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中金 | AI寻机系列05:燃机余热锅炉——能源转型催生增量蓝海

中金 | AI寻机系列05:燃机余热锅炉——能源转型催生增量蓝海 中金点睛
2026-01-07
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导读:当前,北美电力短缺与AI算力需求爆发形成共振,燃气联合循环电站成为优选,带动燃机余热锅炉需求进入高景气周期。

中金研究

当前,北美电力短缺与AI算力需求爆发形成共振,燃气联合循环电站(CCPP)成为优选路径,带动燃机余热锅炉(HRSG)需求进入高景气周期。

摘要

北美燃气轮机缺口持续扩大。美国数据中心算力需求激增叠加传统火水电机组集中退役,燃气发电成为缓解电力紧张的核心方案。2025年海外头部燃机厂商订单量大幅攀升,配套余热锅炉排单旺盛。北美市场认证壁垒高(需ASME及主机厂体系认证),海外供应商产能弹性有限。展望2026年,北美燃机余热锅炉有望量价齐升,国产设备出海迎来重要窗口期。

全球燃机余热锅炉市场“小而美”,工程化特征显著。据IMARC Group统计,2024年全球余热回收锅炉市场规模约78亿美元,其中燃机余热锅炉占核心地位——在燃气联合循环机组中,其设备价值量仅次于燃气轮机。该产品属典型非标工程装备,设计、制造及验证门槛较高。

国内燃机余热锅炉行业集中度高,头部企业具备非标参数设计能力及成熟项目经验,可快速响应北美外溢需求。2025年以来,部分企业已通过对接北美燃机厂商或终端业主,积极推进出海布局。

综合考虑北美市场价格超预期上涨及国内企业出海进度提速,建议关注下游需求提振带来的设备增量机会。

风险提示

技术认证与客户拓展不及预期;原材料价格波动;行业竞争加剧。

北美电力需求激增,燃气发电成最优解

美国缺电,燃气发电进入高景气

美国数据中心用电需求快速攀升。受益于AI产业高速迭代,算力需求呈现爆发式增长。2010–2020年,美国数据中心累计装机容量由10GW增至30GW;截至2024年末达53.7GW。美国能源部预测,2025–2030年数据中心新增负荷为52GW,多家机构预测区间为47–109GW。

资料来源:美国能源部,中金公司研究部

燃气电站是缓解电力缺口的首选路径。美国处于火水电机组退役高峰期,服役超30年的老旧机组装机达529GW。燃气电站建设周期短、投资成本低、调峰灵活、碳排放低于煤电,可快速补充供给,契合当前紧迫用电需求。

燃气轮机市场需求高涨。GE、西门子能源、三菱三大厂商合计占据全球85%市场份额。2025财年,GE新增订单同比增长39%,产能排至2029年;西门子FY25订单达26GW(同比+63%),金额230亿欧元,60%来自数据中心;三菱FY1H25订单约21GW。三者均满产,订单普遍排至2028年后。

备注:GE财年为2025/1/1–2025/12/31;西门子为2024/10/1–2025/9/30;三菱为2025/4/1–2026/3/31
资料来源:各公司公告,中金公司研究部

燃机余热锅炉价值凸显,海外供应商订单积压

CCPP发电效率优势显著

联合循环发电厂(CCPP)由燃气轮机、余热锅炉(HRSG)、蒸汽轮机组成,利用燃气轮机排气余热(500–600℃)产生蒸汽二次发电,系统效率达60%以上,显著高于传统火电(35%–45%),兼具经济性与环保性。

余热锅炉是CCPP系统核心设备。其通过梯级换热,将烟气余热转化为合格过热蒸汽(400–510℃),使系统综合效率由40%提升至55%–60%以上。工作流程分为两路:一是烟气侧,高温排气流经过热器、蒸发器、省煤器,降温至130–180℃后排放;二是汽水侧,水经省煤器预热→蒸发器汽水分离→过热器升温,形成闭环循环。

资料来源:中国锅炉与锅炉水处理协会,中金公司研究部

北美市场供需缺口扩大

需求端:电力缺口推动CCPP成为电网扩容主力,进而拉动燃气轮机及余热锅炉需求。2024年北美余热锅炉市场规模约28.8亿美元,美国占比85.2%;IMARC Group预计未来5年CAGR为4.8%。

供给端:2024年北美新增联合循环机组中98%采用1:1锅炉配比,但适配GE Vernova、西门子、三菱三大燃机品牌的余热锅炉产能已趋饱和。进入北美市场须通过ASME认证及主机厂配套体系认证,流程长、门槛高。

资料来源:IMARC Group,中金公司研究部

资料来源:Mordor Intelligence,中金公司研究部

北美余热锅炉市场高度集中。独立采购口径下,B&W与SPX合计占约50%份额;其余厂商多以整机捆绑销售,未计入HRSG独立统计。2025年三季度,B&W Thermal部门(含HRSG)积压订单达3.34亿美元(同比+97%);SPX HVAC部门(含HRSG)积压订单4.51亿美元(同比+56%)。

资料来源:各公司公告,中金公司研究部

资料来源:Mordor Intelligence,各公司公告,中金公司研究部

增长驱动:北美AI与电网升级,余热锅炉需求外溢

2024年全球整体余热回收锅炉78亿美元

2024年全球余热回收锅炉市场规模约78亿美元,北美占比超36.9%。IMARC Group预计,2025–2033年CAGR为5.0%,2033年达120亿美元。

资料来源:IMARC Group官网,中金公司研究部

燃气轮机余热锅炉细分市场稳健增长。Grand View Research数据显示,2024年全球燃机HRSG市场规模14亿美元,预计2030年达18.2亿美元(CAGR 4.5%)。分区域看,亚太/北美/欧洲2024年份额分别为5.3/3.8/4.3亿美元,对应全球占比38.1%/27.1%/30.5%,显示北美仍有较大增长空间。

我国燃机余热锅炉制造能力突出。代表企业西子洁能截至2025年9月已累计供货450余台套,适配GE、西门子、三菱等主流品牌,国内市场占有率超50%。

资料来源:Grand View Research,中金公司研究部

资料来源:Global Market Insights,中金公司研究部

中美应用存在结构性差异:中国燃气发电以调峰为主,主流为无补燃型余热锅炉;北美侧重综合能效,在纽约、芝加哥等大都市区,35%–45%燃气供热系统采用补燃型余热锅炉。

资料来源:Global Market Insights,中金公司研究部

资料来源:Global Market Insights,中金公司研究部

燃机余热锅炉产业链梳理

全球燃气轮机市场高度集中,GE Vernova、西门子能源、三菱重工2024年合计市占率约85%。燃机余热锅炉属强非标工程装备,设计需匹配具体燃机型号、负荷曲线与启停策略。QYResearch数据显示,2024年全球燃机余热锅炉产量2109台,均价25万美元/台。

资料来源:Mordor Intelligence,中金公司研究部

资料来源:Global Market Insights,中金公司研究部

余热锅炉是CCGT电站中价值量第二高的单体设备,通常占总投资约25%(燃气轮机本体占比约50%)。其成本结构中,原材料占55%,制造成本占30%。

资料来源:西子洁能招股说明书,川润股份招股说明书,中金公司研究部

定价模式以成本加成或半包料合同为主。在主机厂/EPC主导体系下,厂商基于工时、材料、制造及目标利润率报价;出海项目中若客户指定材料,则主要赚取加工利润。

相较工业余热锅炉的市场化竞价,燃机余热锅炉深度嵌入系统交付体系,其核心竞争力在于工程协同能力、交付风险管控能力及体系内持续履约可信度。

资料来源:华经产业研究院,中金公司研究部

燃机余热锅炉厂商竞争依赖体系化能力

► 设计能力:需在前端完成受热面布置与蒸汽参数协同,设计成熟度直接影响制造可行性与交付稳定性。

► 产能保障能力:作为大型非标工程设备,先发企业凭借产能规模与认证积累构建壁垒。

► 海外制造与认证能力:承接北美订单需取得ASME生产体系认证,并完成工厂验厂;部分关键原材料依赖海外渠道。

中外技术指标已逐步齐平,但在复杂工况项目经验上仍有差距。海外厂商在E/F/H级燃机配套的三压再热(3PR)及以上配置上已规模化应用,主蒸汽压力16–18MPa、温度560–600℃,并验证了高启停频率(≥50次/年)下的长期稳定性;国内头部企业在两压、三压非再热锅炉领域已实现大规模交付,主蒸汽参数集中于13–16MPa、535–565℃,部分企业正推进三压再热及灵活性改造示范项目。

海外厂商因F/H级燃机商业化应用超20年,在适配高排气温度(≥600℃)、高背压工况方面积累了更充分的运行数据与工程经验。

资料来源:各公司官网,中金公司研究部

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