电力设备:政策力度加强工业余热利用市场加速发展0331.ppt
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1、分析师,王海生,袁瑶,江艳,证券研究报告,2012-03-27电力设备增持/维持评级SAC 执业证书编号:s1000511030005021-SAC 执业证书编号:s1000511040002(021)6849 SAC 执业证书编号:S1000511080003(021)6849,行业研究/深度研究政策力度加强,工业余热利用市场加速发展“十二五”节能减排任务重、压力大,工业余热回收将是重头戏:节能减排是“十二五”的主旋律,提高自身能源效率并配套节能设备降低单位能耗将是“十二五”主要的节能手段。我国 50%左右的工业能耗以各种形式的余热直接浪费,其中可回收率高达 60%以上,实践中我国余热资源平
2、均回收利用率 30%左右,落后国际先进水平 10-20 个百分点,工业余热回收利用将是实现节能减排工作目标的重要途径。我国余热利用技术丰富,发展较为成熟,具备全面推广条件:余热利用技术主要有热交换、余热发电以及余热制冷制热,目前这三类技术发展都较为成熟,相应的余热利用设备(热管换热器、余热锅炉、溴冷机/热泵等)基本实现国产化;余热利用项目具备经济性,投资回收期都在 3-5 年内,最短可在 1 年内。从技术和经济性看,余热利用技术具备全面推广的条件。政策是余热利用发展的第一驱动力,政策力度加强将促使余热利用市场大规模启动:通过对比水泥和钢铁行业余热发电的发展情况以及对低温余热利用市场分析,我们可
3、以看到政策是余热利用市场大规模启动的关键因素,政策的力度决定市场启动的时间,经济效益仅对市场起助推作用,是加速器。在节能政策力度不断加强,未来甚至可能超预期的背景下,“十二五”期间主要市场的余热发电装机规模约 13GW,低温余热利用市场也有望逐个实现量的突破,呈现百花齐放的繁荣景象。余热利用发展将拉动余热利用设备市场的增长,但相关公司受益程度不一:“十二五”期间工业余热锅炉约 177 亿元,市场平稳发展;燃机余热锅炉市场规模上百亿,将呈井喷发展;垃圾焚烧市场约 40 个亿,市场增速将加快。我们相对看好龙头企业杭锅股份和业绩弹性略大的海陆重工。吸收式热泵市场将受益于热电厂热电联产改造的大范围推广
4、,市场呈爆发性增长,看好具备研发优势及市场先发优势的烟台冰轮和双良节能;螺杆膨胀机作为低温余热发电市场的后起之秀,有望在未来 2-3 年内实现突破,建议关注具备螺杆机研发优势并有意进军该领域的开山股份。风险提示:宏观经济增速放缓、节能政策力度低于预期最近 52 周行业表现,1.81%,电力设备,沪深300,11-03,11-05,11-06,11-07,11-08,11-09,11-10,11-12,12-01,12-02,12-03,-7.19%-16.19%-25.19%-34.19%-43.19%谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票和行业评级标准,2,目,录,节能是“十二五”的主旋律,
5、余热利用是重点.4节能减排是“十二五”发展的主旋律.4余热回收利用是节能减排的重头戏.5余热利用技术成熟,具备全面推广条件.5余热资源形式多样,回收利用技术丰富.5余热利用技术成熟,设备基本实现国产.6余热利用项目投资回收期较短,具备经济性.8政策力度加强,余热利用市场全面发展.10政策力度决定市场大规模启动时间,经济效益是加速器.10政策力度在加强,未来可能超预期.12余热发电:主要市场的装机规模约 13GW.13低温余热利用:市场有望逐个突破,实现百花齐放.16余热锅炉:板块轮动,增速各异.16工业余热锅炉:市场此起彼伏,总体平稳.16燃机余热锅炉:燃气发电需求井喷,市场容量达百亿.19垃
6、圾焚烧余热锅炉:城市化及环保压力推动市场发展.19热泵/溴冷机:低温余热市场启动,市场迎来新机遇.20溴冷机转战工业余热,市场有望二次腾飞.20市场集中度高,竞争格局稳定.21螺杆膨胀机:低温余热发电市场后起之秀.22相关上市公司.23风险提示.26行业研究 2012-03-30谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票和行业评级标准,3,图表目录,图 1:我国能源结构中煤炭占比超过 70%.4图 2:2009 年中国 CO2 排放量位居世界第一.4图 3:“十二五”节能减排目标.4图 4:余热资源分布情况.6图 5:余热利用技术分类.6图 6:余热发电向钢铁、焦化、有色推广.7图 7:溴化锂吸收
7、式机组工作原理.7图 8:热电厂吸收式热泵工作原理.7图 9:钢铁行业和水泥行业余热发电资源、政策、经济效益对比.11图 10:政策推动下水泥行业余热发电新增装机快速增长(MW).11图 11:我国节能相关政策时间表.12图 12:我国节能减排政策力度逐渐加强.12图 13:我国历年城市垃圾清运量.20图 14:我国历年城市垃圾处理方式比较.20图 15:溴化锂吸收式冷水机组市场容量下降(亿元).21图 16:2009 年溴化锂品牌市场占有率情况.21图 17:有机工质循环螺杆膨胀机发电系统示意图.22图 18:螺杆膨胀机示意图.22,表格 1:我国各行业余热资源及利用情况.5表格 2:各种余
8、热发电项目的投资回收期比较.8表格 3:我国钢铁烧结余热发电和水泥窑余热发电投资回收期测算.8表格 4:玻璃熔窑余热发电项目参数情况.9表格 5:电厂吸收式热泵系统投资情况.10表格 6:螺杆膨胀机低温余热发电项目.10表格 7:钢铁行业余热发电市场容量 2700MW 左右.13表格 8:水泥行业余热发电市场容量 4500MW 左右.14表格 9:其他主要行业的余热发电装机预测.16表格 10:吸收式热泵余热利用系统市场容量测算.16表格 11:钢铁行业余热锅炉需求量测算.17表格 12:水泥行业余热市场容量测算.18表格 13:干熄焦行业余热锅炉容量测算.18表格 14:其他行业余热锅炉容量
9、测算.19表格 15:燃气轮机余热锅炉需求量测算.19表格 16:垃圾焚烧余热锅炉市场容量测算.20表格 17:吸收式热泵余热利用系统市场容量测算.21表格 18:螺杆膨胀机低温余热潜在市场容量测算.23表格 19:余热利用设备相关公司.24,行业研究 2012-03-30,谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票和行业评级标准,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,2003,2004,2005,2006,2007,2008,2009,4,节能是“十二五”的主旋律,余热利用是重点节能减排是“十二五”发展的主旋律我国能耗消费量占全球 15%以上,二氧化碳排放量排名全
10、球第一,节能减排压力巨大:随着经济增长,我国能源消费量越来越大,目前我国的煤炭消耗量占全球第一,煤炭在我国一次能源结构中的占比达到 70%以上。以煤为主的能源结构以及较低的能源利用率导致我国污染物排放量的剧增,2009 年我国 CO2 排放量已位居世界第一,中国面临着巨大的节能减排压力。,图 1:,我国能源结构中煤炭占比超过 70%,图 2:,2009 年中国 CO2 排放量位居世界第一,水、核、风,天然气,石油,煤炭,二氧化碳排放量/亿吨,100%,90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%,706050403020100,中国,美国 俄罗斯,印度,日本,德国 加拿大,资料来
11、源:国家统计局,华泰联合证券研究所,资料来源:杭锅招股书,华泰联合证券研究所,我国承诺 2020 年单位 GDP 二氧化碳排放量比 2005 年降低 40-45%:在能源日益枯竭、环境污染日益严重的背景下,全球掀起了节能降耗的浪潮,我国政府在 2009 年承诺到 2020 年单位 GDP 二氧化碳排放量比 2005 年下降 40%-45%。十一五期间我国单位国内生产总值能耗比“十五”末期降低 19.1%,基本完成“十一五”规划纲要规定的约束性目标。2011 年 9 月国务院印发的“十二五”节能减排综合性工作方案中提出 2015 年单位 GDP 能耗比 2010 年下降 16%,比 2005 年
12、下降 32%。,图 3:,“十二五”节能减排目标,1.401.201.000.800.600.400.200.00,万元国内生产总值能耗/吨标煤,230022502200215021002050200019501900,2010,2015,2005,2010,2015,二氧化硫排放量/万吨,氮氧化物排放量/万吨,资料来源:“十二五”节能减排综合性工作方案,华泰联合证券研究所行业研究 2012-03-30谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票和行业评级标准,钢铁,水泥,化工,5,“十一五”期间节能减排主要靠结构调整实现,“十二五”期间将立足于产业自身的能源效率的提升:“十一五”期间国家主要通过“
13、上大压下”、淘汰落后产能等产业结构调整的方式实现了单位国内生产总值能耗比“十五”末期降低 19.1%。“十一五”期间,较易实现的节能减排潜力已得到大幅挖掘,未来的节能减排工作成本将大幅增加,节能减排将有赖于产业自身能源效率的提升,通过技术进步及生产工艺优化提高单位能耗产值,通过配套节能设备降低余热浪费、电机耗电及线路损耗等。余热回收利用是节能减排的重头戏余热资源分布广泛,占工业能耗的 50%以上,被认为是第五大常规能源:余热资源是一次能源或可燃物料转换后的产物,或是燃料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程后所剩下的热量。余热资源存在于各行业生产中,钢铁、石油、化工、建材和有色等行业都存在着
14、丰富的余热资源。我国能源消耗中工业领域占 70%以上,其中50%都以余热的形式浪费,余热资源被认为是继煤、石油、天然气和水力之后的第五大常规能源,是节能的重点对象。我国各行业余热回收利用率低于国际先进水平,未来回收潜力还较大:虽然各行业的余热资源温度、存在的形式、环境不同,从而导致余热回收利用技术和难度不同,各个行业的余热利用情况并不相同,但共同点是:余热回收利用率均低于国外先进水平,提升空间还较大。表格 1:我国各行业余热资源及利用情况,行业,余热资源分布,主要余热利用技术,余热利用情况,炼铁、炼钢、烧结、焦化、轧钢五大工序中,余压、余热发电,蓄热式燃烧技,余热余能回收利用率为,资源总量为
15、455.1kgce/t(钢),其中余热总量 243.8kgce/t(钢)炼焦过程产生大量余热资源,红焦焦炭显热占,术,换热器换热技术,干熄焦技术、热装热送技术等,45.6%;余热资源回收利用率仅 15.1%。,焦化,38%,各类产品带出热约占 30%-35%,燃烧,干熄焦技术,干熄焦率不到 20%,废气和炉体热损失合计占 20%-30%左右,窑头窑尾排放的废气余热,热量占水泥熟料烧成系统总耗热量的 30%以上化学反应热和可燃化学热,如造气、合成气等的物理显热以及炭黑尾气、电石气等燃料热,纯低温余热发电技术余热发电技术、溴冷机/热泵余热制冷制热,余 热 发 电 普 及 率60%-70%余热资源回
16、收率 41.9%,有色,有色冶炼中 60%的能耗以余热资源形式散失,主要是烟气余热,占余热总量的 80%,余热发电技术,30%-40%,资料来源:我国钢铁工业余热余能调研报告,华泰联合证券研究所总体来看,我国余热资源回收利用平均水平 30%左右,与国际先进水平相比,落后10-20 个百分点,余热回收利用潜力还很大,将是“十二五”节能减排的重头戏。余热利用技术成熟,具备全面推广条件余热资源形式多样,回收利用技术丰富余热资源温度品位不一、存在形式多样:余热资源广泛分布于各行各业中,余热资源行业研究 2012-03-30谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票和行业评级标准,术,6,的存在形式、温度品
17、位和环境均不同,按温度品位可将余热资源分为高温余热(600以上)、中温余热(300-600以上)和低温余热(300以下),按热源不同可将余热资源分为烟气余热、冷却介质余热、废气废水余热、化学反应余热、高温产品和炉渣余热以及可燃废气、废料余热。由于余热资源温度差异较大,存在形式也不相同,因此余热资源回收利用技术也有多种,根据余热资源在利用过程中能量的传递或转换特点,可将余热利用技术分为三类:热交换技术、热功转换技术(余热发电技术)以及余热制冷和制热技术。,图 4:,余热资源分布情况,图 5:,余热利用技术分类,余热利用技术其他:不到10%,化学余热,热交换技术,余热发电技术,余热制冷制热技术,1
18、0.0%,通过换热器回收余热加,通过余热锅炉回收热量,回收中低温余热资源制,废水废气余热10-16%冷却介质余热20.0%,烟气余热50.0%,热助燃工质以提高炉窑性能和热效率,或将高温 烟气通过余热锅炉或汽化冷却器生产蒸汽热水用于工艺流程是工业余热最直接简单的方法,在工业领域应用较多,但只能对余热进行热利用,产生蒸汽驱动汽轮机和发电机发电适用于利用大于350中高温烟气,如烧结窑炉烟气,玻璃水泥等建材行业炉窑烟气典型应用包括干熄焦发电技术、水泥窑纯低温余热发电技术、氧气转,取冷却水或者热水主要技术包括吸收式制冷技术和热泵技术,吸收式制冷以溴化锂吸收式制冷为主,应用较广,热泵技术包括吸收式热泵技
19、术和压缩式热泵技,炉余热发电技术和烧结余热发电,资料来源:互联网,华泰联合证券研究所,资料来源:互联网,华泰联合证券研究所,余热利用技术成熟,设备基本实现国产目前我国的余热利用技术发展已较为成熟,主要的余热利用技术都在相应的领域有了较为丰富的运行案例,相应的余热利用关键设备基本都已实现国产化,余热利用技术具备全面推广的条件。热交换技术简单直接,已在工业领域广泛应用热交换技术是最简单直接的余热利用技术,只需在余热处安装适合的换热器即可回收余热资源,回收的热量一般都用于自身工序的加热,这是工业领域最早推广的余热利用方式,但由于只能进行热利用,余热的利用效率并不高,比如钢铁烧结工序通过将废烟气净化用
20、于点火炉的助燃空气或预热混合料,一般余热利用量不超过烟气量的10%,利用效率很低。热交换技术的关键设备是诸如壁式换热器、蓄热式换热器、混合式换热器、热管换热器以及余热锅炉等各种热交换器,随着技术的进步,高效热交换器开始出现,热交换效率也不断提升,但由于热交换方式利用余热仅只能进行热利用,因此在某些领域还是需要其他效率更高的余热利用技术。余热发电技术从水泥推向钢铁、焦化等行业,设备基本国产化余热发电的技术难点在于:1)如何在不影响原有工艺的情况下取热;2)对热量进行梯级利用,提高余热利用效率;3)解决余热热负荷不稳定、余热资源含尘量大或带腐蚀性等问题。目前余热发电技术已较为成熟,在各行业都有运行
21、案例,所发电量以行业研究 2012-03-30谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票和行业评级标准,7,自用为主,其中水泥行业普及率最高,未来将进一步在钢铁、焦化、有色等行业推广。余热发电设备包括蒸汽轮机、发电机和余热锅炉,蒸汽轮机和发电机作为常规发电设备,早已国产化,在余热利用领域,蒸汽轮机需根据实际工况设计相关参数,满足稳定发电的要求;余热锅炉是最关键的余热发电设备,需根据余热资源成分设计图纸,解决腐蚀、烟尘阻塞等问题,现在我国的余热锅炉已实现进口替代,技术甚至领先国际,可满足各行业余热发电的设备需求。,图 6:,余热发电向钢铁、焦化、有色推广,水泥窑余热发电技术普及率已较高,未来余热发电
22、向钢铁、焦化、有色等行业推广,水泥窑纯低温余热发电烟气温度350度左右,烟尘含量较大二代技术比一代技术的投资成本仅增加7%-9%,发电能力提高14.5%-32.5%新型干法生产线普及率在60%-70%,未来普及率将提高到95%以上,钢铁、焦化行业余热发电温度在400度以上,烟气相对干净技术难点在于如何有效取热大型钢厂普及率较高,中小企业推广动力不足;焦化行业总体普及率估计不到20%,大中型厂普及率可能在30%40%,有色行业余热发电烟气温度高,600度1000度,但烟气成分复杂,腐蚀性强对余热锅炉设备的要求高,要求防腐防阻塞。目前大中型企业的普及率在30%40%,资料来源:华泰联合证券研究所溴
23、冷机/热泵技术、装备均成熟余热制冷技术以溴化锂吸收式制冷系统应用最为广泛,余热制热则主要是通过热泵技术完成,热泵包括压缩式热泵和吸收式热泵。溴冷机技术成熟较早,已广泛应用于空调和工业余热制冷:溴冷机早在上世纪 80 年代就已成熟,广泛应用于空调领域,缓解了当时电力不足的矛盾;之后溴冷机开始应用于工业余热利用领域,通过余热制冷为本身工艺过程提供冷却用冷水,节省压缩制冷机的电量消耗,国内诸如双良节能、烟台荏原、大连三洋等公司都已生产溴冷机多年,技术已相当成熟。吸收式热泵技术已获突破,热泵机组已量产:最近两年溴冷机厂商在吸收式热泵技术方面有了较大突破,双良、荏原等龙头公司已推出一、二类吸收式热泵机组
24、,应用于火电厂、多晶硅、钢铁等领域,取得良好的运行业绩。由于吸收式热泵原理与溴冷机类似,预计业内其他公司也会在 1-2 年实现技术突破,实现吸收式热泵的量产。压缩式热泵以水源热泵为主,关键零部件螺杆机逐步实现国产化:压缩式热泵研制较早,其中以水源热泵技术应用最为广泛,主要用于建筑节能。压缩机是压缩式热泵的关键部件,压缩机的关键零部件是螺杆,目前国内螺杆已逐步实现国产化,汉钟精机、开山股份等压缩机厂商的螺杆国产化率已较高,1-2 年内预计能实现完全国产化。,图 7:,溴化锂吸收式机组工作原理,图 8:,热电厂吸收式热泵工作原理,行业研究 2012-03-30谨请参阅尾页重要申明及华泰联合证券股票
25、和行业评级标准,2,-,5,2,8,资料来源:互联网,华泰联合证券研究所,资料来源:互联网,华泰联合证券研究所,余热利用项目投资回收期较短,具备经济性虽然不同的余热利用项目初始投资额会有较大差异,但余热利用项目投资回收期大多都在 3-5 年之间,有些项目甚至 1-2 年就能回收所有成本,余热利用项目是具备经济性的,投资回收期短的低温余热利用项目,其经济效益非常显著。余热发电项目:投资回收期一般在 3-5 年我国的余热发电项目投资回收期一般在 3-5 年间,很少超过 6 年,如果再考虑政府的节能奖励,投资回收期一般还可缩短 3-6 个月。但由于项目初始投资额都较大,一般几千万甚至上亿元,比如钢铁
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