新能源车热泵空调系列报告一：布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升.pdf

东方证券股份有限公司经相关主管机关核准具备证券投资咨询业务资格，据此开展发布证券研究报告业务。 东方证券股份有限公司及其关联机构在法律许可的范围内正在或将要与本研究报告所分析的企业发展业务关系。因此，投资者应当考虑到本公司可能存在对报告的客观性产生影响的利益冲突，不应视本证券研究报告为作出投资决策的唯一因素。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 深度报告 【行业 证券研究报告】 汽车与零部件行业 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 新能源车热泵空调系列报告一 核心观点 新能源车空调与燃油车空调主要区别 。新能源车和燃油车空调由于动力来源不同，导致制冷和制热存在很大区别。从制冷模式看，新能源车空调电动压缩机和电子膨胀阀替代燃油车空调压缩机和热力膨胀阀。从制热模式看，新能源车空调分为热泵和 PTC 两种技术路线，燃油车空调利用发动机余热实现供热。二者制冷、制热原理及主要零部件也有 较大 区别。 新能源车热泵空调技术路线：预计 CO2 技术渗透率将逐步提升 。 热泵空调制冷剂方面存在 R-134a、 R-1234yf 以及 R744（ CO2）技术路线 ， 随着环保政策的稳步推进， R-134a 制冷剂被取代已是必然趋势，而选择 R-1234yf或 CO2 作为制冷剂在各个车企之间出现一定分化。 考虑 成本 、环保等 ，德系车企倾向于使用 CO2技术 ， 预计 CO2空调技术渗透率将逐步提升 。 热泵空调主要零部件企业竞争格局 。热泵空调中 电动压缩机、 电子膨胀阀 和电磁 四通换向阀、换热器 、 管路总成是核心零部件。 电动压缩机：海外龙头为主，国内进入合资车企配套份额较低 。在新能源汽车上，涡旋式电动压缩机成为主流技术路线，海外龙头电装、三电以及汉拿市场份额合计约 84%。特斯拉电动压缩机供应商主要 是 日本电装以及韩国汉拿配套，大众电动压缩机供应商包括法雷奥、日本电装、日本三电等。电子膨胀阀、四通换向阀：国内自主三花智控份额较高 ，海外主要包括日本不二工机、日本鹭宫、丹弗斯等。 换热器：国内企业逐步进入国际车企配套 ，国内空调换热器主要有 银轮、扬州水箱、山东厚丰 等，银轮已经进入特斯拉配套体系。 热泵空调管路：国内企业技术突破，有望 占据一定市场份额 。 海外空调管路的供应商主要包括电装、马勒贝 洱、法雷奥、汉拿、大陆等 ；国内 克来机 电 募集资金 投资 二氧化碳空调管 路 项目，腾龙股份 开始 布局二氧化碳汽车空调管路技术。 国内企业在热泵空调核心零部件 的 布局 。 新能源车热泵空调系统结构相对复杂，技术难度较大，对供应商的综合实力要求高。在国际供应商中，电装、法雷奥、马勒、翰昂等热管理巨头均已推出相关热泵空调产品，并配套相关车型。国内公司中，热 泵系统 领域中包括三花智控、银轮股份、奥特佳、克来机电、华域汽车等在内的零部件公司积极布局热泵空调系统 零部件 。各家公司结合自身的竞争优势，布局热泵空调系统产业链的 核心环 节 ， 部分公司则逐步拓展热泵空调系统整体产品的研制。 投资建议与投资标的 建议关注：银轮股份、三花智控、克来机电、奥特佳、腾龙股份。 风险提示 ： 新能源车热泵空调渗透率低于预期的风险、热泵空调零部件年降幅度超市场预期的风险、新能源车行业销量低于预期风险。 Table_BaseInfo 行业评级 看好 中性 看淡 (维持 ) 国家 /地区 中国 行业 汽车与零部件行业 报告发布日期 2020年 07 月 28 日 行业表现 资料来源： WIND、东方证券研究所 证券分析师 姜雪晴 021-63325888*6097 jiangxueqingorientsec 执业证书编号： S0860512060001 联系人 周翰 021-63325888*7524 zhouhanorientsec 相关报告 大众 MEB 平台大投资、多车型、对外开放，产业链公司可期待： MEB 平台系列报告之二 2020-06-29 尾气排放标准升级，相关公司有望迎来量价齐升： 从排放标准国四到国五分析国六升级产业链机会 2020-06-10 大众 MEB 模块化加速，产业链公司受益： 大众 MEB系列报告之模块化平台竞争优势分析 2020-05-31 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 2 目 录 1 新能源车空调与燃油车空调主要区别 . 5 2 新能源车热泵空调技术路线：预计 CO2技术渗透率将逐步提升 . 8 3 热泵空 调核心零部件竞争格局 . 11 3.1 电动压缩机：海外龙头为主，国内进入合资车企配套份额较低 . 12 3.2 电子膨胀阀、四通换向阀：国内自主企业三花智控份额较高 . 16 3.3 换热器：国内企业逐步进入国际车企配套 . 18 3.4 热泵空调管路：国内企业技术突破，有望占据一定市场份额 . 19 4 国内企业在热泵空调核心零部件布局 . 21 5 主要投资策略 . 23 6 主要风险 . 23 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 3 图表目录 图 1：燃油车空调工作原理 . 5 图 2：新能源车空调工作原理 . 5 图 3：燃油车空调制冷工作原理 . 6 图 4：新能源车空调制冷工作原理 . 6 图 5：燃油车空调制热工作原理 . 6 图 6：新能源车热泵空调制热工作原理 . 7 图 7：新能源车 PTC 空调制热工作原理 . 7 图 8：全球汽车空调制冷剂环保政策情况 . 9 图 9： R-1234yf 与 CO2技术路线选择对比 . 10 图 10：新能源车热泵空调零部件构成 . 11 图 11：汽车空调压缩机与电动压缩机技术路线情况 . 13 图 12： 2017 年全球汽车空调压缩机市场份额情况 . 14 图 13： 2018 年全球电动压缩机市场份额情况 . 14 图 14： 2018 年国内汽车空调压缩机市场份额情况 . 15 图 15：国内汽车空调压缩机主要供应商情况 . 15 图 16：特斯拉和大众集团电动压缩机供应商情况 . 16 图 17： 2019 年全球电子膨胀阀市场份额情况 . 17 图 18：全球电子膨 胀阀主要供应商 . 17 图 19： 2017 年国内电子膨胀阀市场份额情况 . 17 图 20： 2018 年全球电磁四通换向阀市场份额情况 . 18 图 21： 2018 年全球汽车空调电磁四通换向阀市场份额情况 . 18 表 1：新能源车热泵空调和 PTC空调区别 . 7 表 2：新能源车热泵空调和燃油车空调系统区别 . 8 表 3：各类制冷剂的环保性能比较 . 9 表 4：各类制冷剂的热物性能参数比较 . 10 表 5：热泵空调核心零部件用途 . 12 表 6：国外热泵空调换热器主要生产企业 . 18 表 7：国内热泵空调换热器主要生产企业 . 19 表 8：海外空调管路主要竞争 对手 . 20 表 9：国内汽车空调管路主要生产企业 . 21 表 10：二氧化碳空调管路主要研发生产企业 . 21 表 11：国内零部件公司在热泵空调系统领域的主要布局情况 . 22 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 4 表 12：国内零部件公司在热泵空调系统产品供应商下游配套客户情况 . 22 表 13：主要热泵空调系统公司估值比较 . 23 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 5 1 新能源车 空调 与燃油车 空调主要 区别 燃油车空调的动力来源是发动机，燃油车利用发动机推动发电机组给电瓶充电。电瓶供电给空调压缩机工作，实现对冷媒的做功，进而达到制冷效果。另一方面，由于发动机在运行过程中会产生余热，燃油车可以充分利用这部分热量，加热冷却液，实现车内供暖。 新能源车空调的动力来源是电池，新能源车空调由电池驱动，通过 DCDC 转化器，将电池的高压直流电转为低压直流电，进而将电量供给电动压缩机或其他空调零部件，保证空调零部件运转。经低压转化的电流给电动压缩机提供动力，对冷媒进行做功，进而达到制冷效果。另一方面，新能源车由于缺少发动机，在制热模式下，无法利用车辆运行产生的余热，因此需要自行产生热量或借助外界的热量转换，实现车内供暖。 图 1： 燃油车空调工作原理 资料来源：东方证券研究所 图 2： 新能源车空调工作原理 资料来源：东方证券研究所 新能源车空调和燃油车空调系统的区别， 主要体现 在制冷和制热 方面 。 （ 1）制冷工作原理 不同 燃油车空调制冷系统和暖风系统工作运行是较为独立的，空调压缩机将气体制冷剂加压 ， 高温高压气体流入冷凝器被液化放热 ， 液态冷媒流经储液干燥器进行过滤干燥 ， 膨胀阀将液态冷媒雾化，喷入蒸发器 ， 蒸发器使冷媒吸热汽化蒸发，蒸发器周围空气降温 ， 鼓风机将蒸发器周围冷气吹入车内，制冷剂再次流入空调压缩机经过以上过程。 新能源空调车制冷模式下，其工作原理与燃油车空调相似，主要区别在于制冷过程由电动压缩机带动。电动压缩机将气态冷媒进行高压压缩 ， 高压气态冷媒经过四通换向阀后，流入车外换热器液化放热 ， 液态制冷剂流经干燥器过滤杂质 ， 电子膨胀阀将制冷剂雾化 ， 车内换热器将雾化制冷剂吸热蒸发，降低蒸发器周围空气温度 ， 鼓风机将蒸发器周围冷气吹入车内，制冷剂再次进入电动压缩机循环以上过程。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 6 图 3： 燃油车空调 制冷 工作原理 资料来源： 汽车维修技术网、 东方证券研究所 图 4： 新能源车空调制冷工作原理 资料来源： 360 图书馆、 东方证券研究所 （ 2）制热工作原理 区别 燃油车空调暖风系统相比制冷系统工作原理更为简单，燃油车利用发动机余热，对发动机冷却水进行加热。温度较高的冷却水流经加热器芯时，通过加热器芯的散热片将热量传递给空气 ， 鼓风机送风将热量带入车内。 图 5： 燃油车空调制热工作原理 资料来源： 汽车维修技术网、 东方证券研究所 新能源车热泵空调制热工作原理与制冷模式相似，主要区别在于制冷剂的流向。电动压缩机对气态冷媒进行高压压缩，高压气态冷媒经过四通换向阀后，流入车内换热器液化放热，加热车内换热器有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 7 周围空气，鼓风机送风将车内换热器周围热量带入车内，液态制冷剂继续流经储液干燥器过滤杂质，电子膨胀阀将制冷剂雾化，车外换热器从车外吸热，将雾化制冷剂蒸发，气态制冷剂再次流入电动压缩机，经历以上循环过程。 新能源车空调 PTC 加热系统分为水暖加热和风暖加热两种模式，两种模式工作原理相似。以 PTC水暖加热模式为例，第一步，电子水泵作为动力源，推动 循环水进入储液罐。第二步，循环水进入储液罐存储，在此处平衡空调系统压强。第三步，循环水流入 PTC 加热系统，迅速升温。第四步，高温循环水进入暖风芯体实现换热。第五步，鼓风机将暖风芯体周围热空气吹入车内实现制热，循环水再次流入电动水泵。 图 6： 新能源车热泵空调制热工作原理 资料来源： 360 图书馆 、 东方证券研究所 图 7： 新能源车 PTC 空调制热工作原理 资料来源： 电动汽车 PTC加热系统研究、 东方证券研究所 热泵空调是未来新能源车空调系统的发展趋势。热泵空调与 PTC 空调相比差别主要体现在 ： 工作原理不同，主要零部件构成不同，成本不同，能耗不同，低温制热效率不同 等 。 表 1： 新能源车热泵空调和 PTC 空调 区别 新能源车热泵空调 新能源车 PTC空调 工作原理 热量交换 PTC 加热器产生热量 主要零部件 电动压缩机、四通换向阀、干燥器、换热器、储液干燥器 电动水泵、 PTC、储液罐、暖风芯体 成本 高 低 能耗 低 高 低温制热 效率较低 效率较高 资料来源： 公开资料整理、东方证券研究所 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 8 从制冷模式看，新能源车空调电动压缩机和电子膨胀阀替代燃油车空调压缩机和热力膨胀阀。从制热模式看，新能源车空调分为热泵和 PTC 两种技术路线，分别利用热量交换和电力转换为热量实现供热，而燃油车空调利用发动机余热实现供热。具体区别如下： （ 1）新能源车热泵空调系统制冷和制热模式融为一体，通过四通换向阀可以进行冷暖模式的切换，新能源车 PTC 空调和燃油车空调制冷和制热系统较为独立； （ 2）制冷零部件不同，新能源车空调系统用电动压缩机取代了燃油车空调系统的空调压缩机，新能源车空调内用电子膨胀阀替代燃油车空调的热力膨胀阀。 （ 3）制热原理不同，新能源车热泵空调制热模式下，电池带动电动压缩机对制冷剂进行处理，通过车内换热器与制冷剂进行热量交换，实现车内供热。新能源车 PTC 空调制热模型下，电动水泵将循环水推入 PTC 进行加热，高温水通过暖风芯体将热量传递给空气，实现供热。燃油车空调发动机通过将余热传递给冷却水，通过加热器芯将热量传递给空气，最后鼓风机将暖风吹入车内。 （ 4）制热零部件不同，新能源车热 泵空调在制冷零部件的基础上，通过增加四通换向阀实现制冷制热模式切换，而新能源车 PTC 空调或燃油车空调的制热系统需要重新设计。新能源车 PTC 空调的制冷系统和制热系统较为独立，与热泵空调制热系统相比，零部件少了换热器和电动压缩机，增加了 PTC 加热器。燃油车空调制热系统主要零部件包括加热器芯、管道和鼓风机。 表 2： 新能源车热泵空调和燃油车空调系统 区别 新能源车热泵空调 新能源车 PTC空调 燃油车空调 制冷和制热是否较为独立 是 否 否 制冷零部件 电动压缩机、电子膨胀阀 电动压缩机、电子膨胀阀 空调压缩机、热力膨胀阀 制热原理 利用换热器热量交换 PTC 加热 利用发动机余热 制热零部件 与制冷模式共用同一空调系统 电动水泵、储液罐、PTC、暖风芯体、管道和鼓风机 加热器芯、管道和鼓风机 资料来源： 公开资料整理、东方证券研究所 2 新能源车热泵空调技术路线 ：预计 CO2技术 渗透率将逐步提升 热泵空调的研制生产在制冷剂方面目前存在不同的技术路线，主要包括 R-134a、 R-1234yf 以及R744（ CO2）三条技术路线。 对汽车环保要求的提升是推动汽车空调制冷剂的技术路线持续演进的主要原因。在环保政策较为严格的欧盟，在 2013 年和 2017 年将分别禁止在新设计车型和生产车型的汽车空调中使用 GWP（温室效应） 150 的制冷剂。美国环保部则分别于 2011 年和 2012 年认可 R-1234yf 和 CO2可用于汽车空调制冷剂，同时推动在 2021 年开始禁止 R-134a 作为汽车空调条制冷剂。中国也逐步推进汽车空调制冷剂的升级， 2014 年与美国签署协议就削减氢氟碳化物强温室气体加强合作；中汽协和环保已经在 考察 R-134a 在汽车空调行业的使用情况。 有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 9 图 8：全球汽车空调制冷剂环保政策情况 资料来源：公开资料整理、东方证券研究所 R-134a 是一种不含氯原子，对臭氧层没有破坏作用，且具有很高的安全性能的制冷剂，其制冷量和效率与氟利昂接近，在 R-1234yf 被开发推广之前，是汽车空调领域使用最多的制冷剂。但是 R-134a 的 GWP（温室效应）达到 1430，成为联合国气候变化框架公约中明确要求采取措施限制或削减的氢氟碳化物（ HFC），因此在各国汽车行业中被逐步淘汰。 R-1234yf 和 CO2的环保性能较为接近，其 GWP（温室效应）分别为 4 和 1，且都不会对臭氧层产生破坏。但在生产制造过程中， CO2一般是工业副产品，只要对其进行捕获即可获得。而 R-1234yf的生产制造过程中则会产生 HF、 HCL 以及 CFC 等副产物，这些物质易破坏臭氧层以及具有较强的温室效应。因此综合全部生产使用流程而言， CO2的环保性能更高。 表 3：各类制冷剂的环保性能比较 制冷剂型号 是否天然工质 分子式 GWP 温室效应 ODP臭氧破坏 R-134a 否 C2F4H2 1430 0 R-1234yf 否 C3F4H2 4 0 R744 是 CO2 1 0 资料来源：东风汽车技术中心，东方证券研究所 从各类制冷剂的热物性能参数来看， R-134a 和 R-1234yf 的参数较为接近，而 CO2 的热物性参数则相比有较大的差异。由于 R-1234yf 和 R-134a 的热物性质类似，因此可以直接将制冷剂灌注到原空调系统正常工作；对于开发新的基于 R-1234yf 制冷剂的新的空调系统的技术难度也相对较低。由于热物性质的较大差异， CO2空调系统无法直接沿用原有的 R-134a 空调系统，而需要重新开发设计，技术难度相对较大。 从制热性能上来看，传统 R-134a 的常规热泵只能在 -5以上的环境中制热，采用吸气补焓的 R-134a 热泵可以将工作温度降低至 -15，但是制热能效比 COP 出现明显下滑，仅有 1.45。而 R-1234yf 与 R-134a 的参数接近，其热泵制热性能不会强于 R-134a。与此形成对比的是， CO2系统有关分析师的申明，见本报告最后部分。其他重要信息披露见分析师申明之后部分，或请与您的投资代表联系。并请阅读本证券研究报告最后一页的免责申明。 HeaderTable_TypeTitle 汽车与零部件行业深度报告 布局热泵空调核心部件的公司有望盈利和估值双升 10 非常适合热泵工况运行，其在 -20环境下运行的制热能效比 COP 仍能达到 2，明显优于 R-1234yf与 R-134a 系统。因此未来在电动车热泵空调系统中， CO2系统将逐步成为主流系统。 表 4：各类制冷剂的热物性能参数比较 项目 R-134a R-1234yf R744(CO2) 分子量 102 144 44 临界温度（ ） 101 95 31 临界压力（ Mpa） 4.17 3.38 7.38 临界点密度（ Kg/m3） 512 478 468 0 C的单位质量制冷量（ KJ/Kg） 120 125 140 0 C的单位体积制冷量（ KJ/Kg） 2860 2633 22600 绝热指数 1.12 1.09 1.30 资料来源：东风汽车技术中心，东方证券研究所 随着环保政策的稳步推进， R-134a 制冷剂被取代已经是成为必然的发展趋势，而选择 R-1234yf 或CO2 作为制冷剂在各个车企之间出现一定分化。 在环保性以及热泵性能以外，从安全性的角度来看， R-1234yf 具有中度可燃性，而 CO2 不具可燃性，因此 CO2 系统的安全性相对更高。戴姆勒就曾公开质疑 R-1234yf 的安全性，因为其在碰撞发生后容易发生燃烧并释放有毒气体。 从成本角度来看， R-1234yf 是由美国杜邦和霍尼韦尔公司联合研制，已被这两家公司申请了生产工艺专利， 使用该技术需要支付专利费用。 从研制开发难度来看，由于 R-1234yf 可以直接在 R-134a 系统的基础上延续开发，而 CO2 系统需要重新开发，因此后者开发难度显著偏高，导致 CO2 系统的研发成本明显高于 R-1234yf 空调系统。 综合各方面因素的考虑，目前各车企对制冷剂的选择出现一定的分化。其中美系通用、福特以及法系 PSA 等都主要采用 R-1234yf 制冷剂，而德系戴姆勒、大众和宝马等公司主要采用 CO2 制冷剂。 图 9： R-1234yf 与 CO2技术路线选择对比 R - 134aR - 12 34 y fCO 2安全性 开发难度 车企可燃，安全性相对较低不可燃延续 R - 134a 系统开发，难度低重新开发，难度较高美系通用、福特等，法系PS A 等采用德系戴姆勒、大众、宝马等采用