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新材料产业研究点评之二:AI数据中心拉动燃气轮机需求 铬盐、高温合金、热障涂层产业链需求增长可期

国海证券股份有限公司 02-08 00:00

投资要点:

AI 数据中心部署超预期,拉动燃气轮机需求据燃气轮机聚焦微信公众号(2024/10),三菱动力预计到2026 年全球每年燃气轮机订单量将比过去三年增长50%,这在一定程度上受到数据中心增长的推动。三菱动力负责国际销售的执行副总裁Takao Tsukui 表示,预计2024-2026 年全球每年将有60GW 的燃气轮机设备订单,而2021 年至2023 年平均每年售出的燃气轮机产能为40GW。他表示为人工智能提供动力的数据中心部署速度远超预期。据此我们推测,2025-2026 年数据中心将带动燃气轮机需求,预计每年增量约10-20GW。

燃气轮机热端部件均使用高温合金,铬金属含量较高燃气轮机主要由压气机、燃烧室、涡轮三大部分组成。其中压气机属于冷端部件,气缸、叶片、叶轮是压气机的关键部件,缸体主要由球墨铸铁、铸钢制成;叶片与轮盘使用马氏体不锈钢、CrMov 类合金钢制成。

燃气轮机热端部件主要包括燃烧室和涡轮叶片、涡轮盘,目前主流的重型燃气轮机热端部件的材料几乎无一例外地均选用高温合金。以GE9E燃气轮机机组为例,其燃烧室火焰筒使用Hastelloy X 制成,含铬量22%;燃烧室过渡段使用Nimonic 263 制成,含铬量19%-21%。与航空发动机涡轮叶片相比,燃气轮机涡轮叶片的材料对耐久性、抗腐蚀性要求更高。

以GE7H/9H 燃气轮机机组为例,其静子叶片采用Rene N5、DS GTD222等合金材料,转子叶片采用Rene N5、DS GTD111、DS GTD444 等合金材料。金属铬在这些合金材料中重量占比较高,如GTD222 含铬量为22.5%。

燃气轮机热端部件需喷涂热障涂层材料

F 级燃气轮机燃烧室中火焰筒和过渡段在1400℃以上的高温下工作,表面必须用热障涂层进行保护,如GE 公司的燃气轮机在火焰筒和过渡段上均制备了0.4~0.6mm 的热障涂层涂层。西门子公司的E 级、F 级燃气轮机燃烧室为整体环形结构,由陶瓷隔热瓦和金属隔热瓦组成环形空腔以隔离高温燃气,其中金属隔热瓦上也喷涂了热障涂层,过渡段则采 用了内表面喷涂热障涂层的IN617 合金。

热障涂层(TBC)主要包括四个部分:基体(受保护的热端部件),金属粘结层(一般为高温合金MCrAlY 或高温合金Pt-Al),热生长氧化物层(致密的氧化铝薄膜),陶瓷面层(Y2O3-ZrO2,即氧化钇、氧化锆)。

航空发动机、燃气轮机将拉动铬盐产业链需求高温合金在先进航空发动机中的用量占总重量的40%至60%,美国先进航空发动机定向空心涡轮叶片的合格率为80%,单晶空心涡轮叶片的合格率达60%。高温合金成材率约为20%。

以西门子H 级燃气轮机、CFM 公司LEAP-1A 发动机为例计算,假设高温合金在燃气轮机中的重量占比也为50%,按照高温合金中含有20%的铬、高温合金成材率20%、零部件合格率70%计算,每台燃气轮机、民用航空发动机金属铬需求量分别为355 吨、2.25 吨,折重铬酸钠需求量分别为1268.86 吨、8.05 吨。我们假设2025-2026 年数据中心将带动燃气轮机每年的需求增量分别为10GW、20GW,按照西门子H 级燃气轮机折算金属铬需求量,预计到2026 年,全球燃气轮机共拉动4.8 万吨金属铬的需求,折重铬酸钠需求约17.1 万吨。

据IATA,2024、2025、2026 全球民用航空飞机交付量预计分别为1254、1802、2077 架。按照LEAP-1A 发动机折算金属铬需求量,预计到2026年全球民用航空发动机市场将拉动9355 吨金属铬的需求,对应重铬酸钠需求约3.34 万吨。

据华经产业研究院微信公众号,截至2024 年6 月,全球高温合金每年需求量约30 万吨,对应金属铬需求6 万吨,折重铬酸钠需求21.4 万吨。

在不考虑设备维修市场前提下,我们预计2024、2025、2026 年,全球燃气轮机+民用航空发动机市场共拉动金属铬需求分别为3.6、4.4、5.7万吨,折重铬酸钠需求分别为12.7、15.7、20.5 万吨,同比增长18%、24%、30%。

行业评级及投资策略:新材料受到下游应用板块催化,逐步放量迎来景气周期,维持新材料行业“推荐”评级。推荐【振华股份】(2023年公司铬盐产量约25 万吨,重庆基地技改搬迁完成后公司实际铬盐产能有望提高至35 万吨/年以上,行业领先地位得到进一步巩固加强。公司产品线延伸至金属铬,充分发挥全产业链一体化优势,在铬盐景气周期中,有望实现业绩高增)。

风险提示原材料价格波动的风险;行业竞争加剧;经济大幅下行;产品价格大幅波动;欧美先进技术封锁;重点关注公司业绩或不及预期;测算与实际可能存在一定偏差等。

免责声明:以上内容仅供您参考和学习使用,任何投资建议均不作为您的投资依据;您需自主做出决策,自行承担风险和损失。九方智投提醒您,市场有风险,投资需谨慎。

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