2022年中国燃气轮机行业发展历程、产业链全景、发展现状、竞争格局、行业壁垒、发展趋势分析[图]

一、燃气轮机行业定义及分类

 

根据《燃气轮机 词汇》（GB/T 15135-2018），燃气轮机是指把热能转换为机械功的续流式旋转机械（单机），包括压气机、加热工质的设备（例如燃烧室），透平、控制系统和辅助设备。

 

按结构形式和输出功率来划分，燃气轮机可分为微型、轻型和重型三类。其中微型和轻型燃气轮机可由航空发动机改制而成（又称为“航改燃”），功率通常在50MW以内，可用于工业发电、船舶动力、管道增压、坦克机车、分布式发电及热电联供等场景。重型燃气轮机功率在50MW以上，主要用作陆地上固定的发电机组，如城市电网。

燃气轮机主要产品分类及其用途

资料来源：公开资料整理

 

二、燃气轮机行业的发展历程

 

相对于世界各主要强国，我国的船用燃机产业基础十分薄弱，是长期以来制约我国海军战斗力提升的关键因素。我国燃气轮机的研制大致分为三个阶段：

 

一是起步阶段（20 世纪 50 年代末至 20 世纪 80 年代中期）。1958 年，我国在《国防科学技术十年规划》中提出了开发燃气轮机的计划，开启了燃机研发的序幕；1959 年，苏联向我国提供了 M-1 型船用燃机的技术资料，我国历经 3 年完成仿制工作；1964 年，我国首台自主研制的 4000kW 燃机通过验收；1978 年，我国首次研制出重型燃气轮机样机。这些探索为我国船用燃机的进一步发展奠定了坚实基础，锻炼了一支经验丰富的技术队伍。

 

二是引进提升阶段（20 世纪 80 年代末至 90 年代末）。冷战后期，得益于与西方国家关系的缓和，我国开始在燃机领域寻求国际合作。1986 年，我国与美国普惠公司、联合技术公司达成协议合作开发 FT8 燃气轮机，1989 年首台机下线，1996 年完成全部研制工作。1981年，我国上马轻型燃机项目，以引进的英国斯贝发动机为基础，研制 9560kW 船用燃机，计划于 1992 年完成。上述两型燃机的研制成功填补了我国在重型、轻型航改船用燃机的空白，使我国跟上了世界燃机发展的步伐。

 

三是加速追赶阶段（21 世纪初至今）。进入新世纪，随着我国航空工业的突飞猛进，多型先进航空发动机相继问世。洁净燃煤发电技术已取得重要进展，最有希望的两种解决途经为:整体煤气化联合循环和增压流化床联合循环，燃气轮机军事其中的关键设备。输气输油管线增压和海上采油平台动力也普遍应用了轻型燃气轮机，微型燃气轮机作为分布式电源也取得了显著进展。

我国燃气轮机行业发展历程

资料来源：智研咨询整理

 

三、燃气轮机行业经营模式分析

 

采购模式：行业上游原材料主要包括高温合金、精密模具和热障涂层材料，企业根据订单和生产计划，通过采购订单，持续分批量向原材料供应商采购，以有效控制成本、提高资金使用效率。

 

生产模式：行业实行按单定制、以销定产的生产模式。根据客户的订单要求进行定制生产，产品与特定客户、特定订单对应，具有极强的针对性、专用性。每份订单的产品材质、外形、尺寸、性能指标、检验方式都可能有不同的要求。

 

销售模式：企业营销中心负责市场开拓和销售，采用一对一持续营销方式，直接向客户销售产品。

燃气轮机行业经营模式分析

资料来源：智研咨询整理

 

四、燃气轮机行业发展壁垒分析

 

1、技术壁垒

 

燃气轮机被公认为世界上最难制造的机械装备，又称制造业“皇冠上的明珠”。该行业主要技术包括气轮机热部件和联合循环运行控制技术均为国外主厂商所垄断，虽然国内气轮机主机企业目前正在不断缩小与国际领先企业的技术差距，但是在产业链上下游需要成熟先进的专利技术群，国内企业在国家产业政策配套支持情况下还有很长的路要走。新进企业难以在短时间内完成技术积累，形成专利技术群与国外企业抗衡。同时，国内高温材料技术不够成熟，无法满足燃气轮机核心部件对耐高温的要求。

 

2、业绩壁垒

 

由于燃气轮机及辅机制造主要应用于发电、舰船制造等方面。下游客户均为在该领域具备较强竞争力的主机厂商或直接使用产品的客户，这类客户对系统的稳定性要求颇高。因此，往往存在先入为主的先发优势，即下游客户会优先选择经验丰富、合作稳定、口碑良好的配套厂商且不易轻易更换。从而造成新进企业因缺乏历史业绩难以在竞争中立足。

 

3、资本壁垒

 

客户在选择合作服务商时，会重点考虑对方的资金实力，以免日后因资金流断裂而延误工期。发电行业的燃气轮机项目投资额大，且项目周期相对较长，对服务商的资金实力要求较高。

 

五、燃气轮机行业促进因素与阻碍因素分析

 

1、促进因素

 

（1）国家政策鼓励燃气轮机制造业发展

 

国务院发布于 2015 年 5 月 19 日发布的《中国制造 2025》是我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领，强调当前全球制造业格局面临重大调整，坚持走中国特色新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，强化工业基础能力，提高综合集成水平，促进产业转型升级，培育有中国特色的制造文化，实现制造业由大变强的历史跨越。

 

（2）下游行业升级转型推动燃气轮机行业进步

 

我国现在正处于工业升级关键阶段，《中国制造 2025》提出推进制造业结构调整、全面推动绿色制造、强化工业基础能力、提高制造业国际化水平及提高国家制造业创新能力，推动我国传统制造业转型升级。中国未来制造业将以创新发展取代以往的往粗放式高速增长方式，由工业大国向工业强国转变，制造业的总体水平将呈健康上升趋势。燃气轮机行业是为我国工业生产提供基础能源的重要行业，是产业结构调整和工业升级的先导产业，新一轮的产业调整升级将为我国燃气轮机行业的发展提供强有力支撑。

 

2、阻碍因素

 

一是受我国工业整体的基础水平较低的限制，燃气轮机发展所需配备的基础条件较差。对该行业技改投资成本较高；生产所需的国产原材料、配件供应商受工艺技术水平的限制，质量可靠性、稳定性不高，难于满足高精度、高品质产品的供货要求；

 

二是国内市场庞大的需求，吸引了国内外产品的大量涌入，国内产品的竞争逐步增大；

 

三是国内生产企业受配套条件、工艺技术条件、研发能力及税收条件的限制，生产效率低、产品的综合生产成本与境外同行不具备优势。

 

本文内容摘自智研咨询发布的《中国燃气轮机行业市场专项调研及投资前景研究报告》

 

六、燃气轮机行业产业链分析

 

1、燃气轮机产业链生态图谱

 

我国燃气轮机产业链上游的高温合金、钛合金、复合材料、铝合金及普钢的制造企业有钢研高纳、抚顺特钢、宝钛股份等;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透平叶片、轴等零部件，其中叶片等零部件通过铸造工艺成型，国内主要铸造件、锻造件厂商包括应流股份、万泽股份、图南股份等。再由下游整机制造企业对各零部件进行总装制成整机，主要厂商包括航发动力、上海电气、和兰透平、哈尔滨电气等。

燃气轮机产业链全景图

资料来源：智研咨询整理

2、原材料市场对行业发展的影响分析

 

原材料的行业的发展对于我国燃气轮机行业产业化具有极为明显的推动作用，在研制、生产、维护方面都具有不可或缺的重要地位。上游行业尤其是高温合金、高温钛合金、热障涂层、先进陶瓷复合材料等产品对国防军工、高端装备制造都具有显著的推动作用。近几年来，在国家“两机”专项的推动下，航发、燃气轮机行业呈现出高速发展态势，上游原材料高速发展，对燃气轮机行业的发展起到了显著的推动作用。

 

3、下游行业对行业发展的影响分析

 

行业下游主要是电力、油气运输、船舶制造、重型机车等领域。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。我国燃气轮机在分布式供能、加压站、工业发电等领域潜在市场巨大，政策扶持行业快速发展。我国目前"西气东输"、“西电东送”、”南水北调“等大型工程以及我国船舶制造业的快速发展均使得我国对燃气轮机需求急速上升，下游行业的旺盛需求和快速发展为本行业提供有力的市场支撑。

 

七、燃气轮机行业发展环境分析

 

1、行业管理体制分析

 

燃气轮机行业的监管部门包括国家发改委、工业和信息化部、国家能源局、国家市场监督管理总局等。

 

国家发展和改革委员会主要职责为综合研究拟定经济和社会发展政策，对宏观经济运行、国家经济安全和总体产业安全提出政策建议，负责协调解决经济运行中的重大问题。

 

工信部是我国工业行业管理部门，其下属的国防科工局是军工行业主管部门。工信部的主要职责是拟定并组织实施工业行业规划、产业政策和标准，监测工业行业日常运行，推动重大技术装备发展和自主创新，承担振兴装备制造业组织协调的责任，组织拟订重大技术装备发展和自主创新规划、政策，依托国家重点工程建设协调有关重大专项的实施，推进重大技术装备国产化，指导引进重大技术装备的消化创新，指导推进信息化建设，协调维护国家信息安全等。

 

国家能源局组织制定煤炭、石油、天然气、电力、新能源和可再生能源等能源，以及炼油、煤制燃料和燃料乙醇的产业政策及相关标准。按国务院规定权限，审批、核准、审核能源固定资产投资项目。指导协调农村能源发展工作。

 

2、行业法律法规及政策

 

燃气轮机行业相关法律法规及政策

资料来源：智研咨询整理

 

八、燃气轮机行业发展现状分析

 

燃气轮机的快速技术进步和对分布式发电技术的日益重视都在推动中国产业的增长。另外在发展中国家不断增长的能源市场需求，以及和传统燃料相比不断使用可再生能源，极大推动了我国燃气轮机产业发展。2022年我国燃气轮机产量为405.63万千瓦，需求量约为679.86万千瓦。

2013-2022年中国燃气轮机供需平衡分析

资料来源：智研咨询整理

燃气轮机应用广泛，并且具备突出的燃料灵活性，对实现“双碳”目标具有积极作用。因此，预计燃气轮机产业未来将呈现良好的发展态势。据统计，2022年我国燃气轮机市场规模达到了616.69亿元，其中，微型燃气轮机市场规模为8.93亿元，轻型燃气轮机市场规模为565.69亿元，重型燃气轮机市场规模为42.07亿元。

2013-2022年中国燃气轮机市场规模走势

资料来源:智研咨询整理

 

从市场份额来看，其中轻型燃气轮机占比最重，占据了燃气轮机91.73%的市场份额，重型燃气轮机占比6.82%，微型燃气轮机占比1.45%。

2022年中国燃气轮机细分市场占比情况统计图

资料来源:智研咨询整理

 

我国现已具备轻型燃机（功率50MW以下）自主化能力，低端甚至可以出口，但重型燃气轮机（功率50MW以上）仍基本依赖进口，核心技术基本被美国GE、日本三菱、德国西门子等国际厂家垄断，国内市场存在被“卡脖子”的风险。根据海关总署数据，2022年燃气轮机进口41.61亿美元，出口7.35亿美元，无论是量还是单价进口都远高于出口，突破技术瓶颈是一场困难的持久战，燃气轮机自主化任重道远。

2013-2022年中国燃气轮机进出口金额走势

资料来源：中国海关

 

九、燃气轮机行业市场竞争格局分析

 

燃气轮机行业已形成美国通用电气、日本三菱重工、德国西门子等公司主导的竞争格局。

 

世界燃气轮机技术及其产业发展迅速，目前重型燃气轮机主要由三菱重工（MHI）、通用电气（GE）、西门子（Siemens-WH）、阿尔斯通（Alstom-ABB）等公司开发，轻型燃气轮机方面，世界主要航空发动机公司罗尔斯·罗伊斯（RR）、通用电气（GE）、普拉特·惠特尼（P&W）等由航空发动机改型研制了3代轻型燃气轮机。观之我国，自主研制燃气轮机相继落地，国产化程度逐步提升。通过引进先进技术和自主创新，我国已经掌握了部分先进燃气发电装备的制造技术和工艺，如重型燃气轮机核心热端转动部件的核心技术，燃气轮机系统制造能力逐渐增强，打破了垄断，价格有所降低；技术服务逐步本地化，燃机运营维护成本也逐步降低。以F级燃机为例，我国燃气轮机零部件国产化率可达到80％～90％。

 

目前，我国燃气轮机领域主要的研制力量分别来自我国航发、船舶、机械等工业部门和科研院所。在我国气电设备市场，竞争格局是典型的3加1，即上海电气、东方电气、哈尔滨电气外加南京汽轮机电机。四家公司又在市场换技术的政策下各自与一家外资公司捆绑招标，其中上海电气结对西门子，东方电气结对三菱，哈电与南汽则与GE合作。

我国燃气轮机发展的主要研制生产单位

资料来源：智研咨询整理

十、燃气轮机的发展趋势

 

一是氢燃料燃气轮机。通过增加掺氢比例，缓解天然气供需紧张的局面，同时对推动减碳零碳发挥积极作用。

 

二是高效清洁燃烧。重点研发低污染燃烧室、分级燃烧燃烧室、回流燃烧室、贫预混与预蒸发燃烧室和可变几何燃烧室，以及低热值燃料稳燃与多燃料适应性、富氢与氢燃料燃烧等方面开展研发与攻关。

 

三是研发高温材料。燃气轮机在运行过程中，高温会随着运行时间的增加而上升，导致运行故障存在隐患，不利于安全运行。为了运行稳定性，应进行高温材料研发，进行高温合金及其加工方式突破，为燃气轮机提供高质量部件。

 

四是提高部件性能。燃气轮机部件性能的提高，不仅可以促进负荷的提高，还为燃气轮机能量转化工作提供了更多的支持。可结合发电和工业企业生产的需求，进行燃气轮机部件综合性能的提升，从而提高重型燃气轮机压气机和透平部件性能。

 

五是先进材料与制造。重点在高性能复合材料、高温耐热合金材料涂层、大尺寸高温合金（单晶、定向结晶）铸造、复杂结构高温合金无余量精密铸造、高精度与高质量3D打印及智能制造等方面开展研发与攻关。

 

六是产品向系列化、谱系化发展。以基准航空发动机为基础，燃气轮机设计与制造商改型研制不同类型和不同功率的燃气轮机，充分体现了“一机为本、衍生多型、满足多用、形成谱系”的特点，不仅赋予航空发动机顽强的生命力，达成更新换代的良性发展态势，也保证了燃气轮机的可靠性、先进性、周期短、风险低和成本低。

 

以上数据及信息可参考智研咨询（www.chyxx.com）发布的《中国燃气轮机行业市场专项调研及投资前景研究报告》。智研咨询是中国领先产业咨询机构，提供深度产业研究报告、商业计划书、可行性研究报告及定制服务等一站式产业咨询服务。您可以关注【智研咨询】公众号，每天及时掌握更多行业动态。