农业生产氮肥刚性需求促进中国合成氨行业快速发展
伴随着中国人口增长，可耕地面积萎缩，中国粮食需求持续扩大，“地多人少”的矛盾突出，农业生产对化肥用量保持刚性需求。未来，基础化工材料合成氨生产将进一步加快向优势企业集中，逐步形成以大型合成氨生产企业为主导的新型生产经营格局，进一步扩大企业经营实力，提高行业对产业链上下游议价能力。
合成氨定义及分类
氨是由氮元素及氢元素构成的无机化合物，是一种具有强烈刺激性气味的无色气体，分子式为NH3。氨是重要化工原料，是农业化肥、工业炸药等产品主要原材料，在国民经济中占据重要地位。合成氨行业指以氮、氢为原料，在高温、高压、催化剂作用下将原料化合成氨的行业，属于基础无机化学工业之一。
根据应用领域划分，中国合成氨主要分为农业用氨及工业用氨两类。农业用氨主要用于生产尿素、硫酸铵、碳酸氢铵、氯化铵等多种含氮化肥产品，其中尿素为下游主要产品；工业用氨主要用于生产硝酸铵等化工产品，其中硝酸铵为下游主要产品。
合成氨应用分类
来源：头豹研究院编辑整理
中国合成氨行业产业链分析
中国合成氨行业产业链发展成熟，可分为三个环节。产业链上游参与主体主要为原材料供应商；产业链中游参与主体是合成氨生产商，负责合成氨生产工作，是合成氨合成技术所有者；产业链下游参与主体为氮肥生产商及硝酸铵生产商，其中农业领域用氨占比约86.6%，工业领域用氨占比约13.4%。
中国煤炭产业链 
来源：头豹研究院编辑整理
上游：
（1） 煤炭供应分析：
采用煤炭制合成氨生产工艺的合成氨生产企业原材料主要为无烟煤，中国煤炭资源储量丰富，开采加工技术成熟。自2016年中国煤炭行业进入转型升级阶段以来，中国煤炭行业市场集中度得到有效提高。煤炭行业下游需求端集中在电力、钢铁、建材和化工四大行业。与其他耗煤行业横向比对，中国合成氨行业煤炭消耗总量占全行业煤炭消耗总量不足6%，上游煤炭企业相比中游的合成氨企业具有绝对议价能力。
（2） 天然气供应分析
欧美国家大多采用天然气制备合成氨，天然气制备工艺投资成本小，污染少，且无需考虑副产品销售利用问题，美国超过90%合成氨产量以天然气为制备原料。但中国天然气储量缺乏，对外依存度高，据海关总署及统计局数据，2018年，中国天然气对外依存度达到43.3%，致使天然气价格高昂，天然气到厂单价约为2.3元/立方米，天然气制合成氨工艺每吨合成氨单耗约885立方米，天然气原料成本约2,035.5元/吨，约占生产成本72.1%。
（3） 焦炉气供应分析
焦化产业是中国化工产业重要组成部分，产品焦炭可用作高炉冶炼、制造水煤气、制造电石等。炼焦过程会产生焦炉气、焦油等副产品，副产品同样可用作燃料或制取化学原料。旭阳集团、山西焦化等焦化企业投资建设焦炉气制合成氨生产线，以提升副产品利用效率，拓展企业业务领域，实现多元化经营。由于煤焦炉气是企业炼焦产生的副产品，故焦炉气原料成本根据各家企业成本分配情况有所不同，不考虑焦炉气成本情况下，焦炉气制合成氨生产成本约为600元/吨。但受原料来源、产能等因素限制，焦炉气制合成氨应用水平偏低。2018年，中国焦炉气制合成氨产量仅占比总产量2.1%。
中游：
中国合成氨生产企业数量较多，2017年规模以上合成氨企业数量253家，大、中、小型企业并存。现阶段，中国合成氨行业产能过剩严重，下游需求不足，行业景气度低迷。在此背景下，中国合成氨行业市场竞争格局呈两级分化局面，湖北宜化、河南晋开、云南云天化等头部企业区域地位稳固，占据主要市场份额；部分中小型合成氨企业受成本上涨及资金周转压力等影响，盈利能力偏弱。
下游：
（1） 农业用氨分析
中国合成氨行业产业链下游农业用氨主体为氮肥生产企业。氮肥是指以氮（N）为主要成分，施于土壤可提供植物氮素营养的单元肥料。氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种；适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。化学氮肥生产的主要原料为合成氨，中国主要氮肥构成原料包括尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵、硫酸铵及其他种类。
（2） 工业用氨分析
中国合成氨产业链下游工业用氨领域中，主要用氨产品为硝酸铵。硝酸铵行业为资本密集型行业，行业准入门槛较高。依据《民用爆炸物品安全管理条例》，硝酸铵属于民用爆炸物品安全管理范畴，其生产、销售、购买环节实行许可证制度。现阶段，中国硝酸铵行业从业企业约35家，相关主管部门原则上不发放新增硝酸铵生产许可证，行业市场集中度较高，生产产量排名前十企业年产量占总产量50%以上。硝酸铵生产企业与产业链上下游主体相比，具有较强议价能力。
合成氨工业应用领域产品线结构，2018年
来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理
中国合成氨行业市场规模分析
中国合成氨行业市场规模与国民经济发展、农业生产情况高度关联。过去五年间，受下游氮肥需求量持续萎缩、合成氨行业出现产能过剩情况。中国合成氨行业市场规模（以营业额计）从2014年2,616.7亿元下降至2018年2,107.6亿元，年复合增长率为-5.3%。未来五年，伴随着合成氨行业市场集中度提高、产能置换工作完成、中国农产品价格上涨拉动下游市场需求回暖等影响，市场将恢复平稳发展趋势。
中国合成氨行业市场规模，2014-2023年预测
来源：中国氮肥工业协会，头豹研究院编辑整理
中国合成氨行业驱动因素分析
Ø 农业刚性需求，持续推动行业良性发展
伴随着中国人口增长，可耕地面积萎缩，中国粮食需求持续扩大，“地多人少”的矛盾突出，农业生产对化肥用量保持刚性需求，促进中国合成氨行业持续发展。根据农业发展预测，在种植面积基本不变、人口持续增加的情况下，未来十年粮食产量仍将增长8~10%，需要持续提高单位面积产量。假设单位面积施肥强度不增加，必须使氮肥利用率从目前的33%（氮肥当季利用率）提高到40%左右才能实现。中国土壤普遍缺氮，预计未来氮肥消费将保持和目前总量相当的水平，合成氨仍将是粮食产量的重要保障。
Ø 压缩过剩产能，推动行业有序发展
中国合成氨行业通过压缩过剩产能，有效保护行业利润空间、降低企业资金压力，推动行业有序发展。2017年开始，中国合成氨行业扭转利润连续三年亏损局面，全行业由2016年亏损98.0亿元恢复至2018年盈利105.5亿元。
Ø 非烟煤新型气化技术应用
近五年来，由于无烟块煤价格波动大，中国合成氨生产企业为拓宽原料路线、寻求对非无烟煤资源气化利用，对新型气化技术研发利用已逐步实现落地。非烟煤资源的高效利用，为中国合成氨行业提供更为丰富的原材料选择，推动行业合成技术快速发展。
中国合成氨主要生产工艺对比 
来源：头豹研究院编辑整理
中国合成氨行业发展趋势
Ø 合成氨智能化生产
合成氨企业对合成氨生产连续化需求较高，20世纪70年代，中国合成氨行业引入DCS过程控制以实现自动化生产。未来随着5G技术及人工智能技术的成熟，中国合成氨企业将在现有基础上实现智能化生产，即在过程控制、生产管理、经营管理三个层面上分别搭建过程控制系统（PCS）、生产执行系统（MES）及企业资源计划（ERP）实现智能化生产，进一步提高合成氨生产经济效益。
合成氨智能化生产概念 
来源：头豹研究院编辑整理
Ø 市场集中度提高，生产装置大型化
根据中国政府相关政策要求，未来将对合成氨行业加强建设监管，原则上不再新建以天然气及无烟煤为原料的合成氨装置，对原有落后产能采取减量置换政策。未来中国合成氨行业市场集中度将进一步得到提升，合成氨生产装备将向大型化发展。
深度见解
当前中国合成氨行业处于转型升级阶段，部分头部企业通过打通产业链上下游，扩大市场份额，未来整体市场集中度有望进一步提升。伴随着合成氨行业与煤炭行业一体化经营扩大，相关企业将有效理顺煤炭供需关系，提升企业整体盈利水平及经营效益，有利于缓解当前合成氨行业同质化严重问题。未来，中国合成氨行业头部企业有望在政府大力扶持下，沿产业链上下游延伸并逐步进军全球市场。
