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1、新材料：工业气体行业研究1 .工业气体稳健发展，下游以钢铁、石化等为主1.1. 工业气体可分为大宗气体与特种气体工业气体可分为大宗气体与特种气体。工业气体是用于工业生产制造的气体，可根据制备技术与应用领域的不同分为大宗气体和特种气体两类。大宗气体产销量较大，具体可分为空分气体（如氧气、氮、氮等）与合成气体（如乙烘、甲烷等），纯度要求通常低于5N（99.999%）,下游领域包括钢铁、冶金、新型煤化工等传统行业；特种气体为特定领域所专用，且对纯度、品种、性质等有特殊要求，单一品种产销量较小，在集成电路、液晶面板、LED、等新兴产业领域发挥着关键作用。特种气体可分为标准气体、高纯气体和电子特气三类，
2、其中电子特气主要应用于半导体及电子产品领域。大宗气体在工业气体中占比较大，特种气体占比有望提升。我国传统产业发展历史悠久，对大宗气体的需求量大，2021年国内工业气体市场中，大宗气体占比达81%,特种气体占比为19%。特种气体市场中，电子特气占比较大，2021年达63%。随着国家新兴工业的快速发展，对特种气体的需求也将不断扩张。图2:2021年大宗气体在工业气体中占比最大七尧尧智库大宗气体主要通过空气分离设备制取，低温精储空气分离法目前为主要方法。低温精储空气分离法先将空气混合物冷凝为液体，再根据各组分蒸发温度的不同完成分离，因此适用于分离沸点相近的不同组分。在标准大气压下，氧、氮、氮分别在被
3、冷却至90.188K.77.36K、87.29K时变为液态，遇热又可变为气态，由此可采用低温精储法对空气进行分离，制取高纯度的氧气、氮气、敏气。低温精储空气分离法得到的产品纯度高，同时生产成本低、技术成熟，适合大规模的工业化生产。空气分离设备流程链条长，内部操作较为繁琐。大中型成套空气分离设备是可视作复杂的流程系统，主要由压缩系统、净化系统、制冷系统、热交换系统、精储系统、产品输送系统、液体贮存系统和控制系统组成。空气分离设备利用压缩空气膨胀制冷，并通过热交换使原料空气达到低温饱和状态，最后通过精储分离出高纯度的氧气、氮气及氮气。特种气体主体生产流程包括气体合成、气体纯化、气体混配、气瓶处理、
4、气体充装、气体分析检测共6道工序。气体合成是指在一定的压力、温度和催化剂作用下，用化学方法对原料进行反应，制得气体产物。气体纯化是利用蒸储和吸附等方法，把原料提纯为较高纯度的产物；气体混配是指将两种或更多的有效组分气体，按一定的比例进行混合，从而获得一种多组分均匀分布的混合气体；气瓶处理是指按照装载气体的特性和要求，对气瓶的内部和内壁表面和外表进行加工，以确保在储存和运输过程中产品的稳定性；气体充装是指通过不同压力差将气体充入气瓶等压力容器；气体分析检测即分析和检测气体的组成。不同工序组合的流程组合适用于不同特性的产品，从而能够满足客户的不同需求。1.2. 工业气体市场稳步增长，下游以钢铁、石
5、化等为主工业气体需求稳定，市场保持稳步发展。工业气体作为现代产业的基本原材料，其市场规模与产业发展程度关系密切，其市场增长率约为产业增加值增长率的1.5-2倍。虽然自2020年来全球工业增加值略有下滑，但全球工业气体市场需求稳定并持续增长，市场规模自2016年的1048亿美元增长至2021年的1451亿美元，期间CAGR达6.72%0我国工业产业处于高速发展期，国内工业气体市场规模从2016年的1082亿元增长至2021年的1798亿元，CAGR达10.69%,整体增速高于全球水平。图8:2016-2021年中国工业气体CAGRlO69%全球工业气体市场规模（亿元）中国工业气体市场规模（亿元）
6、数据来源：亿渡数据、国泰君安证券研究心尧来智库工业气体下游领域广泛，以钢铁、石化为主。工业气体的下游应用领域包括了钢铁冶金、石油化工、机械制造、电力等传统行业与集成电路、液晶面板、LED、光伏等新兴行业。2021年工业气体的下游结构中，有24%的份额来自于钢铁，剩余三个占比较大的下游领域分别是石化、电子产品及其他化学品，份额分别为18%、11.20%.11.30%,传统工业需求较大的是大宗气体，其种类较少，但纯度要求不高；新兴工业通常使用特种气体，其需求总量较小，但种类众多，且对纯度要求较高。全球工业气体市场集中度较高，我国工业气体市场以外资为主导。国外工业气体行业起步时间较早，几家外资头部企
7、业已形成垄断格局。2021年全球工业气体市场中，林德集团、液化空气、空气化工、大阳日酸等企业市场份额分别占比29%、27%、10%与7%,市场集中度较高，CR4达到53%。我国工业气体市场也主要由外资机构主导，林德集团和液化空气两大企业市场占比分别为21.9%和20.7%,占比相对较高，其次是空气化工、气体动力和杭氧股份三大企业，市场份额分别为IO.1%、10.1%、6.3%o此外，国产厂商金宏气体、华特气体市场份额分别为0.78%、0.62%。随着国产替代加速，国产厂商市场份额有望逐步提升。1.3.三种供气模式优点各异，现场制气占比较大根据供应方式不同，工业气体行业的供气模式可分为瓶装气体模
8、式、液态储槽气体模式、现场管道制气模式。瓶装气体和液态储槽气体模式属于零售供应模式，供应商通过采购、提纯、分装等工艺加工，之后向客户销售瓶装供气或储槽气，其中瓶装气体适用于小批量、多类别气体需求用户，如电子、医疗等领域，而液体槽车适用于中等批量需求客户，例如食品、机械、塑料等领域。管道供气属于现场供应模式，气体公司在用户现场投资空分设备并用管道供气，其目标对象是用气量较大的工业气体用户和集中在工业区的群体客户，如化工、冶金、石油等领域。在制气业务市场中，现场供应的价值量占比最大。2021年，以大宗气体为主的现场制气所占份额最大，达到65%,而零售供应模式下的储槽制气、瓶装制气价值量占比分别为2
9、1%、14%o随着新兴产业高速发展，以瓶装制气为主的特种气体需求有望持续增长，瓶装制气占比有望提升。1）瓶装气体模式：瓶装气体使用灵活，多服务于用量小、用气点分散或作业场合特殊的客户。受运输费用限制，瓶装气的销售半径通常在100公里以内，区域特点较为突出，供给市场呈现出零散的特点。由于瓶装气体下游用户数量较多，且各用户在不同行业中分布广泛，因此单一行业变动对公司的销售额影响有限。对于用气量中等的客户，专业气体生产企业还可以提供汇流排、集装格、杜瓦瓶以及其他瓶装供气方案。汇流排和集装箱具有方便气瓶集中管理的特点，适用于大量使用气瓶的用户。液体杜瓦瓶具有供气时间长、纯度高、气源稳定、安全可靠、占地
10、面积小等优点，适用于用气量在IONmVh以下、对供气可靠性有较高要求或需要冷源的用户。图14:瓶装气体主要由液态气体充装氧气、氟气、鼠气充装工艺流程图二氧化碳充装工艺流程图储中港杰气体低温泵充装汇演排气总工业气瓶；-YX，万E智库2）液态气体模式：以自有基地生产液态气体，或利用已有的大宗用气项目富余的液态产能，通过槽车和低温储罐向客户提供液态气体。液态气体模式为在客户现场安装低温液态储罐、气化器、自动压力控制系统、输送管道、流量计等一系列设备，用气双方根据称重或流量计的读数进行结算，一般适用于液态产品月用量在50m3以上的客户。液体气体属于瓶装气体的上游产品，其相比瓶装气体模式减少了服务环节，
11、省去了频繁更换空瓶，充装及搬运耗费的大量人力成本，因此其运输成本更低、运输半径更长，适用于有一定距离但用气数量大，或没有管道供气和现场制气条件的用户。液态气体的销售半径通常在300公里以内，并且有一定的区域特点。3）现场制气模式：在客户的生产现场搭建空气分离装置或工业尾气回收提纯再利用装置，通过现场生产一对一向客户供应工业气体。该模式初期投资较大，但合作关系一般具有长期、稳定、排他的优势，其特点是一次投资、长期受益。现场制气模式不受运输的制约，无明确销售半径，主要的下游客户包括电子、钢铁、化工等对工业气体有大量持续需求的行业。从事现场制气有一定的资金和技术门槛，国内市场玩家主要为外资巨头、内资
12、专业气体生产企业和部分空分设备制造商，其中法液空、林德气体等外资气体供应商进入国内市场较早，并依靠雄厚的资金实力和丰富的项目经验迅速占据了国内大规模现场制气市场，具有绝对优势。2 .大宗气体外包化率有望提升，价格有望回暖2.1. 大宗气体市场需求稳定，国产厂商份额较低大宗气体是现代工业的重要基础原料，近年来市场规模稳定增长。大宗气体是一类重要的工业气体，约占工业气体的80%,下游应用领域主要以钢铁冶金、石油化工等为主，近年来市场需求稳步增长，市场规模由2017年的1036亿元增长至2021年的1456亿元，期间复合年均增长率达8.88%,增长态势良好。中国大宗气体市场份额多被外国龙头垄断，国产
13、企业的集中度较低。2020年国产品牌大宗气体企业CR4为17.35%,气体动力市占率相对较高，达12.27%,杭氧股份占比4.12%紧随其后，和远气体和凯美特气占比分别为0.58%和0.39%。2.2. 空分设备市场稳步发展，下游较为集中我国气体分离设备工业总产值增长较快。据2021年气体分离设备行业统计年鉴披露，2020年度气体分离设备行业实现工业总产值244.83亿元，同比增长13.23%；实现营业收入250.30亿元，同比增长6.22%；利润总额22.31亿元，同比增长10.89%,气体分离设备行业整体保持稳步增长。图20:气体分离设备行业利润总额持续提升气体分离设备行业利润总额（亿元）
14、yoy数据来源：福斯达招股说明书、国泰君安证券研究空分设备按产品氧气产量大小分，可分为大型、中型和小型三类。根据2021年气体分离设备行业统计年鉴，2020年全年各类空分设备总产量为163套，数量同比2019年减少了31.51%；折合制氧量约392.01万r113h,同比2019年增长10.93%,空分设备数量下降但制氧量提升。2020年大型空分设备（6000m3h以上）95套、中型空分设备（IoOO-6000m3h）15套、小型空分（100Om3/h以下）16及制氮设备37套。空分项目主要由空分主装置、空气压缩机、分子筛纯化系统等组成。杭氧股份于2020年6月与德润钢铁厂签署了供气合同，并通
15、过己有空分装置向德润钢铁厂供应氧气、氮气和氮气等天然气产品和服务。我们以该项目建设投资进行估算，空分主设备的费用占比为27.64%,空气压缩机与分子筛纯化系统的费用占比分别为13.68%和12.22%。空分设备下游市场主要为钢铁、石化、煤化工等产业。空分设备的应用领域较为集中，按制氧容量计算，2020年钢铁、石化、煤化工领域分别占空分设备制氧容量的38.02%、29.82%、12.96%,为三大主要下游，其次化肥及合成氨占比达到8.01%,新兴产业中多晶硅等化工材料占比达2.48%,有色占比达0.93%,电子领域占比达0.39%。依靠技术经验及资金等优势，杭氧等龙头在空分设备市占率较高。据20
16、21年气体分离设备行业统计年鉴数据，2020年空气分离设备氧容量市场占有率排名前三位分别为杭氧股份（43.21%）、林德杭州（17.04%）、液空杭州（7.58%）杭氧股份、四川空分、开封空分等成立时间较长，为国有企业，林德杭州、液空杭州为跨国公司在华设立的子公司。随着国有国有大型冶金、石化等项目在招投标时更加关注国产厂商，国产空分设备企业有望加速发展。2.3. 空分气体占比较高，价格有望逐步回暖大宗气体根据制备方式的不同可分为空分气体和合成气体。空分气体是利用空分设备得到的工业气体，多通过分离空气或工业废气制取，主要产品包括氧气、氮气、氤气等（在空气中的体积占比分别为20.95%、78.08%、0.93%）,可运用于冶金、石油、机械加工、食品、环保、医疗、化肥等众多领域。合成气体则是由化学反应制取的工业气
