訂單排到2029年！算力擴張帶動電力需求飆升，燃氣輪機產業鏈梳理

01產業驅動因素

①AI數據中心擴張帶動電力設備需求飆升

近日，美國電力設備公司GE Vernova表示，隨著大型數據中心建設推動電力需求上升，公司的燃氣輪發動機已經賣光了2028年前的所有產能，2029年的產能也已經賣到只剩10%。

不得不說，有關AI數據中心建設用電缺電已是老生常談，有關業內人士指出，目前電力不足成為AI發展最大瓶頸。

電力短缺背后，AI數據中心建設浪潮加快，而電網建設卻需要時間。

據悉，數據中心的建設周期平均僅2年，而傳統電網建設一般為3-5年。

同時全球有關AI的投資都在上調，華泰期貨研究院統計預測，到2030年，全球AI投資有望超過9萬億元，我國AI投資有望達到近2萬億元。

②我國燃氣輪機產業鏈持續突破

不了解燃氣輪機行業的可能不清楚，過去三家國際巨頭在我國燃氣輪機市場占據了80%以上的市場份額，尤其在重型燃氣輪機方面，我國尤其依賴進口。

但據披露，我國哈爾濱電氣、東方電氣、上海電氣等企業正不斷引進先進技術，推動國內重型燃氣輪機生產技術水平不斷提升。

重型燃氣輪機按燃燒溫度、發電效率可以分為E級、F級、G/H級、J級燃氣輪機。

而近幾年，我國先后完成了F級50MW級、300MW級的燃氣輪機突破，在相關配套環節，一些公司也已經實現業務突破，我國燃氣輪機產業開始具備競爭力。

02產業全景圖

03上游產業鏈

03-1原材料

具體來說，燃氣輪機上游主要涉及原材料和零部件環節。

首先對于原材料來說，其通常要保證耐高溫、抗腐蝕，還要保證一定的機械性能及功能。

因此常見的燃氣輪機原材料有高溫合金、不銹鋼、鋁合金、鈦合金、復合材料、涂層材料等。

其中高溫合金被認為是最關鍵的材料體系，占到熱端部件材料總量的70%以上，主要分為鎳基高溫合金和鈷基高溫合金，它們需要承受高達1400℃的極端工況。

特鋼、鋁合金、鈦合金、熱障涂層材料等屬于其他部件的“防護盾”，以實現抗高溫氧化、硫化腐蝕與應力腐蝕開裂的性能。

另外復合材料主要包括樹脂基復合材料和陶瓷基復合材料兩大類，則可以用來實現更高的功能性要求，比如減輕重量、提高耐溫性能和改善效率等。

03-2零部件

其次，燃氣輪機作為一種葉輪式/旋轉式熱力發動機，主要包括三大核心部件，壓氣機、燃燒室和渦輪（透平）。

當然，我們常說的葉片也是燃氣輪機主要的部件，不過它其實是同時存在于壓氣機和渦輪中，發揮著重要的作用。

其中，壓氣機是燃機“冷段”的核心部件，其主要功能是對進入發動機的空氣進行壓縮，其中葉片便起到氣體增壓作用。

燃燒室的主要作用是將壓縮后的高溫空氣與燃料混合并點燃，產生高溫高壓燃氣。

渦輪則是燃機“熱段”的核心部件，負責將燃氣的熱能轉化為機械能，主要是高溫燃氣流推動渦輪葉片旋轉。

根據海通國際統計，上游葉片的成本占比約為35%，其次壓氣機、燃燒室、渦輪成本占比均在15%左右（不含葉片）。

03-3相關標的

①鋼研高納：我國高溫合金及輕質合金領域技術水平最先進的企業之一。

②萬澤股份：國內極少數具備從高溫合金材料研發，到部件制備全流程研制能力的民企。

③撫順特鋼：軍用高溫合金及超高強度鋼市占率國內第一。

④西部超導：高端鈦合金材料及超導產品生產商，同時在高性能高溫合金材料領域取得顯著突破。

⑤應流股份：覆蓋燃氣輪機高溫合金動葉、導葉、護環等部件，客戶覆蓋全球主要燃機巨頭。

⑥豪邁科技：可以生產燃氣輪機壓氣缸、排氣缸、透平缸等，客戶覆蓋國內外主要燃機龍頭。

⑦聯德股份：關鍵溫控設備和發電設備鑄件供應商。

⑧杰瑞股份：能夠提供燃氣輪機發電機組等，覆蓋海外客戶。

04中游產業鏈

04-1燃氣輪機制造及分類

據悉，燃氣輪機的技術核心在于其工作過程，包括壓縮、燃燒和燃氣膨脹三個主要步驟。

從前面的零部件分析我們也大概可以了解，燃料燃燒最終轉化出來的動力或電能決定了燃機的效率。

對此，有兩個參數便非常關鍵，燃氣初溫和壓氣機壓縮比。

不過，在涉及燃氣初溫時，我們必然要考慮到燃料，當前天然氣成為最主流的燃料，不僅得益于其燃燒溫度更高，而且具有清潔、高效、易運輸等優點。

另外，液化天然氣、煤層氣、頁巖氣等通常作為補充。

并且隨著低碳轉型加速，部分新型燃氣輪機已開展氫氣摻燒試驗，未來有望實現純氫燃燒，助力碳中和目標。

此外，在壓氣機的設計中，必須通過精確的葉片型線設計和流動控制技術，壓氣機的壓縮效率才能提升。

還有看上去不起眼的燃燒室，其通常采用預混合燃燒技術，才能使燃料與空氣實現更均勻的燃燒。

總的來說，隨著透平（渦輪）進口溫度技術（燃氣初溫）和壓氣機技術的不斷提升，重型燃氣輪機技術日益大功率化。同時中小型燃氣輪機功率要相對低很多。

當然，如果按用途及使用燃料分類，燃氣輪機還可以分為工業燃氣輪機、航空燃氣輪機、船舶燃氣輪機。

04-2我國燃氣輪機發展情況

燃氣輪機的技術壁壘較高，設計、制造、裝配難度大，像是渦輪葉片，其鑄造和精密加工便均包含10余道工序。

因此燃氣輪機行業格局集中，海外龍頭三菱重工、西門子、GE主導了全球市場。

而與國外廠商相比，我國燃氣輪機企業顯然還未達到能“出海”的程度，而正處于國產替代階段。

目前，我國已具備微型、輕型燃氣輪機自主化設計與制造能力，同時在重型燃氣輪機領域，我國產業鏈也發展迅速。

據航空產業網統計，截至2024年4月，我國燃氣輪機全產業鏈企業總數量已超300家。

2015-2023年，我國燃氣輪機行業市場規模從386億元提升至768億元，年復合增速達8.98%。

04-3相關標的

①東方電氣：投入近20億元，自主研制了我國首臺100%國產化F級50兆瓦重型燃氣輪機商業示范機，已正式商業運營。

②上海電氣：通過收購意大利安薩爾多40%股權獲得重型燃機相關關鍵技術，并參與了首臺H級燃機GT36-S5（538MW）的研發。

05下游產業鏈

從全球市場看，燃氣輪機的主要應用市場是發電，其次是航空和船舶領域，燃氣輪機用來發電的市場占比達到了65%。

但我國用燃氣輪機發電的比例顯然還和國外有較大差距，我國用于發電的燃氣輪機市場占比大約為32%，另外用于油氣開采的市場占比約為29%，其他領域的市場占比為39%。

我國燃氣輪機用于發電的市場占比較小，既和我國煤炭資源豐富長期占據主要市場相關，也和燃氣輪機發展不夠成熟有關。

所以隨著我國燃氣輪機技術的成熟，以及數據中心用電的持續增多，燃氣輪機的應用和市場規模有望持續提升。

相比柴油發電機，燃氣輪機具有啟動速度快、易于部署、發電品質好、節能環保、維護方便等優勢。

高德納預測2023-2027年全球AI服務器用電量將從195太瓦時提升到500太瓦時。

同時根據fortune business insights數據，預計2024-2032年全球燃氣輪機市場規模將由239.6億美元增長至347.5億美元，燃氣輪機被認為有望成為AI數據中心供電的重要方案。

06發展趨勢

總的來說，隨著全球數據中心用電量的增多，燃氣輪機的重要性日益凸顯，同時我國燃氣輪機產業還面臨國產替代的趨勢，有望持續受益。

本文引用參考圖片和文獻來源：浙商證券、東北證券、海通國際、國金證券、財通證券、行行查、Wind、同花順、蘿卜投研數據網站、各公司公開資料，不代表本人立場，不構成投資建議。

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以上分析不構成具體投資建議。股市有風險，投資需謹慎。