工业控制与自动化行业深度研究

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报告摘要：

经济下行压力未减，工控延续调整周期。2018 年以来，尤其是2018 下半年，宏观经济承压，工业自动化行业作为中游制造业受到一定 冲击。而中美贸易摩擦对企业的实际业务，和信心度产生负面影响， 当前，下游对经济前景的展望普遍较为谨慎。6 月制造业PMI 为49.4 (前值49.4)，证明制造业企业整体扩张意愿较萎靡。根据工控网 数据，2018 年中国自动化市场同比增长达到10.5%，整体工控市场 受供给侧改革与智能制造的带动，市场需求不断提升，但增速较2017 年相比，明显减缓。从行业看，2018 年项目型市场，如冶金、 化工、石化等行业受供给侧改革、环保要求、利润提升等影响，需 求持续释放;而OEM 市场增速明显放缓。2017年以来持续的元器件 涨价缺货潮，以及上游原材料价格的上涨，使得行业主要公司2018 年及2019Q1 净利润增速下滑，毛利率承压。

项目型市场景气望持续，工程变频国产化迎契机。供改行业的投资 反弹成为2018 年以来制造业投资反弹主要的推动力量，较高的盈 利刺激企业恢复生产和扩大投资，当前，行业的盈利能力处于历史 高点，仍存在较强的扩张动力。以前被强制淘汰的大量产能，存在 环保、安全生产、经济地理布局等系列问题，而现在这些领域快速 增长的投资相对能满足更严格的环保标准、更安全的生产标准以及 更好的经济地理布局，也将使用更加先进的生产设备，存量改造市 场可观。而工控产品中的工程变频、大中型PLC、DCS 等领域保持 较高景气，迎来国产化契机。

深耕行业应用，本土品牌凭借技术+服务逐步渗透。在高端工艺控 制领域，具有连续生产，高速运行的特点，对控制精度、响应速度 和过载能力要求高，是变频器应用的典型高端市场，如典型的轧钢 产线，长期以来被西门子、ABB、TMEIC、罗克韦尔等外资品牌垄断。 我国在中高压大功率变频器方面的研究相对比较滞后，近十几年 来，随着技术水平的逐步积累，尤其是对功率半导体器件的广泛应 用，国产大功率变频器已有突破性进展，从电压源型串联H 桥、二 极管钳位式多电平变频器的研发和应用已逐渐成熟，已逐步缩小与国外产品的技术差距。本土品牌正处于从提供单一变频器产品向提 供行业专用解决方案转变的阶段，同时向中高端应用拓展。在每个 重点细分行业中推出典型解决方案后，迅速在业内推广并提升市场 份额，随着行业应用经验的积累和技术的成熟，国内品牌有望在未 来几年内形成对进口产品的持续替代。

报告内容：

一、 经济下行压力未减，工控延续调整周期

自2016年三季度起，我国通用、专用设备制造业景气度显著提升，制造业PMI指数 也在2016年开始站在荣枯线以上，工业自动化迎来了复苏和增长。进入18年以来，尤 其是下半年，宏观经济承压，工业自动化行业作为中游制造业受到一定冲击，工控行 业景气度承压。终端应用厂商增加资本开支，购买设备提升产能和效率的主要动力是 基于对行业前景的展望，而中美贸易摩擦对企业的实际业务，和信心度产生负面影响， 当前，下游对经济前景的展望普遍较为谨慎。6月制造业PMI为49.4(前值49.4)，总 体来看，PMI分项中，除库存收缩速度减缓之外，其他分项均有不同程度下行，大型企 业由扩张转为收缩，中小型企业收缩减缓，证明制造业企业整体扩张意愿较萎靡。

根据工控网数据，2018年中国自动化市场同比增长达到10.5%，整体工控市场受供给侧 改革与智能制造的带动，市场需求不断提升，但增速较2017年相比，明显减缓。从行 业看，2018年项目型市场，如冶金、化工、石化等行业受供给侧改革、环保要求、利 润提升等影响，需求持续释放;油气行业，“新基建”投资热潮，多元化投资主体加 入;汽车产销量低迷，但新能源汽车投资、汽车产业链变革等，带动了相关自动化产 品的需求提升;而OEM市场，如机床、电子制造设备、纺织机械、食品饮料烟草机械等 则受整体经济环境、中美贸易等影响，增速明显放缓。2017年以来持续的元器件涨价 缺货潮，以及上游原材料价格的上涨，使得行业主要公司2018年及2019Q1净利润增速 下滑，毛利率承压。



进入2019年，国内经济的积极信号频现，政府为应对经济下滑压力打出组合拳， 密集出台多项惠及市场各方的政策。增值税税率调整方案如约而至，当前政策层面上，“稳增长+宽信用”趋势逐渐强化。随着去杠杆转入稳杠杆以及增值税和社保等大规模 减税降费措施的落地，不必过分悲观。尽管工控行业受下游经济波动影响，短期有所 承压，在人力成本上升、进口替代等背景下，智能制造景气向好趋势不改。

二、 项目型市场景气望持续，工程变频国产化迎契机

可将工业分为了供改行业与非供改行业两组(供改行业为受供给侧改革影响的行 业，包括煤炭开采、有色矿开采、非金属矿开采、造纸、石化炼焦及黑色冶炼、有色 冶炼等11个行业;非供改行业则为除此之外的其他29个行业)，在供给侧改革的价格 冲击之下，两组的产出增速(以工业增加值表示)出现明显分化。2016年初开始，供 给侧改革压缩产能，供改行业平均产出增速大幅下滑，并于2016年底降至最低点。可 以看到，2018年以来，供改和非供改行业产出增速从分化走向收敛。一方面，由于供 给侧改革在压缩产能方面力度减弱，产能利用率上升，供改行业产出增速逐渐回升;另 一方面，非供改行业受到需求趋势下行的影响，产出增速下滑。

供改行业的投资反弹成为2018年以来制造业投资反弹主要的推动力量，较高的盈利刺 激企业恢复生产和扩大投资，当前，行业的盈利能力处于历史高点，仍存在较强的扩 张动力。以前被强制淘汰的大量产能，存在环保、安全生产、经济地理布局等系列问 题，而现在这些领域快速增长的投资相对能满足更严格的环保标准、更安全的生产标 准以及更好的经济地理布局，也将使用更加先进的生产设备，形成了大量的存量改造 市场。而工控产品中的工程变频、大中型PLC等领域保持较高景气，迎来国产化契机。

综上，过去的2018年，工业机器人、汽车制造、3C等行业不景气，而传统行业在快速 更替，自动化比例逐步提升;另外，在国家政策的推动下，化工、冶金、环保等行业 正内生性调整，为工控传动形成了较大的市场空间。长期以来，外资品牌在以大功率 变频传动等代表的高端市场占据优势，客户对“洋货”的认可度高，但产品价格昂贵， 而经济环境欠佳时，产品技术过关、达到用户需求是关键，本土品牌将会获得更多的 市场空间。因此，对于本土品牌来讲，既是机遇也是挑战，当前已成为发展的一个好 时机。

三、 深耕行业应用，凭借技术+服务逐步渗透

变频器作为利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装 置，能实现对交流电机的软启动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素、过流\过压\过载保护等功能。变频器的应用已相当广泛，大到发电厂、大型风机、炼钢厂等领 域，小到民用空调、电梯、音乐喷泉等领域，因此市场集中度较低。

通常，变频器以电压、功率、负载类型、行业(项目、OEM)等标准进行细分。由于外 资品牌进入市场时间较早，同时具有技术优势，长期以来占据市场主要份额。国外品 牌主要分为日本和欧美厂家，日本有安川、三菱、富士等著名品牌，主要以中小功率 为主，体型一般较小，在低压和中压环境下运行可靠，而欧美厂家中有施耐德、西门 子、ABB等著名品牌，主要以大功率为主，其功率大、最高输出频率高。

工业自动化领域的项目型市场包括化工、电力、石化、冶金等连续生产的重工业领域， 而OEM市场主要是机床、纺织、电梯、起重等等的离散生产工具或产品。外资的西门子、ABB在大功率、重载、高精度的技术有独到的优势，其作为国际大公司具备良好的形象， 和政府、设计院的营销具有优势，占据了冶金、造纸、建材、市政等项目型市场。这 类市场还有另一类特点，就是变频器的应用广泛，以冶金行业为例，从公用工程用的 风机、水泵、料浆泵到板材和线材的轧机等，实际上，风机和泵类对变频器的控制精 度相对不高(但工作稳定性、环境适应性有较高要求)，属于中低端市场，由于其采 购往往和轧机等技术要求高的设备同时进行，因此该领域仍以外资品牌为主。即可以 视为不是简单的卖产品，更类似于整个生产线的改造，因此导致市场集中度高。









在变频器中低端市场，本土企业凭借高性价比、灵活的业务模式以及对目标行业的深 刻理解，国产替代比例增加，汇川、英威腾等本土品牌已崛起。我国变频器行业的市 场规模总体呈上升态势，2017年市场规模约450亿元。

大传动变频器包括低压、中压和高压三类产品，低压主要包括380V、660V,应用在冶金、 港机行业;中压主要为1140V,应用在煤矿、轨交和潜油电泵行业;高压主要为3000V、6000V和10KV，应用在电力、冶金等行业。大传动变频器主要应用于节能和工艺控制两 大领域，在单纯为实现节能的风机水泵类负载，国产品牌已占据了较大份额;而在高 端工艺控制领域，这一类市场具有连续生产，高速运行的特点，不但对控制精度、响 应速度和过载能力要求高，而且大部分是中大功率机型，是变频器应用的典型高端市场，如典型的轧钢产线，长期以来被西门子、ABB、TMEIC、罗克韦尔等外资品牌垄断。

大功率变频器在电力电子传动领域存在巨大需求，特别是在炼钢、轨道交通、矿井提 升、船舶动力系统中需要大功率变频器，高性能的大功率变频器对于节能降耗、全面 提升工业水平具有重要意义。以转炉炼钢业为例，转炉倾动机构是转炉炼钢的关键组 成部分，是驱动转炉工作的重要机械，不仅关系到转炉炼钢的顺利生产的顺利进行， 更是关系到产品与生命安全的重大问题，选用安全可靠稳定的大功率变频器至关重要。



从工艺来看，转炉变频传动系统必须使得炉体正反转动360°，并能平稳而又准确地停 在任意倾角位置上，以满足兑铁水、加废钢、取样、测温、出钢、倒渣、补炉等各项 工艺操作的要求，并且要与氧枪、副枪、炉下钢包车、烟罩等设备联锁。不应发生电 动机、齿轮及轴、制动器等设备事故，即使部分设备发生故障，也应有备用能力继续工作，直到本炉钢冶炼结束。

在大功率领域中,欧美国家的技术发展比较完善,例如ABB的ACS600系列、西门子Simovert ML2系列、GE的Innovetion系列变频器。与低压、小功率变频器的研制相比， 大功率变频器的研制对功率器件的性能和电路拓扑结构都有更高要求，难度更大。在 低压传动中的一些不重要的问题，在大功率传动系统中却是务必处理的问题:

(1)网侧的技术要求:网侧电流的畸变、输入功率因数和LC谐振的畸变。

(2)电动机侧的技术要求:电压变化率(dv/dt)和波反射、共模电压应力、电动机降额使用、LC谐振和扭振。

(3)开关器件的限制:器件开关频率和器件串联。

我国在中高压大功率变频器方面的研究相对比较滞后，过去主要以晶闸管作为功率器 件，开发直流传动装置和交-交变频传动系统。这些装置结构复杂、成本高，由于开关 频率较低，其控制性能和网侧谐波较差。近十几年来，随着技术水平的逐步积累，尤 其是对功率半导体器件的广泛应用，国产大功率变频器已有突破性进展，从电压源型 串联H桥、二极管钳位式多电平变频器的研发和应用已逐渐成熟，已逐步缩小与国外产 品的技术差距。



此外，当前大功率变频传动的国产化迎来以下契机:

1、近年来，许多西门子、ABB等国外品牌已超期服役，急需替换，但同类产品大部分 均已下线停售，原产品的更新款价格高昂且要面对兼容问题。即存量改造市场可观。

2、相比国外品牌6-12个月的交付周期，本土品牌交付周期短，备品备件价格大幅降低， 且提供质保期内的优质服务。

3、客户定制化、半定制化需求越来越高，日资和欧美品牌灵活性显然不及本土品牌。

在大功率变频传动领域，相比西方发达国家，我国工业起步晚，技术落后是事实，但 随着国内技术的进步，以及在售后方面的碾压式优势，国产替代空间逐步打开。部分 优秀的国产品牌在崛起，集成度和系统化也越来越高，在细分领域推出专用机型的基础上，逐步走向行业应用端，如汇川HE、HD9X系列，禾望HD系列、森兰Hope系列等工 程变频器，已在冶金、轨交、船舶石油钻井平台等领域逐步展开应用。

以采矿业为例，过去矿车提升系统的电动机采用传统的转子串电阻调速方式，该调速 方式已经属于非常落后的一种调速技术，存在电能消耗过大、工作稳定性差、缺乏故 障诊断等问题，面临着被淘汰的局面。汇川对云南某煤业集团矿厂的主井提升系统做 过相应改造，将之前采用转子串电阻的调速方式变更为HD92型四象限高压变频器驱动， 采用了新型的磁链闭环矢量控制技术电控调速方案。

国内市场上绝大多数高压变频器均采用功率单元串联多电平结构，其中，功率单元采 用两电平拓扑结构，6kV高压变频器每相由5或6个功率单元组成，整机由15或18个功率 单元组成，具有功率单元数量众多，体积大的缺点。根据此种情况，汇川创新性的提 出了三电平功率单元串联多电平结构，使得每个功率单元具有更高的输出电压，6kV高 压变频器整机只需要9个功率单元，减少了功率单元数量，减小了整机体积。












采用变频调速后，在生产力提升30%的情况下，用电量节约超过20%;同时，系统能够 按照设计的速度曲线自主的进行提升速度的控制，降低了系统的操作难度，提升了整 个系统的安全性;不仅如此，电机在变频器作用下整个提升过程完全依靠电力牵引与 制动，制动闸瓦只需在停车和安全回路保护动作时才进行抱闸，大幅度减少了闸瓦的 磨损，延长设备使用寿命。

综上，中高端传动市场对品牌和可靠性有很高的要求，市场的准入比较高，但从总的 趋势来看，国产化的比例会越来越高。本土品牌正处于从提供单一变频器产品向提供 行业专用解决方案转变的阶段，同时向中高端应用拓展。在每个重点细分行业中推出 典型解决方案后，能够迅速在业内推广并提升市场份额，随着行业应用经验的积累和 技术的成熟，国内品牌有望在未来几年内形成对进口产品的持续替代。

伴随供给侧改革进入后周期，2019年工控市场表现将延续调整周期，预计2020年之后 市场需求将逐步回调企稳。在当前强调供给侧改革和逆周期调节两条腿走路的背景下， 工业变频器涉及冶金、石油、起重设备、矿山机械、海洋装备、造纸、轨道交通等多 个领域，市场巨大，国产化迎来契机，我们看好此领域的投资机会。

四、 重点公司

国内部分龙头企业，把握行业升级改造机会，深耕行业应用，强化为客户提供基于工 艺理解的多产品组合解决方案，通过行业专机与多产品解决方案，行业占有率持续提 升，已逐步打造了行业标签并形成品牌影响力。

1、汇川技术

作为国产变频器龙头，汇川从2010年就开始对中低压大功率的高端领域进行布局，2012 年研发了HE系列中大功率变频器，作为中高端市场的主打产品，HE系列兼具有模块化、 高可靠性、高功率密度、高防护和灵活扩展的特点，重点布局对驱动性能有较高要求 的冶金、起重、矿山、石油石化和造纸等场合，2013年开始陆续在大型工程机械电铲、 电动轮和石油钻机上取得成功应用，在许多领域已可以无缝替代西门子、ABB变频器产 品。2018年，宏观背景下，工控行业需求“前高后低”态势明显，公司作为国内变频、 伺服领军企业，深耕行业应用，通用自动化产品市场占有率持续提升，实现收入25.87 亿，同比+32.05%;其中，在EU项目端，如冶金、化工、电力、港口、造纸等，公司以 高效、绿色为突破口，把握行业升级改造机会，持续为客户提供基于工艺的变频传动 解决方案，逐步建立行业品牌。

汇川一直在工控领域布局，在自己擅长的领域深耕，坚持行业营销+技术营销、进口替 代的经营策略，业绩稳健增长，堪称上市公司的典范。十年前，凭借对变频器下游电 梯、注塑机等应用行业的深刻理解，迅速占领市场，取得市场定价权和市场份额，实 现了对日资品牌的替代;当前，欧美品牌长期占据的高端大功率工程变频则迎来国产 化契机。公司已提出了打造智能制造和新能源汽车“双王战略”，尽管当前宏观环境 低迷，预计公司业绩短期将承压，但中长期成长空间仍巨大。

2、禾望电气

公司是风电变流器领域第三方配套的绝对龙头，产品涵盖双馈、永磁直驱、半直驱等， 与国内多家整机厂稳定合作，市占率超过30%。在电气传动方面，公司提供多种电压和 功率等级的变频器，包括HV300通用变频器、HD2000低压工程型变频器、HD8000中压工 程型变频器等，适用于冶金、石油、起重设备、矿山机械、海洋装备、造纸、纺织、 轨道交通等多个领域。公司高管背景为纯正的华为艾默生体系，持续多年高强度研发 投入，研发占比超过10%，搭建了四大技术平台，确保公司在相关领域的核心竞争力。 公司2018年计提1.6亿坏账损失之后，业绩不利影响已经消除，2019年一季度增长明显， 营收同比增加173.39%，扣非后净利润同比增加202.11%，2019年国内风电行业抢装预 期强烈，业绩反转可期。

系列工程型变频传动系统。作为工程型变频器产品的新进入者，随着产品应用场景的 扩展和成功应用经验的积累，实现销售规模的快速增长。目前，公司HD2000 工程型变 频器已经通过石油钻井平台7,000米钻机验收测试，并应用于冶金、石油、港口和大 型测试平台等多个行业领域，客户包括直接项目型用户和行业内主要的系统集成商。

2018年12月，公司研制的中压三电平IGCT/3.3kV/10MVA大功率变频器在某大型钢铁集 团高线厂顺利投运，该项目是国产大传动变频器在高线精轧机上的重大突破。该高线 精轧机组原使用某国外品牌IEGT系列10MVA变频器驱动，由于设备故障导致生产停线， 损失重大，采用禾望HD8000系列中压变频器进行替换改造成功，在无需更换上位机代 码、功率和信号走线等情况下快速实现无缝替换，及时恢复生产。

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（报告来源：太平洋证券；分析师：张文臣、周涛、刘晶敏）