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決勝未來信息與能源格局的中國力量

本文來自格隆匯專欄:國君策略方奕,作者: 國泰君安策略團隊

【本報吿導讀】:實現科技自立自強是保障發展安全和提升國家競爭力的必由之路,看好半導體裝備、軍工裝備、能源裝備、高端新材料、計算機信創和通信設備等高端製造領域投資機會

摘要

▶統籌高質量發展與國家安全是中國式現代化的新要求。重要會議下的重要性。在當前大國博弈、貿易摩擦、地緣風險和經濟轉型的持續演繹下,國家安全的重要性越來越高,未來要通過新發展格局、新動力格局和新安全格局三個抓手,統籌發展和安全。

▶在製造中尋找“逆流而上”的力量。在我國經濟轉型升級和海外科技封鎖加劇的背景下,增強核心科技實力,實現科技自立自強是保障發展安全和提升國家競爭力的必由之路。在盈利普遍承壓的背景下,高端製造領域受益於能源變革、數字經濟等結構性需求增量,享受金融信貸、產業規劃等政策供給傾斜,具備資本開支拐頭向上的強勁動力,尤其是高端製造龍頭公司憑藉充沛的現金流與更強的產業鏈資金侵佔能力擴張意願更強。新的趨勢已經開始形成,選股思路為在製造中尋找“逆流而上”的力量,看好半導體裝備、軍工裝備、能源裝備、高端新材料、計算機信創和通信設備等高端製造領域的投資機會。

▶計算機:科技有國界,IT架構獨立自主勢在必行。美對華芯片出口管制新規試圖切斷我國CPU/GPU自主能力,我國數字經濟發展必須基於自主可控的基礎軟硬件架構。從黨政、金融到行業信創,2023年信創業績有望顯著反彈,預計2027年我國信創PC和信創服務器年出貨量分別超千萬和兩百萬台以上,信創產業年市場空間將超過2千億元。關注鯤鵬產業鏈、核心基礎軟件以及辦公系統、經營管理系統投資機會,推薦金山辦公/海量數據/東方通/太極股份/格爾軟件

通信:看好光芯片國產替代和能源安全下的海纜環節。激光器芯片:高速率芯片長期海外壟斷,25G速率以上芯片國產率低於10%,推薦國內專業光芯片廠商仕佳光子,以及一體化廠商光迅科技;調製器芯片:鈮酸鋰調製器長期以來90%份額為海外壟斷,當前該領域迎薄膜化升級,升級後可實現自主可控,面向2025年市場空間有望超過60億,推薦光庫科技;海纜:十四五規劃宏大,2023-2025年景氣預期在Q3承壓後快速回升,單位容量海纜價值量有望持續提升,頭部廠商同時佈局海風工程,受益面將持續擴大。推薦亨通光電/中天科技/長飛光纖

電新:看好鈉離子及釩電池產業化,風電產業鏈景氣度長期向好。鈉離子電池產業化過程中,材料和相關電池企業都將充分受益。負極集流體鋁箔使用量翻倍,正極看好金屬層狀氧化物企業。推薦振華新材/鼎勝新材/貝特瑞/容百科技/華陽股份。釩電池電堆及材料端技術壁壘較高,PCS環節推薦固德威;EMS環節受益中電興發;電解液環節推薦釩鈦股份;隔膜環節受益東嶽集團。國內風光大基地等新能源項目需求充足,風電行業整體景氣度未來長期向好,推薦明陽智能/三一重能,受益金風科技/運達股份/電氣風電

01

科創強國主題推薦方向及個股列表

計算機:科技有國界,大國IT架構獨立自主勢在必行

4.1. 我國數字經濟的發展必須基於自主可控的基礎軟硬件架構

美國政府推出芯片出口管制新規,我國CPU/GPU自主化能力待提升。2022年10月7日,美國商務部工業和安全局推出了芯片出口管制新規,針對包括海光信息、天津飛騰、成都申威、景嘉微在內的28家超算及AI相關的實體清單企業實施外國直接產品規則,嚴格限制在含有美國技術與產品的產線上進行流片,並且針對中國境內晶圓廠16nm或14nm及以下製程的非平面晶體管結構(FinFET或GAAFET)邏輯芯片、半間距不超過18nm的DRAM存儲芯片、128層及更高層數的NAND閃存芯片產線上使用美國技術與產品施加管制措施。目前我國六大信創CPU廠商華為鯤鵬、天津飛騰、海光信息、上海兆芯、龍芯中科、成都申威以及GPU廠商景嘉微在售的主力芯片製程均在16nm及以內。

大國IT架構的獨立自主勢在必行,我國數字經濟的發展必須基於自主可控的基礎軟硬件架構。無論是俄烏衝突爆發後美歐將其掌握的基礎軟硬件對俄羅斯斷供,還是美國政府推出對華芯片出口管制新規以切斷我國CPU/GPU的自主化能力,都充分表明在大國競爭中將IT基礎軟硬件建立在“全球化”的根基上是不可靠的,大國IT架構必須堅持獨立自主的發展道路。2022年國務院政府工作報吿中強調,“促進數字經濟發展…加快發展工業互聯網,培育壯大集成電路、人工智能等數字產業,提升關鍵軟硬件技術創新和供給能力”。我們認為此次美國芯片出口管制新規會進一步提高全社會對IT架構自主可控緊迫性的認知,加速信創產業的推進和國產基礎軟硬件的普及推廣,為我國數字經濟的長久穩定發展打下堅實基礎。

4.2. 從黨政、金融到行業信創,2023年信創業績有望顯著反彈

目前黨政和金融行業的信創落地最快,到2023年信創有望在關鍵行業全面展開。從信創在各行業的落地情況來看,黨政部門和金融行業的信創滲透率處於第一梯隊,二者早在2014年便都開始系統性的進行基礎軟硬件國產化試點。其中黨政部門是信創產業的培育者和先行示範者,在中央財政支持下在2020年最早進入規模化採購階段,金融行業的IT自研能力強,通過將信創與自身IT架構分佈式轉型緊密結合,在信創推進中僅次於黨政。電信、交通、電力、石油、航空航天等行業處於信創滲透率的第二梯隊,教育、醫療行業的信創滲透率最低,處於第三梯隊。2020年以來黨政和金融行業信創實現了快速推進,信創應用場景持續豐富,應用規模快速擴容,推動信創產品的成熟度和好用性有顯著提高,信創產品供應鏈的多元化和韌性也在不斷強化,供給能力持續提高。我們預計到2023年,信創有望進入到全新的規模化、常態化採購階段,將在關係到國計民生、公共利益的各大關鍵行業實現全面推廣,產業規模將提高至新的水平。

中性情況下,預計至2027年我國信創PC的年出貨量將達到1000萬台。信創PC的潛在替換場景為黨政機關及核心事業單位、國防特殊行業、公立教育及醫療行業、央國企等。根據IDC數據,2017年我國政府、教育及大型企業商用電腦出貨量分別為360萬台、510萬台、560萬台,考慮到商用電腦6年的生命週期,年出貨量乘以6可以作為電腦存量的近似參考值,並適當考慮涉密電腦數量,我們預計前述相關行業的PC存量合計達到8650萬台,考慮到不同行業未來信創PC的滲透率有所區別,我們預計中性情況下,至2027年信創PC的年出貨量將達到1000萬台。

中性情況下,預計至2027年我國信創服務器的年出貨量將達到200萬台以上。根據IDC數據,2020年我國x86服務器出貨量344萬台,其中互聯網、電信、政府、金融行業x86服務器採購量分別為146.5、39.8、39.7、31.9萬台,合計佔比達到74.9%。根據IDC預測,我國服務器整體出貨量在未來將保持每年約10%-5%增速,我們將各行業服務器出貨量參考行業增速,並考慮不同行業信創滲透率,測算得到中性情況下,至2027年信創服務器的年出貨量將達到200萬台以上。

2023年開始行業信創有望接棒,成為信創板塊增長的核心驅動力。2020年至2022年間,黨政信創的推進帶動了信創PC出貨量,從2023年開始,我們預計存量空間更大的行業信創將正式啟動,將推動信創PC的出貨量實現持續的增長。服務器出貨方面,隨着2023年黨政信創從電子公文信創向電子政務信創深入,行業信創逐漸開始推進從辦公系統、到經營管理系統、再到一般業務系統及核心業務系統的替換,對信創服務器的需求都將保持快速增長,推動服務器出貨量在未來迎來更大的彈性。

預計至2027年,信創產業年市場空間將超過2000億元。信創產業主要包括基礎硬件、基礎軟件、應用軟件、雲服務、系統集成等環節,我們測算至2027年,信創PC及服務器年市場空間合計將達到1600億元以上,其中信創CPU的年市場空間將達到400億元以上;以操作系統、數據庫、中間件為代表的的基礎軟件年市場空間合計將達到300億元以上;辦公軟件、保密軟硬件、OA、ERP等信創應用軟件也將迎來快速發展。

2023年信創板塊業績有望出現明顯反彈。2022年是黨政信創的“小年”,黨的二十大在10月底召開,導致地方政府的信創招投標普遍壓縮在最後2個月進行,考慮到“招標-開標-實施-驗收”存在一定週期,能夠在2022年完成驗收的黨政信創項目較為有限,使板塊業績承壓。而2023的招投標節奏預計會恢復至相對正常的節奏,通常在全國兩會結束後黨政信創招投標就會批量啟動,板塊業績有望出現明顯的反彈。

投資建議:關注鯤鵬產業鏈、核心基礎軟件以及辦公系統、經營管理系統投資機會。信創板塊建議核心關注三條投資主線,其一,美國信創出口管制新規會對未來信創CPU格局的預期產生影響,華為鯤鵬有望率先解決流片難題,從而再次獲得市場先發優勢,鯤鵬產業鏈成長邏輯更為順暢;其二,軟件股受外部衝擊的實質影響較低,未來成長空間更大;其三,央國企的辦公系統、經營管理系統替換難度較低,未來幾年有望優先進行替換,相關廠商的業績釋放會更快。推薦金山辦公、海量數據、東方通、太極股份、格爾軟件等。

通信:光芯片需國產替代,海風助力能源安全

通信:看好光芯片國產替代邏輯在國家自主可控背景下持續演繹;同時推薦能源領域景氣預期明確扭轉向上的海風海纜環節。光芯片層面,1)激光器芯片:高速率芯片長期海外壟斷,25G速率以上芯片市佔率低於10%,當前背景下國產替代需求、動力強勁。推薦國內專業光芯片廠商仕佳光子,以及一體化廠商光迅科技;2)調製器芯片:鈮酸鋰調製器是電信網絡最核心的應用部件,長期90%份額為海外壟斷。當前該領域迎薄膜化升級,升級後可實現自主可控,面向2025年市場空間有望超過60億,推薦光庫科技。海纜層面,十四五規劃宏大,2023-2025年景氣預期在Q3承壓後快速回升。預料十四五期間競爭格局穩固,單位容量海纜價值量有望持續提升,頭部廠商同時佈局海風工程,受益面將持續擴大。推薦亨通光電,中天科技,長飛光纖

5.1. 光芯片:下游模塊份額提升,但高端芯片海外壟斷

5.1.1. 激光器芯片:高速率海外壟斷,國內廠商待突破

激光器芯片(光發射芯片)位於光通信系統的發射端,是最為核心的重要元件。激光器芯片的功能是將電信號轉換為光信號,是光通信系統平穩運行最不可或缺的元件之一。當前,激光器芯片主要封裝在光收發模塊中的發射端組件中(如上圖),為其工作提供一個保護和適宜的環境。同時,當前光通信系統走向更高的端口速率,高速率的激光器芯片的國內供應便成為重中之重。

我國光芯片的市場來自於強勁的需求側和份額提升。對我國光芯片市場增長結構進行拆解,可以發現主要有三要素組成。對於全球模塊市場,主要預測機構Yole、Ovum、Lightcounting等分別預測2020-2025 複合增長率從12%-15%不等,而我國光芯片能實現超越全球平均光模塊增速的增長,主要是來源於下游份額的持續提升和價值量的不斷提升。

下游我國光模塊份額持續提升確定性強。從我國發展歷史看,三大紅利持續驅動,分別為市場紅利,人口紅利和工程師紅利。市場紅利從過去到現在一直持續。電信網絡包括固定接入網,無線接入網,傳輸網。在固定接入網,我國有全球最大FTTH網絡;在骨幹傳輸網,我國有全球最大100G光網絡,而在無線接入網,我國5G建設規模全球領先。另外,長遠看,我國數據中心領域的建設將持續超前全球,有望在全球體量排名前列。人口紅利方面,光通信器件產業是技術密集型+勞動密集型,絕大部分上市企業主要員工佔比為生產員工;工程師紅利:圍繞高校、科研院所,及新飛通、索爾思知識外溢效應,形成武漢、四川、江蘇浙江、廣東等四大產業聚集地。在三大紅利的驅動下,我國模塊廠商已經輻射到終端海內外主要設備商、運營商客户,下游本土國際化趨勢不斷加深,使得上游光芯片廠商輻射範圍更加廣泛。

價值量要素看,各場景高速率模塊逐漸應用,高端光芯片成本佔比不斷提升。在全球流量持續增長的背景下,光模塊不同的應用場景均逐漸迎來向更高速率升級浪潮。數通市場當前正經歷100G->400G升級浪潮,而電信領域的無線接入網、PON則正分別經歷10G->25G和10G->50G PON等的升級,傳輸網則100G以上模塊將結合各種調製、解調技術進行更高速率的應用。25G及以上的單通道速率使用逐漸廣泛,高速光芯片應用空間不斷擴大。傳統的40/100G光芯片成本佔比約25%,而400G及以上的模塊光芯片成本可達40%以上。

我國25G及以下已經實現自給,更高速率和集成度上仍為海外壟斷。根據ICC預測,2019-2024年,中國光芯片佔全球市場總體在持續提升。其中2.5G以下我國廠商已經有超過90%的佔有率,而10G和25G在2022年市佔率分別將達到60%和40%,但25G以上的光芯片市佔率還很低,2022年大約為10%。但考慮到高速率的光模塊佔全球光模塊市場絕大部分的份額,也意味着高速率的芯片也佔光芯片市場絕大部分份額。國內光芯片廠商2020-2021年已經陸續在25G速率上實現突破,而隨着國內對50G、100G的產品進行研發和試樣,未來國產空間發展巨大。

5.1.2. 調製器芯片:骨幹網核心元件,應用空間寬廣

鈮酸鋰調製器是高速光通訊網絡發射端對信號調製的關鍵器件。電光調製技術主要是藉助晶體材料的線性或非線性效應將光信號加載在光波上進行遠距離、大容量傳播,是所有光通訊系統發射光信號前必不可少的步驟。而承載這一功能的器件即電光調製器。由於鈮酸鋰晶體在光損耗、工作帶寬、電光效應等綜合表現效果最好,因此目前現網絕大多數核心骨幹網的電光調製器是最成熟的鈮酸鋰材料。

電信網絡擴容升級,帶動高速率調製器需求高速增長。隨着5G網絡和數據通信的高速發展,帶動核心光網絡向超高速和超遠距離傳輸升級,同時城域網也逐漸從100G向200G、400G線路側端口升級,帶動全球通信設備商100G、200G、400G及400G+端口出貨量快速提升,高速率調製器市場不斷擴大。知名光電產業調研機構Ovum預測,2024年高速率100G以上調製器出貨量將超過140萬隻,而2019年這個數字為90萬隻。

競爭格局看,鈮酸鋰調製器芯片以IDM模式為主,進入壁壘高,我國光庫科技有望突圍。鈮酸鋰生產線最早應用在10G/40G長距離通信端口,當前長距離端口已經從100G逐漸升級到400G。由於其屬於高端利基市場,主要廠商均使用IDM模式,即設計、製造、封測全流程的模式進行生產,因此進入壁壘較高。海外主要巨頭通過多輪資產重組、轉讓、兼併在持續動態演繹。當前,在電信骨幹網鈮酸鋰調製器領域主要玩家有日本的富士通、住友、以及我國廠商光庫科技,而目前海外佔據我國90%以上骨幹網鈮酸鋰調製器份額,國產替代空間寬廣。

薄膜型鈮酸鋰可以實現更加小型化,2025年全球市場空間超過60億元。當前,薄膜化是鈮酸鋰調製器重要技術改進方向,有望在保持原有光學性能下實現更小尺寸的封裝,適應於未來核心網絡端口密度不斷加大的需求。我們市場空間簡單測算如下:1)我們考慮薄膜鈮酸鋰調製器主要在骨幹網通信的相干通信端口應用;2)平均價格為4美元/Gb。測算下2025年全球市場空間超過8.85億美元,按匯率1:7測算全球市場2025年將超過60億元。

5.2. 海底電纜:規劃延續性高,受益單位價值量提升

5.2.1. 十四五規劃宏大,地市級規劃落地超預期

海上風電的發展推動海底電纜的需求,主要包括陣列電纜和送出電纜。我國海上風電場通常採用二級升壓方案升高電壓並送出,即風電機組輸出電壓經箱變升壓至35kV後,分別通過35kV海底電纜匯流至110kV或220kV升壓站,最終通過110kV或220kV線路接入陸上電網。我國現有已建海上風電項目大多使用35kV場內陣列電纜+220kV交流送出電纜的海纜配置。當前送出電纜逐漸向330kV、500kV更高電壓等級進發,而陣列纜陸續向35kV發展。

海底電纜工程貫穿海上風電場工程的中期到末期。送出電纜的敷設需在風機吊裝之前完成,而場內風機間陣列海纜則在風機吊裝後敷設,通常一個風電場的風機吊裝分批完成,陣列海纜的敷設同樣分批進行。因此,海底電纜工程通常貫穿海上風電施工的中期到末期。海纜通常需在項目計劃完工期提前一到兩年進行招標,海纜廠商在中標後進行生產備貨,隨施工進度分批交貨及確認收入。

十四五規劃宏大,當前節點2023-2025年景氣預期開始反映。我們整理各省份十四五海上風電預計裝機和投建的規模,分別達到超過50GW和62GW。考慮到2021年大致完成了16.9GW,2022年預計完成4.5GW(當前市場中性預期),簡單推算下,2023-2025年年均必須完成超過10GW以上的裝機,才能完成相應的裝機要求。我們認為在2022年年末的當前節點,前期行業淡季的承壓期預期已經開始被2023年起的高景氣的預期逐漸替代,行業板塊預期開始反轉。

地市級海風規劃超預期,深遠海規劃賦予行業更高持續性。2022年10月底行業Q3業績普遍預期普遍不高。但我們觀察到,行業層面地市級規劃超預期,首先是唐山公佈13GW海風規劃目標,後是潮州規劃43GW海上風電,各地市中遠期海風規劃超預期,也利好相關地點有所佈局的頭部廠商。此外,各地對深遠海的規劃都遠超十四五內的短期規劃,賦予了行業更高的持續性。

5.2.2. 競爭格局良好,受益單位價值量提升

海纜行業壁壘明顯,競爭格局良好。海纜行業呈現出技術、生產能力、項目經驗多方面壁壘,我們以2015年產業開始規模化為統計起點,截至2022年9月,我們對可公開蒐集的海上風電海纜招標項目進行了統計,以中標金額計算,中天科技的中標份額分別達到29.54%、佔據業內第二;東方電纜與亨通光電分別佔有36.32%、20.47%的份額,頭部三家市佔率總和達到85%。單從2022年初中標海纜訂單份額看,我們預計十四五期間仍將保持這個態勢。

已開標海纜項目中,單GW價值量均大幅提升。離岸距離的拉長及高壓直流海纜的應用同樣會帶來送出海纜價值量的大幅增長。揭陽神泉二方案為66kV+220kV,單GW海纜價值量為20億元;而射陽項目裝機容量達到1GW,相關的220kV和35kV海纜總金額達到22億元,單GW海纜價值量相比2015-2020年相對更近離岸距離的項目平均每GW約16億元有所提升。我們預期,未來隨着項目走向深遠海,單GW的價值量將隨着電纜走向更高電壓等級、更長離岸距離,持續的抬升。

規劃大型海風工程船,面向未來更高價值量項目。當前頭部線纜廠商紛紛佈局海風工程領域。長飛光纖與寶勝股份成立寶勝長飛海洋工程,當前正在建設兩艘海洋工程船,分別為一艘1200T自升式風電安裝平台,主要用於12MW以下的風電機組設備安裝,一艘為4000T起重船,以海上風電打樁及安裝為主。中天科技與金風科技合資建造新一代海上風電安裝船,在風機大型化時代進一步提升海工能力。亨通光電也在2022年Q3財報中公吿規劃建設海上風電工程平台,以應對未來超過20MW風機吊裝的工程任務。

電新:看好鈉離子及釩電池產業化

風電產業鏈景氣度長期向好

6.1. 鈉離子電池產業

6.1.1. 鈉電池與鋰電池具有高度的相似性

鈉電池的工作原理與鋰電池完全相同。在一定的電勢條件下,客體鹼金屬離子在宿主材料中的可逆脱出和嵌入,其中嵌入電勢較高的作為正極,嵌入電勢較低的作為負極,整個電池的充放電循環過程就是鹼金屬離子在正負極之間的往返定向遷移過程,這種工作機制的電池就是 “搖椅式電池”,鈉離子電池和鋰離子電池同屬此類二次電池。

鈉電池的組成結構與鋰電池完全相同。鈉離子電池和鋰離子電池一樣,主要都包括正極、負極、電解質、隔膜和集流體等。按照材料主體是否直接參與電化學反應過程,可將它們分為活性材料與非活性材料。活性材料包括正極材料、負極材料和電解質材料,它們直接參與電化學反應,決定了電池的本徵特性。非活性材料主要包括隔膜、集流體、導電劑、黏結劑等,它們並不直接參與電化學反應,但是必不可少的輔助性材料,其與活性材料的兼容性等因素會對電池性能產生重要影響。

6.1.2. 鈉電池的比較優勢顯著

鈉電池是對鋰電池的補充和延拓,並非完全替代關係。從性能看,現有鈉離子電池體系的能量密度已逼近磷酸鐵鋰;循環壽命雖不及磷酸鐵鋰,但顯著優於三元材料和錳酸鋰。從安全性看,鈉離子電池的熱失控起始温度略高於鋰離子電池,電芯層面的安全性有所提升,實際安全性可能與磷酸鐵鋰電池相近。從成本看,鈉離子電池能有效降低原材料成本:其一,活性材料(正極、電解質)中的鋰化合物整體被鈉化合物替代,鐵、錳等廉價金屬大量替代了正極中較貴的鈷、鎳等金屬;其二,金屬鈉不與金屬鋁形成低共熔合金,正負極集流體均可採用廉價的鋁箔,替代了原先鋰電池中較貴的銅箔;其三,由於鈉離子的斯托克斯半徑小於鋰離子,因此電解質中溶質用量可大大減少。未來,鈉離子電池可能與錳酸鋰、磷酸鐵鋰電池形成較強的競爭關係,尤其是在高寒地區的應用。

鈉離子電池有望逐步替代傳統鉛酸電池,倒逼鉛炭電池等新技術研發。鉛酸電池產業化應用的時間超過一個半世紀,其“生產-消費-回收”的產業閉環已高度完備,優點是低成本、易回收、安全性好,缺點是能量密度小、循環壽命短、充電耗時較長。目前,鉛酸電池仍然在不斷髮展升級,最具代表性的是融合了超級電容器技術的“鉛炭電池”,其循環壽命高達3000次以上,具備快充能力,並且保留了原鉛酸電池的安全性等優點,但能量密度進一步降低,且製造成本也相應升高。相比之下,鈉離子電池的多數性能優於傳統鉛酸電池,未來隨着成本進一步降低,有望實現對傳統鉛酸電池的逐步替代。同時,鈉離子電池的崛起可能會間接地加快傳統鉛酸電池向鉛炭電池升級迭代的進程,未來的鉛蓄電池可能將以鉛炭電池等形式煥發新生,而非完全退出歷史舞台。

6.1.3. 鈉電產業正在形成,國內企業發展迅猛

鈉離子電池產業鏈與鋰離子電池類似,包含上游、中游、下游三個部分。上游:原材料供給和電極材料合成,主要原材料包括純鹼、鋁箔、錳礦等,以及各類輔材,涉及基礎化工和有色金屬等產業。中游:電芯封裝、電池系統構建與集成等,涉及各類耗材和電子元器件。下游:終端應用市場,主要包括儲能和低速電動交通工具等。

全球已超二十餘家,中國企業獨領風騷。國內外的鈉離子電池相關企業都是在2010年以後成立(或進入該領域),目前全球已有超過20家相關企業,主要分佈在中國、美國、歐洲以及日本,大都為初創型企業,以技術研發和戰略佈局為主,尚未形成規模。我國的鈉離子電池研究和產業化世界領先,國內鈉離子電池企業可分為兩類:一類是科研院所自研技術轉化創建的初創企業,以中科海鈉為代表;另一類是鋰離子電池成熟企業,切入鈉離子電池賽道參與競爭,以寧德時代為代表。國外的鈉離子電池企業主要分佈歐美和日本等發達國家,各種材料體系和技術路線均有公司採用,這些企業大都創立時間較短且生產規模有限,但是技術前瞻性很強。

6.1.4. 投資建議與風險提示

我們認為在鈉離子電池產業化的過程中,材料和相關電池企業都將充分受益:1)電池企業:目前來看國內上市公司層面寧德時代進展較快,同時中科海鈉、鈉創新能源兩家依靠校企合作的企業也同樣取得不錯進展;2)材料層面一方面是負極集流體採用鋁箔使得鋁箔使用量翻倍,以及正極方面看好佈局金屬層狀氧化物的材料企業。推薦寧德時代、振華新材、鼎勝新材、貝特瑞、容百科技,受益標的:華陽股份、浙江醫藥、多氟多。主要風險包括:成本下降不及預期、產業鏈形成不及預期、實用安全性不及預期、其他新型儲能技術的威脅等風險。

6.2. 全釩液流電池產業

6.2.1. 釩電池技術已成熟,適用於長時大型儲能

全釩體系是目前最成熟的雙液流電池方案。全釩液流電池,商業簡稱“釩電池”,是正負極電解液活性物質全部都採用釩化合物的液流電池。釩電池正負極氧化還原電對:VO2+/VO2+-V3+/V2+,活性材料為不同價態的釩硫酸鹽,電解液基質為硫酸水溶液,全電池反應:VO2+ + V2+ → VO2+ + V3+,開路電壓一般為1.5~1.6 V。釩電池系統由能量單元、功率單元、輸運系統、控制系統、附加設施等組成,其中能量單元和功率單元是核心模塊。能量單元的核心是電解液,決定整個電池系統的能量密度和儲能容量上限,電解液的熱穩定性決定電池工作温區和可靠性。功率單元的核心是電堆,其內部發生電化學反應,決定系統功率特性,以壓濾機方式疊合緊固,主要構件:電極、雙極板、隔膜、端板、密封件、其他緊固件等。綜合考慮活性物質穩定性、溶解度、可逆性、電化學窗口匹配性等因素,及安全性、成本、效率、壽命、環保等約束條件,全釩體系是目前最可能率先大規模商業應用的液流電池方案。

釩電池與鋰電池的性能特點迥異,二者的應用場景相差甚遠,並不在同一賽道。從能量密度看,目前鋰電體系中最低的磷酸鐵鋰電池是釩電池最大值的3倍以上,因此目前釩電池難以用於動力電池或小型消費電子,僅適合規模化靜態儲能等對能量密度要求低、對佔地面積容忍性大的應用場景。從循環壽命看,釩電池循環壽命近20000次,可穩定運行20年,適合服役年限長且充放電頻繁的規模儲能設施,目前鋰電體系中循環壽命最長的磷酸鐵鋰僅為釩電的1/3左右。從安全性看,由於鋰離子電池使用高度易燃的有機溶劑,存在熱失控爆燃風險,尤其是大規模儲能系統包含大量電芯,系統控制和安全管理困難,而釩電池是水系循環體系,具有本徵安全性,且沒有“木桶效應”,容易管理控制。

釩電池與鈉電池互補顯著,前者適用大中型規模儲能,後者適用小型靈活儲能。液流電池的最大優勢在於其水系的本徵安全性,以及超長的循環壽命,特別適用於中大型的電化學儲能設施,但缺點則是能量密度低、工作温區窄,因此很難小型化或應用於高寒地區。相比之下,鈉離子電池的能量密度約是液流電池的3倍以上,可耐-40℃的低温,但由於其基本原理和結構與鋰離子電池完全相同(都屬於離子嵌脱型二次電池,都使用易燃的有機電解液),本徵安全性和循環壽命不及液流電池。未來,鈉離子電池和液流電池有望在儲能領域分層次優勢互補。例如,户用和移動式小型儲能設備對能量密度要求較高,適合使用鈉離子電池;大中型電化學儲能電站對安全性的要求較高,適合使用液流電池。

6.2.2. 釩電池產業鏈複雜,規模效應尚未形成

全釩液流電池產業鏈包含上游、中游、下游三個部分,涉及多個行業。上游:釩原料供給、電堆材料加工,主要原材料包括五氧化二釩、硫酸、碳材料、聚合物材料等,以及各類輔材,涉及基礎化工、鋼鐵冶煉、有色金屬等產業,其中釩礦及其加工業處於核心地位,是電解液原料五氧化二釩的來源。中游:電堆裝配、控制系統、其他設備和附件等,其中電堆裝配和控制系統的技術壁壘最高,涉及各類耗材和元器件。下游:終端應用市場,主要為各類儲能用户,包括髮電側、電網側、用電側。

我國的釩電池研究和產業化世界領先,技術層面已經完備,但產業鏈尚未健全,需求尚未打開,產能正在蓄力發展,規模效應尚未顯現。釩電池產業鏈複雜度較高,其中核心環節是材料端和設備端,材料端主要包括電解液材料和電堆材料,設備端主要包括整機裝配和控制系統。

釩電池的電解液材料核心是釩化合物。電解液製造分為兩個步驟,首先是核心前驅體釩化學品的生產,擁有相關技術和量產能力的基本為大型釩提煉及加工企業;爾後是將前驅體轉化為電解液,目前掌握釩電解液製造的全球龍頭企業是大連博融新材料公司,全球市場佔有率80%以上。對於釩電池而言,電解液中雜質元素含量會對電池工作電壓、實際容量及循環性能等產生重要影響,儘管不同廠商產出的釩原料屬於同質化產品,但在產品純度和成本上存在較大差異,因此具有長期技術積累和規模優勢的大型生產廠商更有競爭力,而且隨着環保要求的日益趨嚴和產品質量要求的不斷提升,馬太效應可能會更加顯著。

全釩液流電池的電堆材料與氫燃料電堆相似度很高。當前釩電池還沒有大規模應用,因此幾家代表性企業主要依靠自研自產或外協加工的方式生產電極材料,以供自用。由於電堆材料中的電極、雙極板、隔膜等材料與氫燃料電池的相應構件幾乎相同,因此目前從事氫燃料電堆材料研發和生產的企業,未來較容易轉型成為釩電池的電堆材料供貨商,應予以重點關注。

國內釩電池設備企業大致有兩類:一類是科研院所自研技術轉化的初創企業,多為校企合作模式,以大連融科為代表;另一類是通過吸收合併或控股方式,獲得相應技術,再優化升級參與競爭,以北京普能為代表。主要企業:武漢南瑞、上海電氣、四川偉力得、上海神力科技等,各自擁有核心技術,普遍研發時間超過10年。國外的全釩液流電池相關企業大都規模較小,主要分佈在日本、北美和歐洲。

控制系統的硬件裝置是電力電子行業的基本元件,相關產業較成熟。當前釩電池尚未大規模應用,因此專門提供釩電池控制系統的企業較少,主要由相關企業自研自用或外協加工生產。未來一旦市場需求放量,可能會有更多的電控企業轉型入場,因此對於主要從事儲能電控技術研發而尚未涉足釩電池的企業,未來較容易轉型,為釩電池的控制系統提供解決方案服務,應予以關注,例如固德威。

6.2.3. 釩電池推廣的關鍵在於降本增效

未來釩電池的發展方向主要在於提升電池性能以拓展應用場景,以及降低系統的初始投資成本。目前阻礙釩電池大規模商用的內因是:性能單一導致應用場景侷限,初始成本過高導致經濟性不足,外因是:下游需求未打開,市場認可度不夠。事實上,釩電池在全生命週期內平均成本低於鋰電池,長期經濟性被低估:其一,釩電池的循環壽命很長,實際平均成本低;其二,電解液沒有元素損耗,退役殘值達70%以上;其三,電解液僅含單一金屬元素釩,電堆構件多為碳基材料,回收處理方便。目前,釩電池的初始投資成本還有較大下降空間,主要途徑是降低可變成本(廉價材料替代,縮短製造流程等)、攤薄固定成本(增大功率密度,提高儲能時長等)。隨着儲能需求大幅增加,國家對電化學儲能安全的要求趨嚴,釩電池的本徵安全性、長壽命等優勢將更為顯著。目前,電解液、電堆、隔膜、電控系統等核心材料與部件均有相關企業佈局,釩電池行業蓄勢待發。未來3年,釩電池產業可能仍將處於導入期向成長期過渡階段,預計將在“十四五”末期迎來爆發式增長。

6.2.4. 投資建議與風險提示

我們認為在釩電池產業化的過程中,電池端和材料端的相關企業都將充分受益:1)電堆端技術壁壘較高,具有技術積累和資本優勢的行業龍頭將保持長期競爭力,代表性企業是大連融科、北京普能,另有多家上市公司開展了相關佈局,受益標的:國網英大、上海電氣。PCS環節推薦固德威,受益標的:科華數據;EMS環節受益標的:中電興發。2)原材料質量和價格是制約全釩液流電池產能的核心因素,具有規模優勢和研發能力的行業龍頭將受益。電解液環節推薦釩鈦股份,受益標的:河鋼股份、安寧股份、中核鈦白;隔膜環節受益標的:東嶽集團。主要風險包括:政策落地不及預期,成本下降不及預期,產業鏈形成不及預期,以及其他新型儲能技術的威脅。

6.3. 風力發電機組產業

6.3.1. 風電發展迅猛,行業天花板高

我國風電產業走向全面平價時代。2009年,國家發改委發佈《關於完善風力發電上網電價政策的通知》,由此開始了風電上網電價的標杆化。5年後,國家於2014年開始對標杆電價進行退坡下調。2019年,國家發改委發佈《關於完善風電上網電價政策的通知》,將標杆上網電價改為指導價,並將指導價作為風電項目競價上限,這體現了全面實施競爭配置的政策導向。2020-2021年,陸上風電補貼結束,海上風電補貼接近尾聲,這標誌着我國風電平價上網時代的到來。目前,我國陸上風電的度電成本已低於火電,海上風電尚有較為可觀的降本空間。

風電產業是實現“雙碳”目標的重要抓手。2020年,我國在第75屆聯合國大會上提出了“2030年實現碳達峯,2060年實現碳中和”的目標。風電產業的二氧化碳排放主要集中在前端設備製造環節,全生命週期內的碳排放強度約為12-14g/kWh。以一台1.5MW的陸上風電機組為例,年均工作時間2100h,平均服役時間20年,全生命週期內可減少碳排放約6.2萬噸。可見,風力發電技術對傳統化石能源發電的替代,能大大降低碳排放,是實現“雙碳”目標的重要途徑,故而受到國家重視。2022年4月2日,國家能源局、科學技術部印發的《“十四五”能源領域科技創新規劃》指出,要構建現代能源體系,推進能源革命,建設清潔低碳、安全高效的能源體系,為此要加快發展非化石能源,堅持集中式和分佈式並舉,大力提升風電、光伏發電規模,加快發展東中部分佈式能源,有序發展海上風電。

清潔能源大基地項目助力風電發展。由於風能的間歇性以及資源分佈的高度不均衡,可通過建設大規模風力發電場提升其利用效率,並且便於管理調度,同時也有利於規模化降本。2021年,《“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要》正式發佈,明確提出了建設“九大清潔能源基地”和“五大海上風電基地”,這些大基地建設規劃均包含風電場,該規劃裝機量有望成為“十四五”期間風電新增裝機量的重要貢獻部分。

6.3.2. 風機市場景氣度向好,行業格局穩中有變

風電整機行業內部競爭日趨激烈,或將加快行業尾部出清。2021年,我國風電整機市場新增裝機規模排名前3家的市場份額合計為47.4%,排名前5家的市場份額合計為69.1%,排名前10家的市場份額合計為95.1%。國內排名前10的風電整機企業的新增風電裝機市場份額從2017年的85.3%提高到2021年的95.1%,4年間提高了9.8個百分點,行業整體集中度提升趨勢明顯。同時,排名前3的風電整機企業的新增風電裝機市場份額從2017年的54.5%下降到2021年的47.4%,共降低7.1個百分點。造成CR3與CR10走勢背離的直接原因是2020年至2021年國家補貼停止之際的“搶裝大潮”,二線廠商通過低價策略搶佔頭部廠商的份額,這説明:雖然風電整機行業整體的集中度在提升,但行業內部的競爭顯然正在加劇,尤其是行業龍頭的市場佔有率在逐步降低。因此市場往往認為該行業的壁壘並不很高,也就意味着未來超額利潤的獲取將越來越困難。但我們認為,目前的競爭本質上是行業內的自然篩選,可能會加速尾部出清,淘汰掉一批研發和經營能力較差的企業,而最終的勝出者必然具有某些核心優勢。

低價競標爭奪市場,陸風價格一度暴跌。2020年,隨着陸上風機的“搶裝大潮”進入尾聲,風電機組的市場需求逐漸回落,風機價格開始降温。進入2020年下半年後,部分二線風機企業通過低價競標的方式,快速搶佔一線風機企業的市場份額,而後者為了鞏固其市場地位也採取了相應的壓價競標策略。由此,展開了一場激烈的價格大戰,陸上風機價格自2020年初開始一路走低,並在2021年初開始加速下行(主要由於一線的頭部企業也開始參戰)。從2020年初到2021年底,僅僅不足2年的時間,陸上風機(投標)價格已經降低了40%以上。

陸上風機降價觸底,中標價格企穩回升。2022年第一季度,陸上風機價格繼續大幅下跌,直到4月以後下跌趨勢開始明顯收斂。由於疫情、國際政治局勢等外部因素擾動,導致部分原材料價格高企,使得風電整機企業的經營壓力增大。另一方面,由於目前陸上風電的經濟性已經完全足夠,下游的風電運營客户更關心風電機組的可靠性、故障率等質量因素,而非單一的價格因素。因此,陸上風機行業的“價格戰”趨於緩和,投標價格也逐漸迴歸理性。從5月開始,陸上風電機組價格逐步企穩回升,期間雖有小幅震盪,但總體趨勢上行。到9月底,陸上風機平均價格相較於4月的最低點上漲了6%,年化增長率達15%。

海上風電發展迅猛,新增裝機快速起量。相比於陸上風電,我國海上風電的發展較為滯後。2010年,我國首個海上風電場——東海大橋100MW海上風電場併網發電。2013年,累計完成海上風電項目13個,均為小規模試驗或示範性項目。這一階段,我國欠缺專業開發團隊,核心技術尚不成熟,而海上覆雜的工況導致風電安裝維護工作相當困難,致使投資成本高昂,導致我國海上風電行業發展及其緩慢。截止2015年底,我國海上風電累計裝機容量僅為1GW,遠未達到“十二五”規劃曾經定下的5GW目標。2016年,國家能源局印發《風電發展“十三五”規劃》,提出海上風電重點發展地區——浙江、福建、廣東及江蘇等地,要求確保在2020年實現海上風電併網5GW,風電累計併網裝機容量達到210GW以上。在這一階段,我國海上風電技術快速發展,再加上政策補貼的推動,截止至2019年末,我國海上風機累計裝機容量達到6.8GW,提前完成“十三五”規劃目標。隨着海上風電行業逐漸成熟,國家補貼的逐步退坡,因而在2020年和2021年海上風電也出現了一波“搶裝大潮”,2021年新增風電裝機中海上風電佔據25%以上,同比增長373.20%。

6.3.3. 風電機組大型化降本,海風經濟性有待提升

風機大型化能有效降低風電場度電成本。未來,風電機組的單機容量還將繼續擴大,進而使發電成本繼續降低。第一,風機大型化能夠降低單瓦零部件用量。風電機組大型化帶來的單機功率提升幅度明顯高於單機零部件用量的增幅,因此能夠攤薄單位功率零部件的用量和採購成本。第二,風機大型化能夠攤薄設備外建設成本。風電機組單機功率的大小決定同等裝機規模下項目所需風機台數,使用大功率機組能攤薄塔架、基礎、道路、輸電線路等方面的建設投資成本,有效解決裝機點位不足的問題。第三:風機大型化能夠提升有效發電小時數。在同等風況下,大功率風機使用大葉片和高塔筒,掃風面積更大,風切變值更大,因此風能綜合利用率更高,等效發電小時數顯著增加。

目前海上風電項目經濟性較低,仍存在較大提升空間。在當前的海上風電機組價格水平下,海上風力發電項目的內部收益率並不高,海上風機的經濟性仍有較大提升空間。以500MW裝機規模的海上風力發電場為例,設計以下內部收益率測算模型:假設風電機組價格佔項目總成本40%,項目自有資金佔比25%,貸款利率4.6%,電價0.4元/kWh,還款週期15年(單利先息後本),施工建設週期1年,項目運營週期20年,忽略税收、折舊等複雜因素。測算結果顯示,當海上風電機組價格下降至4000元/kw以下時,若年均發電小時數超過4000h,則項目的資本金IRR能夠提升至6% 以上,基本能夠滿足運營商對海風回報率的要求。事實上,我國目前海上風電的年均發電小時數為2500h左右,僅有極個別海域能達到3000h以上,因此還需要通過增大單機容量等方式進一步降低風電機組的單瓦成本,以提高其經濟效益。

6.3.4. 投資建議與風險提示

長期來看,隨着我國“雙碳”目標的穩步推進,國內風光大基地等新能源項目需求充足,風電行業整體景氣度未來長期向好。短期來看,國家補貼結束,平價時代到來,行業競爭將加速尾部出清,最終引導利潤向頭部集中,因此具備核心競爭力的企業將最終勝出。推薦明陽智能、三一重能,受益標的:金風科技、運達股份、電氣風電。主要風險包括:風電項目裝機進度遲滯、替代性新技術競爭加劇。

風險提示

全球宏觀風險減弱,產業鏈供應鏈安全的風險降低;

國內供應鏈持續受衝擊,中低端製造業發生向海外轉移的風險;

美聯儲貨幣政策超預期收緊,海外資本加速流出的風險。

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