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南方英特热管理系统-南方英特有限公司
来源:本站 时间:2024-05-18
新能源汽车热管理深度报告:单车配套价值翻番,复合增速超25%

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1.1 汽车热管理系统概述

汽车是一个非常复杂的系统,由上万个不同材料的零部件组成,而每个零部件的工作温度和材料耐受 温度都不尽相同。汽车热管理系统的主要作用就是通过散热、加热、保温等手段,让不同的零件都能工作 在合适的温度下,以保障汽车的功能安全和使用寿命。汽车热管理系统中,主要包括发动机冷却系统、空 调系统、电池热管理系统等。热管理的本质就是通过热量传递进而达到对温度的控制。热量传递是指由于 温度差引起的能量转移,主要有传导、对流和辐射等三种方式。

1.1.1 燃油车热管理系统构成(略)

1.2 新能源汽车热管理系统构成

相比于传统燃油汽车, 电动汽车的能源为电能, 电机作为其驱动单元。其热管理拓扑结构主要包括电 池回路、电机回路、空调回路和暖风芯体回路, 如图所示。新能源汽车的电机电控冷却子系统主要采用液 冷方式。液冷系统由散热器、冷却风扇、膨胀水箱、冷却液泵、冷却液软管和冷却液温度传感器组成。液 冷系统主要依靠冷却水泵带动冷却液在冷却管道中循环流动,通过在散热器的热交换等物理过程,冷却液 带走电动机与控制器产生的热量。

1.1.3.混合动力汽车热管理系统构成

混合动力汽车的热管理系统主要由发动机和电机电控冷却子系统、变速箱冷却子系统、电池冷却子系 统和空调子系统组成。混合动力汽车的动力电池容量较小,发热量不大,因此混合动力汽车的电池冷却方 式多采用风冷方式,风冷系统主要由冷却风道、风机、电阻丝组成。插电混动汽车(含增程式)发动机冷 却系统和原有燃油车差别不大,部分与电池热管理系统集成,系统结构会更加复杂,零部件数量更多。混 合动力汽车的主要热管理需求来自发动机、电机和电机控制器,这些零部件的冷却主要采用液冷方案,根 据搭载车型的结构组成一个或多个冷却回路。

1.2 汽车热管理技术

1.2.1 燃油车热管理技术

1.发动机热管理技术:发动机热管理系统是给发动机装一台变频“空调”,使发动机在工作循环时, 保持在最佳温度(90°C)。发动机只有在最佳温度下工作才最省油。发动机热管理技术主要有两个系统 组成:一是冷却智能控制模式,二是风扇智能控制模式。随着计算机技术及发动机电控技术的发展,采用 电子驱动及控制的冷却水泵、风扇、节温器等部件,可以通过传感器和计算机芯片根据实际的发动机温度 控制运行,提供最佳的冷却介质流量,实现发动机冷却系统控制智能化,降低了能耗,提高了效率。

按冷却介质类型划分可分为风冷式和水冷式。风冷发动机基本已经跟汽车划清了界限,因为水冷可以 提供更为稳定的温度环境,在为乘客提供舒适服务方面,风冷发动机也表现的不是那么人性化,至少在冬 天不能向水冷发动机那样为车内提供暖风服务。但是风冷发动机的质量更轻,维护起来也更方便,例如不 用换冷却液,也不涉及到漏水等故障。传统发动机冷却系统的主要部件有水箱(散热器)、水泵、风扇、 节温器、暖风水箱以及储液罐。

2.变速箱冷却系统技术:手动挡变速箱和机械传动的自动变速箱无需进行冷却,液压传动的自动变速 箱需要进行冷却。变速箱冷却系统设计,布置及基本的工作原理同发动机冷却系统类似,主要是冷却介质 不同,变速箱冷却介质为其专用的变速箱润滑油。

变速箱内部润滑油从油底壳经过油泵一部分流至系统各零部件进行润滑并带走摩擦产生的热量最后 返回油底壳完成一个循环,一部分流至液力变矩器进行动力传递,同时会吸收动力传动过程中产生的大量 热量,然后经过散热器降温后,流至油底壳完成循环。

3.乘用舱空调系统技术:汽车空调系统是实现对车厢内空气进行制冷、加热、换气和空气净化的装置。 它可以为乘车人员提供舒适的乘车环境,降低驾驶员的疲劳强度,提高行车安全。

1.2.2 新能源汽车热管理技术

1.电动汽车电池热管理技术:动力电池散热研究可分为空气散热、液冷散热、固体相变材料散热和热 管散热等方式,现有主要散热技术以前三种为主。

(1)空冷式散热系统:也叫风冷式散热系统。空冷式的散热方式最为简单,只需要让空气流经电池表 面带走动力电池所产生的热量,达到对动力电池组散热的目的。根据通风措施的不同,空冷式又有自然对 流散热和强制通风散热两种方式。当前动力电池空冷式散热主要有串联式和并联式两种系统。但该种方式 效果较差,且很难达到较高的电池均温性。

(2)液冷式散热系统:是指制冷剂直接或间接地接触动力电池,然后通过液态流体的循环流动把电池 包内产生的热量带走达到散热效果的一种散热系统。制冷剂可以是水、水和乙二醇的混合物、矿物质油和 R134a 等,这些制冷剂拥有较高的导热率,可以达到较好的散热效果。当前动力电池的液冷技术也拥有了 相当成熟的技术,在电动汽车的散热系统中也有了相对广泛的应用,比如特斯拉电池包就是采用水和乙二 醇的混合物的液冷方式散热,宝马 i3 采用 R134a 进行散热。液冷式系统往往要求更复杂的更加严苛的结 构设计以防止液态制冷剂的泄漏以及保证电池包内电池单体之间的均匀性,而液冷系统的复杂结构也使得 整套散热系统变得十分笨重,不仅增加整车的重量,使得整车的负担大大增加,而且同时由于其结构的复 杂性及高密封性使得液冷系统的维护和保养相对困难,维护成本也相应增加。

(3)相变材料式散热系统:是以相变材料作为传热介质,利用相变材料在发生相变时可以储能与放能 的特性达到对动力电池低温加热与高温散热的效果。但相变材料的热导率比较低,为了改变材料的固有缺 陷,人们向相变材料中填充一些金属材料,例如有些研究中将很薄的铝板填充到相变材料中从而达到提高 热导率的目的。为了提高相变材料的热导率,还有人提出了向相变材料中填充碳纤维、碳纳米管等。

2.电机/电机控制器热管理技术:电机与控制器在电能与机械能的转换过程中,部分电能会损耗成为热 能释放。对于新能源汽车,驱动电机作为动力源,控制器提供能量转换,缺一不可。两者的热管理系统则 主要对其冷却,使其能够安全可靠运行。随着驱动电机功率和转矩的日益增大,对电机和控制器热管理系 统的要求也随之提高。目前,针对电机与控制器的冷却方式依据其介质不同,可分为风冷和液冷。新能源 汽车的电机热管理系统主要为驱动电机、发电机、控制器、车载充电机和 DC/DC 等元件进行温度控制,保 证其能够工作在最合适的温度。采用风冷的驱动电机和控制器均只能采用较小功率,还不能适用于常规的 新能源汽车;而以 ATF 为冷却介质的电机国内暂无相应产品,使用日本电机成本较高。

3.DCDC 热管理技术:DCDC 的作用就是将整车动力电池 336VDC 或者 540VDC 转化为 12VDC 或者 24VDC,供整车低压用电器工作,同时具备给铅酸蓄电池充电的功能。DCDC 是电动汽车不可或缺的一个 关键零部件。DCDC 除了具备电压转化功能外,还具备高压互锁检测、输出防反接保护、欠压、过压、过 温保护等功能,目前市面上的 DCDC 技术已经非常成熟,很多采用集成电路控制,成本也同步降低了,基 本上就 1 元/W。

DCDC 的控制方式有高压唤醒、硬线激活、CAN 唤醒等方式,根据整车的不同需求而选择,目前来说 最高效的是 CAN 唤醒模式,可以减少硬件的布置,节约空间便于布置,当然了 CAN 唤醒对 DCDC 的 CAN 收发模块要求比较高。DCDC 与电池采用相同方式进行热管理。

4.充电机热管理技术:新能源车载充电机 OBC 较新的设计已经集成了多个功能,比如:双向功率转换 以及直流转换,使得 OBC 整体设计更加密切紧凑。由于交流充电模式和驱动模式并不同时发生。热设计 工程师通常会在多功能车载充电机里面多个热负荷共享同一个散热体,从而减少整体成本、尺寸、重量。 避免出现环境污染问题。充电机与电池采用相同方式进行热管理。

2.1 节能减排重要性倒逼汽车热管理

1.汽车热管理精准开发对节能减排的重要性表现在:

1)通常认为空气阻力下降 10%,燃油经济性可以提高 4%;但是一些减阻的设计(减小格栅面积、增 加挡风板等)会为汽车热管理带来负面影响,必须要找到一个平衡,才能提高热管理对节能减排的促进作 用;

2)发动机的水泵、油泵、风扇等附件带来的能耗,对电动车的影响更大(至少 10%左右);

3)汽车轻量化和热管理也有关系,比如散热器、隔热罩等的重量,大小要做到恰到好处,可以同时满 足冷却性,也可以实现轻量化;

4)高效的动力传动系统,当发动机水温从 90-110 度,整体油耗可以下降 2%左右,热管理与冷却系统 的优化也需要控制度,以免对燃油经济性产生负面作用。

2.节能减排势在必行(略)

2.2 热管理对新能源汽车更加重要

2.2.1 热管理对新能源汽车有多重意义

2019 年中国新能源乘用车保持着 2.4%的正增长,整体也已达到 5%的渗透率。随着新能源汽车在汽车 市场上占有率的提高,消费者使用频率不断增多,因此消费者对于续航里程提出更高的要求,一是要求新 能源汽车载电量上的提升,二是要求新能源汽车在冬天续航里程的不再存在较大幅度的缩短。

2019年纯电动乘用车工况续航里程在250-400km区间和400km及以上区间车型产量占比分别为59.5% 和 39.6%,续航里程最高可达 650km,250km 以下车型不足 1%。

随着技术研发不断进步,动力电池的能量密度逐步提升,使用寿命要求也越来越高。根据《节能与新 能源汽车技术路线图》,能量型锂离子电池比能量 2020 年要达到单体 350Wh/kg,2025 年达到 400Wh/kg, 功率型锂离子电池比能量 2020 年要达到单体 200Wh/kg,2025 年达到 250Wh/kg,电池寿命 2020 年达到 10 年,2025 年达到 12 年。

1.续航里程和电池成本问题,仍然制约新能源汽车的发展,汽车热管理有利于提升电动车续航里程。在续航方面,高速行驶时的续航、高温开空调时的续航和低温开空调时的续航三项指标表现较差,其中表 现最差的是低温开空调时的续航里程。从纯电动车型的实际续航表现上看,常温不开空调时的平均实际续 航里程为 290 公里,而开启空调后,无论是冷风还是暖风,续航里程均会受此影响出现下降的情况,其中 冬天开启暖风对续航的影响尤为明显,平均实际续航仅为 233 公里,下降了 20%。北方用户受此影响很大, 从满意度得分上来看,北方用户对低温时续航的满意度(60.6)显著低于南方用户(65.3)。

2.新能源汽车的安全问题仍然制约新能源汽车的发展,加强动力电池品控和整车热管理有利于减少安 全事故。根据新能源汽车国家大数据联盟的数据,2019 年 5 月到 8 月 18 日共发现新能源汽车安全事故 79 起;已查明着火原因的车辆中,58%车辆起火源于电池问题,19%车辆起火源于碰撞问题,还有部分车辆 的起火原因源于浸水、零部件故障、使用问题等原因。

近期的《工业和信息化部关于修改的决定(征求意见稿)》在“准入审查要求”中也明确,“新能源 汽车生产企业应具备保证产品质量和安全所必需的生产设备设施”,“应具备专用充电设备,数量应能保 证产品充电需要”,“申请燃料电池汽车的,应能保证产品加氢需要”,“应建立充分的安全生产管理措 施、人员防护措施、应急处理措施”。上述表明新能源车安全性受重视。

新能源汽车的自动化控制程度更高,采用的功率器件更多,且新能源汽车的动力电池系统对工作环境 的温度要求较高,温度过低会影响电池的续航能力,温度过高会导致电池使用寿命变短,因此新能源汽车 对热管理系统的要求更为严格。

动力电池会随着温度的升高,电压下降速率增大,表明自放电越来越大。这是由于随着温度的升高, 电池内部的化学反应越来越活泼,导致电池的自放电变大。在充放电倍率相同的条件下,温度越高,电池容 量的衰减速率越快;在温度相同的条件下,电池的充放电倍率越大,电池容量的衰减速率越快。

2.2.2 各大车企加快投放新能源车型,热管理零部件需求大增

1.新能源汽车发展迅速。受益于政策的优惠,我国新能源汽车市场从 2014 年开始快速发展。2019 年 受到补贴退坡影响,产销量增速放缓。中汽协数据显示,2019 年我国新能源汽车产量为 124 万辆,同比下 降 1.6%。2019 年我国新能源汽车销量 120.6 万辆,同比下降 3.25%。

全球新能源汽车的市场份额从 2018 年的 2.1%提升到了 2019 年的 2.5%,相当于售出的每 40 台车里有 一台电动车。

2.新能源汽车成长空间巨大,目前进入到 1%-10%的成长期。根据《汽车产业中长期发展规划》、《节 能与新能源汽车技术路线图》和《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年) (征求意见稿)》,到 2020- 2025 年,我国要迈入世界汽车强国行列,实现新能源汽车全产业链发展。(1)2025 年新能源汽车销量将 占总销量 20%,新能源汽车保有量达 2000 万辆以上;(2)2030 年新能源汽车将占汽车总销量 40%,新能 源汽车保有量超 8000 万辆。

3 新能源汽车生产准入门槛放宽:造车新势力迎利好,各个车企制定新能源汽车战略。2020 年 4 月 7 日,工业和信息化部组织起草了《工业和信息化部关于修改的决定(征求意见稿)》,向社会公开征求意 见。工信部表示,随着国内外形势的发展变化,为更好适应我国新能源汽车产业发展需要,进一步放宽准 入门槛,激发市场活力,加强事中事后监管,促进我国新能源汽车产业高质量发展,需要对《准入规定》 部分条款进行修改,利好造车新势力。新能源汽车的保有量越来越多,需求量也是越来越大,各个车企规 划新能源汽车产品战略。

3.1 PTC 加热损耗热能,热泵空调是主要应用方向

电动汽车制热系统主要有 PTC 加热或热泵加热 2 类,热泵的效果明显好于 PTC。

电阻 PTC 加热器制热的优点是体积小、组成制热系统可靠性高;缺点是系统效率小于 1,在冬季会大 幅度地缩短续航里程。相关数据显示,电动车上普遍使用的 PTC 制热可使电动车的冬季续航里程减少一半 左右。

热泵空调系统制热,压缩机排出的高温高压制冷剂气体经单向阀、 四通换向阀进入室内换热器,与车 内空气进行热交换以达到提升乘员舱内温度的目的,被冷凝为低温高压的制冷剂液体流经节流装置进行节 流降压,节流后的气液两相制冷剂进入室外换热器与室外空气进行热交换。 热泵空调是一种可以将低位热 源的热能强制转移到高位热源的空调装置,在冬季制热工况下 COP 可达 2-4,能效多倍于当今普遍使用的 PTC 加热,可以有效延长 20%以上的续航里程,成本可控,同时能够实现电动汽车空调的冷暖一体化,是 电动汽车空调系统重要的采暖方案之一。并且限制其使用的低温结霜问题也已有多种解决方案,是目前为 数不多适用于电动汽车制热的有效技术。

热泵空调的核心零件包括四通换向阀、电动压缩机、电子膨胀阀、换热器等,国内厂商已完成零部件 全覆盖,例如三花智控。

新能源汽车热泵空调可分为直接式热泵空调系统、间接式热泵空调系统和补气增焓直接式热泵空调系 统。直接式热泵空调系统最典型的例子就是 NISSAN Leaf,空调箱内部布置一个换热器,简称内部冷凝器, 通过四通换向阀来实现热泵模式。间接式热泵空调系统将空调箱内部的换热器拿掉,将其布置在机舱内, 可称之为外部板式换热器。最典型的例子就是 BMW i3。补气增焓是指压缩机采用两级节流中间喷气技术, 采用闪蒸器进行气液分离,实现增焓效果。它通过中低压时边压缩边喷气混合冷却,然后高压时正常压缩, 提高压缩机排气量,达到低温环境下提升制热能力的目的。在低温环境下效果更明显。最典型案例就是丰 田普锐斯。

按制冷剂划分,热泵空调系统主要有 R134a 型和 CO2 型。虽然 CO2 具有良好的热物理性能,并且 CO2 使全球变暖的潜在能力(GWP)是R134a的千分之一,但由于目前各种汽车空调系统主要使用制冷剂R134a,零部件设计、生产及售后服务及维护,均依据 R134a 制冷剂物理性能设计,R134a 型热泵空调系统成为当 前研发的主流技术。但以二氧化碳作为制冷剂,可充分发挥其高环保、低价、高制热能效的特点,因此二 氧化碳热泵空调在新能源车领域具备很广阔的应用前景。

基于热泵成本相较于传统空调较高,国内市场目前配套的车型主要集中在相对略高端的车型,这个可 能是目前比较容易进入的市场,平台化供货也是这个行业未来降本的方式。外资车企中搭载热泵空调的车 型比较多,技术相对来说比较成熟。随着技术的成熟和成本的降低,未来也会有越来越多的国内车型将搭 载热泵空调。

热泵空调发展方向:1)跨临界 CO2 低温热泵技术。超临界 CO2 的物理性质决定了其在热泵空调方 向具有很大的优势,其在低温环境下的制热性能远优于采用传统制冷剂的系统,并且部件体积更小,系统 更为紧凑,所以跨临界 CO2 热泵空调系统应是未来汽车热泵空调技术的发展方向。2)热泵空调与电池热 管理的耦合控制。对运行策略进行研究,包括对冷却剂分流比的控制、热力循环控制、系统安全保护等, 从而提高整车的能量利用效率。 3)关键部件设计及密封问题。CO2 压缩机和高效气体冷却器以及节流装 置的设计尤为重要,一方面要提高部件的效率,另一方面要解决部件的耐高压问题,而且选取的材料不仅 要达到系统的要求,还要充分研究其在高压下的寿命周期,确保系统安全可靠。

3.2 液冷是电池热管理主流方向

电池热管理方式有自然冷却、风冷(主动+被动)、主动液冷(板式+独立回路)、主动直冷四种,其 中液冷具有技术成熟、冷却效果好等优点。随着热管理要求逐步提升,电池热管理也将从自然冷却方式逐 步发展成为液冷等效果更好的方式。根据 NE 时代数据,2017 年国内新能源汽车动力电池 53%采用自然冷却,主动风冷占比 25%,液冷占比 22%。其中纯电动车 58%采取自然冷却,预计多为 A00 级纯电动车;插 混车型 66%采取液冷方式,自然冷却占比 34%。

随着新能源汽车补贴的逐步退坡,和新能源市场的不断推广,近几年新能源乘用车的市场结构呈现出 A00 和 A0 级别的车型比例下降,其他车型比例将上升。随着 A00 级别的份额下降,液冷系统的比例或将 迅速扩大。

3.3 新能源整车热管理是必然的趋势

随着汽车向电动化和智能化方向发展,整车能量管理涵盖内容增多,对电动汽车能量管理的要求也从 粗放型设计向精益化设计转变。从整车层面对各子系统进行能量统筹管理将成为电动汽车未来的发展趋势。 电动汽车热管理系统,相对于传统燃油车热管理系统,温度控制范围更为细化,各回路之间的能量交互使 得热管理系统设计更为复杂,热管理系统设计向集成化方向发展。为了对电动汽车能量管理控制模式进行 优化和预标定,减少整车试验工作量,电动汽车热管理系统与数字样车联合仿真将成为电动汽车能量管理 的未来发展方向。

新能源汽车的热管理系统的重要度和成本比重的提升。一是新能源汽车热管理涉及到快充、续航这类 每次出行都会遇到的问题,若不加强热管理,整车核心性能会受到重大影响。二是新能源汽车的热管理系 统几乎涵盖了新能源汽车的所有组成部分,包括动力电池、驱动电机、整车电控等。

按照热管理需求划分,新能源汽车的热管理系统主要包括电池包环境、功率电子器件、电机散热、汽 车空调等。相较于传统燃油汽车,新能源汽车的热管理系统更为复杂。传统燃油汽车只要考虑发动机冷却 系统、空调系统等,但现在加上新能源汽车三电系统,集成难度大大增加。同时,为了实现新能源汽车热 管理系统的精确控制和车载能量源的高效利用,无法将热管理系统独立匹配设计,需上升到整车层级的能 量流控制。

在设计中针对新能源汽车的热管理系统搭建相应的试验测试台架,对热管理系统进行静态和动态的测 试,采集热管理系统中各零部件的数据,为设计匹配计算提供依据;建立内嵌控制逻辑的热管理系统 CAE 一维仿真计算模型,以此作为整车经济性仿真的一个热管理系统模块;与整车共同经历综合工况下的模拟, 反馈整车各工况下各零部件的温度,进而匹配出各零部件的效率;引入热管理系统对整车能量流的影响, 并据此优化系统方案,实现能源的高效利用,提升整车续驶里程。

例如新能源汽车上的余热回收技术是通过将驱动电机和电力电子产生的余热用来给车辆电池包加热, 该方式相比于现有的电池包加热方案,实现了余热的回收利用,在一定程度上增加了车辆的续驶里程,提 高了新能源汽车上的能量利用效率。目前新能源汽车上的余热回收技术方法主要有两种,一是高温回路与 电池包低温回路通过 Chiller 进行热交换;二是利用多通道电磁阀控制技术实现高温回路与低温回路的实时 连通与切断,通过高温回路余热直接加热电池包。

3.4 新能源汽车热管理单车配套价值高

传统燃油车热管理包括空调系统的热管理和发动机等其他发热设备的冷却, 热管理在传统燃油车上的 应用已非常成熟。与传统乘用车不同, 新能源汽车的主要热源有电池、控制器、电机等, 因此新能源汽车热 管理系统比传统汽车更复杂。新能源汽车热管理包括空调系统、电池、电机电控和其他电子设备的热管理, 插电式混合动力汽车热管理还包括发动机、变速箱的冷却。可见, 新能源汽车不仅包括传统汽车空调系统, 而且新增电池、电机等冷却需求。从热管理需求划分的话, 新能源车热管理系统主要包括电池包环境、功 率电子器件、电机散热、汽车空调等, 其中最主要的是空调系统与电池热管理系统。与传统汽车相比,新 能源汽车热管理系统新增冷却板、电池冷却器、电子水泵、电子膨胀阀、PTC 加热器或热泵系统等部件。

根据知网相关论文数据,传统热管理核心组件配套价值量约 2230 元,新能源汽车热管理核心组件配 套价值量约 6410 元, 即新能源汽车热管理价值量比传统车提升近 1.7 倍。

4.1 从燃油车到新能源车,热管理单车配套价值量倍增

1)汽车销量增长及高效节能要求,带来传统汽车热管理系统部件需求提升。根据 IHS 对全球主要汽 车市场的统计及预测,2015 年全球汽车一级供应商及整车厂共生产汽车空调总成系统 8607.22 万套,2021 年将达到 9993.60 万套,而热力膨胀阀、贮液器和控制器作为汽车空调系统必须的部件,同样会随着汽车 销量的增加而增加。此外,随着对汽车高效节能要求的提高,在传统汽车热管理系统中,越来越多的汽车 系统会采用调温阀(TBV)、水冷式油冷器、电子水泵和电子水阀等新产品,从而会带来此类新产品新的 市场需求。

根据广证恒生测算,传统汽车热管理单车配套价值量在 3000 元左右,预计 2021 年国内市场空间约 837 亿元,全球市场空间约 3000 亿。

2)复杂的热系统及高精度要求,带来新能源汽车热管理系统部件升级及单车配套价值量提升。在新能 源汽车行业,复杂的热系统要求使得每辆汽车搭载的空调用零部件需求量远高于传统汽车,对热管理系统 的部件需求也进一步增加,技术要求进一步提升,形成新的电子膨胀阀、带电磁阀的膨胀阀和电池冷却器、 冷却板、电子水泵和电子水阀等部品的需求,此类产品的需求随新能源市场需求的增加而增加。

新能源汽车过去 3 年销量直线上升,成为未来汽车行业发展的重要趋势, 2017 年全球新能源汽车销 售总量达到 121.8 万辆,同比增长 57%;2017 年中国新能源汽车车共销售 77.7 万辆,同比增长 53%,2018 年销量将达到 125.6 万辆,同比增长 62%;根据国务院“十三五”国家战略性新兴产业发展规划,到 2020 年电动车实现产销 200 万辆。新能源汽车的快速发展为汽车空调和热管理系统控制部件带来了巨大的新市 场空间。

根据广证恒生测算,新能源汽车热管理单车配套价值量在 6000 元左右,预计 2025 年国内市场空间约 300 亿元,全球市场空间约 600 亿元。

4.2 汽车热管理市场竞争格局

传统汽车热管理市场以外资品牌为主,由电装、法雷奥、翰昂、马勒四大巨头所垄断。2018 年全球汽 车热管理市场(含空调系统)规模为 500 亿美金左右,前四大巨头占据全球 55%市场份额,集中度较高。 2018 年全球乘用车热管理(不含空调系统)市场规模接近 1000 亿元。

电装成立于 1949 年 12 月 16 日,是世界汽车系统零部件的顶级供应商。电装在环境保护、发动机管 理、车身电子产品、驾驶控制与安全、信息和通讯等领域,成为全球主要整车生产商可信赖的合作伙伴。 主要的汽车热管理产品有空调系统、动力传动冷却系统、压缩机等。

法雷奥专业致力于汽车零部件、系统、模块的设计、开发、生产及销售的工业集团。公司业务涉及原 配套业务及售后业务,是世界领先的汽车零部件供应商,为世界上所有的主要汽车厂提供配套。主要的汽 车热管理产品有空调系统、动力总成热管理系统、压缩机、前端模块等。

马勒为汽车与发动机行业提供高质量的零部件产品,并且作为活塞系统、气缸零部件、气门驱动系统、 气体管理系统和液体管理系统的三大供应商之一,为全球所有的汽车制造商提供门类齐全的高质量产品。 主要的汽车热管理产品有空调系统、冷却系统、压缩机、电池调节技术等。

翰昂是世界领先的汽车热管理领域的供应商,在全球行业内仅有的两个全线汽车热管理供应商之一。 总部位于韩国,在韩国交易所上市,通过多种渠道向全球的汽车生产商提供适应不同消费市场需求的产品 技术。主要的汽车热管理产品有空调系统、压缩机、发动机冷却系统及管路在内的热管理系统全体系。

1)空调领域:市场格局排名靠前的包括电装、马勒、法雷奥、翰昂等,占据全球市场 80%以上的市场 份额。其中乘用车市场排名靠前的有法雷奥、电装、翰昂、爱斯达克、华域三电等;商用车空调主要有东 风贝洱、法雷奥、南京协众、松芝股份等。

国内空调市场上,外资品牌汽车空调企业凭借技术优势、品牌优势以及与外资品牌整车制造商良好的 全球合作关系占据大部分市场份额,主要空调系统供应商主要有十几家,以外资、合资为主。在技术能力 和市场份额方面,日本电装独占鳌头,其他几大汽车空调业的龙头如法国的法雷奥、美国德尔福、德国贝 洱。此外,汽车空调业的龙头与该地区整车厂设立合资公司:如贝洱与东风合资建有东风贝洱,一汽与法 雷奥合资建有一汽法雷奥,空调国际与长安合资建有南方英特,华域汽车与三电、贝洱合资建有上海三电 贝洱等。

内资品牌当中,奥特佳、松芝股份具有较强竞争力。奥特佳,股票代码:002239。奥特佳以汽车空调 压缩机起家,公司空调压缩机业务主体是全资子公司南京奥特佳新能源科技有限公司和牡丹江富通汽车空 调有限公司。南京奥特佳是全世界领先的涡旋式汽车空调压缩机生产商,牡丹江富通是国内自主品牌活塞 式压缩机领军企业。作为专业汽车空调压缩机厂商,奥特佳在国内行业排名第一,在全球排名第六。2015 年底,奥特佳收购了美国空调国际公司,实现了全球化布局。空调国际集团是技术领先的汽车空调系统生 产商,在美、欧、亚等大洲均有业务,服务通用、福特、捷豹-路虎等世界知名汽车生产厂商,在中国市场 和其他新兴市场国家也拥有广泛客户。2019 年,奥特佳营业收入 32.11 亿元,其中空调压缩机 22.34 亿元, 汽车空调系统 9.76 亿元。

松芝股份创立于 1998 年,2010 年在深交所成功上市,股票代码:002454。依托二十年的卓越管理与 雄厚的技术积淀,松芝股份业务领域逐步覆盖大中型客车空调、乘用车空调、轨道车空调、冷冻冷藏车空 调、车用空调零部件、新能源汽车空调领域。目前公司是国内大中客空调龙头,覆盖多个客车客户。乘用 车空调领域,覆盖长安自主、江淮、上汽通用五菱等客户。2019 年,松芝股份营业收入 34.09 亿元,其中 乘用车空调 15.29 亿元,大中型客车空调 15.07 亿元。

2)压缩机领域:全球传统的压缩机市场高度集中,电装、三电、翰昂占据了超半数的市场份额。奥特 佳和华域三电在国内占据主导地位,2016 年出货量分别为 758 万和 723 万台,按照 2016 年国内乘用车销 量 2,438 万辆计算,市占率分别高达 31.1%和 29.7%。

3)阀类、泵类领域:除了空调压缩机之外,冷凝器、蒸发器、截止阀、四通换向阀、电子膨胀阀、电 磁阀、变频控制器等,是空调制冷的主要零部件,广泛应用于家用空调、商用空调、冷链业务和热泵系统 等领域。在阀类、泵类领域,国际上有日本太平洋、韩国 unix(截止阀);日本鹭宫、日本不二工机(电 子膨胀阀)等企业,国内有三花、盾安形成双寡头格局。

新能源汽车正处于成长阶段, 且热管理系统单车配套价值明显高于传统汽车, 各巨头正加大该领域的 布局, 且多以系统产品配套为主。我国部分以传统汽车热管理业务为主的零部件公司, 如三花智控、银轮 股份、奥特佳等, 也在加大布局, 目前大多还在部件配套的阶段, 仅少数企业已开始配套系统产品。新能源 汽车热管理行业正处于发展初期, 国际巨头具备丰厚的技术储备, 本土企业兼具贴近市场和低成本两大优 势, 两类企业各有机会。本土企业有望在新能源热管理部件产品上获取较大份额, 且优质企业有望成长为 领先的新能源汽车热管理系统供应商。新能源汽车热管理系统配套技术壁垒高, 目前国内企业大多还在部 件配套的阶段, 未来有望从部件向系统延伸。

短期关注部件放量带来的业绩弹性, 中长期看好有望实现热管理系统配套的企业, 推荐三花智控、银轮股份。

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(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:广证恒生)

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头部客户合作紧密,英特科技:国内热泵、空调换热器隐形冠军

(报告出品方/分析师:国信证券 姜明 黄盈)

股东结构

公司前身英特有限于 2004 年 9 月由英特工业设立。

目前方真健、陈海萍夫妇合计控制公司发行前 75.70%的股份表决权,为公司控股股东。其他股东中,副董事长王光明、安吉英睿特分别持股 24.30%、18.00%,安吉英睿特合伙人主要为公司员工与晶鑫精密任职人员。

英特科技:国内热泵、空调换热器隐形冠军

公司自设立以来始终致力于高效换设备的研发、生产、销售。产品系列国内最全,覆盖高效新型壳管式换热器、同轴套管式换热器、降膜式换热器、蒸发式冷凝器、液冷散热器、分配器等,在性能、质量上都处于行业优势地位。

基于此,公司助力客户不断提升产品竞争力,可针对客户产品的不同应用领域进行零部件设计、组织生产,满足客户多方位的需求,与国内的海尔、天加、美的、格力;美系的麦克维尔、约克、特灵、开利;日系的大金、日立、三菱重工等保持长期良好合作关系。2018-2022 连续五年,被中国节能协会热泵专业委员会评为“中国热泵行业优秀零部件供应商”。

营收净利润增长稳健,持续拓展产品品类与下游应用场景

公司 2019-2022 年分别实现收入 3/3.28/4.91/5.67 亿元,年复合增速 23.6%;实现归母净利润 0.44/0.62/0.86/1.05 亿元,年复合增速 34%,毛、净利率较稳定。

预计 1Q23 营收 0.92 至 1 亿元,同增 1.9%至 10.8%;归母净利润 1380 至 1650 万元,同比变化-2.4%至 16.7%。

从下游应用看,2020/2021 年公司的换热器产品收入约 85%来自空调/热泵采暖,在数据中心、轨道交通、工农业等领域应用的合计占比约 4%。

主要产品包括高效新型壳管式、同轴套管式、降膜式等换热器产品以及分配器等,属于空调、热泵的关键部件。

公司采取“以销定产为主、安全库存为辅”的生产模式,生产的核心技术环节均由公司自主完成,少量非核心工序委外加工。

公司核心产品壳管、套管式换热器的产能利用率均在 130%以上,产销率接近 100%。

其中壳管式的产能主要受限于壳程焊接机数量;套管式产能主要受限于螺旋管成型机数量;降膜式产能主要受限于装配焊接工序的焊机器数量;分配器产能主要受限于钻孔机数量。

公司为及时满足客户需求,会进行一定量的备货。

壳管式换热器是公司的优势产品,以 16/65/130KW 功率为主,主要用于热泵采暖与商用空调。该产品的周转时间约 28-45 天。

其中,生产周期大多为 5-8 天,通用款产品会提前 15 天至 1 个月进行备货生产;产品发货一般 2-5 天左右到达内销客户,5-10 天到达港口并完成装船。

套管式换热器为公司的领先产品,覆盖 1 匹以下至 125 匹功率,应用领域广。

该产品周转时间约 30-45 天。其中生产周期月约 6-9 天,通用款产品会提前 15 天至 1 个月进行备货生产;产品发货一般 2-5 天左右到达内销客户,5-10 天到达港口并完成装船。

公司 2019 年开始逐步布局降膜式换热器的研发和生产,2020 年实现收入,均为定制化产品,功率跨度大,目前产能利用率较低。

主要向海尔集团、无锡同方人工环境和上海柯茂机械销售,应用于大型建筑、数据中心、轨道交通等场景下的大型商用空调,历年均价变化主要受所售产品规格影响。

降膜式换热器的生产流程包括容器准备、蒸发器制造、冷凝器制造组装等,生产周期大多为 6-9 天。由于该产品定制化程度高,销售规模小,公司按订单生产,不进行库存商品生产备 货。综合下来,降膜式换热器周转时间约为 3 周-1 个月。

公司的分配器产品包括分配器与分配器收集器组件。其中分配器为对外销售,终端客户包括海尔、大金、广东欧科、四川依米康、维谛技术等;分配器收集器组件用于公司壳管式换热器的生产。公司的分配器由子公司晶鑫精密生产,行业知名度较高,产能利用率超 100%。

2015 年起成为海尔商用空调分配器供应商(2 孔至 29 孔);2020 年开始销售 4 孔家用空调分配器,主要应用于 1P、1.5P 家用空调,单价 5-6 元左右,产销量占全部分配器的近 90%。分配器周转时间约 1-2 周,其中生产过程 1-2 天,备货生产一般提前 7 天。自产产品外,公司会对外采购适用于降膜式换热器的分配器。

头部客户合作紧密,下游不轻易更换合格供应商

热泵、商用空调必备的四大件包括压缩机、蒸发器、冷凝器、节流装置,其中蒸发器、冷凝器均称“换热器”,主要用于热泵、商用空调,因此客户主要为热泵、商用空调整机厂。

公司以直销模式为主,经销商主要为联福节能和丹美杰两家。

下游整机厂通常会对供应商进行较长时间(3-5 年)的严格测试和认证。

一般须经过样件试制、样件检测、上机试验、小批量供货等主要步骤后,方能进入大批量供货阶段。

一旦进入客户供应商名录,基于供应链和产品质量稳定性等因素的考虑,下游整机厂商不会轻易更换合格供应商。

公司拥有优秀的产品力与定制化生产能力,主要与下游行业大型客户合作,客户构成稳定。

与国内的海尔、天加、美的、格力,美系的麦克维尔、约克、特灵、开利,日系的大金、日立、三菱重工等保持长期良好合作关系;并且每年有 40 余家新增中小型客户与公司合作。由于产能饱和,业务重心仍集中于国内。

在对客户的报价上,公司一般根据上月电解铜均价,综合考虑产品技术含量加成后报价。一般给与大客户 30 天信用期,结算周期为每月一次。

大客户中,泰诺集团主要从事空调制冷配件的生产和加工,在制冷管路件上的研发、生产具有较强的优势,是海尔集团公司主要的空调管组供应商,为其提供生产配套服务;同时为海信、澳柯玛、三洋、LG、TCL 等国内外家电企业的供应商。

泰诺集团向公司采购家用空调分配器,经焊接、组装管路件、气密性检测后形成分配器组件,出售给海尔集团。

而对于商用空调分配器,公司对海尔直销。中广电器为热泵专业企业,公司依靠在换热器领域的研发设计能力、生产经验,自 2017 年与其开展合作。

空调热泵整机厂大多外购换热器,公司处于行业领先地位

换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的设备,可使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体。

蒸发器和冷凝器都称为换热器,前者用于吸收外部热量,后者用于对外部放热。

换热器分类:适用于不同温度、不同压力、不同介质、不同工况的换热器,在结构和形式上千差万别。

公司产品主要包括壳管式换热器、套管式换热器和降膜式换热器。其中,壳管式换热器主要应用于热泵和商用空调;套管式换热器主要应用于热泵;降膜式换热器主要应用于大型商用空调。

换热器下游以空调、热泵整机应用为主,行业内大多由专业配套厂商生产向整机厂销售。

一方面,大部分换热器在空调、热泵整机中的价值量占比在 10%以内(降膜式换热器除外,占 20-30%左右),整机厂外购换热器对整机成本影响较小。

另一方面整机厂的生产技术重心在于整机系统的设计与控制、压缩机技术的开发、压缩机性能提升及与整机匹配等;而换热器、四通阀等配套厂商具有研发专业化、生产工艺日益精进和规模化生产下的成本优势。

行业格局:公司在壳管式和套管式换热器细分领域处于优势地位。

套管式换热器属于相对传统的换热器产品,结构简单、安装维护方便、生产工艺较成熟,故市场竞争较激烈。生产企业以英特科技、沈氏节能、奥太华为代表。除个别整机厂外下游客户均为外购套管式换热器用于整机生产。

壳管式换热器的工艺一致性较好,标准化程度高,能实现产品结构与零部件的标准化。

生产厂家以英特科技、赛富特、世林博尔为代表。当下游整机为热泵时,除美的、格力外的客户均外购后用于自产。

当下游整机为商用空调时,天加、海尔、美的、格力等客户保持 65%-95%的自配套比例(以 130KW 以上产品为主)。

降膜式换热器以大型整机厂自配套为主,外购需求主要为定制化产品。除整机厂外,行业内生产企业主要为赛富特、英特科技、一万节能。

翅片式换热器大多数以整机厂自主配套为主,外供品牌以盾安环境、常发制冷、诺而达为代表。

钎焊板式换热器以阿法拉伐、丹佛斯、舒瑞普等外资企业为主。公司相关产品已面世,30W 套/年的量产产线将于 23Q2 建设完善并投产。

全球减碳排趋势下热泵渗透率有望持续提升,中国相关产业链企业最受益

热泵与空调都属于热力学逆循环装置,工作原理相同,但工作温度范围、适用场景有所不同。最基本的构件均为压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器(被称为“四大件”),在制热或制冷循环中缺一不可。

空调制冷时,室外机中的压缩机将制冷剂吸入腔室内并压缩为高温高压的气态,随后被送入冷凝器的管道散热降温,变为高压常温液态。

此状态下的制冷剂沿管道通过膨胀阀(即节流装置),膨胀阀中间的管径很小,可将制冷剂变为低温低压气雾状态(原理同喷雾器)并调节流量,再经管道进入室内机蒸发器。

由于环境温度高于此状态下制冷剂的沸点,因此制冷剂迅速沸腾气化,吸收热量,降低蒸发器表面温度。室内机风扇向蒸发器吹风,使冷气进入室内实现制冷功能。此时,通过蒸发器的制冷剂处于低压高温气态,被吸回压缩机形成新一轮循环。

当需要制热时,四通换向阀工作,使制冷剂按制冷的逆过程循环。

热泵利用了热源中不可直接利用的热能,是一种在高位能(电能、热能等)的驱动下,使热量从低位热源(通常为空气、土壤、水)转移到高位热源的节能装置,为住宅、工商业供暖供冷、提供热水热泵供热的基本原理是逆卡诺循环:压缩机排出的高温高压蒸汽,进入冷凝器;制冷剂蒸气向高温热源放热后被冷凝成液态;

经节流装置降压膨胀后进入蒸发器,气液混合制冷剂在蒸发器中吸收低温热源(空气、水、土壤等)的热量而蒸发形成蒸气;制冷剂蒸气重新被压缩机吸入完成一个循环,周而复始制备热能。

小型热泵通常采用四通换向阀实现制冷与制热工况的转换,中大型热泵通常采用水路切换实现工况的转换。热泵根据使用的制冷剂和系统设计的不同,温度通常在 50-70K 左右。工业热泵为满足特定需求而采用定制化设计,其工作温度范围差别很大。

可见,热泵本质为热量的“搬运工”,相较锅炉、电加热等热传导加热方式更节能环保。以室内供暖为例说明,若向室内供应 10KW 热量维持室温 20℃,采用燃煤供暖需提供 14.286KW 的化学能(燃煤效率取 70%),并排放大量污染物;采用电阻加热器,直接加热室内空气,至少需要供给电能 10KW;而采用电能驱动热泵向室内供暖,仅消耗 2.857KW

在全球碳中和的发展趋势下,热泵渗透率持续提升。

热能是最大的能源终端用户,占全球最终能源消耗的一半,远超电力(20%)和运输(30%)。而 2019 年可再生能源仅满足 11%的全球热需求,化石燃料仍为主导,并排放了全球 40%的二氧化碳。

2019 年全球近 2000 万户家庭购买了热泵,北美、欧洲、亚洲均表现出明显增长,但热泵也仅能满足全球建筑供暖需求的 5%。

据国际能源署(IEA)预测,为实现可持续发展战略,到 2030 年热泵市场份额将达到 22.1%。据国际能源署发布的《2022 年世界能源展望》,电动热泵 2045 年有望满足全球一半热量需求,并在 2050 年提供发达国家近 2/3 的热量。

因此安装热泵总数应从 2020 年的 1.8 亿台增至 2030 年的 6 亿台,到 2050 年增至 18 亿台。

全球热泵的销量 2025 年将增至 3800 万台,2030 年将增至 6000 万台。根据德国能源署预测,若德国在 2050 年前实现碳中和,则热泵在住宅、商业建筑和集中供热中的终端能耗占比必须如右下图所示。

在环保、供暖需求、能源载体与燃料价格大幅上涨、政府补贴等因素影响下,2022 年欧洲热泵需求量与安装量同比大幅增长。

中国对热能有巨大需求,建筑运行中的供暖供热水、工业生产中的热工艺过程、农业环境调控均需要大量热能。

2020 年中国消耗了全球热量的 1/4,其中 2/3 用于工业过程,但目前这些热能大部分仍由传统化石燃料及设备提供。

2022 年 3 月,国家发改委、国家能源局、生态环境部等十部门联合印发的《关于进一步推进电能替代的指导意见》中提出,到 2025 年,电能占终端能源消费比重达到 30%左右。

大力推进工业领域电气化,开展高温热泵、大功率电热储能锅炉等电能替代,扩大电气化终端用能设备使用比例。

热泵下游可应用领域广泛。

目前,我国热泵主要应用场景包括热泵供暖、热泵热水和热泵烘干。

热泵热水主要是指使用热泵热水器为建筑提供生活热水,未包括利用热泵技术回收工业余热及其他低品位热源代替部分现有的燃煤、燃油及燃气锅炉设备为石油化工、食品、冶金等生产工艺中提供高温热水或蒸汽。

热泵烘干主要是指热泵在谷物、烟草、果蔬、食用菌、花卉、茶叶、中药材及水产品等第一产业和印刷、食品、皮革制造及造纸等第二产业中的应用。

建筑领域:中国建筑运行二氧化碳排放占全社会总排放量的 22%,随着我国进入城镇化新阶段,建筑用能占比还将继续增长、碳排放占比将更大。

2019 年中国建筑运行中化石能源消耗相关碳排放 22 亿吨,其中生活热水供应、分户燃气壁挂炉、燃煤炉具供暖、北方城镇集中供热分别排放 0.8/3.0/4.5 亿吨二氧化碳。这些热项中,热泵的比例均较低,扩大热泵使用量将有效减少这些场景下的碳排放。

生活热水制备:目前我国家庭最常用方案为燃气/电加热热水器。而电泵热水器输入 1 份电能可产生 3 份热能,能量利用表现远胜于燃气/电加热热水器。

集中供暖:我国约有 150 亿平米北方城镇建筑冬季需供暖,其中 5%为燃气壁挂炉供暖,70%以上北方农村及城乡结合部的建筑冬季仍采用燃煤炉具取暖。

国家统计局数据显示,2019 年我国供暖消耗了 39.3 亿 GJ 热量,其中 40%由燃煤燃气锅炉 提供、50%由热电联产电厂提供,仅 10%由电动热泵提取低品位热能提供。

清华大学付林教授提出了“中国清洁供热 2025 模式”,使用吸收式热泵回收电厂、工业余热,实现低成本低碳清洁供热。据其统计,当前的电厂余热、工业余热分别足以承担 120、50亿平米供热面积。

工业领域,热泵余热回收也是碳中和的解决方案之一。

我国工业耗能占全国最终能源消费的接近 50%,其中 50%-70%都以热能形式消耗,且 45%为中低温热量,以 80-170℃为主。

随着中高温热泵技术的发展,已能够用于回收工业余热及低品位热源,代替部分燃油、燃煤、燃气等锅炉设备,满足石油化工、发电、工业烘干、纺织、冶金、食品、屠宰等行业对高温热水或蒸汽的需求。

目前,我国工业热泵使用量较少,欧盟对工业热泵市场潜力的估计可提供一定参考。

食品、造纸、化工以及石油精炼被认为是最适合集成热泵的工业部门。

在农业领域,热泵有应用但规模很小,未来应用场景主要包括畜禽养殖供暖、农业大棚供暖、农作物干燥等。其他领域中,热泵式干衣机、洗碗机等都已有相关产品推出与使用。

我国是热泵生产安装大国,中国热泵产品年产量占世界 60%以上,有望直接受益于减碳排大趋势下全球热泵渗透率的提升。

据中国节能协会热泵委员会数据,2022 年我国热泵行业销售额为 258.4 亿元(出厂价含税),同比增长 13.8%。其中出口保持 50%的增速,约 70 亿;国内内销额约 185.8 亿。若包含水地源热泵、天氟地水热泵供暖等出货约 290-300 亿元之间。

新能源与数据机房的热管理技术发展,拉动换热器、液冷板等产品需求

新能源汽车领域:新能源车热管理系统复杂,带动热管理单车价值量的提升,单车价值量 6200-7200 元,为传统汽车的 2-3 倍。相较传统汽车,新能源汽车价值增量主要来自电池液冷、热泵空调、PTC(热敏电阻)加热器等。

预计 2023 年国内/全球新能源车热管理行业市场空间分别为 653.9/1011.6 亿元,市场潜力巨大。以电动汽车热泵空调为例,相较普遍采用的 PTC 制热,可降低电耗 10%以上,在相同电池容量下提升续航能力。

热泵空调对技术要求高、成本高,过去主要用于高端电动车型,2022 年热泵在新能源汽车的渗透率为 24.2%,特斯拉、丰田、日产、起亚、捷豹、雷诺、宝马、奥迪、荣威、蔚来、长安等车厂相关车型均已开始使用热泵。

预计 2025 年国内/全球车用热泵空调市场规模有望超 243/420 亿元,新能源车空调系统热管理市场规模约 489/735 亿元。

数据中心领域:能耗是数据中心主要的运维成本,在大型数据中心中,IT 设备的能耗约占 46%,制冷和空调能耗占到 35%,耗能高是数据中心领域的痛点之一。

据科智咨询(中国 IDC 圈)发布的《2021-2022 年中国 IDC 行业发展研究报告》,2022 年我国 IDC 市场规模将超 3900 亿元,未来几年内将维持高增长。

当前,国家规划中和在建的数据中心项目数量众多,耗电量每年递增 15~20%。

《数据中心能效限定值及能效等级》将数据中心能效等级分为 3 级,1 级能效最高,数据中心 PUE 不应大于 1.20;2 级能效数据中心 PUE 不应大于 1.30;3 级能效数据中心 PUE 不应大于 1.50,标准适用于所有新建及改扩建的数据中心。

从目前国家东数西算数据中心普遍的管控政策看,北方地区 PUE1.2,南方地区 1.25,可满足未来三年规划数据中心的节能需求。在能效要求不断提高的当下,降低制冷系统的能耗,是提高数据中心能源利用效率最直接有效的措施。

目前业内大量采用的数据中心制冷方式包括风冷、液冷两大类。

风冷主要针对机房、机柜降温,成本相对较低,技术路线包括风冷直膨式系统、冷冻水系统、水侧自然冷却系统、风侧自然冷却系统四种。

水侧自然冷却已成为我国当前数据中心项目设计中最受认可的空调系统方案,其系统等于在冷冻水系统上,增加了一组板式换热器及切换阀组。在国内技术领先的数据中心,全年自然冷却时间可达 70%甚至更长,PUE 低至 1.32。

液冷主要针对机柜乃至服务器内部芯片冷却,更贴近热源但成本也更高,主要分为冷板、浸没和喷淋三种形式。

其中,冷板式液冷技术是在常规风冷服务器基础上,CPU 和内存侧紧贴一块板式换热器,冷却的板片与服务器的 PU/GPU(高热流密度元件)直接接触,将服务器的主要热量带走。

公司的直冷式液冷散热器产品目前主要用于空调变频器的冷却,未来将推进在冷板式液冷技术中的应用。

浸没式液冷根据冷却工质换热过程中是否相变,可分为相变浸没式液冷和非相变浸没式液冷技术。冷却液与发热设备直接接触,对流热阻较低,传热系数高。

无需风扇,降低了能耗和噪音,制冷效率高。该技术适用于对热流密度、绿色节能需求高的大型数据中心、超级计算、工业及其他计算领域和科研机构。

喷淋式液冷是在设备运行时,有针对性地对发热过高器件进行冷却的一种液冷实现方式。

喷淋式液冷却效果和低 PUE 将大幅提升其使用率,但因为改造成本高,现阶段落地应用较少。

能耗水平上,冷板式液冷数据中心基础设施方案中心 PUE 达到 1.1-1.3,浸没式与喷淋式可使得 PUE 达到 1.1 以下。

未来液冷产品的市场份额不断扩大,但由于风冷成本较低,适用于中低密度数据中心,因此不会完全被取代,将形成液冷和风冷技术共存的局面,服务提供商将根据客户的不同需求制定数据中心基础设施解决方案。

据赛迪顾问预测,2025 年国内液冷数据中心基础设施市场规模有望达 245.3 亿元,其中冷板式液冷温控设备、浸没式液冷温控设备市场空间分别为 145 亿元与 101 亿元。

本次 IPO,公司计划募集资金 4.45 亿元投入 2 个建设项目,预计完全投产后每年新增固定资产折旧约 2000 万元。

1. 年产 17 万套高效换热器生产基地建设项目:目前公司产能已趋于饱和,项目将根据公司生产现状和未来规划而进行扩产建设,以现有工艺和技术为依托,通过购置先进的生产设备和配套设施,建立自动化程度较高的生产车间。本项目在 T+5 年可实现 100%产能,达产后每年将增加 17 万套高效换热器产量。

2. 研发中心建设项目:计划新增研发人员 40 名,组织架构上新增液冷散热器和蒸发冷凝器产品线部门,以及换热设计和机械设计职能部门。

公司主要从事高性能换热器及相关产品的研发、生产、销售。主营业务所属行业为“C34 通用设备制造业”之“C3464 制冷、空调设备制造”。

与公司产品较可比的一万节能在新三板上市,估值可比性较差。

从事换热器生产的上市公司主要包括宏盛股份、中泰股份、同飞股份,但以上三家公司的产品及应用领域均与公司不同。

盾安环境主营各种电制冷式中央空调、工业空调除尘及各种空调换热器,故选择以上四家公司作为可比公司。

截至 2023 年 5 月 19 日,可比公司 2022 年平均市盈率为 34.7 倍,2023 年一致预期市盈率平均为 22.7 倍。

风险提示 1:经营上,市场竞争加剧风险、主要客户集中风险、产品及技术创新风险、产品质量风险、原材料价格波动风险、委外生产管理风险。

风险提示 2:财务上,毛利率下降风险、应收账款回款风险、存货规模较大风险、税收优惠政策变化风险。

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报告来自【远瞻智库】

 

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