燃气轮机被誉为"皇冠上的明珠",其产业链涉及从上游原材料制备、中游零部件精密制造到下游整机组装及应用多个环节。广发证券报告指出,目前我国燃气轮机行业仍处于产业发展初期,但长期成长空间广阔,产业链各环节均有望孕育优质配套企业。从上游高温合金到中游涡轮叶片、再到下游整机制造,国产替代进程正在加速推进。
燃气轮机产业链全景——从原材料到总装
燃气轮机生产研制包括最源头的基础研究设计、上游原材料制备、中游零部件制造、下游整机组装及应用等环节。产业链主要由原材料供应商、零部件生产商和整机制造商组成。上游材料主要包括高温合金、特钢、铝合金、钛合金、复合材料、热障涂层等,其中高温合金是最核心的材料,用于承受1200℃以上的高温工况。中游以零部件精密制造为核心,包括压气机叶片、涡轮叶片、盘、燃烧室、轴承等,其中涡轮叶片是技术难度最高的部件。下游整机制造将各零部件整合组装,最终应用于发电、油气运输、船舶动力等领域。
上游材料——高温合金为核心,国产供应体系完善
燃气轮机工作温度高达1200℃(工业和船用)至1350℃(航空用),材料以高温合金为主。高温合金可分为变形高温合金、铸造高温合金、粉末高温合金。变形高温合金主要供应企业有抚顺特钢和宝钢股份,用于压气机叶片、盘等零部件;铸造高温合金主要供应企业有航材股份、钢研高纳、图南股份、隆达股份,用于涡轮叶片等核心热端部件。钛合金供应企业包括宝钛股份、西部超导等;复合材料生产商包括光威复材、火炬电子等;热障涂层供应商包括矿冶科技集团、中国农机院等。上游材料国产供应体系已基本完善。
表4:燃气轮机产业链关键环节及代表企业| 产业链环节 | 细分领域 | 代表企业 |
|---|
| 上游材料 | 变形高温合金 | 抚顺特钢、宝钢股份 |
| 铸造高温合金 | 航材股份、钢研高纳、图南股份、隆达股份 |
| 钛合金 | 宝钛股份、西部超导 |
| 中游零部件 | 涡轮叶片(铸造) | 航发动力、应流股份、万泽股份、江苏永瀚 |
| 压气机叶片(锻造) | 航亚科技、无锡透平、中航重机 |
| 控制系统 | 614所、航发控制 |
| 下游整机 | 重型燃机 | 东方电气、上海电气、哈尔滨电气 |
| 轻型/舰船燃机 | 中国航发、中国船舶703所 |
中游叶片——涡轮叶片为"皇冠上的明珠",国产突破显著
叶片是燃气轮机中技术难度最高的零部件。压气机叶片主要采用锻造工艺,供应商有航发动力、无锡透平、航亚科技、中航重机等。随着中国锻造技术不断提升,国产锻造叶片已具备全球竞争力,国际航空发动机巨头加大了对中国锻造叶片的采购力度,锻造叶片产业正向中国转移。涡轮叶片主要采用铸造工艺,工作环境极其恶劣——入口温度超1600℃,需承受高温燃气冲刷、温度交变、高转速离心力等,要求材料具备蠕变强度、热机械疲劳强度、抗硫化介质腐蚀等性能。经过多年发展,国内涡轮叶片技术进步显著。航发精铸是国内最主要的涡轮叶片供应商;应流股份、万泽股份、江苏永瀚实现技术突破,成功进入中国航发供应商序列。应流股份2023年新接"两机"订单超6亿元,率先通过国家"两机专项"大F级重型燃机一二三级定向空心透平叶片验收并批量交付。
下游整机及投资标的——国产替代与出海双主线
下游整机制造企业包括东方电气、上海电气、哈尔滨电气、中国航发等。东方电气燃机业务收入2023年达37.89亿元,同比增长106.94%,增长迅猛。国内整机企业从三个维度打开成长空间:第一,国产替代——从F级50MW到300MW级突破,未来有望向更大功率等级延伸;第二,出海——CGT25-D型燃机出口俄罗斯实现零突破,后续订单持续拓展;第三,氢能燃机——国电投、杭汽轮、上海电气等开展掺氢/纯氢示范项目,前瞻布局下一代技术。投资标的方面,整机环节重点关注东方电气、上海电气;零部件环节重点关注应流股份(高温合金叶片)、豪迈科技(大型零部件)、联德股份(精密铸造)。