1、 敬请阅读末页的重要说明 证券研究报告 | 行业深度报告 2022 年 05 月 23 日 推荐推荐（维持）（维持） 地源热泵助力节能减排，政策暖风催发市场前景地源热泵助力节能减排，政策暖风催发市场前景 中游制造/建筑工程 我国能源消耗与碳排放量有半数来源于建筑全过程。我国能源消耗与碳排放量有半数来源于建筑全过程。2018 年我国建筑全过程的能耗量与碳排放量分别占据我国总量的 46.5%与 51.3%。其中，绝大多数的能耗与碳排放量均来自于建材生产及运输阶段与建筑运行阶段，两者占比相当。建筑运行阶段的能耗与碳排放具有持续性的特点，长期看来，是需要重点关注的对象。可见，通过发展、推广绿色建筑实现

2、我国建筑领域节能减排，是我国实现“双碳”目标的必由之路。目前相关评价体系已逐步建立，政策扶持力度加大。地源热泵作为调用优质清洁能源地热能的重要技术或将迎来新的一轮发展良机。 地源热泵可以高效的转化地热能为可利用的清洁能源地源热泵可以高效的转化地热能为可利用的清洁能源。地源热泵在我国已经有四十余年的发展积累，具有多样的形式与丰富的应用场景。地源热泵可以在建筑供暖制冷、热水供应方面显著帮助减排，亦能与其他节能减排技术耦合，发挥供热、储能等特性，创造更大的价值。已有实例展现出其优异的经济价值与生态效益。地源热泵一度因为初始投资高、经济效益不显著而发展受限，但随着新技术迭代，辅之以国家利好政策，发展潜

3、力巨大。 地源热泵显著降低建筑运行阶段供热与热水供应碳排放。地源热泵显著降低建筑运行阶段供热与热水供应碳排放。建筑用电和建筑供暖用热力这两项构成每年 15.5 亿 t 的二氧化碳间接排放，占我国目前二氧化碳排放总量的 16%。地源热泵与其他热泵技术作为利用清洁能源供暖制冷的技术，正是减少这方面碳排放量的有效途径。哈工大倪龙教授团队，模拟热泵规模低增速、中增速、高增速的 3 种情景，量化分析了热泵技术在建筑供暖、建筑热水供应等多方面的减碳效应。地源热泵的主要功能为利用清洁能源为建筑供热与制冷，在转化地热能时，往往会消耗少量电能。在实务中，地源热泵常与其他系统耦合，互补优劣势，发挥更大的生态效益。

4、 地源热泵不仅具有生态价值，在经济上亦切实可行。地源热泵不仅具有生态价值，在经济上亦切实可行。地源热泵一度因为初始投资过高而推广受阻，近年随着技术更迭，其经济性逐渐提高，加上国家对绿色建筑的大力推广，地源热泵的生态效益优势得到彰显。地源热泵项目在建造环节与运行环节均凸显了其经济性；而在生态效益方面，以折合消耗的总标准煤对比，地源热泵能够较好的实现节能减排。近年已有案例地源热泵实现经济效益与生态效益双丰收。 地源热泵市场地源热泵市场百亿百亿空间空间蓄势待发蓄势待发。地热能储量丰富，能够充分满足我国的能源需求，是优质的清洁能源。地源热泵能够充分利用地热能，并带来经济效益与生态效益是理想的节能减排技

5、术。保守预估地源热泵以 7%的年增速增长，“十四五”期间年均新增地热能供暖制冷面积 1.12 亿 m2，2026-2030年期间每年平均新增 1.57 亿 m2。我们估计 2020 年单位面积综合平均工程造价 360 元/m2，以造价年均下降 2%的速度估算，地源热泵在“十四五”期间每年将有约 379 亿市场空间，2025-2030 年间每年将有 481 亿市场空间。 相关企业相关企业迎来发展良机。迎来发展良机。地源热泵正在迎来新的发展机遇，长期投身于该领域研发技术、推广应用的企业将首先受益，我们建议关注启迪设计启迪设计、建艺集建艺集团团、隧道股份、隧道股份等已有丰富地源热泵市场经验的公司。另

6、外在新三板中也有不少主营地源热泵的企业或将迎来发展的春风。 风险提示：风险提示：政策支持力度不及预期，行业政策支持力度不及预期，行业技术技术标准建立不及预期标准建立不及预期，相关资质相关资质要求不及预期要求不及预期，市场预测偏差风险市场预测偏差风险。 行业规模行业规模 占比% 股票家数（只） 148 3.1 总市值（亿元） 20220 2.6 流 通 市 值 （ 亿元） 17336 2.7 行业指数行业指数 % 1m 6m 12m 绝对表现 -2.0 5.6 17.1 相对表现 -2.2 22.2 38.5 资料来源：公司数据、招商证券 相关相关报告报告 岳恒宇岳恒宇 S

7、02 唐笑唐笑 S01 贾宏坤贾宏坤 研究助理 -40-2002040May/21Sep/21Dec/21Apr/22(%)建筑工程沪深300建筑工程行业深度报告建筑工程行业深度报告 敬请阅读末页的重要说明 2 行业深度报告 正文正文目录目录 一、地源热泵是实现“双碳”目标的重要技术之一 . 5 1、建筑排碳是我国碳排放的重要组成部分 . 5 （1）建筑能耗量与碳排放量占据我国总量半壁江山 . 5 （2）建筑运行阶段产生的碳排放量是减排的重点关注对象 . 5 2、绿色建筑是实现“双碳”目标的必由之路，相关政策日趋成熟 . 6 （1）绿色建筑已逐步建立起系统标准 . 6 （

8、2）绿色建筑减排的主要技术路径 . 6 3、应用于地热能建筑的热泵技术将成为实现“双碳”目标的重要技术之一 . 7 二、地源热泵技术日趋成熟，节能减排助力“双碳”目标 . 8 1、地源热泵细分多样，发展迭代四十余年 . 8 （1）地源热泵基本概念与发展简史 . 8 （2）浅层地热能地源热泵 . 9 （3）中深层地热能地源热泵 . 11 （4）地源热泵耦合其他系统，相辅相成创造新价值 . 13 2、热泵碳减排效果可观，电力负荷问题亦有良方 . 13 （1）热泵对建筑供暖减碳 . 14 （2）热泵对建筑热水供应减碳 . 14 （3）热泵的电力消耗与可能的解决措施 . 15 3、地源热泵经济性提高，

9、生态效益进一步彰显 . 16 （1）建造环节：单位造价波动较大，但已能展现经济性 . 16 （2）运行环节：供热成本较低，优势显著 . 16 （3）清洁电能转化地热能，生态效益突显 . 17 三、地源热泵清洁优质，百亿市场蓄势待发 . 17 四、地源热泵暖风吹拂，对应标的迎来机遇 . 20 1、启迪设计：深耕绿色节能，与嘉力达热泵携手致力减排 . 20 2、建艺集团：投资陆特能源，布局地源热泵谋求协同发展 . 21 3、隧道股份：精修地下工程，进军地源热泵具有先天优势 . 22 4、新三板相关公司梳理：地源热泵领域藏龙卧虎 . 22 五、投资建议 . 23 六、风险提示 . 23 qRqPnM

10、oNwOsPnPtQxOmOrQaQaO9PnPmMnPpNfQqQqNlOtRtPbRqQwPwMnPmPNZmRmR 敬请阅读末页的重要说明 3 行业深度报告 图表图表目录目录 图 1 2018 年全国建筑全过程能耗 . 5 图 2 2018 年全国建筑全过程碳排放总量 . 5 图 3 光伏技术分类 . 7 图 4 地源热泵系统分类 . 9 图 5 截至 2013 年住建部示范项目各种地源热泵系统比例 . 10 图 6 地埋管换热系统示意图 . 10 图 7 地表水传热过程示意图 . 11 图 8 中深层地热水梯级利用供热原理示意图 . 12 图 9 干热岩型地热能供热原理图 . 12 图

11、 10 地源热泵-BIPV/T 耦合系统的工序原理 . 13 图 11 建筑供暖不同热泵增速下的碳排放量与减排量 . 14 图 12 建筑热水供应不同热泵增速下的碳排放量与减排量 . 15 图 13 中国陆地地热资源分布图 . 18 图 14 我国地热能供暖制冷面积预测 . 19 图 15 启迪设计 LEED 铂金奖宝时得中国总部应用地源热泵 . 21 图 16 方兴苏州金门路项目利用地源热泵供热制冷供热水 . 21 图 17 陆特能源“十三五”地热能重点规划区郓城集中供暖项目 . 21 图 18 陆特能源国家级新能源示范城佛山三水新城 . 21 图 19 隧道股份土壤源热泵技术天然气燃气场站

12、应用项目 . 22 图 20 隧道股份与中国石油合作开发河北省地热资源 . 22 表 1：装配式建筑专用结构技术体系 . 6 表 2：地源热泵系统的一次能源利用率显著高于传统锅炉供热系统 . 7 表 3：地源热泵相关政策文件 . 8 表 4：热泵高增速情景下的电负荷与节省量 . 15 表 5：部分热泵形式的单位供热面积参考造价 . 16 表 6：建设投资测算表 . 16 表 7：不同供热形式供热成本对比 . 17 表 8：住建部公布的各类建筑用地面积（亿 m2） . 19 敬请阅读末页的重要说明 4 行业深度报告 表 9：地源热泵单位面积造价 . 19 表 10：新三板公司在地源热泵领域亦有积

13、累 . 22 敬请阅读末页的重要说明 5 行业深度报告 一、一、地源热泵是实现地源热泵是实现“双碳双碳”目标的重要技术之一目标的重要技术之一 2018 年我国建筑全过程的能耗量与碳排放量分别占据我国总量的 46.5%与 51.3%。其中，绝大多数的能耗与碳排放量均来自于建材生产及运输阶段与建筑运行阶段，两者占比相当。建筑运行阶段的能耗与碳排放具有持续性的特点，长期看来，是需要重点关注的对象。可见，通过发展、推广绿色建筑实现我国建筑领域节能减排，是我国实现“双碳”目标的必由之路。目前相关评价体系已逐步建立，政策扶持力度加大。地源热泵作为调用优质清洁能源地热能的重要技术或将迎来新的一轮发展良机。

14、1、建筑排碳是我国碳排放的重要组成部分建筑排碳是我国碳排放的重要组成部分 （1）建筑建筑能耗量与碳排放量占据我国总量半壁江山能耗量与碳排放量占据我国总量半壁江山 我国我国 2018 年的能耗量与碳排放量有半数来源于建筑年的能耗量与碳排放量有半数来源于建筑全过程全过程消耗与排放消耗与排放。建筑全过程包括建筑材料生产及运输、建筑施工、建筑运行与建筑拆除四大阶段。根据中国建筑节能协会发布的中国建筑能耗研究报告（2020），2018年全国建筑全过程能耗总量为 21.47 亿 tce，占全国能源消费总量比重为 46.5%。1其中建材生产阶段能耗 11 亿 tce，占建筑全过程能耗量的比重为 51.23%

15、；建筑施工阶段能耗 0.47 亿 tce，占建筑全过程能耗量的比重为 2.19%；建筑运行阶段能耗 10 亿 tce，占建筑全过程能耗量的比重为 46.58%。 2018 年全国建筑全过程碳排放总量为 49.3 亿 tCO2占全国碳排放的比重为 51.3%。2其中建材生产阶段碳排放 27.2亿 tCO2，占全国碳排放的比重为 28.3%；建筑施工阶段碳排放 1 亿吨 tCO2，占全国碳排放的比重为 1%；建筑运行阶段碳排放 21.1 亿吨 tCO2，占全国碳排放的比重为 21.9%。 图图 1 2018 年全国建筑全过程能耗年全国建筑全过程能耗 图图 2 2018 年全国建筑全过程碳排放总量年

16、全国建筑全过程碳排放总量 资料来源：中国建筑节能协会、招商证券 资料来源：中国建筑节能协会、招商证券 （2）建筑运行建筑运行阶段阶段产生的碳排放量是减排的重点关注对象产生的碳排放量是减排的重点关注对象 建筑建筑全过程的能耗量与碳排放量体量大、占比高，全过程的能耗量与碳排放量体量大、占比高，其中半数来源于运行阶段，其更其中半数来源于运行阶段，其更是是我国实现节能减排的重要抓手。我国实现节能减排的重要抓手。由图 1、图 2 可见，在建筑全过程中，主要的能耗与碳排放来源于建材生产阶段与运行阶段。建筑运行往往长达数 1 tce 指吨标准煤当量，是按标准煤的热量值计算各种能量源的换算指标。 2 tCO2

17、是指吨二氧化碳当量，通过将二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化合物、全氟化碳与六氟化硫这六类温室气体的吨数分别乘以其温室效益潜力值 GWP 得出。 敬请阅读末页的重要说明 6 行业深度报告 十年，因此建筑具有持续耗能、排碳的特点。我国要实现“双碳”目标并在未来保持碳中和水平意味着节能减排不是一个短期冲刺任务，而是需要建立起可持续碳中和机制的长期工程。在这样的要求下，降低建筑运行阶段的碳排放将成为我国实现“双碳”目标的重要助力。 2、绿色建筑是实现绿色建筑是实现“双碳双碳”目标的必由之路，相关政策目标的必由之路，相关政策日趋日趋成熟成熟 （1）绿色建筑绿色建筑已逐步建立起系统标准已逐步建立起系统标

18、准 我国对绿色建筑的定义与国际趋同我国对绿色建筑的定义与国际趋同，并指明五个具体的衡量维度促进绿色建筑发展，并指明五个具体的衡量维度促进绿色建筑发展，助力，助力“双碳双碳”目标目标。世界绿色建筑委员（World GBC）定义绿色建筑是指在其设计、建造或运行中，减少或消除对我们的气候和自然环境的负面影响，并能创造积极影响的建筑。中国城市科学研究会绿色建筑与节能委员会（China GBC）定义绿色建筑是在全生命期内，节约资源、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度得实现人与自然和谐共生的高质量建筑。我国住建部发布的国家标准绿色建筑评价标准对绿色建筑建立了的五大性能指标体

19、系：安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居，另设提高与创新加分项鼓励绿色建筑的创新发展。整个评价体系共有 40 条控制项与 60 条评分项要求。 （2）绿色建筑减排的主要技术路径绿色建筑减排的主要技术路径 我国绿色建筑已经发展出多种节能减排的技术路径。我国绿色建筑已经发展出多种节能减排的技术路径。根据住建部发布的建筑节能与可再生能源利用通用规范，建筑的节能设计主要关注围护结构、供暖、通风、空调、电气、给水排水及燃气方面的设计与可再生能源建筑应用系统。下面简要介绍装配式建筑、光伏建筑一体化与地源热泵。 装配式建筑是指将施工现场需要的预制构件在工厂中进行生产，然后将这些预制构件运输到施工

20、现场，在现场进行组装形成相应的建筑物或构筑物，因其效率高、速度快、污染小，且具有绿色、低碳、环保等特点得到广泛关注。相比较传统建筑模式，装配式建筑利用计算机技术可以提前对建筑主体结构形态、材料的选择、空间布局等进行调整，并对不同建筑结构的直接成本、间接成本等进行预测，从而达到建筑节能、环保等方面的相关要求。装配式建筑分为木结构、钢结构、混凝土建筑，均为住建部“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划中继续推进建设的节能建筑类型。装配式建筑在建材生产与建筑建造环节能够带来节能效益，其后续在建筑运行阶段的节能效果主要取决于建筑本身的节能设计。 表表 1：装配式建筑专用结构技术体系装配式建筑专用结构技术体

21、系 框架结构框架结构 剪力墙结构剪力墙结构 结构体系 预应力装配框架体系（法国） L 板体系（英国） R-PC 抗震框架体系（日本） 预制空心模板墙体系（德国） 预制混凝土双 T 板楼盖体系（美国） W-PC 预制墙板体系（日本） 预制混合型抗弯框架体系（美国） W-PC 壁式框架体系（日本） 润泰预制框架体系（中国台湾） 内浇外挂式预制外墙体系 传统框架体系（中国大陆） 全装配整体式剪力墙体系（中国大陆） 预制部分 预制梁、叠合板、预制柱、预制楼梯、阳台等 预制剪力墙板、预制外挂墙板、叠合板、楼梯、阳台等 连接形式 框架梁、柱通过后浇整体式或预应力拼接的等同现浇节点连接，柱纵筋通过灌浆套筒连

22、接。 通过现浇混凝土层把内外墙板、叠合楼板、楼梯、阳台等连接为整体，剪力墙地部通过灌浆套筒或焊接连接 资料来源： “双碳”目标下装配式建筑技术发展研究 、招商证券 光伏建筑一体化，即 BIPV，是一种将太阳能发电产品集成到建筑上的技术。光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合，另一类是光伏方阵与建筑的集成，如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在 BIPV 系统 敬请阅读末页的重要说明 7 行业深度报告 中，光伏组件不仅可以作为发电设备，还可以充当部分建筑外围护结构，使其在发电的同时还能为建筑节省传统的建材，因此，BIPV 系统能够良好应用在密集的城市建筑群中。相关见我们在 2

23、月 10 日发表的 BIPV 深度报告BIPV 行业深度报告（一）：建筑光伏风口已至，BIPV 市场空间广阔。 图图 3 光伏技术分类光伏技术分类 资料来源：BIPV 行业深度报告（一）：建筑光伏风口已至，BIPV 市场空间广阔、招商证券 地热能建筑通过热泵等技术，将地热能转化为建筑可用的能源。地源热泵能够很好地满足建筑能源的需求和特性，既可供冷又可供热。地源热泵的技术特性可以归纳如下：1）能回收和利用低位热能，充分利用浅层地热能或自然能源，减少化石能源使用，减少碳排放，保护环境；2）能够提高一次能源利用率；3）采用电力驱动的热泵机组，电力清洁方便，价格相对稳定，经济性好，适合于建筑能源就地应

24、用和大面积推广。随着“双碳”目标的推进，电力的清洁化率会大幅度提高，采用地源热泵系统为建筑供热供冷将大量减少建筑的碳排放量。 表表 2：地源热泵系统地源热泵系统的一次能源利用率的一次能源利用率显著高于传统锅炉供热系统显著高于传统锅炉供热系统 供热形式供热形式 一次能源利用率一次能源利用率 低值低值 高值高值 燃油锅炉供热系统 0.86(1-10%)=0.77 0.90(1-10%)=0.81 燃气锅炉供热系统 0.88(1-10%)=0.79 0.90(1-10%)=0.81 燃煤锅炉供热系统 0.75(1-10%)=0.67 0.84(1-10%)=0.76 地源热泵系统 3.639%(1-

25、6%)(1-10%)=1.18 4.439%(1-6%)(1-10%)=1.45 注：一次能源利用率=制热效率（一次能源发电效率（1-电力输送损耗率）（1-辅助设备能耗率） 其中辅助设备能耗为 10，一次能源发电效率为 39，电力输送损耗率为 6。 资料来源： 从建筑碳排放达峰看地热能的技术特性 、招商证券 3、应用于地热能建筑的热泵技术将成为实现应用于地热能建筑的热泵技术将成为实现“双碳双碳”目标的重要技术之一目标的重要技术之一 地热能是一种优质的清洁能源，已经成为国家实现地热能是一种优质的清洁能源，已经成为国家实现“双碳双碳”目标的重要目标的重要资源资源。地热能可用于供热、制冷与发电，其能

26、量利用系数高达 70%以上，能够全年全天运作，具有很强的竞争力。从全生命周期的理论排放量看，地热的排放均值为 15gCO2E/kWh，小于风电的 15.35gCO2E/kWh、光伏的 46gCO2E/kWh 和生物质的 25gCO2E/kWh3。“十二五”期间，我国城镇浅层地能应用面积由 2.3 亿 m2增加至 5 亿 m2，建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划中要求实施可再生能源清洁供暖工程，利用太阳能、空气热能、地热能等解决建筑供暖需求，逐步修订现行太阳能、地源热泵系统工程相关技术规范并明确提出全国城镇新增浅层地热能建筑应用面积 2 亿 m2以上，实际实现 4 亿 m2左右。在“十四五”建

27、筑节能与绿色建筑发展规划中，地热能有了量化指标，确立了新增地热能建筑应用面积 1 亿m2具体目标。可见应用地热能在实现“双碳”目标的战略地位日渐提高，国家对地热能的利用也更加全面而深入，而地源热泵作为将地热能转化为可利用能源的重要技术也或将带来良好的市场机遇。 3 CO2E/kWh 指每千瓦时发电量排放的二氧化碳当量。 敬请阅读末页的重要说明 8 行业深度报告 表表 3：地源：地源热泵热泵相关政策文件相关政策文件 发布时间发布时间 文件名称文件名称 相关要求相关要求 2022 年 3 月 11 日 “十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划 鼓励各地因地制宜推广使用地源热泵技术，十四五期间推广新增地

28、热能建筑应用面积 1 亿 m2。 2021 年 9 月 10 日 关于促进地热能开发利用的若干意见 到 2025 年，各地基本建立起完善规范的地热能开发利用管理流程，全国地热能开发利用信息统计和监测体系基本完善，地热能供暖（制冷）面积比 2020 年增加 50%，在资源条件好的地区建设一批地热能发电示范项目，全国地热能发电装机容量比2020 年翻一番；到 2035 年，地热能供暖（制冷）面积及地热能发电装机容量力争比 2025 年翻倍番。 2021 年 6 月 8 日 住房和城乡建设部等 15 部门关于加强县城绿色低碳建设的意见 大力发展绿色建筑和建筑节能，提升县城能源使用效率，大力发展适应当

29、地资源禀赋和需求的可再生能源，因地制宜开发利用地热能、生物质能、空气源和水源热泵等，推动区域清洁供热和北方县城清洁取暖，通过提升新建厂房、公共建筑等屋顶光伏比例和实施光伏建筑一体化开发等方式，降低传统化石能源在建筑用能中的比例。 2017 年 12 月 20 日 北方地区冬季清洁取暖规划（2017-2021 年） 积极推进水热型（中深层）地热供暖，到 2021 年，中层供暖 5亿 m2。按照“取热不取水”的原则，采用“采灌均衡、间接换热”或“井下换热”技术，以集中式与分散式相结合的方式推进中深层地热供暖，实现地热资源的可持续开发。 2014 年 4 月 16 日 住房城乡建设部办公厅关于201

30、3 年全国住房城乡建设领域节能减排专项监督检查建筑节能检查情况的通报 实现可再生能源在建筑领域规模化高水平应用。鼓励拓展可再生能源建筑应用技术应用领域，推进深层地热能的梯度应用、光热与光电技术结合、太阳能采暖制冷等技术的研究和推广。 2013 年 12 月 25 日 住房城乡建设部 工业和信息化部关于开展绿色农房建设的通知 绿色农房建设应将可再生能源应用作为重要内容。传统农房中火炕、火墙、灶连炕、架空炕等节能效率高的既有传统采暖设施，如有条件可充分结合太阳能、生物能、地源热泵等清洁能源的利用予以优化改造，形成更加高效、清洁的被动式取暖系统。 资料来源：国家住建部、国家能源局、中国政府网、招商证

31、券 二、二、地源热泵技术地源热泵技术日趋成熟，节能减排助力日趋成熟，节能减排助力“双碳双碳”目标目标 地源热泵地源热泵可以高效的转化地热能为可利用的清洁能源，在我国已经有四十余年的发展积累，具有多样的形式与丰富可以高效的转化地热能为可利用的清洁能源，在我国已经有四十余年的发展积累，具有多样的形式与丰富的应用场景。的应用场景。地源热泵可以在建筑供暖制冷、热水供应方面显著帮助减排，亦能与其他节能减排技术耦合，发挥供热、储能等特性，创造更大的价值。已有实例展现出其优异的经济价值与生态效益。地源热泵一度因为初始投资高、经济效益不显著而发展受限，但随着新技术迭代，辅之以国家利好政策，发展潜力巨大。 1、

32、地源热泵地源热泵细分多样，发展迭代细分多样，发展迭代四十余年四十余年 （1）地源热泵）地源热泵基本基本概念概念与发展简史与发展简史 热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置，在建筑当中有丰富的类型。地源热泵系统指以岩土体、地下水或地表水为低位热源，由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统，是 敬请阅读末页的重要说明 9 行业深度报告 一种即可供热又可制冷的地热能利用系统。根据开发利用区域深度和热源品位，地热能分为地下 1000m 内的浅层地热能资源、1000-5000m 的中层地热能资源与 5000m 以下的深层地热能资源。 目前地源热泵技术可根据利用的

33、地热能深度分为浅层地热能地源热泵技术与中深层地热能地源热泵技术。早期的地源热泵以利用浅层地热能为主，由于浅层地热能几乎完全不受资源限制并且应用技术不断优化更为成熟稳定，能量来源于地下能源，系统不向外界排放任何废气、废水、废渣、是一种理想的“绿色空调”，可广泛应用在办公楼、宾馆、学校、宿舍、医院、饭店、商场、别墅、住宅等领域，这些年来在我国各个地区得到了广泛推广和应用。相比之下，利用中深层地热能对热泵技术要求更高，在近几年才迎来研究热潮。 图图 4 地源热泵系统分类地源热泵系统分类 资料来源：中国地源热泵发展研究报告（2018）、招商证券 地源热泵技术在我国的发展可大致分为四个阶段地源热泵技术在

34、我国的发展可大致分为四个阶段：起步、推广、快速增长与平稳发展。1）20 世纪 80 年代至 21 世纪初为起步阶段，地源热泵技术逐渐进入我国科研工作者、暖通空调技术届人士的视野，但尚未被市场接受。2）21世纪初至 2004 年为推广阶段，地源热泵系统推广到全国各个地区，制造水源热泵机组的厂家和系统集成商在 2004年底达到 80 余家，相关科学研究剧增，但培训系统尚未构建，建筑的环境效益也尚未引起人们重视，地源热泵系统整体的市场较小。3）2005 年至 2013 年地源热泵迎来了快速增长阶段，受我国节能减排工作不断加强的影响，利好地源热泵技术的政策大量出台，整个行业爆发式增长，相关企业在 20

35、12 年底超 4000 余家，新技术不断涌现，2013年底地源热泵应用总面积达到 4 亿 m2。4）2013 年至今为发展稳定期，相关补贴政策逐步取消，地源热泵技术缺陷、运行费用高的问题日益突显，行业增长放缓，市场趋于理性，但随着近几年地源热泵的技术更迭，“双碳”目标推动大量利好绿色建筑政策出台，地源热泵有望迎来新的发展机遇。 （2）浅层地热能地源热泵）浅层地热能地源热泵 根据地热能交换系统形式的不同，浅层地热能地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水源热泵系统和地表水源热泵系统。在行业内部，地埋管地源热泵系统也经常被称为土壤源热泵系统或大地耦合系统，地下水源热泵系统和地表水源热泵系统则有时

36、被直接称为地下水系统和地表水系统。 敬请阅读末页的重要说明 10 行业深度报告 图图 5 截至截至 2013 年年住建部示范项目各种地源热泵系统比例住建部示范项目各种地源热泵系统比例 资料来源：中国地源热泵发展研究报告（2018）、住建部、招商证券 地埋管地源热泵系统是由传热介质通过竖直或水平土壤换热器与岩土体进行热交换的地源热泵系统。其利用岩土体作为热泵的低位热源。地表以下 20-100m，岩土体的温度已比较稳定，且热容量大，蓄热性能好，所以岩土体是很好的热源和热汇。与空气源热泵相比，地埋管地源热泵系统机组不需要风机，噪声小；不需要除霜，从而节省热泵的除霜损失，提高地源热泵运行的可靠性；其适

37、用范围较广，受地下水、地表水资源的影响不大，只要有足够的埋管空间即可，因此地埋管地源热泵系统的应用十分广泛，是对浅层地热能利用的优选方式，在近零能耗建筑与情节供暖中都有所应用。4但是目前其在技术方面仍有改善空间，需要提高施工质量。 图图 6 地埋管换热系统示意图地埋管换热系统示意图 资料来源：中国浅层和中深层地热能的开发和利用、招商证券 地下水源热泵系统是采用地下水作为低品位热源，并利用热泵技术，通过少量的高位电能输入，实现冷热量由低位能向高位能的转移，实现供热或供冷的系统。其适用于地下水资源丰富，且具备开采利用地下水许可的区域。由于地下水水温常年恒定，传热性能好，这类热泵系统的效率通常较高。

38、然而，为避免产生地下水热污染、地表凹陷等现象引发其他环境问题，回灌地下的水温需要严格控制，相关施工技术也需要升级。同时近年地下水资源紧缺问题也使得地下水开采利用的许可逐渐难以取得。上述诸多因素使得地下水源热泵系统逐渐减少。 地表水源热泵系统与地下水源热泵系统相比，其利用的水资源为河流、湖泊、海水、工业废水、生活污水等地球表面的水源，对水资源的处理要求更高，但对地下工程的技术要求更低。我国地表水资源丰富，且往往能够达成几十至几百万 m2的大型工程的应用条件，如南京江北新区的地表水热泵项目规划应用规模达到 1500 万 m2。地表水热泵项目有未来具有广泛的应用场景。 4 空气源热泵是建筑热泵的另一

39、种形式，它利用“逆卡诺”原理工作，从空气中吸收低温热量通过压缩机转化为高温热能，产生大量的热水，通过管道将热水输送到建筑物内，最后通过地暖机、风机盘管等供暖设备的末端给建筑物加热，再由热水在建筑物内部循环，使室内温度升高。 混合应用, 9.67%土壤源热泵, 33.70%地下水源热泵, 26.64%淡水源热泵, 10.93%海水源热泵, 5.46%污水源热泵, 13.61% 敬请阅读末页的重要说明 11 行业深度报告 图图 7 地表水传热过程地表水传热过程示意图示意图 资料来源：中国地源热泵发展研究报告（2018）、招商证券 由于浅层地热能地源热泵技术已经相对成熟，浅层地热供热目前在整个地热供

40、热中仍占据较大比重由于浅层地热能地源热泵技术已经相对成熟，浅层地热供热目前在整个地热供热中仍占据较大比重，但该技术地埋管管群占地面积大，并且存在冬夏热量不平衡问题，实际应用效果仍有提升空间。根据我国地热能开发利用现状与未来趋势，全国浅层地热能开发利用建筑主要分布在北京、天津、河北、辽宁、山东、湖北、江苏、上海等省市的城区。浅层地热能的开发优势明显，总体投资较低、技术成熟、应用范围广、审批手续少兼顾供冷与供热，但也有初始投资较高、维护不便、占地面积大等缺点，我国地源热泵技术起步较晚，但近年来发展迅速，在未来浅层地热能的研究中应偏向于地下换热方式、效率、减小占地面积的方向。 （3）中深层地热能地源

41、热泵）中深层地热能地源热泵 中深层地热能属于较为可靠的可再生资源，藏量丰富且在使用过程中不会产生温室气体，随着相关技术不断发展，中深层地热能属于较为可靠的可再生资源，藏量丰富且在使用过程中不会产生温室气体，随着相关技术不断发展，将有广阔的应用前景。将有广阔的应用前景。目前，中深层地热能主要的利用形式为水热型地热能供暖，相关利用技术主要有中深层地热水梯级利用技术和中深层地热能无干扰供热技术，前者的技术形式相对简单、经济性优异，应用较多。现已形成以天津、陕西、河北为代表的一批地热供暖示范项目。 中深层地热水梯级利用技术是指根据地热流体不同温度进行的地热逐级利用的技术。其梯级利用的合理性将直接影响其

42、经济性水平，地热水被抽水泵提升后，经板式换热器换热可直接供暖，低温尾水经水源热泵升温后可再次供暖。其在技术相对简单，成本相对较低，在“十四五”期间也得到国家的推广。地热水的回灌及运移是当前地热研究的热点。为保证等量同层回灌，当前常用泵是为加压、真空无压回灌，或采用“一采多灌”方式，这无形中增加了地热投资及运营成本，技术尚待突破。 敬请阅读末页的重要说明 12 行业深度报告 图图 8 中深层地热水梯级利用供热原理示意图中深层地热水梯级利用供热原理示意图 资料来源：地热能梯级利用系统优化研究、招商证券 中深层地热能无干扰供热技术，亦被称为干热岩供热技术，通过向地下岩层钻孔并在其中安装金属换热器，利

43、用其中的换热价值，将地下深处的热能导出至地面建筑。由于干热岩中流体很少，埋藏较深，需进行用超长地埋管将热量换取出来，这个过程依赖于水平钻井、压裂技术，新型高效换热材料，另外还要考虑到地下超长距离传输所造成的热量损失，随着技术的发展进步，干热岩的供暖很快能大范围利用。中深层地热能温度高，中高温部分经过换热能直接进行供热利用，其运行成本低，未来有很大发展空间，但资源量具有明显地域性。这种技术的特点在于“取热不取水”，可有效保护地下水资源，同时其钻孔、机房占地面积小，适合在建筑和人口密集区域开展，供暖性价比高。目前中深层地热开发利用研究上主要集中在成藏原理、勘查开发、尾水回灌、地热发电及管理利用、干

44、热岩等几个方向。这项技术近几年开始发展，尚不完善，主要需要克服热平衡问题，并要进一步研发降低初始投资成本，建立起行业技术标准，以提高其推广能力。 图图 9 干热岩型地热能供热原理图干热岩型地热能供热原理图 资料来源：中国浅层和中深层地热能的开发和利用、招商证券 敬请阅读末页的重要说明 13 行业深度报告 我国我国利用利用中深层地热能中深层地热能的产业仍处于发展阶段。的产业仍处于发展阶段。我国对整体的勘察程度较低，目前仅对北京城区、天津城区、河北雄县、西藏羊八井等少数地热田进行了系统勘察，对全国地热资源前潜力的认识尚停留在估算水平上。另一方面地热管理主体尚不明晰，地热管理涉及自然资源、水利、能源

45、等多个部委，目前国家层面的管理分工尚不明确，亦尚未建立产业信息统计系统，管理工作的支撑材料有所不足。 （4）地源）地源热泵耦合其他系统热泵耦合其他系统，相辅相成创造新价值，相辅相成创造新价值 在实务中，地源热泵常与其他系统耦合，互补优劣势，发挥更大的生态效益。在实务中，地源热泵常与其他系统耦合，互补优劣势，发挥更大的生态效益。地源热泵的主要功能为利用清洁能源为建筑供热与制冷，在转化地热能时，往往会消耗少量电能。这可以通过与其他节能减排系统耦合减小其影响。例如，目前已有研究提出地源热泵-BIPV/T 耦合系统的研究。由于太阳光辐射周期性限制，传统的 BIPV/T 系统无法保证光热转换的连续进行，

46、而地源热泵供暖系统有蓄热模式、放热模式和直接供暖模式这 3 种运行方式，地源热泵-BIPV/T 耦合系统可将夏季时光伏发电时产生的充足的余热用于冬季采暖，这样既可以降低光伏组件的工作温度，又可以提高整个耦合系统的热电综合效率。但当前地源热泵-PV/T 系统大都是将 PV/T 组件置于建筑屋面，导致建筑外墙的空间被浪费，这是后续的研究重点之一，同时，如何因地制宜得设计耦合系统也仍然需要进一步研究探索。 图图 10 地源热泵地源热泵-BIPV/T 耦合系统的工序原理耦合系统的工序原理 资料来源：一种地源热泵-BIPV/T 耦合系统的研究、招商证券整理 2、热泵热泵碳减排效果可观，碳减排效果可观，电

47、力负荷问题亦有良方电力负荷问题亦有良方 建筑用电和建筑供暖用热力这两项构成每年 15.5 亿吨的二氧化碳间接排放，占我国目前二氧化碳排放总量的 16%。地源热泵与其他热泵技术作为利用清洁能源供暖制冷的技术，正是减少这方面碳排放量的有效途径。哈工大倪龙教授团队，模拟热泵规模低增速、中增速、高增速的 3 种情景，量化分析了热泵技术在建筑供暖、建筑热水供应等方面的减碳效应。 敬请阅读末页的重要说明 14 行业深度报告 （1）热泵对建筑供暖减碳）热泵对建筑供暖减碳 我国目前城乡居住建筑面积约为 528 亿 m2，供暖面积约为 220 亿 m2。2040 年后我国人口将稳定在 14 亿，城乡居住建筑总规

48、模将达到 560 亿 m2，其中北方城镇需要供暖的建筑面积为 200 亿 m2，农村供暖建筑面积约为 100 亿m2。北方城镇建筑每年需要 50 亿 GJ 的热量来满足供暖需求，主要供暖方式为热电联产、燃煤区域锅炉房等。5假设供暖方式主要为热泵、热电联产、燃气、其他零碳热力与其他供暖方式，且其他供暖方式占比保持不变，并默认其他供暖方式的能源均来自于燃煤，预测未来监护供暖在不同热泵增速下的碳排放量与减排量。 到 2060 年，减排量将达到 4.816.54 亿 t/年，其中需求侧减排量为 1.67 亿 t/年，电力端减排量为 0.41 亿 t/年，热电联产和低碳热力规模扩大也贡献了 1.42 亿

49、 t/年的减排量。在热泵高增速下，2060 年减排量达到 6.54 亿 t/年，其中热泵减排量为 3.04 亿 t/年，占比 46%；而在热泵低增速下，热泵减排量为 1.31 亿 t/年，占比 27%。 图图 11 建筑供暖不同热泵增速下的碳排放量与减排量建筑供暖不同热泵增速下的碳排放量与减排量 资料来源：热泵技术在中低温热能生产中的减碳效益、招商证券 （2）热泵对建筑热水）热泵对建筑热水供应供应减碳减碳 我国目前居民主要通过燃气热水器、电热水器、太阳能热水器等方式制备生活热水。未来，随着生活水平的提高，热水供应普及率和热水使用量将增加，热水供应热负荷和生活热水耗能将逐步增加。随着碳中和的推进

50、，燃气热水器和电热水器逐步被取代，光伏技术的发展使得太阳能热水器占比也逐渐降低。 2060 年减排量达 0.761.52 亿 t/年，需求侧由于需求增加减排量为-2.39 亿 t/年，电力端减排量为 2.86 亿 t/年。在热泵高增速下，2060 年减排量达 1.52 亿 t/年，其中热泵减排量为 1.05 亿 t/年，占比 70%；而在热泵低增速下，2060年减排量达 0.76 亿 t/年，热泵减排量为 0.29 亿 t/年，占比 38%。 5 GJ 指吉焦，是热量的常用单位之一，1 吉焦（GJ）=1103兆焦（MJ）=1106千焦（KJ）=1109焦（J）。 敬请阅读末页的重要说明 15