2024年热泵控制器行业增长报告：新能源驱动新曲线
1、儒竞科技：专注电力电子变频技术及电机控制
1.1、发展历程：HVAC/R领域起家，拓展工业伺服及新能源汽车热管理
公司成立于2003年，以HVAC/R领域业务起家，拓展工业伺服及控制系统领域、新能源汽车热管理系统领域业务。公司专注于电力电子及电机控制领域变频节能与智能控制综合产品，2003年至2009年为公司技术积累阶段，先后拓展国内、海外市场业务。2014年5月公司与艾默生中国合资设立儒竞艾默生，标志着公司海外业务进入快速发展时期。2014年、2016年公司先后成立儒竞自控、儒竞电控，分别专注于工业伺服及控制系统领域、新能源汽车热管理系统领域业务，公司业务领域进一步扩展。2021年儒竞艾默生外资股东实现退出，变更为公司的全资子公司。2023年公司于创业板上市。
1.2、股权结构：六名实控人为一致行动人，控制权稳定
公司控股股东为雷淮刚，实际控制人为雷淮刚、廖原、管洪飞、邱海陵、刘占军及刘明霖，六人为一致行动关系，公司共同实际控制人均系儒竞有限成立初期即入职公司并逐步参与公司的生产经营管理。公司创始人、董事长雷淮刚曾任职于上海大学，在电力电子领域具备多年专业背景与研究经历，截至2024年一季报，其直接持股比例为17.27%。
公司下设全资子公司：（1）儒竞智控（前身为儒竞艾默生），主要从事暖通空调及冷冻冷藏设备（HVAC/R）领域业务；（2）儒竞自控，主要从事工业伺服驱动及控制系统领域业务；（3）儒竞电控，主要从事新能源汽车热管理系统领域业务。
1.3、主要产品：变频驱动器及控制器、伺服驱动器、伺服电机等
公司主要产品包括暖通空调及冷冻冷藏设备（HVAC/R）领域的变频驱动器及系统控制器、新能源汽车热管理系统领域的变频驱动器及控制器、工业伺服驱动及控制系统领域的伺服驱动器及伺服电机。
（1）暖通空调及冷冻冷藏设备（HVAC/R）领域空调系统控制器及变频驱动器HVAC/R 变频驱动器采用无传感磁场定向技术，驱动BLDC、PMSM电机（压缩机电机），控制电机速度，实现高精度的运行，主要应用于空调控制系统。高能效、通用性好商用空调系统控制器及变频驱动器集HVAC/R变频驱动器与空调系统控制器等于一体，采集温度、电流电压等信号，采用模糊控制算法对压缩机运转速度以及阀件、风机等部件进行控制，从而控制环境温度，主要应用于商用空调等产品。
高能效、通用性好家用空调系统控制器及变频驱动器集HVAC/R变频驱动器与空调系统控制器等于一体，采集温度、电流电压等信号，采用模糊控制算法对压缩机运转速度以及阀件、风机等部件进行控制，从而控制环境温度，主要应用于家用空调等产品。高能效、静音、体积小、便于维护热泵系统控制器及变频驱动器HVAC/R 变频驱动器采用无传感磁场定向技术，驱动BLDC、PMSM电机（压缩机电机），控制电机速度，实现高精度的运行，主要应用于热泵控制系统。
高能效、通用性好热泵系统控制器采集温度、电流等信号，采用模糊控制算法对阀件、风机等部件进行控制，输出压缩机目标转速，由驱动器控制压缩机，从而控制水温，主要应用于多种类热泵产品。高稳定性、通用性好热泵系统控制器及变频驱动器集HVAC/R变频驱动器与热泵系统控制器等于一体，采集温度、电流电压等信号，采用模糊控制算法对压缩机运转速度以及阀件、风机等部件进行控制，从而控制水温，主要应用于泳池热泵、热泵热水器等产品。
高能效、静音、小体积冷冻系统控制器及变频驱动器冷冻系统控制器及变频驱动器集HVAC/R变频驱动器与冷冻系统控制器等于一体，采集温度、电流电压等信号，采用模糊控制算法对压缩机运转速度以及阀件、风机等部件进行控制，从而控制环境温度，主要应用于各类冷柜、展示柜、冷库产品。高能效、高可靠性
（2）新能源汽车热管理系统领域新能源汽车电动压缩机变频驱动器将直流电源输入通过逆变为三相可变频率来驱动新能源汽车电动压缩机的电子部件，采用滤波和控制独立模块化设计，可满足客户不同的定制化需求，主要应用于新能源电动汽车空调系统。电机驱动可靠、转速控制精度高、高效节能新能源汽车PTC电加热控制器将直流电源输入通过PWM控制方式来驱动新能源汽车PTC加热器，并集成过温、过流等保护，采用标准化电路、软件设计，可快速响应市场和客户的需求，主要应用于新能源电动汽车的电池热管理系统和空调系统。功率/温度控制精度高，运行安全稳定
（3）工业伺服驱动及控制系统领域伺服驱动器通过位置、速度和力矩三种方式对伺服电机进行控制，实现高精度传动系统定位，属于伺服系统的控制部件，主要应用于各类高精度定位系统，如机械行业、物流行业、印刷行业等。低震动、快速响应和高精度运行伺服电机伺服系统中控制机械元件运转的发动机，将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，属于伺服系统的执行部件，主要应用于各类高精度定位系统。低震动、快速响应和高精度运行
1.3.1、变频驱动器：改变供电频率，实现对电动机转速的调节以HVAC/R领域的应用为例，由于传统定频产品的供电频率不能改变，致使压缩机的转速基本保持不变，若需调节室内温度，只能不断地开启、暂停压缩机，其控温效果不稳定、耗电量较大、噪音较大。而变频产品可使用变频驱动器来调节供电频率及压缩机转速，在节能、噪音、温控精准度、制冷制热速度等方面具备明显优势。
变频驱动器可根据电机的实际要求提供其所需要的电源电压，以改变供电频率，实现对电动机转速的调节。变频驱动器具备调节速率高、启动能耗低、无级调速等特点，具有过流、过压、过载等保护功能，广泛应用于商业变频空调、变频空气源热泵、家用变频空调等高效节能产品。
1.3.2、工业伺服驱动及控制系统：基于变频技术的延伸产品工业伺服驱动及控制系统是能够跟踪目标任意变化的自动化控制系统，以物体的位移、速度、角度等控制量组成，是基于变频技术的延伸产品，其不仅可进行速度、转矩控制，还可实现精确、快速、稳定的位置控制。伺服驱动器：将输入信号和反馈信号进行综合并放大，输出相应信号以控制伺服电机正转或反转；当输入信号与反馈信号相平衡时，伺服电机便停止转动。
伺服电机：将伺服驱动器输出的信号转化为电机转动的角位移和角速度，以驱动控制对象，实现每一个关节角度、角速度和关节转矩的控制。伺服电机通常与编码器集成为一体，进而实现闭环控制和精准控制。
1.4、财务情况：2020-2022年营收净利高速增长，2023年短期承压
公司2020-2022年营收净利高速增长，2023年短期承压。2021年，公司新能源汽车热管理系统、商用空调系统、热泵系统领域业务均实现高速增长；2022年延续增长趋势。2020-2022年公司营业收入CAGR 42.68%，归母净利润CAGR 154.88%。2023年公司热泵领域业务短期承压，全年营收出现小幅下滑，但净利端微增。
暖通空调为基本盘，新能源汽车热管理业务高速增长。公司营收主要由暖通空调及冷冻冷藏设备（HVAC/R）领域贡献，2023年营收占比77.5%。看2022年数据，HVAC/R板块中商用空调系统控制器及变频驱动器、热泵系统控制器及变频驱动器占据较大份额，2022年占HVAC/R领域营收的比例分别为57%和36%。新能源汽车热管理系统领域业务自2021年起迎来高速增长，营收从2020年的0.2亿元增长至2023年的3.1亿元，CAGR 141.2%。公司工业伺服驱动及控制系统领域业务当前营收规模相对较小。
规模效应逐步显现，毛利率显著提升。公司HVAC/R领域毛利率在25%左右，随营收规模的增长而逐步提升。新能源汽车热管理系统领域业务自动化程度要求较高，前期资本性支出较大，2022年随业绩有效释放，毛利率显著提升至20.8%，2023年继续提升至25.5%。工业伺服驱动及控制系统领域业务营收尚未放量，毛利率相对较低。
2022年欧洲热泵热销带动公司海外营收占比提升至34%。公司海外业务主要由热泵、商用空调、家用空调领域贡献，2022年上述领域分别占公司整体海外营收的64%、33%、3%。公司海外营收占比总体呈上升趋势，2020-2021年约占25%，2022年欧洲热泵热销带动公司相关产品销量提升，2022年公司海外营收占比提升至34%。2023年热泵业务短期承压致公司海外业务营收占比回到30%。
公司综合毛利率在22-25%左右，并有逐步提升趋势。规模提升摊薄费用，公司净利率显著提升，2023年净利率达到14%。公司销售费用率、管理费用率保持在较低水平；公司产品以定制化为主，2021-2022年研发费用率在5%左右，2023年加大研发投入，研发费用率提升至6.5%。
2、HVAC/R：热泵短期面临去库压力，中长期受益产业趋势
2.1、什么是热泵？
热泵是一种可为住宅、商业和工业用途提供供暖、制冷和热水的设备，通常由电力驱动，且能效远高于传统加热技术。类似于水泵将水从低处送往高处，热泵将热能从低温环境转移至高温环境。
热泵从空气、地热能、水源或工厂的废热中提取热量，将其提升温度并传递到需要的地方。热泵是转移热量而不是燃烧产生热量（如锅炉），所以热泵的效率更高，典型家用热泵的COP约为4，即输出的热能是用于热泵运行电能的4倍，目前热泵机组比燃气锅炉的能源效率高3-5倍。
具体工作原理：热泵主要由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀、制冷剂构成。
蒸发器：制冷剂经过蒸发器时，与外界热源接触并蒸发，吸收热能。压缩机：气态制冷剂被压缩机压缩成高压，同时将温度升高到要求的温度。
冷凝器：高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，凝结放热并转为液体（仍处于高压状态）。
膨胀阀：膨胀阀是减压装置，经过膨胀阀后，低温低压的制冷剂液体再次流经蒸发器，形成循环。
2.2、欧洲热泵市场短期面临去库压力，中长期具备增长动力
2021-2022年，欧洲市场热泵热销。根据EHPA数据，2021、2022年EU-14热泵销量增速分别为32%、38%。主要由于：
（1）天然气价格上涨。俄乌冲突使得欧洲陷入能源危机，用热泵取代燃气锅炉可以降低建筑物中的天然气使用量，减轻天然气进口依赖。此外，俄乌冲突背景下天然气价格的上涨，使得用电力驱动的热泵更具经济性；
（2）燃油/燃气锅炉禁令。已有许多欧洲国家宣布或实施了对燃油及燃气锅炉的使用禁令，其中有些禁令只涉及新建建筑的燃油燃气锅炉安装，有些禁令也涉及现有建筑的更新改造；
（3）针对热泵的补贴或税收优惠；
（4）疫情导致供应链受损、热销情况下担心产品短缺而催生的备货需求。
2023年，欧洲热泵市场出现下滑，EU-14热泵销量同比下滑5%。具体到季度情况看，2023年欧洲热泵销量逐季度下滑，且下半年下滑明显。
主要由于：
（1）能源价格的不确定性。2023年欧洲天然气价格下跌，但高电价（税收较重）依然存在，使得热泵在经济性上的吸引力下降。且未来能源价格存在不确定性；
（2）补贴政策的不确定性。例如，宣布对未来几年给予更高的补贴，或补贴政策出现摇摆，都会使潜在终端购买者持观望态度；
（3）宏观经济使得住房新建、改造等投资放缓。
欧洲各国对热泵应用提出了政策规划，中长期看依旧具备增长潜力。各国对热泵应用提出中长期政策规划，此外，燃气/燃油锅炉禁令陆续推进，德国禁令虽不明确，但要求2024年起新建供暖系统至少要使用65%的可再生能源，燃气锅炉无法满足这一限制。
2.3、技术趋势：变频、智能控制、降噪
变频技术和系统控制技术是热泵的核心技术之一。变频技术可以追踪最佳CPO并精准控制冷凝温度，提高节能水平并降低噪音。系统控制技术可以满足热泵的智能化需求，比如，根据外机温度传感器的历史变化趋势，智能判断机器进入除霜状态的时机，从而在更短时间内清除盘管上的结霜，以达到更好的制热效果。
2.4、商用空调具备成长性，家用空调稳健发展
商用空调属于空调市场的高端产品，技术要求较高，且具备成长性。商用空调广泛应用于写字楼、商场、酒店等商业配套设施以及图书馆、体育馆、电影院等公共基础设施。商用空调需要依据公共、商用等领域的要求定制化设计、安装和调试，它通过中央控制集成，精确控制多个空间的温度湿度，技术要求高、进入壁垒大。2016-2021年我国商用空调销量年均复合增速10.83%，其中变频商用空调销量年均复合增速20.60%。新建商业配套设施与新建公共基础设施有望为商用空调带来新增需求，且商用空调应用场景有望进一步拓宽，具备成长性。家用空调市场较为成熟，且受地产等宏观因素影响，增速有所放缓，但有望受益于消费品以旧换新等支持政策，总体呈稳健发展态势。
变频空调具备良好的节能降耗效果，商用空调、家用空调变频渗透率不断提升，2021年变频比例均提升至70%左右。
2.5、与优质客户形成稳固合作关系，有望充分受益行业发展
公司已与国内外知名厂商建立了稳固的合作关系。公司凭借多年技术积累，已与暖通空调及冷冻冷藏设备（HVAC/R）领域的国内外大客户形成长期稳定的合作关系，并在协同发展过程中及时掌握下游终端产品的技术发展趋势与市场需求变化，以保持自研产品的先进性。
热泵：公司系统控制器及变频驱动器是热泵的核心零部件之一，主要客户包括博世、艾默生、阿里斯顿、芬尼科技、Advantix、雷勃、日出东方、Viessmann等。根据产业在线的全球空气源热泵销量数据，大致测算公司2021、2022年市占率均在11%左右。
商用空调：公司与海尔、三菱重工海尔、艾默生、麦克维尔等大客户形成深度合作，2021年在国内商用变频空调领域市占率提升至13.72%。
家用空调：公司主要客户为海尔、艾默生。美的、格力采用“以自产核心部件为主，少量外购”的经营模式，而海尔采用集中化采购策略以降低采购成本，公司基于在商用空调领域的良好合作基础，进入海尔家用空调供应链。全球视角看，艾默生、博世、GE、西门子等国际知名厂商已基本完成变频驱动器及控制器等部件的第三方专业化供应。
3、新能源汽车热管理控制器：初露锋芒，业务高速增长
3.1、新能源汽车需采用PTC加热或热泵空调
新能源汽车的空调系统需采用PTC加热或热泵空调等新技术方式。燃油车辆发动机热效率上限约40%，工作过程中有大量余热产生，因此其空调备有暖风热交换器，可吸收到发动机冷却水的热量并为乘员舱供暖，此过程无需额外耗能。但新能源车辆没有发动机余热供利用，需要采用PTC加热或热泵空调等新技术方式。
PTC（正温度系数热敏电阻）加热：其电阻在临界温度之上时急剧升高，随之发出高热，可实现制热效果。PTC加热模式是普遍应用的新能源汽车空调系统加热方式，其材料耐用、结构简单，制热效果好，但是需要消耗电池的电量来加热PTC，能耗较高。
热泵空调：采用空气为热源，使用四通换向阀可以使热泵空调的蒸发器和冷凝器功能互相对换，改变热量转移方向，也即制冷和制热可共用一套系统。热泵空调优势在于能耗低，可以提高新能源汽车续航里程。
公司产品包括新能源汽车电动压缩机变频驱动器及新能源汽车PTC电加热控制器，是新能源汽车热管理系统的关键部件，具备精度高、高效节能等特点。新能源汽车热管理系统更为复杂，主要包括空调热管理系统、电机和电控冷却系统以及电池热管理系统，不仅需要为乘员舱提供舒适的温度，还需要为整车的动力电池仓及电子控制系统提供热管理，以避免发生极端气温下的性能或安全问题。
3.2、随热泵应用，PTC增速逐步放缓
新能源汽车电动压缩机市场表现与整车同步。根据产业在线数据，2023H1我国新能源汽车电动压缩机内销量438万台，同比增长55.7%。格局上看，比亚迪自供，2023H1份额28%；传统汽车压缩机供应商市占率靠前，包括奥特佳、华域三电、电装、法雷奥等，2023H1市占率分别13%、12%、8%、8%；海立、威灵等原以空调压缩机为主的企业在新能源压缩机市场也表现亮眼。
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