2022年精密温控节能设备行业发展现状分析 精密温控助力新能源与绿色科技

1. 机房温控:数据中心建设必要环节,碳中和背景下有望受益

数据爆发将推动数据中心行业快速成长。受益于近年来云计算、5G 商用、物联网等 行业的发展,全球数据量与数据流量出现了爆发式的增长。数据中心作为网络数据存储与 传输的重要节点,在数据量暴增的背景下显著受益。2019 年/2020 年,移动互联网数据接 入流量分别为 1220/1656 亿 GB,同比增长 72%/36%。数据流量的爆发增长将带动数据中 心需求提升,中国信通院预测 IDC 市场规模将在 2025 年达到 5952 亿元,5 年 CAGR 可 达到 24.7%。

机房温控是数据中心的必要设备,下游景气与高端化推动行业加速扩张。数据中心中 的服务器需要稳定运行环境,所以机房温控设备是数据中心的必要设备。下游数据中心行 业的快速运行无疑将带动机房温控的需求增加。ICT Research 预测,截至 2019 年,中国 机房温控设备市场规模约 60 亿,2015~2019 年 CAGR 约为 10%。我们认为随着数据中 心需求的持续景气以及“碳中和”背景下国产 IDC 制冷设备走向高端化,未来机房温控市 场将有望加速扩张。Gartner 预测, 2026 年机房温控市场规模将达到约 150 亿,年复合 增长率达到 16.5%。

图:中国机房温控节能设备市场规模

“碳中和”背景下, PUE 限制推动机房温控高端化发展。数据中心作为社会用电大 户,近两年由于云计算、物联网等行业的催化,其电力消耗占比正在随着数据中心规模的 扩张而逐年升高。根据 ICT Research 的统计,2019 年我国数据中心电力消耗已经增长至 占全社会用电量的 2.2%,数据中心的能耗问题正在受到越来越多的关注。PUE 是国内外 数据中心普遍接受和采用的一种衡量数据中心基础设施能效的指标,其计算公式为:PUE= 数据中心总耗电 ÷ IT 设备耗电。据 CDCC《数据中心间接蒸发冷却白皮书》,PUE 为 1.98 / 1.5 / 1.3 时温控系统的能耗占比分别为 38%/26%/17.5%,说明提升机房温控效率是降低 数据中心 PUE 的有效手段。对数据中心 PUE 的限制将望推动我国机房温控向高端化发展。

今年国家各地区政策继续鼓励低能耗指标的数据中心建设,尤其是对于价值量较高的 一线城市数据中心。其中,全国的 PUE 到 2023 年底应降低到 1.3 以下,北上广深四个一 线城市 PUE 值不能高于 1.4,且在此基础上 PUE 值越低越能受到相关扶持。由于 PUE 主 要取决于温控系统的能耗,所以低 PUE 的政策对数据中心制冷设备的能效比提出了更高 的要求,将推动数据中心中制冷设备的高端化,从而提高制冷设备在数据中心建设中的价 值量。

国内厂商优势显著。目前我国机房温控的市场格局较为分散,呈现维谛技术(艾默生) 领先,多家国产厂商随后的“一超多强”局面。近年来行业集中度上升,CR5 从 2014 年 的 62.9%提高到了 2019 年的 70.5%。行业整体出现国外厂商渐渐出局的趋势,2014 年 CR5 中仅有两家中国厂商(CR5 依次为维谛、施耐德、佳力图、世图兹与依米康),近年 来除了维谛份额常年维持在 30%左右,其他国外厂商的市场份额都出现了不同程度的下滑, 2019 年国内 CR5 除维谛技术外均为国产厂商。国产机房温控龙头近年来市场份额不断提 高,如佳力图市占率从 2014 年的 8.4%提高到了 2019 年的 11.8%,未来随着国外厂商的 进一步退出,公司份额有望进一步上升。

2. 通信基站温控:预计未来需求持续增长,边缘节点推动长尾增长

我们预测未来 3 年每年新建 5G 基站保持 60 万站以上规模,有望持续拉动通信基站 温控市场。5G 相比 4G 工作频率更高、覆盖半径更小,我们认为 5G 基站建设数量显著 高于 4G 基站。另外 5G 基站的功耗是 4G 基站的 2~3 倍,对温控节能设备和散热产品的 需求将更显著。

通信基站机柜温控市场空间测算:目前市场上缺少基站温控市场的测算,我们在此提 供测算思路:单个 5G 基站中温控的能耗,乘以每瓦制冷成本,得到单个基站的温控成本。 根据通信人家园和 Focusone 数据,单个基站满负荷运行时的温控能耗最高为:3852× 56%=2157W 。 以 英 维 克 常 见 的 户 外 机 柜 通 信 温 控 产 品 EC15HDNC1J 为 例 , EC15HDNC1J 的制冷功率 600W,采购成本 1200 元/台(百度爱采购网站),则每瓦制冷 成本 2 元,由此可测算得出,单个基站温控成本约为 4300 元。按照我们预测的新增 5G 基站数量,乘以 4300 元温控成本,我们预计 2021~2024 年通信基站机柜温控市场规模接 近 30 亿元。

与 4G 相比,边缘计算推动 5G 机柜温控长尾需求。边缘计算是指靠近物或数据源头 的一侧,采用网络、计算、存储、应用核心能力为一体的开放平台。根据赛迪顾问数据, 2021 年中国边缘计算市场规模预计达 325.3 亿元,同比增长 63.1%。与 4G 相比,5G 具 有高带宽、低时延等优点,随着边缘计算在处理“海量小数据”等场景的应用,边缘计算 基础设施建设将贯穿 5G 中后期发展阶段。受益于此,即使在未来 5G 建设高峰过去,通 信机柜温控需求仍有望维持。

3. 储能温控:碳中和背景下,乘“清洁能源+储能技术”趋势之风

全球:守住 1.5℃控温线,各国纷纷提出碳净零排放时间表。2016 年 4 月,全世界 178 个缔约方签署通过《巴黎协定》,设定长期目标为全球平均气温较工业化前上升幅度控 制在 2℃以内。2018 年 10 月,联合国政府间气候变化专家委员会(IPCC)发布 “IPCC 1.5℃特别报告”,报告提出全球 2050 年要实现“零净排放”(即碳中和:通过植树造林、 节能减排等形式,完全抵消自身产生的二氧化碳排放)。面对日益严峻的气候变化挑战, 各国纷纷出台限制碳排放的规划文书和碳中和时间表。

中国:明确支持发展清洁能源和储能应用。习近平主席在 2021 年 10 月 30 日举行的 二十国集团领导人第十六次峰会第一阶段会议上发表讲话,指出我国积极推进经济绿色转 型,将力争 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和。9 月 22 日,中共中央、国务 院发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,提出目标: 到 2025 年,非化石能源消费比重达到 20%左右;到 2030 年,非化石能源消费比重达到 25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上;到 2060 年,非化石能源消 费比重达到 80%以上。意见明确指出,严格控制化石能源消费;大力发展风能、太阳能、 生物质能、海洋能、地热能等;加快推进抽水蓄能和新型储能规模化应用;加强电化学、 压缩空气等新型储能技术攻关、示范和产业化应用。

图:中国非化石能源消费比重目标

新能源发电规模目标明确,储能配额鼓励储能行业快速发展。2021 年 10 月 24 日, 国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》,提出:到 2030 年,风电、太阳能发电总装机 容量达到 12 亿千瓦以上;“十四五”、“十五五”期间分别新增水电装机容量 4000 万千瓦 左右;到 2025 年,新型储能装机容量达到 3000 万千瓦以上。湖南等 6 省份提出储能规 模目标。内蒙古等 16 省份全面推广“新能源+储能”的系统友好型新能源电站,规划 10% 以上的储能配额,实现储能与新能源电源的深度融合。此外,广东等省份为储能项目给予 补贴,这些举措将进一步鼓励储能市场发展。

储能技术:把能量储存起来,在需要时使用的技术。广义的储能指任意两种能量的转 换,目前的储能技术主要指其他能量和电能的转换:在电网负荷低时将电能以化学能、氢 能、热能(内能)等其他形式储存起来,在电网高负荷时输出电能。储存的能量可以用做 应急能源,也可以用于削峰填谷,主动减轻电网波动,从而跨时段、跨季节地解决电网被 动调节负担。储能技术是支撑风电、光伏发电等可再生能源稳定规模化发展的关键。根据 能量的储存形式不同,可以将储能技术划分为热储能、电储能、氢储能等,其中最常见的 是抽水储能和电化学储能,而电化学储能中锂离子电池占比 92%。

储能技术存量以抽水蓄能为主,增量以电化学储能为主。近年来,锂离子电池平均系 统成本快速下降,以锂离子电池作为介质的电化学储能方式与抽水储能方式相比,成本劣 势逐步缩小,比能量高、循环特性好、响应速度快的优势得以彰显,更适合快速调峰场景。 因此(根据 CNESA 数据)在 2020 年全球储能市场中,尽管抽水储能的存量仍有 90%, 但增量中电化学储能高达 75%。此外,抽水储能对环境、地理地址提出高要求,不适合水 资源匮乏、地势平坦地区,因此我们认为,未来电化学储能在新增储能市场中的占比有望 进一步提升。

温控设备对于锂离子电池至关重要,过高或过低的温度均会导致电池性能显著下降。 由于储能电池要部署在电厂与电网周边,通常外界环境较为复杂与恶劣。过低的温度会提 高电池内阻,电化学反应速度放慢,从而进一步极化内阻增加,最终影响到电池的放电容 量与放电电压,影响电池功率和能量的输出。而 2019 年美国斯坦福大学崔屹教授课题组 研究表明由于电池中锂沉积速率在过热区域上会提高几个数量级,最终导致锂枝晶的快速 生长和电池短路,会严重影响锂电池寿命。所以储能温控设备对于电化学储能应用至关重 要。

电化学储能市场爆发式发展,储能温控行业需求旺盛。近年来,在全球“碳中和”政 策的驱动下,电化学储能行业迎来了爆发式发展。根据 CNESA 统计,全球/中国电化学储 能新增规模从 2015 年的 378.8MW/35.2MW 提高到了 2020 年的 4726.8MW/1559.6MW, 5 年 CAGE 分别达到 113%/66%。同时 CNESA 预测,保守场景下 2025 年中国电化学储 能新增规模有望达到 12.9GW,5 年 CAGR 达到 53%。而在理想场景下,2025 年中国新 增电化学储能规模有望达到 23.1GW,5 年 CAGR 达到 71%。我们认为未来几年电化学储 能行业将有望保持高速成长态势,储能温控作为电化学储能行业的必要环节将得到显著利 好。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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