工业气体研究：应用领域拓展，前景可期.pdf

1 报告编码19RI0067 头豹研究院 | 化工系列行业概览 400-072-5588 2019 年 化工行业：工业气体研究应用领域拓 展，前景可期 报告摘要 工业团队 工业气体是一种瓶装的压缩气体，在常温常压下呈 气态存在，主要用于各种工业制造领域。工业气体 的常见物理特性为可压缩性和膨胀性：可压缩性是 指一定量的气体在温度保持不变的情况下，对气体 施加的压力越大其体积就会变得越小， 若继续加压， 气体将会被压缩成液体的形态；膨胀性是指气体在 光照或受热后， 温度升高， 分子间的热运动加剧， 气 体体积增大，在一定容器内，气体受热的温度越高， 其膨胀后形成的压力越大。 热点一：红利政策频出，为行业发展保驾护航 热点二：生产工艺和技术的提升 热点三：特种气体国产化趋势加强 工业气体产品是现代工业的重要基础原料，已广泛应用 于钢铁冶炼、石油化工等国民经济基础性行业。相关产 业鼓励政策的相继出台，表明中国工业气体行业已进入 政策关注期。国家出台的鼓励政策促进了工业气体相关 行业的发展，扩大了对工业气体产品的市场需求，为行 业的发展创造了良好的政策环境。 中国工业气体行业的主要技术包括气体分离技术、气体 提纯技术、气体混配技术、容器处理技术、气体充装技 术和气体检测技术等。随着工业气体厂商的生产工艺和 技术的不断提升，中国工业气体市场正朝着气体品类更 多、设备产量大型化、气体纯度更高、气体可靠度更高 等方向发展。 特种气体是指应用于特定领域，对气体有特殊要求的纯 气、高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气 体。特殊气体种类繁多，仅应用在半导体工业中的电子 气体就超过 110 余种。 庄林楠 高级分析师 刘贵仁 分析师 邮箱：csleadleo 行业走势图 相关热点报告 化工系列行业概览2019 年中国锂电池负极材料行业 概览 化工系列行业概览2019 年中国合成氨行业概览 化工系列行业概览2019 年中国钛合金行业概览 报告编号19RI0067 目录 1 方法论 . 3 1.1 研究方法 . 3 1.2 名词解释 . 4 2 中国工业气体行业市场综述 . 6 2.1 中国工业气体行业定义及分类 . 6 2.2 中国工业气体行业发展历程 . 7 2.3 中国工业气体行业市场现状 . 9 2.4 中国工业气体行业经营模式 . 11 2.5 中国工业气体行业产业链 . 12 2.6 中国工业气体行业市场规模 . 15 3 中国工业气体行业驱动与制约因素 . 16 3.1 驱动因素 . 1 6 3.1.1 政府红利政策频出，为行业发展保驾护航 . 16 3.1.2 生产工艺和技术的提升成为行业发展的主要驱动力 . 17 3.1.3 特种气体国产化趋势加强，为专业气体企业带来发展机遇 . 18 3.2 制约因素 . 1 9 3.2.1 国际工业气体领先企业市场份额难以超越 . 19 3.2.2 专业技术人才匮乏 . 20 3.2.3 国内气体企业规模较小，生存空间被压缩 . 21 4 中国工业气体行业市场趋势 . 22 4.1 外包供气成为行业主流供气模式 . 22 1 报告编号19RI0067 4.2 应用领域由大宗集中用气市场向新兴分散用气市场拓展 . 2 3 4.3 特种气体类型不断丰富 . 24 5 中国工业气体行业竞争格局分析 . 25 5.1 中国工业气体行业竞争格局概述 . 25 5.2 中国工业气体行业典型企业分析 . 26 5.2.1 盈德气体集团有限公司 . 26 5.2.2 杭州杭氧股份有限公司 . 30 2 报告编号19RI0067 图表目录 图 2-1 工业气体分类 . 6 图 2-2 工业气体主要应用行业. 7 图 2-3 中国工业气体行业发展历程 . 8 图 2-4 中国工业气体应用需求分布，2017 年 . 10 图 2-5 中国工业气体行业制气模式比例变化，2017&2022E . 11 图 2-6 中国工业气体行业经营模式 . 12 图 2-7 中国工业气体行业产业链 . 13 图 2-8 中国空气分离设备行业市场规模，2013-2022 年预测 . 14 图 2-9 中国工业气体行业市场规模，2013-2022 年预测 . 15 图 3-1 中国工业气体行业相关政策法规 . 17 图 3-2 工业气体行业主要技术. 18 图 3-3 中国特种气体市场需求格局，2017 年 . 19 图 3-4 全球工业气体行业市场份额结构，2017 年 . 20 图 3-5 常见工业气体生产工艺. 21 图 4-1 自建装置供气与外包供气模式比较 . 23 图 4-2 工业气体在新兴分散用气市场的应用情况 . 24 图 4-3 中国特种气体类型及应用情况 . 24 图 5-1 中国工业气体行业主要参与者 . 25 图 5-2 盈德气体主营业务及产品 . 27 图 5-3 盈德气体业务布局 . 29 图 5-4 杭氧股份主营业务及产品 . 31 3 报告编号19RI0067 1 方法论 1.1 研究方法 头豹研究院布局中国市场， 深入研究 10 大行业， 54 个垂直行业的市场变化， 已经积累 了近 50 万行业研究样本，完成近 10,000 多个独立的研究咨询项目。 研究院依托中国活跃的经济环境，从冶金、化工、医疗等领域着手，研究内容覆盖 整个行业的发展周期，伴随着行业中企业的创立，发展，扩张，到企业走向上市及 上市后的成熟期， 研究院的各行业研究员探索和评估行业中多变的产业模式， 企业 的商业模式和运营模式，以专业的视野解读行业的沿革。 研究院融合传统与新型的研究方法， 采用自主研发的算法， 结合行业交叉的大数据， 以多元化的调研方法， 挖掘定量数据背后的逻辑， 分析定性内容背后的观点， 客观 和真实地阐述行业的现状， 前瞻性地预测行业未来的发展趋势， 在研究院的每一份 研究报告中，完整地呈现行业的过去，现在和未来。 研究院秉承匠心研究， 砥砺前行的宗旨， 从战略的角度分析行业， 从执行的层面阅 读行业，为每一个行业的报告阅读者提供值得品鉴的研究报告。 头豹研究院本次研究于 2019 年 2 月完成。 4 报告编号19RI0067 1.2 名词解释 氩氧脱碳：是一项利用吹入氩-氧混合气体精炼低碳不锈钢的炉外精炼工艺技术。 直升式吸热氧气气氛： 由美国普莱克斯公司发明的一项专利技术， 能够提高氧的传递速 率、生产力以及生产效率。 惰化：对环境维持燃烧或爆炸能力的抑制。 部颁产品标准：由行业的标准化主管部门制定并颁布的需要在行业范围内统一的标准， 也称为行业标准。 长协价：指合同当事人双方签署的长期协议价格。 单耗：指加工贸易企业在正常加工条件下加工单位成品所耗用的料件量。 ppm：parts per million，即百万分率，1ppm 为一百万分之一。 ppb：parts per billion，即十亿分率，1ppb 为十亿分之一。 ppt：parts per trillion，即万亿分率，1ppt 为一万亿分之一。 介质：物体系统在其间存在或物理过程（如力、光和能量的传递）在其间进行的物质。 如水、空气可以是声音传播的介质。 富氧燃烧：采用比空气中的氧气含量更高的含氧气体（甚至是纯氧）来进行助燃，是一 种高效节能的燃烧技术。 5N：表示气体纯度的一种方法。N 为 Nine 的缩写，表示纯度百分率中 9 的个数。5N 即表示气体的纯度为 99.999%。 Nm/h：即标准立方米，表示在零摄氏度、一个标准大气压状态下的标准气体流量， 是气体流量计测量单位。 5 报告编号19RI0067 TPD：Tons per Day，即吨/天，一种工作效率单位。 私有化： 上市公司私有化是指由上市公司大股东作为收购建议者所发动的收购活动， 其 目的是要全数买回小股东手上的股份， 买回后撤销这家公司的上市资格， 变为大股东本 身的私有公司，即退市。 CNAS： China National Accreditation Service for Conformity Assessment，即中 国合格评定国家认可委员会。CNAS 是根据中华人民共和国认证认可条例的规定， 由国家认证认可监督管理委员会批准设立并授权的国家认可机构， 统一负责对认证机构、 实验室和检查机构等相关机构的认可工作。 6 报告编号19RI0067 2 中国工业气体行业市场综述 2.1 中国工业气体行业定义及分类 工业气体是一种瓶装的压缩气体， 在常温常压下呈气态存在， 主要用于各种工业制造领 域。 工业气体的常见物理特性为可压缩性和膨胀性： 可压缩性是指一定量的气体在温度保持 不变的情况下， 对气体施加的压力越大其体积就会变得越小， 若继续加压， 气体将会被压缩 成液体的形态；膨胀性是指气体在光照或受热后，温度升高，分子间的热运动加剧，气体体 积增大，在一定容器内，气体受热的温度越高，其膨胀后形成的压力越大。 工业气体按形态可分为气态气体和液化气体两种类型（见图 2-1） ：气态气体按制备 方式又可分为单一气体、合成气体以及特种气体等类型。单一气体主要通过分离空气制取， 而合成气体则是通过化学合成制备。 特种气体在部分特定领域应用， 根据纯度和用途又可以 细分为高纯气体、 标准气体和电子特种气体； 液化气体是指经过加压后在容器内以液态存 在的气体，常见的类型有液氧、液氮、液氩等。 图 2-1 工业气体分类 来源：头豹研究院编辑整理 7 报告编号19RI0067 工业气体是现代工业的基础原材料，在国民经济中有着重要的地位和作用，广泛应用 于钢铁冶炼、石油化工、焊接及金属加工、航空航天、汽车及运输设备等领域，主要应用 的气体包括氧气、氩气、氮气、氢气和二氧化碳等。由于工业气体对国民经济的发展具有 战略性的先导作用，因此也被称为“工业的血液” 。 图 2-2 工业气体主要应用行业 来源：头豹研究院编辑整理 2.2 中国工业气体行业发展历程 工业气体行业的发展速度主要取决于所在国家或地区的经济发展水平， 西方发达国家由 于工业起步早， 基础雄厚， 其工业气体行业已有了百年的发展历史。 中国的工业气体行业发 展时间较晚，直到建国后才开始起步，发展到现在大致可分为三个阶段（见图 2-3） ： 8 报告编号19RI0067 图 2-3 中国工业气体行业发展历程 来源：头豹研究院编辑整理 起步期（1949 年20 世纪 80 年代） ：中国的工业气体行业在建国初期开始起步。20 世纪 50 年代，中国的工业气体产品只有氧、氮和氢等几个品种，在行业标准方面也仅制定 了工业氧和工业氢两个部颁产品标准。到 20 世纪 60 年代，稀有气体氦、氖、氩、氪、氙 等纯气体和高纯气体产品也相继在中国问世。 这一时期中国的专业气体企业数量较少， 本地 企业大部分的主营业务是为其他行业提供配套的空气分离设备，且基本上以自产自用为主， 缺乏市场竞争力和盈利能力。 初步发展期 （20 世纪 80 年代20 世纪末） ： 20 世纪 80 年代以后， 发达国家制造业市 场发展速度放缓， 中国制造业则开始迅猛崛起， 为气体市场带来了巨大的发展机会。 这一时 期，外资开始进入中国气体市场，并通过收购、新设等方式建立气体公司，向中国气体用户 提供气体产品。在外资气体公司的冲击下，中国国内企业原有的气体车间、气体厂、供气站 等纷纷发展为独立的气体公司，如武钢氧气厂、首钢氧气厂、唐钢氧气厂等，中国工业气体 行业逐步形成并发展起来。 高速发展期（21 世纪以后） ：进入 21 世纪后，在经济高速发展的带动下，钢铁工业的 蓬勃发展为工业气体行业下游应用领域提供了广阔的市场， 2000 年2008 年中国工业气体 行业市场规模的年均增长率均高达 23.0%以上。同一时期，中国在空气分离设备领域也实 现了重大突破。2012 年，杭氧集团成功研发出八万等级空气分离设备，打破了中国六万等 9 报告编号19RI0067 级以上空气分离设备全部依赖进口的局面，直接带动了空气分离设备行业大型化的发展趋 势。 空气分离设备行业的技术突破进一步促进了工业气体行业的发展， 中国工业气体行业已 进入高速发展期。 2.3 中国工业气体行业市场现状 随着中国经济的快速发展， 工业气体作为基础工业要素之一， 在国民经济中的重要地位 和作用日益凸显，被广泛应用于多个国民经济重要领域，包括冶金、化工等多个传统行业， 2017 年冶金和化工行业对工业气体的需求在总需求中的占比分别为 29.5%和 27.5% （见图 2-4） ，已占据市场整体需求的一半以上。此外，部分新兴领域如医疗、电子、玻璃、食品等 领域对工业气体的需求也在日益增加，2017 年在整体市场需求中的占比分别为 10.4%、 8.2%、 4.4%和 4.0%。 需求的稳定为工业气体市场的发展提供了保证， 未来随着高新技术产 业的兴起， 新兴分散用气市场将逐渐崛起， 为中国国内气体零售商的发展开拓出更大的空间， 从而促进工业气体行业的发展。 10 报告编号19RI0067 图 2-4 中国工业气体应用需求分布，2017 年 leadleo/pdfcore/show?id=5fa4ba802d5b8705f4f99a02 来源：头豹研究院编辑整理 根据制取模式的不同， 工业气体市场可分为自建装置供气模式和外包供气模式两种类型。 外包供气模式包括现场制气以及气体销售。 现场制气适用于气体需求量大、 制气设备产能高 的下游企业； 气体销售模式则适用于需求量相对较小或需求量不稳定的下游客户， 主要以瓶 装和液态两种供应形式。 现阶段， 自建装置供气模式和现场制气模式仍是中国工业气体行业 最主要的两种制气方式，2017 年中国工业气体行业自建装置供气模式和现场制气模式所占 比例分别为 36.4%和 33.8%，两者所占比例已超过整体的一半。未来随着外包模式的普及 以及新兴市场对零售市场的需求， 现场制气及瓶装和液态气体的销售比例将会上升。 据头豹 研究院预测，2022 年现场制气模式的所占比例将达到 37.2%，预计将取代自建装置供气模 式，成为中国工业气体行业最主要的制气方式。 11 报告编号19RI0067 图 2-5 中国工业气体行业制气模式比例变化，2017&2022E 来源：头豹研究院编辑整理 2.4 中国工业气体行业经营模式 中国工业气体行业的经营模式主要可以分为现场制气和零售制气两种类型 （见图 2-6） ： 现场制气是指工业气体供应商在客户现场建造现场制气装置， 直接向单一客户供应或者通过 管道向工业园区内的数个客户供应工业气体的经营模式， 主要是为了满足钢铁冶炼、 石油化 工等传统行业的大规模用气需求； 零售制气是指工业气体供应商独立生产气体产品， 通过槽 车、 气瓶等多种方式分别向多个客户销售的经营模式， 主要是为了满足需求量相对较小或需 求量不稳定的客户的用气需求。 12 报告编号19RI0067 图 2-6 中国工业气体行业经营模式 来源：头豹研究院编辑整理 对于大型工业客户， 气体企业一般采取的是现场制气的经营模式， 在客户端建造现场制 气装置， 生产出来的大量气体产品通过管道输送到客户生产线， 直接作为生产原料参与生产； 对于小型的用气客户， 气体企业则采用零售制气的经营模式， 通过瓶装气或低温槽车将气体 运送到客户端。现场制气的经营模式合同期较长，一般为 1020 年，供需情况较为稳定， 由于其定价机制通常为长协价， 气体供应价格较低且没有调价机制， 不随成本和市场供需情 况变化， 所以这种经营模式的盈利能力较低。 零售制气经营模式的气体产品虽然占整体气体 产品的比例较低， 但是由于价格高， 且存在调价机制， 价格能够随着市场的供需情况而变化， 因此盈利能力较高。 2.5 中国工业气体行业产业链 中国工业气体产业链由上至下可分为上游原材料和设备制造商、 中游工业气体供应商和 下游应用行业（见图 2-7） ： 13 报告编号19RI0067 图 2-7 中国工业气体行业产业链 来源：头豹研究院编辑整理 中国工业气体行业产业链的上游由空气分离设备制造商、空气及工业废气供应商、化 学原料供应商、容器制造商和电力等能源供应商组成。其中空气分离设备是制取工业气体 的最主要装备，在工业气体行业的上游领域拥有较高的话语权，中国空气分离设备行业的 市场规模在 20132017 年间持续稳定在 150 亿元以上（见图 2-8） 。未来随着工业气体 行业新兴分散用气市场需求的释放，中国空气分离设备行业的市场规模预计将进一步增 长，到 2022 年可达到 236.6 亿元。除此之外，化学原料以及工业废气行业由于发展时间 较早，市场较成熟，因此供应量较充足，产品价格普遍较为稳定。由此看来，中国工业气 体行业上游领域发展态势较稳定，对中游和下游的影响不大。 14 报告编号19RI0067 图 2-8 中国空气分离设备行业市场规模，2013-2022 年预测 来源：头豹研究院编辑整理 中国工业气体行业产业链的中游为工业气体供应商。 截止到 2017 年， 中国工业气体供 应商数量已超过 2,000 家， 尽管在产品的品种、 数量及品质等方面都取得了突破， 但中国工 业气体行业中大部分的企业仍存在装备水平低、 工艺和技术相对落后的缺点， 导致行业内低 端产品产能过剩、竞争激烈，形成了通用技术产品多，高技术、高附加值产品少的局面。在 高附加值的特种气体领域，中国本土特种气体企业与国际气体企业相比，在数量、技术、资 金、 规模等方面存在较大的差距， 因此市场份额大部分被技术成熟的外资企业掌控着。 而在 低附加值的分散用气市场， 由于投资门槛相对较低， 又受运输距离限制， 所以进入该市场的 气体企业数量较多，规模相对较小，竞争相对激烈。在国家红利政策的支持下，中国的部分 优秀企业研发能力持续提高， 与国际领先气体供应商的差距正在逐渐缩小。 此外， 中国本土 企业还拥有低成本、 贴近客户、 反应灵活等优势， 使得中国本土优秀企业在市场竞争中的份 额逐步扩大。 由此看来， 中国工业气体产业链中游由于起步时间晚且发展尚不成熟， 目前的 话语权较低。 但随着产业政策的鼓励和支持， 工业气体行业的发展日趋成熟， 其议价能力将 逐渐提高。 中国工业气体行业产业链的下游是工业气体的应用领域， 包括钢铁冶炼、 石油化工、 焊 接及金属加工、 航空航天和汽车及运输设备等行业。 作为工业生产的重要原料， 工业气体市 15 报告编号19RI0067 场的经营状况与下游行业的发展程度密切相关。在中国制造 2025等政府红利政策的推 动下， 中国高端装备制造业迎来重大发展机遇， 产业结构的调整和战略性新兴产业的发展极 大地拓展了工业气体的应用领域，多晶硅、磁性材料、电子半导体等新兴行业的快速增长， 为气体行业打开了广阔的市场空间。随着中国“节能减排”政策的推进和技术进步，传统产 业出于节能降耗的动因对工业气体的需求也在不断增加，对工业气体价格的影响日益明显， 中国工业气体行业产业链下游应用领域的议价能力将逐步提高。 2.6 中国工业气体行业市场规模 中国工业气体行业起步时间较晚， 但在国家一系列鼓励政策的支持下， 发展迅速。 中国 工业气体行业的市场规模由 2013 年的 815 亿元增长到了 2017 年的 1,200 亿元，年复合 增长率为 10.2%。未来随着工业气体行业主要下游应用领域的稳定发展以及众多新兴用气 领域的出现， 中国工业气体市场将继续保持稳步增长， 预计到 2022 年中国工业气体行业的 市场规模将达到 2,186 亿元。 图 2-9 中国工业气体行业市场规模，2013-2022 年预测 来源：头豹研究院编辑整理 16 报告编号19RI0067 3 中国工业气体行业驱动与制约因素 3.1 驱动因素 3.1.1 政府红利政策频出，为行业发展保驾护航 工业气体行业是中国政府重点支持和发展的高新技术产业之一， 近年来国家颁布了一系 列的红利政策以鼓励和促进行业的发展，如：2009 年中国国家科技部发布国家火炬计划 优先发展技术领域 ， 将 “专用气体” 、 “节能型空分设备” 等内容列入鼓励发展的领域； 2016 年中国科技部、财政部和国家税务局对高新企业认定管理办法进行了修订和完善，把与 工业气体相关的多个领域（如“天然气制氢技术” 、 “超高纯度氢的制备技术” 、 “废弃燃气回 收利用技术”等）列为国家重点支持的高新技术领域；2016 年中国国家发改委发布的“十 三五规划”提出要大力发展循环经济，按照减量化、再利用、资源化的原则，推进生产、流 通和消费等各环节的循环经济发展，加快构建覆盖全社会的资源循环利用体系；2016 年中 国国家质量监督检验检疫总局发布 关于公布工业产品生产许可证实施通则及实施细则的公 告 ，规定了采用化学合成或分解工艺制得，经提纯至符合国家或行业标准、满足规定工业 目的的危险化学品气体产品才可获得生产许可证发证；2017 年中国国家安全监管总局印发 危险化学品安全生产“十三五”规划 ，提出到 2020 年要形成较为完善的危险化学品法 律法规标准、政府安全监管、安全科技支撑、宣传教育培训体系。 工业气体产品是现代工业的重要基础原料， 已广泛应用于钢铁冶炼、 石油化工等国民经 济基础性行业。相关产业鼓励政策的相继出台，表明中国工业气体行业已进入政策关注期。 国家出台的鼓励政策促进了工业气体相关行业的发展，扩大了对工业气体产品的市场需求， 为行业的发展创造了良好的政策环境。 17 报告编号19RI0067 图 3-1 中国工业气体行业相关政策法规 来源：头豹研究院编辑整理 3.1.2 生产工艺和技术的提升成为行业发展的主要驱动力 中国工业气体行业的主要技术包括气体分离技术、 气体提纯技术、 气体混配技术、 容器 处理技术、 气体充装技术和气体检测技术等。 随着工业气体厂商的生产工艺和技术的不断提 升，中国工业气体市场正朝着气体品类更多、设备产量大型化、气体纯度更高、气体可靠度 更高等方向发展。因此，工业气体的制备将实现更高的生产效率，并且能够提供更有效、稳 定的气体以满足不同下游客户的高要求应用。 由于气体需求的多样化、 特殊性、 复杂性要求 不断提高， 生产工艺和技术的提升将满足未来市场需求， 并开拓出更多的市场。 经过多年的 发展， 中国部分工业气体生产企业不断改进工艺设备和生产技术， 在产品研发上实现了突破， 掌握了自主知识产权， 打破了国外技术垄断。 不断增强的自主研发能力， 已成为促进中国工 业气体行业发展的主要驱动力之一。 18 报告编号19RI0067 图 3-2 工业气体行业主要技术 来源：头豹研究院编辑整理 3.1.3 特种气体国产化趋势加强，为专业气体企业带来