燃气轮机装备制造

燃气轮机装备制造行业分类 燃气轮机按照功率分为微型燃气轮机、轻型燃气轮机与重型燃气轮机。 按照结构分类 是一种将燃气轮机与发电机设计成整体的燃气轮机，体积很小，质量很轻，功率为几十至数百千瓦。主要替代柴油机用于机车、坦克以及分布式发电等场景。微型燃气轮机可覆盖通用航空飞行器、无人机、车辆、舰船、移动与应急分布式能源等各行业发电机的需求，与低碳、碳中性清洁燃料配合，协助这些行业提前实现双碳战略。 微型燃气轮机 是一种由航空燃机改型而来，利用了大部分航空燃机部件并吸收了航空燃机的先进技术，功率在1兆瓦以上，50兆瓦以下，结构紧凑质量轻，单位功率的质量小于2千克/千瓦的燃气轮机。轻型燃气轮机应用于工业发 电、管道增压、船舶动力等场景。中国燃气轮机最核心的下游主要为燃气发电，其对应需求是轻型燃气轮机。 轻型燃气轮机 与传统能源供应方式相比，燃气轮机供能二氧化碳减排54%，节能36%，预计燃气发电替代燃煤占比不断提升，轻型燃气轮机充分收益。 燃气轮机装备制造分类 重型燃气轮机功率在50MW以上，主要用作陆地上固定的发电机组，如城市电网以及大型船舰。中国重型燃气轮机依赖进口，技术被美国GE、日本三菱、德国西门子等国际厂家垄断，中国市场存在“卡脖子风险”。 重型燃气轮机零部件较为厚重，设计时不以减轻质量为主要目标，而是在应用不太好的材料情况下能够达到长期安全工作的目的，单位功率的质量为2至5千克/千 瓦。中国重型燃气轮机装备制造企业主要以上海电气、东方电气、哈尔滨电气等几家合资合作企业为主，上述中国燃机制造商大都只拥有部分（冷端部件和整机组装）制造技术，尚没有完全独立自主的核心研发能力，并没有形成完整的自主可控的重型燃气轮机产业体系。 重型燃气轮机 燃气轮机装备制造行业特征 燃气轮机装备制造行业的特征包括：中国市场发展落后、已形成垄断格局、高新技术导向 中国市场发展缓慢 行业核心技术被西方企业垄断，中国市场份额被外国企业大规模占据。 从技术角度分析，燃气轮机行业为技术主导型行业，中国燃气轮机的技术发展在20世纪80年代曾陷入停 滞，中国燃气轮机技术在这一时期已与世界领先水平拉开明显差距。随后在21世纪初中国采用以“市场换技术”的方式发展燃气轮机行业，但中国企业尚未完全掌握核心组件制造、整机维护等核心技术，仍需通 过大规模研发投入加速燃气轮机生产国产化，目前中国的大量市场份额仍属于西方企业。 已形成垄断格局 头部企业掌握行业核心技术，技术壁垒使得行业发展完全由头部企业主导 中国燃气轮机装备制造行业大部分市场份额由上海电气、东方电气以及哈尔滨电气占据。从技术角度分 析，这三家企业是在“市场换技术”方式中成功引进西方先进技术的企业，虽未完全掌握燃气轮机核心技术，但拥有燃气轮机生产能力以及相应的生产研发团队，中国燃气轮机国产化也以这三家企业为主导，中 国燃气轮机技术发展完全由这三家企业推动。从市场份额分析，这三家企业拥有燃气轮机装备制造中游业 务的全覆盖以及从微型到重型燃气轮机的全覆盖，通过与西方企业的合作，三家企业市占率达到85%，行业内非头部企业承接这三家企业的非核心业务，占据小部分市场份额，头部企业垄断地位难以撼动。 高新技术导向 行业核心产业技术要求高，技术壁垒赋予高附加值 从技术难度分析，燃气轮机是典型的高新技术密集型产品。作为高科技的载体，燃气轮机代表了多理论学 科和多工程领域发展的综合水平，是21世纪的先导技术。燃气轮机的主要技术包括气轮机热部件和联合循环运行控制技术均为西方主机厂商所垄断，新进企业难以在短时间内完成技术积累，形成专利技术群与西 方企业抗衡，巨大的研发投入以及较长的研发周期形成了燃气轮机行业的技术壁垒。 [3] 1：https://baijiahao.b… 2：https://zhuanlan.z… 3：企业年报 燃气轮机装备制造发展历程 中国燃气轮机发展可分为四个阶段：1958年-1985年为行业萌芽期。1958年，中国提出《国防科学技术十年规划》。中国通过消化吸收苏联的技术经验，自主研发燃气轮机，为中国燃气轮机的进一步发展奠定基础。 1986年-2000年为震荡期。受限于中国自然资源条件，中国自主研发停滞，虽仍有与西方国家合作的联合研 发，但与世界领先水平拉开明显差距。2001年-2015年为启动期。2001年，中国发布了《燃气轮机产业发展和 技术引进工作实施意见》，通过合作引进燃气轮机，缓解燃气轮机的需求问题，但并未解决核心技术受限于人的问题。这一时期，中国燃气轮机行业初步形成了哈尔滨电气、上海电气和东方电气的三方垄断格局。2015 年-2028年为高速发展期。中国大力推动燃气轮机的自主化生产研发，中国燃气轮机自主化已初具成效。随着中国“争气机”的首次点火成功，中国自主燃气轮机的高质量发展已进入新篇章。同时，哈尔滨电气、上海电气和 东方电气的垄断地位也已进一步确立。 萌芽期 1958~1985 1958年，中国在《国防科学技术十年规划》中提出了开发燃气轮机的计划，开启了燃气轮机研发的序幕。中国通过消化吸收苏联的技术经验，在此基础上开展自主设计、制造和试验。1964年，中国 首台自主研制的4,000kW燃气轮机通过验收；1978年，中国首次研制出重型燃气轮机样机。在此期间，中国制造出容量从200kW到25,000kW的多种型号的燃气轮机，包括车载燃气轮机、机车燃气轮 机和重型燃气轮机等门类。 燃气轮机作为上世纪兴起的重工业行业，其在中国的发展必然要经过技术引进、协作发展的过程。在 启动阶段，中国通过与苏联的协作发展，为中国燃气轮机的进一步发展奠定了坚实基础，锻炼了一支经验丰富的技术队伍，完成了“从零到一”的突破。 震荡期 1986~2000 80年代，大量中国国营制造企业相继退出燃气轮机制造市场。1986年，中国与美国惠普公司达成协 议合作开发FT8燃气轮机。1981年，中国以引进的英国斯贝发动机为基础，研制轻型燃气轮机。 由于燃气轮机行业所具有的技术驱动的特性，燃气轮机行业的发展与国家、企业的研发投入息息相 关。这一时期，受限于中国自身资源条件的限制，燃气轮机的拉力减弱，自主研发投入停滞，虽仍有与西方国家合作的联合研发投入，但中国燃气轮机技术在这一时期已与世界领先水平拉开明显差距。 启动期 2001~2015 2001年，国家发改委发布了《燃气轮机产业发展和技术引进工作实施意见》，决定以“市场换技 术”的方式，推动中国燃气轮机产业的发展。2003年，东方电气与三菱签署F级重型燃机技术转让协 高速发展期 重型燃气轮机项目先后于2016年和2019年被列入“科技创新2030-重大项目”和“国家重点研发计 划”。前者支持的航空发动机和燃气轮机专项于2018年底完成了中国首件自主化300MW级F级重型燃气轮机涡轮第一级静液铸件。后者支持的R0110重型燃气轮机研制项目完成了中国自主研究的第一 台重型燃气轮机的设计与研制。2022年12月31日，中国首台国产F级50兆瓦重型燃气轮机点火成功，实现了重型燃气轮机从设计到制造的自主化。 为了解决重型燃气轮机核心技术受限于人的问题，中国大力推动燃气轮机的独立自主化研究。随着中国“争气机”的首次点火成功，中国将开启自主燃气轮机高质量发展的新篇章。与此同时，哈尔滨电 气、东方电气和上海电气也通过技术壁垒、资金投入和政策扶持进一步巩固垄断地位，形成了中国燃 气轮机行业的三方垄断格局。目前，中国主要由哈尔滨电气、东方电气和上海电气安排推动国产化生产。 产业链上游 生产制造端 原材料供应商 上游厂商 北京钢研高纳科技股份有限公司 抚顺特殊钢股份有限公司 西部金属材料股份有限公司 查看全部 产业链上游说明 燃气轮机原材料主要包括高温合金、钛合金、复合材料、铝合金及普钢和热障涂层等。从成本维度上看，燃气轮机原料占制造成本比例高，行业龙头企业上海电气和东方电气在公司年度报告中指出，能 源装备制造和发电设备制造的原材料成本约为423.7亿元和309.2亿元，占总成本的87.1%和79.7%，为燃气轮机装备生产过程中的主要成本。原材料成本的波动以及原材料的损耗率直接影响企业该生产 线的利润。且不存在前 5 名供应商中存在新增供应商的或严重依赖于少数供应商的情形，说明企业对 于成本占比高的原材料供应商保持良好的合作关系，降低了原材料价格变动的风险。从议价能力维度上看，燃气轮机行业上游原材料供应商议价能力不高。行业头部企业上海电气和东方电气年度报告中 提到，前五名供应商采购额约为72.8亿元和36.9亿元，仅占年度采购总额6.3%和9.5%。燃气轮机行业对于原材料供应商依赖并不集中，不存在依赖少数供应商的情形。从行业内已上市企业年报中可 知，原材料供应商均不相同，企业较多，产业链上游竞争较为激烈，燃气轮机生产商渠道选择较多。 因此，燃气轮机产业链上游议价能力较低。 中 产业链中游 品牌端 燃气轮机整机及零部件制造商 中游厂商 上海电气集团股份有限公司 东方电气股份有限公司 哈尔滨电气股份有限公司 查看全部 产业链中游说明 从商业模式的角度分析，各企业的燃气轮机业务的商业模式是将从上游供应商采购的原材料制造成零 部件，再将零部件装配成燃气轮机整机，随后将整机安装在下游应用场景，并提供燃气轮机维修服务。从毛利率维度上看，燃气轮机行业毛利率较高，在行业龙头企业上海电气的年度报告中指出，企 业燃气轮机业务的总收入为1,313.9亿元,总支出为1,162.5亿元，毛利润率达13.1%。燃气轮机的商业模式决定燃气轮机行业的附加值高，在上游供应商成本可控的条件下，燃气轮机企业所提供的燃气轮 机整机制造和燃气轮机安装维修服务具有高技术壁垒，上海电气单会计周期的研发投入为54.06亿 元，附加值来自于企业前期的技术研发投入，企业的技术水平决定企业在燃气轮机业务上的盈利能力。从头部企业的角度分析，燃气轮机行业的头部企业为上海电气、东方电气和哈尔滨电气。中国燃 气轮机的总市场份额被美国通用、德国西门子以及日本三菱占据约88%。在国内企业中，受益于与上述企业的合作，上海电气、东方电气和哈尔滨电气成为中国燃气轮机行业的龙头企业。从核心要素维 度上看，上海电气、东方电气和哈尔滨电气是在从2001年开始的燃气轮机“市场换技术”发展方案中与西方企业进行合作发展的企业，燃气轮机作为高技术壁垒、国内发展较慢行业，引进国外装备和技 术是成为行业龙头企业的前提。上海电气2021年的研发投入为54.1亿元，东方电气为27.2亿元，哈尔滨电气为13.3亿元。燃气轮机作为资本集中、技术集中行业，拥有庞大的技术研发团队是成为行业龙 头的关键。目前行业趋势为推动燃气轮机生产设计自主化，先于其他企业自主设计生产出国产重型燃气轮机可以开拓新市场、抢占市场份额，是成为龙头企业的重要性因素。 下 产业链下游 渠道端及终端客户 应用场景 渠道端 浙江省能源集团有限公司 山东能源集团有限公司 国家能源投资集团有限责任公司 查看全部 产业链下游说明 燃气轮机主要用于电力行业、石油化工行业、航空航天行业以及海洋工程行业。从应用场景占比维度 上看，2022年，发电行业32%，石油化工行业占据29%，其他行业占比为39%，如航空航天行业中的航天发动机以及海洋工程行业中的重型船舶发动机。燃气轮机应用场景多样，占比均匀，受到单个 下游行业影响而造成行业波动的风险小，行业需求端稳定，存在稳定拉力助力行业发展。从应用场景发展趋势维度上看，清洁能源是国家重点发展方向，与传统能源供应方式相比，燃气轮机供能二氧化 碳减排54%，节能36%，燃气轮机具有节能减排的发电特征，预计燃气发电替代燃煤占比不断提升，轻型燃气轮机充分收益，燃气轮机行业在电力行业的需求占比将会不断扩大；在航空航天行业以及海 洋工程中，微型陶瓷燃气轮机可覆盖通用航空飞行器、无人机