AGT-110重型燃气轮机总装下线 国产化提速打开千亿市场

AGT-110重型燃气轮机是一台单轴、双支承、前输出的工业燃气轮机，具有完全自主知识产权，发电功率110兆瓦，用于工业发电。

中国航发燃机2019年4月28日在沈阳成立，一年多来，公司秉承“发展燃机产业、高效利用能源、推动社会进步”使命，以市场为导向，以“三轻一重”燃机创新发展示范项目为重点，构建小核心、大协作、专业化、开放型燃机产业发展体系，推进燃机产业市场化、产业化发展。AGT-110重型燃气轮机总装下线，标志着燃气轮机自主创新又迈出了坚实的一步。

燃机产业是国家战略性高技术产业，发展燃机产业，对于推动国家产业结构调整与转型升级，提升经济发展质量与效益具有重大战略意义。从《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》中，我国“十四五”期间能源需求将显著增加，能源的精细化利用和清洁环保是重点发展方向，将为燃机产业发展带来更多机遇。

1、 “两机”叶片行业：2023 年市场规模达 483 亿

“两机”指航空发动机和燃气轮机，广泛应用于军民用航空、舰船、坦克、油气、 电力等领域。根据国际航空发动机巨头罗罗公司的测算，2014-2033 年全球航空发动机 和燃气轮机市场总规模 2.68 万亿美元。其中发动机及燃气轮机需求 1.54 万亿美元，配 套的服务需求约 1.14 万亿美元，且配套服务需求净利润是制造业务的数倍。

航空发动机和工业燃气轮机涡轮叶片、航空发动机的整体机匣等热端部件主要依赖熔模铸造成型，高温合金零部件是航空发动机、燃气轮机的重要组成部分，在航空发动 机中重量占比 40%-60%。从 20 世纪 40 年代，熔模铸件在美国被成功用于制造航空发动 机涡轮叶片以来，始终伴随着航空工业技术的进步，成为航空制造领域的关键技术之一。除了“两机”以外，熔模铸件也应用于医疗、汽车、农业机械、工程机械、液压设备等 其他领域。

根据罗兰贝格的数据，2018 年全球熔模铸造市场规模达 142 亿美元，其中航空领 域占比最大为 39%，约为 55 亿美元，相当于 390-400 亿人民币，到 2023 年该市场规模 将达 483 亿人民币。

2. 航空发动机叶片：具有高技术壁垒，政策加码释放国产需求

2.1. 热端部件价值量高、技术难度大，是性能提升的关键

航空发动机是飞机的心脏，被誉为现代工业“皇冠上的明珠”和“工业之花”，具有高技术壁垒。航空发动机产业链长、覆盖面广，对国民经济和科技发展有着很大带动作用，是一个国家工业基础、科技水平和综合国力的集中体现，也是国家安全和大国地位的重要战略保障。作为一种典型技术密集型产品，航空发动机需要在高温、高压、高转速和高负载的特殊环境中长期反复工作，其对设计、加工及制造能力都有极高要求，因此具有研制周期长，技术难度大，耗费资金多等特点。目前虽然许多国家都可以自主研制生产飞机，但具备独立研制航空发动机能力并形成产业规模的国家只有美、俄、英、 法、中等少数几个。

航空发动机中的高温合金主要用于燃烧室、导向器、涡轮叶片和涡轮盘四大热端部件，此外也用于机匣、环件、加力燃烧室和尾喷口等部件。导向器也可称为涡轮导向叶片，用来调整燃烧室出来的燃气流向，是涡轮发动机上承受温度最高、热冲击最大的零 部件，材料工作温度最高可达 1,100℃以上，但涡轮导向叶片承受的应力比较低，一般 低于 70MPa。涡轮叶片是涡轮发动机中工作条件最恶劣也是最关键的部件，由于其处于 温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位而被列为第一关键件。涡轮叶片又称工作叶片，涡轮叶片在承受高温的同时要承受很大的离心应力、振动应力、热应力等。其所承 受温度低于相应导向叶片 50-100℃，但在高速转动时，由于受到气动力和离心力的作用， 叶身部分所受应力高达 140MPa，叶根部分达 280-560MPa。涡轮叶片其结构与材料的不 断改进已成为航空发动机性能提升的关键因素之一。

涡扇发动机广泛应用于战斗机、运输机、客机、无人机，占比在 95%以上，是目 前最为核心的航空发动机。航空发动机一般分为涡扇发动机、涡喷发动机、涡轴发动机和涡桨发动机。目前世界各国仍在发展的航空发动机主要包括涡扇、涡轴发动机，传统的活塞和涡喷发动机已经退出主流研发市场，涡桨发动机除了一些运输机和教练机继续 使用以外基本没有其他用途。

涡扇发动机的叶片约占航空发动机成本的 30%，叶片包含风扇叶片、压气机叶片、 涡轮叶片。其中，涡轮叶片为热端部件，采用精铸工艺，占叶片总价值超过 60%。风 扇、压气机叶片属于冷端部件，采用精锻工艺，占叶片总价值为 30%-40%。

涡轮技术研发周期慢、技术更新速度慢。涡轮是航空发动机的重要部件，涡轮进口 温度每提高 100℃，航空发动机的推重比能够提高 10%左右。涡轮叶片材料历经了锻造 合金、等轴合金、定向合金、一代单晶合金、二代单晶合金、三代单晶合金，使用温度 从 600℃上升至 1800℃，单晶合金技术从 20 世纪 70 年代延续至今，技术进度速度较慢。 航空发动机的研制周期很长，通常新一代发动机的预研工作往往在型号研制之前大约 10-15 年已经开始。已经拥有技术优势的厂商难被超越，能够形成较高的技术壁垒。

2.2. 国产化进程提速，打开叶片千亿市场空间

15 年起出台“两机”专项，利好国内航空发动机和燃气轮机产业发展。2015 年， 《政府工作报告》首次将“两机”产业列入国家七大战略新兴产业，并在“十三五”期间全面启动实施航空发动机及燃气轮机重大专项，突破两机关键技术，初步建立航空发动机及燃气轮机自主创新的基础研究、技术与产品研发和产业体系。随着“两机”专项政策不断加码，国内航空发动机及燃气轮机产业进入加速发展阶段。

军用市场：

我国军用飞机与发达国家相比仍存在较大差距。我国军用喷气发动机制造水平仍落后于美、英、俄、法，我国正在努力缩小与西方空军在飞机性能、电子战等广泛能力方面的差距。目前国内现役军用机中三代机数量众多，正处于从第三代向第四代战机、五代机过渡的关键过程中，而美国的现役主力机种是第五代飞机，俄、英、法、日等国则是以第四代为主。由于航空领域飞机和发动机的研制周期很长，我国发动机与国外最先 进水平整体落后一代甚至更多，整体技术差距可达 20 年，随着“两机”专项不断推出 利好政策提速航发国产化进程，我国军用机未来可发展空间极为广阔。

军用航发老旧替换及新增需求大。我国军用飞机当前正处于由三代向四代过渡的关 键时期，未来十年年现有绝大部分老旧机型将退役，配备涡扇-10 系列发动机的歼-10、 歼-16、歼-15 将成为空中装备主力，运-20、直-20、歼-20、歼-31 也将有一定规模列装， 轰炸机、预警机及无人机等军机也会发生较大幅度的数量增长及更新换代，预计随着航 发等关键部件自主研制进程加快，这将为发动机带来强劲的需求。

军用发动机进口依赖下降，国产化能力提升。从 1949 年建国开始，我国航空事业 长期依赖俄罗斯所提供的发动机，航空发动机制造落后严重制约着各种新战机装备，长期依赖于国外航空发动机对我国的国家战略安全也形成了威胁。近年来，我国在自主航空发动机研制方面不断获得突破，在三维流体优化设计、单晶材料、整体涡轮盘、高温高塑材料、轴承技术、发动机寿命等方面不断攻克新技术，部分技术已超越俄罗斯，军 用发动机进口依赖呈现下降趋势。2015 年以来，我国军用发动机进口金额逐年下滑，2018 年进口金额仅 2.83 亿美元，相较 2014 年峰值 5.01 亿美元已下降 43.5%。

民用市场：

近十年来中国航空运输业规模快速扩张，占交通运输业比重持续扩大。国内旅客周 转量持续攀升，2014-2018 年年均增速均在 10%以上。2018 年，国内航线完成旅客运输 量 5.48 亿人次，比上年增长 10.5%，民航客运量占交通运输业总客运量比重持续提升， 2012 年民航客运量仅占所有交通工具总客运量的 8.4%，至 2018 年这一比例已提升至 3.4%。为适应航空运输业的快速增长，国内客机机队规模不断扩大，2010-2018 年，国 内民航在册运输飞机数量同比增长均在 10%以上。2019 年底，我国民航在册运输飞机 数量为达 3,818 架，同比增长 4.9%，增速略有放缓，但近年来航空公司开始倾向于选择 大座级的支线客机，50 座级的支线客机大量退役，转由 90 座级涡扇支线客机填补市场 需求，商用飞机转换需求依然高企。并且，随着未来国产大飞机 C919 批量生产，我国商用飞机空间将进一步拓宽。

未来十年民用航空发动机叶片需求可达近 2,000 亿元。假设未来 10 年中国商用飞 机年均增长率为 5.4%，预计新增商用飞机 2,640 架。其中单通道飞机占据近 2/3 的比例， 将新增 1,800 架，双通道飞机新增约 600 架，支线客机 150 架，大型飞机 90 架，以小型 飞机配备 2 台发动机、大型飞机配备 4 台发动机进行测算，未来十年民用航空发动机需 求约为 6,900 亿元。以叶片 30%左右的价值量测算，国内民用航发叶片市场空间约在 2,000 亿元左右。

燃气轮机：应用于众多重点工程，叶片新增+更新需求旺盛

燃气轮机与航空发动机构造上存在 80%的相似度。燃气轮机是一种以空气为介质， 内部连续回转燃烧、依靠高温燃气推动涡轮机械连续做工的大功率、高性能热机。其与航空发动机结构类似，因此航空发动机约 80%的部件可以通用于大型燃气机组，如世界 最先进的舰用燃气轮机 MT30 是由 Trent800 系列航空发动机派生而来。国内外航发产业 龙头企业往往也是燃气轮机龙头企业，航发热端部件技术突破同时也会带来燃气轮机的性能提升。燃气轮机主要用于地面发电机组和船舶动力领域，工作环境需要承受高硫燃 气和海水盐分的腐蚀，工作寿命要求达到 50,000-100,000 小时。涡轮盘在工作时转数接 近 10,000 转/分钟，要求材料耐用温度达到 600℃ 以上，因此设备部件材料也必须使用 具有耐高温、较高蠕变强度的高温合金材料。

燃气轮机应用于众多重点工程，但国产机组仅占 7%。目前，国内应用的燃气轮机 主要用于发电，少部分用于油气田的注水、进气、增压以及舰船和坦克动力。重点分布在分布式发电、热电联供、天然气管道运输、船舶推进和机械驱动等方面，我国“西气东输”、“西电东送”、“南水北调”等大型工程中均使用了大量工业型燃气轮机。这些燃气轮机绝大多数为进口机组，在国内现在装机发电的燃气轮机总装机容量中，国产部分 只占约 7%。

政策推进技术攻关。“十三五”以来，我国积极推进“两机”专项落实，针对燃气轮机提出我国未来将重点突破发电用重型燃气轮机、工业驱动用中型燃气轮机、分布式 能源用中小型燃气轮机以及燃气轮机运维服务技术，逐步进入国产化替代阶段。2017 年 6 月，国家发改委与国家能源局联合发布《依托能源工程推进燃气轮机创新发展的若 干意见》，要求至 2020 年我国将基本形成完整的重型燃气轮机产业体系，就燃气轮机 国产化提出了具体要求。

天然气发电及分布式能源工程提振燃气轮机需求。同时，在紧抓“两机”专项的同时，《天然气发展“十三五”规划》指出要抓好天然气发电及分布式能源工程等四大利 用工程，天然气占一次能源消费比重力争提高到 10%左右，至 2020 年天然气发电装机 规模上升至 1.1 亿千瓦以上，占发电总装机比例超过 5%。天然气长输管线每隔 100 至 200 公里设有一个由多台压缩机组构成装机量的压气站，燃气轮机为压气站核心设备之 一。2015-2020 年期间，新增燃气发电装机量总计超 4,000 万千瓦，以 3,000 元/千瓦测 算，五年内天然气管道输送燃气轮机市场规模超 1,200 亿元。

燃气轮机对于涡轮叶片的需求包括新增与更新两部分。新增需求方面， 一台燃气 轮机涡轮工作叶片共分为 3 级，每级拥有涡轮工作叶片数量约 92 片，合计 276 片。导 向叶片同样分为 3 级，合计 108 片。以重型燃气轮机的Ⅰ级涡轮为例，海外供应商涡轮 工作叶片的单片成本（单晶）约为 40 万元，售价达到 100 万元/片左右。若该领域实现 国产化，预计单片叶片制造成本下降至 10 万元左右。更新需求方面，一台燃气轮机中，各级叶片的平均使用时间为 1.5 万小时~2.4 万小时，一般情况下正常使用 2 年后进入替 换周期。平均来说，一台燃气轮机每年需要的涡轮工作叶片备件约 110 片、导向叶片备 件约 60 片。通常情况下，每千瓦燃气轮机发电装置的投资额约为 3,000 元。

随着市场全球化和供应链的延伸发展，航空发动机行业逐步形成了主承包商-供应 商发展模式。以 R&R 公司为例，从 2004 年开始就只生产其最终产品所有零部件中附加 值最高的 30%，而将余下的 70%转包出去，从而在风险可控的前提下，尽可能地降低发 动机全部零件的制造与采购成本，这也给上游零部件制造市场带来了机会。从全球两机 制造市场高度垄断的市场格局来看，GE 等两机龙头掌握了下游巨量的市场空间，一旦 上游零部件企业能够获得头部企业认可、成功切入 GE 等大厂供应链，便可以获得巨量 发展空间。

国内具备生产合格精铸叶片能力的企业较少。两机制造产业链可以简单划分为“上游原材料→中游零部件→下游整机制造”三个部分。上游原材料主要包括高温合金、钛合金、复合材料、铝合金等材料的生产制造，国内主要高温合金制造厂商包括钢研高纳、抚顺特钢等。中游零部件环节再对材料进行铸造、锻造或其他工艺操作制成涡轮叶片、机匣、盘、轴等零部件，其中涡轮叶片和机匣等零部件通过铸造工艺成型，国内主要铸造件厂商包括应流股份、万泽股份等。再由下游整机制造企业对各零部件进行总装制成两机，主要厂商包括航发动力、中国动力等。我国。两机产业链起步较晚，仅有少数几 家精铸叶片企业具备切入国际厂商产业链生产能力

具有一定产业规模、有国外销售经验的国内精铸企业有望受益。国内精铸叶片领域实力较为强劲的公司主要有应流股份、江苏永瀚、万泽股份、图南股份。横向比较来看， 目前应流股份燃气轮机叶片获得 GE 验收，从 16 年起向 GE 批量供货，产品多次获得通 用电气（GE）“最佳创新奖”；航空发动机产品列入国家军民融合重点项目，部分产品 已交付，在两机叶片领域处于国内顶尖水平。同时，应流股份在高端装备核心零部件已 经积累了众多海外优质客户，除去 GE 还包括艾默生、西门子、卡特彼勒、斯伦贝谢等 十余家世界 500 强企业和行业龙头，部门企业合作年限超过 10 年，具有丰富的海外销 售与服务经验，享有一定的国际声誉。在两机零部件业务的海外拓展中，应流股份也有 望依靠原先积累的客户资源从国内厂商中脱颖而出。