能源行業特鋼需求空間如何？

能源行業特鋼需求空間廣闊。

1. 能源用高端鋼管

（1）核電蒸汽發生器傳熱管

蒸發器傳熱管是核電用鋼的重要組成部分，約占核電機組成本的 10%。目前, 世界上常見的 核電站堆型有壓水堆、沸水堆、重水堆、氣冷堆和快中子堆等,最廣泛采用的是以普通水作 為冷卻劑和慢化劑的壓水堆。我國在役和在建的核電站中,除秦山Ⅲ期采用 CANDU 型重水堆, 山東榮成采用高溫氣冷堆外,其余均為壓水堆,包括第 3 代 AP1000 核電機組。按照成本估算, 壓水堆核電站中采用鋼鐵材料制造部件的成本占整套核電機組成本的 83%,如圖所示。在這 些鋼制部件中,制造難度最大的壓力容器成本占比最高為 14%,其次是主管道占 12%,再次是 蒸汽發生器占 10%,核級閥占 7%,主冷卻泵占 5%,堆內構件占 4%,穩壓器占 1%;二回路中的泵、 閥、管道、冷凝器等合計占 16%,汽輪機占 9%,汽水分離再熱器占 5%。

單臺機組壓水堆蒸發器 U 型鋼管用量在 200 噸左右。其中鋼材需求規模按照北京科技大學 新金屬材料國家重點實驗室的測算，發電能力 100 萬千瓦的壓水堆核電站消耗鋼材 5 萬噸 以上，包括蒸汽發生器 U 形傳熱管等在內的管道需求為 1255 噸/百萬千瓦，壓水堆蒸發器 U 型鋼管單臺機組用量在 200 噸左右。其中壓水堆蒸汽發生器傳熱管是核電站一回路壓力邊界 的重要組成部分，也是防止放射性裂變產物外泄的主要屏障。 已核準項目有望在 2025-2030 集中投產。由于核電站一般存在 5-8 年的建設周期，2016-2018 年連續三年的零核準導致了 2021-2023 年新增核電裝機量的低迷，每年僅 2GW 左右。 2025-2027 是蒸發器傳熱管等核電設備進廠高峰期。核電站的建設可分為五大階段，按時間 順序分別為：FCD 準備階段、土建施工階段、設備安裝階段、調試階段和并網階段，一般核 電站建設一般存在 5-8 年的建設周期。核電設備主要包括核島、常規島和輔助設施設備，核 電蒸汽發生器傳熱管屬于核島設備，核島的核心設備從招標到最終交付、安裝完成可能長達 3-5 年，主要由于其 2-3 年的長生產周期、有限的產能以及供應商數量的限制。因此，核島 設備通常在核電項目核準之前就已經與廠商充分溝通，而在 FCD 開始之前，基本已經完成核 島設備招標。從建設周期角度看，一般核準后半年到一年時間啟動首臺機組混凝土澆筑（FCD）， 參照臺山核電站建設過程，核島設備、常規島設備分別于開工第 3 年、開工第 5 年進場。 2022-2024 年核準的核電站，我們預計 2023-2025 年完成招標，將在 2025-2027 年迎來設備 集中進場。

從中長期角度來看，核電的低碳和穩定屬性，是作為基荷能源的最佳選擇。中國原子能科學 研究院的李萍等人在《“碳中和”目標下中國核電發展》（2023 年）中分保守情景、“碳中 和”情景以及強化低碳情景，對我國中長期核電裝機容量規模進行預測：在保守情景下，按 照目前的在建裝機規模，預計到 2030 年我國核電裝機量有望達到 9000 萬千瓦；到 2050 年 我國核電裝機容量有望達到 1.7 億千瓦。在“碳中和”情景下，預計到 2030 年我國核電裝 機量有望達到 1.4 億千瓦；到 2050 年我國核電裝機容量有望達到 3.5 億千瓦。

未來核電蒸汽發生器傳熱管需求量巨大。以每座發電能力 100 萬千瓦的壓水堆核電站消耗 壓水堆蒸發器 U 型鋼管 200 噸計算，到 2030 年核電蒸發器傳熱管需求量在不同假設下為 5800-33000 噸，“碳中和”情景下需求量已遠超過去 10 年需求總量。到 2050 年核電蒸發 器傳熱管需求量在不同假設下為 1.6-9.2 萬噸，市場需求量巨大。

（2）高壓鍋爐管

高壓鍋爐管主要用來制造高壓及其以上壓力的蒸汽鍋爐管道。高壓鍋爐管要求具有高的持 久強度、高的抗氧化性能，并具有良好的組織穩定性。高壓鍋爐管的主要消費對象是火力發 電鍋爐制造業，占總消費量的 85%；其次是火力發電站四大管道系列的安裝與維修用管，占 總消費量的 10%左右；還有部分是油田高壓蒸汽輸送用管，占總消費量的 5%左右。通過對國 內主要發電鍋爐制造企業生產量的追蹤，每制造 1 萬 kW 發電量的鍋爐需要 100t 高壓鍋爐 管。

火電設備交付滯后已核準火電項目約 1 年時間，當前正處于設備交付高峰期。以火電中占 據主體地位的煤電為例，煤電行業建設周期需要 24 個月，核準之后到開工建設還要至少留 出 6 個月批準所有手續，開工后 8 個月左右，設備平臺交安開始安裝設備。整體上，從開始 核準到設備安裝大概需要 1 年左右時間，到建成基本上需要 3 年左右的時間。

展望“十五五”期間，我國火電新增裝機量有望繼續維持高位。煤電方面，2022 年 8 月， 國家發改委提出了煤電“三個 8000 萬”目標，要求 2022 年、2023 年煤電各開工 8000 萬千 瓦、兩年投產 8000 萬千瓦，并將“十四五”煤電發展目標從 12.5 億千瓦調增到 13.6 億千 瓦。截至 2024 年底，煤電裝機容量達到 11.9 億千瓦，距離調整后的規劃目標還有 2 億千瓦 的距離。隨著煤電項目相繼開工投產，各地電力可靠性指標上升趨勢明顯。根據國家能源集團技術經濟研究院柴瑋的初步測算，按照我國各類型電源的規劃裝機容量，在考慮其有效容 量折算以及系統合理備用后，煤電機組每年需增加 7000 萬千瓦左右才能維持現有電力系統 的可靠性。因此，從這一角度來看，未來一段時期，我國煤電裝機仍會伴隨最大負荷增長而 增長。氣電方面，天然氣發電的碳排放強度僅為煤電的一半左右，是過渡階段的重要替代能 源。據中石油經濟技術研究院發布的《2024 年國內外油氣行業發展報告》預測,預計 2025 年 全國氣電新增裝機超 2000 萬千瓦，總裝機容量超 1.6 億千瓦。我們預計未來氣電也有望迎 來投產高峰，在新能源大基地配套項目、中東部和西南地區氣電規模均將快速增長。總體上， 我們認為，“十五五”期間，我國火電年新增裝機容量有望維持約 5000 萬千瓦/年的高位。

結構上，超超臨界機組占比的抬升有望拉動高端鍋爐管需求。發電鍋爐的效率取決于蒸汽的 溫度和壓力，近年來,對 CO2、排放量的限制是促進發電效率提高的又一重要原因。目前,超 超臨界燃煤發電技術是國際上較為成熟和廣泛適用的一種清潔燃煤技術。根據邢娜等《超臨 界超超臨界鍋爐管品種的開發現狀》預計，在今后的二三十年,燃煤電站的蒸汽溫度將再提 高 50~100℃。火電裝置蒸汽參數溫度、壓力和熱效率不斷提高,對火電鍋爐鋼管的要求也越 來越高。高強度、高耐蝕性耐熱鋼管的開發在實現超臨界、超超臨界鍋爐蒸汽高溫高壓化中 起了非常重要的作用,為高參數火電機組的發展提供了有力保障。2021 年，國家發展改革委、 國家能源局印發《全國煤電機組改造升級實施方案》。方案稱，按特定要求新建的煤電機組， 除特定需求外，原則上采用超超臨界且供電煤耗低于 270 克標準煤/千瓦時的機組。對供電 煤耗在 300 克標準煤/千瓦時以上的煤電機組，應加快創造條件實施節能改造。“十四五” 期間改造規模不低于 3.5 億千瓦。存量煤電機組靈活性改造應改盡改。隨著超超臨界機組使 用增加，高端鍋爐管需求提升，每百萬千瓦超（超）臨界機組消耗 Super304H 和 HR3C 等高 壓鍋爐管數量約為 1250 噸。同時，鍋爐管作為消耗品，生命周期約 15 年，對應我國第一批 超（超）臨界用鍋爐管陸續進入更換周期，帶動高端鍋爐管需求。

（3）鎳基油氣用管

鎳基合金油井管抗腐蝕性能優異，可滿足高酸性油氣田開發需求。鎳基合金油井管主要應用 于地質結構復雜、高溫高壓高腐蝕性的特大型海相天然氣田等富含 C02、HS、CI 等強腐蝕環境的高酸性油氣資源。因其服役條件惡劣、制造工序復雜、生產難度大、產品質量要求苛 刻等,被譽為鋼鐵產品中技術含量最高的產品。

酸性油氣田分布廣泛，中國酸性油氣田比例較高，對高端鎳合金油井管需求剛性。全球范圍 內，目前已發現 400 多個具有工業開發價值的酸性油氣田(高含 H2S 和 CO2)，主要分布在加 拿大、法國、德國、俄國、中國、北美地區等。我國擁有非常豐富的高含硫天然氣資源，資 源分布在川東北地區及渤海灣等地，包括普光氣田，羅家寨氣田、趙蘭莊氣田，2010 年在普 光氣田建成了我國第一個超百億立方米高含硫大氣田。在我國已探明的油氣田中，酸性油氣 田占有相當大的比例，天然氣田中高酸性氣田就接近 50%。

油氣勘探逐漸向深層超深層或深海發展，傳統油氣用管面臨介質腐蝕與高壓環境的雙重挑 戰，高端油管需求有望增長。近年來，我國油氣勘探重大戰略性突破基本集中在深層超深層 或深海。從資源量上來看，深層超深層資源量達 671 億噸油當量，占我國油氣資源總量的 34%，其中 2/3 以上分布在塔里木、四川和鄂爾多斯等盆地，且以大型碳酸鹽巖油氣藏為主。 以塔里木盆地為例，埋深在 6000 米至 1 萬米的油、氣資源分別占油、氣總量的 83.2%和 63.9%。 全球新發現油氣中海洋油氣的儲量規模遠高于陸地，深水-超深水儲量占比高。近 10 年來， 海域新發現的油氣儲量占全球總量的 60%，其中深水-超深水領域發現的油氣儲量占海域總 發現量的 61.99%。截至 2022 年，全球海域新增油氣儲量占比約 80%。隨著油氣勘探逐漸向 深層超深層或深海發展，同時考慮到廣泛分布的酸性油氣田，傳統油氣用管面臨介質腐蝕與 高壓環境的雙重挑戰，以鎳基合金油氣管為代表的高端油管需求有望增長。

鎳基合金油氣管技術含量高，長期被國外少數鋼管企業壟斷，2009 年以來逐步國產替代。 鎳基合金油套管是涉及國家能源安全的重要產品，其合金含量高達 80%以上，主要用于地質 結構復雜、高溫高壓、高腐蝕性的特大型海相天然氣田的開采開發。其因服役條件惡劣、制 造工序復雜、生產難度大、產品質量要求苛刻等特點，被譽為油井管中技術含金量最高的產 品。長期以來，鎳基合金油井管的核心制造技術被日本住友金屬(Sumitomo)、美國 SMC 國際 鎳合金集團和瑞典山特維克(Sandvik Group) 等少數鋼管企業壟斷，國內市場價格一度高 達每噸 80 多萬元。為打破國外鎳基合金油套管進口價格居高不下、交貨期難以保證的不利 局面，2006 年 7 月，中石化與寶鋼正式簽訂了鎳基合金油套管國產化技術開發項目。2009 年 BG2830-1 10／BGTl 鎳基合金油套管在龍崗氣田成功下井，首次實現國產鎳基合金產品全 井試用。2011 年 9 月寶鋼實現鎳基合金油套管鋼種和規格全覆蓋，工業化生產了一系列鎳 基合金油管(BG2235、BG2830、BG2242、BG2250)，有害元素和夾雜物控制水平已達到住友的 控制水平，成為國內首家具有鎳基合金油套管產品供貨能力的企業。2012 年，天津鋼管聯合 撫順特鋼和浙江久立特鋼研發出具有自主知識產權的 TDJ—G3 鎳基耐蝕合金油管，并形成穩 定的批量生產能力，達到國際先進水平，產品耐腐蝕性能與美國 SMC 國際鎳合金集團 G3 處 于同等水平，解決了特殊扣氣密封性和耐腐蝕性能的難題，打破鎳基耐蝕合金氣密封扣油管 只能依賴進口的局面。

2.高端風電軸承用鋼

風電用特殊鋼主要用于軸承等部件，其中軸承用鋼是重要組成部分。其中，電工鋼具有鐵芯 損耗低、磁感應強度高、沖片性良好等特性，主要用于風力發電機的定子和轉子零部件，約 占總耗鋼量的 5%；特殊鋼具有更高的強度和韌性及性能，主要用于風輪主軸、變槳系統軸 承、偏航系統軸承、傳動系統齒輪、軸和軸承以及發電機軸等零部件，約占總耗鋼量的 26%； 每 GW 陸上風電裝機量對應鋼材需求量 12.4 萬噸，按照用量比例來看，需中厚板 8.6 萬噸、 電工鋼 0.6 萬噸、特殊鋼 3.2 萬噸；每 GW 海上風電裝機量對應鋼材需求量 19.0 萬噸，其中 中厚板 13.1 萬噸、電工鋼 1.0 萬噸、特殊鋼 4.9 萬噸。

材料是直接影響風機軸承最終性能好壞的重要因素。風電軸承包括從主軸和偏航變槳所用 的軸承，到齒輪箱和發電機用的高速軸承。由于風場大多坐落于高山、沙漠海洋離岸，自然 環境惡劣、運行環境復雜多變、安裝及維修維護不便，因此對軸承零件的質量要求非常苛刻。 不但要求軸承具有足夠的強度和承載能力，還要求壽命不低于 20 年。風電主軸、偏航、變 槳、齒輪箱、發電機用的高標準軸承鋼材料作為風電關鍵部件材料，其質量尤為重要，是保 證風電機組在惡劣環境下長時間正常運轉的關鍵因素之一。這就對鋼材提出了高的要求，既 要有高的純凈度也必須有高的組織均勻性和致密性。 我國風機軸承鋼國產替代不斷突破。從整個中國風電產業鏈來看，大部分環節已經在過去十 多年的發展中實現了國產化，但配套大兆瓦機型的主軸軸承核心部件等環節仍較高程度依賴 進口。風機主軸軸承是風力發電機的核心零部件，也是風機產業鏈國產化中，最難啃的“骨 頭”，尤其是大功率產品依賴進口。近來，國內主軸企業不斷定點突破，大功率產品開始破 局，國產替代開始加速。大冶特鋼是最早實現風電關鍵部位用鋼國產化的特殊鋼廠，先后與 用戶聯合研發風電主軸承，創造了風電軸承多個首臺套。2023 年 8 月，國內首套 18 兆瓦平 臺風電主軸承順利下線，再次刷新了我國國產風電主軸承最大單機容量紀錄。其主軸承是用 大冶特鋼直徑 700 毫米超大規格軸承用鋼研制而成，這是風電行業關鍵部件國產化進程的又 一重大突破。2024 年 3 月，由撫順特鋼自主研發的 25MW 級海上風電機組主軸軸承套圈用軸 承鋼成功通過洛陽軸研所驗收，標志著我國在高端風電軸承鋼領域取得重大突破，實現了這 一關鍵零部件的國產化替代。

未來，海風及風電大型化均對軸承用鋼質量提出更高的要求，高端風電軸承鋼需求有望抬 升。一方面，海上風電步入發展快車道，海上風電的特殊應用工況對軸承的承載能力、可靠 性和使用壽命提出更高的要求。另一方面，風電機組逐步大型化，更大的額定功率和更長的 葉片，導致更大的機組載荷。主軸承作為重要承載部件，對軸承用鋼提出更高的要求，有望 拉動國產高端風電軸承用鋼需求。