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2025-10-15 13:31
(来源:并购优塾产业链地图)
柴油发动机,是柴油发电机组中较为核心、成本较高的零部件,其成本在整台发电机组中占比高达60%-70%。
来源:潍柴动力
柴油发动机,因为数据中心的发展,迎来新的增长空间。这方面典型的案例,就是美国上市的玉柴国际(CYD)。
数据中心配置柴油发电机,核心原因在于电网市电本身存在不可控的中断风险,而数据中心承载的业务(如云计算、金融交易、实时数据处理)对连续运行的要求极高,几分钟的停电都可能导致巨大损失。
根据美国人口普查局近期发布的数据,截至今年7月的一年里,美国数据中心建设的年化支出已飙升至410亿美元,几乎与美国所有私人办公楼的建设成本持平。
根据柴油发动机全球龙头康明斯预计,全球数据中心发电机市场空间将从2023年的30亿美元增长到2030年的120亿美元,CAGR 22%。
根据东吴证券测算,2025年国内数据中心CAPEX合计5千亿元,对应柴发市场规模125亿元,同比+53%,对应2MW柴发机组约5.7千台,同比+25%,2028年国内数据中心市场规模有望达182亿元,24-28年CAGR 22%。
来源:东吴证券
这个行业的龙头公司业绩分化较大,潍柴和康明斯收入较为平稳。玉柴国际则凭借性价比优势在,整体商用车市场(不含汽油/电动车)销量下滑2.6%的背景下,实现了逆势增长。
潍柴动力——2025H1实现营业收入 1131.52 亿元,同比+0.59%;归母净利润56.43亿元,同比- 4.40%。
玉柴国际——2025H1实现营业收入 138亿元,同比+ 34%;归母净利润 3.66 亿元,同比+52.2%。
康明斯(美国龙头,总部位于印第安纳州哥伦布市)——2025H1实现营业收入86.43亿美元,同比-2%;归母净利润8.9亿美元,同比+22.6%。
柴油发动机行业的进化,围绕需求而发展:
一、技术诞生与初步应用(1890s-1950s)——压燃原理由鲁道夫·狄塞尔提出,通过超高压缩空气产生高温,使燃油自燃,奠定了柴油机超高热效率的理论基石。
为实现这一原理,科学家发明了机械式喷射系统,它通过精密的柱塞泵和喷油器偶件替代了笨重的“空气喷射”,实现了燃油的高压喷射,使发动机结构紧凑,走向商用。
为进一步优化燃烧效率,涡流燃烧室技术(预燃室/涡流室)被广泛采用,通过产生强空气涡流改善燃油雾化与混合,降低了工作粗暴性,成功使柴油机应用于轿车领域。
二、性能强化与广泛普及(1960s-1980s)——此阶段,涡轮增压技术成为核心驱动力,它巧妙利用废气能量驱动涡轮,为气缸压入更多空气,从而在相同排量下爆发出的功率提升超40%。
为进一步提升增压效率,中冷技术(Intercooling)紧随其后,通过冷却被压缩后的高温进气,使其密度进一步增加,不仅再次提升了功率输出,还有效降低了发动机热负荷和氮氧化物排放。
与此同时,直喷式燃烧技术凭借其更高的热效率优势,逐步取代涡流室设计,成为重型柴油机的绝对主流。
三、电控化与排放法规驱动(1990s-2010s)——电子技术的引入是一场革命,核心目标是精准控制燃烧,以满足苛刻的排放法规。
这一阶段,高压共轨电喷技术引领行业发展,它通过独立的高压油泵建立恒定“燃油蓄压轨”,由ECU控制电磁或压电喷油器,实现了对喷油压力、时机和次数的无限柔性、精准控制,极大地改善了燃烧,显著降低了油耗、噪音和排放。
为处理尾气,废气后处理系统集成应用:DOC氧化CO和HC;DPF捕集并再生清除碳烟颗粒;SCR喷射尿素将NOx还原为氮气;EGR则从源头抑制NOx生成。这些技术共同确保了柴油机的清洁性。
四、低碳化与智能融合(2010s至今)——当前阶段聚焦“碳中和”,技术向多元化、智能化深度演进。超低排放控制技术高度集成,如“EGR+DPF+SCR”组合,以满足国六/欧六等严格法规。
热效率极限突破成为竞争焦点,通过米勒循环、2500bar以上超高喷压、低摩擦技术等,有效热效率正突破50%大关,迈向55%的理论极限。
此外,替代燃料是实现零碳的关键,氢内燃机、生物柴油(B100)、氢化植物油(HVO)成为研发热点。
柴油发电机组行业产业链包括:
来源:华经产业
上游——主要包括电动组备电电组备控制系统等零部件。1)发动机:成本占比约60%-70%,由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统组成。柴油发动机全球厂商包括卡特彼勒、康明斯、MTU、三菱;国内大功率产能集中在玉柴、潍柴动力、动力新科等。
2)发电机成本占比约15%,由定子、转子、电刷和滑环组成。目前主流品牌有:康明斯斯坦福、利莱森马、马拉松、英格等。
3)控制系统成本占比低,由控制屏、传感器、自动控制器组成。目前主流品牌主要有英国深海DSE、捷克科迈 ComAp、丹控 DEIF、康明斯PCC、卡特彼勒 EMCP、科勒 Decision-Maker 等。
中游——发电机组国内市场参与者主要包括两类,即海外原厂组厂商备国产OEM 厂商,整个市场主要由海外原厂组厂商把控,但国内厂商逐步进行国产替代。
海外原厂机厂商主要包括,康明斯、卡特彼勒、MTU 等。
国内柴发机组主要供应商(OEM厂商)包括科泰电源、泰豪科技、苏美达、潍柴重机等。
下游——通信数据中心、电力、石化、交通等。
从产业链上的参与者近期的增长预期来看:
Choice,并购优塾
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【引用资料】本报告写作中参考了以下材料,特此鸣谢。[1]
(一)
柴油发动机,工作原理是在汽缸内,经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合,在活塞上行的挤压下,体积缩小、温度迅速升高,达到柴油的燃点。
柴油被点燃后,混合气体剧烈燃烧,体积迅速膨胀,推动活塞下行做功。各汽缸按一定顺序依次做功,作用在活塞上的推力经过连杆转变成推动曲轴转动的力量,从而输出旋转的机械能。
柴油发动机的核心发展趋势为:
1)大缸径发动机
大缸径高端柴油机(缸径150mm以上)具有更高的功率、更大扭矩、较低的燃油消耗、较低的机械损失等优势,其原理为缸径增加进而燃烧室直径以及进排气门尺寸增加,提高空气流动能力。
大缸径发动机(缸径≥150mm,功率500kW以上)技术向高功率密度、高可靠性演进,应用于数据中心备用电源、船舶、矿卡等高端场景。
2)高压共轨技术
高压共轨燃油喷射系统,核心是共轨管将供油泵提供的高压燃油分配到各喷油器中,ECU根据工况实时调控喷油量、喷油时刻和喷油压力,实现燃油喷射的精细化操作(喷射压力的产生和喷射过程完全分开),可以实现更高的喷油压力,提高燃油雾化效果,从而提高发动机的性能和可靠性。
表:传统发动机与高压共轨发动机比较
来源:国海证券
从成本方面看,数据中心柴油发电机组一般多使用1.6-2MW大功率组型,根据泰豪公司数据,发动机、发电机、控制器成本中占比分别为65%、15%、2%,其他材料约占7%,制造费用占8%。
来源:《泰豪公司柴油发电机组产品市场营销策略优化设计》
单看柴油发动机成本,柴油机主要由缸体、曲柄连杆机构、配气系统、燃油系统、润滑系统、冷却系统、电器系统组成,各系统由众多复杂零部件耦合而成,其中油泵、缸体、缸盖、活塞、曲轴、连杆、凸轮轴等为核心零部件。
根据新柴股份数据,柴机成本高度分散,油泵占比高达15%,缸体占6%,其他重要零件约占2-4%。
来源:天风证券
从生产方面看,柴油发动机的主要生产流程为:核心零部件制造→发动机总装→测试与包装,其中核心零部件制造是关键。
以大缸径发动机为例,大缸径发动机功率巨大,其机体需要承受极高的热负荷和机械负荷。传统材料无法满足要求,对材料的耐热性、抗疲劳强度和铸造/锻造工艺提出了巨大挑战。
其中,曲轴、缸体等核心零部件难度高,曲轴主轴颈圆度需控制在±0.005mm以内,表面粗糙度Ra≤0.4μm(相当于镜面);缸体缸孔圆柱度需≤0.01mm,需专用数控镗床加工。
因此,曲轴、缸体材料(如高镍铸铁)和工艺(如曲轴圆角滚压)长期被康明斯、MTU等海外龙头垄断。
表:大缸径技术中机体制造的痛点及解决方案
来源:国海证券
柴油发动机总需求的35%-40%(潍柴动力2023年报数据)用于重卡领域,存在明显的周期。一个完整的周期大约为7-10年,其中上行期较短(2-3年),下行期和底部盘整期较长(4-5年)。由政策和经济双轮驱动,波动剧烈,政策是导致短期“尖峰”和“深谷”的主要原因,而经济基本面和车辆自然置换周期则决定了长期的趋势和中枢水平。
近几年柴发增速较快的领域是电力系统(2023年占到总需求约15%),数据中心备用电源市场年增100%(华泰证券预测2025年规模超100亿元)。
数据中心的柴油发电机组需满足高可靠性、快速响应、长时运行等要求。数据中心常用柴发功率为1000-3000kW(主流为1800-2000kW),而大缸径发动机恰好覆盖此范围(如潍柴M33、M55系列功率达2000-4250kW)。
目前我国数据中心用柴油发电机组行业生产企业主要集中在外资品牌和国内OEM工厂,外资品牌(如康明斯、MTU)产能受限,订单排产至2027年后,导致市场缺口,因此拥有相关能力的国内企业具有国产替代机遇。
(二)
首先,从收入体量和业务结构方面来看:
从2024年收入体量来看,康明斯(2451亿元)>潍柴动力(2156亿元)>玉柴国际(191亿元)。
潍柴动力——从1946年的老柴油机厂起步,经2002年改组、2005年并购湘火炬打造重卡黄金产业链,并持续通过国际化并购(如意大利法拉帝、德国凯傲集团)与新能源转型,发展成为全球工业装备巨头。
2024年收入构成来看,动力总成、整车及零部件占比41.2%、智慧物流41.14%、其他零部件4.68%。
从收入来源地看,国内占比49.19%。其中,动力总成、整车及关键零部件主要包括潍柴发动机、陕重汽重卡、法士特变速箱、汉德车桥等;智能物流主要由控股的德国凯傲集团贡献,包括叉车制造和供应链解决方案业务。
来源:并购优塾
玉柴国际——其前身是1951年成立的玉林泉塘工业社,1993年完成中外合资股份制改造,1994年作为中国内燃机行业首家企业在纽约证券交易所上市,随后在技术研发上持续突破(如2011年研制出国内首台欧VI柴油机,2022年点亮中国规模居首的燃氢发动机),并于2024年在泰国建立首家海外工厂。
2024年收入构成来看,玉柴发动机(Yuchai)占总体的99.84%、附属公司HL Global Enterprises Limited仅占0.16%。
从收入来源地看100%来自中国。其中,玉柴发动机包括道路车辆发动机、发电机组、船用/ 工业发动机等;HLGE则从事房地产/ 物业开发 / 酒店等资产持有和经营。
来源:marketscreener
康明斯——由克莱西·莱尔·康明斯(Clessie Lyle Cummins)于1919年在美国印第安纳州哥伦布市创立,从生产固定动力发动机起步,在1929年开创了柴油发动机汽车的先河,经历技术革新(如1954年发明PT燃油喷射系统)和全球市场拓展(1956年建立首家海外工厂),逐步成长为全球领先的动力解决方案提供商,产品涵盖柴油及天然气发动机、发电设备、新能源技术等。
2024年收入构成中,发动机部门(Engine Segment)占比28%、零部件部门(Components Segment)占比28%、分销部门(Distribution Segment)占比27.37%、动力系统部门(Power Systems Segment)占比15.4%。
从收入来源地看,美国地区占比57%、中国8.64%、印度5.22%。
其中,发动机部门设计和生产柴油及天然气发动机,应用于公路和非公路车辆;零部件部门包括滤清器、涡轮增压技术和排放解决方案业务;分销部门包括零部件和服务的销售;动力系统部门主要是发电机和动力系统产品。
来源:marketscreener
(三)
单季度利润同比增速
来源:Choice,并购优塾
潍柴动力——2025H1实现营业收入1131.52 亿元,同比+0.59%;归母净利润56.43亿元,同比-4.40%。
Q2 潍柴收入同比接近持平,利润端出现下滑,主要受发动机主业(包括高价值量气体机业务)销量下滑所拖累。
具体原因包括:Q2 重卡行业电动化趋势延续,国内终端口径下新能源渗透率达24%,同比+14pct,环比+5pct,影响上游发动机市场需求;燃气车渗透率下滑,Q2 录得 22%,同比-16pct,环比-8pct,影响天然气发动机需求,叠加气体机领域竞争加剧等;受金融工具公允价值变动影响,Q2 公允价值收益同比下降约 3 亿,影响表观利润。
来源:Choice,并购优塾
玉柴国际——2025H1实现营业收入 138亿元,同比+34%;归母净利润 3.66亿元,同比+52.2%。
在整体商用车市场(不含汽油/电动车)销量下滑2.6%的背景下,玉柴国际的核心发动机业务却实现了逆势增长。其中,重卡发动机增速高达44.3%,客车和非道路用发动机也分别增长了8.9%和17.5%。
AI数据中心方面,玉柴国际与MTU的合资公司利润增长42.6%,成为重要的利润贡献点,目前订单饱满,2025年产能已排满,并计划在下半年提价20%,这为未来几个季度的业绩提供了确定性。
来源:Choice,并购优塾
康明斯——2025H1实现营业收入86.43亿美元,同比-2%;归母净利润8.9亿美元,同比+22.6%。
发动机与零部件业务(Engine 与 Components)在北美的销量下滑(引致分部销售下降),管理层明确指出第三季度起北美卡车制造将出现更明显的下行,这将对Engine/Components 的收入和吸收能力造成压力。
电力系统业务部门是本季度亮点,销售额同比增长19%,达到约19亿美元,EBITDA利润率达22.8%,创下历史纪录,增长主要受全球人工智能数据中心建设对备用发电机的强劲需求驱动。
来源:Choice,并购优塾
(四)
来源:Choice,并购优塾
三家公司的利润和现金流呈现周期同向波动,2022年受重卡行业下行影响出现利润下滑,2023年出现复苏。例如,中国重卡销量从2020年的历史高点162万辆(批发口径),暴跌至2022年的67万辆(同比-52%),又在2023年快速复苏至91万辆(同比+36%)。
康明斯资本开支相对较大,呈“双轨”特征:一方面维持对传统发动机与发电机组的产线升级和产能投资(以保证短中期现金流与市场份额),另一方面显著向电气化/电池生态系统(Accelera + Amplify + 并购)倾斜。
(五)
ROE趋势(%)
来源:Choice,并购优塾
来源:Choice,并购优塾
%),
来源:Choice,并购优塾
%),
来源:Choice,并购优塾
从净资产收益率来看,康明斯>潍柴动力>玉柴国际。
康明斯毛利率较高,主要因为:1)业务结构影响。发动机业务占比降低,高附加值零部件和电力系统业务占比高。发动机收入占比从70%降至2023年的约34%,零部件业务(含排放解决方案)收入占比高达39%,零部件业务(尤其是排放后处理系统)技术壁垒极高,是应对环保法规的关键,定价能力强,毛利率显著高于发动机整机;分销业务占比30%,电力系统业务稳定,需求与重卡周期相关性低。
2)市场结构影响。在成熟市场,品牌溢价高,产品性能和质量认可度高,能够支撑更高售价。美国收入占比约55%-60%,全球化布局完善,是北美重卡巨头(如帕卡、戴姆勒)的核心第三方供应商。
来源:Choice,并购优塾