植物照明行業(yè)研究報告

植物照明行業(yè)研究報告

導(dǎo)語根據(jù)OFweek產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，到2021年，全球LED植物生長燈的市場占比將達(dá)到60％，預(yù)計未來LED光源滲透率將進(jìn)一步提升，占據(jù)植物照明領(lǐng)域的主流。一、人工光源改變種植模式，植物照明市場持續(xù)擴容（一）提升光能利用率，照明促進(jìn)植物高效高質(zhì)量成長植物照明是指利用人工光環(huán)境代替陽光來保證植物的健康生長。植物的生長發(fā)育離不開光的作用。光作為環(huán)境信號調(diào)控植物一系列的生長發(fā)育行為，如種子萌發(fā)、形態(tài)建成、開花和次生代謝產(chǎn)物的合成。同時，植物光合作用吸收太陽光并將其轉(zhuǎn)化成化學(xué)能以糖的形式儲存，然后再利用這些能量進(jìn)行生長。光譜分析表明，在七色光中，植物主要吸收紅光和藍(lán)光進(jìn)行光合作用。而綠光、黃橙光和遠(yuǎn)紅光等微量光則參與植物生長的其它代謝過程。植物可利用的光合有效輻射位于可見光的范圍。而太陽光的波長范圍覆蓋了從X射線到無線電波的整個電磁波譜。相較于太陽，植物照明最大的優(yōu)勢是它的可控性，它不會隨著白天或是黑夜、夏天或是冬天、雨天或是晴天而改變強度，能為植物提供穩(wěn)定一致的光。不同植物對光的“識別”和“喜好”，為人工光栽培植物提供了理論指導(dǎo)。太陽光為萬物共享，不會偏愛任何一種植物，只能植物去適應(yīng)它。而植物照明可以針對每一種植物或者每一個發(fā)育階段，精準(zhǔn)設(shè)計、量身定制植物的光配方，更高效地培育植物，為植物生長提供足夠的“光肥”。植物照明為照明產(chǎn)業(yè)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用開拓了廣闊持久的下游市場。其不僅可以促進(jìn)植物的光能利用率，提高產(chǎn)量，還能改善植物的形態(tài)色澤、內(nèi)在成分等，因而在糧食生產(chǎn)、果蔬培育、花卉種植、藥用植物栽培、食用菌、藻類工廠、驅(qū)蚊殺蟲等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。適宜高效的植物照明燈具，配備上智能優(yōu)化的光控策略，使得作物培育不再受到自然光條件的拘束，對于增強農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、保障農(nóng)產(chǎn)品安全具有非常重要的意義。（二）植物照明發(fā)展迅速，市場規(guī)模不斷增長在北美特殊經(jīng)濟(jì)作物的合法商用化、疫情促使全球增強糧食危機意識、土地短缺以及植物工廠興起等多重因素推動下，近年來植物照明發(fā)展迅速。根據(jù)Frost&Sullivan的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，全球植物補光設(shè)備市場規(guī)模從2015的17.6億美元上升至2019年的37.9億美元，年均復(fù)合增長率為21.1%。Frost&Sullivan預(yù)計2020年至2024年全球植物補光設(shè)備行業(yè)市場規(guī)模的年復(fù)合增長率將維持在25.5%，市場規(guī)模將在2024年將達(dá)到115.0億美元。目前市場上主要存在四大類植物照明燈：LED燈、熒光燈、高壓鈉燈、白熾燈及鹵燈。根據(jù)OFweek產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，到2021年，全球LED植物生長燈的市場占比將達(dá)到60％，預(yù)計未來LED光源滲透率將進(jìn)一步提升，占據(jù)植物照明領(lǐng)域的主流。當(dāng)前全球LED植物照明下游應(yīng)用市場仍主要集中在日本、美國、荷蘭等國。根據(jù)高工產(chǎn)研LED研究所數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年我國LED植物燈具出口金額超5億美元，比上年同期增長426.3%。智研咨詢的數(shù)據(jù)表明，2019年我國LED植物照明系統(tǒng)及燈具市場產(chǎn)量分布為為10.83萬套和40.90萬套，國內(nèi)需求僅為14,957套和59,846套，海外市場需求占比達(dá)八分之七。我國的LED植物照明存量需求市場相對較小，未來增長空間巨大。同比于18年，19年我國LED植物照明系統(tǒng)及燈具市場需求增長較快，同比增長率分別達(dá)21.94%及22.46%。中國農(nóng)科院預(yù)測，根據(jù)我國現(xiàn)有農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模估算，未來5年農(nóng)用LED照明燈具及其控制裝備的需求量將達(dá)到幾十億元。二、核心組件驅(qū)動創(chuàng)新，植物照明邁向成熟（一）LED光源由于傳統(tǒng)植物燈成本較低，因此在植物照明中仍有使用。但隨著人工光源技術(shù)的成熟，有更多優(yōu)點的LED光源逐步取代傳統(tǒng)光源，逐步成為植物照明的主要光源。LED光源與傳統(tǒng)燈具在發(fā)光原理上存在本質(zhì)差別。白熾燈通過對燈絲加熱而發(fā)光，將會浪費大部分電能。高壓鈉燈、金鹵燈、熒光燈等氣體放電燈，其光譜特性主要由氣體成分本身的特性決定。LED為固態(tài)光源，核心是由半導(dǎo)體制成的PN結(jié)，通過PN結(jié)的電子與空穴的遷移與復(fù)合而發(fā)光，制造PN結(jié)的化合物不同，其發(fā)光特性也不同。LED光源植物燈光更高效、節(jié)能。農(nóng)業(yè)照明對燈具的使用密度相對于通用照明來說是極高的。三安中科的研究表明，高光需的植物每平方米種植面積的用電功率高達(dá)500-1000W，這對植物燈的電光轉(zhuǎn)換效率提出了嚴(yán)苛的要求。目前，LED植物燈的電光轉(zhuǎn)換效率是白熾燈的20倍以上、熒光燈的3倍、高壓鈉燈的近2倍。LED光源燈光強且發(fā)熱少，可以近距離接觸植物而不灼燒到植物葉片和操作人員，適用于室內(nèi)多層種植等場景。LED光譜波段覆蓋范圍廣，易獲得單色光及全光譜，且光譜可調(diào)性強。LED可覆蓋200-950nm的波長范圍，存在數(shù)十種單色光LED。這有利于提高植物對紅光和藍(lán)光的利用率，且可實現(xiàn)不同植物的光譜定制。通過單色LED芯片激發(fā)熒光粉擴寬單色光的半波寬，可獲得全光譜的白光；對不同光色的LED進(jìn)行電流大小的分別控制，還可調(diào)控光譜。LED壽命長，光衰小，可控性強，智能控制潛力大。LED燈的理論壽命高達(dá)10萬小時以上。根據(jù)三安中科的數(shù)據(jù)，高端LED植物燈工作36000小時后的光衰仍然小于10%，且在每秒鐘30000次的快速開關(guān)條件下仍能正常工作。不似傳統(tǒng)光源燈泡的360度發(fā)光，LED封裝后一般為180度單面發(fā)光，更容易形成小角度發(fā)光的投光燈將光線集中照射到植物上，還可被制成近距離照射時光照仍特別均勻的面板式植物燈。國內(nèi)企業(yè)紛紛快速布局植物照明業(yè)務(wù)，2020年我國從事植物照明的企業(yè)已經(jīng)超過300家。上游芯片制造商如三安光電、華燦光電、乾照光電等均已布局植物照明LED光源細(xì)分市場，中游封裝企業(yè)如國星光電、鴻利智匯、億光電子等龍頭企業(yè)均紛紛聚焦植物照明技術(shù)。（二）驅(qū)動電源LED驅(qū)動電源指將外界一次電能轉(zhuǎn)換為LED所需二次電能的電源供應(yīng)器。LED驅(qū)動電源的輸入電能包括交流電和直流電，而輸出電能一般為可隨LED正向電壓變化而改變電壓的恒定電流。LED驅(qū)動電源主要應(yīng)用于LED照明、LED顯示屏和LED背光領(lǐng)域，其中LED照明對于驅(qū)動控制技術(shù)要求最高,是LED驅(qū)動電源目前最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，市場前景最為廣闊。LED植物照明驅(qū)動電源在轉(zhuǎn)化效率、溫度控制、精準(zhǔn)調(diào)光、質(zhì)保壽命等方面的要求相對于其他LED驅(qū)動電源更為嚴(yán)格。在轉(zhuǎn)化效率上,LED植物照明驅(qū)動電源效率越高,損失的電能以及以熱量形式散發(fā)的損失效率就會越低。對于終端種植而言,不僅可以節(jié)省電費支出,還能控制植物工廠內(nèi)的溫度,不會導(dǎo)致過高的溫度影響植物的最佳生長。在精準(zhǔn)調(diào)光上,LED植物照明驅(qū)動電源通過提供光譜可調(diào)、智能編程等功能,實現(xiàn)植物照明系統(tǒng)根據(jù)不同植物的光譜需求最終輸出所種植植物需要的光照。在質(zhì)保壽命上,植物照明需要電源更長的質(zhì)保壽命,因此對于驅(qū)動電源的可靠性和質(zhì)量要求有更高的要求。按產(chǎn)品的功率范圍劃分，LED驅(qū)動電源可以分為大功率、中功率和小功率三種類型。一般情況下，在中、大功率LED照明產(chǎn)品的整體成本中占比相對較高。LED驅(qū)動電源在LED照明產(chǎn)品的整體成本中占比約為20%-30%，LED植物照明驅(qū)動電源在整體成本中占比一般為30%。中國LED驅(qū)動電源產(chǎn)值占據(jù)全球首位，未來市場空間廣闊。根據(jù)崧盛股份招股書所引用的高工產(chǎn)研LED研究所（GGII）的統(tǒng)計，2018年中國LED驅(qū)動電源產(chǎn)值規(guī)模為280億元，占全球LED驅(qū)動電源產(chǎn)值規(guī)模403億元的69.5%，2015-2018年期間中國LED驅(qū)動電源產(chǎn)值在全球市場占有率提升了將近9.8個百分點。2020年中國LED照明驅(qū)動電源市場規(guī)模達(dá)389億元，同比增速10.3%。三、下游市場需求爆發(fā)，植物照明進(jìn)入發(fā)展快車道（一）北美大麻合法化大麻的主導(dǎo)成癮成分是四氫大麻酚（THC），THC可以讓使用者在獲得愉悅感的同時吸食成癮。四氫大麻酚含量是當(dāng)前界定娛樂大麻、醫(yī)用大麻和工業(yè)大麻的直接標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)大麻四氫大麻酚含量極低，普遍界定為低于0.3%，醫(yī)用大麻THC含量介于0.3%-0.5%，娛樂大麻的THC含量則高于0.5%。大麻的醫(yī)療效用，可有效用于多種疾病。目前可合法使用醫(yī)療大麻的國家和地區(qū)包括：美國部分州、阿根廷、澳大利亞、加拿大、德國、希臘、以色列、意大利、荷蘭、新西蘭、葡萄牙、瑞士和泰國等等國家地區(qū)。近十年來，娛樂用大麻產(chǎn)業(yè)逐漸開始合法化。大多數(shù)國家禁止將大麻用于娛樂目的，法律除了禁止種植、銷售和吸食大麻外，還對合法種植、銷售大麻的企業(yè)和個人施加重稅。但荷蘭一直對大麻實施非正式地去犯罪化政策。13年，烏拉圭率先成為全球首個大麻銷售、種植合法化的國家；18年10月加拿大緊隨其后。目前，娛樂性大麻合法化的國家有如加拿大、格魯吉亞和烏拉圭，以及美國的部分州。至2019年，近12%的美國居民正在穩(wěn)定消費娛樂用大麻。且近年來美國大麻產(chǎn)品的活性效力顯著增強。據(jù)Mehmedicet.al.的調(diào)查報告顯示:在華盛頓州其所銷售的大麻產(chǎn)品中的THC比例高達(dá)20%以上。更高的THC比例意味著更強地吸食成癮性和更高增長率的需求市場。預(yù)計未來大麻將被廣泛用作酒精和煙草的替代品。從政策上來看，美國目前已有38個州和哥倫比亞特區(qū)已將大麻的醫(yī)療用途合法化，已有18個州實現(xiàn)了娛樂大麻合法化。2018年5月，美國有30個州實現(xiàn)醫(yī)用大麻合法化，9個州實現(xiàn)娛樂大麻合法化。今年以來，紐約州、新墨西哥州和弗吉尼亞州通過了成人用娛樂大麻合法化。該娛樂大麻合法化法案創(chuàng)立了大麻生產(chǎn)商和分銷商牌照制度。根據(jù)預(yù)測，阿拉巴馬州有望成為美國第39個實現(xiàn)藥用大麻合法化的州。未來康涅狄格州、明尼蘇達(dá)州和夏威夷州也將可能實現(xiàn)娛樂用大麻合法化。當(dāng)紐約州開始合法銷售成人使用大麻時，它將成為全美最大的娛樂用大麻市場。

紐約州大幅擴大了大麻的醫(yī)療覆蓋范圍，且將允許醫(yī)用大麻公司進(jìn)入娛樂市場。根據(jù)紐約醫(yī)用大麻工業(yè)協(xié)會的一項研究表明，由21歲及以上成年人居民和游客支撐起的紐約大麻市場需求大概為46億美元，預(yù)計到2027年將增長到58億美元。此外，新澤西州、紐約州和康涅狄格州將在美國東岸和內(nèi)陸引起多米諾骨牌效應(yīng)，創(chuàng)造出一個世界上最大的成人吸食大麻的地區(qū)。僅為滿足紐約市大麻種植的需要，22年大麻種植面積需擴增至139平方英尺。預(yù)計2022年至2027年大麻種植面積需要翻42倍，至27年增長至600萬平方英尺。絕大部分大麻都需要在室內(nèi)種植，這些增需求都將帶動植物工廠的增長，從而帶動植物照明市場的需求。美國為全球大麻最主要消費市場。根據(jù)SolarBotanicals公司的數(shù)據(jù),2020年全美大麻市場規(guī)模約為157-190億美元，其中醫(yī)用大麻的市場規(guī)模約55-68億美元，娛樂用102-122美元。預(yù)計到2023年美國合法大麻市場可能達(dá)到304億美元。其中成人使用的娛樂大麻有望達(dá)220億美元，醫(yī)用大麻將占剩下的84億美元。北美市場娛樂大麻需求爆發(fā)將帶動植物照明市場持續(xù)高增長。據(jù)BDSA統(tǒng)計，2020年全球大麻合法銷售市場近213億美元，相比于2019年的144億美元，同比增長48%。預(yù)計未來隨著美國娛樂用大麻合法化進(jìn)程的推進(jìn)，至2026年，全球大麻需求市場將達(dá)559美元。（二）垂直農(nóng)場垂直農(nóng)場是一種控制環(huán)境農(nóng)業(yè)。是在完全封閉的環(huán)境中，通過技術(shù)手段模擬作物所需的水、陽光以及溫度等生長環(huán)境，利用無土栽培配合生物有機肥，充分利用可再生的資源和溫室技術(shù)的一種新型農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。垂直農(nóng)場的每畝地相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)可種植10-100倍的產(chǎn)品，能在適應(yīng)氣候變化的糧食系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。不依賴于氣候的室內(nèi)栽培環(huán)境使得作物全年都可生長，且?guī)缀醵寄鼙皇斋@。根據(jù)世界糧農(nóng)組織估計，至2050年為了養(yǎng)活全球90億人口，需將全球糧食產(chǎn)量提高70%，資源的減少、耕地的限制、人口的增加迫使人類必須采用更高效的糧食種植方式。80%的耕地都采用室內(nèi)控制環(huán)境種植的荷蘭只擁有美國1/270的土地，但農(nóng)業(yè)出口量卻只僅次于美國。荷蘭一英畝的垂直農(nóng)場綠葉蔬菜種植區(qū)可在一年內(nèi)生產(chǎn)十英畝農(nóng)田在室外生產(chǎn)的量。垂直農(nóng)場能夠降低運營成本。根據(jù)ARTEMIS室內(nèi)農(nóng)業(yè)狀況調(diào)查顯示，在智能農(nóng)場中使用軟件系統(tǒng)每年每平方英尺能夠降低約0.05-7美元的成本，其中花卉種植成本下降的空間較少，而大麻種植則存在更高的成本壓縮空間。垂直農(nóng)場可在更接近消費點的地方種植農(nóng)產(chǎn)品。在靠近消費市場的地方種植農(nóng)產(chǎn)品不僅可以節(jié)約運輸費用，還可以減少運輸過程中的食物變質(zhì)，降低損耗率。美國有超過40,000個種植傳統(tǒng)農(nóng)作物的室內(nèi)農(nóng)場，這些農(nóng)場每年能產(chǎn)生約$148億美元的經(jīng)濟(jì)價值。由于垂直農(nóng)場能夠縮短作物的成長時間，一些藥物的生產(chǎn)也正在向垂直農(nóng)場轉(zhuǎn)移。同時，隨著美國大麻合法化的推進(jìn)，更多的大麻需要在垂直農(nóng)場中種植，這些不斷增長的行業(yè)都將帶動垂直農(nóng)場的增長。全球各個國家和地區(qū)都在推行垂直農(nóng)場。美國只是一個相對較小的垂直農(nóng)場生產(chǎn)國，僅占全球溫室蔬菜市場的0.2%左右。根據(jù)Rabbobank的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2018年，全球大概有500，000公頃的垂直農(nóng)場。其中，西班牙擁有70,000公頃，中國擁有82,000公頃并處于不斷增長中，荷蘭擁有11,500公頃。未來增長空間巨大的垂直農(nóng)場將持續(xù)帶動植物照明市場增長。根據(jù)Frost&Sullivan的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，預(yù)計2024年全球植物補光設(shè)備應(yīng)用于植物工廠板塊的市場規(guī)模將達(dá)到14.7億美元，20年至24年的年復(fù)合增長率將達(dá)44.2%。四、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實施，推動行業(yè)有序發(fā)展2019年2月,中國成立植物照明咨詢顧問組，首次開啟植物照明相關(guān)的IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃工作。為更好地促進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在國家電光源質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（北京）的強力推動下，國際電工委員會照明技術(shù)委員會（IECTC34）成立了植物照明咨詢顧問組(編號AG15)。IECTC34/AG15的成立對于全球植物照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有里程碑的意義，也標(biāo)志著我國在植物照明國際標(biāo)準(zhǔn)制定中發(fā)揮著舉足輕重的作用。2020年11月，中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織制定的《溫室植物補光燈質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范》正式實施，對溫室植物補光燈質(zhì)量評價的性能指標(biāo)及其檢測方法進(jìn)行了規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了溫室植物補光燈的術(shù)語、基本要求、質(zhì)量要求、檢測方法等，適用于植物生長用的高壓鈉燈和LED燈的質(zhì)量評定，其他光源植物補光燈也可參照使用。該標(biāo)準(zhǔn)對植物補光產(chǎn)品的三大性能指標(biāo)——電氣特征、光學(xué)特征、壽命做出了明確要求。該標(biāo)準(zhǔn)的制定有利于引導(dǎo)植物補光燈與設(shè)施園藝兩大產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。2020年9月，美國DLC發(fā)布了植物燈V2.0標(biāo)準(zhǔn)的正式版，并將于2021年3月21日開始實施。2021年6月，DLC發(fā)布了園藝照明技術(shù)要求的更新版本2.1，此更新添加了其他符合條件的產(chǎn)品類型，將于21年9月生效。使用LED的園藝照明產(chǎn)品必須符合V2.1的規(guī)定,才有資格列入DLC固態(tài)園藝照明合格產(chǎn)品清單QPL。隨著更多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布與實施，全球各地植物照明市場的各個技術(shù)空白將得到填補，讓更多的用戶的在植物照明產(chǎn)品的采購中有據(jù)可依，促進(jìn)全球植物照明產(chǎn)業(yè)更加健康、有序發(fā)展。五、重點公司分析（一）英飛特英飛特是國際領(lǐng)先的LED驅(qū)動電源龍頭企業(yè)，從事LED驅(qū)動電源的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)。目前以提供技術(shù)要求相對較高的中大功率LED驅(qū)動電源為主。公司目前是UL8800標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)小組（STP）標(biāo)委會中首家和唯一一家中國LED驅(qū)動電源成員。公司積極布局植物照明市場，2020年度，英飛特植物照明相關(guān)電源營收約1.3億元，較往年有大幅增長，在公司LED驅(qū)動電源業(yè)務(wù)總收入約占14%左右。英飛特參股Agrify，提升產(chǎn)業(yè)協(xié)同效應(yīng)。Agrify是垂直農(nóng)業(yè)整體系統(tǒng)解決方案提供商，已在美國納斯達(dá)克證券交易所完成IPO并掛牌上市。Agrify的硬件設(shè)備垂直種植單元(VFU)中可以充分整合英飛特的LED驅(qū)動電源，Agrify已經(jīng)并將持續(xù)向英飛特采購電源產(chǎn)品。（二）崧盛股份崧盛股份是目前國內(nèi)中、大功率LED驅(qū)動電源產(chǎn)品的主要供應(yīng)商之一，自成立以來一直專注于中、大功率LED驅(qū)動電源產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售業(yè)務(wù)。公司產(chǎn)品主要供應(yīng)下游LED照明生產(chǎn)廠商用于制造中、大功率LED照明產(chǎn)品，終端產(chǎn)品主要應(yīng)用于城市路橋、高速公路、隧道、機場等大型戶外LED照明設(shè)施，以及工業(yè)廠房、倉庫等工業(yè)LED照明設(shè)施，同時正向植物照明等新興應(yīng)用領(lǐng)域拓展。崧盛股份于2018年積極布局LED植物照明驅(qū)動電源產(chǎn)品的研發(fā)，并不斷大力度重點開發(fā)LED植物照明領(lǐng)域市場。2021年Q1，公司實現(xiàn)LED植物照明驅(qū)動電源產(chǎn)品收入1.12億元，超過