2024年军工行业专题报告:航空、燃机出海,内外需双驱动新一轮景气补库机遇

  • 来源:广发证券
  • 发布时间:2024/05/22
  • 浏览次数:656
  • 举报
相关深度报告REPORTS

军工行业专题报告:航空、燃机出海,内外需双驱动新一轮景气补库机遇.pdf

军工行业专题报告:航空、燃机出海,内外需双驱动新一轮景气补库机遇。海外民航飞机及发动机龙头近期股价表现亮眼,23年以来国内航空航发产业链个股出口业务景气度高。我们强调五点趋势,建议重视商业航空、燃气轮机的投资机遇:其一:全球民航有望开启新一轮补库周期,体现在订单创新高(如空客)、产能爬坡迅速(空客&波音&航发主机厂)。订单创新高,表现为空客、波音、RR等正快速迈入被动去库存-主动补库存阶段。产能快速爬坡,典型如空客公司目标是在2026年每月生产75架飞机,全年累计生产比2023年交付增长约58%。全球商用飞机产量尚未恢复至之前峰值,预计复苏态势仍将持续。据Alton预测全球客机...

一、前言:海外航空航天重点个股近期股价表现亮眼

海外民航飞机、发动机产业链相关龙头近期股价表现亮眼。 飞机方向,法国空客股价在 2024 年 3 月创 2000 年以来新高,总市值达 1008 亿 美元;航发方向,从股价表现看,2023年以来航空发动机企业股价收益率远高于同 时期指数。自2023年初到2024年5月1日,罗罗股价由93.2英镑增长至407.5英镑, 涨幅高达337.23%,同时期富时100指数涨幅为8.98%;同时期GE股价由83.79美元 增长至159.70美元,增幅达90.60%,而标普500指数涨幅仅为30.70%。 从供应链看,美国 HWM(HOWMET Aerospace,专注航空锻铸件制造等,其中民 航业务收入占比过半)2022、2023、2024(截至 2024/5/12)期间年涨幅为 24%、 38%、50%,相同期间美国标普航空航天和国防精选行业指数分别涨幅为-7%、23%、 5%,公司于 2024/5/9 日市值创历史新高达 336 亿美元。

从盈利端看,公司营业收入与净利润稳步增长,为股价增长的重要支持。据wind, GE公司自2022Q4起,营收增长速度开始提升;2023年单季度营业收入增速均保持 两位数,全年营收实现约680亿美元,同比增长16.96%。单季度净利润在2022Q4转 负为正,2023Q1单季度净利润约75亿美元,为近十年单季度最高值;2023年全年净 利润实现约95亿美元。罗罗2022年下半年营业收入止跌,增速开始由负转正;同期 实现扭亏为盈,净利润开始稳步增长。2023年全年实现营收约210亿美元,同比增长 21.94%;实现净利润约31亿美元,同比增长290.07%。

商业航空的强劲复苏、燃机市场的快速增长、军航市场的稳健增长,以及航空业固 有的强规模经济,是全球航空产业链龙头亮眼业绩表现的主要原因。 商业航空复苏强劲为主要原因。对比国际航空主要龙头(飞机整机空客、波音,发动 机整机GE、RR,锻铸造HWM),其中单独分类商业航空收入的空客、波音、RR、 GE公司商业航空收入增速分别为18%、30%、30%、41%。据GE和RR年报,GE航 空、RR公司2023年商业航空发动机分别交付2075台、458台,同比增速为25%、29%; 同时商业航空强劲复苏,带来服务(维修&备件)收入快速增长。据GE公司年报, 2023年商业航空业绩反映了对商业航空旅行的强劲需求和服务的持续强劲,服务收 入占今年航空航天收入的70%以上。

规模经济显著,核心企业盈利能力快速提升。GE、RR、空客等公司航空业务营业利 润率自2020前后触底,在2022~23年显著提升。其中,RR公司盈利能力及现金流改 善显著,RR公司的民用航空业务2023年营业利润率达11.6%,2022年为2.5%,这得 益于大型发动机和公务航空业务新机销量的增加以及售后服务的快速增长。

二、现象:国内航空航发产业链个股出口业务景气高

2023年以来,重点国内航空航发个股海外业务增速较快。我们选取航空航天产业链 内重要个股,含飞机、航发主机厂到上游原材料供应商,可观察到2023年相关企业 的海外业务收入景气度高,14个样本股23年国外业务同比增速中位数为47.40%,增 速均值为61.53%,最低值为8.83%(应流股份)、最高值为派克新材(179.19%), 总体增速较高,其中高增速标的多为中下游企业,如锻铸造派克新材(179.19%)、 航宇科技(98.90%)、航亚科技(64.87%)、中航重机(47.76%),系统级及主 机厂如中航西飞(51.75%)、航发控制(40.61%)。

半年度看,景气度复苏仍在加速。环比看,以2021H1为起点,多数个股维持较快的 增长态势,如航亚科技连续5个半年度维持正的增长,11个样本股中含有半年度海外 数据的6个股,2023H2海外业务收入规模基本是2021H1的一倍以上,较高者如航亚 科技、图南股份、中航西飞2023H2海外收入规模是2021H1的387%、246%、229%。 同比看,有相对应半年度数据的7个样本股,海外业务收入在2023H1、2023H2同比 维持较快增长,2023H1、2023H2海外收入同比增速中位数为52%、65%,整体维持 快速增长。

三、原因一:全球民航有望开启新一轮持续补库周期

(一)订单创新高:全球两大飞机厂及主要发动机厂订单量企稳回升

2023年全球两大飞机制造商商用飞机净新增订单同比大幅增长。波音公司在经历了 2019~2020年的订单低谷后,开始逐步走出困境,商用飞机净新增订单数逐步攀升, 2023年净新增订单1314架,同比2022年774架增长70%。与此同时,空客公司在2020 年受全球卫生事件影响遭遇订单低谷后,实现快速反弹,直至2023年,其订单数达 到了2001年以来新高,2023年净新增商用飞机订单2094架,同比2022年820架增长 155%。

三大发动机制造商的订单金额均开始稳健回升,发动机交付数额近期增长尤为显著。 通用电气公司的订单金额自2020年触及低谷后,正持续稳步回升,展现出良好的增 长势头;罗罗公司的订单金额则呈现出稳定且持续的增长态势;而赛峰公司的订单 金额虽相对平稳,但整体趋势依然保持健康。在订单交付方面,罗罗公司自2021年 交付量触及低谷后,正逐步展现出回升的态势;而赛峰公司在经历2020年的低谷后, 目前交付量已获得显著增长,显示出强劲的复苏势头。

(二)需求持续:预计全球民航市场稳步增长,国际企业财务预测积极

全球民航市场快速复苏,更具经济性飞机、老飞机退役等共同驱动全球主要航司采 购新飞机,体现在空客等主机厂创纪录订单上。 据国际航空运输协会(IATA)2024年3月发布的《Air Passenger Market Analysis》 报告显示,2024年3月,以收入客公里衡量的全行业航空客运量同比增长13.8%,甚 至超越了2019年的历史记录,目前的客运量已处于2000年以来的创纪录水平。 国际机场协会(ACI)亦预测,2024年全球客运量将达到97亿人次,比2019年的水 平高出6%(同比增长率为12%)。这种旺盛的航空需求正持续激发民航业的蓬勃发 展,并在飞机制造商层面得到显著体现,具体表现为飞机交付量的显著增长。为了 满足日益增长的市场需求,全球各地的航空公司加快订购更先进、更省油、更安静 的商用飞机。据IATA《Global Outlook for Air Transport》预计,2024年的新飞机交 付量预计将达到1777架,而到2025年这一数字更是将跃升至2075架,有望达到商业 航空历史上创纪录的交付数。随着飞机需求增加,牵引上游如航空发动机的需求。 例如,以罗罗公司为例,据罗罗公司公众号新闻,2023年其大型发动机订单量已达 到过去15年的巅峰,其预测在民用航空业务方面,预计2024年大型发动机飞行时长 将增长至2019年水平的100-110%。我们看好全球民航制造业高景气的持续性。

市场空间方面,全球民机机队需求持续增长,波音、空客、商飞对未来20年民机数 量做出积极展望。(1)据波音公司发布的《Commercial Market Outlook 2023-2042》 预测,到2042年航空机队将增加近一倍。2023-2042年期间将有42595架飞机实现交 付,其中,单通道窄体飞机交付量达到32420架,占总交付量的76%;宽体飞机的交 付量将达到7440架,占总数的17%;(2)根据空客公司发布的《Global Market Forecast 2023》预测,未来20年将交付40850架新的客机和货机,其中包括32630 架单通道窄体飞机,8220架宽体飞机;(3)根据中国商飞公司发布的《中国商飞公 司市场预测年报2022-2041》,未来20年将交付支线客机4367架,单通道窄体飞机 30367架,双通道宽体飞机7694架。

基于民航复苏的持续性,国际核心航空发动机龙头对未来交付及财务表现预测积极。 例如,RR方面,据RR公司公众号2023年年报内容推送,在民用航空业务方面,公 司预计发动机交付总量将达500-550台(2023年为458台),预计到2024年实现营业 利润17-20亿英镑(23年为16亿英镑),2027年实现目标营业利润25-28亿英镑。此 外,据GE2024年投资者关系日公告,GE预计Leap系列发动机有望在2024~2028年 稳步提升,同时受益于安装基数的扩大,服务收入有望进一步提升。从财务表现看, 2023年GE航空实现营业利润56亿美金,预计24、25、28年分别实现60~65、71~75、 100亿美金的营业利润,维持稳健增长。

(三)供给支撑:空客、波音产能持续爬坡,积极支撑需求端的释放

预计 2024 年全球民航有望稳步复苏,未来几年全球机队交付数量或稳定爬升,其 中窄体客机需求弹性较大。据 Alton Aviation Consultancy,Alton预测,在2023年至 2033年期间,全球商用机队将以3.3%的复合年增长率增长,从约30900架增加到 42800架。从区域层面来看,亚太地区的增长最高(年复合年增长率为5.2%)。窄体 飞机的增长率将是所有飞机机型中最高的,年复合年增长率为4.9%。 预计至 2026 年全球商业飞机生产恢复至2019 年水平。据Alton 预测,2023年全 球制造了约1300架商用飞机,2018年生产了大约 1900 架,预计飞机产量预计需要 2-3年才能达到疫情前水平。新飞机生产问题,如供应链因素、劳动力短缺和认证挑 战,将导致生产速度至少在2026年之前保持在疫情前水平以下,但整体产量保持稳 步复苏阶段。

随着全球航空市场转向新一代飞机,对新飞机强劲需求。使得许多关键的飞机项目 订单积压到2020年代末或2030年代初。由于波音、空客当前产量仍然低于 2020 年 前水平,因此我们预计,产能的复苏、需求订单的积压、全球民航复苏下,产业链相 关制造企业近几年有望维持较高的增长弹性。

当前全球主要航空主机厂产能有望持续爬坡,正积极加大主要型号飞机的产量。 据 Forbes 2024年2月新闻,2023年空客公司净增长商业飞机订单数量为2094架, 比2022年的820架大幅增加,截至2023年年底空客公司现有未交付商业飞机订单达 到8598架。其中,空客2023年共交付735架商用飞机,包括68架A220、571架A320 系列、32架A330和64架A350,此外空客宣布了今年交付约800架商用飞机的计划。 其中,其主要机型A320,空客CEO指出计划在2026年达到每月75架飞机的生产效率, 若成功实现全年可累计生产900架,比2023年交付的571架增长约58%。 据新华社2023年9月新闻,空客在中国第二条最终装配线动工。空客在一份声明中表 示,该扩建项目计划于2025年底投入使用,是空客A320系列总体生产扩张计划的一 部分。声明称,在10条全球FAL的运营下(天津、法国、美国莫比尔各2条,4条在德 国汉堡),它的目标是在2026年每月生产75架飞机。

(四)启动补库周期:下游需求回暖,全球主要企业开启新一轮补库存

我们判断,民航业需求端的显著回暖下,全球飞机及发动机主机厂目前或正逐步进 入被动去库存、主动补库存周期,预计外贸复苏趋势仍将趋势。 库存周期通常分为四个阶段:被动去库存、主动补库存、被动补库存和主动去库存。 一般而言,工业企业库存周期由衰转盛的关键节点出现在被动去库存阶段,而在主 动补库存和被动补库存阶段,则更多表现为库存水平的上升。 从历史看,在民航补库存周期下,需求端景气反转叠加供给短期扩张有限,带来相 关民航产业链公司量利快速提升。以波音为例,2001~03年营收增速、存货原材料增 速下降,或处于主动去库存阶段,2003~04年需求增速景气反转、库存下降,或处于 被动去库存阶段。2004~07年间,需求提升、库存上行,或处于主动补库存阶段,作 为下游主机厂存货提升牵引上游发动机、高温合金及钛合金企业景气提升。以P&W 为例,该公司2003年收入增速触底,2004~06年间收入增速持续提升,快速上行。

资本开支规模的前置性,是高温合金企业在需求提升期盈利弹性的杠杆放大器。参 考上文,ATI公司营业收入在2003~2007年内快速增长,从2002年的低点19.08亿美 元,持续增长至2008年的53.10亿美元。而在此期间,由于此前行业景气度低迷,公 司产能利用率相对较低,在行业需求扩大时期,公司规模经济效应明显,折旧费用/ 净营收比重从2002年的4%下行至2008年附近的2%,而在此期间折旧费用总额仍有 一定的下降。

当前,鉴于下游商业航空航天主机厂的高度集中性和供应商体系的稳固性,飞机制 造商如波音、空客,以及发动机供应商罗罗公司(RR)等,其财务数据展现出一个 明确的趋势:当前全球民航正逐步进入新一轮的补库存阶段。 具体来说,波音公司在2019年至2023年期间,虽然存货原材料增速有所放缓,但需 求增长依然强劲,正处于被动去库存~主动补库存阶段;空客公司自2020年起需求逐 步回升,自2022年开始存货原材料增速下降,目前同样处于被动去库存阶段。发动 机方向,例如罗罗公司自2022年开始库存下降,近期更是营收增速提升,正快速迈 入被动去库存阶段。

四、原因二:海外供应链重塑,叠加国内产能技术突破

(一)海外产能收缩或受限:俄钛产能供给收缩,欧美受防务需求挤占

一方面,俄乌冲突下俄钛产能或较大幅度退出影响海外主要航空航天企业供给。 俄 钛 是 全 球 飞 机 和 发 动 机 OEM 钛 制 品 的 主 要 供 应 商 之 一 。 据 EFESO Management Consultants,俄罗斯 VSMPO-AVISMA 是几乎所有西方航空OEM 和发动机制造商的主要供应商,俄罗斯 VSMPO-AVISMA 是世界上最大的钛生产商, 约占全球钛市场的25%。该公司处于 Ti 供应链的多个阶段,从海绵生产(冶炼过程) 到部件加工;在 OEM 厂商中,波音三分之一的钛需求来自俄罗斯,空客约50%, 巴西航空工业公司几乎全部由俄罗斯供应。同样,发动机供应商 Safran 和 Rolls Royce 分别从俄罗斯采购约50%和20%的钛。此外,VSMPO 和波音公司曾进一步 强调了这种相互依存关系,于2015年建立了开发钛合金和技术的战略伙伴关系。更 为重要的是,俄钛向西方发动机制造商和飞机OEM 厂商销售初级和二级制造产品。

受俄乌冲突影响,俄钛产能供应在全球范围受到一定影响。据 IASC 航空产业链公 众号2022年8月推送,俄乌冲突以来,欧美国家对俄罗斯实施制裁。虽然目前钛材暂 并未出现在制裁名单内,但22年3月波音已经宣布停止从俄罗斯采购钛材。由于钛材 熔炼技术复杂、加工难度大,目前世界上仅有美国、俄罗斯、日本、中国四个国家掌 握完整钛工业产业链的生产技术。此外,航空钛材供应商门槛很高,培养一个新的 供应商往往需要四五年的时间,短时内无法满足钛材供应缺口。 另一方面,当前全球主要发达国家防务预算创阶段性新高,而主要发达国家的商业 航空等领域的产能或受制于自身防务装备需求,供给不足。 例如,据美国 Assistant Secretary of Defense2022年4月新闻,时任负责工业基地 政策的副助理国防部长提到,“美国铸造和锻造行业面临着与能力和能力、劳动力、 我们自己的政府政策和知识产权相关的挑战”,例如1984年至2018年间,美国损失 了1600家铸造厂和4400多家金属铸造设施。 例如,据美国CSIS官网2023年新闻,美国国防部依靠包括中国在内的外国政府生产 大型铸造和锻造产品,这些产品用于该部门依赖的一些国防系统、机床和制造系统。

(二)以锻件为例:国内占大型设备较多产能,且经 21~23 年扩产

全球范围内适用于航空航天的大型模锻液压机产能有限,400MN 以上锻压机台数 中国占全球1/3万吨以上锻压机产能有限。据《航空工业模锻装备的应用及其发展趋势》(曾凡昌, 2014年)一文,截至20世纪末,全世界共有万吨以上的模锻水压机30余台,其中美 国、前苏联各占10余台,约占全球总台数和总吨位的70%左右,以上大型锻压装备 所生产的大型整体模锻件使得美国、苏联、法国在航空航天方面位于世界领先水平。 据材料科学与工程公众号2021年6月推送,目前世界上拥有4万吨级以上模锻压机的 国家只有中、美、俄、法四国。美国在1955年前后建造了两台当时世界最大的4.5万 吨模锻水压机,一直用到现在。2001年,美国加州舒尔茨钢厂又建造了一台4万吨级 模锻压机。 中国当前400MN 以上锻压机台数占到全球的1/3。据中航重机2024年3月公告《定 增报告问询函回复》,大型模锻液压机是发展大型高端装备和大型民用飞机的重要 装备,世界上仅美国、俄罗斯、法国、中国等主要航空强国拥有大型锻压机,并生 产大型整体优质模锻件,满足新一代飞机发展需求。目前全球范围内400MN 以上 锻压机仅有12台,其中中国有4台(中钛青锻680MN、南山铝业500MN、三角防务 400MN、德阳万航800MN)。同时,据中航重机2023年年报,宏远大型模锻压机 建设顺利推进。 除大型锻压机产能外,国内主要航空航天结构件产能自2020年投产以来,陆续在 2022~2024年达产。从产业链各个环节投产情况来看,2018年以来,航发上游-航 空钛材板块、航发上游-高温合金板块、航发中游-锻铸件板块、航发中游-控制系统 板块、航发下游-主机厂板块等产业链各个环节扩产项目加速,多个项目于2022-2024 年达产,具备承接海外供给转移的能力。

(三)进展正当时:国内重点企业海外布局已较早,具备快速承接能力

航空航天,尤其是民航领域对于安全性及稳定性要求严格,除产能外,相关产品供 应资质也是成为供应商的门槛之一,国内航空航天核心企业外贸资质较为齐全。 例如,以中航重机当前已收购的南山铝业锻造资产为例,据中国有色金属报公众号 2021年2月推送,南山铝业与法国赛峰公司、英国罗罗公司进行了很好的合作,向前 者交付了首批B737机轮,成为国内能为民航飞机提供锻造机轮的企业之一。

同时中航重机自身也在加强外贸能力建设,据中航重机2023年年报,宏远公司完成 波音 13 项新品试制并实现批产,国际市场订单同比增长 38%;燃机叶片市场开发 成效显著,与龙江广瀚、航发燃气轮机开展深度合作,新增订单近年来首次突破1亿 元,荣获航发燃气轮机2023年度金牌供应商。 发动机方面,例如航亚科技等加大与海外发动机主机厂合作。据航亚科技2023年年 报,同样因供应链未恢复正常等原因,去年下半年与RR公司的叶片合作项目进入了 快车道,哈以冲突发生后合作进一步提速,预计今年开始批量供货,明年的供货量 会进一步增长;报告期内,公司完成了GE90系列发动机高压压气机叶片的全部研制 工作,获得客户批量生产的批准。

五、原因三:非航业务如燃机市场需求高,国产化共振

燃气轮机产业链相关企业营收高增。据燃气轮机产业链公司2023年年报数据,产业 链上下游企业相关业务均出现高增长甚至翻倍情况。原材料端,隆达股份燃机高温 合金业务营收同比增长112.40%;零部件端,航宇科技燃气轮机锻件业务营收同比 增长243.23%;下游整机端,东方电气燃机业务营收同比增长106.95%,杭汽轮B燃 气轮机业务营收同比增长108.36%。燃气轮机相关企业营收高增长显著反应了行业 景气度的提升。 国内燃气轮机主机产量2023年再创新高。据《中国电力报》2024年3月推送,根据 机械工业发电设备中心统计,2023年全国发电设备生产完成17711.5万千瓦,同比增 长30.6%;其中,火电汽轮机6383.5万千瓦,同比增长8.6%(含燃气轮机683.3万千 瓦,同比增长34.5%)。 海外燃气轮机主机厂如 GE 能源订单景气度高。据 GE Vernova 公众号,该公司 2024年一季度末发电板块订单总额为50亿美元,有机增长24%,主要得益于 HA 级 燃机和航改型燃机设备订单的增长;发电板块24年一季度实现营收40亿美元,有机 同比增长4%,其中燃气发电服务业务对该增长的贡献最大。

从出口额看,上游零部件出口增长快于下游整机。2023年涡轮喷气发动机或涡轮螺 桨发动机的零件出口金额较2022年同比增长16.22%,而涡轮喷气发动机、涡轮螺桨 发动机及其他燃气轮机的出口金额同比增长4.34%。整机出口增速较慢,原因可能在 于国内燃气轮机技术较国外还有差距,现阶段仍出口较少。

我们分析复苏以及后续增长支撑因素包括:(1)燃煤发电厂改造升级需求驱动中短 期增长;(2)新能源为主的新型电力系统调峰需求、分布式能源需求提供远期保障; (3)氢燃料燃机技术为远期高增长提供可能。

(一)中短期看,燃煤发电厂关停或改造升级为燃气轮机提供大量需求

碳中和压力下,传统燃煤电厂将被逐步关停。据中国节能协会碳中和专业委员会, 2024年4月30日,包含美、英、德、法、日、意、加在内的七国集团宣布了将在2035 年前关停未经减排措施的燃煤发电厂。事实上,在此前已有许多国家出台燃煤发电 厂改造升级政策。2021年10 月,中国国家发展改革委、国家能源局印发《关于开展 全国煤电机组改造升级的通知》,提出“十四五”期间节能降碳改造规模不低于3.5 亿kW。 电厂翻新改造可以通过性能提升和利用现有基础设施来节约成本。与新建或待开发 项目相比,改造后的电厂除了能够减少全生命周期的二氧化碳排放,在成本方面也 具有一定优势,因为它们可以使用现有的电网连接和输电基础设施。用燃气轮机取 代燃煤锅炉的煤改气便是改造方法之一,这使得公用事业级电厂能够继续运营下去 而非退役。

近煤改气是电厂运营商的常见做法。据美国EIA数据,2011年至2019年期间,美国 有121家燃煤电厂被用于燃烧其他类型的材料,其中103家转换为天然气厂或被天然 气厂取代。2010年底,美国有316.8GW的燃煤装机容量,但到2019年底,其中 49.2GW退役,14.3GW改用天然气,15.3GW被天然气联合循环取代。天然气联合循 环技术由于安装了燃气轮机,比它们所取代的燃煤电厂的7.9GW容量高出94%。

低碳清洁,燃机电厂有望成为中短期较优选择。据GE Vernova官方公众号,发同等 电量时,天然气发电产生的二氧化碳比煤电低60%以上,以使用天然气为燃料的HA 级燃机联合循环发电机组为例,虽然同为化石能源,但每度电的二氧化碳排放值仅 为320g。此外,天然气发电在能量利用的效率上也高出煤电30%以上。最先进的 9HA.02 联合循环发电效率64%,折合每度电煤耗192克。燃机联合循环的碳强度比 同等煤电少60%以上。且由于燃气轮机从源头降低Sox、NOx颗粒物的污染物排放, 避免了二次污染。

全球在建燃气装机容量达692.5GW。根据2022年8月更新的GEM全球燃气电厂跟踪 报告,全球在建有692.5GW燃气装机容量,其中约有 89.6 GW(即13%)是煤制气 转换或替代。在开发中的煤制气转换或替代最大的地区是东亚、欧洲和北美洲,占 比分别达到19%、29%和44%,后续这些燃气电厂将在中短期内为燃气轮机提供大 量需求支持。

“双碳”背景下,能源系统去中心化、一体化趋势日益明显,分布式能源因其低碳、 灵活、安全、智能、多元、靠近需求侧等优势,发展机遇广阔。 燃气分布式能源优势明显,国内装机发展规模可期。据《中国石油石化》2023年4月 公众号,在近中期,燃气分布式能源将发挥低碳、稳定、灵活等优势,为推动可再生 能源发展和构建新型能源体系提供支撑和保障,并通过氢能、生物天然气等低碳燃 气应用推动技术创新。中国城市燃气协会分布式能源专业委员会基于行业现状及发 展趋势,按照低、中、高三种情景对2025年和2030年天然气分布式能源总装机规模 进行预测,认为2025 年,低、中、高三种情景下,装机规模分别为3001万千瓦、 3605万千瓦和4297万千瓦;2030 年,低、中、高三种情景下,装机规模分别为4050 万千瓦、5843 万千瓦和8363万千瓦。

(二)从中远期看,燃气发电是可再生能源发电的最佳补充

可再生能源装机占比快速增加,使得电力系统面临调节难度大的难题。据《对天然 气在新型能源体系中地位和作用的认识》(周淑慧,2024),随着可再生能源装机 占比快速增加,风力发电、太阳能发电等出力的随机性和波动性使得电力系统面临 季节性调节需求增大、长周期调节难度加大等难题。从青海地区风电及光伏发电逐 月特性曲线可知,风电发电电量一般4月份最高,12月份最低,峰谷比达2.5;光伏 发电电量一般3月最高,6月最低,峰谷比超过1.5;而从青海地区风电及光伏发电高 峰月平均日处理曲线可知,光伏发电白天与晚上出力存在极大差别,午间达到极值, 夜间降为零;风力发电日内也存在明显波动,傍晚高,午间低,两时段相差约1.6倍。

燃气发电更适用于灵活调峰。据《天然气发电在中国能源转型期的定位与发展路径 建议》(单彤文,2021),在电力系统中,灵活调峰电源至少要达到总装机的10%~15%。 燃气发电相比燃煤发电具有负荷调节范围宽、响应快速、变负荷能力强的特点,是 电网调峰的更佳选择。燃气电厂冷启动时间仅为燃煤电厂的几分之一甚至几十分之 一。此外,与储能电池相比,燃气电厂的成本更低。相比而言,天然气发电既可以实 现分钟级的响应,又能实现较低成本,无疑是响应速度及成本综合较优的调峰电源, 为可再生能源提供调峰服务,缓解或消除其不稳定、瞬时变化大对电网产生的冲击, 保障电网的安全稳定运行。

国内天然气需求预计于2040年前后达峰,全球范围内天然气使用量仍在持续增长。 据中国石化发布的《中国能源展望2060》,目前我国天然气消费量稳步增长,将于 2040年前后达峰,峰值约为6100亿立方米,将在促进新旧能源体系平稳转换、保障 新型能源系统安全中扮演重要角色。据壳牌《LNG 2024年展望》,欧洲、澳大利亚、 日本等已在2010年实现天然气需求达峰,预计北美洲将在2030年实现,而亚洲、非 洲、南美洲等其他地区天然气需求达峰将在2040年及以后实现。

(三) 受益于氢燃技术,未来燃机有望深度介入可再生能源电力系统

绿氢是联结清洁能源和部分终端用能领域的关键纽带。据新华网报道,“双碳”目 标下,绿氢具有其它能源产品无法替代的独特作用。在构建新型电力系统中,绿氢 既可提供季度级别的长时储能,又可解决可再生能源消纳难题;在难以通过电气化 实现深度脱碳的钢铁、化工等工业领域,绿氢是目前唯一可行的绿色技术。

燃氢燃气轮机对于构建新型电力系统有望发挥重要作用。氢及其衍生的合成燃料富 余部分允许长期存储,电力供应紧张时,在供应侧利用燃气轮机输出电能、负荷侧 调节电制氢负荷。ETN在《GAS TURBINES: AN ENABLING TECHNOLOGY FOR A CARBON-NEUTRAL SOCIETY》报告中,提出了一种碳中和背景下电力系统的整 体解决方案,在该方案中,燃气轮机由于可调度性和燃料灵活性,以及具有高爬坡 率、电压支撑能力强等特性,有望作为转换技术,广泛应用于多个领域。

目前各大燃气轮机公司均在进行燃氢燃气轮机技术研发。据EUTturbines协会网站, 2019年1月,欧洲燃气轮机行业协会EUTurbines承诺到2030年开发100%氢气运行 的燃气轮机,以全力支持欧洲天然气电网向可再生能源系统的转型。近年来各大燃 气轮机巨头公司已在推进相关技术研发并取得一定进展: 西门子:据西门子子公司公众号HaechiFuelCell,在2023年10月份全球首次成功运 行了一台100%可再生氢的工业燃气轮机。该项目突出了绿色氢两个变革:氢作为一 种灵活的储能介质的可行性;现有的燃气动力涡轮机转换为使用可再生氢的可能性。 通用电气(GE):据上海市氢科学技术研究会公众号2023年5月推送,30多年来, 通用电气一直在提供使用氢燃料运行的燃气轮机:超过75台燃气轮机使用含氢燃料 运行,累计运行时数达到500万小时以上,使用的燃料氢含量范围由5%到100%不等。 燃气轮机市场空间广阔,产业链公司有望保持长期高速增长。据《Gas Turbine World》 杂志2024年3月预测,以MW为统计口径,2024年燃气轮机订单量将同比增加10.9%, 从44101MW增长至45805MW,以台数为统计口径,将同比增加3.9%,从453台增 长至502台。据其对工业燃气轮机市场预测,未来十年的新燃气轮机订单将超过1370 亿美元(不包括辅助系统和安装支出);售后和维修市场的增长也更为可观,预计未 来五年内燃气轮机维修售后市场将每年达到235.52亿美元。广阔的维修售后市场有 望为上游零部件及原材料厂商业绩增长提供支撑。

(四)国产化进行时:国产燃机轮机进展顺利,增加燃机发电效益

进口燃机机组价格高,高价进口燃机及后续维保费用影响发电效益。 据《“十四五”能源规划对天然气分布式能源发展的启示》(上海节能,2023年,梁 亚英),需要客观指出的是,由于目前我国尚未完全掌握燃气发电的核心技术,导致 市场现有天然气发电主机设备绝大多数还是以进口为主。 依赖进口燃机的局面导致设备购置和后期维护的投入均较高,进而推高了燃气电厂 的建设和运营成本。特别是在投产后的运维环节,燃气电厂需要与国际厂商签订检 修服务条约和长期备件和服务合约。这些合约往往涉及巨额的维修费用,如上海漕 泾天然气电厂与GE公司签订的检修服务条约每年需支出上亿元,江苏华电戚墅堰发 电有限公司与GE公司的小修、中修费用也分别高达约1200万元和5600万元。

国产燃机正加速投运,关注国产替代及中长期出口机遇。 2023年我国首台海上平台燃气轮机使用。据人民网公众号2023年11月推送,近日, 我国首台具有完全自主知识产权的海上平台燃气轮机“太行7”在海上油气平台—— 陆丰8-1平台正式投用,为海洋油气增储上产装上了“中国心”。“太行7”燃气轮机 在全面实现核心零部件自主制造的基础上,较进口机组成本低15%左右,设备维修 成本也将大幅下降。 2024年3月国产F级50兆瓦燃机机组正式投运。据中国电建公众号2024年3月推送, 近日,由中国电建承建的国内首台G50燃机机组示范性项目,正式投入商业运营,标 志着国产化F级50兆瓦重型燃气轮机商业应用迈向成熟化。 2024年2月我国首次实现大功率重型燃机自主设计制造。据国资小新公众号2024年 2月新闻,2月28日,我国自主研制的300兆瓦级F级重型燃气轮机首台样机,在上海 临港总装下线,这是国内首次实现大功率重型燃气轮机自主设计制造,成为我国重 型燃气轮机自主创新发展历程中的重要里程碑。

编辑:火腿肠
  • 相关标签
  • 相关专题
  • 热门文档
  • 热门文章
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 本月热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 本月热门
分享至