2024年陕鼓动力研究报告:透平机械龙头,压缩空气储能有望迎放量

  • 来源:国投证券
  • 发布时间:2024/05/27
  • 浏览次数:1185
  • 举报
相关深度报告REPORTS

陕鼓动力研究报告:透平机械龙头,压缩空气储能有望迎放量.pdf

陕鼓动力研究报告:透平机械龙头,压缩空气储能有望迎放量。陕鼓动力是国内透平机械设备龙头,营收规模超百亿。在制造业设备加快更新背景下,公司逐步从冶金拓展化工、环保、新能源领域产品,并向综合型分布式能源系统解决方案服务商转型,传统主业有望实现稳定增长。此外,双碳背景下,公司积极抓住能源转型和节能减排机遇,发展储能、氢能、碳捕捉等业务,其中压缩空气储能(CAES)为公司最快迎放量的领域,压缩空气储能作为兼具清洁、效率优势的电力储能形式,技术逐渐成熟,商业化应用拐点已经到来。公司凭借设备技术优势,有望在CAES核心压缩机组领域延续高市占率,伴随首个标杆应城项目的顺利并网,压缩空气储能业务有望迎放量。传...

1.公司概况:国内透平机械龙头,多次业务转型寻求新增长

1.1.发展历程:做冶金鼓风机起家,业务转型寻求多元化

陕鼓动力是以透平机械设计和制造为核心的大型装备制造公司,为石油、化工、冶金、 电力、城建、环保等国民经济支柱产业提供透平机械系统问题解决方案及服务,业务包含: 设备、EPC、服务、运营、供应链、智能化、金融等,定位为分布式能源系统方案解决专家。 公司发展主要经历 4 个阶段:

阶段一(1968-2004):历经业务整合,陕鼓动力成立。陕鼓动力前身为 1968 年成立的陕 西鼓风机厂,主要为钢铁冶金行业提供鼓风机设备。在计划经济时代,国内一共有陕鼓、沈 鼓、上鼓三大鼓风机厂,陕鼓主要服务于冶金市场,沈鼓主要服务于化工市场,上鼓主要服 务于电力市场,因而陕鼓天生在冶金行业具备项目经验及规模优势。1996 年陕西鼓风机厂改 制成有限责任公司,1999 年以陕鼓集团为依托成立了西安陕鼓动力有限责任公司。

阶段二(2005-2009):从单一的设备制造商拓展至工业服务领域。2002 年,公司管理层 意识到设备市场空间有限,单纯依靠设备业务不利于公司的长期发展。公司设备非标定制属 性强,设备安装所带来的 EPC 服务市场,以及设备后期运行带来的维护保养、备品备件服务 市场空间广阔,且用户粘性强。欧美同行(德国曼透平、日本三井、美国 GE 等)在发展历程 中,皆从单纯的设备业务向服务和解决方案方向拓展,业绩得以进一步增长。因此,进入 21 世纪后,陕鼓开始尝试业务转型。2002 年宝钢 TRT EPC 工程总包项目的成功是陕鼓向工业服 务领域转型发展的里程碑。2005 年,陕鼓确定了转型新方向:从单一设备供应商向解决方案 提供商和服务商转型,从单一的产品经营向品牌经营、资本运营模式转变。

阶段三(2010-2015):新增拓展气体运营业务。陕鼓下游主要服务于冶金、化工等流程 工业。以钢铁行业为例,设备运行中需要消耗大量的氧气,管道气是成本最低的供气模式, 一般钢铁厂会与气体运营公司签订长期的供气合同,而这种长协模式,通常收入和现金流十 分稳定。空分压缩机为气体投资项目的核心设备,陕鼓压缩机技术先进,从设备延伸至下游 气体工厂,有助于公司获得稳定的收入和现金流。2010 年公司于上交所上市并投资设立全资 子公司专业从事工业气体生产经营业务。

阶段四(2016-至今):定位能源企业,产品主打“节能”环保。2013 年,受钢铁行业产 能过剩等因素影响,国内冶金行业景气度大幅下滑,冶金行业设备增量市场有所下降。但随 着我国冶金行业产业升级调整政策逐渐落地,存量设备市场节能降耗改造,将催生新的设备 迭代需求。此外,钢铁行业设备运行中会产生大量的能源和资源损耗,例如余热余压,煤气 等,将工业过程中产生的损耗重复循环利用,具备较好的经济效益。为了进一步拓展业务面, 2016 年后,公司逐渐建立以分布式能源系统解决方案为核心,涵盖设备、服务、运营、EPC、 金融、智能化、供应链的“1+7”综合业务模式。分布式能源的含义是:根据一个工业园区的 生产物料供给,提供从供给端(供水、暖、冷、电、燃气、工业气体、蒸汽等)到排放端(污 水、垃圾等)全生命周期一体化综合解决方案,集中管理、充分利用当地太阳能、风能、地 热能、生物质能等,极大地提高资源和能源的利用效率,同时减少环境污染。2017 年以来, 新董事长上任,气体投资项目加速发展,进一步带动了营收增长。

1.2.主营业务:设备+服务+运营,三大业务条线并行

围绕“打造世界一流智慧绿色能源强企”目标,形成能量转换设备/工业服务/能源基础 设施运营三大板块。2023 年能量转换设备/工业服务/能源基础能源设施运营收入分别为 43.3 亿元/23.2 亿元/34.6 亿元,占比分别为 42.7%/22.9%/34.2%,剩余 0.2%为其他业务。

1.2.1.能量转换设备:应用于流程工业,实现气体能量转换

陕鼓生产的设备主要包括轴流压缩机、离心压缩机、空分机组、能量透平回收装置和透 平鼓风机等,广泛运用于冶金、化工等流程工业,起到热能、电能、机械能等各种形式能量 相互转换的作用。 透平压缩机:具有高速旋转叶片的动力式压缩机,根据气体流动方向不同,分为轴流压 缩机和离心式压缩机。其原理主要是利用叶片的转动将气体加压。轴流压缩机和离心压缩机 广泛运用于各种工艺过程中输送空气以及各种气体的环节,起到提升压力的作用。

能量回收透平:简称 TRT,利用工业流程中的气体所具有的压力能、热能做功来进行能 量回收的一种节能装置。该装置在不产生任何污染的情况下实现无公害发电,主要用于冶金 行业高炉煤气余压能量回收、石油化工行业烟气能量回收及硝酸尾气能量回收领域。

空分装置压缩机:主要用于提高气体的压力,通过其他空分装置,将所需要的气体从空 气中进行分离。空分装置压缩机组是石油化工、煤炭深加工、化肥及冶金等行业广泛应用的 核心关键设备。 透平鼓风机组:主要包括离心鼓风机和通风机。离心鼓风机依靠输出的机械能提高气体 压力(15-200kPa)并排送气体,内部气流沿垂直于鼓风机轴的径向进行;通风机依靠输入的 机械能提高气体压力(小于 15kPa)并排送气体。透平鼓风机组主要用于石化、冶金、制药、 化肥、环保、水泥、电站、纺织等行业。

以冶金行业为例:透平设备主要用于高炉鼓风和余热余压尾气能量回收。高炉是钢铁厂 炼铁的核心装置,主要由炉体、进料系统、喷煤系统、送风系统、出铁系统、煤气处理和 TRT 系统构成。高炉运行过程中,铁矿石、焦炭、石灰石等原料通过进料系统从高炉顶部装料, 喷煤系统利用空气将煤粉送入高炉充分燃烧,送风系统不停地将空气鼓入高炉。原料不断从 炉顶向下沉降,而生成的气体和热量不断从底部向上移动,内部主要发生三种反应。①供热 与造气:煤粉充分燃烧生成 CO2并提供热量,CO2与焦炭反应生成 CO;②炼铁:CO 将铁矿石中 的 Fe2O3还原成铁并生成 CO2;③造渣:石灰石(CaCO3)经过高温分解生成的 CaO 与铁矿石中 的 SiO2反应生成炉渣(主要为 CaSiO3),从而实现铁与杂质的分离。生铁和炉渣从炉底排出, 而高炉中生成多余的煤气、CO2从炉顶排出,煤气通过回收系统得到再利用,多余能量通过 TRT 装置回收并发电。

轴流压缩机为大型高炉送风。大型高炉效率更高,更节能环保,同时对配套设备要求也 更高,尤其是送风系统,需要在单位时间内送入更多空气参与反应,因此传统鼓风机能效有 限。轴流压缩机凭借其自身结构特点,具有单位时间内送风量大的优势,所以目前大型高炉 几乎都采用轴流压缩机送风。 高炉余热余压使用 TRT 装置回收能量。高炉工作过程中,多余的热量、CO2以及未完成反 应的 CO 等气体通过炉顶排出。传统高炉直接将有毒的 CO 气体点火燃烧,但这样会造成温室 效应和环境污染,且高炉多余的能量会被浪费。高炉煤气处理及 TRT 系统能够实现尾气除尘、 脱硫、脱硝等功能,并回收 CO 等气体,TRT 机组能够将气体的余热余压回收,转化成机械能 用于发电,并获得低温冷能,实现冷热电联产的节能环保效果。

1.2.2.工业服务:设备建设 EPC 工程总包及设备售后服务

工业服务板块主要包括以陕鼓设备为核心,所展开的设备售后服务和 EPC 工程总包,另 外还有围绕着下游客户的供应链业务以及金融服务等。 设备售后服务:围绕着自身已销售并在运行的设备,进行设备安装调试、检维修、逆向 设计、备件服务管家、专业维保、供应链管理、绿色智能再制造、远程互联等服务,保证企 业动力装备及其工艺系统的安全、高效、长周期、低成本运行。 设备安装 EPC 工程总包:指公司受业主委托,按照合同约定对工程建设项目的设计、采 购、施工、试运行等实行全过程或者若干阶段的承包。公司围绕着自身设备业务所覆盖的冶 金、化工等下游行业,进行项目总承包、机电设备安装、能量转换系统技术开发及技术服务、 节能项目诊断评估和能效分析、能量转换系统及节能环保工程设计及工程造价等业务,为用 户提供一站式工程总承包服务、交钥匙工程。

1.2.3.能源基础设施运营:管道气为主的气体运营项目

能源基础设施运营主要系工业气体运营,由子公司秦风气体负责。冶金、煤化工、石化 等流程工业对工业气体(氧氮氩等)的需求量大,且要求稳定供气。工业气体的供应主要有 管道气、液化气和瓶装气三种模式,其中管道气成本最低、供气最稳定:气体供应商在客户 园区旁投资建设气体工厂、制气并直接通过管道输送给客户。由于投资方跟客户往往会签订 15-20 年的长期供气协议,空分运营项目一般能形成稳定的收入、利润以及现金流。公司工 业气体项目主要由子公司陕西秦风气体有限公司负责运营,2023 年秦风气体实现营业收入 34.7 亿元。

1.3.管理架构:国资背景&管理团队强大,股权激励绑定核心利益

背靠西安市国资委,股权结构稳定。截止 2024 年 3 月 31 日,西安市国资委通过西安市 工业投资集团,直接或间接控制陕鼓动力 61.20%的股份,股权结构稳定。

管理层多为透平机械专业背景,实力强大。董事长李宏安为西安交大压缩机及风机专业 学士,长期从事研发,曾多次获得各种荣誉称号;副董事长陈党民为西安交大透平压缩机及 风机专业博士毕业,长期从事透平机械理论研究和新产品开发工作;总工程师刘忠为浙江大 学化工过程机械专业毕业,拥有跨领域知识背景等。

子公司分工较为明确。气体业务主要由秦风气体子公司负责,工程总包和技术开发主要 由陕鼓工程技术子公司负责,长青动力和宝信国际主要负责融资租赁等业务。

多次推行股权激励,有效提升核心管理层和核心技术人员积极性。公司 2018/2021 年均 公布了股权激励计划,以 2021 年 9 月 7 日发布的最新股权激励计划为例:首次授予 4983 万 股,占公司总股本 2.97%,授予对象共 654 人(高管+中层管理人员+核心技术或业务人员), 授予价格为 4.54 元/股。2024 年 3 月 13 日,2021 年限制性股票激励计划第一期已经达到条 件成功解锁并上市流通,从价格方面来看,4.54 元/股为当日收盘价的 54%,激励力度较大。 这表明,作为国内透平机械龙头,公司要留住人才,持续在行业技术深耕,扩展业务覆盖面 和技术实力。

持续维持在 62%以上分红比例,股息率接近 5%。2018 年以来,公司过去 5 年平 均分红比例在 64.7%,2023 年分红比例为 66%,对应股息率(股价为 23 年 12 月 29 日收盘 价)约 4.9%。为了进一步提升投资者满意度和市场吸引力,公司于 2024 年 4 月决定增加 中期利润分配,提高分红次数,以加大投资者回报力度。

1.4.财务分析:抓住转型机遇,业绩稳定增长

回顾陕鼓的发展历史,其业绩拐点与大环境变化和两次战略转型高度相关: 阶段①(2001-2013 年):公司充分受益下游钢铁行业产能快速扩张带来的设备增量市场, 营收/归母净利润增长了 19 倍/41 倍左右,营收/归母净利润 CAGR 为 28.4%/36.4%。归母净 利润增速高于营收,主要系规模效应提升,且新业务板块利润率更高所致。 阶段②(2013-2016 年):公司主要依赖的冶金行业景气度大幅度下滑,设备资本开支减 少,营收/归母净利润下降了 43%/74%左右,营收/归母净利润 CAGR 为-16.9%/-36.0%。归母 净利润降速快于营收,主要系下游景气度降低,需求减少,市场竞争、竞价加剧,盈利能力 下降所致。 阶段③(2016-2022 年):公司开始建立以分布式能源解决方案为核心的“1+7”业务模 式,营收/归母净利润增长 2 倍/3 倍左右,营收/归母净利润 CAGR 为 20%/26.2%。归母净利 润增速高于营收,主要系规模效应提升所致。2022 年公司营收达 107.7 亿元,归母净利润增 至 9.7 亿元。 2023 年,公司营收 101.4 亿元,同比下降 5.79%;归母净利润为 10.2 亿元,同比上升 5.37%。收入端自 2017 年以来首次下降,主要系:宏观市场环境下冶金行业整体销售利润率 下滑,根据国家统计局数据,2023 年以来月销售利润率最高仅为 1.72%,与 2021 年的 13.3% 差距很大,下游企业资本开支减少,导致了公司设备需求减弱;工业服务板块 EPC 项目减少 且部分项目延期。 2024 年 Q1,公司实现营业收入 24.9 亿元,同比下降 6.42%;归母净利润 2.4 亿元,同 比下降 10.57%,表明公司仍受冶金行业景气度不佳影响,导致相关订单数量减少或交付时间 推迟。

工业服务和能源基础设施运营逐渐成长为关键业务板块。2009 年后公司进入工业气体市 场,2010 年设立 4 家全资子公司进驻气体运营业务,之后开始盈利。公司形成了能量转换设 备/工业服务/能源基础设施运营三大板块并行的业务格局。此后,随着工业服务和气体业务 等收入的持续放量,能量转换设备业务收入占比逐渐降低,而工业服务和能源基础设施运营 的收入占比逐渐增加。2023 年,公司能量转换设备/工业服务/能源基础设施运营三大业务板 块的收入占比分别为 43%/23%/34%,形成较为均衡的格局。 分业务结构来看,设备收入较为稳定,能量基础设施运营和工业服务逐渐成为公司主要 成长支柱。2013 年以后,随着国内钢铁行业景气度大幅度下滑,行业设备资本开支大幅度减 少,公司设备业务收入下降较快;2017 年后下游冶金行业进入存量技改阶段,设备收入缓慢 回升,2019-2023 年收入比较稳定,维持在每年 40 亿元左右。工业服务主要包括备品备件维 保和 EPC,随着公司在运行设备保有量逐渐提升,设备维保收入提升;围绕着设备领域的 EPC 业务持续拓展,收入提升较大。但近两年受冶金市场景气度影响,收入贡献有所下降。能源 基础设施运营主要包括气体运营等,随着公司气体业务持续放量,水务、热电、能源互联岛 等分布式能源运营项目持续落实,公司能源基础设施运营项目收入稳健增长。

分下游行业来看,下游主要覆盖冶金和石化行业,景气度有一定波动性。目前公司主要 客户来自冶金与石化行业。2020-2023 年,冶金行业收入占比分别为 58%/72%/69%/46%,石化 行业收入占比分别为 33%/22%/18%/30%。截至 2021 年底,冶金行业收入占比持续提升,主要 系公司在分布式能源解决方案转型的过程中,能够帮助冶金这种传统高能耗、高排放的下游 客户制定一整套的节能环保降本增效的解决方案,尤其是配套的气体业务等持续放量,因而 收入占比持续提升。2023 年,为了应对冶金行业的不利局面,公司采取了多元化战略,积极拓展产品在不同行业的应用。除了传统的石化行业外,公司还加大了在能源行业包括压 缩空气储能、CO2捕集与利用等领域的投入,能源行业收入占比达到 12%,同比提升 9pct。 公司积极地开拓海外市场。2013 年后,随着环保政策收严,国内冶金、煤炭等行业景气 度持续下降,公司抢抓“一带一路”市场机遇,拓展海外市场,海外收入占比增长明显,2014 年以来海外占比平均值已达到 11%。

毛利率维持在 20%左右,净利率逐渐提升。2007-2012 年,公司进入的工业服务领域毛 利率较高,且整体规模效应逐渐提升,因而公司整体毛利率和净利率持续提升。2013-2016 年, 下游冶金等行业不景气,资本开支减少,公司盈利能力开始下滑,2017 年公司毛利率和净利 率分别降至 23.7%和 6.6%,为自 2007 年来最低点。随着公司朝分布式能源解决方案转型,毛 利率稳定在 20%左右;规模效应提升,公司内部精进管理,费用率进一步控制,净利率逐渐 提升。2023 年毛利率略微下降至 21.5%,但净利率提升至 10.1%。 能量转换设备和工业服务毛利率略有改善,能源基础设施运营毛利率略有下降。2011 年, 能量转换设备/工业服务/能源基础设施运营毛利率分别为 34.4%/29.8%/10.7%,此后公司在 能量转换设备和工业服务上毛利率持续下降,能源基础设施运营毛利率持续上升,至 2021 年 分别为 19.2%/17.4%/19.8%。主要系公司设备及配套工业服务议价能力逐渐降低所致:公司 以前下游主要覆盖冶金行业,2013 年前我国冶金行业高速发展,市场信心足、盈利能力强, 因而对轴流压缩机等设备价格不敏感;但钢铁行业供过于求是趋势,2014 年后钢材价格大幅 下降,钢铁厂盈利能力下滑,因而对上游设备也有了降价需求;此外,十三五起,国家开始 限制钢铁产能扩建,因而公司面临设备需求大幅减少。综合两方面原因,设备和配套服务毛 利率在 2014 年后开始下滑。2021 年以来,公司在能量转换设备和工业服务上的毛利率略有 改善,而能源基础设施运营毛利率略有下降。主要系公司加大了在石化和能源行业的开拓, 这两个行业产品毛利率相对冶金行业较高;公司工业服务收入下降,但相关制造费用下降更 为明显,从而改善了毛利;随着气体产业规模的扩大,公司人员规模相应增加,导致人 工成本上升,同时气体价格波动较大,使得毛利率下滑。

不同下游行业毛利率水平差距较大。公司主要下游为冶金和石化行业,冶金领域近 3 年 毛利率较低,在 19%左右,石化行业维持在 24%左右;能源行业整体在 19%左右,并且逐年提 升;电力行业和制药行业维持在 30%左右;城建行业整体在 20%左右,国防行业维持在 16%左 右,其他行业维持在 30%左右。不同下游毛利率差异,主要系商业特性不同所致:冶金近三 年钢材价格逐年下降,企业利润微薄,而石化行业本身盈利较稳定;电力、制药本身就属于 高盈利性行业,厂商对设备价格不敏感;国防是竞标制采购,对价格有明确限制。 海外业务毛利率波动较大。2009 年以来,中国大陆市场毛利率维持在 20%-35%左右;海 外市场毛利率波动较大,2013 年 64%,2021 年 10%,其余时间维持在 15%-40%左右。波动较 大主要系海外市场项目较少,不同国家不同地区不同项目的毛利率水平差异较大所致。毛利 率不同,主要与不同产品的结构、不同下游应用结构有关系。

费用率呈现下降趋势,研发支出占比逐渐下降。2012 年前,公司研发支出及占比持续上 升,主要系公司开拓气体业务模式,研发投入大幅度提升所致,再加上气体业务投资建厂, 因而拉高了管理+研发整体的费用率;2012-2016 年,下游冶金市场大幅度萎缩,公司面临产 业转型,收入吃紧,因而降低了研发投入;2016-2023 年,公司转型分布式能源系统解决方 案,业务面大幅拓展,因而研发投入逐年提升,但同时公司营收规模高速增长,规模效应逐 渐显现,因而公司研发支出占比和总体费用率水平持续下降。

资产结构良好,净现比维持 1 以上。2019-2023 年,公司货币资金占比从 21.3%提升至 41.3%,主要系公司具备分布式能源市场的强大实力,订单量大幅增加,因而公司有充足资金 投入新项目开发和金融服务等领域;在资金周转方面,除了 2022 年的净现比略降至 0.9 外,其他年份均保持在 1.2-1.6,显示出公司良好的资金周转水平。

人均创收、创利较为稳定。2016 年前,公司员工数量保持基本稳定,人均创收和人均创 利随着公司整体营收和利润的变化而变化;2016 年后公司业务转型,人员扩编,但收入端和 利润端增速更大,人均创收和人均创利仍高速增长。2022 年以来,下游企业受宏观环境影响 较大,使得公司业绩承压,人均创收略有下滑,但人均创利保持基本稳定。

2.透平设备行业:壁垒高,垄断性强,应用领域广

2.1.产品概况:单台价值量大,具备重资产属性

风机属于通用设备,产品体系庞大,种类繁多。风机是用于压缩和输送气体的机械,通 过外力驱动,将机械能转变为气体能量。根据中国通用机械协会风机分会的统计,风机行业 产品主要包括离心压缩机、轴流压缩机、能量回收透平组、离心鼓风机、罗茨鼓风机、离心 通风机、轴流通风机、漩涡风机、空调风机以及其他风机。

按照气体增压的原理,风机可分为容积式和透平式,透平式又可分为轴流式和离心式。 与容积式风机相比,透平式风机具有能耗低、稳定性好、自动化程度高、维护成本低和使用 寿命长等优点,因而使用更加广泛;根据行业标准《JB/T 2977-2005》,按排出气体压力高低, 风机可分为通风机(P≤15KPa)、鼓风机(15KPa<P≤200KPa)、压缩机(P>200Kpa)三类。 透平设备通常指上述产品中的离心通风机、离心鼓风机、离心压缩机、轴流通风机、轴流压 缩机和能量回收透平组。 高端透平设备单台价值量大,具备重资产属性。根据制造工艺的难易程度、成套性及其 在大型工业流程中的重要性来划分,透平设备可划分为高端产品、中端产品和低端产品。高 端产品,包括轴流压缩机、离心压缩机、能量回收透平组,技术含量高、成套性强且用于大 型工业流程,因此单台设备价值量很高,售价可达上千万;鼓风机、通风机等制造难度较低, 单台设备价值量小得多,售价从几百元到几十万不等。

2.2.行业壁垒:研发周期长、品牌效应强、重资产,进入壁垒高

一般功能性透平设备的市场壁垒较低,而高端透平设备行业进入壁垒很高,新厂商很难 进入该行业,原因主要在于 4 个方面: ①研发难度发,研发周期长:透平设备是冶金、石化等行业核心装备之一,涉及流体技 术、材料技术、脱湿鼓风技术、富氧鼓风技术等多个前沿学科的技术储备,技术需要多年积 累,且涉及专利数量多,新进入者很难在短时间内进入。 ②研发人员和技术工人需要长期培养:透平设备研发依赖具备丰富经验和积累的研发人 员长期在该领域深耕,生产依赖大批经验丰富且技术高超的技术工人。人才团队需要长期培 养,研发人员往往与企业签有长期知识产权保密协议,新进入者很难直接引进高技术人才。 ③固定资产较重,资本投入大:重大透平设备产品的制造工艺复杂,等级要求高,生产 过程中需要大量先进的加工中心、加工机床、起重机、检测仪器等,采购费用高昂,占地面 积大,且对公司资金周转有很高的要求。以陕鼓动力为例,2012 年前,伴随着下游冶金等行 业的快速发展,公司设备等资产持续扩张,2012 年“固定资产+在建工程”达十亿以上规模; 2013-2016 年伴随着冶金等行业景气度下滑,固定资产周转率持续下滑;2016 年后公司积极 布局业务转型,“固定资产+在建工程”持续上升,2023 年已超 30 亿规模。因而,只有规模 大且经营业绩良好的企业才能够支撑这样的资本开支和周转。 ④品牌效应强,渠道壁垒高:透平设备是长周期设备,一台设备安装成功后至少要运行 30-40 年,稳定运行是核心要求,客户招标时往往选择过去有良好业绩的供应商。新进入者 即便已有通过技术验证的设备,也很难获得项目。此外,项目立项、论证、选型、技术协议 洽谈、商务合同签订也需要经历很长时间,需要与客户、设计院、配套商、施工单位进行交 流洽谈,只有培育并形成相应的营销渠道,才能保证最终得到订单。

2.3.竞争格局:格局稳定集中度高,陕鼓在透平设备领域覆盖最全面

透平设备行业入局者少,市场集中度高,竞争格局稳定。截至 2020 年,营收排名前 15 的企业中,能提供透平设备的只有陕西鼓风机集团、沈阳鼓风机集团、重庆通用工业集团、 杭氧(集团)。从营收规模上来看,只有陕鼓、沈鼓和杭氧的营收达到了百亿级别,远领先其 他同行,且业绩保持高增长,协会中的其余企业营收规模差距较大。 透平设备应用场景多,非标定制属性强,一旦在某领域率先形成首台套业绩,很容易形 成垄断。透平设备研发周期长、难度大,且具备重资产属性,项目投资往往依赖先前有经验 的供应商。一旦形成首台套突破,便能形成示范效应,拿下后续订单并快速抢占市场,形成 先发优势。后进入者往往因为项目经验缺乏,很难与先进入者形成竞争,因而,往往一家企 业会在某个应用场景形成业务垄断。

陕鼓在冶金行业轴流压缩机领域已几乎形成垄断。冶金行业大型高炉几乎全部采用轴流 压缩机进气。目前陕鼓轴流压缩机总共有 2000 余套业绩,其中高炉鼓风占约 1500 套;陕鼓 在冶金领域首创了高炉能量回收 BPRT(Blast Furnace Power Recovery Turbine)机组,通 过将不同厂房的高炉鼓风机和煤气余压回收透平串联在同一根轴上,能够大幅节能降耗,业 绩至今已有 400 余套;高炉余压能量回收透平 TRT 机组已有 1600 余套业绩,90%以上的市占 率。沈鼓在冶金领域的业绩逊色很多,为行业提供轴流压缩机、离心鼓风机、焦炉煤气鼓风 机和 BPRT 机组总共才 1000 余台,差距明显。

陕鼓与沈鼓的竞争主要在化工领域。陕鼓在石化行业部分机组上市占率较高,但总体市 占率低于沈鼓。石油化工领域,陕鼓“催化三/四主风机组”市占率 95%以上;“硝酸四合一 机组”市占率 98%以上,硝酸尾气透平机组市占率 95%以上。此外,陕鼓在“催化裂化装置主风机、富气压缩机、增压机”、“焦化装置-富气压缩机”等场景能做到设备覆盖。煤化工领 域,陕鼓在“制甲醇装置用甲醇合成气机组”、“煤制乙二醇装置压缩机”、“合成氨装置合成 气机组”,化工制冷机、水蒸气机组能做到设备场景覆盖。虽然近年来陕鼓在化工领域已能逐 渐做到应用场景全覆盖,但在化工领域,沈鼓市占率更高。

陕鼓与杭氧的竞争主要在管道气投资项目上,在空分设备领域,陕鼓为杭氧提供核心压 缩机组,是合作关系。陕鼓在空分压缩机组方面具备强业绩及高市占率,并能给国内空分企 业供应压缩机设备。经过多年积累,陕鼓目前已形成了空分全领域全流程解决方案,涵盖 1- 15 万 Nm³/h 制氧等级,目前已向客户提供 240 余台套空分压缩机组,在国产化空分压缩机市 场占有率达 82%以上。应用高压比轴流压缩机技术,陕鼓开发了超大型(10 万空分以上)空 分压缩机 AEZ 型混流式压缩机,在空分领域总体技术实力处于国际一流水平。

2.4.政策加持:设备更新+节能环保,加快释放下游需求

下游产业高端化、智能化、绿色化转型,设备更新改造需求有望带动装备制造增长。2024 年 3 月 7 日,国家发改委发布《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,旨在促 进产业升级和消费升级,实现经济的高质量发展。目标指出,到 2027 年,工业、农业、建筑、 交通、教育、文旅、医疗等领域设备投资规模较 2023 年增长 25%以上;重点行业主要用能设 备能效基本达到节能水平,环保绩效达到 A 级水平的产能比例大幅提升。设备更新的推动, 以及节能降碳要求的不断提升,将助力公司下游需求持续释放。

3.传统“节能”板块:地位稳定,需求平稳增长

3.1.能量转换设备:多元化转型寻求新突破,降低周期性

3.1.1.冶金承压:地产需求下滑,冶金行业资本开支筑底

冶金属于强周期行业,21 世纪来,国内冶金行业发展经历了多个阶段:

阶段一(2001-2011 年):高速发展期,透平设备需求主要来源于钢铁厂增量扩建。21 世 纪以来,我国经济高速发展,钢铁产能快速扩张。2008 年全球金融危机后经济降速,各行各 业钢铁需求放缓,而产能仍高速增长,逐渐出现产能过剩问题。2013 年生铁产量首次超过 7 亿吨,然而由于内外部各种原因,钢铁需求受严重冲击,钢价大幅下滑,钢厂普遍出现利润 下滑甚至亏损,经营压力与日俱增。

阶段二(2012-2021 年):产业结构调整期,透平设备需求主要来源于减量置换和节能环 保改造。2014 年开始,很多中小型钢铁厂出现了关停或倒闭的现象,生铁产量首次下滑。之 后,国家和地方出台了一系列政策,针对钢铁行业进行产业结构调整,包括但不限于减量置 换、易地搬迁、退城入园等,推动钢铁行业逐渐向节能减排、提升效率等方面发展。十三五 期间,工信部发布的《钢铁工业调整升级规划(2016-2020 年)》中,将“去产能”列为重点 任务,提出 2020 年产能减少 1-1.5 亿吨。钢铁行业被命名成“调整升级规划”,突出了钢铁 行业去产能、兼并重组和转型升级的决心。

阶段三(2022 年至今):地产行业景气度下滑,钢材需求减少,冶金行业资本开支呈下 滑趋势,透平设备需求大概率下滑。地产是钢铁冶金行业的支柱下游,2022 年以来,地产进 入下行周期,传导到冶金行业,设备资本开支逐渐减小。我们选择“‘黑色金属冶炼及压延加 工业’固定资产投资完成额年度同比增减”代表冶金行业设备资本开支变化:2022 年该指标 转负,同比下降-0.1%;2023 年该指标同比增加 0.2%,但国内冶金市场透平设备需求仍不乐 观。

3.1.2.冶金突破点:动力电池放量,行业缺镍产能不足,催生扩建需求

湿法冶金领域:硝酸加压法提取红土镍矿提镍业绩前景广阔。2021 年,陕鼓动力签署“北 海顺应褐铁型红土镍矿硝酸加压浸出新技术绿色示范项目工程”,项目采用了全球首创处理 褐铁型红土镍矿的湿法冶炼工艺,对低品位褐铁矿型红土镍矿中所含镍、钴、锰、铬、铁、 镁、铝、钪等多种有价组分进行梯级富集分离,年处理量达到 180 万吨。该项目实现了对低 品位褐铁型红土镍矿的最大化资源利用,全流程酸、碱、水闭路循环利用,标志着公司进入 战略新材料应用的新市场领域。2022 年,公司承接了镍钴原材料浸出分离总承包项目,该项 目使用全球最先进的镍钴材料提取技术,是全球首台套褐铁型红土镍矿硝酸加压浸出项目。 公司率先开发出适应于该技术的高浓度 NOx 混合气的硝酸回收机组,实现了硝酸的循环回收 利用。该项目的研发成功将使我国镍钴湿法冶炼成本大幅降低,并且多种有价金属元素都得 到有效提取,在生产过程中没有尾渣产生,彻底解决了传统工艺所产生的环保隐患。 镍资源稀缺促进了湿法红土镍矿提镍工艺的发展和商业化进程。动力电池大约占到新能 源汽车成本的 4 成左右,在整个动力电池产业链中,电池原材料镍、钴、锰等的供应直接影 响电池的供应。然而,国外镍资源丰富的国家逐步限制镍资源出口,环保政策逐步限制传统 火法提镍、钴的产能扩建,造成镍原材料市场供给日益短缺。这种情况下,湿法浸出红土镍 矿新技术便成为提升产能的新冶炼路径。

我国红土镍矿 NAPL 工艺相较于国外 DNi 工艺在转化效率上优势更大。湿法冶金工艺适 用于褐铁矿层红土镍矿提镍,目前比较成熟的技术为高压酸浸(HPAL)工艺,但该工艺中硫 酸无法得到回收与利用,运行成本高。目前成功开发并完成中试试验的主要有国外的 DNi 工 艺和我国褐铁型红土镍矿硝酸加压浸出工艺(NAPL)。根据《硝酸浸出红土镍矿发展现状》和 《红土镍矿硝酸浸出新工艺探讨》,国外 DNi 工艺中,镍的回收率达到 90%左右,工艺流程中硝酸回收率达到 95%;我国 NAPL 工艺能够让镍钴的浸出率达到 95%以上,回收率超过 92%, 工艺流程中硝酸的回收率达到 97%以上,相对来说转化效率能达到更高。 陕鼓的设备能够很好地满足 NAPL 工艺流程的需要,相关技术成熟。陕鼓在 NAPL 核心设 备-硝酸机组上已具备较为全面和成熟的技术:硝酸机组业绩 130 余套,市占率达到 98%,国 内几乎做到垄断。成熟的技术、业绩经验和对工艺应用场景的深度理解是陕鼓能够拿下 NAPL 工程总包项目的关键原因,且该项目落地能够为后续红土镍矿项目的推进起到很好的示范作 用。

3.1.3.化工突破点:顺酐市场大爆发,产能不足催生扩建需求

陕鼓在正丁烷法合成顺酐领域占得先机,技术优势明显,未来有望在该领域持续受益。 2021 年,公司成功夺取全球顺酐领域的制高点,与某公司签订 15 万吨/年顺酐项目配套 AV100 轴流压缩机+汽轮机+电动发电机装置,该项目配备的 AV100 轴流压缩机组采用汽电双拖技术 方案,对能量进行有效利用。该项目在国际顺酐领域具有重大标杆示范意义,项目首次选用 国内正丁烷法工艺包,配置了首套三台国产化最大氧化反应器,汽轮机采用陕鼓自行设计最 大功率的抽凝式汽轮机,其功率达到 69MW,同时配备的电动发电机也是顺酐行业采用的最大 电动发电机组。同年,公司还拿下 20 万吨/年顺酐项目配套能量回收透平三机组,该项目是 目前全球单线规模最大的顺酐工艺装置,陕鼓 EKOL 汽轮机首次在国内实现了 30MW 等级反动 式抽汽背压汽轮机业绩突破。2022 年,公司继续扩大其在顺酐市场的影响力,与某公司签订 了 3×40 万吨/年顺酐装置配套轴流压缩机组,该项目为全球最大规模顺酐项目。同时,公司 与某公司签订了 60 万吨/年 BDO 及配套项目 4×21 万吨/年顺酐装置配套大型轴流压缩机组, 该机组首次应用于混合气介质,压缩机技术属于公司首创,通过轴流式压缩机将空气、正丁 烷尾气进行压缩,有效回收利用了装置中的正丁烷尾气,减少了排放与污染,节约了能量, 提高了系统运行效率。 顺酐法为目前合成可降解塑料(PBS)核心原料(BDO)的最佳技术路线。BDO(1,4-丁二 醇)和丁二酸为合成可降解塑料的两种核心原料,其中 BDO 的合成包括传统 Reppe 法、改良 Reppe 法、丁二烯法、环氧丙烷法、顺酐法五种技术路线。相较于其他四种路线,顺酐法具 有工艺流程短、投资低、生产运行成本低、排放少的优点,并且无工艺上的显著短板,相对 而言,顺酐法为目前合成 BDO 的最佳工艺路线。

我国可降解塑料需求爆发,顺酐产能不足,设备投资需求被迅速拉动。生物降解塑料替 代是实现塑料污染源头减量的重要途径。2020 年 7 月,国家发改委、生态环境部等九部门联 合印发《关于扎实推进塑料污染治理工作的通知》,提出自 2021 年 1 月 1 日起,部分城市率 先禁止使用不可降解塑料购物袋等措施。“禁塑令”的升级,推动了中国生物可降解塑料(PBS) 的产能扩建。根据相关文献,2020 年我国现有的 PBS 产能只有 50 万吨,在建产能有 87.7 万 吨,而拟建产能有 296 万吨,产能面临巨大缺口,根据中科院物理所工程料国家工程研究中 心预测,2025 年预计 PBS 产能将扩建至 500 万吨。PBS 产能增加将拉动顺酐法产能的快速扩 建以及设备投资,根据 22 年卓创资讯的数据,2023-2027 年国内顺酐拟建规模已破 800 万。

正丁烷法为目前合成顺酐的主流工艺路线,苯法目前产能占比低,正逐步被淘汰。目前, 顺酐主要有苯氧化法和正丁烷法两种工艺路线。苯法为早期的、传统的技术路线,将苯蒸汽 和空气按照一定的比例混合,在钒钼氧化物系催化剂下作用,在固定床反应器中氧化生成顺 酐。正丁烷法为新和成路线,以正丁烷为原料,在催化剂的作用下,于气相中催化氧化制备 顺酐。随着我国石油化工产业发展,碳 4 资源日益增加,正丁烷价格逐渐降低,且相对于苯, 正丁烷本身具备低毒环保的特性,逐渐取代了传统的苯氧化法。2022 年,中国顺酐有效产能 中,正丁烷法占比已达 77%,苯氧化法占比降至 23%。

3.1.4.开疆拓土:多点突破首台套业绩,静待未来市场放量

冶金领域:公司向氢能冶金领域迈出了探索实践步伐。2021 年,公司签订河钢集团 120 万吨氢冶金开发和利用工程示范项目,为该氢能冶金项目提供了 2 套富氢工艺气、冷却器压 缩机组方案,2022 年 12 月 16 日,该项目工程一期全线贯通,该工程每年可减少二氧化碳排 放 80 万吨,减排比例达到 70%以上。氢冶金是使用氢气代替高炉煤气作为还原剂的一种炼铁 方式,相较于传统冶金排放二氧化碳,氢能冶金排放的是水,这有望从根本上解决传统冶金 产生的环境污染和碳排放问题。虽然氢能冶金目前技术尚未成熟,商业化应用仍需要较长时 间,但在持续的技术迭代和降本增效下,未来氢能冶金将具有广阔的市场应用前景,能够打 开冶金领域的全新市场。

冶金领域:公司拓展有色冶金领域市场。2020 年,公司突破了铅锌冶炼配套 45000Nm3 空分制氧压缩机组,铜冶炼蒸汽梯级综合利用 EPC 项目;2021 年公司继续铜冶炼配套 8 万 Nm3 空分制氧项目以及铜冶炼配套二氧化硫压缩机组;2023 年,公司在贵金属冶炼领域有所 突破,签订了某世界级大规模复杂金精矿造锍捕金项目配套 5.5 万空分装置项目,该项目为 公司在该领域的首个工程总承包项目。

海外冶金市场:面对国内冶金行业资本开支放缓的不利局面,公司不断在海外市场寻求 新突破。2021-2023 年,公司陆续拿下印度最大 5400m3高炉能量回收 TRT 机组项目、东盟某 国千万吨大型综合钢厂余热发电及高炉 EPC 项目、非洲某钢厂 520m³高炉能量回收同轴机组 (BPRT 机组)项目等,对扩展亚洲、非洲等地市场起到了很好的业绩示范作用。

石油化工领域:依托优势设备,不断取得新突破。 轴流压缩机领域具备显著优势,过去主要应用于冶金行业以及化工行业中的催化三/四 机组、硝酸机组等,近年来在化工领域取得新突破。2021-2023 年,公司轴流压缩机组首次 应用于石油焦制氢灰渣项目,拓宽了轴流压缩机的应用领域;拿下 75 万吨/年 UOP 工艺丙烷 脱氢装置产品气压缩机组、热泵压缩机组,轴流压缩机首次用于压缩化工工艺气;签订 15 万 吨/年顺酐项目配套 AV100 轴流压缩机+汽轮机+电动发电机装置,该项目在国际顺酐领域具 有重大标杆示范意义,为继续开发 20 万吨/年以上超大型顺酐装置奠定了坚实的基础;新签 订某公司 15 万吨/年顺酐装置 AV90-10 机组,该能量回收透平三机组应用于目前全球最大的 单线顺酐工艺装置,在顺酐领域具有重大标杆示范意义,为后续进军超大型顺酐装置奠定了 良好基础,具有重要战略意义;签订 3×40 万吨/年顺酐装置配套轴流压缩机组,该项目为全 球最大规模顺酐项目,选用全球最大的顺酐领域轴流压缩机组,机组将大型压缩空气机与主 电机直联,省去了增速器,减少了能耗损失和设备故障点,提升了机组整体效率,树立了该 行业机组配置的新标杆。 离心压缩机是沈鼓的传统优势设备,随着公司技术提升,陕鼓的离心压缩机也逐渐打开 新应用市场,取得全新市场突破。2021-2023 年,公司拿下 90 万吨/年丙烷脱氢制丙烯装置 配套离心压缩机和汽轮机,该设备是全球最大规模 lummus 工艺丙烷脱氢装置,也是公司离 心压缩机和陕鼓汽轮机首次应用于 90 万吨以上规模丙烷脱氢装置; 签订 26 万吨/年丙烯腈 联合装置配套离心压缩机组,将离心压缩机组首次应用于裂解汽油加氢领域、丙烯腈领域、 国内最大干气回收领域;签订 40 万吨/年丙烯腈装置空压机组项目,该项目的成功签订对于 公司开拓丙烯氨氧化工领域具有重大意义;签订 26 万吨/年丙烯腈联合装置配套离心压缩机 组,使公司离心压缩机组首次成功应用于炔醛法制 BDO(1,4-丁二醇),为公司开拓 BDO 市场 具有示范作用。

煤化工方面,陕鼓在传统煤化工中的焦炉煤气综合利用项目和新型煤化工领域拥有系统 性解决方案。焦炉煤气项目中,陕鼓能为各类煤化工装置提供所需要的各种压缩机组,包括 原料气压缩机组、合成气循环器二合一机组、混合冷剂压缩机组,同时提供焦炉煤气综合利 用的工程总包方案。新型煤化工中,陕鼓能为各类煤化工装置提供压缩机组,包括空分机组、 冰机机组、合成气压缩机组、CO2压缩机组、混合冷剂压缩机组等,并提供空分装置运营方案、 热电装置运营方案、合成气联合装置运营方案,以及各类工程总包方案。

除了石化和煤化工外,陕鼓正逐步向盐钙联产、多晶硅、蛋氨酸、氢能燃料电池、锂电 池负极领域探索。2020 年,公司签订“盐钙联产综合利用节能技改工程配套离心式蒸汽压缩 机项目”,公司首次在国内 30 万吨/年制盐工艺应用国产蒸汽压缩机;公司签订“CNN 多晶硅 还原项目”,该项目压缩机设计难度极高,以前多依赖进口,本次中标打破了国外垄断的局面, 属于国内首台套。这两个项目均为陕鼓在无机化工领域的探索成果。2021 年,公司签订“蛋 氨酸生产装置配套离心压缩机组”,为国内单线最大(15 万吨)固体蛋氨酸生产工艺装置, 拓宽了公司同轴机组的应用领域,为公司在有机合成领域的探索成果。2022 年,公司签订签 订某公司氢能利用工程总承包项目,首次进入高纯氢能燃料电池市场新领域。2023 年,公司 签订 20 万吨/年锂电池负极材料前驱体配套压缩机项目,进一步开拓了公司产品在新材料领 域的应用。

3.2.工业服务:工程总包能力强,设备售后服务持续绑定客户

公司拥有强大的工程设计和项目管理团队,市场认可度很高。目前,公司已累计实施近 400 项工程 EPC,包括空分单元 EPC、热电单元 EPC、硝酸单元 EPC、机组单元 EPC 等,具 备每年 50 余个 EPC 项目同时开工建设的能力,累计完成的工程项目合同履约 100%;一次开 车成功率 100%;达产率 100%。

公司设备售后服务粘性强,能快速响应并帮助下游客户降本增效。设备安装和调试可以 做到 24 小时服务相应,拥有专业的服务团队,且能通过工业服务云平台实时远程监控客户 设备的运行状态,一旦客户设备的运行参数出现异常,公司技术团队会主动打电话与客户设 备管理者沟通,并尽快派出技术人员赶往客户厂区进行排查和检修。公司还提供设备备件和 专用润滑油,一旦零部件损坏,可迅速给客户更换,降低了客户的备件储备成本。设备非标 定制性强,整个生命周期内的保障与公司深度绑定。

3.3.气体运营:管道气项目新增在手合同供气量大,未来 2-3 年放量可期

管道气新增合同供气量大幅度提升,预计未来2-3年气体业务营收持续增长。一般而言, 气体投资项目的建设周期在 1-2 年左右,2021 年公司已运营合同供气量为 69 万 Nm3/h 左右, 到 2023 年已超过 90 万 Nm3/h。气体投资项目一般签订 15 年以上的长期供气协议,营收和盈 利较为稳定,预计未来 2-3 年,随着公司新增合同供气项目纳入运营,年运营合同供气量会 持续提升,带动气体运营项目营收增长。

4.新兴领域不断扩展,储能打开新成长局面

4.1.“储能”板块:远期约百亿级设备市场,有望打开全新增长极

4.1.1.技术介绍:逐渐成熟并迈入商业化,核心设备价值占比大

压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,简称 CAES)是采用压缩空气作为能 量载体,以机械设备实现能量存储和跨时间、跨空间转移的物理储能技术。原理分两个阶段:空压机将空气加压至储气库,电能转化为压缩空气的压力势能得以储存;压缩空气进入透平 膨胀机发电,压缩空气的压力势能重新转变为电能。 早期的补燃式压缩空气储能技术来源于燃气轮机,但存在额外碳排放问题。燃气轮机是 一种利用燃料的能量带动压缩机给燃烧室送风加压,产生的高温高压气体通过膨胀机对外做 功的内燃式动力机械。补燃式压缩空气储能与燃气轮机结构类似,区别在于:①压缩机和透 平机独立工作②利用外界电能驱动压缩机送风加压③气体和能量可以储存④膨胀做功环节 额外再使用燃料给气体加热。补燃式压缩空气储能结构简单、设备运行可靠、投资成本低, 但主要存在两个问题:①压缩环节气体放热造成能量损失②燃料加热环节存在碳排。因而无 法真正实现清洁、高效的压缩空气储能过程。

新型非补燃式压缩空气储能清洁高效,正逐渐取代补燃式成为主流技术。非补燃压缩空 气储能装置工作原理:①储能阶段,电能通过电动机驱动空气压缩机,将空气压缩至储气装 置,同时将压缩过程中气体释放的热量存至储热室;②释能阶段,利用储存的热量对释放出 来的高压空气加热,进入透平膨胀机做功发电,出口还可实现对外制冷。非补燃压缩空气储 能是冷热电联供系统,全程没有碳排放,综合效率高,目前技术已基本成熟,正逐渐取代过 去的补燃式压缩空气储能技术。

压缩空气储能主要用于电力系统调峰。由于电力系统需求端存在高峰和低谷期,且随着 风电、光伏等新能源装机占比持续提升,电力供给越来越不可控,因此需要将发电高峰时期 的电能储存,在用电高峰的时候释放。

以金坛压缩空气储能国家示范项目为例,储能系统通过一天 4 个阶段实现电力调峰: ①储能过程(23:00- 7:00):此阶段为用电低谷期。低谷电(弃风、弃光等)通过电动 机带动空气压缩机工作,空气从外界环境被压缩至储气室,气体压缩过程中释放的热能被换 热器收集,电能一部分转化为高压气体的内能,一部分转化为热能。 ②能量储存(7:00-13:00):电能一部分以压力势能的形式储存于岩穴的高压气体中,一 部分以压缩热能的形式储存于储热罐中。 ③释能过程(13:00-18:00):此阶段为用电高峰阶段。高压空气从储气库中释放,储热 罐中的热能通过换热器加热气体,气体通过透平膨胀机做功,带动发电机进行发电。储热罐 中的热能和压缩空气的势能重新转化为电能输入电网。 ④待储过程(18:00-23:00):储气库气压逐渐降至初始状态,储热罐温度逐渐降至常温 状态,等待下一个储能过程的开始。

技术优势:压缩空气储能具有安全性高、环境友好等优点,技术基本成熟,正成为最具 发展前景的大规模储能技术之一。目前电力储能技术主要有抽水蓄能、压缩空气储能和电化 学储能三种。抽水蓄能和锂电池储能的技术成熟度高,但前者建设周期长,且对地理条件依 赖程度极高,只能在具有特定高低差的山区进行建设;锂电池存在火灾及爆炸风险。压缩空 气储能相较于电化学储能功率规模更大且仍有较大提升空间、寿命高且安全无污染,目前在 单位建设成本和效率上已接近抽水蓄能;相较于抽水蓄能储能密度更大、建设周期短且对地 形环境依赖度小。湖北应城 300MW 是世界首台套 300MW 级空气压缩储能项目,其开工标志着 压缩空气储能技术已基本成熟,为大规模商业化应用开端。

设备拆分:金坛国家示范项目设备主要由电动机、压缩机组、盐穴储气库、蓄热系统、 膨胀机组、发电机、调度控制系统和送出系统组成。其中,①压缩机:采用两极式离心压缩 机组,各级出口均布置蓄热换热器。②膨胀机:采用两极轴流式空气透平膨胀机,各级出口 均布置回热换热器,用以加热透平的进气。③蓄热系统:采用高温合成导热油作为储热和换 热工质。④储气系统:从成本端考虑,高压空气一般存储于地下盐穴中,也可自建储气室。 空气压缩机和膨胀机价值占比近 4 成,为压缩空气储能设备核心部件。根据中商产业研 究院 2022 年的数据,压缩空气储能电站中,压缩机/膨胀机/蓄热换热设备/储气系统/厂房 土地/其他的成本占比分别为 20%/20%/15%/25%/10%/10%。空气压缩机和膨胀机价值占比高, 皆为压缩空气储能电站核心部件。

4.1.2.产业链:上游供应链完善,具备大规模推广条件

压缩空气储能产业链:上游包括盐穴资源、储气罐等储气装置,以及空气压缩机、透平 膨胀机、热交换系统等核心设备;下游接入电网系统,主要服务于风电站、光伏电站等,服 务于工业用电、商业用电、居民用电等,起到调峰、填谷、储能等作用。

压缩机、膨胀机与换热器:国内厂商技术成熟,可成套提供设备。压缩机与膨胀机为压 缩空气储能电站核心设备。压缩机需要采用轴流压缩机或离心压缩机,目前国内只有陕鼓和 沈鼓具有该类设备较强的技术实力。膨胀机、换热器等供应商较多,国内诸如东方电气、上 海电气、哈尔滨电气等都拥有成熟的技术和设备供应,其中在金坛 60MW 压缩空气储能示范 项目中,东方电气提供了膨胀机,哈尔滨电气提供了换热器,上海电气提供了大功率电机。

储气装置:盐穴储气技术较为成熟,优势明显。储气是压缩空气储能的重要环节,主要 技术包括天然盐穴储气、人造硐室储气、地上储气设施储气。其中,天然盐穴储气技术非常 成熟,是目前大规模压缩空气储能商业化运行的最佳选择。早期德国 Huntorf 电站和美国 McIntosh 电站均采用地下天然盐穴作为压缩空气储能的储气设施。在我国已运营的项目中, 山东肥城 10 MW 示范电站、中盐金坛 60 MW/300 MWh 国家试验示范项目以及湖北应城 300MW 压气储能电站示范工程也均采用盐穴储气方式。

4.1.3.市场规模: CAES 商业化拐点即将到来

需求上:光伏、风电等新能源装机占比逐渐提升,储能需求越来越迫切。近年来新能源 累计装机量和装机配比逐渐提升,但以光伏、风电为代表的新能源发电单级容量小、数量多、 布点分散,且受季节、天气等外部环境影响大,具有显著的间歇性、波动性、随机性特征。 供电时段分布上新能源处理与用电负荷也存在较大差异。风电一般夜间出力大,但此时用电 负荷小;光伏发电在白天出力大,但到了用电高峰的晚上却快速减小,且受天气等因素影响 较大。因而电网对大规模、长周期的储能需求持续增加,近年来新能源配储比率的提高使得 弃风率、弃光率有效降低。

政策上,国家明确了新型储能产业各阶段的发展目标,各省陆续出台强制配储政策为新 型储能的落地提供指引。近年来,以《“十四五”新型储能发展实施方案》为代表的国家级政 策,强调新型储能对实现“双碳”目标的重要意义。2021 年至今,全国多个省份对新能源配 套储能提出了明确要求,西藏、湖北、天津、新疆、河北部分、陕西部分,和青海部分项目 要求达到 20%左右,我们预计平均下来风电光伏配储比例在 10%-15%左右。

压缩空气储能渗透率当前较低,有待提升。2023 年中国已投运电力储能项目累计装机规 模为 83.7GW,抽水蓄能/蓄冷蓄热/新型储能占比分别为 60.50%/1.1%/38.4%,其中锂离子电 池占新型储能的 94.9%,占总储能规模的 36.4%;压缩空气储能装机量仅占新型储能 0.6%, 占总储能规模 0.23%。2023 年新增电力储能装机规模中,抽水蓄能/蓄冷蓄热/新型储能分别 占 18.3%/1.4%/80.3%,其中锂离子电池占新型储能的 97.5%,占总储能规模的 78.3%,当年 无新增压缩空气储能装机量。

技术成熟、需求拉动和政策驱动下,2022 年以后国内压缩空气储能项目井喷式发展。目 前全国各地已有 8 个在运营压缩空气储能项目。已签约或开工建设项目 25 个,累计储能装 机规模达到 8.797GW,其中大部分项目将于 2027 年前完成投运。参与企业主要包括中储国 能、中国能建、中国电建、国家能源集团、国家电投、中国华能、福能股份等。

我们预计 2030 年我国压缩空气储能累计装机量 42.72GW,其中 2024-2025 年累计新增压 缩机设备市场规模达 25.12 亿元,2026-2030 年累计新增压缩机设备市场规模达 293.90 亿 元。测算假设和过程如下: 1.测算风电光伏累计配储量:结合国家能源局的风电、光伏历史装机量数据,以及能源 转型背景下光伏、风电装机量占比逐步提升,我们预计 2030 年风电、光伏累计装机规模分别 达到 891GW、2560GW。随着近几年各地配储政策逐渐落地,我们预计光伏、风电投运储能项 目的配储比例会逐渐提升到政策要求的平均水平 15%,因而计算得 2030 年风电、光伏累计配 储规模分别达到 134GW、384GW。 2.测算压缩空气储能累计装机规模:根据 CNESA 数据,2023 年我国压缩空气储能累计规 模达 0.18GW。考虑到压缩空气储能的优势,未来在新兴储能项目中的占比有望逐步提升,结 合目前已公开规划的压缩空气储能规模,我们预计 2030 年压缩空气储能累计装机规模将达 到 42.72GW,是 2023 年已并网规模的 237 倍。 3.测算压缩空气储能压缩设备市场规模:我们选取典型项目—湖北应城 300MV 压缩空气 储能示范工程项目为参考,假设压缩空气储能单 GW 压缩机设备投资额约 7.5 亿元。以此计 算,可得 2030 年压缩空气储能压缩机新增市场规模将达到 96.16 亿元,2024-2025 年累计新 增压缩机设备市场规模达 25.12 亿元,2026-2030 年累计新增压缩机设备市场规模达 293.90 亿元,增量空间广阔。

4.1.4.陕鼓动力:在大型 CAES 项目压缩机设备领域具有绝对优势

压缩空气储能装机量大型化已成趋势。从 2013 年廊坊 1.5MW 示范项目到最新并网的应 城 300MW 示范项目,可以看到随着压缩空气储能技术的成熟,2022 年后开工的项目大部分都 在 200MW 以上。更大的装机量带来了更强的设备规模效应,效率大幅度提升,大型压缩空气 储能电站成为行业发展趋势。湖北应城 300MW 项目的转换效率达到了 70%左右,已接近抽水 蓄能。 随着压缩空气储能装机量持续提升,进风量更大的轴流压缩机将逐步发挥优势。轴流压 缩机和离心压缩机都可用于压缩空气储能的压缩环节,但轴流压缩机的强项是风速+进风量, 离心压缩机的强项是压力。根据相关文献,高性能离心压缩机进风速度最高可达到 10000Nm3/min,而轴流压缩机可达到 20000Nm3/min。用电低谷用来储气的时间是有限的,随 着储能站装机量提升,设备需要在有限的时间内吹进更多空气,才能储存更多的电量。一般 而言,50MW 以内的压缩空气储能站使用离心压缩机即可满足进气量要求,但 100MW,以及未来单线 200MW、300MW 以上项目往往远不能满足进气需求,这时就需要使用轴流压缩机获得 更大的进气量。

轴流压缩机+离心压缩机组合的进气方案较为科学合理。轴流压缩机在进气量上具有优 势,但在加压方面处于劣势,仅靠轴流压缩机无法将气体加至足够的压力。根据相关文献, 轴流压缩机的多缸排气压力仅能达到 4MPa 左右,而离心压缩机可以达到 90MPa 以上。陕鼓 在湖北应城 300MW 项目压缩机方案中采用双线八机组的压缩方案:两条加压线路并行,单条 线路分四级,前两级采用轴流压缩机尽可能多进气,后两级采用离心压缩机尽可能加高压。 该方案可充分发挥轴流压缩机进气量大和离心压缩机加压高的特性,实现更好的压缩效果。

陕鼓的轴流压缩机技术处于全球绝对领先水平,离心压缩机技术十分成熟。经过 40 多 年的技术深耕,目前陕鼓在轴流压缩机技术领域全球领先:其中 AV100 轴流压缩机适配单线 150MW压缩空气储能电站;AV140作为目前世界上最强大的轴流压缩机,可适配未来单线300MW 压缩空气储能电站。未来,随着压缩空气储能电站的单线装机量逐渐提升,陕鼓有望进一步 在压缩空气储能领域发挥自身设备的性能优势。

陕鼓是国内少数在轴流和离心两种压缩机上技术经验都较为完善丰富的企业。压缩空气 储能项目招标时,往往对投标人项目经验有要求。以湖北应城 300MW 项目为例,招标书明确 要求申请人具有单机出力 50 万 Nm3/h,排气压力 0.45MPa 及以上的压缩机合同业绩 5 台,且 投产业绩不少于 2 台。陕鼓动力目前的核心产品轴流压缩机全球销量累计已达 2600 余台套, 居全球第一,并获中国制造业“单项冠军产品”;离心系列压缩机组最高多变效率可达到 89%, 处于世界先进水平。 中标湖北应城 300MW 项目 8 台套大型压缩空气机组,有望在后续储能业务扩张中起到很 好的标杆和示范作用。压缩空气储能电站寿命为 30-40 年,因此核心设备是长周期设备,需 要能够稳定运行。湖北应城 300MW 级压缩空气储能项目是世界首台套 300MW 级非补燃压缩空 气储能示范工程,也是国内压缩空气储能首个商业化运营项目,建成后将在非补燃压缩空气 储能领域实现单机功率世界第一,储能规模世界第一,转换效率世界第一。陕鼓拿下该项目, 意味着陕鼓在该项目领域取得业绩和经验先发优势,将对后续 300MW 以上大型压缩空气储能 电站建设压缩机设备项目招投标起到很好的标杆和示范作用。

4.2.“CCUS+氢能”板块:助力高能耗、高排放工业企业低碳绿色转型

CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage,碳捕集、利用与封存)是一系列旨 在降低大气中二氧化碳水平的创新工艺和技术。CCUS 技术正逐步成为实现碳中和目标的核心 技术,它不仅对于化石能源实现近零排放至关重要,也为钢铁和水泥等难以削减排放的行业 提供了深度脱碳的有效途径,并将成为未来推动碳资源循环利用的关键技术。据《中国二氧 化碳捕集利用与封存年度报告 2023》预测,为了实现我国的碳达峰与碳中和目标,CCUS 技术 在 2025 年的 CO2减排需求为 2400 万吨/年,2030 年将增加至近 1 亿吨/年,到 2040 年预计 会达到 10 亿吨/年,至 2050 年将超过 20 亿吨/年。 公司在已开始探索其 CO2压缩机在 CCUS 领域的应用。2022 年,陕鼓签订了 50 万吨碳减 排与资源化能源化利用技术研究及示范项目(国内最大煤电 CCUS 示范工程)配套 CO2压缩机 及单元工程总包项目,每年可捕集 50 万吨 CO2,通过压缩、干燥、液化供给驱油及食品级销 售,实现捕集二氧化碳消纳利用率达到 100%。在此基础上,2023 年公司又签订了 400 万吨 /年碳捕集与封存(CCS)示范项目先导试验配套二氧化碳压缩机组,进一步提升压缩机组设 计参数和设备选型,开拓超临界态 CO2 压缩机的市场应用。这表明公司在 CCUS 领域,已具 备在碳捕集、利用与封存环节设计制造核心压缩机组的能力。

大力布局氢能产业链。氢在化工领域扮演着重要的角色,根据中国石化杂志,2021 年国 内对于氢气的需求总量约为 3300 万吨,而其中约 2800 万吨被石油化工行业所消耗。对油品 进行加氢裂化和加氢精制可以提高石油精炼效率并获得更多高附加值产品。同时,丙烷 脱氢技术也因其流程短和低碳环保的特质被快速推广用来制备丙烯。丙烯是一种关键的 化工原料,广泛用于生产塑料、合成橡胶、合成纤维等材料。而氢气作为丙烷脱氢的副 产物,还能够抵消生产企业自身的碳排放。公司已创新研制了多类加氢、脱氢装置等流程工 业工艺气体压缩机组。2021 年,公司签订了 75 万吨/年 UOP 工艺丙烷脱氢装置产品气压缩 机组、热泵压缩机组,该装置为目前 UOP 工艺丙烷脱氢领域规模最大装置,代表着公司首次 中标 UOP 工艺丙烷脱氢主装置全流程压缩机组,也是 75 万吨/年 UOP 工艺丙烷脱氢装置 压缩机组首次国产化,成功提升了公司在 LUMMUS 及 UOP 两种主流工艺丙烷脱氢项目的竞 争力。同年,公司又承揽了 30 万吨/年煤焦油深加工综合利用项目,该项目是公司在油气市 场煤焦油加氢工程的首个总承包项目,为客户创新性设计了“冶金+焦化+化产+焦油加氢”工艺 路线。该工艺路线在成熟的煤焦油加氢工艺基础上,对焦炉煤气中的氢能源以创新的思路进 行利用,生产的产品附加值更高、经济性更好。2023 年,公司签订了全球最大规模煤制烯烃 项目,同时也是全球最大绿氢耦合制烯烃项目,实现了公司裂解气压缩机在煤制烯烃蒸汽裂 解装置中的首次应用。该项目的成功签订是公司在国家碳减排及绿色能源替代传统能源的大 趋势下的市场突破,具有重要的示范作用。


(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。)

相关报告
评论
  • 相关文档
  • 相关文章
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 全部热门
  • 本年热门
  • 本季热门
  • 最新文档
  • 最新精读
分享至