1.1 百年液压依靠技术优势经久不衰,工程机械为主要下游
传动机构是机械必需的中间环节,液压传动利用液压动能进行能量转换。由于原动 机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求,因此几 乎所有的机械或机器都需要通过中间环节——传动机构进行调节控制。液压传动就 是这种调节控制方式中的一种,液压传动是以液体为工作介质,通过驱动装置将原 动机的机械能转换为液体的液压能,然后通过管道、液压控制及调节装置等,借助 执行装置,将液体的压力能转换为机械能,驱动负载实现直线或回转运动。
液压传动系统主要由五部分组成。液压传动与控制产品在航空航天、舰船、深海探 测、节能环保装备、新能源装备、机床与工具、重型机械、工程建筑机械、农业机 械、汽车等装备制造业等各领域均被广泛应用。核心的液压元件包括液压泵、阀、 马达、油缸、辅助元件五大类型。
液压传动历史悠久,是目前工业装备最重要传动方式之一。从约瑟夫·布拉玛于 1795 年为液压机申请了专利开始,液压行业即迈向机械领域舞台。随着二战后工 程机械、汽车、航空航天等产业的快速发展,相关产品对传动系统要求不断提高, 液压逐步替代机械传动成为现代工业装备中最重要的能量传动方式之一,并成为衡 量机械装备先进程度的重要标志之一。发达国家 95%的工程机械、90%的数控加工 都采用了液压传动技术,其中液压工业销售额占机械工程总产值的比例已经达到 2%~3.5%。 与其他新型传动方式相比,液压具有较为明显的不可替代优势。
与机械传动、电气 传动相比,液压传动具有以下优点:(1)液压传动的各种元件,可以根据需要灵活 地布置;(2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快;(3)操纵控制方便,可 实现大范围的无级调速(调速范围达 2000:1);(4)可自动实现过载保护;(5) 一般采用矿物油作为工作介质,相对运动面可自行润滑,使用寿命长;(6)很容易 实现直线运动;(7)很容易实现机器的自动化,当采用电液联合控制后,不仅可实 现更高程度的自动控制过程,还可以实现远程遥控。
液压下游应用各领域技术要求高低有别。液压核心元件广泛应用于各行业的各类主 机产品和技术装备,如农业机械、工程建筑机械、塑料机械、机床、汽车、船舶、 轻纺医药机械等各类主机,以及航空航天、兵器装备、冶金矿山、石油化工、电力 能源、信息电子、交通车辆等重大技术装备。事实上,应用在不同领域的液压件在 精度、智能化和价格方面存在较大差异。通常来说,在农业机械等领域使用的液压 件要求较低,而在航空航天、船舶制造等领域使用的液压件往往需要在精度、响应 速度和可靠性方面具备优势。
液压产品应用中,工程机械几乎占据半壁江山。液压产品的下游行业分布广泛,中 国液压件市场的下游行业以工程机械、汽车、重型机械、机床工具为主,根据我们 估计,2019 年工程机械行业在液压行业中的应用占比达 40.5%,是液压产品最主 要的应用行业。
预计 2020 年挖掘机核心液压件需求达 257 亿元,高端产品利润空间更大。以工程 机械的挖掘机为例,核心液压件主要包括变量液压泵、变量液压马达与减速机、高档 主多路阀与超高压液压缸等。每台挖掘机需要 1 台变量液压泵、1 台回转变量液压马 达与减速机、2 台行走变量液压马达与减速机、1 套主多路阀、4 根超高压的液压缸, 合计成本超过整机的 1/3,且核心液压件的盈利水平已经超过国产挖掘机的整体盈利 水平;根据我们估计,2020 年泵阀、马达、油缸的需求空间分别为 104.2、90、63.2 亿元,合计规模达 257.4 亿元。
根据工程机械挖掘机械分会对挖掘机械核心液压件市场的分析,我国高端液压产品 有 70%依赖进口,其中高端工程机械高端液压件进口比例更高,并且大约有 80%的 高端液压件受制于人,国外液压产品制造商吸收了 65%~75%的利润,是国内液压企 业潜在的利润空间。
多数国产液压件集中应用于门槛较低领域,有待于覆盖技术要求更高的领域。在技术要求相对较低的下游应用领域,如工程机械、建筑工程机械、冶金机械,国内外 龙头企业均有布局。在全球范围内,美国派克汉尼汾、伊顿、德国博世力士乐以及 日本的川崎重工、KYB 等企业的产品大规模应用于技术要求较高的下游应用领域, 如航空航天、船舶工业等领域,而国内龙头企业恒立液压及艾迪精密尚未在相关领 域有明显布局。国内企业在技术水平和产品范围都存在较大的成长空间,有待于覆 盖技术要求更高的应用领域。
1.2 工业强基政策扶持,国内液压市场空间巨大
中国为全球液压行业第二大市场。据国际流体动力统计委员会数据,2019 年液压 件全球销售规模达 316 亿欧元,与 2018 年持平,全球液压工业已进入相对稳定、 成熟阶段。液压行业的市场规模与一国经济总量和工业化水平高度相关,美国、中 国、日本、德国、法国是全球液压销售的前五位国家,近几年来看,美国、中国、 欧洲的液压市场呈现稳步扩张趋势。2019 年中国液压件市场规模达 95.2 亿欧元, 同比增长 4.9%,折合人民币约为 736 亿人民币,市场份额从 2015 年的 27.7%迅 速提升至 2019 年的 30.2%。
2019 年国内产值达 641 亿元,同比增长 7.4%。2019 年我国液压(含液力)行业 工业产值达 668 亿元,同比增长 7.6%,其中近三年液压产值占比均为 96%,由此 计算,2019 年液压工业产值达 641 亿元,同比增长 7.4%。
泵、阀、油缸、马达为液压系统的核心元件,产品技术难度大、价值量占比高。在 液压系统的 5 个部分中,泵、阀、油缸、马达的技术难度大、产品附加值高、价值 占比高,是液压系统的核心元件。国内液压市场中以油缸、泵、阀为代表的关键零 部件比重较高,2019 年合计占比达 62.9%,油缸、泵、阀占比分别为 34.4%、 16.1%、12.4%。
液压件是“中国制造 2025”核心基础件,国家推动液压件自主化发展。“中国制造 2025”包含中国制造业创新建设工程、智能制造工程、工业强基工程、绿色制造工 程及高端装备创新工程 5 大工程。液压件属于工业强基工程中的核心基础零部件。 “中国制造 2025”明确提出,到 2020 年,40%的核心基础零部件、关键基础材料 实现自主保障,受制于人的局面逐步缓解,航天装备、通信装备、发电与输电设 备、工程机械、轨道交通装备、家用电器等产业急需的核心基础零部件(元器件) 和关键基础材料的先进制造工艺得到推广应用。到 2025 年,70%的核心基础零部 件、关键基础材料实现自主保障,80 种标志性先进工艺得到推广应用,部分达到国 际领先水平,建成较为完善的产业技术基础服务体系,逐步形成整机牵引和基础支 撑协调互动的产业创新发展格局。
1.3 电液一体化本质为“液驱电控”,拓宽液压需求
国内普遍使用的名词“机电一体化”来自欧美 20 世纪 70 年代,从英语单词 mechanic 与 electronic 人为剪接出来的 mechatronic。20 世纪 90 年代在欧美又出 现了一个用 hydraulic 和 electronic 类似地剪接出来的词 hytronic,即液电一体化, 强调液压驱动 电脑控制 传感器,实质为“液驱电控”。
液压是天然的驱动方式,电是优良的控制方式,液压与电控不是单纯谁替代谁的问 题,而是如何合作。液压系统的控制有手控、机控、液控和电控。手控被操作手的 熟练程度、反应灵敏度和持续工作时的注意力集中度所限制,机控的灵活性十分有 限,液控则是利用液体的压力传递控制信息。液控有其不可替代的优势,但其智能 程度无法与电脑相比,液驱用电控可以发挥电脑的智能化优势,实现复杂动作。因 此电控是液压驱动最理想的控制方式,电力与液压传动将长期并存相互补充。
移动设备的电控液驱适用环境转好,未来大有可为。液驱在固定设备中早就大量采 用电控,但在移动设备中开始较迟。主要原因是早前的电子产品难以适应移动设备的工作条件,加上价格相对较高,电控的经济效益并不高。如今随着电子技术的高 速发展,这两个问题的影响已大大减弱,因此欧美早已开始研发移动液压的电控。
从“液驱液控”到“液驱电控”,才是液压行业真正的发展方向,这个过程更应该 由液压公司来完成。实现从“液驱液控”到“液驱电控”,可能的方式主要有:
(1)电液转换器。电液转换器可以把电信号转化成力或位移,从而调节动力,有 开关电磁铁、比例电磁铁、伺服阀、步进电机及伺服电机等多种类型。其中比例电 磁铁使用最多,由于种种原因目前主要依赖进口,是中国液压设备自动化的瓶颈。
(2)换向节流阀电控。在液压系统中用于调节流量最普遍的是换向节流阀,在移 动液压中常被称为多路阀。目前普遍采用的是液控,要改成电控,可以配用电比例 减压阀、步进电机或伺服电机。
(3)变排量泵电控。变排量泵的排量控制可分为外控和内控。所有外控(手控、 机控)都很容易用电控取代。而目前所有内控的变排量泵:负流量泵、正流量泵、 恒压泵、恒压差泵(也称负载敏感泵)、恒功率泵等,都是液控,原则上也都可以 用电控来实现。
液压设备公司的潜在需求空间得到扩大。以上液驱电控的实现都是基于液压驱动的 主体,添加或者变更为电控的控制方式,所以在从纯液压向电液一体化发展的过程中,液压设备公司的潜在需求空间得到扩大。
液压设备制造商也正在加紧向液驱电控方向努力,中国企业更具竞争优势。美国升 旭液压公司公布的产品发展计划也显示了这一发展趋势,开始从传统元件向智能阀 系统专业。中国拥有世界第二大的液压产品销售市场,在推动液驱电控进程中,中国 的液压企业相对国外企业来说,更加贴近用户和市场,有助于多次进行现场测试并根 据实际使用情况及时对产品改进。
国内产品与国外产品在各参数上正在逐步缩小差距。目前恒立液压已有多款产品实 现电液控制方式,包括比例阀、负载敏感阀、轴向柱塞泵等产品,可集成流量控 制、压力控制、电比例控制、功率控制等各种复合控制。2020 年上半年恒立液压 子公司液压科技也成功开发了中大型全电控阀,目前已交付客户装机试用。以恒立 液压和博世力士乐推出的两款同类型电控产品先导式比例溢流阀为例,产品之间的 差距正在逐步缩小。
2.百年积累造就国际巨头,国产液压件龙头崛起(略)2.1 德美日孕育行业巨头,行业集中度高
德、美、日液压产业全球领先,孕育行业巨头百年老店。总体而言,液压产业的发 展离不开庞大的本土市场需求和企业强大的技术研发实力与工艺积淀,德、美、日 作为传统的制造业强国,强大的制造业底蕴成就了一批液压行业的百年老店,全球 液压元件行业公认的百年老店包括:德国博世力士乐(Rexroth)、美国派克汉尼汾 (ParkerHannifin)、美国伊顿公司(Eaton)、日本川崎重工、日本 KYB、日本纳 博特斯克(Nabtesco)等。2019 年派克汉尼汾、伊顿公司、川崎重工、KYB 的液 压业务收入均在 80 亿人民币以上。相比之下,国内龙头恒立液压和艾迪精密的液 压件收入规模与国际巨头公司相差悬殊,提升空间巨大,但液压业务营业利润率已 高于国外企业。从国内市场来看,目前恒立液压的国内销售额已大幅超过 KYB、纳 博特斯克在中国地区的收入。
液压行业集中度高,国际巨头掌握全球主要市场份额。2019 年博世力士乐、派克 汉尼汾、伊顿、川崎重工市场占有率分别为 19.7%、9.7%、7.2%、5.7%,合计市 场份额为 42.3%,四家企业掌握近半数全球市场份额,但与 2012 年(46.4%)相 比有明显分散趋势,KYB、纳博特斯克、恒立液压、艾迪精密市场占有率分别为 3.3%、1.4%、2.2%、0.6%。
2.1.1 博世力士乐:液压技术先驱,产品多样体量庞大。
2.1.2 派克汉尼汾:多元化发展抗周期能力强,盈利能力稳健。
2.1.3 伊顿公司:持续并购增强实力,液压业务转让至丹麦丹佛斯。
2.1.4KYB:液压业务收入、利润持续下降,中国是其第二大市场。
2.1.5 川崎重工:精密机械业务收入保持平稳,利润率下降幅度较大。
2.1.6 纳博特斯克:减速机起家液压件辅助,挖机行走马达全球市占率 25%。
2.2 国内液压龙头多面赶超,进入迅速扩张期
收入增速、盈利能力、营运能力、人力资源及研发投入是反映公司经营状况的重要 方面。我们从以上几个方面将液压行业国际巨头公司(派克汉尼汾、伊顿、川崎重 工、KYB、纳博特斯克)与国内重点企业(恒立液压、艾迪精密)进行比较。
国内重点企业进入迅速扩张期。自 2016 年开始,国内龙头企业恒立液压和艾迪精 密收入规模迅速上扬,2017 年恒立液压实现翻倍的收入增长,艾迪精密收入增速 同样达 60%,近三年依旧保持高速稳定增长。2020 年上半年,恒立液压和艾迪精 密的收入增速分别达 23.8%和 47.3%。
2019 年国内龙头液压业务营业利润反超日系企业。在液压业务营业利润上,2019 年恒立液压实现 14.9 亿人民币,反超川崎重工(7.8 亿人民币)、纳博特斯克(4.9 亿人民币)、KYB(3.5 亿人民币),艾迪精密实现营业利润 4 亿人民币,同比增长 51.6%,超过 KYB。由于国内龙头企业和派克汉尼汾、伊顿公司在总体收入规模上 差距较大,因此营业利润相差也较大。
国内重点企业盈利能力提升迅速,已经超越国际龙头。国内重点企业艾迪精密的毛 利率自 2016 年以后呈现上升趋势,且整体维持在 40%左右的高水平,大幅超越国 际巨头企业中居于首位的伊顿公司,2020 年上半年毛利率达 43.3%,保持平稳; 而国内另一重点企业恒立液压的毛利率紧随其后,在 2020 年上半年提升迅速,达 41.9%,相较于 2019 年底提升 5.3pct,二者毛利率均超过国际巨头公司。ROE 方面,艾迪精密也一直处于领先地位,恒立液压存在较大波动。2016 年以后,恒立 液压的 ROE 持续走高,艾迪精密紧跟其后,2020 上半年在液压公司 ROE 均出现 较大幅度下降的情况下,恒立液压和艾迪精密 ROE 受损相对较小,同样反超国际 巨头中 ROE 水平最高的派克汉尼汾。
国内重点企业固定资产周转加快,但与国际巨头相比仍存在较大提升空间。由于 2011 年上市后扩张产能,恒立液压固定资产周转率大幅下降,固定资产周转率由 2010 年的 7.79 次降至 2011 年的 1.65 次。2011 年至 2015 年,下游行业进入下行 阶段,恒立液压固定资产周转率一直处于较低水平,2015 年仅为 0.69 次。2016 年,下游行业开始复苏,带动公司固定资产周转率有所提高,2019 年达到 2.36 次,约为 2015 年固定资产周转率的 3 倍。艾迪精密的固定资产周转率较为稳定, 维持在 2 次左右,近年来也呈现小幅上升的趋势。相较于国际巨头,恒立液压、艾 迪精密的资产周转速度还存在较大提升空间。
国内重点企业应收账款管控良好,存在一定的波动性。2012 年以来,恒立液压的 2019 年应收账款周转率达到 8.87 次,艾迪精密应收账款周转率达到 9.41 次,超越 了国际巨头公司中应收账款周转率居于首位的派克汉尼汾。随着公司销售业务量的 增加,主机厂商多以票据结算导致应收票据增加,艾迪精密应收账款周转率有所下 降。但是恒立液压及艾迪精密的应收账款周转率始终保持在合理水平,应收账款管 控良好。
国内外龙头企业员工总数相差悬殊,国内重点企业人均产值有待进一步提升。由于 发展历史悠久,在产品范围及下游应用领域方面覆盖更加广泛,国际巨头企业在员 工总数方面显著高于国内龙头企业。截至 2019 年底,伊顿、派克汉尼汾员工总人 数分别为 10.1 万人、5.6 万人,而恒立液压、艾迪精密员工总人数分别为 4557 人、1720 人,国内外龙头企业员工人数规模相差悬殊。在人均产值方面,受国内 下游行业回暖的有利影响,恒立液压及艾迪精密的人均产值均有所提升,2019 年 人均产值分别为 118.81 万人民币/人、83.86 万人民币/人,而同年 KYB 的人均产值 为 274.44 万人民币/人。国内重点企业与国际龙头仍有一定差距,国内公司的人均 产值仍需进一步提升。
国内重点企业研发支出增长迅速,为企业成长增添长久动力。近年来,国内重点企 业恒立液压、艾迪精密研发支出增长迅速。2019 年,恒立液压、艾迪精密研发支 出继续保持高增速,分别为 41%和 33.2%。由于国内企业对研发方面的大力投入, 其研发支出占营业总收入的比例高于国际巨头公司,处于领先地位。液压件是高技 术壁垒的产品,持续大力的研发投入为国内企业成长增添长久动力。
3.国产品牌进口替代、海外扩张两步走
3.1 油缸基本实现国产化,高端泵阀进口替代进行时
高端液压产品市场广阔。2019 年我国液压件市场规模达 95 亿欧元,折合人民币 736 亿元,2019 年我国进口液压件数量达 484.1 万件,进口金额达 121.9 亿人民币,进 口占我国液压件销售规模的 16.6%。此外,从单价上看历年来进口产品单价约为出 口产品单价的五倍左右,进口以相对高端产品为主,而出口则以相对低端产品为主。
细分产品看,液压马达和液压泵的进口单价同样远高于出口单价。2020 年前 10 月 液压马达进口单价达 5579 元/台,液压泵进口单价达 1729 元/台;液压马达和泵的 出口单价分别为 642、215 元/台;液压泵、马达的进出口单价较 2019 年底均呈现 不同程度的下降趋势。
液压泵阀市场空间更加广阔,为高端液压产品主战场。液压泵、液压阀相比液压油 缸有以下特点:1)难度更大、壁垒更高。以挖掘机为例,国内市场上挖机油缸供 应商包括四大品牌,而挖机泵阀,尤其是中大挖泵阀的供应基本被川崎、力士乐垄断。2)价值量更大。在行走机械领域,泵阀的价值量大约为油缸价值量的 1.5-3 倍。3)更容易实现不同应用场景的拓展。与油缸相比,泵阀的标准化程度相对较 高,也更容易诞生百亿级的企业,全球液压巨头基本都是以泵、阀为核心产品,而 非油缸。
液压泵国内产值稳步提升,液压阀产值实现突破,进口替代缺口较大。在液压系统 中,液压泵的技术难度相对较高,在我国液压工业中一直是作为重点推动的领域。 随着液压传动行业整体的技术进步,国内液压泵生产能力也得到了长足的提升。自 2017 年液压泵国内产值出现近 10%的下降后,产值逐渐平稳,2019 年达 103.2 亿 人民币,同比提升 5.5%,进口金额占比达 26.7%,同比下降 0.7pct。2019 年液压 阀突破过去几年的低迷局势,国内产值实现 79.5 亿人民币,同比增长 9.2%,进口 金额占比较高,达 51.9%。
国内液压缸产值平稳增长,已基本实现国产化。经过 2017 年的高速增长,液压缸 产值进入平稳运行阶段,2019 年达 220.6 亿人民币,同比上升 2.9%,为国内产值 最高的液压产品,进口金额占比相对也较低,2019 年下降 1.1pct 至 13.2%。
液压马达逐步加快国产替代。我国液压马达产值经历过 2014 至 2016 年三年的调 整后,2017 年、2018 年高速增长,2019 年产值达到 69.3 亿人民币,三年复合增 速达 24.7%。2019 年液压马达进口金额 34.1 亿人民币,同比下降 5.8%,进口金 额占比相较液压泵、油缸更高但呈现逐年递减趋势,2019 年下降至 33%。
3.2 海外拓展是国内企业发展的必然趋势
2018、2019 年中国液压出口额实现规模突破。根据中国海关统计,2011 至 2017 年,国内液压产品出口额保持平稳缓慢增长,2017 年出口额上升至 57.8 亿人民 币,年均复合增速达 10.2%。2018 年我国液压产品出口达 88.8 亿人民币,实现 53.8%的高速增长,2019 年达 96.6 亿人民币,同比增长 8.7%。
中国液压出口占比持续提升,较发达国家仍存在较大提升空间。2011 年起,国内 液压出口额占液压产品总产值的比例持续攀升,2018 年液压出口额占国内总产值 比例实现较大突破,达 14.9%,2019 年小幅增长至 15.1%。然而相较于美国 2018 年 27%的流体动力工业出口产值占总产值的比例,中国液压出口占比还存在较大提 升空间。
以恒立液压为例:外延并购拓宽产品范围,设厂扩产打开国外市场。2010 年恒立 液压成为卡特彼勒合格供应商,正式进入全球高端品牌工程机械配套供应体系。 2011 年,恒立液压在上交所成功上市。此后,恒立液压便开始积极扩展海外市场, 通过并购德国 HAWE 公司和日本 HARADA 密封件技研株式会社,开拓重载柱塞泵 和密封件业务领域;通过设立美国、日本以及印度分公司、并购德国威科公司以及 建设芝加哥工厂扩大产能,进一步打开国际市场。
海外市场为恒立液压带来丰厚收入,2019 年海外收入占比达 18%。2010 年,恒立 液压成为卡特彼勒合格供应商。2011 年起,恒立液压海外收入快速增长,同比增速 达 132%。2012 年,卡特彼勒首次进入恒立液压前五大客户,带动海外收入显著增 长,同比增速高达 393%。此后,恒立液压海外收入每年持续保持较高速度的增 长。2011 年至 2015 年,国内工程机械处于下行阶段,海外收入占公司营业总收入 比例逐渐提升至 27.8%,改善了公司依赖国内市场的局面,成为公司抵抗周期的重 要途径。2016 年以后由于恒立液压国内收入迅速提升,海外收入占比逐步下降, 2019 年占比为 18%。
3.3 液压技术发展为国内液压件公司带来新机遇
经过数十年的发展,中国液压工业形成了较为完善的体系,核心液压件均有相关企 业布局。据中国液气密协会统计,目前国内液压企业超过 1000 家,其中规模以上 企业 300 多家,主要企业 100 多家。中国挖掘机超高压液压缸已在恒立液压等国内 企业完成突破,基本满足国产挖掘机行业的配套需求,但液压泵、马达、减速机等 其他核心液压件仍存在较大进口替代空间。恒立液压、艾迪精密等骨干企业正快速 缩短与全球领先技术的差距,市占率有所提升。
工业强基工程“一条龙”与 5 年项目助推高端液压件国产化。2017 年工业强基工程重 点产品、工艺“一条龙”应用计划发布,目前高端产品的研发已初见成效。此外,科技 部发布“制造基础技术与关键部件”的重点专项,专项实施周期为 5 年(2018 至 2022 年),项目完成后将对高端液压件的自主化起到积极作用。
国内企业积极研发,高端产品突破已见成效。恒立液压、中川液压和太重榆液等骨干 企业正快速缩短与全球领先技术的差距,实现高端液压泵阀产品的突破。恒立液压已 成功开发出适用于水泥泵车、起重机等工程机械的 HP3V-S 系列重载柱塞泵和 HVS 系列多路控制阀,在高端液压泵、阀领域迅速开拓。
国产部分高端产品已能与国际主流产品匹敌。后续推出的 HP5V 系列轴向柱塞泵较 HP3V 系列重量更轻、功率密度比更高、寿命更长。HP5V 轴向柱塞泵应用于高压开 式系统,采用特别设计的新结构,同 HP3V 系列相比,重量更轻、功率密度比更高、 寿命更长,不断突破产品品质;与市场主流同类行走机械用柱塞泵性能对比,恒立 HP5V 系列泵重量相对较轻、额定工作功率较高、功率密度也更高,能够与国际品牌 可以匹敌,其精确操控性和燃油经济性均超过国外同类产品。
4.重点公司分析(略)
4.1 恒立液压:国内液压件龙头,进口替代国产典范
4.2 艾迪精密:国产液压破碎锤王者,液压件迎来新机遇
5.风险提示(1)高端液压件国产化不及预期;
(2)下游工程机械行业需求下滑;
(3)新技术运用不及预期。
(报告观点属于原作者,仅供参考。报告来源:国元证券)
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