机械设备行业报告：液压传动-机械大力士

报告出品方：华泰证券

以下为报告原文节选

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液压系统：机械大力士，千亿市场大而不强

液压系统概览：机械大力士

液压系统为动力传递与控制装置，用于实现机械能-液压能-机械能的转换。机械设备一般由原动机、传动装置、控制系统和工作机构等构成，其中传动装置的作用是把原动机输出的能量和动力经过各种形式的转换后传送给工作机构，实现机器对外做功。根据工作介质（传动件）区分，机械设备主要包括三种传动方式：机械传动、电气传动、流体传动。液压传动属流体传动范畴，以具有连续流动性的油液为工作介质，利用压力能进行动力的传递、转换与控制。除液压传动外，流体传动也包括气压传动。

液压系统基本原理为液体的静压传动：利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，经过各种控制阀与管路的传递，借助于液压执行元件（缸或马达）把液体压力能转为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动或回转运动。液压系统工作机构推力的大小，取决于油液的压力高低和液压缸活塞面积的大小，而工作机构运动速度的快慢取决于在一定时间内进入液压缸流量的多少。

液压系统具多种分类方式。液压系统分类形式较多，如可根据油液循环方式分为开式、闭式；可根据用途分位固定机械用与行走机械用；可根据工作特点分为液压传动、液压控制、混合液压等。

液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质五大基本部分组成。液压系统一般由液压元件（即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件）与工作介质两大部分组成，能够实现某种功能的液压元件组合在一起称为液压回路（按用途可进一步划分为压力控制、速度控制、方向控制和多缸动作控制等多种回路），多个液压回路按一定方式连接即组成液压系统。

液压泵阀技术难度相对较高。根据恒立液压公告，各类液压元件中，泵阀相较于油缸而言成本占比、技术及价值含量更高；以挖掘机应用为例，高压油缸仅占液压系统成本的15%-18%，液压泵阀在液压系统的价值则占比高达 60%。此外，从各类产品国产化率情况来看（可参考图 17），液压阀国产化率仅为 4%，且贸易逆差最大，国产替代空间广阔。

大功率与自动化控制优势突出，液压传动广泛应用于工业机械

液压传动拖动负载及操纵控制优势显著，广泛应用于工业机械。相较于其他传动方式，液压传动主要优点包括：①相同功率下，液压传动装置的重量轻、体积小、结构紧凑，液压马达体积和重量只有同等功率电动机的 12%左右；②可在大范围内实现无级变速（调速范围可达 1：2000），也可在液压装置运行过程中进行调速；③运动件的惯性小，能够频繁迅速换向，往复回转运动可达 500 次/分，往复直线运动可达 1000 次/分；且传动工作平稳，系统容易实现缓冲吸振，并能自动防止过载；④与电气配合，较容易实现自动化。其缺点主要在于：①液压传动效率较低，经过两次能量转换后，存在一定机械能与液压能的损失；②液压传动系统工作压力较高，控制元件制造精度高，系统成本较高；③系统工作过程中发生故障不易诊断，容易产生泄露；④因有泄露与弹性变形大，不易做到精确定比传动；⑤液压油液的性能及使用寿命受温度影响较大，适用的环境温度比机械传动小。液压传动突出优点在于其可输出较大的推力或转矩，可实现低速大吨位运动，基本所有工程领域均有应用液压传动，且在大功率、自动化控制时，液压传动优势显著。

液压传动为最常见流体传动方式。虽同属流体传动，但液压传动相较气压传动在功率与质量比、转矩与转动惯量比、响应速度、可控性、负载刚度、调速范围等方面均具优势，应用更为广泛，在流体传动中占比超 70%，故讨论流体传动一般重点讨论液压传动。

国内液压千亿市场大而不强，高端液压件仍待进口替代

全球液压工业已进入成熟发展阶段，我国为第一大液压市场。根据国际流体动力统计委员会，2021 年全球液压市场规模已达 304 亿欧元（约合人民币 2000 亿）。我国液压市场规模全球占比持续提升，由 2010 年的 27%，提升至 2021 年的 35%，我国已成为全球第一大液压市场。

我国液压传动渗透率有待提升，液压市场规模有望进一步增长。根据 World Bank 与国际流体动力统计委员会 2020 年数据，美国制造业增加值仅约我国的 60%，但液压市场规模几乎与我国持平，对比中、美液压产品销售额与制造业增加值比，美国约为 0.52%，我国仅为 0.32%，表明我国液压传动制造业渗透率略低于美国。从应用场景来看，我国下游应用集中度较美国更高，第一大应用领域-工程机械占比超 40%（2019），而美国则仅为 26%，进一步验证我国下游应用场景犹待开发。整体来看，我国液压应用渗透率仍有提升空间，液压传动市场规模有望进一步增长。

我国液压工业起步较晚，大而不强，高端产品仍待进口替代。海外视角，17 世纪中叶，帕斯卡提出静压传递原理，为液压传动发展奠定理论基础；20 世纪 30 年代，受益于工艺制造水平提升，液压元件开始生产，并首先应用于机床；20 世纪 50-70 年代，液压传动技术进入高速发展期，快速渗透进入下游应用领域。相较于海外，我国液压工业起步较晚，20世纪 50 年代才开始生产仿苏设备应用于机床，20 世纪 60 年代才逐步产生独立的液压行业。
尽管近年来我国液压行业发展迅速、市场规模持续扩大，但由于起步晚，我国液压产业持续落后于德国、美国、日本的液压产业体系，整体大而不强，下游主机厂商持续依赖进口，并形成恶性循环。

主要液压元件贸易逆差逐步收窄，但进出口价差仍高。根据海关总署数据，我国液压油缸2016 年起即实现贸易顺差，液压马达 2019 年以来贸易逆差逐步收窄，液压泵 2020 年以来贸易逆差逐步收窄，液压阀 2022 年贸易逆差显著收窄。但从进出口价差上来看，2022 年液压油缸、液压马达、液压泵进口单价分别约为出口单价的 2.0 倍、5.9 倍、5.5 倍，进出口价差仍大，表明高端液压件仍部分依赖进口，液压阀进出口单价差异虽小，但贸易逆差最大，仍待国产替代。结合海关总署与国际流体动力统计委员会数据估算，2021 年我国液压缸、液压马达、液压泵、液压阀国产化率分别约为 89%、70%、60%、4%，但考虑到部分海外企业国内建厂、国内销售金额不统计于进口额中，实际国产化率或更低，结合进出口价差情况，实际的高端液压件国产化率也或处于较低水平。

钢材为主要原材料，工程机械为主要应用领域

液压件材料成本占比最高，钢材为主要原材料。液压系统上游包括原材料、配件、工作介质等配套。根据艾迪精密，2022 公司液压件成本结构中，直接材料成本占比达 65%。液压元件中液压缸、液压泵、液压阀、液压马达产品附加值高、价值量占比较大，分析邵阳液压、万通液压的液压泵、液压油缸原材料采购情况，钢材均为主要原材料。

液压产品应用广泛，工程机械为最主要应用领域。液压传动可输出较大的推力，基本所有工程领域均有应用，根据中国液压气动密封件工业协会对 2022 年国内液压行业重点联系企业销售情况的统计，工程机械为液压产品最主要应用领域，应用占比达 60%。对比工程机械龙头、液压龙头销售情况，二者同比增速变动趋势亦基本一致；但液压件具备更高的市场与产品品类开拓弹性，液压企业上轮工程机械周期底部及本轮工程机械周期上行阶段表现均好于工程机械企业。

国内恒立液压一枝独秀，龙头规模仍具提升空间

全球液压行业整体集中度较高，美日欧企业垄断高端市场。全球液压行业 CR3 约 34%，集中度较高，龙头公司集中于美、日、欧国家，主要为德国博世力士乐、美国派克汉尼汾、丹麦丹佛斯（2021 收购美国伊顿液压业务）、日本川崎重工、日本 KYB。海外龙头发展历程长、产品品类丰富、营收规模大，全球高端液压件市场亦基本被海外龙头垄断。
国内恒立液压一枝独秀，营收规模已逐步赶超海外。国内液压件企业规模普遍较小，上市公司中，目前仅恒立液压营收规模超 50 亿，市占率超 10%。2022 年恒立液压液压件相关业务收入 82 亿元，已超过日本川崎重工、日本 KYB 液压件相关营收。
国内液压企业产品品类、应用领域、销售市场仍待拓展，规模仍具提升空间。对比国内、海外龙头，国内龙头产品品类与应用领域相对单一，液压件主要应用于工程机械领域；此外，国内企业全球化布局能力偏弱，市场主要集中于国内。国内液压企业产品品类仍待拓展、国际市场有待开拓，规模仍具提升空间。

液压系统拆分：五大部分各司其职、相辅相成

如前所述，液压系统主要由动力元件、执行元件、控制元件、液压辅件、工作介质五大部分组成，根据中国液压气动密封件工业协会 2021 年数据，协会重点联系企业动力元件、执行元件、控制元件、液压辅件生产价值量占比分别为 16%、47%、12%、12%。
动力元件：机械能转化为液压能

动力元件主要为液压泵，以油液为介质传递动能。液压泵主要作用在于将原动机的机械能转变为液压能，以给液压系统提供具有一定压力和流量的压力油。液压泵均为容积式，主要依靠密封工作腔容积的变化实现吸油和压油。液压泵可按挤子结构、排量是否可调以及可输出油液方向进行分类，其中，按挤子结构，液压泵可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵，为最常见分类形式。液压泵主要性能参数包括压力（工作压力、额定压力、最高允许压力）、流量（流量=排量×转速）、效率（容积效率、机械效率、总效率）。

各类液压泵结构原理、运转方式、性能特点各异，应用场景差异较大。液压泵需与液压机的工况、功率大小、系统对工作性能的要求相适配。一般而言，负载小、功率小的机械设备，选择齿轮泵、双作用叶片泵；负载大、功率大的机械设备（如龙门机床）选择柱塞泵；精度要求较高的机械设备（如磨床）选择双作用叶片泵；辅助型液压系统（如送料设备）选择齿轮泵。工程机械领域主要应用柱塞泵，齿轮泵、叶片泵亦有一定应用，但场景存在差异，如中大型挖掘机主要应用容积效率更高的轴向柱塞泵作为主泵（给液压马达、液压缸供油，），用容积效率较低的齿轮泵作为先导泵（给分配阀供油）1，推土机、装载机及各种行走式起重机等工作环境较恶劣的工程机械亦有应用经济性好、耐用性强的齿轮泵。

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