2021年全球及中国稀有气体行业现状分析,氪气、氙气价格已涨十倍「图」-不锈钢3D打印工厂

2021年全球及中国稀有气体行业现状分析,氪气、氙气价格已涨十倍「图」-不锈钢3D打印工厂插图

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一、稀有气体综述

稀有气体是指元素周期表上所有0族元素对应的气体单质,也称为惰性气体。在常温常压下,它们都是无色无味的单原子气体,很难进行化学反应。稀有气体共有7种,它们是氦气(He)、氖气(Ne)、氩气(Ar)、氪气(Kr)、氙气(Xe)、氡气(Rn,放射性)、气奥(Og,放射性,人造元素)。

空气中各种气体含量情况(单位:%)

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资料来源:公开资料整理

氙气氪气的下游应用领域广泛,在现代工业体系中有着重要地位。氙气和氪气在电子、医疗器械、气体激光器与等离子流等工业技术领域有着极其广泛的应用。在电子领域,氙气是离子注入生产阶段使用电子特气的重要组成成分,而氪气则是光刻胶印刷生产阶段使用电子特气的重要组成成分。

氙气、氪气的下游应用

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资料来源:公开资料整理

氪气、氙气在空气中的含量极少这两种气体提取难度较大,通常只有在大型、特大型空分设备上才具备提取能力,目前广泛使用的制备方法主要是低温精馏法,即根据空气中不同气体成分的沸点不同将各种气体分离出来。

具体来看,氪气、氙气制备分为粗制和精制两个环节,原材料主要是空分设备的副产物。氪气、氙气的制备一般分为两个阶段,第一阶段为粗制系统:大型、特大型空分设备低温精馏提取贫氪氙混合物,在空分设备冷箱内完成,大气要经过压缩、冷却、吸附、膨胀制冷、精馏、净化和换热等多道工序;第二阶段俗称精制系统:将贫氪氙混合物精制到高纯产品,要经过加压、催化、吸附、换热、精馏和净化等多道工序。

氪氙的生产过程

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资料来源:公开资料整理

二、稀有气体相关政策梳理

国家产业政策保驾护航,进口替代有望加速推进。特种气体作为关键性材料,是我国产业政策重点支持发展的高新技术产业之一,近年来不断得到国家政策的大力支持。自2009年以来,国家发改委、科技部、工信部、财政部等多部门相继出台多部新兴产业相关政策,均明确提及并部署了气体产业的发展,并且对于特种气体确立了其新材料产业属性,有力推动了特种气体产业的发展。

近年中国特种气体行业相关政策梳理

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资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国稀有气体行业市场运行现状及投资战略研究报告》

三、工业气体产业链

工业气体行业上游原材料主要为空气、工业废气、基础化学原料等,上游行业主要为设备供应商(空分设备、提纯设备、储罐等储存容器设备、槽车等运输设备)、电力供应商、基础化学原料供应商等。工业气体行业的下游行业主要为电子半导体、生物医药、新能源、冶金、化工、机械、电力、建材、照明、食品、农业等行业,下游应用广泛,单一下游行业的经济波动对工业气体行业的影响较小。其中,普通工业气体终端用户市场主要集中在冶金和化工等传统行业,特种气体终端用户市场主要在电子半导体、生物医药、新能源等领域。

工业气体产业链

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资料来源:公开资料整理

工业气体的制气模式有自建设备制气和外包供气,我国外包供气市场份额从2017年的55%增至2021年的65%,但与发达国家80%的外包率仍有差距。

工业气体的供应模式包括大宗供气、零售供气,分别满足不同需求的客户群体。大宗供气主要指现场制气,在用户现场投资空分设备直接供气,或通过管道为一定区域内用户供气,合同期较长,通常为10年以上。零售供气可分为瓶装供气和储槽供气。瓶装气体主要满足现货市场需求,适合小批量气体用户。液体槽车适用于中等批量需求客户或用气需求波动较大,对多种气体有零碎需求的客户。2021年,现场制气在工业气体供应中占比最大,达到65%;其次是储槽供气,占比达到21%;剩下的气体供应为瓶装供气,供应占比为14%。

2021年中国工业气体供应方式占比情况

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资料来源:公开资料整理

四、稀有气体行业现状分析

1、工业气体市场现状

全球工业气体行业发展历经200多年,整体呈稳步发展。在全球经济稳步增长,工业发展稳定的环境下,全球工业气体市场将持续稳定增长。据统计,2021年全球工业气体市场规模达到9432亿元,同比增长8.2%。

我国工业气体行业较全球工业气体行业起步晚,但在国家政策推动,外资引入,高新技术发展等因素的影响下发展迅速,市场规模从2017年的1200亿元增长至2021年的1795亿元,2017-2021年CAGR为10.6%。

2017-2021年全球及中国工业气体市场规模情况

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资料来源:公开资料整理

从细分市场结构来看,2021年特种气体需求占比仅19%,电子特气占据特种气体市场的主要份额,随着下游新兴产业加速发展,预计以电子特气为主的特种气体占比有望提升至2025年的25%。

2021年工业气体行业细分市场结构情况

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资料来源:公开资料整理

2、稀有气体进出口现状

“其他稀有气体”(包括氪气、氙气等)海关编码为“28042900”。从稀有气体进出口情况来看,近年来我国稀有气体进口数量保持稳定,自2015年来,稀有气体出口量持续减少。据中国海关数据,2021年我国稀有气体进口数量达到377吨,进口金额达到3.15亿美元;出口数量为30吨,出口金额为0.68亿美元。

2017-2021年中国稀有气体进出口数量情况统计

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资料来源:中国海关,华经产业研究院整理

从稀有气体进出口均价来看,由于“28042900”稀有气体统计类目包含多种气体,因此从整体上来分析,我国近年来稀有气体进出口均价整体保持上涨。2022年1-6月,我国稀有气体进口均价为112.0万美元/吨,出口均价为127.1万美元/吨。

2015-2022年中国稀有气体进出口均价走势

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资料来源:中国海关,华经产业研究院整理

从进口地区分布情况来看,我国稀有气体主要进口国家为卡塔尔,进口数量占比81%。

2021年中国稀有气体进口地区分布(按进口数量)

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资料来源:中国海关,华经产业研究院整理

3、稀有气体价格情况

从市场价格走势来看,2022年稀有气体市场供需失衡,氙气、氪气价格大幅上升。自2021年开始,稀有气体价格开始呈现不断上涨趋势,2021年1月,国内氙气、氪气的市场价格分别为88000元/m³、5500元/m³;到2022年2月俄乌战争前,氙气、氪气价格已涨到286071.43元/m³、28607.14元/m³,同比增长325.08%、440.11%;2月后,受到俄乌战争以及俄罗斯限制出口稀有气体政策的冲击,稀有气体价格开始飙升。2022年7月,氙气、氪气价格分别为52.5万元/m3、5.23万元/m3,几乎翻了一倍。

价格上涨主要原因为:乌克兰的氪气、氙气的全球供应份额分别达到40%和30%,是全球稀有气体至关重要的生产基地。由于俄乌战争的影响,乌克兰稀有气体业务受到冲击,考虑到乌克兰的钢厂在战争中被炸毁,而钢铁是空分设备最主要的下游应用,乌克兰的稀有气体产能大概率遭受不可逆损失,同时也在全球稀有气体市场上留下了较大的产能缺口。

2020-2022年中国氙气/氪气(高纯99.9%)市场价格走势

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资料来源:公开资料整理

五、稀有气体行业竞争格局

1、市场集中度

从全球工业气体市场竞争格局来看,国际工业气体市场份额主要由两大巨头占据。从全球工业气体市场来看,德国林德、法国液化空气两家占据了较高的市场份额,市占率分别为21%、20%,体量规模上相较其他工业气体供应商具备较大的领先优势,美国空气产品、日本太阳日酸,市占率分别为7%、5%。

2021年全球工业气体市场竞争格局情况

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资料来源:公开资料整理

2、企业经营情况

从主要企业经营情况来看,国际龙头不断通过收购扩张自己的业务体量,2000-2018年间,德国林德气体通过对瑞典AGA和英国BOC的收购,以及与美国普莱克斯的合并成为最大的工业气体公司,形成林德气体集团,2021年收入2058亿元,相较杭氧股份的118.78亿元,海外企业的规模优势较大。

2016-2021年全球主要工业气体企业营收情况

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资料来源:公开资料整理

3、企业扩产计划

目前各家气体生产厂商均开始布局稀有气体产能建设项目,以填补乌克兰稀有气体的产能缺口,满足不断扩张的市场需求。杭氧公布的氪氙精炼提取项目将于2022年下半年完工,项目设计产能为2000Nm³/a氙气、20000Nm³/a氪气,是目前收集到的公开信息中建设进度最快的项目。杭氧或将率先实现氪氙的产能建设,带头推动行业出清,有望在供需平衡前以较高价格实现氪氙的销售,享受到短期内的价格红利。

各气体厂商稀有气体扩产计划情况

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资料来源:公开资料整理

六、稀有气体行业未来发展趋势

从需求端来看,氪氙在电子领域中主要用于准分子激光、溅射、蚀刻环节,是电子特气中重要的组分。准分子激光中使用到的气体中需要包含氪气、氙气;溅射环节则需要利用到稀有气体的惰性来提升溅射产率;蚀刻环节中,需要利用到氙气电离电位、化学惰性的组合来调节蚀刻反应过程中的电荷分布。

自2020年下半年以来,全球芯片荒的趋势始终在冲击各产业的供应状况。尤其是汽车产业,芯片短缺的问题预计将使全球汽车产业在2021年减少770万辆的汽车出货,损失金额高达2100亿美元。在半导体需求短缺大环境下,企业产能满载,晶圆代工巨头加足马力纷纷扩产,台积电、三星、英特尔、中芯国际等全球主要的晶圆厂均公布了各自的扩产计划。以全球晶圆代工重要生产基地中国台湾为例,晶圆代工的产量呈不断提升趋势,2022年4月,12英寸以上晶圆产能已经达到1245千片/月,同比增长18.46%。晶圆扩产过程中,各大晶圆厂会提前进行稀有气体的库存储备,提升了市场上对电子特气的需求,氙气和氪气作为电子特气的原材料价格也随之水涨船高。

华经产业研究院对中国稀有气体行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析,对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提高企业竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国稀有气体行业市场调研及未来发展趋势预测报告》。

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