机械行业复盘与展望:紧抓受益技术变革趋势的设备投资机遇

核心提示一、2022 年上半年行情回顾板块整体表现:二季度逐渐筑底企稳2022 年上半年受疫情冲击、国际局势、以及部分赛道板块估值较高等因素影响,A 股经 历了一轮深度调整,沪深 300 指数最深跌幅达到 23.05%,机械板块最深跌幅达到 35.

一、2022 年上半年行情回顾

板块整体表现:二季度逐渐筑底企稳

2022 年上半年受疫情冲击、国际局势、以及部分赛道板块估值较高等因素影响,A 股经 历了一轮深度调整,沪深 300 指数最深跌幅达到 23.05%,机械板块最深跌幅达到 35.82%。截 至 2022 年 6 月初,机械板块走势与大盘基本一致。年初至今机械行业累计涨幅为-20.87%,累 计涨幅位居 26 位。从走势看,年初至今基本与大盘走势一直,但机械行业走势整体弱于大盘。 我们认为,一方面由于上半年长三角及各地频繁受疫情点发影响,制造业生产节奏受原材料、 货运、交付等因素影响,叠加几个典型产品的微观数据销量增速相对偏弱,影响了二级市场表 现;另一方面,上游原材料上涨,下游销售竞争加剧,或也压制了中游机械制造业的盈利水平, 从而导致板块整体表现差强人意。

板块估值:市场情绪回温,估值逐步修复

截止 2022 年 6 月 10 日,机械设备板块估值水平为 31 倍,较年初的 33 倍基本持平,一季 度主要由于整体市场情绪偏弱,叠加俄乌国际局势所带来的负面影响,大部分行业估值均下行, 至年中,市场情绪回温,疫情逐步可控,估值修复,目前机械行业估值水平位于全行业 11 位。

子行业表现:受资源品涨价影响,油服设备表现较佳

我们将机械设备行业划分为 5 个大领域 15 个小领域,年初至今涨幅居前的细分子领域主 要是油气开发设备,油气设备受上游石油等资源品价格上涨影响,上游资本开支呈预期增加, 带动石油开发设备上涨。其余子板块中,注塑机、光伏设备、轨道交通设备等子板块,相对跌 幅较小。

个股表现:能源产业链相关个股表现突出

从个股角度看,机械板块 2022 年涨幅居前的股票有两个特点:与上游资源品相关的 机械设备产品涨幅较高,如油气装备、采掘装备等;小市值为主,大部分涨幅居前的标 的市值仍低于百亿。

二、展望 2022,机械设备板块仍面临多重压力,何处突围

机械板块仍然面临多重压力

1、多重因素共同作用,下游投资乏力致使需求放缓

二季度以来多地疫情反复,致使下游投资端稳而偏谨慎。中国经济由高速增长阶段向高质 量发展阶段切换,2015 年以来固定资产投资增速呈下行趋势。整体来看,2022 年 4 月固定资 产投资完成额累计达 153544 亿元,略超过疫情前 2019 年同期水平,同比累计增幅为 6.8%, 增长主要受益于基建地产投资与制造业投资的拉动。 基建端适度超前有所体现。2022 年 1-4 月,基础设施投资累计同比上升 8.26%,环比提升,略高于 2018 年水平。

疫情防控逐渐步入常态化,经济增长速度有所减缓,从 2021 年四季度开始逐渐显现出承 压态势,市场对于基建投资逆周期转呈预期加强。从典型的机械产品销量作为前瞻性指标来看, 2022 年 5 月重卡、挖机销量分别达 4.7 万辆、2.1 万台,同比分别下降 71%、24%,重卡和挖 机单月销量持续负增长,侧面说明整体下游需求有所减弱。我们预计 2022 年在稳增长政策背 景下,全年基建增速或将保持稳定。

房地产端,地产投资继续边际转弱,政策有所放松。2022 年 1-4 月房地产开发投资完成 额同比下降 2.7%,或受疫情反复点发影响,环比增速下降。2022 年 1-4 月商品房销售面积达 39768.15 万平方米,累计同比下滑 20.9%;其中住宅销售面积累计下滑 25.4%,销售端下滑或 存在一定的季节性因素。1-4 月房屋新开工面积累计下滑 26.30%,累计施工面积不变,累计竣 工面积下滑 11.90%。 2022 年初,部分城市的房地产政策有所放松,部分城市如广州、南京降低房贷利率,无锡将个人住房转让增值税免征年限由 5 年调整为 2 年,但在销售数据上存在一定撕裂,我们预 期 2022 年二季度以后在部分地方城市销售政策逐步放松的预期下,房地产投资或将稳步增长。 但与此同时,在“房住不炒”的基本政策指引下,以及限购政策的持续把控,未来地产的投资 预计将呈现稳定趋势。

制造业投资环比回升,长三角疫情影响逐步修复。2022 年 1-4 月,制造业投资完成额同 比上升 12.20%,环比提升,且高于往年增速水平。从前瞻性的指标 PMI 来看,2022 年 5 月的 制造业 PMI 为 49.60,环比提升 2.2 个百分点,虽持续处于荣枯线一下,但修复较快,或因为 前期受长三角地区疫情严重,影响开工造成短期下滑。

资金端来看,企业中长期贷款余额增长趋缓。由于企业投资资金主要来自于自筹资金与贷 款,因此受到这两项的共同影响。截至 2022 年 4 月末,我国 企业中长期贷款余额 78.72 万亿元,连续保持增长态势,但增长幅度有所减缓。我们认为,在 制造业融资的驱动下,制造业投资在未来有望进一步修复,其中高技术制造业由于具体有较高 景气度,可能成为重要的投资驱动力。

面临多重压力,稳增长仍是未来主旋律。6 月 15 日,国家统计局新闻发言人付凌晖在发 布会上表示,受国际环境复杂严峻、国内疫情冲击等超预期因素的影响,二季度经济运行下行 压力加大。面对困难的局面,在党中央坚强领导下,各地区各部门高效统筹疫情防控和经济社 会发展,积极稳定宏观经济大盘,加大物流保通保畅力度,强化助企纾困,推动企业复工复产, 经济运行实现由受到疫情冲击因素出现下滑到逐步恢复的转变。我们认为,完成 GDP 增长目 标仍是确定的,在面临多重压力的背景下,各地逐步释放稳增长政策,待传导至微观仍需时间。

2、原材料价格处于高位,中游设备成本承压

受全国多地新冠疫情反复,以及国际地缘政治摩擦等因素的影响,成本原材料的价格有所上涨,而机械设备行业所处的中游持续承压。在统计的机械行业 485 家上市公司中,2021 年 营业收入较 2020 年实现同比正增长的公司占比接近九成,而净利润较 2020 年实现增长的公 司仅占六成。2021 年,从中位数看,机械行业同比增速中位数为 12.52%,不及营业收入同比 增速的中位数 21.99%;2021 年,从平均值看,净利润同比增速平均值为-43.50%,远低于营业 收入同比增速的平均值 25.42%。可见,中游制造业两头承压,利润空间因上游原材料和下游 销售的激烈竞争被压缩,整体呈现增收不增利的情况。

2021 年,机械行业最主要原料价格均较 2020 年大幅上涨,远超工业生产者价格指数 同比增速。其中,钢材 2021 年年平均综合价格指数较 2020 年上涨 35.88%,沪铝指数 2021 年 年平均收盘价较 2020 年上涨 36.73%,沪铜指数 2021 年年平均收盘价较 2020 年上涨 40.08%, 塑料指数 2021 年年平均收盘价较 2020 年上涨 19.65%,而工业生产者价格指数2021 年同 比增速仅为 8.10%。

挑选比较有代表性的机械行业龙头公司进行对比,可以发现多数公司 2021 年营业成本的 增速水平要高于营业收入的增速水平,其中原材料占营业成本的比例基本持平,而从净利率的 变化水平来看,多数公司均略有下滑,因此也侧面印证了钢材、铝材等机械行业原材料的价格 上涨对机械行业公司的盈利空间有一定挤压。

3、制造业景气度下滑加剧竞争,工业产销率有所降低

目前来看,机械行业景气度短期有所下滑,4 月的制造业 PMI 为 47.40,环比下滑 2.1 个 百分点,持续处于荣枯线以下,或受长三角地区疫情严重,影响开工造成短期下滑。从行业数 据来看机械设备,在毛利率端,我国专用设备制造业和通用设备制造业的毛利率自 2021 年起, 均显现出承压的态势,有阶段性下行的可能。除了受上游原材料成本带来影响外,以及疫情持 续的负面影响,面对下游销售,机械行业也面临着竞争进一步集中和加剧的考验。

2022 年 1-4 月,工业增加值累计同比增加 4%,持续处于正增长区间;其中,通用设备累 计同比下降 2.7%;专用设备增速保持相对强势复苏,同比增长 4.3%,各分项增速在从 2021 年 的高增速逐渐回落至疫情前的正常水平。

与此同时,机械行业下游销售业逐渐呈现出较为激烈的竞争状态,有从卖方市场逐渐转换 成买方市场的趋势,竞争不断加剧。我国工业企业产销率近三年逐年震荡下行,2019-2021 年 工业企业月产销率平均值分别为 98.01%、97.89%、97.53%,2022 年 3 月的工业企业产销率最 低下探到 94.50%,与近三年的高点相差超过 4 个百分点,制造业景气度亟待企稳回升,缓解 机械下游销售竞争加剧的局面。

4、汇率波动,美元持续走强,机械出口企业有望受益

从出口金额来看,2021 年机械及运输设备出口实现了较为强势增长,2019-2021 年机械及 运输设备出口金额分别为 11,964.07 亿美元、12,627.67 亿美元、16,215.41 亿美元,2021 年机 械及运输设备出口金额较 2020 年增长 22.13%。但受到全球其他国家停工停产状况不断缓和以 及国内疫情超预期扩散等因素的影响,该上升趋势自2022 年以来仍遇到不少的挑战。纵观 2022 年 1-4 月机械及运输设备当月值出口金额的同比增速,分别为-8.12%、-28.17%、23.69%、-6.97%, 上下波动幅度较大,增长乏力问题凸显。

2022 年 4 月份以来,美元汇率强势走高,预计会在一定程度上缓和增长趋势延续面临的 压力,利好国内机械设备出口。一方面,人民币汇率的变动能够直接影响出口商品的价格,从 而间接对出口量产生影响。人民币相对贬值时以美元计价的出口商品售价降低,产品的竞争力 及销量得以提升,人民币相对升值时以美元计价的出口商品售价升高,产品的竞争力及销量则 会受到冲击。因此,这一阶段的美元走高对我国机械行业的出口量有着正面的拉动作用。从出 口交货值来看,可以观察到我国通用设备制造业与专用设备制造业的出口交货量曾多次出现 跟随人民币汇率趋势变动的现象。

另一方面,由于企业出口一般以外汇交易,人民币贬值有利于企业汇兑收益增加。2021 年, 机械行业上市公司汇兑损益的变化趋势同人民币汇率指数的变化趋势基本一致。2021 年全年 美元兑人民币平均汇率为 6.45,相比 2020 年的 6.90,人民币升值 6.9%,机械行业营业收入总 额排名前五的企业 2021 年汇兑损益总额为 9.29 亿元,较 2020 年下降 57.09%。因此,我们预 计今年美元的阶段性强势走高将对我国机械行业出口公司带来积极的影响。

机械板块细分子行业基本面梳理

1、传统专用设备

工程机械:挖机销量降幅收窄,国际化趋势持续向好 2021 年工程机械行业在持续 5 年增长后迎来了下行期,主要由于房地产需求下降以及挖 掘机更新高峰期已过而导致国内市场销量下滑,而出口保持高速增长。2021 全年挖掘机销售 34.3 万台,同比增长 5%,2021 年全年挖掘机出口 6.8 万台,同比增长 97%。 2022 年 5 月挖机销量 20624 台,同比下滑 24%,较 4 月同比下滑 47.3%的降幅趋势明显 缩窄;其中国内销量 12179 台,同比下滑 44.8%;,出口 8445 台,同比增长 64.0%,国际化趋 势持续向好。2022 年 1-5 月挖机行业累计销量 122333 台,同比下滑 39.1%,其中出口 42,236 台,在总销量中占比 34.5%,同比增长 75.7%。

竞争格局方面,工程机械行业总体呈现市场份额集中度不断提高的趋势。从产品来看,混 凝土机械市场三一、中联占主导地位;挖掘机械市场呈现市场份额不断向大企业、国产品牌集 中的趋势,具有品牌、规模、技术、服务及渠道优势的龙头企业将获得更大的竞争优势;起重 机械市场由三大国产品牌三一、徐工、中联主导。

轨交装备:重点企业 2021 年营收基本持平,受疫情影响招标及交付减少 轨交行业未来市场空间仍然庞大,为了缓解城市交通压力,城际市域轨交新增建设量逐渐 增加,地铁、城轨、市域铁路逐渐成为城市居民偏好的出行方式之一。铁路方面,2021 年全国 铁路固定资产投资完成 7489 亿元,同比下滑 4%。2021 年全国铁路投产新线 4208 公里,其中 高速铁路 2168 公里。全国铁路营业里程达到 15 万公里,其中高速铁路达到 4 万公里。 城轨方面,2021 年全国城市轨道交通投资完成额 5860 亿元,同比下滑 7%。2021 年共有 50 个城市开通城市轨道交通,运营线路总长度 9206.8 公里,其中地铁7209.7公里,占比 78.3%。 2021 年新增运营线路长度 1237.1 公里。我们预计,因疫情延后的轨交装备投资将在近些年逐 步释放。

油服油装:复工复产下,油价持续上涨带动油气装备需求 2021 年全球经济复苏推高石油、天然气等能源矿产需求,叠加地缘政治等因素,世界油 气供需出现局部不平衡,国际油气价格大幅上涨;WTI 原油期货均价 68.01 美元/桶,全年涨 幅超过 55%,创下 12 年来最大年度涨幅,布伦特原油期货价格均价 70.94 美元/桶,全年涨幅 超过 53.6%,创下 5 年来最大年度涨幅。油价居高不下,短期内油气设备有望迎来量价齐升的 景气期。

长期来看,全球经济增长率、石油天然气的价格走势、全球石油勘探开发支出及油气开采 规模、石油天然气消费需求、全球各国“碳中和”政策是影响行业景气程度的决定性因素。长 期看,全球低碳政策对石油天然气等传统能源有一定压制,新能源在能源结构中占比将持续提 升。

煤机矿机:需求有所回升,长期看好煤机智能化、矿机国际化趋势 2021 年全国原煤产量 41.3 亿吨,同比增长 5.7%,创历史新高,全国煤炭消费量增长 4.6%, 煤炭消费量占全国能源消费总量的 56.0%。基于保障国家能源安全和应对气候变化两大目标任务,煤炭在未来一段时期内仍将是我国的主体能源。煤矿机械行业承担着为煤炭工业提供技术 装备的任务,2020 年的《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》发布,到 2021 年的《煤矿智 能化建设指南 2021 年版》,煤炭开采智能化趋势显现,煤矿客户对智能化开采装备和系统的 需求持续增加。2022 年 5 月 4 日,经国务院批准,人民银行在去年 11 月创设的 2000 亿元煤 炭清洁高效利用专项再贷款的基础上,再增加 1000 亿元再贷款额度,用于支持煤炭开发使用 和增强煤炭储备能力。

矿山机械是为固体原料、材料和燃料的开采和加工提供装备的重要基础行业之一, 服务 于黑色和有色冶金、煤炭、建材、化工等重要基础工业部门。从世界范围内来看,矿石资源主 要分布在南美、澳洲等地,全球铁矿石集中分布在澳大利亚、俄罗斯和巴西等国,铜矿集中分 布在智利、澳大利亚和秘鲁等国,因此矿山机械在海外拥有更广泛的应用市场。2021 年大宗 商品大幅上涨,采矿业产能利用率以及资本开支有所提升,带动矿山机械需求。

船舶海工:新船订单大幅增长,集装箱需求及价格仍处高位 造船方面,2021 年我国造船完工 3970 万载重吨,同比增长 3.0%,全球市场份额 47.2%; 承接新船订单 6707 万载重吨,同比增长 131.8%,全球市场份额 53.8%;手持船舶订单 9584 万 载重吨,同比增长 34.8%,全球市场份额 47.6%,三大造船指标均保持全球领先。2022 年 1-4 月,我国造船完工 1173 万载重吨,同比下滑 22%,全球造船完工 2673 万载重吨,同比下滑 20%。

集装箱方面,2021 年受益全球经济持续复苏,集装箱贸易量增长强劲,需求激增,叠加 供应链繁忙,运价指数保持高位,新箱价格保持高位,2021年全年集装箱预计产量720万TEU, 其中干箱 660 万,高峰时箱价接近 4000 美元/TEU。2022 年 1-4 月,由于国内疫情影响叠加俄 乌冲突的持续,集装箱出口数量及均价环比下滑。

2、新兴专用设备

锂电设备:新一轮动力电池扩产潮起,新能车渗透率持续提升 2021 年锂电设备需求量增幅明显,中国锂电设备市场规模为 634 亿元,同比增长 139.25%, 全球市场规模达到 952 亿元,同比增长 78.95%;中国的锂电设备市场规模占比达到 66.6%。 2021 年,中国新能源汽车产量销量均增长显著,产量为 354.5 万辆,同比增长 159.52%; 新能源汽车销量为 352.1 万辆,同比增长 157.57%。同时,新能源汽车的渗透率也快速上升, 2021 年中国新能源汽车渗透率为 13.36%,相比 2020 年增长达到 155.2%。2022 年 5 月新能源 乘用车零售销量 36 万辆,同比增长 91%,单月新能源车国内零售渗透率 26.6%,同比提升 15 个百分点。

动力电池方面,2021 年中国动力电池累计产量达到 219.69GWh,同比增长 163.44%;其中磷酸铁锂电池累计产量为 125.38GWh,占总产量 57.07%,同比增长 262.88%;三元电池累 计产量为 93.86GWh,占总产量 42.73%,同比增长 93.59%。2021 年我国动力电池装车量累计 154.5GWh,同比累计增长 142.8%;其中三元电池装车量累计 74.3GWh,占总装车量 48.1%, 同比累计增长 91.3%;磷酸铁锂电池装车量累计 79.8GWh,占总装车量 51.7%,同比累计增长 227.4%。

光伏设备:政策利好不受宏观经济影响,设备需求景气向上 光伏设备需求来自终端光伏装机需求和技术迭代带来的更新需求。光伏装机需求方面,随 着全球碳中和目标以及我国“双碳”战略的持续推进,太阳能光伏装机量不断提升;叠加美国 取消反规避调查,白宫提出两年内不会对进口太阳能产品征收新关税,美国及全球光伏装机需 求有望增加。据中国光伏行业协会统计,我国 2021 年光伏新增装机量达 54.88GW,同比增长 13.69%。受益于国内巨大的光伏发电项目储备量,2022 年我国光伏新增装机量预计将达到 75- 90GW,十四五期间我国年均新增装机规模有望达到 70-90GW,全球光伏新增装机有望达到 232-286GW,光伏产业高景气有望延续。

要实现光伏发电量占比的快速提升,光伏设备的降本增效是主要途径,更高的转换效率和 更低的生产成本成为产业发展趋势。随着 P 型 PERC 电池逐步达到其理论效率,N 型电池工 艺性价比优势逐渐显现,有望进入大规模产业化阶段,给设备带来新的需求。

3C 设备:复工复产及刺激消费后需求有望回升 2021 年,中国智能手机产量为 12.72 亿台,同比增长 9.00%。2022 年一季度,中国智能手 机产量为 2.74 亿台,同比增长 2.10%;消费电子出货量短期承压,随着后续复工复产、各地消 费刺激政策出台,后续需求有望恢复。

2021 年全球 PC 电脑出货量为 3.41 亿台,同比增长 23.93%。其中中国 PC 电脑出货量为 0.57 亿台,同比增长 16.09%,占全球 PC 电脑出货量的 16.72%。全球平板电脑出货量 1.688 亿 台,同比增长 2.86%。其中中国平板电脑出货量为 0.28 亿台,同比增长 21.68%,占全球平板电脑出货量的 16.86%。

半导体设备:2021 年营收利润创新高,国产替代未来成长空间巨大 半导体设备行业是一个全球化程度较高的行业,受国际经济波动、半导体市场、终端消费 市场需求影响,其发展呈现一定的周期性波动。2021 年全球半导体销售额为 55.59 万亿美元, 同比增长 26.2%;2022 年 Q1 全球半导体销售额为 505.8 亿美元,同比增长 23%。2021 年半导 体设备销售额大幅提升。

根据 SEMI 发布的《全球半导体设备业发展回顾与展望》报告显示,2021 年全球半导体 设备销售总额首次突破 1000 亿美元,创 1026 亿美元新高,增长达 44%。根据中国电子专用 设备工业协会数据统计,2020 年国产半导体设备销售额约为 213 亿元,自给率约为 17.5%。在 下游需求和自主可控的迫切需求下,半导体设备国产化替代成为大势所趋,也呈现了巨大的市场空间。

3、通用设备

机床及工具:2021 年景气度高,长期看好国产数控刀片进口替代趋势 2021 年我国金属切削机床产量 60.2 万台,同比增加 35%,金属成形机床产量 21 万台, 同比增加 4%。2021 年我国进口的机床达 10.74 万台,与 2020 年基本持平,机床进口金额达 82.4 亿美元,同比增长 24.9%。我国机床数控化率近年来整体保持着稳定增长,目前关键工序 数控化率仅达到 50%,参考欧美日本等发达国家机床数控化率接近 100%,我国机床的数控化 程度的提升空间很大。 刀具作为数控金属切削机床的关键零部件,具有消耗品属性,除了每年新增数控机床的增 量需求,仅存量机床的配备需要,都将带动数控刀具的消费需求。我国是钨产量大国,钨是刀 具的主要原材料,国家和地方政策支持叠加制造业提质升级,数控刀具进口替代是我国刀具行 业的主要发展方向。

注塑机:2021 年行业高景气,压铸一体化将带来新增量 根据中国塑料机械工业协会数据显示,2021 年国内注塑机产量同比增加 7%,销售额同比 增加 17%。根据中国塑料机械工业协会发布的《中国塑料机械工业行业十四五发展规划》统 计,“十三五”期间,由于国内产业整休水平和技术的提升,市场上替代进口效果显著,在塑 料机械市场的空前增长下,进口设备在 2015-2020 期间仅从 15.25 亿美元增长到 17.89 亿美元, 平均年增长 3.24%;2021 年注塑机进口金额 7.43 亿美元,同比增长 25.2%。

出口方面,塑料 机械出口额从 2015 年的 18.91 亿美元增长到 2020 年的 28.46 亿美元,年均增长 8.52%;2021 年注塑机出口金额 16.93 亿美元,同比增长 39.1%。我国是名副其实的塑料生产与销售大国, 在全球塑机市场上的影响力举足轻重,随着塑料机械相关技术的进步革新,国内企业不断选用 先进制造技术和设备,广泛采用现代化管理方法和先进制造生产模式,在国内外市场的竞争力 与影响力不断提升。

机器人:后疫情时代需求将加速释放 2021 年工业机器人行业实现快速增长,国家统计局数据显示,2021 年我国工业机器人产 量 36.6 万台,同比增长 44.9%,连续保持六年增长,2015~2021 年 CAGR 达 49.3%。2021 年 一季度我国工业机器人产量 10.25 万台,同比增加 10.2%,其中三月份产量 4.43 万台,创六年 来单月产量新高,可见工业机器人行业长期向好的发展趋势没有改变。

得益于国家政策的支持、劳动力成本上升,及疫情显著加速国产替代,2021 年,几乎所 有的自动化产品线均保持了高速增长,增速大于 15%,其中高端装备、产业升级、工业互联网 相关的产品线增速大于 30%,如运动控制、传感器、工业云、CNC 等细分领域。

激光:市场应用不断拓宽,国产替代进程顺利 随着激光技术自身的发展,全球激光行业的影响与市场应用在不断拓宽,激光加工工艺的 精准化、智能化等突出优势得到充分体现;通过自动化激光加工设备提升产品质量与生产效率、 降低人工成本已成为行业趋势。

据中科院武汉文献情报中心编制的《2021 中国激光产业发展报告》测算,过去十年,中 国激光设备市场整体销售收入规模从 2015 年的 345 亿元增长到 2020 年的 692 亿元;2021 年 中国激光设备市场整体销售收入规模预计为 820 亿元,相较 2020 年度增长 18.50%。据 OptechConsulting 测算,2009-2020 年全球激光加工设备市场 CAGR 约为 11.4%,中国工业激 光设备 2010-2020 年 CAGR 约 21.7%。同时根据《2021 年中国激光产业发展报告》,我国光 纤激光上器市场规模达到 94.2 亿元,占全球份额约为 43.7%。由此可见,我国已经成为光纤激 光器需求与应用的主要市场。

三、紧抓受益技术变革趋势的设备投资机遇

光伏设备:新增装机增长叠加技术迭代,设备需求景气向上

1、光伏产业链面临的技术变革

降低度电成本、开发高效电池,即降本增效是行业发展趋势和主流方向。硅料环节目前主 流技术路线为改良西门子法,流化床法凭借无需破碎、可 连续加料等优势加速渗透;拉棒环节,CCZ 连续直拉法省去了单晶棒冷却时间,大大提升生 产效率;硅片向薄片化、大尺寸方向发展,以有效较少单片硅耗量及硅棒的切割损耗;在开发 高效电池方面,目前主流的 P 型电池向光电转化效率更高的 N 型电池 转变。在上游环节的技术变革影响下及降本增效目标驱动下,组件环节技术变革主要围绕适应 电池片调整、提高转换效率及单位电池片密度而进行。

2、硅片设备

硅片连接上游硅料及下游电池片,目前单晶硅片是市场主流 多晶硅片占比快速减少,单晶硅片市占比从 2016 年不足 20%提升至 2021 年 95%。硅片 是实现多晶硅原料向光伏晶硅电池转变的必经阶段。单晶硅片制造企业主要利用单晶硅炉生 产单晶硅棒,多晶硅片企业主要利用铸锭炉生产多晶硅锭,而后再将其加工成单晶硅片或多晶 硅片,最终用于制造晶硅电池片。光伏硅片可分为多晶和单晶硅片,当硅原子以金刚石晶格排 列晶核的晶面取向相同为单晶,否则为多晶。因单晶电池光电转换效率可比多晶电池高 2-3%, 在光伏电池降本增效的目标驱动下,单晶硅片市占比迅速提升。

硅片制造工艺步骤主要包括拉晶、切片,目前设备均已实现国产化,拉晶过程根据掺杂剂 不同分别得到 P 型或 N 型硅片,切片步骤目前主要采用金刚线切割。拉晶工艺主要包括 Fz、Cz,Fz 法可生产高纯度单晶,但对多晶硅原料的尺寸、设备、技术要 求较为苛刻,生产成本高,目前主要用于对硅片要求更高的半导体领域。光伏领域主要使用 Cz 法,Cz 法过程中掺杂三价硼族得到 P 型硅片,五价磷族得到 N 型硅片。拉晶环节核心设备为 单晶炉,已全面国产化。

光伏硅片切割主要采用线锯切割方式,分为游离磨料和固结磨料两种, 前者以砂浆切割为代表,通过钢线、游离液体磨料及待切割硅料三者摩擦作用进行切割;后者 采用金刚线进行切割,具有切割速度快、硅片品质高、成本低的优 点,目前在单晶领域金刚线切割已完全取代砂浆切割。切片环节核心设备为多线切割机,国产 厂商已主导市场。

硅片环节迎大尺寸、薄片化、N 型化历史机遇 拉晶环节降本路线主要是大尺寸及优化投料工艺。目前公认大尺寸体系可降低全产业链 生产成本约 0.07-0.09 元/w,拉晶环节老旧单晶炉已无法拉制 210 尺寸硅片对应硅棒,单晶炉 设备迎更新需求。

当硅片尺寸在一定范围内增大时,不换设备只改变夹具就可增加产出率,有 效摊薄单位成本。自 2019 年中环 210 和隆基 18X 的相继推出,大尺寸硅片在 2021 年三季度 市占比首次超过 50%并持续增加中。根据 PV Infolink 预测,到 2022 年末,大尺寸硅片包括 182 和 210 的市占将达 79%。老旧单晶炉设备热屏内径一般不超 300mm,有的仅为 270mm, 而目前 210 硅片对应硅棒外径约 300mm,原单晶炉已无法满足 210 尺寸硅片所需硅棒的拉制 需求。目前8-12 英寸第四代且实现全自动化升级,第四代的 160炉型, 热场尺寸达 36 英寸以上,单炉投料量达 2800kg 以上。

RCZ在拉制单根硅棒时留下部分硅溶液使得坩埚保持高温,可令坩埚 多次利用,目前成为主流技术。CCZ可以一边加料一边拉制晶棒,增加了拉晶效 率,单晶电阻率一致性强、品质更高,对硅料要求高,更适合拉制 N 型硅,有望成为下一代拉 棒主流工艺。 切片环节降本路线主要是薄片化及切割细线化。

硅片薄片化可以有效减少硅材料消耗, 提高单位产能,目前市场主流的 182、210单晶硅片厚度达到 160um,相比 2016年减薄了 16%。 2021 年以来,受到硅料价格快速上涨影响,硅片厚度有加速减薄的趋势。同时,为减少切片 环节因锯缝造成的硅料损失,金刚线切割呈现细线化趋势,金刚线母线直径已由 2016 年的 80um 降至 2021 年 43um 左右。 N 型电池具有弱光响应好、光致衰减小等优点,有更大的效率提升空间,N 型电池是电池 技术发展主要方向,对应 N 型硅片需求进一步增加,N 型硅片相比 P 型硅片需要纯度更高的 多晶硅料。

根据 CPIA 预测,2022 年 N 型硅片市占将达 10%左右,预计 2025 年市占达到 25%。 2022 年以来硅棒/硅片规划及在建规模已超 200GW,带动硅片设备需求。产业链垂直一 体化趋势愈发明显。2021 年硅料硅片涨价潮以来,光伏电池片、组件厂商愈发认识到硅料、 硅片环节重要性,促进部分下游厂商加快垂直一体化的布局,呈现进一步整合趋势。

3、电池片设备

P 型向 N 型转换,高效电池技术路线引领光伏发展新纪元 高转换效率牵引下,BSF→PERC→N 型电池技 术总路线清晰,2021 年 PERC 新建量产线市占 91.2%,N 型电池市占 3%,随着 N 型电池成 本的降低及良率的提升,市占有望进一步提升。对四年以来的电池片渗透率进行复盘,2017 年 常规 BSF 电池市占率达 83%,随着 PERC 效率得到市场认可,市占率由 2017 年 15%提升至 2020 年 86%,基本全面替代 BSF 电池。2021 年,新建量产产线仍以 PERC 电池产线为主,随着 PERC 电池片新产能持续释放,PERC 市场占比进一步提升至 91.2%。

2021 年 BSF 电池市 场占比下降至 5%,较 2020 年下降 3.8%。N 型电池 量产规模仍较少,市占比 3%,具体而言,TOPcon 产品良率低的关键技术问题仍未完全解决, 异质结电池制造成本端仍比 TOPcon 高 0.2 元/w 左右。根据 CPIA 预测,伴随高效 N 型电池生产成本的降低及 良率的提升,预计 2027 年 N 型电池量产线市占比将超 50%。

TOPCon 与 PERC 产线兼容性高,可以由 PERC 电池设备升级改造,激光掺杂有望进一 步提升效率,先进电池厂良率已接近 PERC 电池产品,截止 2022 年末产能预计达到 44.5GW。 限制 PERC 电池技术发展主要原因是效率提升问题,2021 年 P 型单晶 PERC 电池平均量产转 换效率达到 23.1%,较 2020 年提高 0.3 个百分点,已接近 PERC24.5%效率极限。TOPCon 通 过在电池表面制备一层超薄隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层,二者共同形成钝化接触 结构,提升电池开路电压和短路电流,从而实现光电转换效率。TOPCon 单晶电池 2021 年量 产平均转换效率 24%,极限效率值为 28.7%,有很大提升空间。晶科能源 2021 年 TOPCon 电池量产效率达 24.5%,良率已接近 PERC 电池产品。硼在硅中扩散慢,常规扩散方法难度高, 而激光掺杂具有低损伤、高效掺杂等优势,激光掺杂有望进一步提升效率。

HJT 电池工序简单可控、光致衰减低、效率高,相较其他路线有明显优势,目前单瓦制 造成本高是阻碍 HJT 迅速扩张的重要原因。目前 HJT 电池组件 1GW 的总投资约 7 亿元人民 币左右。主要降本增效路线:一是微晶技术量产,电 池片平均转换效率显著提升。二是浆料平价,通过引入 12BB 以上多主栅技术、优化网版、银 包铜量产导入等工作,显著降低浆料成本。目前华晟 M6-12BB 电池单片银耗量已降至 150mg 以下,导入银包铜浆料后年内有望将 HJT 电池银浆耗量降至 120mg/片。三是硅片薄片化,异 质结的对称结构、低温或无应力制程可以适应更薄的硅片,100um 厚度超薄 HJT 专用硅片的 量产导入,在当前成本结构下可直接降低 HJT 产业链成本约 0.17 元/w。

xBC 技术将 PN 结、基底与发射区的接触电极以交指形状做在电池背面,可最大减少光学 损失,相较于常规电池可以获得更高的电流,目前制程工艺复杂,激光开槽技术可用于背面钝 化层开膜上,可简化工艺流程,大幅降低生产成本。隆基绿能 HPBC 电池泰州 4GW 将于 2022 年 8 月投产。

4、组件设备

在上游环节的技术变革影响下及降本增效目标驱动下,组件环节技术进步方向主要包括 适应电池片栅线调整的多主栅串焊工艺、提高光电转换效率的半片等工艺、提高单位面积电池 密度方向的叠瓦、拼片等工艺。 2020 前的组件设备只可兼容到 166 尺寸,在硅片大尺寸趋势下,由于组件设备的不兼容 性,2020-2021 年行业扩产的重要驱动力来自于大尺寸设备对小尺寸的替代。光伏组件制备核 心设备为串焊机,价值量占组件设备价值量的三分之一左右,受益于大尺寸组件的占比上升, 串焊机更新周期由原来的 3-5 年缩短至一年半。

电动车产业链设备投资机遇

1、动力电池扩产潮叠加技术革新,锂电设备景气上行

新能源汽车进入高速发展期,动力电池装车量快速增长 2021 年全球新能源汽车销量实现逆势增长,在汽车市场中占比快速提升。根据 EVTank 数 据,2021 年全球新能源汽车销量达到 670 万辆,同比大幅增长 109.51%。中国新能源汽车市场 产销两旺表现突出,2021 年新能源汽车产量为 354.5 万辆,同比增长 159.52%;新能源汽车销 量为 352.1 万辆,同比增长 157.57%;连续 7 年位居全球第一。

同时,新能源汽车渗透率实现快速上升,全球市场新能源汽车渗透率由 2020 年的 4.1%上 升至 2021 年的 7.93%。2021 年中国新能源汽车渗透率大幅提高至 13.4%,相比 2020 年增长 8pct。截至 2022 年 5 月,我国新能源汽车渗透率已上升至 24.01%。

在新能源汽车市场的强劲增长态势下,动力电池装机量大幅提升。2021 年,中国动力电 池累计产量达到 219.69GWh,同比增长 163.44%。其中磷酸铁锂电池累计产量为 125.38GWh, 占总产量的 57.07%,同比增长 262.88%。三元电池累计产量为 93.86GWh,占总产量的 42.73%, 同比增长 93.59%。2021 年,我国动力电池累计装车量 154.5GWh,同比累计增长 142.8%。其 中三元电池累计装车量 74.3GWh,占总装车量的 48.1%,同比累计增长 91.3%;磷酸铁锂电池 累计装车量 79.8GWh,占总装车量 51.7%,同比累计增长 227.4%。

下游市场需求旺盛,锂电池市场空间广阔。“双碳”目标和新能源汽车渗透率的提升,带 动动力锂电池市场规模持续扩张。消费锂电池方面,尽管传统 3C 电子进入存量时代,但其整 体规模体量仍在,同时可穿戴设备、无人机、电子烟等新兴领域也能为消费锂电池市场带来需 求增量。储能锂电池方面,一系列鼓励储能发展的产业政策的落地叠加储能应用场景的多元化 将会为储能锂电池带来可观的发展空间。2021年全球锂电池出货量为 601GWh,同比增长140%。 其中动力锂电池出货量为 427GWh,同比增长 139.89%,占锂电池出货量的 71.05%。消费锂电 池出货量为 63GWh,同比增长 5%,占锂电池出货量的 10.48%。储能锂电池出货量为 111GWh, 同比增长 236.36%,占锂电池出货量的 18.47%。

新一轮动力电池扩产叠加技术迭代,锂电设备需求高增 受益于新能源汽车迅猛发展背景下,动力电池需求的快速增长,动力电池厂商开启新一 轮扩产潮。2021 年,国内动力电池企业发布扩产项目规划超过 1650GWh。根据 GGII 预测, 2022 全球动力电池规划产能将达 1TWh。2021 年,全球锂电设备市场规模达到 952 亿元,其 中中国锂电设备市场规模为 634 亿元,在全球市场份额中占比达到 66.6%。中国锂电设备在全 球市场占据半壁江山,本轮扩产将充分利好锂电设备龙头企业。

动力电池工艺不断革新,促进锂电设备多环节技术升级。2020 年 9 月,特斯拉发布 4680 电池,采用无极耳、干电极技术,充放电效率比传统圆柱电池提升 6 倍,可提高续航里程 16%, 度电成本下降 56%。相比传统电池,4680 电池的生产工艺在涂布、分切、焊接等前段、中段 多个工艺环节均需要进行设备的技术升级,以激光设备为主的相关设备厂商充分受益。

卷绕/叠片是锂电池生产中段工序电芯制造中最为核心的环节,卷绕工艺难度较低,生产 速度较快,成本较低,被广泛应用于圆柱形与方形电池;叠片工艺生产的电芯能量密度高、内 阻小、充放电速率高,主要应用于软包电池。随着比亚迪刀片电池、蜂巢 L6 等大尺寸、薄片 化动力电池的陆续推出,卷绕工艺难以满足电芯生产要求,叠片机在方形电池中的渗透率有望 提升。另一方面,根据 SNE Research 数据,2022Q1 方形电池市场份额为 63.6%,同比提高 10.5pct,方形电池占比回升,将利好相关叠片设备企业。

2、换电市场扬帆起航,设备厂商率先受益

补能需求+政策导向,推动换电市场快速发展 随着新能源汽车渗透率的快速提升,新能源汽车的补能需求也大幅提高。目前,新能源汽 车补能方式主要有充电和换电两种。充电补能分为慢充与快充两种形式,分别对应交流充电桩 与直流充电桩。交流充电桩功率较低,电池需要 8-10 小时才能充满。直流充电桩功率较高, 电池在半个小时内就可充满 80%,但是直流充电对电池损耗较大。换电模式为直接更换电池进 行补能,通过换电站对大量电池集中储存、集中充电,于站内为新能源汽车提供电池更换服务, 按换电方式可分为底盘换电、侧方换电和分箱换电。

相比充电模式,换电模式在土地利用,补能效率、电网调配等方面更具优势:1)换电模 式土地利用率更高。在充电模式下,每一个停车位都需要配备一个充电桩,新增的补能需求只 能通过新建充电桩的方式满足。同时车辆对于车位的占用时长难以控制,容易出现充电桩闲置 的情况。而换电站类似加油站,需要更换电池补能的车辆可以做到随换随走,对于土地的需求 主要集中在前期建设上。

2)换电模式补能效率更高。即使是在快充模式下,将电池充满 80% 也需要半个小时。然而,换电模式通过更换电池的方式,可以将补能时间缩短至 5 分钟以下, 大幅提升补能效率。

3)换电补能有利于电网错峰配电。受用户工作与生活的影响,目前充电桩的使用主要集中在某几个时间段,加重电网负担。换电模式下,换电站能够在夜间用电低谷 期对电池充电,降低电网调峰幅度。另外,夜间充电还能降低充电成本。以北京一般工商业为 例,电压在 1 千伏以下的充电电价为峰时每度 1.42 元,谷时每度 0.29 元,两者之间有 1.13 元 的价差。同时,换电站的形式也有助于运营商统一调配,统筹管理。

国家陆续发布多项政策,自上而下推动换电模式发展。自 2020 年起,我国发布各项政策 大力推进换电模式建设。2020 年 5 月,换电首次被写入政府工作报告,同年 10 月,国务院发 布的《新能源汽车产业发展规划》,提出鼓励开展换电模式应用。2021 年 10 月,工信部在全国 11 个城市启动新能源汽车换电模式应用试点工作。同年 11 月,《电动 汽车换电安全要求》正式实施,成为我国换电行业的第一个基本通用性国家行业标准,有望推 动换电行业标准化,促进换电市场发展。

在政策推动和新能源汽车市场的飞速发展下,我国乘用车换电站数量快速增加。截至 2022 年 5 月,我国已建成乘用车换电站数量从 2021 年 1 月的 562 座,增长至 1519 座,环比增加 2.64%。从市场格局来看,蔚来、奥动新能源和伯坦科技为主要的换电站建设企业,其中蔚来的市场份额达到 63.92%。

换电站布局进程加速,设备市场空间巨大 目前,我国布局换电站的玩家主要可以分为三类:1)以北汽、吉利、蔚来为代表的车企; 2)以宁德时代为代表的动力电池企业;3)以奥动新能源为代表的第三方运营商。

蔚来换电站主要面向 C 端客户,并推出独有的 BaaS 服务。自 2017 年 ES8 起,所有电动 车均支持换电。2020 年,蔚来推出车电分离的电池租用服务模式,并与宁德时代、 湖北省科技投资集团以及国泰君安国际控股有限公司子公司共同投资电池资产公司。用户分 别购买电动汽车和租用电池,选择 BaaS 服务购买 75kWh 和 100kWh 的新能源汽车可分别节 省 81340 元和 140600 元,并对电池每月支付 980 元和 1680 元的租用费。蔚来自 2021 年 4 月 起部署的第二代换电站,将换电时间缩短至 3 分钟内,可容纳 13 块电池。

宁德时代推出巧克力换电块,布局换电市场。2022 年 1 月 18 日,宁德时代发布专用电池 交换网络品牌 EVOGO,推出由“换电块、快换站、APP”三大产品共同组成的组合换电整体解 决方案和服务。其中,电池块采用宁德时代的 CTP 技术,重量能量密度超过 160Wh/kg,体积 能量密度超过 325Wh/L,能够提供 200km 左右的续航。同时,该电池块适配目前 80%以上的 已上市电动汽车以及未来三年内在专用 EV 平台上开发的电动汽车。快换站占地约三个停车 位,最多可储存 48 个电池块,只需一分钟即可更换单块电池。APP 承担了不同模块与消费者 之间的纽带作用,提供了人、车、站、电块的相互连接和服务。

奥动新能源作为第三方运营商,与车企和电池厂紧密合作。奥动开发了独有的底盘卡扣式 换电技术,换电站可实现 20 秒全程自动化极速换电,日服务量可满足 1000 辆出租/网约车或 5000 辆私家车,设备占地面积仅 155 平方米。奥动新能源通过与电池厂合作开发换电电池包, 并设立奥动电池银行,可实现电池全生命周期管理。 多家企业发布换电站规划,换电设备市场规模广阔。根据主要换电站建设企业的布局规 划,预计 2022 年我国将建成换电站超 3000 座,以单换电站设备价值量 150-200 万元计算,对 应设备投资规模 45-60 亿元;到 2025 年建成换电站达 28000 座,对应设备投资规模 420-560 亿元。

3、汽车轻量化趋势明朗,一体压铸设备需求释放

汽车轻量化加速,压铸机市场空间广阔 在全球节能减排的大趋势下,汽车轻量化已成为全球汽车工业的一致目标。《中国制造 2025》明确指出轻量化技术是汽车行业未来共同突破的重点方向。为实现“双碳”目标,我国 持续推进乘用车平均油耗下行,2020 年我国乘用车平均油耗已从 2016 年的 6.43L/100km 下降至 5.55L/100km。

我国乘用车新车油耗在 2025 年、2030 年、2035 年大的目标值分别为 4.6L/100km、3.2L/100km 和 2.0L/100km。有关研究表明,汽车整车重量每减少 10%,燃油效率可提高 6-8%;重量每减少 100kg,百公里油耗可降低 0.3-0.6L,二氧化碳排放可减少约 5g/km。汽车轻量化成为实现汽车 降低油耗,节能减排的重要途径之一。

全球新能源汽车渗透率快速提高,亟需轻量化缓解里程焦虑。新能源汽车的三电系统大大增加了整备质量,相比燃油车,新能源汽车往往重 10%。研究表明,纯 电动汽车整车重量每降低 10kg,续航里程可增加 2.5km。作为新能源汽车的难题,提高续航里 程一直是消费者的需求和新能源车企的目标。《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》对纯电动 乘用车轻量化设定的目标是,至 2025 年、2030 年和 2035 年整车轻量化系数分别降低 15%、 25%和 35%。

随着下游汽车行业的飞速发展,以及汽车轻量化进程的加快,压铸机市场规模持续扩大。 压铸机主要应用于汽车、摩托车、3C、家电、电动工具、航空航天等高科技产业。发达国家与汽车相关的模具需求占模 具总需求量的 40%以上,目前我国与汽车相关的模具需求约占模具总需求量的 30%,其中大 部分压铸需求直接来源于汽车压铸件,2020 年我国 65%的压铸机应用于汽车和摩托车领域。 随着汽车产销规模的逐年攀升,压铸机市场飞速发展,2020 年我国压铸机市场规模达到约 170 亿元,同比增长 21.43%。

特斯拉引领,车厂纷纷布局一体化压铸 传统压铸 vs 一体压铸。传统车身制造覆盖四大工艺:1)冲压:借助压力机与模具将板材 连续冲压为小块钣金零件;2)焊装:将冲压好的车身零件用夹具定位,采用装配后焊接的方 法将其接合形成车身总成;3)喷涂:喷涂油漆于白车身上,起到防腐蚀与装饰 的作用;4)总装:将车身、动力系统、电控系统、内外饰等各零件装配生产为整车。一体化 压铸则通过大吨位压铸机,将多个单独、分散的铝合金零部件高度集成,再一次成型压铸为 1- 2 个大型铝铸件,从而替代多个零部件先冲压再焊接在一起的方式。所需生产零部件数量骤减, 同时大幅减少焊接、涂胶环节,极大简化了车身整体生产流程。

特斯拉率先布局一体化压铸,有效实现生产环节降本增效。2019 年 7 月,特斯拉发布新 专利“汽车车架的多向车身一体成型铸造机和相关铸造方法”。2020 年 9 月,特斯拉宣布 Model Y 将采用一体式压铸后地板总成,使用意德拉 6000 吨级压铸单元 Giga Press,将零件个数由 70 个减少至 1-2 个,制造成本下降 40%,制造时间由传统工艺的 1-2 小时缩减至 3-5 分钟。

一体化压铸利用 3 个大型压铸件替 换由 370 个零件组成的整个下车体总成,可实现整体减重 10%,续航增加 14%。至 2021 年初, 特斯拉美国、德国、中国上海的四座整车工厂均已安装超大型压铸机,用于 Model Y 一体成型 后地板生产。2022 年 4 月开始交付 Model Y 的德州超级工厂采用一体化压铸工艺,使车身生 产时间只需 45 秒,应用于 Model Y 车身前后底板生产过程中,大量减少焊接等环节,将多个 焊接件减少为 1 个。此外,该方案可将前后地板零部件数量从 171 个减少至 2 个,焊接点数量 减少超 1600 个。此外,一体化压铸还可将工厂占地面积减少 30%,所需技术工人数量缩减至 原来的十分之一。

国内外车企紧跟特斯拉脚步,布局一体化压铸技术。随着一体压铸技术在 Model Y 后地 板应用的逐渐成熟,特斯拉将一体压铸逐步推广至 Model Y 前机舱、Cybertruck 后地板等其他 结构件上,其中 Cybertruck 后地板将使用 8000T 压铸机进行生产。沃尔沃、大众、蔚来等国内 外车企也纷纷布局一体化压铸产能和铝合金材料,从而实现车身轻量化。

下游需求升级,压铸设备企业布局超大型压铸机 新能源车企布局一体化压铸带动超大型压铸机需求增长,压铸设备企业率先受益。作为一 体化压铸生产的核心设备,目前大型高端压铸设备供应商主要为海外企业,包括布勒、意德拉 和意特佩雷斯,其中意德拉于 2008 年被力劲科技收购。为满足新能源车企的一体化压铸需求, 国内主要压铸企业加快布局一体化压铸产能。并在 2021 年、2022 年分别向力劲科技采购了 9 台 2800- 9000T 的中大型压铸机。在超大型压铸设备需求上升的背景下,国内压铸设备企业陆续进入超 大型压铸机领域。

精选报告来源:【未来智库】

 
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