 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。 图9：电热泵系统供暖的工作原理 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EnergySaving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。 表2：热泵热效率远高于冷凝锅炉，后期运行成本占据明显优势（单位：便士/千瓦时热能） 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。 表3：热泵技术的主要劣势在于初始投资过高 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