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安信证券认为,光伏热泵是1+1>2的解决方案,既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。

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,未来光伏热泵的市场空间或达1400亿美元。考虑到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。

什么是光伏热泵?

安信证券张立聪团队表示,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,还可配置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。

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。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。

当热泵遇到光伏,1+1>2

安信证券认为,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。

在发电效率方面,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。试验显示,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%。

在削峰填谷方面,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。

中国光伏户用装机量提速,光伏热泵空间向好

安信证券认为,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。

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%。

安信证券指出,随着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。

光伏热泵市场空间广阔

安信证券认为,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。

安信证券指出,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。

本文主要观点节选自安信证券研报《三谈空气能:当热泵遇见光伏,节能又现新空间》,原文作者:安信证券张立聪、李奕臻、周喆、张真桢。

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