(一)下游航空发动机和燃气轮机发电占据近75%
航空发动机与燃气轮机发电需求占据行业主导地位。据灵核网发布《高温合金行业研究成果》统计,目前全球每年消费高温合金材料约28万吨,市场规模达100亿美元。按照下游应用行业领域划分,其中航空航天领域占据消费量55%,电力占据20%,机械占据10%,其他领域占据15%;按照军用和民用领域划分,目前军用和民用领域高温合金需求呈现二八分布的态势;根据中国材料学会高温金属分会给出的数据,目前国内高温合金市场年需求在2万吨左右,国内供应约1万吨,判断国产自足化率约50%。
(二)预计未来十年,行业将保持15%以上的增长率
高温合金因其具备的良好的抗氧化和抗热腐蚀、优异的蠕变与疲劳抗力,良好的组织稳定性和使用可靠性,广泛应用于航空航天、电力、原子能等。我们分别结合了在各个行业中的应用,给出了其市场空间预测。
1、航空发动机领域未来二十年行业需求将达30万吨
为根据高温合金材料在航空发动机领域中的应用,推算行业市场空间,我们提出如下假设:
1)主流军用发动机重1.9吨,平均40万元/吨的军用材料;
2)主流民用发动机重2.5吨,平均30万元/吨民用材料;
3)每台发动机中,高温合金占比按50%计算,成材率按18%计算;
报告预计,未来20年我国军用飞机数量5444架,航空发动机需求量21958台。根据波音公司预测,未来20年中国新增民用飞机数量将达到6330架。因此我们推测,中国未来二十年需要近5万台左右航空发动机,我们根据以上假设计算得到,未来二十年航空发动机领域高温金材料需求在30万吨左右,市场空间接近千亿。根据中国金属协会高温材料分会的数据,目前年均需求为2万吨左右,国产化率在50%-60%,其中高端高温合金航空领域需求3000余吨,我们认为按照未来二十年市场空间需要30万吨的数量来看,该领域行业年复合增速将达到15%。
2、高温合金在其他领域中的应用
在燃气轮机发电领域,未来十年将带动高温合金材料50亿的需求空间。燃气轮机是航空发动机的延伸,广泛应用于船舶动力、煤电、核电、气电等领域,因燃气轮机喷到叶轮上的气体温度高达1300℃,需要抗高温腐蚀性能优良和长期组织稳定的抗热腐蚀高温合金来打造涡轮叶片和导向叶片。
发达国家燃气轮机在发电领域占据重要地位,目前基于燃气轮机及联合循环电站的发电量约占全球发电总量的 22%。就国内而言,从 2002 年开始,随着西气东输和进口液化天然气(LNG)的增加,我国启动了重型燃气轮机国内市场需求,通过引进了国外先进的 F/E 级重型燃机制造技术,并成功实现了国产化制造,满足了我国电力工业的需要。至2013 年底全国燃机电站装机超过 34GW,约占全国发电总装机容量的 3%,较国外还有很大提升空间。
燃气轮机的研制被列为重大专项计划之一,今后几年将进入燃气轮机的高峰期。清华大学燃气轮机研究院教授任静预计,到2025年,我国燃气轮机联合循环发电装机可达120-150GW,即在现有基础上增加4-5倍,在整体电力工业结构中可占5%。我们预计将对高温合金材料市场需求空间将达到50亿左右。
汽车领域,高温合金未来年需求在5000吨左右,市场规模11个亿,年均增长超过20%。高温合金在汽车中的应用领域包括涡轮增压器、发动机排气管、内燃机的阀座、镶块、进气阀、密封弹簧、火花塞、螺栓以及热发生器等装置。涡轮增压器是主要的应用部件,因为涡轮增压器经常处于高速、高温下工作,增压器废气涡轮端的温度在600℃左右,增压器转子以8000-11000r/min的高速旋转。国外重型柴油机涡轮增压器装配率高达100%,而我国目前渗透率仅50%左右。
以2015年中国汽车产量2450万辆为基数,每万辆汽车涡轮增压器高温合金用量约2吨,2015年该领域市场容量达5000吨。预计到2020年,受益于汽车产量的增长,涡轮增压器渗透等催化因素,万辆汽车高温合金的需求量将达到4.2万吨,对应总的需求量将达到1.5万吨,年均复合增长率达25%。
投资策略与推荐标的
(一)钢研高纳:铸造高端高温合金领跑者
公司作为国内高温合金行业的龙头,大股东为中国钢研科技集团,实际控制人国资委,积累了很深的行业背景。主营铸造高温合金、变形高温合金即及新型高温合金三大板块业务,主要产品包括面向航空航天的高温母合金、发动机精铸件、航空发动机盘锻件等;面向发电设备制造领域的汽轮机涡轮盘、防护片等;面向石油、化工、纺织、冶金等领域的高温合金精铸件、自润滑轴承、切断刀等。其中60%的业务集中在航空航天领域,新开拓的电力、石油化工等领域呈现积极增长态势。
在三大业务增长速度方面,近年一直保持在15%以上的高速增长率,盈利能力稳定,抗经济周期能力强。2016年一季度营业收入1.26亿,同比增长20.43%。主要原因在于,一、就整个行业层面来看,供需缺口一直在扩大,一季度订单情况良好;二、公司产品成材率稳步提高,质量越发稳定。从近十年公司主要产品毛利率增长趋势来看。铸造合金和变形合金由06年不到20%,增长到目前的30%,新型合金毛利率高达43%。成材率的稳定提高帮助公司获得更高的竞争壁垒;三、变形高温合金业务增速扩大,2015年签订合同同比大幅增长,收入首次超过铸造合金业务。
在新产品开发方面,新产品陆续出炉,有数项重大科技突破,为业绩增长提供强大的后劲支持,2016年有以下看点:一、叶晶突破成品率难关,供货能力数倍提升。2015年,公司在DD407单晶叶片工程化关键技术取得重大突破,目前该叶片型面尺寸精度可控制在±0.05mm内,是目前国内精铸叶片精度达到的最高水平。2015年全年较2014年,交付能力提高了4倍。预计2016年单晶叶片将真正成为公司新的经济增长点;二、突破镁合金铸造技术,河北德凯利用镁合金技术试制国内最复杂的机匣,标志着高纳德凯公司达到了国内最高的镁合金铸造水平。其前沿性和突破性受到了主管机关的高度关注。2016年该附件机匣可实现小批量供货,目前德凯公司是国内生产该型号机匣的唯一供应商;三、核电领域,2015年公司耐蚀合金在核电领域取得较大进展,实现小规模稳定供货;四、无人机领域,突破了X2/X5无人机用K417G合金整铸叶盘,M951和K418合金导向器关键制备技术,交付的铸件通过了考核,其中X2发动机已经定型,进入小批量生产阶段,目前钢研高纳为该发动机高温合金铸件唯一供应商,拓展了高纳产品的应用领域。
(二)应流股份:强势布局航空领域
立足核电领域高端装备零部件,技术力量雄厚。公司为国内高端装备关键零部件供应商,主业涉及航空、核电、油气、资源及国防军工等高端装备领域泵及阀门零件、机械装备构件,产品出口以欧美为主的30多个国家。国内唯一掌握消失模精铸技术,生产核主泵叶轮、导叶单件重量达到3吨,突破国内外技术极限。掌握3D打印、三维建模、快速成型、无模造型等数字化制造技术,以及应用机器人的智能化高端精铸技术。公司是国内首家获ASME III核电产品材料组织质量证书的企业,也是中国极少数拥有核一级泵阀类铸件《民用核安全设备制造许可证》的企业。
成立应流航源,强强联手,强势布局两机零部件领域,完善价值链延伸。一、联手北京航空材料研究院,其为公司提供高温合金等轴晶涡轮叶片、燃气轮机叶片、导向器等结构件制造及高温合金返回料再利用专有技术,并协助公司建立大尺寸高难度等轴晶涡轮叶片生产线;二、联手GE,为其开发多种型号的等轴晶和定向高温合金叶片;三、拟联手德国SBM共同研发输出功率分别为130HP和160HP的两款涡轴发动机、设计起飞重量分别为450kg和700kg的两款直升机。
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