植物照明市場分析報告2021年8月

1.1為植物量身定做植物照明近些年來快速發展，已經成為照明、農業跨界融合的重要熱點領域。不同的植物在不同生長階段對于光照的需求不同，植物照明是指采用合適的人造光源和智能控制設備，依照植物生長的光需求，人工創造適宜光環境或彌補自然光照不足，主動調控、優化植物的生長發育，以實現增產、高效、優質、抗病、無公害生產。植物照明能夠增強農業產出能力、保障農產品安全，成為下一輪農業“革命”的重要拓展應用。植物照明主要控制光照度、光周期、光譜分布、光均勻度來優化植物生長發育。光是植物生長發育最為重要的環境因素之一，對于植物的光合作用、生長發育和新陳代謝都有著直接的調節作用。植物對光的需求主要1度影響作物的形態結構、花芽分化和果實產量。陽生植物、陰生植物及中生植物等不同種類和特征的植物對光照度的需求也有所不同。2和生理分化。不同植物的不同生長階段對光譜的需求不同，因此人工補光必須遵循植物的光生理特性，不僅需要準確測量光源的光譜組成，還要能夠知悉照度隨時間變化的情況。3收照射光，經光合作用轉換為有機能量，其吸收波段一般處于藍光和紅光區域。因此，植物照明產品一般為400~500nm600~700nm紅光波段，并根據植物確定光譜組成、范圍、峰值波長和色溫等。4）光均勻度影響植物的成長質量，由于人造光源具有較強的方向性，且可能存在空間光色分布不均勻性，因此，在大面積種植場合，還應考察植物受照面上輻射照度均勻性，以獲得高質量的均勻照明環境。圖表：植物生長與光譜的關系圖表：植物生長與光譜的關系資料來源:國星光電，市場研究部資料來源:國星光電，市場研究部11.2全自動化植物照明解決方案中，成為主力光源植物照明主要包含兩個部分：光源和配套控制系統。傳統的植物照明一般采取單一傳統光源加簡單的靜態控制系統模式，難以滿足植物生長發育在不同時間、不同階段變化的光質需求。隨著光電技術和光環境控制技+物需求實時調節光照，實現對植物生長全程監控以及周期性生產。電源驅動、光源等五大功能模塊。植物照明智能系統全天候運轉，首先通過檢測感應模塊感知外部環境數據，再由數據總線傳輸至控制電路模塊進行處理，之后由控制模塊指導電源驅動及調光模塊改變光源模塊對于作物的光照特征，在這個過程中，上位機模塊則以可視化的人機交互方式實時顯示光照和作物情況。圖表：植物照明智能系統結構圖LED金屬鹵化物燈、高壓鈉燈和白熾燈，但這些光源具有光譜不可調控、能耗大、運行費用高等突出缺點。與傳統光源相比，新型光源具有電光轉換效率高、光強光譜可調、體積小壽命長等優勢，還是低發熱的冷光源，可近距離照射，為現代設施農業植物光照的理想光源，在農業與生物領域具有良好的應用前景。2圖表：四種植物照明光源的優劣對比發熱情電光轉換效率光合效率植物照明光源熒光燈光譜壽命環保性況玻璃管內充有汞蒸氣或惰性氣體，不環保熱量小不合理含50%的綠光較高較高低低相對長（約12000h）相對長（約12000h）較多的紅橙光和較少額藍綠光高壓鈉燈熱量大產生汞蒸氣，不環保比高壓鈉燈低高金屬鹵化物燈熱量大熱量小含較多的紅光低高比高壓鈉燈短長含汞，不環保環保且節能LED植物照明全光譜且光譜可調資料來源：OFweek產業研究院，，市場研究部圖表：2020年植物照明生長燈類型結構圖表：四種植物照明燈源示例LED金屬鹵化物燈資料來源：，市場研究部資料來源：市場研究部相比傳統光源，能夠在三個方面提升植物照明的效率：）大幅提高生物能效紅橙光、藍紫光是植物光合作用最主要成分，可以有效控制光譜紅藍光波段范圍，而如熒光燈、高壓鈉燈等傳統光源的光譜中存在大量綠光及紅外光成分，這些光譜成分對植物光合作用的貢獻不大；另一方面，傳統光源的輻射光譜不平衡，會降低植物對傳統光源利用效率。）支持高密度栽培傳統光源使用時會輻射大量熱量，因此必須與植物保持一定間隔，例如高壓鈉燈在使用時，至少與植物相隔1m屬于固態冷光源，發熱少光效高，并且體積較小可以實現緊湊排布，能很大程度上縮短栽培層架之間的距離，提高單位空間的栽培密度。）節能效益顯著與傳統的高壓鈉燈和金屬鹵素燈等相比，5080%光源替代傳統的照明光源可以大大減少農業生產中的電能損耗。3二、植物照明市場：短期爆發迅速，長期增長確定2.1市場規模迅速增長，海內外公司紛紛布局2.1.1海外市場率先爆發，國內出口市場迅速增長植物照明作為后照明市場的新興領域，海外市場率先爆發，中國出口受益。在北美大麻商用合法化，全球疫情引發的食物和藥品供應短缺，植物照明技術隨技術日漸成熟等多重因素推動下，2020年2016-2020的年復合增長率增長，202030植物照明市場達19億美元，CAGR25%。中國相關產品出口也同比大增，根據GGII數據，2020年我國植物燈具出口金額超過5億美元（全球占比26.3%4倍。中國LED整體出口情況也受防疫相關照明產品和植物照明產品出口增長的提振，大幅反彈。2020燈累計出口額58.097.5%2021達12.9447.9%。圖表：全球植物照明生長燈具市場圖表：2017-2021Q1中國LED燈泡（管）出口規模（億美35（億美2018161412108100%元）LED元）3080%60%40%20%0%CAGR：11.7%252015CAGR：25%61054-20%-40%2002016生長燈具市場2020LED生長燈市場資料來源：，市場研究部資料來源：中國海關，市場研究部我國年，在植物工廠和溫室補光等農業創新領域的帶動下，植物照明成為農業半導體照明產業發展的重點，并在設施園藝、畜禽養殖、漁業植保等方面迅速推廣。僅根據我國現有農業產業規模估算，未來5年，農用照明燈具及其控制裝備的需求量將達到幾十億元。根據高工產研研究所(GGII)統計分析，中國植物照明系統市場規模將從20141320209539.3%2020年282014-2020年復合增長率為38.3%2019植物照明系統市場銷量1.5萬20181.221.94%植物照明燈具需求量6.0萬套，同比2018了22.46%。國內企業也快速布局植物照明業務，2020年我國從事植物照明的企業已經超過3002015年增長了近一倍。4圖表：中國植物照明市場規模及增速圖表：中國植物照明銷量規模及增速（億10080%70000（套）80%60%40%20%0%元）9060000807060504030201060%500004000040%300002000020%1000000%020142015201620172018F2019F2020F201420152016201720182019照明系統市場規模照明系統增速燈具市場規模燈具市場增速照明系統需求量照明系統需求增速照明燈具需求量照明燈具需求增速資料來源：高工產研研究所(GGII)，市場研究部資料來源：高工產研研究所(GGII)，市場研究部2.1.2海內外巨頭紛紛布局植物工廠，發展合作項目海內外研究機構、政府、各領域廠商、創業公司等紛紛投入植物工廠研發與建設，投融資并購火熱，行業進入加速發展階段，設備需求也大幅增長。2020年1月，歐司朗推出了OslonSquareHyper高光效植物照明LED，打造定制化照明解決方案。2020年3月，昕諾飛與意大利垂直農場運營商PlanetFarms開展進一步合作，為其提供飛利浦Greenpower生產模組搭配的飛利浦控制系統，幫助該運營商的垂直農場實現作物品質及產量的提升及全年無休地為其意大利客戶提供美味的芳香草藥和生菜。2020年5直農業技術服務，推進當地農業的工業化創新。2020年5月，昕諾飛與俄羅斯的創新型農業企業合作，全人工光種植西紅柿和黃瓜，每周每平方米2.7至3.21.7公斤西紅柿，并從運營的第二年開始盈利。2020年6月，美國澤西城與垂直農場供應商AeroFarms（納斯達克：ARFM）及世界經濟論壇共同啟動了一個市政垂直農場項目，將在澤西城建設10個垂直農場。2020年7月，日本東電集團建設的全球最大照明植物工廠已經開始運行，每日可產生菜、菠菜等葉5萬噸。2020年7月，我國臺州新橋區正在建設國內首個創新性的羊肚菌智能植物工廠，預計投資1800產后可形成16002020年9月，瑞典園藝照明技術供應商Heliospectra宣布拿下商業建設領域的總承包商BBLConstruction5在垂直農場項目中的訂單，以應對全球新冠疫情引發的糧食安全問題。2020年9月，歐司朗旗下植物照明公司Fluence宣布與非洲最大的專業燈具供應商TheLamphouse達成合Fluence的照明解決方案已應用到南非各地預先許可和已許可的大麻溫室及室內農場中。2020年10月，新松公司與中國農科院就共同開發植物工廠新模式簽署戰略合作協議，打造完整、豐富的植物工廠產品系統，以滿足全球植物供應市場需求。2020年GoodLeaf社區農場提供飛利浦提升農作物口感及營養含量。2.2植物照明行業增長的長期驅動力：技術成熟成本下降政策完善2.3.1環境控制技術及“光配方”設計逐漸成熟環境控制農業技術逐漸成熟，推動了行業發展。植物照明是光電學及農學結合的跨領域學科，壁壘相對較高。植物照明技術需要充分了解植物的光環境需求，同時通過光學透鏡進行配光設計，并利用調光控制器分別調節紅光和藍光的輸出強度，從而達到動態調節光照度、光周期和光譜分布，營造有利于植物生長的光環境。環境控制農業(Controlled-EnvironmentAgriculture)展，使得廠商可以更精準且正確使用照明光源、自動化設備與傳感器，推動了行業的發展。圖表：LED照明方案的設計要求資料來源：云知光照明，市場研究部6考慮：光質光強、光照時間、安裝位置、燈具及數量、光照均勻度以及其它環境因子。植物照明一般分為單色光組合、全光譜、白光+紅光三類光譜方案。針對植物生長差異化需求，目前業界內有以下幾種光譜方案:1）多種單色光組合方案，以對植物光合作用最有效的峰值為450nm660nm的光譜和對植物開花誘導的730nm波段這三段光譜為主，再加525nm的綠光以及低于380nm的紫外波段，這幾種光譜2為代表的SUNLIKE，此類光譜未必是最高效的，但適用于所有植物，而且成本較單色光組合方案低很多。3）以全光譜白光為主，加上660nm的紅光組合方案，來提高光譜的有效性。這種方案比較經濟實用。2.3.2燈珠成本下降，照明建置成本降低近年來Haitz's18～2410LED輸出流明則提升20的成本價格將降1/10行業市場快速滲透，市場規模增長，下游應用多樣化。圖表：1010LED燈珠價格變化（元顆）圖表：LED燈泡取代40W白熾燈均價10.90.80.70.60.50.40.30.20.10201020112012201320142015201620172018201920202021資料來源：智研咨詢，市場研究部資料來源：，市場研究部圖表：海茲定律示意圖圖表：LED下游照明應用多樣化資料來源：Ofweek，市場研究部資料來源：歐司朗，市場研究部72.3.3行業技術標準逐步完善，推動行業健康有序發展行業技術標準相繼發布實施，填補技術和法規的空白。由于植物照明行業不僅僅需要增強農業產出能力，相關的市場標準的制定和指導對于產業發展起到了至關重要的作用。更多技術標準的發布與實施填補了技術和法規的空白，促進全球植物照明產業更加健康有序發展。國際標準上，發布植物燈V2.0標準，繼續推動技術標準化進程。2019年8月，園藝照明設備安全標準8800ULSTP2020年9（TheDesignLightsConsortiumV2.0標準的正式版，并將于2021年3月日開始實施。此前DLCV1.2標準對于植物燈各類參數均有詳細公差要求。新版標準新增了280800nm的光子通量參數和效率參數這兩個可選的報備參數，這個范圍內的輻射通常與植物的生長發育效應相關。同時，新標準還更新了必須使用相同的、必須電學、光學和散熱等結構相同、可以包含不同的驅動、不影響散熱條件下可以包含不同的安裝支架等內容。2020年在性能方面，該標準對植物補光產品的三大性能指標——電氣特征、光學特征、壽命做出了明確要求，并對不同的性能指標規定了相應的檢測和計算方法。圖表：DLC1.2及版本技術要求對比圖表：溫室植物補光燈質量評價技術規范資料來源：DLC聯盟，市場研究部資料來源：農業部，市場研究部82.3植物照明行業爆發的短期催化因素：疫情催化特種作物2.3.1疫情改變傳統農業生產模式，垂直農業迅速增長垂直農業具有高產量、高效率、穩定、環保等優點，但目前投入成本較高。垂直農業使用室內多層建筑，以種植容器和燈代替土地和陽光。一方面，垂直農場大幅節約水源和土地，另一方面，農作物不受環境因素影響，生長周期更短，可以連續收獲和播種，能夠更好地保證產出的效率和農產品供給的穩定性，同時，室內農場幾乎不使用殺蟲劑或除草劑，對環境的影響也較小。目前垂直農場仍面臨著前期導入成本高等問題，包括前期潔凈室、種植燈、收割機等自動化設備投入等。COVID-19疫情暴露了傳統農產品生產系統的弱點，在天氣、季節、時間、距離、流行病、害蟲、自然災害等不確定因素的影響下，傳統農業的穩定性和效率較低。在疫情的特殊環境下，消費者對于農產品的安全要求提高、對于價格的接受意愿更強，封城等管制爆發性增長推動了植物照明的需求，根據中國照明電器協會的統計數據，2020年前三季度植物照明出口同比增長5圖表：的生產車間圖表：Infarm垂直農場資料來源：，市場研究部資料來源：Infarm，市場研究部2.3.2醫用大麻等特種作物室內種植，推動植物照明需求醫用大麻及娛樂大麻合法化趨勢下，室內植物照明市場需求迅速增長。在美國，越來越多的州開始將大麻合法化用于娛樂或醫療用途。2021年4月19日，美國眾議院通過了一項法案，允許銀行在大麻合法的州向大麻公司提供服務。根據美國全國的州立法會議數據，美國有36個州已將醫用大麻合法化，17個州現在允許成產量可以提高5燈具的投入一年內就可以收回燈具可以用52020照明市場規模會超過4附加值的經濟作物，尤其是醫療大麻類植物的垂直農業系統解決方案市場需求廣闊，目前成為植物照明下游需求的重要應用。9圖表：美國大麻合法化現狀資料來源：GallupPolls，市場研究部備注：綠色為娛樂和醫用大麻合法化的州、藍色為醫用大麻合法化的州、灰色為大麻非法的州10三、LED植物照明產業鏈及重點關注公司3.1LED產業鏈較為成熟，環節眾多，重點關注新興應用3.1.1產業鏈包括“襯底外延芯片制造-封裝應用”等環節產業一般按照材料制備、芯片制備和器件封裝與應用分為上、中、下游。半導體襯底材料、外延晶片的制造是上游產業，芯片制造是中游產業，器件封裝及基于器件的應用產品制造是下游產業。襯底與外延是的上游，技術壁壘高，資金投入大。上游的襯底材料是決定LED顏色、亮度、壽命等性能指標的主要因素，是LED照明和外延生長的基礎。目前藍綠色光襯底多以氮化鎵（GaN）為主，也SiC(Si)ZnSeGaPGaAs）為主。外延片則是通過化學氣相沉積在襯底上生長出單晶薄膜，不同的襯底材料，需要不同的外延片生長技術。芯片制造是的中游，工序復雜，技術要求高。芯片制造流程包括清洗、蒸鍍、光刻、刻蝕、退火、PECVDLED芯片的質量及成品率。目前全球芯片制造企業主要有：日本、歐美廠商日亞、Cree、歐司朗、飛利浦等，韓國和中國臺灣廠商首爾半導體、晶元光電等，中國大陸廠商三安光電、華燦光電等。圖表：LED產業鏈資料來源：市場研究部封裝環節是的下游，具有技術勞動密集型的特點。封裝是指將外引線連接至芯片電極，LED封裝基本采用表11面貼裝、倒裝焊等通用的半導體封裝結構，在技術上具有承上啟下的作用，對于下游應用產品的開發具有一定應用環節是針對各類市場需求利用光源、照明燈具等，此環節技術主要體現在系統集成方面，技術面較寬，呈現多樣化特征。目前下游應用增長較快的包括UV、植物照明等新興應用。3.1.2植物照明在下游中屬于高利潤高增長的利基市場照明是照明是市場規模最大的應用。憑借高效、節能和環保等優勢，LED照明已逐步發展為傳統光源的最優替代方案，市場規模穩步增長。根據高工產研(GGII)的統計，隨著照明滲透率持續提升，預計到2021年照明市場規模有望超過1200圖表：全球LED市場規模占比圖表：LED應用市場規模占比外延芯片6%信號指示其他汽車照明封裝10%通用照明背光應用顯示屏應用景觀照明84%資料來源：賽迪智庫，市場研究部資料來源：中商產業研究院，市場研究部圖表：全球LED市場規模圖表：植物照明的主要應用領域資料來源：賽迪智庫，市場研究部資料來源：市場研究部123.2植物照明重點關注公司英飛特英飛特目前主要從事照明驅動電源及其解決方案。驅動電源主要功能是將外界一次電能轉換為所需二次電LED整燈成本中占比約為30%-40%LED照明燈具壽命起決定性作用。公司目前以提供技術要求相對較高的中大功率明、景觀照明等領域；同時公司也根據市場需求推出了針對植物照明、體育照明、防爆照明、漁業照明、安防UV等新興應用領域的電源產品。英飛特2020年業績增長，很大的原因是得益于植物照明的發展。植物照明領域基本采用大功率電源，英飛特在植物照明方面布局比較早，產品與技術均全球領先。為進一步布局植物照明市場，英飛特推出的EUM-Mx驅動電源及超大功率EFD/EBM驅動電源。英飛特也積極參與北美相關標準的制定，目前已成為UL8800和UL1598的標委會成員。2020年3400萬美元認購垂直農業整體系統解決方案提供商AGRIFY4AAgrify的主營業務是各類高附加值的經濟作物,尤其是為醫療大麻類植物提供垂直農業系統解決方案。公司投資Agrify是基于對全球垂直農業、特別是醫療大麻室內種AgrifyVFU協同效應。公司作為全球LED驅動電源的前沿企業，也具備了為垂直農業提供系統性電源解決方案的能力。2020年英飛特收入規模10.53億人民幣，同比增長4.39%，歸母凈利潤1.62億人民幣，同比增長66.46%；2021年一季度英飛特收入規模2.71億人民幣，同比增長58.89%177.52%。朗科智能（通信行業覆蓋）朗科智能目前主要從事智能控制器及智能電源產品的研發、生產和銷售。智能控制器方面，公司產品主要應用于家用電器、商用電器、電動工具、智能電源及新能源等領域。智能電源方面，公司主要設計生產智能電源、植物照明及數字逆變電源等產品。在植物照明領域，經過十多年的技術沉淀，公司已經發展成為該領域的+遠程檢測干預、營養液供給精準控制、無線組網控制、模擬潮汐控制等方式，該系統能優化植物不同階段的營養、光照、空氣等生長條件，提升了植物生長效率，產生很好的經濟效益。2020HID向HID照明解決方案的基礎上研發理系統。客戶方面，植物照明產品主要銷往美國、加拿大、荷蘭等地區，2020年該板塊業務增速較快，毛利較高，客戶主要用于種植高附加值經濟作物，公司已經成功開拓行業頭部客戶，在復雜的國內外環境下保持了業務的逆勢高速增長，未來公司將繼續圍繞植物照明客戶進行業務拓展。2020年植物照明業務同比增速超70%，在此基礎上，公司將持續布局新的產能滿足未來發展需求。202016.