两机产业专题报告：燃气轮机：AI驱动全球燃机需求上行，关注国内配套份额提升机遇

AI驱动全球燃机需求上行，关注国内配套份额提升机遇 2 0 2 6.2.6 分析师：陈鼎如执业证书编号：S0740521080001Email：chendr01@zts.com.cn 分析师：马梦泽执业证书编号：S0740523060003Email：mamz@zts.com.cn 核心观点 ◆燃气轮机：下游应用场景广泛，F级是目前主流机型 ➢燃气轮机是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，基本结构包含压气机、燃烧室和涡轮三大部分。纵观全球发展历程，燃气轮机产品功率、燃气温度和热效率持续提升，形成E级成熟、F级主流、H/J级极致发展态势。 ➢按照功率大小，燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机。重型燃气轮机主要应用场景是以固定发电机组为代表的城市电网；轻型燃气轮机的主要应用场景为工业发电、船舶动力、油气输送、分布式发电以及军事等领域。 ◆需求侧：AI驱动燃机市场步入景气周期，海外龙头订单高增 ➢AI驱动：全球数据中心持续扩张，未来5年美国AI数据中心将需要额外31GW电力。全球数据中心的耗电量将从2024年的415TWh增长到2030年的945TWh，其中美国占电力需求的45%。2025-2030年美国AI数据中心将需要额外31GW电力。燃气轮机凭借启动快、易部署、发电稳定、节能环保、维护方便、低成本等优势，或成为AIDC供电的最佳选择。 ➢市场规模：未来10年全球燃气装机容量将达100GW/年以上，美国未来五年新增250GW。2026-2035年全球燃气装机容量将稳定维持在100GW/年以上，较2022年61GW实现64%的大幅增长。未来五年，美国/中东/欧洲/其他新增燃气装机量将达250/50/40/85GW。 ➢主机订单：2024年起全球燃气轮机主机厂订单快速增长，2025年接单量再创新高。燃气轮机OEM市场高度集中，GEV、西门子能源、三菱分别占据全球34%、27%、24%份额。订单方面：1）GEV：根据公司25年财报，电力板块25Q4新签24GW合同（21GW预约合同和3GW订单），目前在手订单合计83GW（包含40GW未交付订单以及43GW预约合同）。2）西门子能源：公司预计25财年新接燃气订单26GW（同增63%），其中来自数据中心需求约占1/4。目前在手订单合计78GW。3）三菱重工：公司预计25财年联合燃机机组订单达2.1万亿日元（同增42%）。 ➢主机扩产：主机厂提升未来燃气轮机产能规划以应对订单交付积压问题，为产业链未来5年提供高景气保障。1）西门子：24年产能17GW，规划27年扩到22GW，28-30年扩到30GW。2）GEV：25年销量15.3GW。根据25M12投资者大会，26-28年产能提升20%。2026年产能提升至20GW，2028年产能提升至24GW（包括90-100台重燃机组）。3）三菱重工：2025年9月提出未来两年翻倍燃气轮机产能 2➢后市场：全球燃机装机量与销售量存在一定错配，后市场确定性加强。北美燃机需求约占全球20%以上，但24年实际装机量明显小于当年销量。目前全球燃机市场平均服役年限已经达到19.7年，小修翻新、中修部件替换及大修后市场空间广阔。 核心观点 ◆供给侧：产业链整体产能偏紧，国内供应商全球份额有望提升 ➢部件价值构成中，叶片占比最大。价值量分布上看，由于燃机与航发技术同源，以CFM56为例，其叶片价值占比35%，占比最大。其次，控制系统价值量占比18%、涡轮盘占比16.5%、燃烧室占比10%、机匣占比6%。 ➢海外零部件环节产能偏紧。Howmet作为燃气轮机领域GEV、西门子、三菱最大的燃机涡轮叶片供应商，其2020年分拆完成后，公司固定资产大幅下滑。其后在2020-2023年，公司固定资产净额持续下滑，2024年逐步恢复增长。从资本开支的角度看，2020年后，Howmet的资本开支一直处于历史低位。 ➢国内两机供应商长期配套军用及商用发动机部件，燃气轮机作为持续扩张的新兴赛道，为国内两机厂商长期发展提供新增长曲线。 ◆建议关注国内配套全球份额提升机会及进展 ➢高温合金：隆达股份➢叶片：应流股份、万泽股份、航亚科技➢其他部件：航宇科技、派克新材、万泽股份、三角防务 ➢风险提示：全球数据中心扩张不及预期风险、国内主要厂商订单及扩产进度不及预期风险、研究报告所用公开资料可能存在信息滞后风险、第三方数据失真风险 目录CONTENTS 1.燃气轮机：下游应用场景广泛，F级是目前主流机型 2.需求：AI驱动燃机市场步入景气周期，海外龙头订单高增3.供给：产业链整体产能偏紧，国内供应商全球份额有望提升4.投资建议 专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信中 泰 证 券 研 究 所 1.1燃气轮机：实现热-功转换的旋转叶轮式热力发动机，三大部件组成简单循环 ◆燃气轮机是以连续流动的气体为工质、把热能转换为机械功的旋转式动力机械，基本结构包含压气机、燃烧室和涡轮三大部分。 ➢工质顺序经过吸气压缩、燃烧加热、膨胀做功以及排气放热等4个工作过程，从而完成一个由热变功转化的热力循环。1）吸气与压缩。压气机从外界大气环境吸入空气、并逐级压缩（空气的温度与压力也将逐级升高）。2）燃烧。压缩空气被送到燃烧室与喷入的燃料混合燃烧产生高温高压的燃气。3）膨胀做功。高温高压的燃气流向涡轮部件膨胀，推动涡轮叶片高速旋转，将燃气的热能和压力能转化为机械能。4）排气。做完功的燃气通过排气段排出到大气中，或进入余热锅炉（在联合循环中）进行废热回收。 1.1燃气轮机：实现热-功转换的旋转叶轮式热力发动机，三大部件组成简单循环 贝克休斯/GE LM6000系列燃气轮机结构示意图 高压透平（HPT）：驱动压气机完成热力循环 低压压气机（LPC）：完成“粗压缩”，为高压压气机供能LM6000燃机低压压气机（左）；低压压气机主要部件选材（右） LM6000高压透平（左）；高压透平主要部件选材（右） 低高压透平（HPT）：输出有效轴功供外载使用 LM6000低压透平（左）；低压透平主要部件选材（右） 高压压气机（HPC）：完成“精压缩”，为燃烧室提供符合设计压力的高温高压空气 LM6000燃机高压压气机（左）；高压压气机主要部件选材（右） 燃烧室：LM6000燃烧室为环形燃烧室，由带扩压器的燃烧室外套、机匣内套、火焰筒、燃料喷嘴、点火装置等组成。下图：单环腔燃烧室燃烧室和干式低排放燃烧室主要部件选材 1.2燃气轮机应用广泛且持续迭代，F级是目前的主流机型 ➢燃气轮机产品功率、燃气温度和热效率持续提升。1）诞生与起步（20世纪初-1940s）：1903年，挪威工程师研制出世界上第一台可稳定运行的燃气轮机。1939年瑞士BBC公司制造出世界首台工业用燃气轮机。2）快速发展期（1950s-1970s）：航空带动发展，燃气轮机的涡轮前温度、压气机压缩比等核心参数大幅提升，热效率显著提高。GE公司实现了30MW级输出，热效率达到28%，标志着燃气轮机进入规模化应用阶段。3）E级成熟期（1980s-1990s中期）：燃气初温突破1100℃，单机功率提升至100MW级，1978-1995年全球1MW级以上发电燃气轮机共销售近九千台，全球化世界燃气轮机市场开始形成。4）F级主流化（1990s中期-2010年）：燃气温度升至1350℃，利用模化设计快速形成系列化产品，功率增加到285-300MW、效率36%—37%，确立了全球发电的中坚地位。5）H/J级极致化（2010年至今）：燃气温度达1600℃，三菱、西门子等通过先进冷却与燃烧技术，将单机功率推高至400-500MW级，联合循环效率突破60%，代表了当今装备制造的最高水平。 1.2燃气轮机应用广泛且持续迭代，F级是目前的主流机型 ◆下游应用场景丰富，重型燃机按燃气工作温度分类。 ➢按照功率大小，燃气轮机分为重型燃气轮机和轻型燃气轮机。重型燃气轮机主要应用场景是以固定发电机组为代表的城市电网；轻型燃气轮机的主要应用场景为工业发电、船舶动力、油气输送、分布式发电以及军事等领域。 1.2燃气轮机应用广泛且持续迭代，F级是目前的主流机型 目录CONTENTS 1.燃气轮机：下游应用场景广泛，F级是目前主流机型 2.需求：AI驱动燃机市场步入景气周期，海外龙头订单高增 3.供给：产业链整体产能偏紧，国内供应商全球份额有望提升4.投资建议 专 业 ｜ 领 先 ｜ 深 度 ｜ 诚 信中 泰 证 券 研 究 所 2.1全球数据中心持续扩张，未来5年美国AI数据中心将需要额外31GW电力 ◆全球数据中心持续扩张背景下，AI用电量将保持高速增长。 ➢伴随人工智能应用普及以及工业电气化，全球数据中心需求呈现指数级增长。同时伴随数据中心通过集成高性能GPU和CPU，实现算力密度与能效的双重突破。数据中心机架的平均功率已从每机架2-3kw增长到约15kw，部分尖端数据中心机架功率达50-100kw，巨大的功率增长远远超出大多数电力公司的供电能力，造成较大电力供给缺口。 ➢根据国际能源署（IEA），2024年全球数据中心的耗电量为415TWh，约占全球电力需求的1.5%，预计到2030年将达到945TWh，其中美国占电力需求的45%。根据Tudor,Pickering,Holt&Co，2025-2030年美国AI数据中心将需要额外31GW电力。 2.2燃气轮机或成为AIDC供电的短期最佳选择 ◆燃气轮机凭借启动快、易部署、发电稳定、节能环保、维护方便、低成本等优势，或成为AIDC供电的最佳选择。 ➢1.相比核电，气电项目建设速度较快。传统气电项目建设周期通常在2-4年，核电项目更长达5-10年。➢2.相比光伏及风电，气电项目发电稳定性更优，燃气机组可快速调节输出功率以适应电网需求波动，调节能力强能有效平衡新能源波动。➢3.相比柴油发电，数据中心燃气轮机发电机组具备易于部署、发电品质好、节能环保和维护方便等优势。➢4.平准化发电成本方面，气电（燃气-蒸汽联合循环发电）发电建设成本在各类发电方式中处于较低水平。➢根据国际能源署的数据，截至2024年，天然气为美国数据中心提供了超过40%的电力。风能和太阳能等可再生能源为数据中心提供了约24%的电力，核能提供了约20%，煤炭提供了约15%。预计到2030年，天然气仍将是数据中心能源供应的主要来源，但核能最终可能会发挥更大的作用。 2.3未来10年全球燃气装机容量将达100GW/年以上，美国未来五年新增250GW ◆2024年燃机市场规模57GW，2025年或将突破70GW，未来10年全球燃气装机容量（含联合循环机组）将达100GW/年以上。 ➢根据西门子能源预测，2026-2035年间，全球燃气装机容量（含联合循环机组）将稳定维持在100GW/年以上，较2022年的61GW实现64%的大幅增长。 ➢未来五年，美国/中东/欧洲/其他国家及地区新增燃气装机量将达250/50/40/85GW。 2.42024年起全球燃气轮机主机厂订单快速增长，2025年接单量再创新高 ◆整机供给：GEV、西门子能源和三菱占据全球燃机OEM85%份额，2024年起三巨头订单快速增长。 ➢燃气轮机OEM市场高度集中，GEV、西门子能源、三菱分别占据全球34%、27%、24%份额。 ➢OEM订单方面，受益于强劲市场需求和价格上涨，2025年下游主机厂新接订单持续增长。以西门子能源为例：25财年燃机订单达26GW（同比+63%，约1/4来自数据中心），对应230亿欧元（同比+40%），对应194台燃机（同比+94%）。 2.4 2024年起全球燃气轮机主机厂订单快速增长，2025年接单量再创新高 ◆订单：2025年起三巨头订单持续创新高。 ➢GEV： 根 据 公 司25年 财 报，电 力 板 块25Q4新 签24GW合 同（21GW预约合同和3GW订单），目前在手订单合计83GW（包含40GW未交付订单以及43GW预约合