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2023年压力容器行业研究分析

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 大象投顾 • 2024-04-01 18:25:49  来源:前瞻产业研究院 E10084G0

一、压力容器行业概况

(一)压力容器定义与分类

1、压力容器定义

压力容器是指盛装气体或者液体,承载一定压力的密闭设备。其范围规定为最高工作压力大于或者等于0.1MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于2.5MPa·L的气体、液化气体和最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体的固定式容器和移动式容器;盛装公称工作压力大于或者等于0.2MPa(表压),且压力与容积的乘积大于或者等于1.0MPa·L的气体、液化气体和标准沸点等于或者低于60℃液体的气瓶、氧舱等。

2、压力容器分类

压力容器具有多种分类方式,按照不同的方法可根据制造方式、材料、壁厚、设计压力、设计温度、形状、承压方式、使用中工艺过程的作用原理和使用方式将压力容器分为九类。

按照使用中工艺过程的作用原理可将压力容器分为反应容器、换热容器、分离容器和储存容器四类。具体分类情况如下:

(二)中国压力容器行业发展历程

我国压力容器制造行业,从无到有,从小到大,经历了风风雨雨的艰苦发展历程。我国压力容器制造的发展始于上世纪五十年代,1956年,南京永利宁厂机械分厂(南化机前身)试制成功中国第一台多层包扎式高压容器。20世纪60年代,我国形成压力容器大规模制造能力,我国的中小型化肥厂、各种化工厂及炼油厂所用的压力容器,除部分由苏联和东欧等国引进外,其余部分都是由我国工厂制造。到了20世纪70年代中期,我国从国外大量引进大型成套的化肥、石油化工装置的同时,也引进了先进的科研、设计和制造技术,使我国压力容器制造明显地上了一个台阶。

20世纪80年代初,原劳动部率先在兰州石油化工机器厂进行了压力容器质量控制体系的检查验收并颁发了第一张制造许可证以后,各地的压力容器取证工作如雨后春笋般地发展起来,加上《锅炉压力容器安全监察暂行条例》和《压力容器安全监察规程》的颁布,使压力容器制造业逐步地走上规范化轨道,产品制造质量得到了很大的提高。与此同时,许多制造厂引进了大量国外先进的工艺装备、检测仪器,使制造能力和水平有了一个飞跃的发展。

随后经过40多年发展,一大批制造厂陆续取得美国ASME U和U2制造许可证,我国的压力容器制造不但从技术水平和能力上与国外先进国家的水平缩小了差距,在某些方面甚至已经达到或超过国外同类产品的水平,而且在制造质量控制方面也与国际接轨。特别在“十三五”期间,随着我国从石化大国成为石化强国,我国的压力容器制造也向大型化、高端化、核心设备国产化迈进。但当前我国压力容器制造的数字化、网络化方面距离世界强国还有一定距离,大量的中小企业基础设施薄弱、管理制度及生产设备落后。

二、压力容器行业发展现状

(一)全球压力容器行业

根据市场调研公司 Report Linker 的报告,2019年全球压力容器市场价值约为1,510亿美元。2023年8月,全球行业分析公司 Global Industry Analysts Inc.(GIA)估算,在COVID-19之后不断变化的商业环境中,全球压力容器市场预计2022年为1,743亿美元,预计到2030年将达到2,677亿美元,2022年至2030年年复合成长率为5.5%,市场预计将保持增长。

能源、化工行业的投资增加带动了全球金属压力容器行业的发展,包括亚太地区发电能力提升和中东地区化工项目的增加。根据能源研究院和毕马威联合发布的《世界能源统计年鉴2023》报告显示,全球范围内的能源出口国主要分布在中东、俄罗斯、非洲、澳洲等地区,能源进口国主要分布在欧洲、中国、印度、其他亚太国家及北美地区,压力容器市场的区域发展亦会随着地区能源进口增加而进一步发展。

(二)中国压力容器行业

1、中国压力容器行业规模

压力容器属于装备制造业,近年来随着我国装备制造业的不断发展,使得压力容器的加工制造工艺和水平得到了大幅提升;同时随着下游应用领域的增多,石油化工、新能源、环保等下游需求的不断增加,使得我国压力容器市场规模不断增长。我国压力容器行业市场规模由2016年的1,444亿元增长至2022年的2,201亿元,年复合增长率为7.9%。预计2026年我国压力容器市场规模有望达到2,675亿元。

2、压力容器细分占比情况

(1)压力容器下游类别占比情况

随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,还能节约投资成本。换热器在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用,其市场规模不断扩大。2022年我国换热器市场规模达到1,779亿元,规模占比压力容器行业的80.8%。

(2)压力容器下游领域占比情况

压力容器下游应用领域广泛,包括石化、基础化工、冶金、电力、新能源、环保等领域。其中,油气行业是压力容器的最主要下游应用领域,行业应用占比达到37%。在石油加工过程中,许多化学物质需要在高温高压环境下进行反应,因此使用压力容器可以保证生产过程的安全性和稳定性。此外,油气压力容器通常需要承受极高的压力,所以材料的强度和耐腐蚀性都要求十分高。化工行业是压力容器的第二大应用领域,行业应用占比达到21%,化工行业产品的生产工艺流程会大量使用到反应、分离和换热压力容器。在太阳能、风能、光能等新能源领域,压力容器具备储存和转换作用,行业应用占比达到10%。此外,在制药行业、采掘冶金行业等应用领域也对金属压力容器具有较高需求度。

3、换热器细分占比情况

(1)换热器下游类别占比情况

根据沸腾传热系数,可将换热压力容器进一步分为高通量换热器和常规换热器,高通量换热器是通过粉末冶金方法在光管(沸腾侧)内表面或者外表面烧结一薄层多孔层,显著增强沸腾传热系数的换热器,具有多个平行管道进行热交换、高效率、高通量的特点。因此,高通量换热器的换热系数是常规换热器的3~10倍以上,并且所需要的换热面积数值可以缩减到原本的1/2。尽管高通量换热器具有传热效率优势,同时其高效节能的特质也是换热器的未来发展方向之一,但我国高通量换热器尚处于新技术推广阶段,成本造价较高,极大提高了客户前期投入成本,目前主要应用于石化领域的部分工艺环节中,未得到大规模应用。常规换热器经过多年发展,技术发展成熟,成本相对较低,市场接受度较高,在市场中占据主流产品地位。2022年我国高通量换热器市场规模约为8.7亿元,规模占比换热器市场仅为0.5%;常规换热器市场规模为1,770.3亿元,规模占比为99.5%。

(2)换热器下游领域占比情况

换热器下游行业主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖等领域。其中,石油、化工行业是换热器最主要的应用领域,约占换热器30%的市场份额。石油、化工生产中几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程,都需要用到换热器。电力和冶金两大行业所需的换热器约占换热器市场17%的份额;船舶行业应用大量的中央冷却器等换热设备,约占换热器行业9%的市场份额;机械行业在汽车、工程机械、农业机械中应用大量的机油冷却器、中冷器等换热器,约占换热器行业8%的市场份额;此外,在集中供暖、食品、医药等工业领域,换热器需求也较大。

三、压力容器行业产业链情况

(一)压力容器行业产业链

压力设备行业的价值链通常包括上游原材料及组件的供应、中游压力设备行业及各行各业的下游应用。压力设备行业的上游主要包括不锈钢、碳钢等原材料、钛、镍等有色金属及工艺管道、阀门、电气设备及仪器等主要用于模块化压力设备的部件。压力设备制造商的主要供应商包括钢铁制造商、有色金属制造商以及零部件制造商。压力容器设备中游通常涉及压力容器制造商和增值服务供应商。压力容器拥有多个下游应用行业,包括石油及天然气行业、精细化工、新能源、制药行业等。

  (二)压力容器下游行业分析

1、石油化工行业

近年来,随着我国石化产业高速发展,我国炼油能力持续快速增长。2022年,我国炼油总产能达到9.24亿吨/年,炼油能力跃居世界第一,根据中国石油和化学工业联合会数据,预计2025年,全国原油一次加工能力达到9.8亿吨/年,炼厂平均规模进一步提升。

为避免炼油产能无序扩张,推动行业转型升级,国家发展改革委等四部门联合发布《关于促进炼油行业绿色创新高质量发展的指导意见》,明确提出到2025年,国内原油一次加工能力控制在10亿吨以内,千万吨级炼油产能占比55%左右,各地要依法依规推动不符合国家产业政策的200万吨及以下的炼油装置有序淘汰退出,新建炼厂的常减压装置规模不得低于1,000万吨/年。根据华夏能源网数据显示,国内千万吨级炼厂共35家,约占国内总产能52%,略低于《意见》中55%的调控指标,千万吨级炼厂仍将保持扩张。此外,根据隆众资讯数据,截至2022年底,我国有37家200万吨/年及以下常减压装置的炼厂,以炼油产能“红线”10.0亿吨/年计算,我国未来大型炼厂新增及替换产能合计超过1.5亿吨/年。2023年国内炼油总能力达到9.36亿吨/年,炼厂开工率为79.1%。

2、现代煤化工行业

现代煤化工是指以煤为原料,采用先进技术和加工手段生产替代石化产品和清洁燃料的产业。现代煤化工主要以洁净能源和精细化学品为目标产品,包括煤制油、煤制气、煤制甲醇、煤制二甲醚、煤制烯烃、煤制乙二醇等等,以及煤化工独具优势的特有化工产品,如芳烃类产品。

中国石油和化学工业联合数据,2023年,我国煤制油、气、烯烃、乙二醇等产品总产量达4,188.1万吨,比上年提高52.34。其中2023年我国煤制油产能有小幅提升达到1,138万吨、煤制气产能为67.1亿立方米、煤制烯烃产能为1,865万吨、煤制乙二醇产能为1,118万吨。

3、精细化工行业

精细化工指生产精细化学品的工业,通称精细化学工业。该行业产品指具有特定应用功能,技术密集,商业性强,产品附加值较高的化工产品。目前,中国精细化学品大体可以分成:农药、染料、颜料、试剂和化学药品(原料药)等在内的十一类细分产品。

2023年,我国精细化工市场规模约为7万亿元,2018-2023年的年复合增长率约9.7%,预计2027年市场规模有望超过11万亿元。与此同时,我国精细化工率(即精细化工产值占化工总产值的比例)也在逐年提高,从2016年的36.5%提升到2021年的41.2%,预计到2025年,我国精细化工率将提高到55%。

4、核电市场

近年,人们对核能的应用重视程度不断提升,而核能最主要的应用就是核能发电,其装机容量和发电量呈增长趋势。根据中国核能行业协会发布的《中国核能发展报告2023》蓝皮书数据显示,我国核电机组长期保持安全稳定运行,核电机组建设稳步推进。2022年以来,我国新核准核电机组10台,新投入商运核电机组3台,新开工核电机组6台。截至目前,我国在建核电机组24台,总装机容量约2,681万千瓦,继续保持全球第一。商运核电机组54台,总装机容量5,682万千瓦,位列全球第三。

根据《中华人民共和国2023年国民经济和社会发展统计公报》数据显示,截至2023年,我国核电总装机容量5,691万千瓦,占全国电力装机总量的1.9%,发电量为4,347.2亿千瓦时,同比增加4.1%,约占全国总发电量的4.5%,核能发电量达到世界第二。

四、中国压力容器行业竞争情况

(一)压力容器行业竞争格局

中国压力容器制造业的发展经历了一个从无到有、从小到大、从混业到专业的发展历程,已形成了多种体制、类型的生产企业并存的格局。目前我国金属压力容器制造行业市场和生产技术十分成熟,制造工艺水平处于世界领先地位,也使得我国成为全球压力容器行业最主要的生产基地之一。根据国家市场监督总局数据显示,截至2023年末,我国具有压力容器设计及制造许可证的企业超过1600家。从全球ASME持证厂商分布情况来看,近年来我国持证厂商数量大幅提升,根据ASME官网数据统计,2003年,我国持证厂商数量仅115家,截至2023年,我国拥有有效ASME压力容器证书的厂商共计1124家,占比全球持有有效证书厂商数量的16.4%,行业整体竞争力随着持证厂商数量大幅增加也日趋加剧。

虽然近年来我国大陆地区ASME持证厂商及证书数量不断增加,但我国压力容器制造企业的关键核心技术与高端装备对外依赖度较高,规模以上企业制造技术水平差距不大,且我国大型、重型压力容器行业产品种类繁多,各个大型压力容器制造企业侧重不同的细分产品,使得行业竞争格局呈现集中度较低、市场化程度较高的特点,行业CR5不足15%。

(二)压力容器行业竞争梯队

压力容器企业的营收规模、技术实力、行业知名度等因素都将影响企业的竞争力和市场地位,根据以上因素划分,可将我国压力容器制造企业分为三个竞争梯队。

第一梯队企业营收规模大、技术实力雄厚、行业知名度高,属于国内行业内领先的龙头企业,以森松国际、兰石重装、中圣科技等企业为代表。

第二梯队企业以营收规模较大的上市公司为主,该类企业技术实力较强、在国内市场具有高知名度、产品种类较丰富或专注于某一赛道并在特定产品领域拥有较强竞争力,如科新机电宝色股份、锡装股份、蓝科高新广厦环能无锡鼎邦等。

第三梯队企业为规模相对较小的中小压力容器制造企业,该类企业技术实力有限、整体竞争力相对较弱,主要集中于中低端市场,一般服务于特定客户或者特定区域。

五、压力容器行业驱动因素及发展趋势

(一)行业驱动因素

1、国家产业政策支持行业持续发展

由于压力容器设备对安全性和技术性有着很高的要求,以及经济全球化促使本行业快速参与全球竞争的需要,国家正在不断的加大本行业技术研发投入的力度。国务院在《中国制造2025》中明确提出了实施大型成套技术装备、特种设备等工业产品质量提升行动计划,以此来振兴我国装备制造业的战略部署和加大国有企业改革力度,为本行业在未来5-10年内的高速发展提供了强有力的支持。

2、海外市场迎来发展机遇

能源合作是共建“一带一路”的重点领域。有关部门发布的《推动“一带一路”能源合作愿景与行动》《关于推进绿色“一带一路”建设的指导意见》等文件,在“一带一路”沿线打造了一个供需平衡且产业链完整的区域能源市场。在国家政策的鼓励和指导下,中国石油等国内油气公司通过以贷款换石油、海外收购、到资源国竞标、参股或投资海外项目等多种方式积极参与到海外油气资源的勘探开发。

国内石油公司全力推进海外油气业务高质量发展,形成了以勘探开发为核心的完整油气业务链,油气开发水平持续提升,重点工程建设逐步推进,目前已形成北非、中亚-俄罗斯、南美和南亚四个战略发展区。国内石油企业积极参与“一带一路”沿线国家油气开采及炼化工程项目为国内装备制造企业拓展海外市场创造机会。

3、能源安全新战略科学有序推进能源绿色低碳高质量发展

党的十八大以来,习近平总书记站在统筹中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局的高度,统筹国内国际两个大局、发展安全两件大事,提出了“四个革命、一个合作”的能源安全新战略,围绕推动能源消费革命、能源供给革命、能源技术革命、能源体制革命,全方位加强国际合作,实现开放条件下能源安全,为新时代我国能源高质量发展指明了方向。

4、“十四五”提出炼化行业新标准

《中国石油和石化装备制造业“十四五”发展规划(2021 年-2025 年)》为我国压力容器装备制造企业提供新的发展思路和目标:以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻落实科学发展观,坚持高质量、有效益、可持续发展方针。以结构调整和转型升级为主线:坚持创新驱动:注重节能环保,大力发展清洁生产和循环经济,打造绿色制造体系;加快新代信息技术与制造业深度融合:加强质量管理提效,加强技术基础工作:推动石油和石化装备制造业向“三高、三化”,即高水平、高质量、高效率、智能化、服务化、绿色化方向稳步发展。为实现发展目标,国家大力实施炼化一体化战略,降低成本,提高收益,优化利用资源.推动碳达峰、碳中和目标实现。

(二)行业发展趋势

1、向高效节能化方向发展

近年来我国颁布一系列针对节能技术和装备的支持政策,《中国制造 2025》指出“加大先进节能环保技术、工艺和装备的研发力度,加快制造业绿色改造升级”、“大力研发推广余热余压回收”、“加快应用清洁高效铸造、锻压、焊接、表面处理、切削等加工工艺,实现绿色生产。

随着石油化工、太阳能发电以及海洋工程等下游行业节能减排力度的不断加强,高效换热器--如典型的高通量换热器和高效降膜式蒸发设备,将逐渐替代换热效率低的普通换热器,

发改委在 2022年2月发布的《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022 年版)》中,有针对炼化行业、乙烯行业和二甲苯行业降碳改造升级的实施指南,将推广高效换热器、高通量换热管和高效降膜蒸发技术等设备研发和应用作为重要的工作方向。

2、向清洁能源领域方向发展

近年来,发展低碳经济已经逐步成为全球各国的共识,国际间各主要经济体和工业化国家都在大力发展核电、天然气、太阳能等清洁能源。在我国的能源安全策略中,发展清洁能源已经成为未来战略的重中之重,国家发改委、能源局发布的《“十三五”能源规划》提出,建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系,是能源发展改革的重大历史使命。作为能源行业未来的主要发展方向,清洁能源行业景气程度的提高将会带动相关固定资产投资的增加,而热交换器以及其他金属压力容器是核电、天然气开采及运输以及太阳能发电领域的核心的设备之一,未来的需求增长情况持续向好。

3、向模块化、集成化方向发展

由于能源及化工行业一般涉及加热、蒸发、冷却、分离及低高速的混配反应等多种工艺流程,各个工艺流程反应设备的装配较为复杂。近年来,金属压力容器设备的自动化和集成化成为行业趋势,要求进料一反应一出料均能以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤,对反应过程中的温度、压力、力学控制、反应物及产物浓度等重要参数进行严格的调控,尤其是在地理、工程施工条件复杂的环境中,亟需提高装备的集成化程度、降低现场作业成本。例如:在海洋油气开采领域,由于海洋平台具有施工空间狭小、交通不便、远离基地等特点,海洋油气装置模块的应用成为海洋工程装备集成化的主要趋势除海洋油气开采领域外,集成化模块还可以应用到制造行业的众多领域。块化、集成化将成为未来金属压力容器制造业的发展趋势。

4、向业务一体化方向发展

随着下游客户对生产环节要求的细化,金属压力容器的许多业务都需要根据客户需求定制,金属压力容器的生产将逐渐打通上下游产业链,趋向于业务一体化,即金属压力容器生产厂商既可以作为业务的总承包商负责整个项目,也可以作为分包商进行特定金属压力容器的生产。目前在国际范围内,欧美国家的企业逐渐以工程总承包的方式出现在全球市场上,在全球范围内采购所需的金属压力容器,将金属压力容器的制造环节转移到其他国家。业务一体化不仅可以简化下游客户的采购流程和降低其采购成本,而且可加强金属压力容器生产商的相互合作,把设备生产者从竞争关系转变为合作共赢关系,并通过分工生产,充分发挥各自的比较优势,提高生产效率。《中国制造2025》中也指出“鼓励优势企业加快发展国际总承包、总集成”。未来,业务一体化趋势将越发明显,国内金属压力容器制造商将逐渐从单一产品向全国甚至全球范围内工程化、整合化迈进。

5、装备使用周期延长对设备提出了更高要求

能源化工行业专用压力容器设备安全稳定地长周期运行是设备管理水平的直接体现,是企业安全环保的需要,也是降本增效的有效手段。炼化设备检维修水平提升,装置检修周期延长,可有效降低检维修费用和装置开停工物料损失。以中国石化 2.7 亿吨/年原油加工能力测算,同“一年一修”相比,炼厂整体实现“三年一修”和“四年一修”分别可避免加工能力放空 1,600 万吨年和 2,000 万吨/年。从 20 世纪六七十年代的“一年一大修、大修保一年”到“十三五”时期的“四年一修”,我国炼油和化工生产装置运行水平大幅提升。“十四五”期间,中国石化炼化装置运行水平将向“五年一修”的国际先进水平挺进。炼化装置的长周期运行需求对原油预处理环节提出了更高要求。

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