2025年基础化工行业专题研究:HFOs,制冷剂未来解法,应用窗口渐启

HFOs:第四代制冷剂产品,应用窗口期或逐步开启

制冷剂经过多年发展,目前已有四代产品,其中:一代为氯氟烃(CFCs),因严重破坏臭氧 层,全球已淘汰并禁止;二代为氢氯氟烃(HCFCs),主要为 HCFC-22 和 HCFC-142b 等, 其消耗臭氧潜能值(ODP)较 CFCs 低,但仍对臭氧层存在破坏效应,发达国家已基本淘汰 完毕,国内目前实行配额制逐渐减产并进入淘汰末期;三代为氢氟烃(HFCs),主要品种为 HFC-32、HFC-134a、R125 及混配制剂 R410a 等(注:HCFC-和 HFC-均可简称 R,全文 同此处理),HFCs 的 ODP 为 0,是目前主流的制冷剂,但全球变暖潜能值(GWP)较高, 部分发达国家已开始削减,国内 2024 年正式进入配额期;四代为氢氟烯烃(HFOs),ODP 为 0 且 GWP 较低,但受限于技术和价格等,目前仅部分发达国家推广,主流产品尚未确定。

据 IHS,2019 年全球 HCFCs 消费量约 108 万吨,其中以中国大陆为主(占比约 55%),伴 随全球 HCFCs 排放配额削减,多数国家(包括国内)HCFCs 消费转用做下游含氟高分子材 料等原料为主的居多;2019 年全球 HFCs 消费量约 96 万吨,其中北美和中国大陆占比分别 约 26%/38%。从制冷剂具体应用领域和品种来看,据 CEMAC,目前空调领域主要品种为 R32、R125、R134a 以及 R410a(系 R32 和 R125 约 1:1 混合)等三代制冷剂;车用空调 制冷剂领域以 R134a 为主,同时 R1234yf 等四代制冷剂在部分发达国家开始应用;冰箱制冷 和工商制冷等领域也普遍使用 R134a 和 R32 等单质或 R404a 等三代制冷剂。

全球二代制冷剂进入淘汰尾声,国内配额削减后企业自用为氟聚合物原料为主

二代制冷剂(HCFCs)因对臭氧层仍有破坏作用,按照《蒙特利尔协定书》,全球作为制冷 剂使用的 HCFCs 已进入淘汰尾声,其中发达国家于 2020 年需削减 99.5%,仅保留少量用于 存量设备的维修,发展中国家(含中国)的 HCFCs 配额需于 2015 年和 2020 年分别削减 10% 和 35%,同时 2025 年将削减 67.5%,2030 年基本淘汰,仅保留 2.5%用于存量设备的维修。

国内生态环境部 2013 年开始每年下发二代制冷剂的生产和使用配额,其中 2025 年总生产配 额已削减至 14.4 万吨(其中 R22 配额 14.9 万吨),较 2013 年削减了约 62%(其中 R22 削 减约 52%)。伴随 HCFCs 作为制冷剂使用配额的削减,近年来国内 R22 和 R142b 等主流的 二代制冷剂品种开始逐渐转为下游含氟高分子和含氟精细化学品等生产的原材料(作为下游 原料的 HCFCs 扩产不受配额的约束),据百川盈孚,2023 年国内 R22 的下游消费占比中, 用于制冷领域(空调+工商制冷)的占比仅 39%,其余主要用于含氟聚合物和挤塑板等领域, R142b 用于制冷剂领域的占比仅 25%,其余用于 PVDF 和发泡剂等领域。

R22 作为 HCFCs 中的主要产品,相较 2024 年,2025 年国内企业生产/内用生产配额将分别 削减 3.3/3.1 万吨至 14.9/8.1 万吨,其中 R22 企业生产配额 CR3/CR5 为 76%/87%,东岳集 团/巨化股份/江苏梅兰拥有配额 4.4/3.9/3.1 万吨,占比 29%/26%/21%。由于近年来 R22 配 额削减的同时,需求端出口和国内维修市场体量仍较大,叠加产品集中度较高、竞争格局优 异,2024 年以来 R22 价格持续攀升,24Q4 整体处于 3 万元/吨以上的历史高价区间。

国内三代制冷剂 2024 年配额制正式实施,远期用量仍将逐步削减

三代制冷剂(HFCs)虽然 ODP 值为 0,但由于其 GWP 值较高、温室效应较强,2016 年《蒙 特利尔协定书》缔约方达成《基加利修正案》,旨在限控 HFCs 的生产和使用。根据《基加利 修正案》,欧盟/美国/日韩等大部分发达国家 HFCs 生产和使用配额需于 19 年/24 年/29 年/34 年/36 年分别完成 10%/40%/70%/80%/85%的削减,大部分发展中国家(含中国)的 HFCs 配额需于 23 年冻结,并于 29 年/35 年/40 年/45 年分别完成 10%/30%/50%/80%的削减,俄 罗斯等五个国家、印度等十个国家削减安排略有不同,但亦分别设定了削减安排。我国于 2021 年正式接受《基加利修正案》,成为修正案的第 122 个缔约方,按照协议内容,国内 HFCs 生产和使用配额于 2023 年底冻结,2024 年配额制正式施行。

据 CEMAC、IHS 和百川盈孚,近年来欧洲、美国和日本 HFCs 产量已逐年削减,2020 年合 计较 2012 年减少约 33%,国内方面,由于制冷剂企业为在基线年来临之前争取更多配额, 行业扩产较多,2020 年国内产量约 62 万吨,较 2012 年增长约 77%。据 IHS,2019 年中国 大陆 HFCs 产能约 119 万吨,占全球比重达 74%,考虑欧美和日本等大部分发达国家 2024 年再度削减 HFCs 的生产和消费,中国 HFCs 成为全球 HFCs 供给的主导变量。

2024 年以来,国内 HFCs 配额制正式实施,在配额落地催化,空调、汽车等需求景气,叠加 主流品种集中度较高、供给格局显著优化等因素带动下,2024 年以来主流 HFCs 产品价格价 差亦呈现上行态势,行业整体亦步入景气周期。

四代制冷剂应用尚不成熟,但二/三代制冷剂价格高位或驱动产业链加速布局HFOs

目前全球尚未找到符合零 ODP、低 GWP、高效、安全等的理想替代制冷剂,可能的趋势之 一是在不同的应用领域采用不同的替代品,而包括替代品的选择以及替代技术路线的设计等 目前也存在诸多分歧,但是基加利修正案下,远期而言全球三代制冷剂亦将逐渐削减和淘汰, 开发四代制冷剂或替代性制冷方案是行业未来必然的趋势。

目前仅海外部分高端汽车的空调制冷领域开始采用 R1234yf 等作为 R134a 的替代品种,主因 受生产成本和专利技术等限制,R1234yf 等产品价格高企,高端汽车对制冷剂价格敏感性相 对较低,而空调、冰箱等对制冷剂价格更加敏感的领域,HFOs 渗透仍较缓慢。我们认为, 一方面 2024 年欧盟/美国/日韩等大部分发达国家 HFCs 配额削减 40%(参考图表 12),对 HFOs 等作为制冷剂的替代方案需求或逐步提升,另一方面,伴随国内二/三代制冷剂配额制 的实施,供给约束后主流产品价格的显著上行,或驱动产业链加快探索替代性解决方案,HFOs 布局窗口或逐步开启。

海外专利保护和成本高企是 HFOs 主要瓶颈,国内企业有望逐步突围

制冷剂潜在替代方案较多,HFOs 或为主流趋势

目前潜在的制冷剂替代方案包括 HFOs(如 R1234yf、R1234ze)、碳氢制冷剂(HCs,如异 丁烷 R600a、丙烷 R290)和传统换热介质(如水 R718、合成氨 R717、二氧化碳 R744) 等。HCs 方面,R290 等碳氢化合物存在易燃易爆等问题,应用和推广限制因素较多,而水/ 合成氨/二氧化碳等传统换热介质存在换热效率较低和使用条件苛刻(如二氧化碳制冷需高压) 等问题。而 HFOs 主流产品分子结构仍以氟碳化合物为主,具备安全性能好和制冷效率高等 优势,有望成为未来制冷剂替代方案的主要研究方向。

另一方面,虽 HFOs 产品价格较高,但由于 HFCs 和 HFOs 的分子结构相容性较强,近年来 海外企业如霍尼韦尔和科慕等亦尝试推广三、四代制冷剂混配使用的方案,混配产品既可降 低 GWP 值,也可兼顾经济性。

HFOs 受海外专利限制但保护期限渐近,国内企业加码布局有望助力降本及应用推广

由于海外巨头企业在 HFOs 领域布局早于国内,目前全球主流开发和推广的 HFOs 产品(如 R1234yf、R1234ze、R1233zd 等)专利仍由海外企业为主,据 CEMAC,以 R1234yf 为例, 1992-2016 年期间全球 R1234yf 专利集中在霍尼韦尔、杜邦和阿科玛等企业,中国企业占比 仅约 9%,而海外巨头企业对生产和应用专利的保护期限制,也成为行业企业布局 HFOs 难 以避开的环节。

但据《中国氟化工行业氢氟烃(HFCs)逐步削减趋势研究》(浙江省化工研究院有限公司, 2016 年)统计数据,海外企业 HFO-1234yf 在中国生产专利的最早到期时间为 2026 年 5 月 (霍尼韦尔),而研究较多的 1,1,2,3‑四氯丙烯路线(霍尼韦尔)则最早在 2028 年 10 月到期; HFO-1234ze 最早到期时间为 2018 年 5 月(北美埃尔夫爱托),而研究较多的 1,1,1,3,3-五 氯丙烷路线(霍尼韦尔)则最早在 2026 年 11 月到期;HFO-1233zd 最早到期时间为 2029 年 11 月(阿科玛),而研究较多的 1,1,1,3,3-五氯丙烷路线(霍尼韦尔)则最早在 2031 年 8 月到期;HFO-1336mzz 最早到期时间为 2028 年 6 月(杜邦),研究较多的技术路线 2,2-二 氯-1,1,1-三氟乙烷路线(杜邦)则最早在 2029 年 3 月到期。由此可见,海外企业主流 HFOs 产品在中国的专利到期时期普遍在 2026-2035 年期间,伴随专利保护限制期结束,中国及全 球 HFOs 有望迎来快速发展阶段。

由于 HFOs 分子结构中碳链更长,氟或氯原子取代数目和位置的控制难度更高,且存在顺 式结构和反式结构等不同构型分子的调控等问题,HFOs 生产技术通常较 HCFCs 和 HFCs 要求更高,起始反应原料通常是结构更为复杂的卤代代烷烃或烯烃等,催化剂和反应温度、 压力等的选取和控制要求也通常更为严苛,且目前主流企业针对同一种 HFOs 产品的生产 工艺亦开发出不同的合成路径。

参考浙江环新乙烯和四氯化碳为原料生产三氟丙烯,再由三氟丙烯合成 R1234yf 的工艺流 程,据其招股说明书(申报稿),公司规划新建的 3000 吨/年 R1234yf,对应三氟丙烯消耗 约 4000 吨/年(即 R1234yf 对三氟丙烯单耗约 1.33t/t),而公司 13-16H1 三氟丙烯单位生 产成本在 4-4.5 万元/吨,由此可见生产 R1234yf 仅原料三氟丙烯的单吨成本即在 5 万元/ 吨以上,考虑其他材料的消耗及加工费用等,R1234yf 的单位生产成本则更高。

另据永和股份《包头永和新材料有限公司新能源材料产业园项目环境影响报告书》(2023 年 5 月),公司规划依托 40 万吨/年废盐综合利用、18 万吨/年一氯甲烷、24 万吨/年甲烷氯化物等 项目,配套建设 12 万吨/年 R22、4.8 万吨/年 HFP(六氟丙烯)、2 万吨/年 HFO-1234yf、 2.3 万吨/年 HFO-1233zd 联产 HFO-1234ze 装置等,公司采用甲烷氯化物→R22→四氟乙烯 →HFP→HFO-1234yf,或乙炔→氯乙烯→五氯丙烷→HFO-1233zd 联产 HFO-1234ze 的工艺 路线,可实现四代制冷剂的工业化生产。

结合永和股份环评报告披露原辅材料和公用工程等单耗数据,以及 2019 年以来主要原材料的 价格等数据,我们测算企业实现自氯碱原料一体化配套生产 R1234yf 的成本约 4-7.5 万元/吨, 而外购 HFP原料生产 R1234yf 的成本则预计在 5.5-13.5 万元/吨。虽然一体化配套后 R1234yf 生产成本较外购 HFP 可降低且成本波动性下降,但其生产成本仍远高于二代和三代主流产品 的成本(1-2 万元/吨左右)。

然而,虽然目前四代制冷剂主流技术集中在霍尼韦尔、科慕、阿科玛、大金和旭硝子等欧美 或日本企业,但近年包括巨化股份在内的多家国内企业通过技术引进或者自主研发,部分企 业已初步具备 HFOs 的早期技术和产能。未来伴随海外专利技术保护期到期,叠加国内企业 不断突破规模化技术和推动成本下降,我们认为 HFOs 产品的应用有望逐步增长,据海关总 署数据,2022 年以来国内 HFOs 出口量整体已呈现增长态势。

短期 HCFCs/HFCs 景气延续,关注氟化工企业布局 HFOs 的中长期价值

阶段性而言,HCFCs/HFCs 仍是主流的制冷剂品种(尤其 HFCs),而我国作为 HFCs 主要 供给力量,伴随 2024 年以来配额制的正式实施,供给有序化叠加下游空调、冰箱和汽车等需 求支撑,行业步入景气周期。

考虑到 HFOs 海外专利到期仍需等待,叠加 HFOs 规模化生产和成本下降或需要一定时间, 我们预计二/三代制冷剂景气周期将较长,且考虑作为替代品的 HFOs 成本和价格较高,我们 预计 HCFCs/HFCs 将具备较大的涨价弹性空间,预计 25-26 年主流产品(R22/R32/R134a 等)均价约 4.5 万元/吨和 5 万元/吨。中长期而言,由于 2024 年以来欧盟/美国/日韩等大部 分发达国家 HFCs 配额的新一轮削减,叠加 HFCs 主流品种市场价格的上行,有望驱动产业 链对 HFOs 的加速布局,拥有 HFOs 技术和产能的企业亦值得关注。国内制冷剂企业依托氯 碱产业链和氟原料配套,以及研发投入等支撑,延伸 HFOs 未来有望具备先发优势和一体化 优势。推荐巨化股份、东岳集团。

巨化股份:全球氟化工领先企业,受益于制冷剂景气及 HFOs 前瞻布局

巨化股份是国内乃至全球领先的氟化工企业,公司打造了氟化工、氯碱化工、煤化工综合 配套的氟化工基地,具备氟化工原料-氟制冷剂-有机氟单体-含氟聚合物-含氟精细化学品等 在内的完整氟产业链,同时延伸至食品包装材料、石化材料、基础化工产品等业务。

据生态环境部下发的 2025 年企业二代、三代制冷剂配额数据,公司三代制冷剂配额约 29.95 万吨(含飞源化工,国内第 1,占比 38%)、且二代产品 R22 配额 3.9 万吨(国内第 2,占 比 26%),公司整体配额居国内首位,且份额显著领先于同行其他企业,在产品景气度提升 背景下,公司有望充分受益。 此外,公司具备完善的氯化物原料配套(包括 AHF、甲烷氯化物、三氯乙烯、四氯乙烯、 R142b 等产品产能整体在百万吨级别)、含氟聚合物材料处于全国领先地位。同时,公司着 力于技术创新和产业升级,未来在氯碱配套、四代制冷剂、PVDF 等含氟高分子、数据中心 冷却液、高性能氟材料等领域持续发力,规模和一体化优势将持续巩固。四代制冷剂方面, 公司亦是国内最早通过与海外巨头合作布局 HFOs 产品的企业之一,目前已有 8k 吨/年产 能,并规划新建 9k 吨/年产能。

东岳集团:制冷剂配额行业居前,氟硅材料景气有望逐步回升

东岳集团是国内最早进入氟硅化工领域的公司之一,目前公司拥有“氟、硅、膜、氢能” 等化工领域的大规模协同生产能力。公司主营业务包括制冷剂/高分子/有机硅/氯碱等板块。 制冷剂业务拥有二代产品 R22、R142b 以及三代产品 R32、R125 等品类。高分子业务包 括 PTFE、PVDF 等品种。有机硅业务主要归属上市公司东岳硅材,包含 60 万吨有机硅单 体以及硅橡胶、硅油、气相白炭黑等深加工产品。氯碱业务包含二氯甲烷、PVC 和烧碱。 其他业务方面,公司拥有 AHF、萤石矿产能,为集团产业提供原料自给的生产能力。

据生态环境部下发的 2025 年企业二代、三代制冷剂配额数据,公司三代制冷剂配额约 8.54 万吨(国内第 4,占比 11%)、且 4.4 万吨 R22(国内第 1,占比 29%),公司整体配额居 国内前列,在产品景气度提升背景下,公司有望充分受益。


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