工业气体行业研究：国产替代提速，电子特气成长性好
（报告出品方/作者：浙商证券，邱世梁、王华君、张杨）
1 工业气体概念及需求：国内市场规模2000亿元
全球市场：下游集中在能源、制造、医疗、食品、电子等领域
下游应用较分散：林德气体、法液空为全球工业气体龙头，市占率合计41%，具有代表性。
国内市场：依托国民经济及工业的增长，行业成长潜力更大
市场概况：我国工业气体市场近2000亿元，2017-2021年国内气体市场复合增速约为11%。工业气体长期复合增速快于GDP增速：2011-2021年我国工业气体年复合增速约为GDP的1.2倍，工业增加值的1.7倍；海外经验：工业气体行业年复合增速约为GDP的1.5倍。我国工业气体市场增速快于全球，人均气体消费量已经超过全球平均水平。但相比欧美发达国家仍有较大差距：2021年人均气体消费量为美国的36%，西欧的42%，澳大利亚的42%。
国内市场：跟随产业结构转型升级，工业气体需求结构不断优化
工业气体需求结构不断优化，本质是跟随产业结构变化：金属冶炼、化工能源为主=>锂电、半导体等应用增加 。海外借鉴：林德气体2022年一季度订单储备60亿美元，其中亚太地区占比68%，53%来自于能源，30%来自于电子领域。
2 商业模式与竞争格局：护城河不断加深的行业
商业模式：多种供气方式并存，满足不同终端需求
工业气体经营模式：客户自建装置供气和外包供气两种，而外包供气又分为零售市场和现场制气市场。外包供气比例提升：第三方供气模式符合行业未来的发展趋势，海外外包占比80%，国内40%。零售市场符合未来配套产业结构变化的趋势，能够满足更多新兴领域的个性化需求。
现场制气业务：长期合约，费用月结，照付不议
现场制气：对于需求量大且相对稳定的空分气体客户，公司在这些客户所在地或附近建造工厂，并通过管道直接提供产品。
特点：供应合同期限通常为10年至20年，包含最低采购要求（照付不议量）和价格规定，费用月结，现金流好。
趋势：1）装置大型化：大型空分装置（大于5000方）单位能耗仅为小型装置（低于1000方）的1/2-1/3，可靠性高、运维成本 低、无故障运行时间长；2）客户结构逐渐变化：原来钢铁、化工等行业，未来锂电、半导体占比将提升；3）外包比例不断提升：第三方气体公司现场制气增速快于全行业，第三方气体公司行业复合增速高于气体行业2pct；4）现场制气的价格战较激烈，气体公司需要依靠零售气业务提升综合盈利能力。
现场制气业务成本分拆：电费、折旧占大头
现场制气业务净利率两阶段提升模型（项目平均IRR8%-14%）：1）项目投建后3-5年：现场制气业务通常采用银行贷款投资， 自有资金：银行贷款为1:3，3-5年后银行贷款还完。2）项目投建后10年：空分设备等折旧完成，净利率再次提升。现场制气的竞争比拼：1）设备制造成本；2）设备的电耗水平；3）能源的综合管理；4）设备的使用寿命；5）与零售气体业 务之间的协同。
以空分设备及现场制气为基础，发展高附加值业务
工业气体行业专业化分工演绎：总包商（以空分设备为基础，通过管道气业务掌握终端客户）、零售商（专业化细分产品供 应商，市场的有益补充。适合高迭代、高壁垒、技术特有的一类产品）。
竞争格局：国内市场集中度较低，未来竞争格局将变化
当前市场集中度：全球市场VS国内市场CR4分别54%：28%；但第三方供气市场集中度全球、国内均70%左右。动态份额变化：海外市场竞争格局相对稳固，国内市场未来变化却较大。
3 特种气体：增速快、高盈利——稀有气体是工业气体投资的黄金赛道
特种气体：400亿市场，增速快；壁垒高对应高盈利能力
特种气体，与大宗气体相对，通常是以瓶装形式销售给下游客户的一类气体产品。
特种气体特点：1）生产工艺难度大；2）品类多、单一产品用量少；3）客户主要集中在新兴成长领域，需求增速快；4）产品单价高，客户价格敏感度不如普气；5）盈利能力远高于普气。
据卓创资讯，2022年我国特种气体市场有望超400亿元，过去4年复合增速19%，预计2022-2025年将保持15%以上增长。2017年全球市场规模高达241亿美元（约合人民币1500亿元），市场空间广阔。
电子特气：200亿市场，是第二大半导体材料
电子特气是主要用于电子信息领域的一类特种气体，下游行业包括集成电路（占比70%以上）、液晶面板、LED、光纤 通信、晶硅太阳能电池等。根据中国半导体协会，2020年我国电子特气市场174亿元，同比增速31%。预计2022年市场规模有望增至200亿元。根据北美半导体产业协会（SIA），电子特气是仅次于硅片材料的第二大半导体材料，金额占比14%。
电子特气：广泛应用于集成电路各工艺环节
电子特气纯度直接影响半导体性能，电子特气被广泛应用于刻蚀、外延等工艺。
稀有气体：氪、氙、氖、氦
稀有气体：在常温常压下，无色无味，很难进行化学反应；商业上的稀有气体主要为氦氖、氪氙。制取方式或供给：从空气中提取，属于空分装置分离氧氮氩时剥离的副产物，扩产难度大。需求：主要应用于先进制程半导体、航空航天、科学研究等。（报告来源：未来智库）
稀有气体应用场景：半导体、航空航天、医疗、科学实验等
氙气：1）氙粒子发动机：用于卫星发射的离子发动机和离子浆推进器使用燃料氙气，单颗卫星对应100kg氙气；2） 医疗显影：氙气用于加强X射线、CAT扫描、MRI的成像；3）医疗麻醉：诱导快、苏醒快、镇痛剂，保护心脏和神经系 统、毒副作用小，缺点是价格高、供给不足；4）电子芯片制造业：是目前需求增长最重要原因，用于刻蚀环节；5） 其他：暗物质探测器；电光源；治疗新冠呼吸衰竭（来源：俄罗斯科学院托木斯克国家研究医学中心）等等。
氪气：1）电光源：可充填高级电子管、飞机跑道灯等；2）医疗领域：可用于X射线工作时的遮光材料等；3）科研领 域：气体激光器和等离子流中；4）半导体领域：存储器等领域。
氖气：1）电子工业：填充介质；2）激光技术：发光指示灯等；3）其他：用于低温冷却剂和高能物理实验 • 氦气：1）军工领域：火箭液体燃料；2）科研：用于核聚变的研发；3）医疗领域：用于核磁共振造影；4）电子工 业：用于光纤、显示屏、半导体等的制造。
半导体是稀有气体目前最主要的产业化应用场景
半导体是稀有气体目前最主要的产业化应用场景，未来医疗、航空航天的占比有望大幅提升 。2019年第四季度、2021年第一季度开始，全球半导体销售额增速中枢相继实现两轮上移 。马斯克Starlink星链计划：最终目标是在近地轨道布局4.2万颗卫星，每颗均安装氪离子推进器。
需求、供给两方面影响，2020年以来稀有气体价格大幅上涨
稀有气体价格的上涨分两阶段：1）2020年第四季度需求超预期，主要全球半导体需求增速加快导致；2）2022年3月初供给超预期，主要是收到俄乌冲突导致供给受影响。
氪氙氖：预计2022-2025年供给与需求增速基本匹配
宝武氢能：2021年7月合资组建宝锐特气体，计划在3年内实现稀有气体产值翻倍，市场占有率达到全国第一。盈德气体：宣布“领氙”计划，将分期建设两套氪氙精制装置。首套装置建成后或将成为亚太地区单体最大的氪氙精 制装置。盈德气体目前掌握350万方的空分装置产能，具备原料优势。供给端测算理论最大增速：假设大型新钢铁行业空分全部加装稀有气体装置，对应年新增精氙产能0.2万方左右（不 考虑存量空分装置的改装，也不考虑高价情况下纯液态空分装置的新增产能）。
氦气：2021年国内市场20亿元左右，95%进口
应用领域：集成电路、5G光纤；集中在我国华东地区（江苏33%、广东、上海、浙江占据89%）。消费量：2021年大致消费量3800吨，2022年有望达4300吨；2022Q1中国氦气消费量1064吨（同增27%）。价格：2021年进口均价76.5美元/公斤 。供给：95%进口，进口国：卡塔尔84%、澳大利亚9%、美国7%。国产化：2021年内蒙古万瑞、水发派思产能释放，2022Q1国产氦气产量同比增长140%。2022年内蒙古雅海能源、航天 氢能科技等产能计划投产，至2022年底国产氦气产能有望达到800吨，国产市占率有望接近20%。
制取方法：1、天然气分离法（工业方法）：以含有氦的天然气为原料，反复进行液化分馏，然后利用活性炭进行吸附提纯；2、合成氨法：在合成氨中，从尾气经分离提纯可得氦；3、空气法（成本较高）：从液态空气中用分馏法从氖氦混合气中提出；4、铀矿石法：将含氦的铀矿石经过焙烧，分离出气体，再经过化学方法，除去水蒸气、氢气和二氧化碳等杂质。
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