制冷剂行业市场分析

制冷剂行业市场分析一、制冷剂：当前正处于三代向四代进化阶段制冷剂，又称冷媒、雪种，通过自身的气态和液态变化过程的吸热放热实现温度的调节。无机化合物（水、氨、二氧化碳）、卤代烃（氟利昂）、碳氢化合物（甲烷、乙烷、丙烷）以及其他烃类（乙烯、丙烯）都可以作为制冷剂。目前多使用卤代烃和碳氢化合物作为制冷剂。卤代烃的命名根据制冷剂的化学组成来划分，并且根据其化学组分的不同分为四代制冷剂。其中不含氢的卤代烃称为氯氟化碳，通常写成CFCs，为第一代制冷剂；含氢的卤代烃称为氢氯氟化碳，通常写成HCFCs，为第二代制冷剂；不含氯的卤代烃称为氢氟化碳，通常写成HFCs，为第三代制冷剂；第四代制冷剂为碳氢氟类，通常写作HFOs。制冷剂的环境评价指数是ODP和GWP。主流的第一二代制冷剂具有较高的ODP（OzonDepletionPotential）值，ODP值表示对臭氧层破坏能力，CFCs释放到大气中后，在紫外线的作用下释放出Cl自由基，与臭氧发生反应将臭氧变成氧，出现臭氧层空洞，导致过量的紫外线到达地球表面。而第三代制冷剂虽然有较低的ODP值，但是其GWP（GlobalWarmingPotential）值高，GWP值即CO2排放当量（规定CO2的GWP值为1）。制冷剂是氟化工产业链第一大下游分支。从产业链位置来看，制冷剂属于氟化工板块下游分支。制冷剂原料通常由萤石生产的HF和氯化物或乙炔合成，因此其景气度通常和萤石、氯化物同向变化。此外，二代制冷剂R22、R142b除了作为制冷剂用途外，还可以生产含氟高分子材料PTFE、PVDF、FKM等产品。三代制冷剂则只用于制冷剂、灭火剂。空调是制冷剂的主要应用市场，但近年来受房地产周期影响增速放缓。制冷剂主要用于空调、汽车、冰箱中，其中空调占比约78%、冰箱占比约16%、汽车占比约6%。2022年国内空调产量达到2.22亿台，同比+2%，冰箱产量达到8664万台，同比-4%，汽车产量达到2686万辆，同比+2%。二、全球推行配额生产政策接近40年，一二代基本退出制冷剂舞台全球推行制冷剂生产约束政策接近40年。全球首个提出控制制冷剂生产的政策是1985年颁布的《保护臭氧层维也纳公约》，该公约首次指出CFCs对臭氧层的损耗危害，是全球保护臭氧层行动的重要法律基础。真正对制冷剂定量约束的政策是1987年达成的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，以及随后产生的一系列修正案逐步对限制品种、禁用时间进程等进行完善。对第一代制冷剂生产的定量约束：1987年签订的蒙特利尔议定书要求冻结1986年CFCs的生产规模，并要求发达国家在1988年减少50%的制造量，自1994年则要全面禁止哈龙灭火剂（含溴、氯卤代烷类灭火剂）生产。1992年的哥本哈根修正案则将发达国家CFCs、CTC、TCA的最终淘汰时间确定为1996年，将哈龙淘汰时间确定为1994年。对第二代制冷剂生产的定量约束：1990年伦敦修正案增加4组共计34种HCFC受控物质。1999年北京修正案首次对HCFC的生产进行控制，发达国家将在2020年全面停止使用HCFCs，发展中国家要求在2030年停止使用。2007年蒙特利尔修正案对发展中国家的禁用时间日程做了修订，将冻结年度提前3年，将最终淘汰时间由2040年提前至2030年。对第三代制冷剂生产的定量约束：2016年基加利修正案则将18种HFCs正式列入受控清单，并要求发达国家到2036年削减85%HFCs、发展中国家到2045年削减80%HFCs。此外，除了蒙特利尔议定书及系列修正案外，欧盟也曾经从应用端颁布一系列约束政策。2006年欧盟委员会已经颁布了第一份针对F-gas的法规（2006/40/EC），指出自2011年1月1日，所有在欧盟销售的新车型空调使用的制冷剂GWP值必须小于150。自2017年1月1日，所有新出厂车型必须使用GWP不大于150的制冷剂。2014年欧盟又颁布了新一版的F-gas法规（2014/517/EC）,明确指出自2020年1月1日起，商业冷冻将禁止使用GWP高于2500的制冷剂；自2025年1月1日起，单元空调将禁止使用GWP高于750的制冷剂。我国于1989年加入《保护臭氧层维也纳公约》、1991年加入《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，2021年宣布接受《蒙特利尔议定书（基加利修正案）》，逐步加入制冷剂生产约束之中。国内对制冷剂约束的时间进程主要遵循发展中国家第一组，且除按规定的时间进程执行外，中国又增加了一些政策，分别在2009、2021年颁布法规禁止二代、三代制冷剂的新建扩建。三、二代制冷剂：国内执行10年以来，R22价格实现翻倍发达国家基本已经禁用二代制冷剂，发展中国家也即将在2030年退出。全球二代制冷剂的生产受控开始于1987年，发达国家在1989年冻结生产基线，计划在2020年全面淘汰。国内二代制冷剂基线年为2009-2010年，配额削减从2013年开始。根据最终确定的二代制冷禁用日程表看出，发达国家在2020年将HCFCs削减99.5%，在2030年将全面禁用。发展中国家将在2025年削减67.5%、2030年削减97.5%（保留2.5%的维修量），2040年将全面淘汰。国内于2013年开始正式实施配额制度生产。从过去8年的配额削减速度来看，国内分别在2014、2015、2019、2020、2023年累计削减1.3%、14.1%、18%、31.5%、50%。其中F141b、R142b的配额削减速度略快于R22。2023年F141b、R142b、R22的配额较2013年分别削减77%、67.8%、41%。根据蒙特利尔议定书，我国将在2030-2040年完成生产及消费端的淘汰（除保留2.5%维修用途外）。由于R22是主流的二代制冷剂，因此我们主要以R22为参照研究配额实施以来二代制冷剂价格及利润变化。R22中文名称为二氟一氯甲烷，由三氯甲烷和氢氟酸合成。R22于1936年问世，主要用于家用和工商业空调，此外也用于生产聚四氟乙烯及灭火剂中间体。在三代制冷剂尚未大规模渗透之前，R22是行业主流制冷剂。近年来随着配额的持续削减，新装市场对R22的使用日渐缩减，R22目前主要用于售后空调加氟维修市场以及用于生产聚四氟乙烯。从R22的下游消费来看，高分子合成消费占比逐年提升、新装市场及售后加氟市场消费占比逐年下滑，出口消费占比相对稳定。根据生态环境部公布的R22生产配额、内用配额（国内消费量）、使用配额（下游空调企业配额）以及百川盈孚的R22年度产量数据，可以推算出出口（生产配额-内用配额）、国内新装（使用配额）、国内售后（内用配额-使用配额）及PTFE消费量（年产量-生产配额）。根据此推算目前R22的消费结构中61%用于高分子材料PTFE的生产、17%用于国内售后替换市场、15%用于出口、6%用于国内空调新装市场。从供应端来看，2023年R22的生产配额、内用配额、使用配额相较于2013年累计削减41%/46.4%/65.4%，供需端持续收缩。其中生产配额分别在2014、2015、2019、2020、2023年有较大削减，分别累计削减1.8%、11%、13.5%、27.1%、41%。内用配额削减节奏与生产配额一致，但削减量较大，分别在2014、2015、2019、2020、2023年累计削减1.2%、9.5%、12.7%、35%、46.4%。复盘R22从2008-2023年的价格涨跌，可以看出R22在过去15年内一共经历5轮大周期（对周期中的上涨/下跌拆分介绍）：2008-2009H1价格下跌：这一阶段R22的价格从2008年初的1.2万/吨跌至2009年中的7000元/吨，跌幅达42%。下跌原因是由于二代制冷剂的配额是2009-2010年的企业产量均值，因此多数企业自2009年开始开启提负荷抢夺配额模式。2009H2-2011H1价格上涨：这一阶段R22的价格从2009年中的7000元/吨反弹至最高点2.8万/吨，涨幅高达300%，价差最高达到8000元/吨。价格上涨主要是2009年国内实施的家电下乡政策及房地产上行周期对制冷剂需求的强支撑。且此时三代制冷剂方案并不成熟，410a的专利尚未到期。此外，受英力士等海外化工企业关闭上游三氯甲烷装置影响，原料三氯甲烷和HF的价格上行也形成成本支撑。2011H2-2013Q1价格下跌：这一阶段R22的价格从2.8万/吨一路下跌到0.88万/吨，跌幅为69%，价差最低约1700元/吨。价格下跌一方面由于R410a的专利在2011年底到期，R22的竞品出现，另一方面原料三氯甲烷和HF的价格持续下跌。2013-2014H1价格上涨：这一阶段R22的价格从底部0.88万/吨上涨到1.4万/吨，涨幅为59%，价差最高涨到6100元/吨。价格上涨的原因是2013年国内正式实施配额制管理。2014H2-2016Q1价格下跌：这一阶段R22的价格从1.4万/吨跌到0.85万/吨，跌幅为60%，价差最低跌到2400元/吨。价格下跌的主要原因是由于R22涨价后利润丰厚，配额外低价产能开始生产。2017-2019Q1价格上涨：这一阶段R22的价格从底部0.85万/吨上涨到2.25万/吨，涨幅为165%，价差最高涨到11000元/吨。价格上涨主要由于国内开启供给侧改革，限制上游原料及制冷剂开工，原料及制冷剂价格均实现上涨。2021年9-10月价格冲高回落：这一阶段R22的价格在1个月内呈现过山车趋势，最高涨到2.6万/吨，价差最高达到29700元/吨。价格变动原因主要是能耗双控下上游材料及制冷剂产能被迫停工。2023年以来持续上涨：这一阶段R22的价格从1.6万/吨上涨到2万/吨，涨幅为59%，价差最高涨到10950元/吨（即当前价差）。2023年R22生产配额加速削减，同比-19%。截至2023/4/30日，R22价格为2万/吨，处于过去15年的62%分位。配额削减十年以来R22价格实现翻倍增长，未来7年配额加速削减有望进一步挺价。2023年国内生产配额累计削减41%，距离蒙特利尔议定书规定的2025年削减67.5%、2030年削减97.5%目标仍然有一定距离，未来7年的年均削减速度需要达到8%，显著高于过去10年年均削减速度的4.1%。未来7年国内对R22的配额削减有望提速，价格中枢有望显著上移。非制冷剂用途R142b并不限制扩产，近年PVDF一体化扩产较多，R142b价格较难复制此前涨情。R142b目前最大下游是合成含氟高分子PVDF，并且由于2021年锂电需求爆发以及海外发达国家R142b产能退出，R142b和PVDF呈现共振上涨的趋势，PVDF、R142b的最高价分别达到46、20万/吨。然而由于非制冷剂用途的R142b扩产并不受限，R142b-PVDF一体化新产能逐步投产，PVDF和R142b价格在2022年下半年开启共振下跌趋势，目前R142b价格回归到2万/吨，预计短期价格维持，此后较难复制2021年涨幅。双重政策引导下F141b供需端持续削减，价格总体平稳。F141b的用途为发泡剂、清洗剂与制冷剂，主要下游是用作发泡剂，主要用于制造PU泡沫、PS泡沫。目前F141b正处于各个下游逐渐淘汰使用的阶段，根据生态环境部门的公告，2011-2018年在聚氨酯泡沫行业逐步完成F141b淘汰；2019年1月1日起禁止生产以F141b为发泡剂的冰箱冷柜、冷藏集装箱、电热水器产品；2023年7月1日起，任何企业不得使用F141b为发泡剂生产保温管产品、太阳能热水器产品。而供给端来看，2023年国内F141b的生产配额为2.11万吨，较2013年累计削减77%。由于供需端双重削减，过去5年F141b价格总体平稳，目前F141b价格为2.2万/吨，过去5年价格分位值为47%。四、三代制冷剂：供给端即将迎来强约束、景气周期有望快速启动三代制冷剂在2012-2013年开始接棒二代制冷剂，目前应用时间已达10年。三代制冷剂主要为氢氟烃，包括R32、R134a、R125、R410a等。在二代制冷剂于2013年开始配额制生产、三代制冷剂海外专利相继在2009-2011年失效后，ODP值为0的三代制冷剂逐步占据主要舞台。三代制冷剂细分为单工质制冷剂和混合工质制冷剂，前者包括R32、R134a、R125、R143a，后者包括R410a、R407c、R507a等。R410a由50wt%R32+50wt%R125混配而成，R407c则是由R32、R125和R134a按照23wt%、25wt%、52wt%的比例混配而成。（一）R32和R134a分别是空调和汽车领域的主流制冷剂三代制冷剂中R32制冷效率最佳。目前主流使用的三代制冷剂主要是R32、R134a、R410a，其中R32、R410a在空调领域使用较多。根据制冷百家的数据，从相对冲注量和容积制冷量对比来看，R32的制冷效率优于R410a、R22，是目前制冷效率最高的制冷剂。国内新装市场中R32消费占比63.6%，是最主流的制冷剂。R410a是最早出现替代二代制冷剂的三代制冷剂，2010年日本的空调几乎完全替换为R410a、欧洲约有40%的空调使用R410a。中国则在2011年海外专利到期后开始使用R410a。而R32则是由日本大金于2012年11月率先在全球推广销售，由于具备更高的制冷制热效率及更低的GWP值，目前已经成为空调市场的主流制冷剂品种。根据产业在线数据，2022年国内空调新装市场中约64%使用R32，但由于国内使用R32时间相对较晚，因此目前国内维修市场以R410a（37.5%）和R22（62.5%）为主。汽车空调则基本使用R134a作为制冷剂。最早汽车空调主要使用R12作为制冷剂，随着蒙特利尔议定书的签订，以及杜邦在1999年开发出R134a产品，国内于2002年开始下线的新车型均使用R134a作为制冷剂。根据产业在线数据，2022年海外汽车市场中有71%使用R134a作为制冷剂，国内汽车市场的R134a的使用率达到99%。从需求角度出发，R32、R134a的景气度向上。通常一台空调对R32的用量约为0.43kg、对R410a的用量为0.45kg，一辆车对R134a的用量为0.8kg，一台冰箱对R410a的用量约为0.3kg。假设2023-2025年国内空调产量增速分别为4%/4%/4%、冰箱产量增速分别为1%/1%/1%、汽车产量增速分别为4%/3%/7%，同时每三年加注一次制冷剂（即维修市场），则R322023-2025年需求量预计分别为26.50/27.53/28.16万吨，以当前行业产能46.7万吨测算，则反推出未来三年开工率分别为57%/59%/60%，2023-2025年行业开工率持续提升，表明行业景气向上。同理，R134a2023-2025年需求量预计为14.24/14.30/14.46万吨，以当前行业产能33.5万吨测算，反推出未来三年开工率分别为42%/43%/43%，2023-2025年行业开工率较2022年小幅提升，表明供需格局优化。（二）供应端受配额约束，配额决定利润弹性根据2016年的《蒙特利尔议定书（基加利修正案）》，发达国家应在2011-2013年HFCs使用量平均值基础上，自2019年起削减HFCs的消费和生产，到2036年后将HFCs使用量削减至其基准值15%以内；发展中国家应在其2020-2022年HFCs使用量平均值的基础上，2024年冻结削减HFCs的消费和生产，自2029年开始削减，到2045年后将HFCs使用量削减至其基准值20%以内。部分发展中国家如印度、巴基斯坦、伊拉克等可自2028年开始冻结，2032年起开始削减。目前国内已经渡过2020-2022三年配额锁定期，配额市场即将在2024年开启。但目前三代制冷剂具体配额发放方案尚未确定：1）若根据此前基加利修正案的规定，则我国HFCs生产基线由65%的二代生产基线+2020-2022年三年三代产量均值加总而成，并且将配额总额发放给各个企业，由各个企业自行分配生产。2）若国内三代制冷剂配额分配方式参照二代制冷剂按产品产量定配额，即配额基准值不变，将GWP总额具体分配到每个产品，则每家企业的实际配额根据过去三年产量均值来定。综合各个企业的产能数据来看，目前三代制冷剂产能弹性依次为巨化股份、三美股份、东岳集团、永和股份。（三）三代制冷剂即将开启景气向上周期、利润反转即将兑现由于过去三年大多数企业有超产抢配额的目的，叠加下游空调、冰箱排产同比增速较差，过去3年配额基准年内三代制冷剂大多处于亏损状态。其中主流制冷剂R32在2020-2022年持续亏损，R134a的毛利率在2020-2022年也大多数为负值。随着配额锁定期的结束，2023年以来R32、R134a价差逐渐回归正值。截至2023/5/5日数据，R32、R134a的价格为1.5/2.43万/吨，自年初以来+13.2%/+3.2%，价差自年初以来+867.7%/+202%。根据当前价格测算R32毛利率约在5%，R134a的毛利率约在15%。由于2023年尚未实施配额制生产管控，生产端的开工约束更多为企业追求利润的行为，因此我们推测2023年三代制冷剂的价格中枢预计在略盈利的水平。我们以R22、R32、R134a、R125的价格及供需数据编辑制冷剂行业指数，并回溯过去9年数据。根据计算，当前制冷剂板块价格分位数为30%、价差分位数为47%、库存天数分位数为62%。价格及价差处于历史50%以下分位，且价差持续向上修复。展望后续，我们认为三代制冷剂有望复制甚至超越二代制冷剂10年1倍涨幅的趋势。在二代制冷剂实施配额生产时，三代制冷剂技术已经成熟且海外专利已经到期，三代制冷剂顺利取代二代制冷剂削减的部分。但由于四代制冷剂目前价格（20万/吨以上）远高于三代制冷剂，叠加四代制冷剂搭配的设备和三代完全不同，而设备的替换周期一般在8-10年，因此三代制冷剂涨价空间有望超越二代制冷剂涨幅。我们从乐观、中性、悲观三个角度假设三代制冷剂涨幅，并给出对应公司的净利润弹性。①悲观假设：三代制冷剂上涨50%。假设依据是二代制冷剂在2013年实施配额制后至2014年年中涨幅为50%，假设三代涨幅参照二代，则对应的三代制冷剂R32、R125、R410a、R152a、R134a、R143a的价格分别为2.25/3.83/3.08/2.40/3.64/3万元/吨，同时将开工率调至6成，则对应净利润：巨化股份（22.86亿）、东岳集团（15.4亿）、三美股份（11.02亿）、永和股份（7.44亿）。②中性假设：三代制冷剂均上涨至历史最高价。考虑到二代制冷剂在配额实施后价格创新高，则中性假设下将三代制冷剂价格调至最高价。则对应R32、R125、R410a、R152a、R134a、R143a的价格分别为3.4/10/6.5/4/5/6.7万元/吨，同时将开工率调至6成，则对应净利润：巨化股份（50.25亿）、东岳集团（33.7亿）、三美股份（26.3亿）、永和股份（18.41亿）。③乐观假设：三代制冷剂价格均上涨至8万/吨。考虑到三代制冷剂涨幅天花板是四代制冷剂的成本。根据下文的测算，R1234yf的原材料价格至少在10万元/吨以上，我们乐观假设下给予每个三代制冷剂价格为8万/吨，则对应净利润：巨化股份（82.88亿）、东岳集团（45.9亿）、三美股份（38.53亿）、永和股份（22.98亿）。五、四代制冷剂：高效清洁、但制造及替换成本高昂四代制冷剂分为天然制冷剂和人工合成制冷剂，前者包括二氧化碳、氨气、R290等，后者包括R1234yf、R1234ze等。四代制冷剂的特点是ODP为0，GWP值极低，是最理想的制冷剂方案。二氧化碳是最清洁最高效的天然制冷剂，但是制冷设备成本高昂。CO2GWP值为1，远小于欧盟规定的最高限制值，并且化学稳定性强、不可燃、无毒，与各种润滑油和机械结构有很好的相容性。CO2不仅是最清洁最环保的制冷剂，其在制冷性能和系统效率方面都优于R134a，此外由于CO2气体压缩比低，可以提高压缩机效率。但由于CO2的跨临界制冷剂循环的运行压力不适配于现有的空调零部件，因此CO2的替换成本非常高昂。R290同样非常清洁，但是易燃，使用场景受限。R290即丙烷，也是天然制冷剂，其分子式中不含氯元素，因而ODP值为0，GWP值为0。r290虽然最为环保，但有着高度易燃的性质，所以要求只能充注2p以内的空调，大p数空调受到限制，因此当前渗透率较低。HFO-1234yf属于人工合成的第四代制冷剂，与R134a效果接近，无需改变现有制冷设备，但材料合成成本高昂。HFO-1234yf在2007年由霍尼韦尔和杜邦联合研制，其分子式为CF3CF=CH2，ODP值为0，GWP值为4，远低于二代和三代制冷剂。此外R1234yf在大气中的寿命只有11天，对环境造成的影响较小。在制冷性能和循环效率上，R1234yf和R134a的效果相近，同时由于其分子量、密度等性质和R134a接近，因此在现有空调上做少量调整即可直接应用。目前四氟丙烯（HFO-1234yf）专利主要集中在美国科慕、美国霍尼韦尔、日本三菱、法国阿科玛、日本松下等企业手中，国内巨化集团、珠海格力电器、中化蓝天集团等企业也有相关专利申请，但目前主要以给海外企业代工为主。R1234yf的合成路线较多，每家企业有各自的合成路线。根据我们的梳理，目前一共有6种工艺路线。工艺1是三爱富中昊给科慕代工所采用的路线，该工艺具有成本低廉的优势。霍尼韦尔公司则采用工艺2，该工艺具有原料易得、价格低廉、利用率高的优点，但部分环节要求强碱，系统较为复杂。科慕另外开发的路线为工艺3，该工艺对设备的耐温性有较高要求，容易发生危险。杜邦早年则采用工艺5合成R1234yf，但是该法需要较高合成温度且转化率低，目前并不常用。阿科玛采用采用的工艺6总体转化率较高。工艺5的原材料成本约为11.08万元/吨。我们以工艺5为例拆解杜邦法合成R1234yf的成本。工艺5是用一氯甲烷和R22为原料，在700-900℃高温下反应，该法的转化率并不高，仅有14.8%。据此测算，则该方法下R1234yf的原材料合成成本约为11.08万元/吨。四代制冷剂及配套制冷剂设备尚不成熟，短期较难取代三代制冷剂。天然四代制冷剂虽然材料易得、GWP值极低，但R290的易燃性和二氧化碳的设备改造成本限制其渗透，人工四代制冷剂R1234yf无需对现有制冷体系有较大改动，有望成为最先量产的产品，但目前R1234yf的成本和售价高昂，短期难以取代成熟的三代制冷剂。且目前R1234yf的原材料成本在10万/吨以上，表明目前三代制冷剂价格的天花板在10万/吨。六、重点公司分析1、巨化股份制冷剂行业龙头，具有较为完善的氟化工产业链。公司成立于1998年，前身为1958年成立的衢州化工厂。公司主营氟化工、氯碱化工、石油化工业务，目前公司是氟制冷剂、含氟高分子、氯碱龙头，拥有从氢氟酸、甲烷氯化物、乙烯氯化物到制冷剂、含氟高分子、氟精细化工品的完整产业链。目前公司氟化工原料产能107.24万吨、制冷剂产能68.23万吨（其中三代制冷剂产能48.07万吨）、含氟聚合物产能13.99万吨（其中氟聚合物产能4.69万吨）、含氟精细化学品产能0.48万吨、食品包装材料产能20万吨、石化材料产能48.5万吨、基础化工品产能339.58万吨。公司预计为三代制冷剂龙头，享受三代制冷剂最大涨价弹性。根据公司产能布局及过去三年开工率预测，公司是目前三代制冷剂配额占比最大企业，具备行业定价权。我们预期三代制冷剂在配额基准年之后价格上涨趋势较为确定，公司作为配额占比最多的企业，有望享受最大涨价弹性。公司在氟材料深耕多年，具备高端材料研发实力。（1）氟冷却液：由于服务器处理器CPU功耗不断提升下，国家对数据中心PUE指标考核加严，对液冷需求提升。当前氟冷却液浸没式冷却的PUE最低，成为下游的最优选择。公司5000吨巨芯冷却液产能规划中的一期1000吨已经投产，预计在3M关停工厂+数据中心需求提升的趋势下，公司有望快速卡位。（2）四代制冷剂：长期看四代制冷剂是行业未来主流路线。由于目前专利封锁，公司通过与霍尼韦尔合作形式代工四代制冷剂，目前公司拥有0.8万吨四代制冷剂产能（R1234yf、