2023年禾望电气研究报告:技术积淀深厚,“新能源+传动”双引擎助力公司快速发展
- 来源:华创证券
- 发布时间:2023/07/11
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禾望电气研究报告:技术积淀深厚,“新能源+传动”双引擎助力公司快速发展。专注于电能变换及控制领域,打造“新能源+传动”双引擎战略布局。公司依托电能变换技术不断拓展,实现风电、光伏、传动、SVG、储能多产品线布局,现已成为国内新能源领域最具竞争力的电气企业之一。公司管理层多名高管都曾任职于艾默生和华为电气,领先的产品与技术是公司未来长期发展的核心竞争力。虽然22年公司新能源电控业务毛利率下降较多,但是从公司公布的季度经营数据来看,自22年Q2毛利率触底到19.5%以后,已经连续三个季度毛利率逐季度增加,23Q1已达到27.9%。此外,公司高毛利、高...
一、专注于电能变换及控制领域,打造“新能源+传动”双引擎战略布局
(一)发展历程:起步于风电变流器,拓展至光储领域,加码传动业务协同发展
公司专注于电能变换及控制领域,帮助客户实现高效、可靠、高品质的发电、用电和电 能传输。禾望电气成立于 2007 年,专注于电能变换及控制领域,致力于为全球客户提 供绿色低碳的能源解决方案,截止 2022 年公司新能源累计发货容量超 100GW,业绩遍 布亚洲、欧洲、非洲、南美洲、北美洲五大洲。公司于 2008 年开始批量发货风电变流器, 2013 年在国内推出首创集散式光伏逆变方案,2017 年在上交所上市,2021 年风电、光 伏、传动、SVG、储能多产品线全线发力布局全球市场。公司通过技术和服务上的创新, 不断为客户创造价值,现已成为国内新能源领域最具竞争力的电气企业之一。
公司依托电能变换技术不断拓展,实现风电、光伏、传动、SVG、储能多产品线布局。 在风电和光伏领域,禾望产品系列覆盖国内 850kW~24MW 风电变流器、5kW~3.125MW 光伏逆变器及 1.0MW~6.25MW 箱逆变一体机等主流机型;在储能领域,禾望提供 50kW~3.45MW 储能变流器以及 EMS、离网控制器等设备,广泛应用于发电侧、电网侧、 用户侧、微网等;在电能质量领域,禾望提供单机 30kvar~100Mvar 的 SVG 产品,已广 泛应用于区域电网、风电、光伏、石化、煤炭、钢铁、油田和轨道交通等多个领域和行 业;在电气传动领域,禾望提供 0.75kW~72MW 的传动成套解决方案,可广泛应用于冶 金、石油石化、矿山机械、港口起重、分布式能源发电、大型试验测试平台、海洋装备、 纺织、化工、水泥、市政及其它各种工业应用场合。
(二)管理结构:公司股权结构稳定,管理层技术背景深厚,激励措施助力长远发展
公司股权结构集中,实际控制人为创始人韩玉。公司大股东及实际控制人为韩玉,其通 过对深圳市平启科技有限公司 100%持股,间接对禾望电气持股 19.7%。盛小军、柳国英分别直接持股 4.21%、2.85%,夫妻二人合计持股 7.1%,前三大股东合计持股 26.9%, 公司股权集中度较高,有利于管理者提高决策效率,进行系统化管理和控制。由于公司 经营业务覆盖范围较广,公司设立多家控股子公司以保证细分业务高效协同发展,截至 2022 年底公司共计有 51 家子公司。
公司管理层出身“华为-艾默生”系,技术背景雄厚。公司管理层多名高管都曾任职于艾默 生和华为电气,有丰富的相关产业经验和管理能力。公司创始人韩玉曾任职于艾默生网 络能源有限公司预研部经理、产品线副总监,技术与管理经验兼备;公司副总经理肖安 波曾任艾默生网络能源有限公司工程师;公司董事郑大鹏曾任职深圳市华为电气技术有 限公司高级工程师、项目经理,艾默生网络能源有限公司项目经理、开发经理等。公司 管理层行业背景丰富,为公司未来持续发展提供保障。
公司计划实行股权激励,彰显公司长远发展信心。2023 年 4 月公司计划实行 2023 年股 权激励,面向350 名中层管理及核心骨干授予2247万份股票期权,行权价格为 27.65 元, 本次股权激励对象主要面向公司员工,主要是 344 名中层管理和核心骨干,在本次激励 授予的股票期权中占比达到 91.89%。本次股权激励业绩考核目标为以 2022 年为基期, 要求 2023-2025 年营收或净利润在 2022 年基础上分别增长至少 30%、60%、90%,实 际业绩目标要求较稳健。本次股权激励有助于发挥激励作用,充分调动公司员工的工作 积极性,促进公司整体竞争力的提升。
(三)财务分析:多维度拆分财报,公司进入发展快车道
从营收和业绩角度看,近年来公司营收稳步增长、盈利有所回升。从营收角度看,公司 营业收入自 2017 年 8.78 亿元增长至 2022 年 28.09 亿元,年均复合增长率达 26.18%; 23 年第一季度公司实现营收 6.10 亿元,同比增长 32.51%。公司近年来业绩有所波动, 2018-2019 年受风电行竞争加剧影响,部分中小客户退出公司计提坏账准备,导致公司净 利润下滑明显。2020-2021 年随着新能源业务的快速发展,公司归母净利润重回高增长 态势。2022 年,受市场竞争加剧、原材料价格上涨影响,公司归母净利润有所下滑。未 来随着原材料价格回落趋稳,公司不断优化产业结构聚焦优势产品,加速拓展传动市场, 盈利能力有望回升。

从业务结构看,新能源电控业务增长稳健,以国内市场为主。从业务结构来看,新能源 电控业务是公司的主要营收和利润来源,其主要涵盖风力发电、光伏发电和储能业务。2020-2022 年新能源电控业务实现营收 16.22、17.31、22.07 亿元,保持稳定增长,营收 占比维持在 60%以上。公司电气传动业务发展迅速已成为公司第二大营收来源, 2021-2022 年传动板块业务分别实现营收 2.01、3.71 亿元,2022 年同比增长 84.98%。 分地区来看,公司营收以国内市场为主,自 2016 年以来公司国内业务营收占比在 95%以 上。近年来公司逐步拓展海外业务,已在国外巴西、土耳其、韩国、越南、印度、荷兰 等 20+个服务基地设立服务点,未来海外业务规模有望持续扩大。
从费用率看,公司期间费用率稳中有降,研发支出不断加大。从费用端来看,公司为实 现降费增效、业绩稳定增长的目标,不断优化管理结构,稳步提升公司经营效率。公司 销售费用率、管理费用率、财务费用率合计从 2018 年的 28.30%下降到 2022 年的 21.91%,精细化管理卓有成效。从研发支出来看,近年来公司持续加大研发投入,研发 费用保持高比例,2022 年研发费用达 2.11 亿元,同比增长 18.83%,研发投入占比较 21 年同期有所提升,研发费用率达 7.51%,领先的产品与技术是公司未来长期发展的核心 竞争力。
从盈利能力看,公司利润率企稳回升,传动业务有望改善盈利水平。受新能源电控行业 竞争加剧、原材料价格上涨等影响,叠加疫情影响生产经营,公司盈利水平下降,销售 毛利率和净利率分别由 2017 年的 57.46%/26.49%下降至 2022 年的 30.30%/9.53%。2022Q2 公司新能源电控业务的毛利率跌入低点后,受大宗原材料价格回落以及上游电子元器件 紧缺程度有所缓解影响,此后三个季度毛利率连续环比上升,2023 年 Q1 公司毛利率回 升至 32.71%。随着公司高毛利电气传动业务营收占比不断提高,以及新能源电控毛利率逐季改善,公司盈利能力有望得到改善。
二、新能源电控:把握新能源技术趋势,迎接风光储需求共振
(一)风电领域:风电变流器技术领先,有望受益风光装机容量高增
1、行业维度:政策规划加持下海风发展提速,2023 年风电高景气度彰显
风电装机量维持高位,政策规划下风电景气度高确定。在双碳背景下,过去受国内政策 及补贴影响,我国风电新增装机量维持高位,我国风电市场累计装机容量从 2016 年的 168.7GW 增长到 2022 年的 395.6GW,年复合增长率为 15.3%。2022 年受新冠疫情、原 材料涨价、行业竞争等影响,装机量略有下滑,22 年部分风电项目装机将延后至 23 年。 从政策规划来看,据风芒能源统计,截止 22 年底国内沿海省市“十四五”规划合计新增风 电装机 310.27GW,其中海上风电相关规划新增装机量达 65.29GW。2022 年 5 月 30 日 两部委推动风电备案制,风电项目审批有望提速,预计 2023 年风电装机量将再创新高。
风机大型化趋势明确,加速助力成本下降。风机大型化可减少风机单位功率原材料用量, 从而推动风电成本下降。根据 CWEA 数据统计,2021年我国新增风电单机容量为 3.5MW,2022 年提升至 4.5MW 以上。根据 2022 年国内风机招标机型容量要求统计,其中要求 5MW 以上风电机组的招标项目占比达 72%,预计 2023 年 5MW 以上的风机机型有望成 为装机主流。风机大型化加速趋势将带动风电的初始投资成本下降,未来风电 IRR 将呈 现上升趋势,进而进一步提升装机量。
风机大型化促进技术路径变化,全功率变流器价值量更高。风电变流器按机组类型可分 为双馈变流器和全功率变流器,随着风电单机大型化趋势持续加速,推动风机装机的技 术路径有所变化。由于双馈机型的机舱结构更复杂,需要搭载高速齿轮箱,而齿轮箱是 风机中损坏率相对较高的部件,大型化会加大齿轮箱的设计难度和故障发生频率,为适 应风机大型化,我国新增风机装机中直驱和半直驱机型占比呈上升趋势,而直驱和半直 驱发电机主要配套全功率变流器。而全功率变流器的单位售价通常高于双馈型变流器, 技术路线切换不仅放大了对变流器的容量需求,同时带动其单位价值量提升。
中国海风发展提速,预计 23-25 年海风新增装机量 CAGR 达 41.42%。我国陆上风电起 步较早,2021 年进入平价之后总体增速相对稳定,而海风资源禀赋相对陆风优势明显, 具有风机利用小时更高、适合大规模开发、不占用土地资源、不受地形地貌影响等优势。 基于我国各省规划十四五海风装机目标规划以及近两年招标量,未来我国海风年均新增 装机量将保持快速增长。近日,浙江出台海上风电补贴政策,成为继广东、山东之后, 国内第三个明确给予海上风电补贴的省份,沿海各省将陆续进入海上风电平价开发阶段,海风装机需求有望加速。考虑到“十四五”规划 “交作业”节点在即,2023 年海风或开启 未来三年高装机起步第一年,预计 23-25 年海风新增装机量 CAGR 达 41.42%。
2、公司看点:海风变流器技术要求高,公司多维度建立竞争优势
公司风电类产品种类丰富,能适配多种应用环境。公司风力发电类产品主要包括 1.0MW-10.0MW 全功率变流器、1.5MW-6MW 双馈变流器、5.0MW-10.0MW 中压风电变 流器、主控电气系统以及变桨控制系统等,其中风电变流器是公司目前最主要的风力发 电类产品。凭借多年风电产品开发和市场应用积累,公司海风变流器具有高可靠、高冗 余、高效率、高智能、多发电、易维护(可远程)等特点。公司 23 年计划推出新一代的更 大容量、更高电压、更高功率密度及更高可靠性的变流器产品,并实现海上风电变流器 产品的系列化;推广 hopeView 变流器集中监控系统,推出 hopeCloud 云服务系统,大 幅提升客户的维护体验和维护效率;以规范产品的方式提升后市场服务能力和质量。 公司风电变流器已应用于国内多个风电场,项目应用案例丰富。公司的风电变流器在电 网适应性、环境适应性与负载适应性仍处于技术领先地位。在“双碳”目标下,公司积极 以高可靠性、高性能、高质量的产品与解决方案助力目标实现。公司积极将创新技术转 化为实践案例,如 2022 年山东省首个平价海上风电项目、国内首个国产中压变流器规 模化应用项目、我国首个单体百万千瓦级陆上风电项目等等。公司的海上风电变流器已 逐渐迈入应用,中国海装自主研发的 18MW 海上风电机组是目前全球单机功率最大的 海上机组,其搭载的是禾望 1140V/18MW 全功率风电变流器。
公司风电变流器技术领先,毛利率具备相对优势。同业比较来看,公司风电变流器业务 发展较早,其在电网适应性、环境适应性与负载适应性仍处于技术领先地位。随着海上 风电机组的大容量化和全功率变换趋势,公司通过掌握多变换器并联的拓扑结构、IGCT 中压变流器、级联中压变流器平台等技术,顺应变流器大容量化发展。目前在海风 6MW 以上大兆瓦领城,公司产品凭借技术优势具备竞争壁垒,享有较高议价权,未来尽管近 年来随着风电成本下降带动产品价格下行,风电变流器毛利率呈下降趋势,但公司凭借 着领先的风电变流器及控制系统关键技术,毛利率仍具备相对优势。

深度绑定头部客户,品牌优势有助公司持续巩固行业地位。公司早在 2009 年开始实现风 电变流器批量发货,其产品广泛应用于我国东北、西北、华北、西南等风力资源较为集 中区域的风电场。我国风电整机厂商市场份额相对集中,整体来看前五整机厂商市场份 额基本在 60%以上,前十整机厂商市场份额基本在 90%以上。根据公司 22 年报披露,公 司与国内 10 多家整机厂商形成稳定的合作关系,未来有益于借助较高的产品市场占有率和品牌优势不断开拓优质客户,巩固公司在行业中的市场地位。
(二)光伏领域:逆变器新增及替换需求双轮驱动,公司布局半导体打开成长空间
1、行业维度:国内外光伏行业空间广阔,分布式领域持续高增
光伏发电蓬勃发展,国内外装机规模不断提升。光伏发电是新能源发电领域的重要组成 部分,在俄乌冲突引发能源危机的背景下,随着光伏技术的进步以及硅料产能的释放, 推动光伏经济性不断提升,全球主要经济体光伏装机规模不断扩大。根据 BNEF 统计, 全球光伏累计装机量从 2008 年的 14.68 GW 增长到 2022 年的 1185 GW,CAGR 达 36.84%。双碳目标推动下中国光伏行业虽然起步较晚但是发展迅速,累计装机容量从 2008 年的 0.14 GW 快速上升至 2022 年的 392 GW,CAGR 高达 76.31%。国内光伏装 机规模加速扩张,根据国家能源局及 CPIA 数据统计,2022 年中国新增光伏装机 87.418GW,占全球总新增装机 36.42%,中国新增光伏装机占全球新增装机比例最大。
分布式光伏需求持续高涨,组串式逆变器空间广阔。受益于光伏组件成本的快速下降以 及在整县推进政策的双重推动下,我国的分布式光伏电站快速发展,2021 年分布式光伏 新增装机量占比首次超过集中式,22 年我国分布式光伏新增装机占比 58.48%。由于分布 式光伏容量较小,一般采用小功率、易维护、占地少的组串式逆变器,组串式逆变器逐 渐成为市场主流选择,其占比从 2016 年的 32.0%快速上升到 2021 年的 69.6%,集中 式占比则从 62.0%下降到 2021 年的 27.7%。随着组串式逆变器 200KW 以上大功率机型的推出,以及1500V组串式逆变器的技术突破未来占比有望进一步提升,根据 CPIA 预 测,2025 年国内组串式逆变器的市场渗透率将超过 75%。分布式光伏持续增长叠加组 串式渗透率上升,组串式逆变器的市场需求将得到有力支撑。
2、公司看点:发力组串式逆变器市场,布局功率半导体先发制人
布局光伏发电领域较早,覆盖应用场景广泛。在光伏发电领域,公司提供具有竞争力的 整体解决方案,包括全系列组串式中小功率光伏发电系统和集中/集散式大功率光伏发电 系统。公司以创新技术和独特产品构建出分布式光伏场景解决方案,推出户用、工商业、 电站型三大智慧方案,持续创造清洁高效的绿色能源。随着分布式光伏持续增长叠加组 串式渗透率上升,组串式逆变器市场需求得到有力支撑。近年来公司聚焦分布式光伏系 统,积极布局组串式逆变器,公司先后荣获了“2022 分布式光伏十大最具创新逆变器企 业”“2022 分布式光伏最具品牌影响力企业”等奖项,行业认可度不断提升。
公司逆变器 22 年中标量排名第九,市占率逐步提高。自 2017 年以来公司光伏逆变器产/ 销量保持高速增长,2018-2022 年 CAGR 超 240%,逆变器营收实现高增速。2022 年公 司光伏逆变器实现销量 13.5 万台,同比增长 195.92%,2022 年光伏逆变器实现营业收 入 9.13 亿,同比增长 183.9%。项目中标上,公司是国内首批并网与批量发货的集散式 逆变器厂家,在集散式光伏上有相当丰富的项目经验,同时公司积极响应国家乡村振兴 战略,发力国内外户用市场,2022 年公司光伏逆变器中标容量排名全国第九,中标容量 共计 1.47GW,行业认可度不断提升。
战略布局功率半导体,利好公司长期发展。功率半导体作为电能转换的核心器件,是公 司主要产品光伏逆变器、风电变流器关键部件。因此公司业务的持续发展以及主流技术 的不断进步,公司对功率半导体产品提出了更高的能效要求,公司需要进一步提升产品 性能并控制成本,同时在全球缺芯背景下,公司需要拓展供应商渠道以保证碳化硅部件 供应稳定。2021 年 10 月,公司战略入股锴威特半导体股份有限公司,持股 2.86%;同年 12 月,入股清纯半导体有限公司持股 9.19%。公司通过战略布局半导体,有助于保障未 来碳化硅功率器件供应稳定性、降低成本、实现国产替代等,利好公司长期发展。
公司聚焦碳化硅(SiC)核心技术,有望引领未来成本优势。清纯半导体拥有国际领先水 平的 SiC 器件设计及工艺研发团队,团队核心从事 SiC 半导体技术 20 余年,研发和产业 化多代 SiC 功率器件,其设计和量产的 1200V SIC 二极管和 MOSFET 性能已经处于国际 领先水平,广泛应用于新能源、电动汽车、智能电网、轨道交通、工业控制等领域,更 完备的产品型号将陆续推出。目前,美、日、欧等国家在高端碳化硅的技术成熟度及市 场占有率上仍然明显领先于中国,国内市场约 80%的碳化硅功率器件仍依赖于进口,成 本也相对较高。公司入股参股清纯半导体,有助于率先受益 SiC 最前沿的技术应用,降 低碳化硅功率器件成本,打开未来成长空间。
(三)储能领域:电化学储能前景广阔,公司储能业务成长可期
1、行业维度:储能政策持续落地,市场空间前景广阔
受益于新能源需求带动,储能市场发展加速。在全球减排的背景下,可再生能源发电比 例不断提升。2022 年,全球风电、太阳能发电量合计占比 12%,2022 年中国风电、太 阳能发电合计占比 13.8%。由于可再生不稳定性,储能的刚性需求日益明显。根据 CNESA 不完全统计,2022 年全球储能市场继续高速发展,新增投运电力储能项目装机规模 30.7GW,同比增长 98%。2022 年 10 月,国际能源署发布《2022 年世界能源展望》,指 出虽然短期内多国选择回归化石能源保安全,但从长远看,新能源尤其是清洁能源仍是 解决人类能源问题的关键,储能更是不可或缺的一环。越来越多的国家把储能列为加速 其清洁能源转型的必选项,特别是疫情后,储能已经成为全球经济复苏的重要抓手之一。

新型储能装机规模快速增长,主要市场集中在美国、中国和欧洲。根据 CNESA 不完全 统计,截至 2022 年底,全球已投运电力储能项目中抽水蓄能仍是市场份额占比最高的技 术路线,2022 年,全球抽水蓄能累计装机规模占比为 79.3%。新型储能累计装机规模达 45.7GW,年增长率 80%,锂离子电池仍占据绝对主导地位,年增长率超过 85%,其在新 型储能中的累计装机占比与 2021 年同期相比上升 3.5 个百分点。从新型储能的市场分布 来看,目前中国、欧洲和美国是最大的市场,2022 年其在全球市场的占比分别为 36%、26%和 24%。
国内储能行业迎来较大发展机遇期,23-27 年装机规模 CAGR 或超 60%。从空间上看, “十四五”,国内大储还有较大空间。截止 2023 年 3 月,已有 25 省市发布的“十四五”新 型储能装机规划超 67GW,而 22 年底我国累计新型储能装机仅 8.7GW,规划要求下我 国储能高增速具备高确定性。同时在我国政策引导下储能经济性提升方向清晰。一方面 政策引导储能项目商业模式多样化发展,构建多元盈利渠道,另一方面电价改革增厚价 差套利空间。多管齐下储能项目经济性持续改善,驱动储能需求进一步释放。据 CNESA 预测,预计未来 5 年,年度新增储能装机呈平稳上升趋势,保守场景下,年平均新增储 能装机为 16.8GW;理想场景下,年平均新增储能装机 25.1GW。理想场景下,预计 2027 年中国新型储能累计规模装机规模达 138.40GW,2023-2027 年 CAGR 为 60.3%。
2、公司看点:重点布局储能系统解决方案,产品技术获业内认可
公司储能发展目标明确,重点布局储能系统整体解决方案。公司凭借多年深耕风电、光 伏领域的产品技术优势,为客户提供具有竞争力的共交流或共直流储能系统整体解决方 案,具体包括储能变流器(PCS)、能量管理系统(EMS)、户外储能一体机、成套储能 系统等产品。此外,公司针对风电特殊应用场景推出风储一体变流器,其巧妙地将储能 系统与风电系统融合一体,做到 1+1>2 的应用效果。通过储能技术有效平抑风力发电的 波动性,增强新能源发电可控性,提高风电场并网接入能力及风电消纳能力。
国内领先的储能系统集成商,项目经验丰富。公司储能变流器、储能系统产品已取得 CGC 鉴衡认证、TUV 南德认证、电科院高低穿(含零穿)等多家机构的认证和测试报告,凭 借优异的产品质量和创新优势,公司在储能领域的系统集成项目总容量逐年稳步增长, 2021 年以来公司储能产品不断出货,项目经验丰富。公司储能产品涵盖范围广,介质包 含铅酸电池、锂离子电池、超级电容、飞轮等,为发电侧、用户侧、电网侧、独立储能 电站、多种工业储能场景提供有效的电力保障,构建全场景储能应用。
公司储能 PCS 国内出货前十,获得行业认可。根据 CNESA 统计,禾望电气位列 2022 年度中国企业国内市场中储能 PCS 出货量排名第八,公司首次跻身前十。公司在储能 PCS 领域具有一定竞争力,荣获“2022 年度最佳储能大功率双向变流器供应商奖”、“2022 中国储能行业十佳 PCS 供应商”等。未来公司将基于新的器件、拓扑、控制技术和加工 工艺,推出新一代的更大容量、更高电压、更高功率密度及更高可靠性的储能 PCS 产品 及集成系统,凭借具有竞争力的储能系统整体解决方案,不断扩大国内外市场,市占率 有望获得更大突破。
三、电气传动:工程变频器国产替代中,公司高端产品自研实现多领域布局
(一)行业维度:传动变频应用广泛,国产替代具有广阔空间
国内变频器市场规模稳步提升,下游应用领域广泛。变频器主要由整流(交流变直流)、 滤波、逆变(直流变交流)、制动单元驱动单元检测单元、微处理单元等组成。变频器按输 入电压等级可分中低压变频器和高压变频器,输入电压不高于 690V 的变频器为低压变 频器,高于 690V 的变频器为中高压变频器。近年来在高效节能的市场需求与国家鼓励 政策驱动下,国内变频器市场规模稳步提升。变频器下游应用广泛,包括发电侧的光伏 逆变器、风电变流器等。高压变频器主要用于如冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭 等高耗能行业,低压变频器应用于物流、电梯、风机、纺织及印刷等行业。
大功率变频传动迎来国产化契机,未来国产替代空间广阔。大传动变频器主要应用于节 能和工艺控制两大领域,在单纯为实现节能的风机水泵类负载,汇川、英威腾等本土品 牌已占据了较大份额。而在高端工艺控制领域,这一类市场具有连续生产,高速运行的 特点,不仅对控制精度、响应速度和过载能力要求高,而且大部分是中大功率机型,是 变频器应用的典型高端市场,如典型的轧钢产线,长期以来被西门子、ABB、TMEIC、 罗克韦尔等外资品牌垄断。总体来看,我国在大功率变频传动方面国产替代空间广阔,目前部分优秀的国产品牌在崛起,集成度和系统化也越来越高,在细分领域推出专用机 型的基础上,逐步走向行业应用端,其中以禾望 HD 系列为代表的工程变频器,已在冶 金、轨交、船舶石油钻井平台等领域逐步展开应用,弥补国内工程型变频器产品的空白。
抽水蓄能电站在电力保供和能源转型中价值凸显,未来发展潜力巨大。抽水蓄能技术成 熟、综合成本低,是唯一经过长时间实践验证的大规模储能技术,在新型电力系统中, 抽水蓄能的调节和储能作用将愈加重要和突出。抽水蓄能机组起停速度快,改变工况快, 是良好的事故备用机组,可改善火电和核电运行条件和提高电网运行效益。在水电比重 较大的电网中,抽水蓄能电站可利用水电的低谷电能抽水转换成高峰电量,从而减少水 电弃水量或火电耗煤量。抽水蓄能的动态效益主要体现在承担短负荷、事故备用、调频、 调相、提高系统运行可靠性等方面。抽水蓄能电站可大大提高电网运行的安全性。截至 2022 年底,全国新核准 48 座抽水蓄能电站,总规模达 6890 万千瓦,年度核准规模超过 之前 50 年的投产总规模。根据我国抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035 年),到 2030 年 投产总规模将达到 1.2 亿千瓦左右。

励磁系统作为抽水蓄能机组中重要设备之一,技术要求高。随着我国抽水蓄能电站的规 模不断发展壮大,机组设备水平也显著提高,励磁系统作为抽水蓄能机组中不可或缺的 重要组成部分之一,有着填谷调峰、启停灵活、能量转换率高等特点,因此将励磁系统 科学合理地用到抽水蓄能电站中,能在一定程度上延长电站的使用寿命提升电力系统工作效率的同时,减少成本投人,实现效益最大化。抽水蓄能机组的励磁系统有别于常规 水电机组,抽水蓄能机组运行工况除了发电工况、黑启动工况外,还存在有电动工况、 启动工况等。抽水蓄能机组运行工况多、转换频繁特点,决定了所使用的励磁装置具有 许多与常规发电励磁装置相比,具有许多不同的要求和功能,是集发电、电动、电制动 等多功能于一身的综合性励磁装置。
我国抽水蓄能励磁系统多采用进口设备,国产替代需求迫切。当前市场中,我国抽水蓄 能电厂在运的励磁系统主要元器件均为进口设备,特别是控制系统芯片,均为国外生产, 备品备件更新艰难,控制程序均为“黑匣子”,多采用国外 ABB、西门子的励磁系统设备。 国产市占率极低,未来国产替代率提升空间广阔。目前国内只有南瑞电控和禾望电气等 少数公司掌握励磁系统技术,未来打开国产代替市场后,将会直接面对 ABB、西门子竞 争,势必打破 ABB,西门子等国际品牌的垄断地位,促进行业的健康、持续、稳定的发 展,产品前景非常广阔,经济效益和社会效益也非常可观。
(二)公司看点:项目经验积累丰富,掌握新技术先发优势
公司大功率传动变频器涵盖多种工业领域。公司大功率传动核心产品主要包括 HD 系列 中低压工程变频器、HV 系列通用变频器和行业定制专机。公司在强大的定制工程型风电 变频器平台基础上,自主研发了 HD2000 系列低压工程型变频器、HD8000 系列中压多 电平变频器和 HV500 系列高性能变频器,此外,禾望电气还拥有 HV350 系列通用变 频器,油田专用 HEC 系列变频器,禾望电气的工业传动产品涵盖各个功率段及多种控 制方式,适用于冶金轧钢、石油石化、矿山机械、港口起重、分布式能源发电、大型试 验测试平台、海洋装备、纺织、化工、水泥、市政、轨道交通等高端工业行业应用领域。
公司传动项目经验丰富,未来重点拓展高端工业应用。据公司官网,截止 2023 年 6 月, 公司完成交付的项目数量共 57 个,涵盖冶金、中压大传动、石油、起重、试验台、矿山 等多个高端工业板块。大功率传动产品 HD8000 和 HD2000 产品应用良好,5 月 30 日我 国首个万米深地科探井在新疆塔里木盆地鸣笛开钻,该项目中公司提供 HD2000 系列水 冷变频器产品,产品的高可靠性和环境适应性满足项目现场夏季高温、冬季高寒、常年 风沙对设备的严苛要求。公司未来重点依托风电行业品牌影响力,加强传动等市场开拓, 依托 690V 产品平台开拓中、高压变频器市场,针对冶金、矿业、石油、自动化生产线、 电动汽车等行业实现具有高度性价比传动、控制及多传动系统解决方案,未来公司工程 变频器市占率有望进一步提升。
IGCT 芯片相比 IGBT 更适用于工业大传动变频器领域。在过去较长时间中,IGBT 由于 其高频特性,在轨道交通、工业变频、家用电器、新能源逆变器等中小容量应用领域广 泛应用,但随着电力电子装备电压和容量等级的进一步提升,IGCT 器件的高压大容量优 势在冶金轧钢、石油开采、油气输送、重型制造、海上风电、船舶推动、抽水蓄能等工 业大传动领域优势凸显。IGCT 单芯片可以同时承受 4500V 高电压、8000A 大电流,所 以应用在巨大功率的“电气大传动”上面;而 IGBT 中,高压 IGBT 芯片可以承受 4500V 高电压但只能 50A 低电流,低压 IGBT 芯片可以承受 200A 大电流但只能 1700V 电压, 所以适合应用在“小传动”,如用在“大传动”需要多芯片串并联使用,可靠性降低。
公司传动变频器技术壁垒深厚,未来有望加速开拓市场。IGCT 变频器是壁垒极高的设备, 目前只有 ABB、西门子几家极少数的海外龙头能够生产,而公司是国内第一家 IGCT 变 频器投入实际应用的产商,代表产品是 HD8000 系列中压工程型变频器,公司的技术资 质已受到专业机构认可,“大功率 IGCT 交直交变频调速装置”和“大功率 IGCT 交直交变 频调速系统关键技术和应用”被鉴定为国际先进水平。相比于海外工业传动变频器,公司 产品不仅可以在性能和质量上有很高的保障,且在价格上具有较强的竞争优势。目前市 场上工业大传动产品国产化率提升空间广阔,未来公司有望凭借技术壁垒优势加速开拓 市场。
四、氢能:制氢电源技术壁垒高,公司产品性能优异有望加速开拓市场
(一)行业维度:以 ALK 为代表的绿氢制取技术正在快速发展
当前化石能源制氢处于主流地位,具有低成本的优势,但较高的碳排放阻碍其可持续发 展,利用可再生能源电解水制氢则被认为是未来的发展方向。目前传统的氢气制取方法 主要分为以下几类:1)化石燃料制氢:主要包括煤制氢、天然气重整制氢等,该技术目 前相对成熟,已经进行工业生产。2)含氢尾气副产氢回收:主要包括氯碱工业、焦炉气、 合成氨等。3)高温分解制氢:主要包括甲醇裂解制氢等。4)电解水制氢:利用新能源 电能来制氢,可以实现碳的零排放,电力来源包括太阳能、风能、水能、核能等。5)其 他方式制氢:主要包括光解水制氢、生物质气化等。

目前电解水制氢技术主要有三种,其中碱性电解水制氢技术(AKL)最悠久,市场化最 成熟,制氢成本最低;质子交换膜(PEM)电解水制氢技术较为成熟,能适应可再生能 源波动性,是重要的研究方向;固体氧化物电解水制氢(SOE)技术是能耗最低、能量 转换效率最高的电解水制氢技术,尚处于不断改进阶段。电解水制氢的基本原理是在电 极两端施加足够大的电压时,水分子在阳极发生氧化反应产生氧气,在阴极发生还原反 应产生氢气。该制氢技术设备简单、无污染,所得氢气纯度高,杂质含量少,但耗能大, 成本较高。当前电解水制氢技术主要技术攻关在于如何降低电解过程中的能量损耗及提 高能源的转换效率。研究表明最有效的方法是降低电极在反应过程中的过电位,其重点 攻关领域主要在电极材料、催化剂及隔膜材料三大领域。
我们测算,对于额定产氢量为 1000 Nm3 /h 的电解水制氢装置,每年运行 2000 小时下, ALK、PEM 电解水制氢单位成本分别为 3.29、4.66 元/Nm3 或 36.99、52.31 元/Kg。固定 投资方面,主要设备包括:制氢电源、纯水制取系统、电解槽系统、储罐、压缩机和充 装管路系统,其中电解槽系统成本最高,两种电解槽成本分别为 1000 万、7000 万元, 假定运行年限均为 20 年。运维投入方面,假设运维所需人员为 12 人,人均年薪为 8 万 元;设备在 20 年内需大修一次,大修成本为固定投资的 20%;,每制取 1 Nm3 氢气,理 论消耗的纯水量为 0.8 L,考虑纯水制取效率 80%,则消耗的水量为 1 L/ Nm3H2;两种电 解水制氢技术所需电耗分别为 4.78 kWh/Nm3、3.69 kWh/ Nm3。经测算,碱性电解水制氢 成本为 3.29 元/ Nm3,其中电费成本占 58.08%,电解槽成本占 7.59%;PEM 电解水制氢 成本为 4.66 元/ Nm3,,其中电费成本占 31.70%,电解槽成本占 37.59%。可以看出,电解 水制氢经济性受电价和电解槽成本影响大。
ALK 制氢经济性主要受制于电费成本,PEM 制氢经济性主要受制于电解槽和电费成本。 在前文测算条件下,可以看到,电费在两种制氢成本中占比高达 58.08%和 31.70%,电解 槽成本分别占 7.59%和 37.59%。可以看到在 ALK 制氢中,电费的成本是影响单位制氢 成本的最大因素,而电费的成本取决于电耗和电价。在电耗方面,今年 2 月 14 日,隆基 氢能发布的 ALK 电解槽新品,在电流密度为 2500A/m2 时,生产每标方绿氢耗电 4kWh; 当电流密度满载为 3000A/m2 时,每标方绿氢生产耗电可低至 4.04kWh,测试过程中平 均耗电 4.07kWh。伴随着电耗的降低,即使电价不变,ALK 制氢的经济性也将提高。在 电费方面,根据国家发改委数据,过去十年光伏发电标杆上网电价总体下降 69.57%,未 来光伏发电成本仍有下降空间,碱性电解水制氢成本或将低于化石燃料制氢,真正实现 “绿氢”经济性。除了电价之外,电解槽的价格也是影响两种电解水制氢成本的关键,尤 其在 PEM 中电解槽成本占比超过 37%,因此控制电解槽系统成本也是降低绿氢成本关键。
我们以 ALK 制氢技术所需电耗为 4.2kWh/Nm3 的条件下进行测算,当电价为 0.05 元 /KWh,电解槽设备为 1000 万元以内,设备每年运行 3200h 时,绿氢制取成本低于灰氢。 在模拟测算中,当设备每年运行 2000h 时,即使当电价下降到 0.05 元/KWh,电解槽成本 下降至 600 万元,碱性电解水制氢成本为 1.47 元/Nm3,仍然与成本为 1.11 元/Nm3 的煤 制氢技术有一定差距,因此提高设备运行时间、增加设备利用率是进一步降低绿氢制取 成本的关键。在电价和电解槽价格一定时,设备每年运行小时数从 2000 提升到 3200 时, 电解槽成本只要低于 1000 万元,ALK 制氢技术在经济性上就超过了煤气化制氢,为绿 氢进一步替代灰氢提供了可能。
(二)产品维度:制氢电源技术壁垒高,需满足电解槽低电压、大电流的要求
一个典型的功率为 5.5MW 的制氢电源价值量约 170 万,约占整个设备投入的 9%。对于 额定产氢量为 1000 Nm3 /h 的电解水制氢站,其主要设备包括:制氢电源、纯水制取系统、 电解槽系统、储罐、压缩机和充装管路系统。制氢电源的功率要求一般在 5.5 MW;纯水 制取系统的处理能力达到 1m3 /h 可满足要求;同时需要储罐容积为 50 m3 容积的氢气储 罐。此外,为达到制氢量的有效充装,需要配置充装压缩机将氢气从 1.6~3.2 MPa 增压 至 20 MPa,其有效排量应达到 1000 Nm3 /h 以上,因此选择 2 台 500 Nm3 /h 的氢气压缩 机。其他设备支出包括管路、仪表风系统以及集控系统等,估算合计支出为 100 万元。
输入端风光发电较大波动性的特性对制氢电源需稳定输出低电压、大电流提出一定要求, 若无法满足要求将使电解槽性能发生衰减。以阳光电源的碱性电解槽 SHME1000A 为例, 其在工作时需要满足额定电压 700V,以及 6850A 的额定电流。可再生能源具有波动性特 征,风电表现为实时随机波动,而光伏发电表现为较为规律的昼夜周期特性。当电解槽 输入波动性电源时,电解槽电压和电流易发生变化,若电解槽无法快速跟随响应,将导 致反应平衡和热平衡无法建立,进而可能产生电极催化剂溶解、聚集,隔膜机械损伤, 电解液析出堵塞反应通道等现象,使得电解槽性能发生衰减。
(三)公司维度:氢能电解槽电源已实现应用,未来有望加速开拓市场
公司制氢电源产品性能优异,可广泛应用于电解水制氢系统。公司推出的 HHR 系列制 氢电源,主功率采用全控型 IGBT 拓扑方案,模块化冗余设计,响应时间快动态功率响 应时间小于 10ms,适用电压和电流范围广泛具有高匹配性,维护便捷,具有良好的电网 和环境适应性,根据风水冷却和室外撬装不同的安装方式帮助客户提供系统化解决方案, 可广泛应用于电解水制氢系统。电解槽是制氢的核心设备,公司制氢电源产品满足电解 槽低电压、大电流的要求。
公司与深大在氢能领域达成战略合作,增强技术优势。2021 年 8 月 25 日,禾望电气与 深大深地科学与绿色能源研究院建立战略合作伙伴关系,双方在共建联合科研团队及实 验室、开展“海洋绿氢”产业技术攻关、建立技术装备产业化联合体等方面达成一致。深 圳大学深地科学与绿色能源研究院由谢和平院士担任团队带头人,致力于低碳绿色能源 等领域创新研究探索,研究方向主要包海水制氢原理与技术等。近日,由科技部高技术 研究发展中心主办的 2022 年度中国科学十大进展在北京揭晓,深圳大学深地科学与绿色 能源研究院院长、中国工程院院士谢和平与其团队的研究成果“全新原理实现海水直接电 解制氢”成功入选。公司与深大在氢能领域达成战略合作,建立核心技术壁垒。
公司氢能电解槽电源产品已实现应用,未来有望加速开拓市场。公司氢能电解槽电源产 品技术原理与 5MW+风电变流器产品类似,凭借多年风电产品开发和市场应用积累,公 司风电变流器业务发展较早,其在电网适应性、环境适应性与负载适应性仍处于技术领 先地位,项目应用案例丰富。目前氢能主要参与者与风能高度相近,市场参与者较少, 竞争格局优秀,产品盈利能力较高。国家发改委、国家能源局联合在 3 月 23 日印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035 年)》,提出到 2035 年,形成氢能多元应用生态,可 再生能源制氢在终端能源消费中的比例明显提升,预计未来公司业务有望快速受益行业 实现快速增长。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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