气体运营长坡厚雪、电子特气国产提速、设备制造基本盘稳健

报告出品方： 兴业证券

以下为报告原文节选

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1、工业气体：工业的血液

1.1、工业气体：以空分气体为主，下游应用场景广

工业气体被称为“工业的血液”。根据应用领域的不同，工业气体可以分为大宗气体和特种气体两大类。大宗气体指纯度要求低于 5N，产品产销量大的工业气体；根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体。空分气体主要通过分离空气制取，主要包括氧气、氮气和氩气等，下游应用领域广泛、用量大。合成气体主要指氨气、甲烷和乙炔，制备方法和空分气体截然不同。特种气体指被应用于特定领域，对纯度、品种、性质有特殊要求的工业气体，根据应用领域的不同可分为标准气体、医疗气体、激光气体、食品气体、电光源气体以及电子特气。

工业气体可按照需求分为大宗气体、特种气体两类，大宗气体占据八成市场份额。据中商产业研究院，在 2020 年的国内工业气体需求中，大宗气体的需求占比最高，约为 80%。特种气体的需求占比为 20%，其中电子特气占 60%。近年随着国内电子产业的迅速发展及相关政策推动，以电子特气为代表的特种气体市场份额正在逐年提高。

工业气体下游应用场景广阔，能源成本在工业气体生产成本中占比较高。工业气体产业链上游主要涉及到空分设备制造商与化学原料供应商等。较为特别的是，能源成本在工业气体生产成本中的占比较大，根据杭氧股份可转债募集说明书，2021年气体销售业务中能源成本占比约80%。下游主要应用领域有冶炼、石化、焊接及金属加工等领域。分气体种类看，大宗气体的下游主要为冶金、化工等传统行业，气体需求量较大，对气体纯度要求较低。特种气体下游则涉及半导体、生物医药、食品饮料、新能源等新兴行业，需求气体种类多，单个气体需求量小，气体纯度要求高。

国内工业气体下游以煤化工、钢铁等传统行业为主，国外下游则更为分散。工业气体行业的下游应用领域广泛，其中煤化工、钢铁、化肥、石化等传统行业技术含量较低，对工业气体需求量大。据观研天下，我国工业气体行业下游市场中，上述传统行业占比超过 70%。国际工业气体巨头林德集团下游应用中，化工&能源及冶炼占比为 34%，显著低于国内行业平均水平，非传统制造业收入占比则较高，例如医疗、食品饮料、电子的收入占比分别为 19%、10%、8%，国内工业气体企业仍有较多高附加值市场空间尚未开发。

1.2、制备工艺：低温精馏技术为主，多种供气模式适配不同需求

空分气体的制备方式中，低温精馏工艺是大型空分设备通常采用的制气工艺。
目前行业中共有低温精馏、膜分离、变压吸附三种主流空气分离工艺流程，其中低温精馏工艺具有高质量、高产出的特性，运行稳定、产品纯度高、适合大规模生产。小型空分装置则更多使用膜分离工艺和变压吸附工艺，因为其启动所需时间不长并且负荷调整范围宽，有成本较低、操作简单、制取灵活的优势。
工业气体制气模式分为自建设备供气和外包供气。传统上，大型钢铁冶炼、化工企业习惯于自行购买并运营空分气体生产设备，满足自身气体需求。自建装置供气模式下，企业自产的空分气体主要用于满足生产所需，多余气体大多排空，少数气体出售至其他需求客户。外包供气则指下游企业将非其主业的供气业务外包给专业气体供应商，由其向客户提供全方位用气服务的经营模式。据广钢气体招股说明书中援引卓创资讯的数据，截至 2022 年末我国空分产能共计 3564.61 万Nm3/h（制氧量），其中自建设备制气产能占比约60%，外包供气产能占比约40%。

外包工业气体厂商的常见供应模式可分为零售供气和大宗供气两种。大宗供气为现场制气，指供气公司在用户现场投资空分设备直接供气，或通过管道为一定区域内多个用户供气。零售供气分为瓶装供气和储槽供气，瓶装气体主要满足现货市场需求，适合小批量气体用户。液体槽车适用于中等批量需求客户或用气需求波动较大，对多种气体有零碎需求的客户。据前瞻产业研究院数据，2019 年我国工业气体供应模式结构中，管道气占比约 65%，液态气占比约 21%，瓶装气占比约 14%。

1.3、市场规模：国内千亿级市场规模，呈寡头竞争格局

全球工业气体供需持续增长。由于工业气体在工业领域有广泛应用，全球下游行业的需求长期保持稳定增长态势。据弗若斯特沙利文，全球工业气体市场规模将由2020年的约1348亿美元扩大至2025年的约1755亿美元，5年CAGR为5.4%。

中国为全球最大工业气体市场，增速与工业整体增长趋势一致。中国已在 2020年取代美国成为全球最大的工业气体市场，2020 年市场规模 237 亿美元，占据全球市场的 17.6%。对比 2015年来我国工业增加值增幅以及工业气体行业增速，我们发现工业气体市场增速很大程度上取决于工业整体的发展节奏。据弗若斯特沙利文，2025 年中国工业气体市场规模将达 2325 亿元，5 年 CAGR 为 8.6%，相比之下，美国 CAGR 为 3.8%，中国工业气体市场成长动力更加强劲。

国际工业气体市场份额主要由林德、法液空两大巨头占据。全球工业气体市占率方面，据华经产业研究院，德国林德、法国液化空气两家工业气体集团齐头并进，2021 年全球市占率分别为 21%、20%，第二梯队的美国空气产品、日本大阳日酸工业气体公司 2021 年市占率则分别为 7%、5%。

中国工业气体市场集中度高，属于寡头竞争市场。在我国的工业气体市场中，国外头部企业依靠其技术雄厚，规模庞大，综合实力强等优势，维持着较高的占有率水平。据中商产业研究院，2021 年林德集团、液化空气、空气化工、大阳日酸四大国际巨头在中国工业气体市场中占有 56%的市场份额。头部国产企业气体动力和杭氧股份的市占率分别为 10%和 6%，距离第一梯队还有一定差距。以华特气体、金宏气体为代表的第三梯队国产厂商产品则主要以特种气体为主，在特种气体下游半导体行业需求持续上升的背景下，第三梯队国产厂商发展潜力巨大。

1.4、下游行业：能源化工景气，冶炼技术转型，气体需求持续增长

煤化工：“富煤贫油少气”资源禀赋决定煤化工战略地位

煤化工领域对工业气体的需求较高，是工业气体重要的下游应用领域。使用煤气化生产合成氨，每 30 万吨合成氨的年生产能力需配置的空气分离设备的制氧能力约为 30000m3/h；利用煤气化生产甲醇，每一百万吨的年生产能力需配置的空气分离设备的制氧能力约为 120000m3/h；利用煤气化生产合成天然气，每1000 万 m3/d 的生产能力需配置的空气分离设备的制氧能力约为 240000m3/h。利用煤气化合成油，即间接制油，每一百万吨合成油的年生产能力需配置的空气分离设备的制氧能力约为 300000m3/h。

在我国“富煤贫油少气”的资源现状下，现代煤化工保持强有力发展势头。我国煤炭资源丰富，2021 年对外依存度仅为 7%，石油、天然气资源相对贫乏，2021年对外依存度分别为 72%、42%，因此煤转化是我国的长期能源战略。煤化工产品包括焦炭、合成氨、甲醇等传统煤化工产品以及煤制油、烯烃、二甲醇等现代煤化工产品。目前我国传统煤化工已进入成熟期，主要产品产能均已过剩。2022年 4 月，工业和信息化部等六部委发布《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》，主要内容为促进煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展，按照生态优先、以水定产、总量控制、集聚发展的要求，稳妥有序发展现代煤化工，现代煤化工进入快速发展期。

“十四五”期间煤化工产能稳步扩张。据中国煤炭工业协会数据，截止 2021 年底，全国煤制油、煤制燃气、煤（甲醇）制烯烃、煤（合成气）制乙二醇项目产能分别为：931 万吨/年，61.25 亿 m3/年，1672 万吨/年，675 万吨/年。据中国石化联合会发布的《现代煤化工“十四五”发展指南》，2025 年以上四类项目目标产业规模分别为：3000 万吨/年、150 亿立方米/年、2000 万吨/年、1000 万吨/年。

石化：乙烯产能提升有望带动工业气体行业增长

现代石化行业对工业气体的需求量激增。现代石化行业朝着规模化、集约化、一体化方向发展，在得到油品的同时，还能获取烯烃、芳烃等高附加值产品。当前我国炼化行业发展出“油品+乙烯+聚烯烃产品的炼油乙烯一体化”、“炼油芳烃一体化”、“炼油乙烯芳烃一体化”等模式，其中制氢、生产乙烯等烯烃类石化产品、废气回收利用等环节增加了氮氧气的需求。随着装置规模的不断大型化，单一炼化项目的产能动辄以千万吨计，氮氧气需求激增，甚至达到数十万立方米/小时。
乙烯相关炼化项目审批加快，产能提升激发工业气体需求增长。2021 年中央经济工作会议中提出“原料用能不纳入能源消费总量控制”，石油和化工行业原料用能占到全国原料用能总量的 70%，将原料用能从能耗总量控制中移出，使行业内新增项目不再受“能源消耗总量”考核指标的限制，炼化行业项目投资保持平稳增长。《中国石化市场预警报告 2022》预测，2022-2026 年我国乙烯在建产能 2795万吨，预计到 2026 年全国乙烯年产能将达 6996 万吨，其产能提升有望激发工业气体需求增长。

钢铁：熔融还原技术有望替代传统高炉炼铁，带动耗氧量提升

双碳政策背景驱动高炉炼铁工艺替代。传统长流程炼钢主要包括高炉炼铁、转炉炼钢两个环节，据麦肯锡，高炉炼铁是炼钢流程中碳排放量最大的环节，占比达到 66.10%。目前世界各主要钢铁生产国均在发展熔融还原炼铁技术，使用普通煤代替焦炭，简化工艺流程并降低环境污染。

以 HIsmelt 工艺为例，熔融还原炼铁相比传统高炉炼铁具有多重优势。HIsmelt熔融还原技术彻底舍弃传统高炉流程中烧结、焦化和球团工序，直接使用粉状含铁原料和煤粉进行冶炼。相较于传统高炉炼铁，其工艺技术优势主要体现在：

①成本经济性，HIsmelt 工艺主要经济指标受产量影响，产量越高，吨铁消耗的煤粉越少，成本越低。按照目前山东墨龙 HIsmelt 工厂 80t/h 产量计算，吨铁煤耗在 0.85t/tHM左右；当生产能力提高后，吨铁煤耗可以降低到 0.7-0.8t/tHM之间。
对标国内部分企业高炉生产情况，HIsmelt 目前平均生产成本已经低于国内部分高炉生产成本。
②环保先进性，HIsmelt 工艺在污染物排放、固体废弃物处理等方面均具有显著优势，其中吨铁氮氧化物、硫化物及颗粒物排放分别为 0.07kg、0.15kg和 0.05kg,与高炉工艺相比，污染物排放总量减少 85%。
③产品质量稳定，HIsmelt 熔融还原技术生产的铁水质量稳定，磷含量很低（0.015%-0.025%），基本不含硅、锰，五害元素（锡、砷、铅、锑、铋）含量远低于高炉铁水。铁水脱硫后用于转炉或电炉冶炼，可满足优特钢对纯净原料的需求。

熔融还原炼铁技术耗氧量跨越式提升。高炉炼铁主要使用富氧空气，即在空气中添加 5-6%的氧气，而熔融还原炉要求的氧气纯度大于 95%以上，氧气压力为 0.8-1.0MPa，压力波动范围在 0.8MPa±5%，氧气必须确保有一定时间连续量的供应。

在双碳政策背景下，熔融还原技术有望逐步替代高炉炼铁，带动耗氧量大幅提升。

2、空分设备：大型化趋势明确，核心部件仍有国产替代空间

2.1、空分设备：工业气体核心生产设备，下游多为传统行业

空分设备是工业气体行业核心生产设备，是以空气为原料，通过深冷分离或吸附分离的方式将空气中的氧、氮、氦等各类气体实现分离，并最终提取出氧气、氮气或氦气、氩气等稀有气体的装置。大型成套空分设备是钢铁、冶金、石化、煤化工等大型流程工业项目的核心装备。
整套空分设备通常由八大系统构成。分别为压缩系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精馏系统、产品输送系统、液体贮存系统和控制系统。其中，关键部机包括透平压缩机、各类膨胀机、吸附器、板式换热器、冷却器、阀门等。

空分设备制造业的上游主要配套部件制造行业，其中包括供应钢、铝等原材料的冶金行业和供应空气压缩机、空气冷却塔、分子筛吸附器、液体泵、自动控制阀门、填料、自动控制系统等配套部机的制造行业。因此，铝材、钢材等金属原材料和上述配套部机的价格波动将对行业的利润水平造成影响。

空分设备制造行业的下游多为传统行业，冶金、化工行业是空分设备最大的应用市场。由于空分设备的主要产品为氧气、氮气等大宗气体，因此空分设备行业下游多为冶金、石化、化工、化肥等对大宗气体需求量较大的传统行业。据福斯达招股说明书，按空分设备制氧容量计算，2020 年钢铁、石化、煤化工、化肥及合成氮等行业共占据了我国新生产空分设备约 88.81%的下游市场份额，其中化工和冶金行业分别约占新生产设备制氧容量的 53.27%和 38.95%，工业气体批发零售约占 6.65%，新兴行业中电子工业约占 0.39%，食品加工、航天航空、医疗、环保等行业约占 0.74%的市场份额，因此空分设备制造行业整体景气度与传统行业周期有着更强的相关性。

2.2、市场空间：国内市场规模超 300 亿，迈入成熟发展阶段

国内空分设备量价双增。中国通用机械工业协会数据显示，从 2016 年开始，国内空分设备销量持续增长，2021 年销量达到 350 套，销量同比 2020 年增长19.86%，5年CAGR为23.06%。同时空分设备单位制氧均价也有所提高，从2015年的 0.44 万元/（𝑚3/h）提高到 2021 年的 0.58 万元/（𝑚3/h）。

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