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请仔细阅读本报告末页声明 证券研究报 告 | 行业专题研究 2021 年 06 月 07 日 电子 扩容动能充足，植物照明市场放量在即 全球及 北美 工业 大麻合法化 不断推进，驱动植物照明需求爆发。 2018 年 底工业大麻种植在 美国 联邦层面合法化。 2019 年美国工业大麻合法种植 面积激增至 45.3 万英亩，同比增长 479%。 2020 年底联合国正式承认大 麻医疗价值，进一步加速全球医用大麻合法化进程。工业大麻下游应用空 间广阔，根据 Canopy Growth 测算，全球工业大麻市场规模超过 3000 亿 美元。 室内种植 将是美国大麻 种植主流 ，驱动植物照明需求增长。 疫情催化 ，人口增长与耕地减少矛盾下，垂直农场成为必然趋势。 植物工 厂 可缩短 2/3 种植时间， 垂直布局 可建十层以上，相同土地面积产能是露 地的 40-100 倍以上 。 疫情背景下供应链运输 及 食品安全忧虑显现 ，叠加 长期全球 人口增长 与 耕地面积有限的矛盾 ， 垂直农业 成为 必然趋势 。 中国 农业科学院智能植物工厂首席 科学家杨其长在第一财经采访中预计 ， 截至 2020 年底我国植物农场超过 220 座，植物照明作为垂直农业重要环节， 将受益全球垂直农业建设。 LED 光源是植物照明核心装备。 LED 作为植物照明灯具光源相比传统光 源具有光电转换效率高、光谱易于调控组合 、体积小寿命长、耗能低等多 种优势，随着成本下降逐步成为植物照明主流光源。 国内外技术标准陆续推出，产业加速发展。 2020 年 9 月美国 DLC 发布植 物灯 V2.0 标准正式版， 要求植物照明 LED 关键指标 PPE 1.9 mol/J， 2020 年 11 月，中国温室植物补光灯质量评价技术规范正式实施，要 求植物补光 LED 灯 PPE 不低于 1.5 mol/ J。 我们认为植物补光灯行业 标准的推出和实施将 改善市场乱象，助力 植物照明产业加速发展。 LED 植物照明行业壁垒在于 多领域研究应用交叉协同 。 不同植物生长发 育对光谱中各波长的光需求不同，在不同生长阶段对光环境的需求也不 同，需要建立各类植物适用的“光配方”。因此 行业壁垒在于 LED 植物照 明 需要 生物学、 LED 照明（半导体）、智能控制技术（智能化系统）等多 学科交叉 协同， 研发生产出满足植物生长发育优质高产 等特性 的 LED 植 物光源或 解决方案。 LED 龙头联手植物业者打造植物照明解决方案。 昕诺飞（原飞利浦照明） 等国际巨头凭借资源资金优势，十多年前就开始与植物业者合作积累植物 照明方案。欧司朗 2018 年收购 LED 植物照明灯供应商 Fluence，借助其 在植物 照明领域多年 研发 经验积累， 快速切入 植物照明解决方案。 三安集 团与 中科院植物研究所联手，发挥各自在光电技术 与 植物学领域特长成立 合资企业 中科三安 ， 2015 年成立至今发展迅速，已建成多个万平米级别 植物工厂、开拓多国市场。 国内 LED 驱动电源领跑者率先受益 。 LED 驱动电源在 LED 整灯成本中占 比约 30%。 国内英飞特、崧盛股份等传统 LED 驱动电源厂商前瞻性布局 植物照明 LED 驱动电源，受益 2020 年市场需求爆发，植物照明业务快速 放量。英飞特 2020 年业绩增长主要受植物照明业务拉动，投资 Agrify 进 一步切入垂直农业 系统性电源解决方案 ；崧盛股份 2021 年仅 Q1 LED 植 物照明驱动电源营收就超过 2020 年全年。 重点推荐： 三安光电、 英飞特、崧盛股份、国星光电、朗科智能、茂硕电 源 。 建议关注 ： Agrify（美股） 风险提示 ： 特殊经济作物商用合法化进展不及预期 、行业竞争加剧 增持 （ 维持 ） 行业 走势 作者 分析师 郑震湘 执业证书编号： S0680518120002 邮箱： 分析师 佘凌星 执业证书编号： S0680520010001 邮箱： 研究助理 刘嘉元 邮箱： 相关研究 1、电子：持续看好电子关键主线 2021-06-06 2、电子： Mini LED：开启光电产业的新纪元 2021-06- 05 3、电子：国产链加速起航，长期成长性可期 半导体 设备及材料中期策略 2021-06-04 -16% 0% 16% 32% 48% 2020-06 2020-09 2021-01 2021-06 电子 沪深 300 2021 年 06 月 07 日 P.2 请仔细阅读本报告末页声明 内容目录 一、 LED 光源 植物照明核心装备 . 4 二、植物照明市场扩容动能充足 . 6 2.1 北美医用大麻合法化，驱动植物照明快速增长 . 8 2.2 疫情 催化需求爆发，垂直农场积极融资扩产 . 12 2.3 人口增长 &耕 地减少，垂直农业为必然趋势 . 14 三、技术标准陆续推出，产业发展加速 . 17 四、 LED 龙头联手植物业者， LED 驱动电源商率先受益 . 18 4.1 中科 三安：中科植物院携手三安集团，打造国内垂直农业方案领先厂商 . 20 4.2 英飞特： LED 驱动电源龙头，投资 Agrify 切入农业电源解决方案 . 22 4.3 崧盛股份：植物照明驱动电源业务驶入快车道 . 24 4.4 国星光电：植物照明产品可用于大麻种植领域并已量产 . 26 4.5 欧司朗：全球植物照明解决方案佼佼者 . 26 4.6 昕诺飞：深耕植物 照明 13 年，率先提出 “光配方 ”概念 . 27 4.7 首尔半导体：第三代全光谱技术，光合作用与形态建成并重 . 28 五、投资建议 . 29 六、风险提示 . 30 图表目录 图表 1：深蓝、超红和远红光 LED 波长与光合作用吸收光谱对比 . 4 图表 2：不同光质下植物的生物学效应 . 4 图表 3：常用植物照明光源特性对比 . 5 图表 4： LED 在植物照明中的应用情况 . 5 图表 5：中科三安 RADIX 模 块化水培生长系统 . 6 图表 6： RADIX 系统采用三安光电 LED 芯片 . 6 图表 7：全球植物照明系统及 LED 设备市场空间预测 /亿美元 . 7 图表 8：我国植物照明灯具产值规模 /亿元 . 7 图表 9：植物照明市场规模增长 驱动力解构 . 7 图表 10：部分大麻素功效说明 . 8 图表 11：全球大麻合法化进程一览表 . 9 图表 12：截至 2019.6 全球大麻合法化情况地图 . 9 图表 13：截至 2021 年 4 月美国大麻合法化情况 . 9 图表 14： 2018-2019 年 6 月底全球大麻产业主要投资事件分析 . 10 图表 15：美国工业大麻市场规模激增 . 10 图表 16： 2015-2016 北美大麻市场规模及其增速 . 10 图表 17：美国合法大麻市场规模及其增速 . 11 图表 18：工业大麻潜在市场规模测算 . 11 图表 19：室内设施种植可大幅提高医用大麻种植效率 . 12 图表 20： 2020-2021 海外垂直农场融资扩产情况 . 13 图表 21： 2020 年中国全部照明产品及 LED 照明产品出口分月情况 . 14 图表 22：全球人口规模 /亿人 . 14 图表 23：世界人均耕地面积 /公顷 . 14 2021 年 06 月 07 日 P.3 请仔细阅读本报告末页声明 图表 24：各国农业用地占土地面积比重 . 15 图表 25： AeroFarms 垂直农业示意图 . 15 图表 26： Bowery Farming 垂直农业示意图 . 15 图表 27：植物工厂发展历程 . 16 图表 28：我国部分植物工厂项目 . 16 图表 29：全球垂直农业市场规模（亿美元） . 17 图表 30：温室植物补光灯质量评价技术规范对植物补光灯性能指标要求 . 18 图表 31： LED 产业链 . 19 图表 32：垂直农业产业链 . 20 图表 33：中科三安发展历程 . 20 图表 34：中科三安生长系统产品系列 . 21 图表 35：中科三安 300+中种植策略资源数据库 . 21 图表 36：依托三安光电 LED 植物照明芯片的园艺照明产品 . 22 图表 37：英飞特植物照明产品系列 . 23 图表 38：英飞特分业务营收情况（亿元） . 23 图表 39：英飞特归母净利润及 增速 . 23 图表 40： Agrify 分业务营收情况（美元） . 24 图表 41：崧盛股份分业务营收情况（百万元） . 24 图表 42：崧盛股份归母净利润及增速 . 24 图表 43：崧盛股份 LED 植物照明 驱动电源的收入及占营业收入比重（万元） . 24 图表 44：英飞特及崧盛股份营收对比（百万元） . 25 图表 45：英飞特及崧盛中国大陆营收占比情况 . 25 图表 46：英飞特及崧盛股份盈利水平对比 . 25 图表 47：英飞特及崧盛股份费用率对比 . 25 图表 48：营运能力对比（天） . 25 图表 49：国星光电动植物光照系列 . 26 图表 50：国星光电全光谱植物照明 LED 产品 . 26 图表 51：欧司朗 OSLON Square 第四代红光产品性能进一步提升 . 27 图表 52：昕诺飞参与的部分全球项目 . 27 图表 53：植物照明光谱发展 . 28 图表 54：绿色光和全光谱光同样重要 . 28 2021 年 06 月 07 日 P.4 请仔细阅读本报告末页声明 一、 LED 光源 植物照明核心装备 植物照明削弱了自然光环境对农业生产活动的制约，高效的植物光控方法能够促进植物 生长发育，达到增产、高效、优质、抗病、无公害的目的，增强农业产出能力。 光环境 在植物生长和发育过程中起到能量源和信号源的双重重要作用。传统农业主要依赖于太 阳光，使得植物生长容易受自然环境影响，植物照明生产的植物不受限于自然环境，并 可以通过接受优化的光照、温度、湿度、二氧化碳浓度以及培养液成分等，实现高质量 作物的产出。 植物照明灯具的应用领域主要包括 温室补光、全人工光植物工厂、植物组织培养、大田 补光、家庭蔬菜及花卉种植等。 根据 中国农业科学院智能植物工厂首席科学家杨其长 ， 生菜的生长一般要 70 天，植物工厂仅需 21-25 天，种植时间为天然的三分之一，植物 工厂可以建十层以上，相同土地面 积的产能是露地的 40-100 倍以上。 光谱分布、光密度以及光周期是植物照明 技术发展 的三个关键因素，对植物的生长和发 育有重要影响。 红光和蓝光是植物照明光谱中较为重要的组成部分。 研究表明植物并不是利用太阳光的 全部成分来进行光合作用的，红光和蓝光是植物生长较为重要的两种光谱。 a) 叶绿素 a、叶绿素 b 和类胡萝卜素的主要吸收光谱集中在 450 nm 和 660 nm，因而 为了促进光合作用，主要采用 450 nm 的深蓝光 LED 和 660 nm 的超红光 LED； b) 远红光（ 730 nm）可控制植物从发芽到营养生长再到开花的整个过程， 诱导开花 c) 各种组合光谱对植物的生长和生物量也具有重要的影响，因此通常需要再加部分白 光 LED 的组合来实现高效的 LED 植物补光照明； 由于不同植物在不同生长周期甚至不同环境下，所需光谱存在较大差异，为满足差异化 需求，目前业内的方案主要有： 1) 多种单色光组合方案， 以对植物光合作用最有效的峰值为 450nm、 660 nm 的光谱 和对植物开花诱导的 730 nm 波段这三段光谱为主，再加 525 nm 的绿光以及低于 380 nm 的紫外波段，几种光谱依照植物的不同需求组合出最适宜的光谱； 2) 全光谱方案， 实现植物需求光谱全覆盖，以首尔半导体、三星为代表的 SUNLIKE， 此类光谱未必高效，但适用于所有植物，且成本较单色光组合低很多； 3) 以全光谱白光为主，加 660nm 红光的组合方案， 提高光谱有效性，较为经济实用。 图表 1： 深蓝、超红和远红光 LED波长与光合作用吸收光谱对比 图表 2： 不同光质下植物的生物学效应 资料来源： 730nm 远红光 LED 在植物照明中的应用 ， 国盛证券研 究所 资料来源： LED 人工补光在植物照明中的应用及发展趋势 ， 国盛证券 研究所 2021 年 06 月 07 日 P.5 请仔细阅读本报告末页声明 光密度影响光合速率及花芽分化和果实产量。 随着光照度增大，光合速率将不上升，直 至光饱和点 。光密度减弱可能使产量降低，果实品质下降。且阳生植物、阴生植物及中 生植物对光密度需求不同，需要合适的光密度才能良好生长。 光周期 对植物生长发育的影响主要体现在， 不同生长阶段对光谱的需求不同，调节光周 期能够诱导与促进营养生长并抑制与生殖生长有关基因的表达。 LED 作为植物照明灯具光源相比传统光源具有光电转换效率高、光谱易于调控组合的优 势，占 2020 年植物照明市场 60%。 传统 荧光灯、高压钠灯和金属卤化物灯等 光源大 多存在光效低、能耗大等缺点 ，能耗费用可达全部运行成本的 50% 60%。 此外 这些光 源的光谱相对固定，对植物无效波长较多、产生的热量大，无法近距离照射植物 。 LED 光 源 相比传统光源， 具有光电转换效率高、体积小、寿命长、耗能低等优势，且光谱 （ 红 / 蓝光比例或红 /远红光 比例等 ） 易于组合与调控 ，能够 根据植物需要进行任意组合光源 。 根据 TrendForce， 2020 年植物照明市场中 LED 光源营收占 60%。 图表 3： 常用植物照明光源特性对比 植物照明类型 发热量 光谱布局 电光转换效率 光合效率 寿命 环保性 荧光灯 热量小 不合理 含 50%绿光 较高 低 相对长 （约 12000h） 玻璃管内充有水 银蒸汽或惰性气 体，不环保 高压钠灯 热量大 较多的红橙光和 较少的蓝绿光 较高 低 相对长 （约 12000h） 产生汞蒸气 ， 不环保 金属卤化物 灯 热量大 含较多远红光 比高压钠灯低 低 比高压钠灯短 含汞 ， 不环保 LED 植物照明 热量小 全光谱且光谱可 调 高 高 长 环保且节能 资料来源： 国星光电， 国盛证券研究所 图表 4： LED 在植物照明中的应用情况 资料来源： LED 植物照明的发展及前景分析 ， 国盛证券研究所 植物照明解决方案丰富、植物工厂建设、 LED 光源加速渗透，植物照明有望成为 LED 照 明快速发展的一大利基市场。 随着国内外厂商如欧司朗（ AMS）、 昕诺飞（原飞利浦照明） 、 Lumigrow、中科三安等不断推出植物照明解决方案，以及植物工厂建设持续，中国 LED 产业发展壮大， LED 应用性价 比已大幅提升， LED 植物照明市场有望迎来需求放量。 2021 年 06 月 07 日 P.6 请仔细阅读本报告末页声明 图表 5： 中科三安 RADIX 模块化水培生长系统 图表 6： RADIX 系统采用三安光电 LED 芯片 资料来源： 中科三安官网， 国盛证券研究所 资料来源： 中科三安官网， 国盛证券研究所 二、 植物照明市场扩容 动能充足 植物照明孕育百亿级新空间，未来几年开启高速渗透。 目 前全球 LED 植物照明 渗透仍 处 较低阶段 。据 Yole 数据， 2017 全球植物照明系统级市场仅约 38 亿美元；然而 2022， 2027 将分别快速增至 86 亿美元， 170 亿美元； 2017-2027 CAGR 16%。其中 LED 装置 级市场将由 2017 的 1 亿美元分别扩容至 2022， 2027 的 4 亿美元， 7 亿美元； 2017-2027 CAGR 21%。 我国植物照明市场仍属 成长 初期，有望开启增长快车道。 据 GGII 预测， 2020 植物照明 灯具产值约 28 亿元，同比增速 33%；植物照明系统产值约 95 亿元，同比增速 25%。 根据高工产研 LED 研究所的数据显示 2021 年 1-3 月中国灯具、照明装置及其零件出 口金额为 103.08 亿美元，同比增长 100.3%。 2021 年 06 月 07 日 P.7 请仔细阅读本报告末页声明 图表 7：全球植物照明系统及 LED设备市场空间预测 /亿美元 图表 8： 我国植物照明灯具产值规模 /亿元 资料来源： Yole， 国盛证券研究所 资料来源： GGII， 国盛证券研究所 分地区 看 ： 市场 仍 主要集中在日本、美国、荷兰等少数国家和地区。 1）欧洲： 在 2017 年占全球 LED 植物照明市场的 35%，且继续增长 中。众多 欧洲国家积极推动植物工厂 并提供补贴以刺激当地需求 ；欧洲 LED 供应商开发了全系列的园艺产品，并扩大了与不 同合作伙伴的合作。 2）北美： 许多初创农场和食品供应商一直在采用 LED 园艺照明来 应对天气障碍。长冬短日光一直是农业的限制因素， LED 照明已成为解决问题的可持续 且有效的选择。许多 LED 供应商因此与本地和国际食品生产商合作。 3）我国： 发展进 程较 缓慢 ，主要系 国内植物工厂存在投入产出比率低、输出产品价格昂贵等问题。与传 统植物照明产品相比， LED 植物照明产品也存在价格偏贵、验证周期长等问题 。 不过， LED 植物照明的高效节能特点代表着未来绿色农业光照的发展方向，在种植领域极为广 泛，已经得到国内农业部门的大力支持。 分应用 看 ：植物工厂引领需求 。 LED 照明在植物种植领域应用极为广泛，包括植物组培、 叶菜种植、植物工厂、育苗工厂、食用菌工厂、藻类培养、 植物保护、花卉种植等。植 物照明是一个专业的细分市场，时下很多终端应用还是专业的植物工厂以及正在逐步替 换 HID 的大棚种植者 。 植物照明市场扩容动能充足： 1）北美医疗大麻商用合法化贡献增量需求。 2）疫情暴露 食品供应链及安全问题等，植物工厂积极融资扩产，催化植物照明需求爆发。 3）全球 人 口持续增长与耕地减少的矛盾 使 粮食需求危机 日益深化。由 LED 植物照明 协助的垂直农业 为 提高作物单位面积产量 的关键方案。 图表 9：植物照明市场规模增长驱动力解构 资料来源： 国盛电子绘制， 国盛证券研究所 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 0 5 10 15 20 25 30 2018 2019E 2020E 产值 yoy 2021 年 06 月 07 日 P.8 请仔细阅读本报告末页声明 2.1 北美 医用大麻 合法化 ，驱动植物照明快速增长 大麻的医用价值已获充足学术证明，多重效用可对抗多种疾病。 大麻中已发现了上百种 特殊化合物（统称“大麻素”），其中 THC 和 CBD 为主要大麻素。 根据 THC 含量，大麻 可被划分为工业大麻（ 1%）。其中 医用大麻可帮助 增强食欲，缓解艾滋病患者和处于化疗期间患者的呕吐症状 ； 可以帮助 患有失眠、精神压力大、和慢性痛的患者 。同时， 大麻 可作为 一种有效抗炎药 ， 对癫痫 、 图雷特氏综合征 具有 疗效 。 图表 10： 部分大麻素功效说明 英文 名 中文名称 可治疗的疾病 THC 四氢大麻酚 阿尔兹海默症，肌萎缩侧索硬化症，神经性厌食症，关 节炎，恶病质，恶性肿瘤，慢性疼痛，青光眼，丙型肝 炎，艾滋病，偏头疼，多发性硬化，恶心，肌痉挛 CBD 大麻二酚 肌萎缩侧索硬化症 ,关节炎，恶病质，恶性肿瘤，慢性疼 痛，癫痫，青光眼，丙型肝炎，艾滋病，炎症，偏头 疼，恶心，神经系统变性，帕金森氏综合症，创伤后压 力心理障碍症，肌痉挛 CBC 大麻色原烯 恶性肿瘤，慢性疼痛，炎症 CBN 大麻酚 肌萎缩侧索硬化症，慢性疼痛，肌痉挛 CBG 大麻萜酚 恶性肿瘤，克罗恩病，青光眼，炎症 资料来源： CNKI， ACKRELL， 国盛证券研究所 全球大麻医疗大麻合法化持续推进。 以色列是全球范围内允许大麻医用的先锋国家，其 1996 年制定以医用大麻为重点国家计划。 2018 年 11 月 26 日，韩国成为东亚首个实现医疗大麻 合法化的国家。韩国国民议会投票批准修改麻醉品管制法，根据新法案规定：经食品药品 安全部部长批准，允许医疗目的大麻进出口、制造、运输、买卖或者食用，为非致幻剂量的 医用大麻处方铺平了道路。 2019-2018 年间，加拿大、乌拉圭、澳大利亚、德国、泰国、英 国等陆续实现医用大麻合法化。 从全球范围来看，截止 2019 年 1 月，全球有 34 个国家宣布 医疗用大麻合法，超过 50 个国家宣布 CBD 合法 。 2021 年 06 月 07 日 P.9 请仔细阅读本报告末页声明 图表 11：全球大麻合法化进程一览表 资料来源： 前瞻产业研究院， 国盛证券研究所 图表 12： 截至 2019.6 全球大麻合法化情况地图 图表 13： 截至 2021 年 4 月美国大麻合法化情况 资料来源： 欧洲药物和成瘾监测中心 ， 国盛证券研究所 资料来源： DISA， 国盛证券研究所 联合国正式承认大麻医疗价值，有望加速全球医用大麻合法化进程。 2020年 12月 2日， 联合国麻醉药品委员会 CND 在维也纳召开第 63 届会议，会上正式 投票 通过了世界卫生 组织 WHO 从 1961 年麻醉药品单一公约附表四中删除大麻和大麻脂 的提议 。 本轮投 票通过意味着 联合国作为世界最高水平机构正式向全球明确大麻医疗价值 ， 这将有助于 推动各国法律的重新修订，进一步加速医用大麻在全球范围内的合法化。 2021 年 06 月 07 日 P.10 请仔细阅读本报告末页声明 图表 14： 2018-2019 年 6 月底全球大麻产业主要投资事件分析 时间 投资事件 金额 2019 年 4 月 18 日 加拿大顶级大麻生产商 Canopy Growth 宣布将收购美国大麻运营Acreage Holdings。 34 亿美元 2019 年 2 月 总部位于纽约的 iAnthus Capital Holdings 收购了位于加拿大安大略省的 MPX Bioceuticals 公司。 6.25 亿美元 2019 年 2 月 13 日 自希腊立法机构于 2018 年 3 月批准了医用大麻的核心立法，已收到多达 30 份医疗和工业大麻的外国投资申请，价值约 4 亿美元。 4 亿美元 2018 年 12 月底 百威联合大麻公司 Tilray 组建合资公司，研发含有大麻中的精神活性化合物 THC 的非酒精饮料。 5000 万美元 2018 年 12 月 万宝路生产商 Altria宣布对加拿大大麻公司 Cronos Group进行投资，可能做多获得 55%股权。 18 亿美元 2018 年 11 月 马萨诸塞州的跨州大麻运营商 MariMed，向肯塔基州的 GenCanna 公司给予投资。 GenCanna 是一家为 CBD 生产培育大麻品种的公司。 3000 万美元 2018 年 10 月 Canopy Grwoth 以 2500 万加元和 620 万股股票的价格收购了科罗拉多州大麻遗传公司 Ebbu。 共计 3.2 亿加元 2018 年 8 月 美国星座集团收购大麻公司 Canopy Growth 38%股权，计划推出一种不含酒精的大麻饮料。 40 亿美元 资料来源： 前瞻产业研究院， 国盛证券研究所 随上游限制逐步解除，医用大麻市场迎强劲增长。 2018 年底，美国通过新的农业法案， 将工业大麻种植在联邦层面合法化， 北美 大麻市场迅速扩容， 2019 年美国工业大麻合法 种植面积激增，达到 45.3 万英亩，比 2018 年的 7.81 万英亩，增长了 479%。 据 NewFrontierData 数据， 2019-2025 美国合法大麻市场规模 将由 136 亿美元 增至 297 亿 美元， CAGR 13.90%；其中，医用大麻市场将由 60亿美元增至 131 亿美元， CAGR 13.89%。 图表 15： 美国工业大麻市场规模激增 图表 16： 2015-2016 北美大麻市场规模及其增速 资料来源： New Frontier Data， 国盛证券研究所 资料来源： Fortune Business Insights， 国盛证券研究所 2021 年 06 月 07 日 P.11 请仔细阅读本报告末页声明 图表 17： 美国 合法大麻市场规模 及其增速 资料来源： New Frontier Data， 国盛证券研究所 工业大麻下游应用空间广阔，未来有望向运动饮料、 疼痛缓解、 酒精饮料等等领域渗透。 目前，可口可乐、百事可乐、红牛、雀巢等公司已公开宣布会对工业大麻进行研发使用。 根据 Canopy Growth 测算，潜在的全球工业大麻市场规模 超过 3000 亿美元。 图表 18： 工业大麻潜在市场规模测算 时间 市场规模 运动饮料 2017 400 亿美金 东吴保健 2017 500 亿美金 健康 2017 1 万亿 +美金 睡眠 2020 1000 亿美金 疼痛缓解 2023 900 亿美金 焦虑症 2025 180 亿美金 创伤后应激障碍 2026 100 亿美金 酒精饮料 1 万亿 +美金 资料来源： Canopy Growth， 国盛证券研究所 植物照明可大幅提高医用大麻种植效率，属于高确定性受益环节。 标准化的高质量产品 是在医用大麻种植领域 获得成功的关键。 大麻种植方式主要分室内种植、室外种植两种。 室外种植： THC 产品稳定性差且含量低，可以省去建造成本，但 THC 含量只有 15%左 右，并且种植过程高度依赖于天气的稳定性，一年收成一次，产品质量也难保持一致性。 室内种植： 24 小时运作，植物生长环境因素可优化控制，避免天气、害虫等影响，且室 内种植含量高（室内种植产品 THC 含量能高达 26%-30%），种植利润率是可观；但相 对于室外种植，设施建设的 固定成本，以及照明、供暖等的运行成本较高。 2021 年 06 月 07 日 P.12 请仔细阅读本报告末页声明 图表 19：室内设施种植可大幅提高医用大麻种植效率 资料来源： CannTrust， 国盛证券研究所 加拿大监管机构要求室内种植。 加拿大 目前的种植方式是室内种植或温室种植，加拿大 的监管机构要求医用大麻在室内种植，防止被盗，并确保产品符合加拿大卫生部制定的 标准 。 室内种植将是美国大麻种植主流方式。 室外种植和室内种植最大的区别在于 THC 产品 的稳定性和含量高低。 在美国如果是 以 州合法的提取 THC 为主的，基本上都会在室内 种植， 也有部分州在室外种植。 如果不是 以 提取 THC 为主的会选择在室 外 种植，因为 室内种植 THC 含量能达到 26-30%，但是 CBD 含量只能达到 6-8%之间， 室内种植性 价比低。根据 New Frontier Data， 2019 年 美国合法大麻市场规模为 136 亿美元，其中 娱乐大麻市场为 76 亿美元，医用大麻市场为 60 亿美元。 合法大麻市场消费仍然以娱 乐大麻为主，娱乐大麻对 THC 要求在大麻品种中最高，故室内种植仍然是美国大麻种 植方式的主流。 2.2 疫情 催化需求爆发，垂直农场积极融资扩产 疫情背景下 供应链运输 +食品安全 忧虑显现，催化植物照明需求爆发。 新冠疫情使 复杂 食品供应链中的主要问题 得以暴露 ，例如运输延误和市场需求预测不足，以前所未有的 方式要求当地的垂直和室内农场（在城市或农村地区也称为受控环境温室）的产品来填 补空白。 疫情促使全球增强 粮食危机 意识等多重因素影响，各大垂直农场企业积极融资 和扩充产能 。垂直农场建设驱动 植物照明 在 2020 年 开启了 需求爆发期 。 2021 年 06 月 07 日 P.13 请仔细阅读本报告末页声明 图表 20： 2020-2021 海外垂直农场融资扩产情况 资料来源： LEDinside， 国盛证券研究所 疫情 背景 下 ， 我国植物照明 LED 相关设备出口高增。 因设备替换和新增需求上扬，自 2020 年二季以来植物照明 LED 企业订单快速增长，根据崧盛股份 招股书提到中国照明 电器协会的统计数据，在全球新冠疫情引发的食物和医疗物资供应短缺及居家隔离增多 等多重因素的促进下， 2020 年前三季度植物照明出口同比增长 5 倍以上，根据高工产 研 LED 研究所的数据显示 2021 年 1-3 月中国灯具、照明装置及其零件出口金额为 103.08 亿美元，同比增长 100.3%。 2021 年 06 月 07 日 P.14 请仔细阅读本报告末页声明 图表 21： 2020 年中国全部照明产品及 LED 照明产品出口分月情况 资料来源：中国照明电器协会，国盛证券研究所 2.3 人口 增长 &耕地减少， 垂直农业为必然趋势 过去 60 年来，全球人口增长与人均耕地面积下滑形成鲜明对比。 1960 年 -2019 年，全 球人口规模由约 30 亿人增至 77 亿人，增加一倍以上；与此同时， 1961-2018 全球人均 耕地面积由 0.36 降至约 0.18；我国人均耕地面积由 0.16 降至 0.09。 图表 22： 全球人口规模 /亿人 图表 23： 世界人均耕地面积 /公顷 资料来源：世界银行 ， 国盛证券研究所 资料来源： 世界银行， 国盛证券研究所 当前 耕地开发率已较高 ，现有耕作设计无法支撑未来日益增长的粮食需求 ， 各国农业用 地占土地面积比重已非常平稳，部分国家不升反降。 随城市建设进程不断推进，发达国 家农业用地占比缩减等问题涌现，美国、英国、法国、德国、韩国等当前农业用地占比 较上世纪 60 年代均出现了约 410pct 的下降。据 联合国世界人口展望 2017 年修订 版报告显示，世界人口数量预计 2030 年将达 86 亿， 2050 年达 98 亿， 2100 年达 112 0% 1% 1% 2% 2% 3% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 196019651970197519801985199019952000200520102015 全球人口 yoy 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 196119661971197619811986199119962001200620112016 全球 中国 2021 年 06 月 07 日 P.15 请仔细阅读本报告末页声明 亿。 现有耕地设计仍无法规避耕地面积有限的终极矛盾，然而垂直农业可在空间上纵向 延展，打开单位面积耕作量的天花板。综上，人口增长将成为垂直农业 /植物照明 市场最 重要的增长动力 。 图表 24： 各国农业用地占土地面积比重 资料来源：世界银行 ， 国盛证券研究所 垂直农业大幅提升单位面积农作物产量。 植物工厂机架可高达 10 余层，如欧洲最大农 场北欧丰收 (Nordic Harvest)，配备 14 层机架。 另外，该植物工厂 可年均收获 15 次，较 传 统种植通常一年两次 大幅提高农作物产量。 图表 25： AeroFarms 垂直农业示意图 图表 26： Bowery Farming 垂直农业示意图 资料来源： AeroFarms， 国盛证券研究所 资料来源： Bowery Farming， 国盛证券研究所 同时，垂直农业可在配送，养分，水资源利用等多维度上降本增效。 垂直农业可位于城 市中心，实现更短食物里程，与病原体隔离，减少土壤退化，重新捕获和循环利用养分 和水分。另外，垂直农业的农产品更具一致性、价格稳定，并在某些气候恶劣地域 （ 如 沙漠或北极 ） 进行种植。 由于在室内，垂直农场可以对所有条件进行“完美微调”，所以 能全年生产高品质的食物，而不必担心虫害、霜冻、干旱或其他通常会影响农作物的问 题。 垂直农场技术创新的一个驱动力是最大限度地降低运营成本，同时最大限度地提高 生产率，使得对生物学基础研究的投资具有重要作用。 美国率先提出 植物工厂概念 ， 2020 年中国植物工厂超过 220 座 。 美国在 1950 年代率 先提出植物工厂的概念，植物工厂在欧美起步，但由于日本人多地少，在日本得到了充 分发展。 1974 年，日立制作所建成了一座采用计算机调控的花卉蔬菜工厂，通过计算机 分析植物工厂的温度、光照强度、二氧化碳浓度等对植物生长影响的数据，获得较大成 功。 1980 年以来，我国 设施园艺发展 进入快车道， 杨其长 在第一财经采访中预计 ，截至 2020 年底我国植物工厂数量超过 220 座。 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1961 1965 1969 1973 1977 1981 1985 1989 1993 1997 2001 2005 2009 2013 2017 美国 中国 韩国 德国 英国 俄罗斯 法国 巴西 2021 年 06 月 07 日 P.16 请仔细阅读本报告末页声明 图表 27： 植物工厂发展历程 发展阶段 时间 典型事件 成果 阶段特点 试验研究阶 段 1949 美国植物生理和园艺学家 F.W.Went 在加州帕萨 迪纳建立第一座人工气候室 为植物工厂的出现孕育了成熟 的条件 1）建设规模小； 2） 主要局限在实验室 内； 3）试验作物品种单 一； 4）运行成本较高 1957 世界上第一座植物工厂在丹麦约克里斯顿农场建 成，面积 1000m2，属人工光和太阳光并用型， 栽培作物为水芹，从播种到收获采用全自动传送 带流水作业 年产水芹 400 万袋，约合 100 万 Kg 1963 奥地利卢斯纳公司建造高 30 米的塔式人工光植 物工厂，采用上下传送带旋转式的立体栽培方式 种植生菜 最大限度节约土地，使植物在 均匀一致的光环境中生长，但 运行成本较高 示范应用阶 段 1973 英国温室作物研究所库珀教授提出了营养液膜法 (NFT)水耕栽培模式，成为植物工厂的一项标准 技术 NFT 简化了设备结构， 大大降低了生产成本，在植物 工厂和无土栽培领域得到广泛 应用 1）应用范围广； 2）营养液配方技术日 臻成熟，自动化控制 系统逐渐完善； 3）开发力度加大，示 范效果明显 1974 日立制作所建成了一座采用计算机调控的花卉蔬 菜工厂，通过计算机分析植物工厂温度、光照强 度、二氧化碳浓度等对植物生长影响的数据 获得较大成功 快速发展阶 段 1987- 1989 美国在亚利桑那州沙漠中建设了一座微型人工生 态循环系统，称为生物圈 2 号 探索了未来可能的太空殖民中 封闭生态系统的作用 1）发展速度快； 2）涉及到的行业广泛， 规模扩大； 3）国际学术活动频 繁； 4）高科技成果应用多 1992- 2002 日本在营养液栽培方面推出了深液流（ DFT）栽 培模式，形成 M 式、神园式 、协和式、新和等量 交换式等系统 全日本实际建成运行的植物工 厂有 26 个，总规模达 18900 平 方米 2002 至 今 我国设施园艺发展进入快车道，园艺工作者在无 土栽培领域进行大量研究 根据 杨其长 ，预计 2020 年中国 植物工厂数量超过 220 座 资料来源： 植物工厂系列谈（二） 植物工厂研究现状及其发展趋势 ， LED 植物照明的发展及前景分析 ， 国盛证券研究所 图表 28： 我国部分植物工厂项目 地址 植物工厂 规模 安徽湖头 中科三安植物工厂 占地 300 亩，总建筑面积 70 万平方米 湖南株洲 石三门物联网植物工厂 2021 年 3 月公告，计划占地 200 亩 北京平谷 农众物联 建筑面积 26000 平方米 湖北枣阳 中兴绿色技术湖北有限公司 12000 平方米 南京 江宁台创园 总规划面积 12000 平方米 北京通州 京东方携三菱化学自主种菜建设植物工厂 总覆盖面积达 11040 平方米 北京大兴庞各庄 京东方植物工厂 占地面积达 4160 平方米 陕西延安 国家电力投资集团智能植物工厂 2020 年 12 月开工建设，一期项目栽培面积达 3475.44 平方米 北京通州 京鹏植物工厂 总建筑面积 12