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国金证券:全球配置卫星互联网 低轨卫星成宠儿 海格通信价值分析

来源:国金证券

行业观点

卫星通信、地面通信竞争与融合交织,低轨卫星星座建设必要性和可行性升级,有望带来卫星通信商用新气象。卫星通信从诞生开始就处于与地面通信的竞争局面,地面通信的发展快速压制着卫星通信的发展步伐。现阶段,我国地面通信处于全球领先水平,逐步将重心转移到打造天基通信系统。Space X等巨头稳定发射卫星,已经逐步证明了巨型低轨通信卫星星座的可行性和优越性。国内企业纷纷跟进,大力申请星座计划,未来卫星互联网星座的建设将带来卫星通信商用的新气象。

当前政策催化、资本入局和技术突破是卫星行业主要驱动因素,未来主要跟踪产业链上企业融资及技术突破情况。我国商业航天从2014年开放,2020年卫星互联网被纳入新基建范畴,卫星互联网建设提速。当前我国卫星行业还处于初级阶段,产业链上的公司大多成立在2015年之后,众民营企业融资规模均不超过10亿。而低轨卫星星座建设需要巨额资本开支,资金储备和降低成本成为企业商业模式上破局的关键。另外,我国卫星行业的技术虽已处于世界前列,但在卫星研制和火箭发射等关键技术还有提升空间。相关技术的升级有望加速我国卫星行业发展的进程,降低卫星制造和火箭发射等环节的成本,提高我国在低轨卫星星座建设的竞争力。

未来9年卫星互联网上下游产业链市场规模在6000亿元-8600亿元,应用场景广阔,当前重点布局卫星基础设备建设核心企业。当前我国卫星计划发射卫星数3500+,乐观预期100%共3500颗卫星能发射成功,悲观预期75%共2450颗卫星能完成发射任务,未来9年卫星星座建设带来的市场空间在6000亿-8600亿元。经过1-2年的人才筹备和行业探索,卫星发射计划将稳步推进,卫星产业链中卫星研制、火箭发射、地面设备制造以及卫星应用等子板块都具有投资机会。当前主要投资机会在卫星的基础设备建设,建设完成后,卫星星座不仅可补充地面通信未能覆盖的49%的人群、海上、沙漠、飞机等特殊场景,卫星通信+5G+北斗定位系统的融合也将迸发新应用,卫星运营及应用相关企业将受益。

投资建议与估值

行业策略:在巨头推动和资本入局刺激下,卫星互联网系统将迎来长达9年的新发展周期。经过1-2年的人才筹备和行业探索,卫星发射计划将稳步推进,卫星产业链中卫星研制、火箭发射、地面设备制造以及卫星应用等子板块都具有投资机会。我们认为对未来低轨卫星星座的建设,需要关注资本的注入、政策的催化以及技术的突破三个驱动因素,当前主要投资机会在卫星的基础设施建设,之后卫星运营和应用的潜力更大。

推荐组合:1)卫星研制:中国卫星;2)地面设备:海格通信;3)卫星运营:中国卫通;4)卫星应用:海能达;5)电子元器件:和而泰。

风险提示:技术成熟缓慢;国外强者挤占国内参与者市场份额;资金链断裂导致星座计划破产;政策激励不达预期。

附录/正文

一、卫星互联网星座建设迎来爆发期

1.1回顾历史,天基地基竞争与融合交织

卫星通信,简单的说就是地球上(包括地面、水面和低层大气中)的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站转发或反射无线电波,以此来实现两个或多个地球站之间通信的一种通信方式。

历史上通过卫星提供通信服务的尝试早已有之,最早可追溯到20世纪80年代摩托罗拉公司发展的铱星(Iridium)系统。卫星通信和地面通信均为通信方式,相互竞争的格局长久存在,据《科技导报》按照卫星与地面通信的竞争合作关系,可将卫星互联网的发展阶段分成3个历史阶段:

替代地面通信网络为导向(20世纪80年代至2000年):以铱星(Iridium)、全球星(Globalstar)、轨道通信(Orbcomm)、“泰利迪斯”(Teledesic)和“天空之桥”(Skybridge)系统为代表,力图重建一个天基网络、销售独立的卫星电话或上网终端与地面电信运营商竞争用户。当时发展的低轨星座主要有两类:一类主要提供语音和低速数据为主的星座,如铱星、全球星和轨道通信;另一类主要以互联网接入为主的星座,如泰利迪斯和天空之桥。但是由于当时地面通信市场还未兴起,市场与用户培育不够成熟,另卫星星座系统投资过大导致入不敷出,这5大系统在2000年前后纷纷宣布破产。

成为地面通信的“填隙”(2000~2014年):以新铱星、全球星和轨道通信公司为代表,既为电信运营商提供一部分容量补充和备份,也在海事、航空等极端条件下的面向最终用户提供移动通信服务,与地面电信运营商存在一定程度的竞争,但主要还是作为地面通信手段的“填隙”,规模有限。

与地面通信系统的竞争与融合交织(2014至今):以“另外30亿人”网络公司(O3b Networks)、OneWeb为代表,为全球用户提供干线传输和蜂窝回程业务,地面电信运营商是其客户和合作伙伴,卫星网络成为地面网络的补充。并且卫星互联网与5G融合取得实质进展,卫星互联网将成为扩展5G网络覆盖范围的重要方式。而以Space X为代表的Starlink计划部署1.2万颗低轨卫星,可提供全球性互联网接入服务。这样庞大的计划彰显着Space X的目的不仅是对于地面通信系统的补充,是要建立全球性的卫星通信系统,提供全球性的互联网服务,以及为未来更重要的卫星互联网应用作铺垫。

1.2全球低轨卫星星座计划与进展

1.2.1 全球卫星发射情况

全球在轨卫星数量美国最多,2017年卫星发射提速。根据忧思科学家联盟的数据,截至2019年9月25日,全球在轨卫星总数为2218颗,美国在轨卫星最多为988颗。中国超越俄罗斯位列第二,在轨卫星数量高达320颗。从全球每年新发射卫星数量来看,受益于小卫星发展,从2017年开始全球进入卫星加速发射时期,2017年和2018年新发射卫星数量都超过350颗,2019年前3季度卫星发射数已达250颗。

低轨道卫星数量占比达三分之二,“通导遥”融合发展。全球低轨道卫星总数为1468颗,约占全部在轨卫星的三分之二。从卫星所提供的服务来看,通导遥为卫星领域的三驾马车,其中通信卫星773颗,遥感卫星771颗,导航卫星138颗。通导遥卫星一体化趋势明显,2018年全球首颗面向通导遥一体化应用的“共享卫星”在酒泉成功发射,未来通导遥融合卫星有望提供一体化的空天信息服务。

1.2.2 全球卫星互联网星座计划与进展

全球计划部署卫星互联网星座公司近30家,部署卫星数量十年内翻10倍。继Space X在2015年推出StarLink计划,目的提供覆盖全球的高速互联网服务后,全球互联网巨头、初创公司等纷纷申请各自的卫星互联网星座,抢占轨位和频段。据不完全统计,全球宣布部署卫星互联网星座的公司近30家,部署卫星计划达2万颗以上。当前全球在轨卫星数量为2218颗,若全部发射成功,这批民营企业在短短十年之内,将使卫星在轨数量提高十倍。

少数公司具有卫星发射能力,60%的机构仅拥有一颗卫星。据卫星与航天市场研究与咨询公司NorthernSky Research的预测,全球只有18%的星座能走到发射阶段,少数公司具备卫星发射能力。据USC数据,截止至2019年9月25日,全球514家公司或组织拥有着全部2218颗在轨卫星,其中299家公司或组织,即约五分之三的机构,仅拥有一颗卫星,这意味着大部分组织无持续发射卫星的能力。

目前军方掌握大量卫星资源,民营力量逐渐崛起。拥有20颗以上的在轨卫星的组织有20家,大部分卫星的归属权掌握在美国、俄罗斯、中国军方手中。其中最多的为一家私人卫星公司Planet Labs,主要发射Nano satellite,即微纳卫星,它们不高于40厘米,长宽都只有20厘米。随着低轨卫星星座的部署及发射,民营力量在卫星行业逐渐崛起。在部署低轨卫星星座的公司中,已经稳步进入发射阶段的主要有美国的Space X和OneWeb,到2020年2月15日,SpaceX的StarLink计划已发送300+颗卫星,坐稳在轨卫星数第一的位置。

国外主要低轨卫星互联网星座计划

(1)StarLink星座

StarLink通过一个由太空中能够互相链接的卫星组成的星座为全球提供5G级别的高速互联网服务,拟由4409颗分布在550~1300千米左右的LEO(低地球轨道)星座和7518颗分布在340千米左右的VLEO(极低地球轨道)星座构成,组网卫星总数达到11927颗。StarLink的搭建基本上分三步走,第一步是用1584颗卫星完成初步覆盖,其中,前800颗卫星满足美国、加拿大和波多黎各等国的天基高速互联网的需求;第二步是用2825颗卫星完成全球组网;第三步用7518颗卫星组成更为激进的低轨星座。前两步的卫星总数量为4409颗,位于LEO轨道,这些卫星工作在较为传统的Ka波段和Ku波段,力争以量取胜。第三步的7518颗卫星位于VLEO轨道,将工作在V波段。

(2)OneWeb星座

OneWeb的初始星座将由648颗卫星组成,预计到2021年开始通过Ku波段卫星频率提供全球互联网服务接入服务。其中600颗为全球覆盖的必要条件,48颗为备用卫星,OneWeb还计划将卫星总数增加到900多颗,以满足日益增长的服务需求。OneWeb还将通过发射近2000颗V波段频率的卫星,其中第二阶段发射720卫星至第一代近地轨道,高度为1200km。其余的1280颗组成一个独立的星座,在更高的中地球轨道运行。

国内主要低轨卫星互联网星座计划

截止2018年底,国内已发布的卫星星座计划超过27项,其中由民营企业发起的星座项目就有14个。根据这些星座计划相加,到2025年前,我国将发射约3100颗商业卫星。其中国企主要计划有航天科技集团的“鸿雁”星座324颗卫星,航天科工集团的“虹云”工程156颗卫星和“行云”工程80颗卫星。另上海蔚星科技运营的天基互联星座项目,落地咸阳市,总投资92.3亿元,将建成由186颗低轨宽带通信卫星组成的星座。民营商业航天公司运营的星座,主要有银河航天的银河Galaxy星座,计划发射卫星约1000颗,遥感卫星星座灵鹊和“星时代”AI星座计划也将分别发射378颗和192颗。

1.3卫星互联网建设的必要性与可行性分析

回顾历史,卫星互联网并不是一个新概念,卫星通信和地面通信的竞争和合作的格局长久存在,并且还将延续。当前入局卫星互联网的公司众多,竞争生态激烈。而最大两个星座StarLink和OneWeb多次成功升星,也让我们看到全球性卫星互联网星座建成的曙光。这个时候讨论卫星互联网,原因在于我国卫星互联网星座建设已经到了一个力所能及且刻不容缓的阶段,未来我国有可能诞生1-2家Space X和OneWeb级别的航天公司。

1.3.1 必要性1:全球性卫星通信网络建设

全球性卫星导航系统已建成,卫星互联网或将成为下一个建设重点。我国从1994年启动北斗系统工程,分三步走,先后实现中国、亚太乃至全球区域的卫星导航服务。自2018年12月27日开始,北斗导航已经开始提供全球服务,成为继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统,也是我国的第一个全球性卫星系统。据国新网消息,2020年6月前,计划再发射2颗地球静止轨道卫星,北斗三号系统将全面建成。我国实现卫星导航系统的自主可控后,我们认为全球覆盖的卫星互联网建设将接力成为下一个建设重点。

全球性卫星通信网络建设,助力突破数字鸿沟。地面通信系统通常以国家为建设中心,而卫星通信系统是全球配置的资产,通信范围覆盖到全球,包括海洋、沙漠等人迹罕至的区域。ITU2019年全球互联网接入数据显示,全球49%的人口未进入互联网,人口达37.3亿人,发展中国家中55%的人未能接入互联网。地面布设基站及连接基站的通信网受到诸多限制:1)占地球表面积大的海洋、沙漠无法建立基站;2)人烟稀少或工作人员难以到达的边远地区建基站成本高而收益低;3)发生自然灾害时地面网络容易受损而导致通信网络的中断。地面通信网络的覆盖范围是有线的,而卫星通信可以作为地面网络的补充和延伸,助力于突破数字鸿沟,连接未联网的49%的人口。

1.3.2 必要性2:卫星轨道与频段稀缺资源竞争

卫星低轨道和频段是有限的,中国加快卫星互联网的建设刻不容缓。卫星的轨道分为低中高三种,低轨道为200km-2000km之间,中轨道为2000km-20000km之间,超过20000km的为高轨道。中高轨道所能提供的通信能力有限,主要作为地面通信的补充和延伸,低轨道卫星则能提供全球性的移动互联网服务,目前申请的低轨卫星星座大多位于700km-1500km。根据ITU,卫星的可用频段可划分为L、S、C、X、Ku、Ka等频段,目前大部分的频段资源已被移动通信、雷达、卫星通信等业务占用。低轨卫星沿着不同轨道飞行,相对于地球同步轨道的唯一性,低轨卫星的轨道资源紧缺性没有那么突出,而频段资源的稀缺性较为紧张。一些国家申请了大量的卫星轨道和频段资源,但大部分的申请者不具备构建完整星座的能力,而ITU为了不让这些资源成为“纸面卫星”,规定申请者需要在一定年限内发射卫星。预计未来那些具备稳定卫星制造和发射能力的公司能够锁定住更多的资源,而卫星发射能力弱而占据资源的申请者也存在出于商业目的交易频段资源的可能性。

1.3.3 必要性3:国产化自主可控的战略性工程

卫星通信国产化自主可控,保障我国军队卫星通信实力。2018年10月27日北斗卫星系统正式为全球提供服务,标志着我国在完成卫星导航领域自主可控。2020年1月10日,天通卫星正式面向全社会各界提供天通卫星通信服务。天通卫星移动通信系统是我国自主建设的首个卫星移动通信系统,在此之前我国海洋安全、森林安全、应急通信、抢险救灾等多个战略部署均需要依赖国际合作落地,全面受制于人。天通系统的商用,正式拉来了我国自主卫星移动通信时代的序幕。卫星互联网的建设更是我国卫星通信自主可控的战略性工程,推动卫星互联网的建设不仅填补了社会各行各业特定环境通信的需求,重要的是强化了我军的卫星通信水平,提供全球范围覆盖的通信网络。美国空军已经和Space X公司签署了一份价值高达2800万美金的合同,Space X公司向美国空军开放StarLink的低轨星座,以便美国空军在未来3年的时间里,测试和探索在军事行动中使用低轨通信星座的方法。

1.3.4 可行性1:中低轨卫星时延和速率提升

与高轨卫星相比,低轨卫星星座传输时延和速率得到极大提升。以往通信卫星主要停留在地球同步轨道上,轨道的运行周期等于地球自转周期,随着地球同步轨道卫星的增多,同步轨道已经变得越来越拥挤。目前卫星通信的趋势从高轨向中低轨转移,全球新推出的MEO和LEO星座计划有20个左右,代表性的有O3b、OneWeb、Space X的StarLink等。地球同步轨道通信卫星高度大约在3.5万公里,数据信号在卫星与地面用户往返传输,往往带来较高的时延,一般为500ms左右。低轨卫星星座如StarLink,卫星网络将在高度1110公里至1325公里的近地轨道运行,大幅降低了网络延时,据技术团队估算,将实现25到35毫秒的延迟水平,与地面网络条件相当。低轨卫星星座的传输速度提升明显,20年前的铱星的数据传输速度只有2.4KB/s,现在星链计划将可提供1Gbps的上网服务,达到5G时代的手机网速。

1.3.5 可行性2:卫星网络部署的时间和成本优势

与地面基站部署相比,卫星网络性价比更高。工信部通信科委常务副主任韦乐平表示,我国5G基站投资达1.2万亿,投资周期可能超过8年。根据StarLink的卫星发射计划,能够在2027年成功部署1.2万颗卫星,卫星制造、火箭发射和全球地面收发站的总体建设成本在500亿美元左右。全球范围内卫星互联网建设周期与中国的5G基站部署周期相近,成本远低于地面基站建设,覆盖范围也远高于地面通信。这意味卫星互联网能够在5G建设完成之前,率先提供接近5G级别的网络服务,全球性覆盖,具有时间和成本的竞争优势。

1.3.6 可行性3:软件定义技术赋予通信卫星灵活性

软件定义卫星,降低成本,延长卫星使用寿命。传统通信卫星技术状态在发射前两三年就要冻结,在入轨后的十五年服役时内无法更改,这一固定模式无法适应今天动态变化的信息网络服务市场环境。而软件定义技术具有可重构的显著优势,基于软件定义技术的灵活性载荷可根据应用需求的变化,对卫星的覆盖、连接、带宽、频率、功率、路由等性能进行动态调整和功能重构,从而降低通信卫星的建设和运营成本,延长在轨卫星的使用寿命。2019年,已有三个厂家推出了软件定义卫星,分别是空客的“OneSat”、波音的702X系列和泰雷兹的“Inspire”。

二、我国卫星互联网行业驱动力

参考美国经验,探索我国卫星互联网行业驱动力。在卫星互联网这个赛道,美国处于领先位置, Space X和OneWeb的星座计划一步步走向现实。中国卫星互联网的兴起,与航天商业化密不可分,我国的民营航天企业多成立于2015年之后,相比美国悠久的历史稍显年轻。但依照美国的成功经验,我国民营航天企业可以少走弯路,实现弯道超车。我们认为,我国卫星互联网行业未来的驱动力可以从政策、商业、技术三方面分析。

2.1 政策:政策开放,商业航天门槛打开

2014商业航天政策门槛打破,国内商业航天开始起步。我国商业航天发展停滞不前,主要原因是缺乏明显政策支持鼓励,存在审批程序复杂冗长、行业准入资质限制、配套资源限制多方面问题。2014年国务院出台了《关于创新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》首次提出鼓励民间资本参与国家民用空间基础设施建设。鼓励民间资本研制、发射和运营商业遥感卫星,提供市场化、专业化服务。引导民间资本参与卫星导航地面应用系统建设。自此,商业航天政策门槛逐渐被打破,商业航天全产业链逐渐发展。

卫星互联网纳入新基建,卫星互联网建设提速。2020年4月20日,国家发改委首次明确了新型基础设施的范围,卫星互联网被纳入通信网络基础设施的范畴。卫星互联网是一个全球重资产配置的产业,国际上轨道和频段稀缺资源争夺激烈。此次将卫星互联网纳入新基建的范畴中,凸显了我国补强天基信息化的战略目标,卫星互联网建设有望提速。

政府直接投资,扶持商业航天领域发展。根据知名航天咨询公司欧洲咨询(Euroconsult)发布的《政府航天计划:基准、剖面与2028预测》中对2018年世界各国政府航天投资情况分析,中国政府航天投资额位列第二,2018年投资数额达58.3亿美元。航天行业是资金密集、技术密集型行业,我国商业航天发展不到五年的时间,需要大量资金的投入。近年来我国政府在航天领域的投资逐年提升,目前已稳居世界第二。

从中国航天“国家队”主导到民营企业蓬勃,产业链公司布局完善。2015年以前,中国航天行业基本中国航天科技集团有限公司和中国航天科工集团有限公司主导,2015年之后随着政策放开,两大航天集团开始对民营卫星资源开发服务,民营企业陆续蓬勃起来。根据北京未来宇航空间研究院公布的《2018中国商业航天产业投资报告》数据,截至2018年年底,国内已注册的商业航天领域公司有141家,其中民营航天企业123家,占比87.2%。航天产业链上下游皆有公司布局,其中卫星制造企业36家,卫星发射企业22家,卫星运营企业39家,卫星应用企业44家。从国有航天企业和民营航天企业的成立年限上看,国有控股企业大多成立时间较久,其中成立10年以上的居多。而民营航天企业的数量在近几年迅速攀升,仅三年内成立的民营航天企业就达到57家。我国鼓励民营航天发展的政策初具成效,迅速发展起来的民营商业航天公司可作为这些国有商业航天公司的有力补充,航天产业链完备。

2.2 商业:当前商业突破的关键在于融资和降成本

2.2.1资本涌入启动商业航天基础设施建设

航天行业属于重资产运营,前期资金需求量大。航天公司在火箭制造、卫星生产、星座搭建都是重资产运营,发展初期缺乏自我造血能力,对外部融资依赖较大。根据航天十二院战略规划推进部测算,巨型的互联网星座建设如OneWeb、StarLink等建设规模达千颗卫星,其资金需求在百十亿美元左右。建设规模在百颗卫星级别的星座,资金需求也在30亿美元左右。

航天企业越过死亡谷,资金储备是关键。死亡谷,是创业企业在获得正向现金流之前的一段盈亏曲线。根据加拿大北方天空研究公司(NSR)在2018年9月推出一份报告, OneWeb死亡谷的谷底应该是出现在星座部署完成,以及终端全球铺货完成的时刻。现在的一网公司处在星座部署早期,盈亏曲线正在继续向负值方向下滑。NSR对OneWeb的资本性支出测算,认为OneWeb星座CAPEX可能达到60亿美金,在这种预设下OneWeb在2027年都无法实现盈亏平衡。截止到2019年Q3,OneWeb已融资32.5亿美元,但依然无法负荷卫星行业的高额投资。2020年3月,OneWeb宣布申请破产,计划进行业务出售。

民间资本涌入商业航天,完成整个产业链投资布局。据未来宇航研究院数据,2015年有24家投资机构参与商业航天项目投资,到2018年增长到90家。这些机构中,经纬中国和未来宇航投资次数最多,总次数达8轮。多数机构皆多层次布局产业链,先对卫星制造、卫星发射等产业链上游公司进行投资,再逐渐转向卫星运营、卫星应用等产业链下游公司。2018年中国商业航天领域年度投融资总额达35.71亿元,早期投资主要集中在上游卫星发射领域,与国内商业航天产业正处于基础设施建设期的现状基本符合。

2.2.2创新商业模式和规模效应降低制造成本

OneWeb建立产业链生态圈,流水线组装生产降低成本。OneWeb星座从终端技术、卫星组网、卫星制造、卫星发射到销售运营的各个环节,都建立了产业链合作关系,形成自己的生态圈。OneWeb与空客集团组建合资企业进行小卫星的设计和制造,空客为Oneweb提供的卫星制造流水线具备最先进的自动化生产线。OneWeb在佛罗里达州建立的卫星制造厂,借鉴空客飞机生产的工业化、标准化、自动化研发生产理念生产小卫星,未来每颗小卫星的研发生产成本将降到50万美元,实现每天生产3颗星的生产能力。

StarLink创新商业闭环模式。与OneWeb多方合作不同,Space X具备自主完整的商业航天产业链。Space X集卫星、火箭、地面站制造、火箭发射和回收、卫星运营和服务于一身,形成商业闭环。Space X通过增加火箭有效载荷和复用次数,充分节约商业成本。例如Space X的“猎鹰9号”火箭的标准发射报价为0.56亿美元,约为美国同类火箭发射的1/3;“猎鹰重型9号”火箭发射报价约1亿美元,同级别的重型“德尔他4号”火箭则高达3.5亿美元。

增加火箭载荷和复用次数降低成本。按照公众号“小火箭”2017年的估算公式,认为猎鹰9号预计在发射10次之后退休,此时维修保养费用与第一级火箭的残余价值比较接近。测算结果显示,第一次发射报价为6209.6万美元;第二次发射报价为4573.9美元,首次报价的73.3%;第三次发射报价为3919.4万美元,首次报价的63.1%;到8次发射报价为3101.3美元,降至首次报价的49.9%。2020年1月29日,猎鹰9火箭成功执行第四次发射任务,将60颗卫星全部送入轨道。小火箭公众号更新了发射成本测算,认为新的Block 5量产型成本进一步降低,维修保养成本也大幅降低,此次发射的实际成本为2140万美元,每颗卫星的平均发射成本仅35.6万美元。考虑之后卫星量产成本大幅降低,StarLink的卫星研制+发射均价可以控制在100万美元以内。而根据Space X最新推出的“搭便车”服务,将客户的小型卫星客户一起发射向天空,载荷重量200千克内起步价为100万美元,超过200千克,每千克需多加5美元。火箭发射服务给Space X带来的庞大利润,能有效支撑StarLink星座的后续发射。

2.3 技术:航天实力进入国际前列,重点技术突破

我国航天实力进入国际前列,多方面实现突破。我国航天业50年砥砺发展,目前已实现一系列技术突破,航天实力处于国际前列。国内军民卫星保持100%自主研制,通信卫星出口已达10颗,带动国产VSAT设备走入国际市场。2015年9月20日,我国新型运载火箭长征六号成功将20颗微小卫星送入太空,初步具备“一箭多星”发射实力。2016年“天通一号”卫星发射拉开我国卫星移动通信序幕。2017年,容量为20Gbps的中星16号HTS发射标志着我国进入宽带卫星通信时代。经过多年技术攻关和试验验证,我国在灵活载荷,Q/V频段载荷、激光通信载荷产品功能等方面获得实质性突破。卫星终端天线制造最具市场活力,激发一批从事动中通、静中通、平板、相控阵天线研发和制造的民营企业,成功打入国际市场,具备行业竞争力。

为星座计划扩产能,或将出现卫星工厂。OneWeb和Space x推出自己的巨型星座计划后,卫星制造规模扩张,纷纷打造了卫星工厂。我国卫星制造市场规模还较小,尚未建成大规模的卫星工厂,随着我国星座计划密集式出现,我国卫星工厂建设的必要性提高。我国卫星制造商天仪研究院,长远的目标为年产卫星100颗,2018年公司卫星产量为10颗。我国未来卫星工厂的出现,将标志着我国卫星进入量产阶段。

加速液体火箭研制,跨越火箭发射技术曲线。液体火箭在成本、燃料消耗、可重复使用方面都具有相对优势,据专家介绍,液体燃料成本最低可达固体燃料成本的两百分之一。国内民营航天企业纷纷把研发液体火箭作为发展方向,蓝箭航天、星际荣耀、星河动力都有液体火箭在研。目前蓝箭航天的“天鹊”TQ-12液氧甲烷发动机100%推力试车圆满成功,最长试车时间100秒。天鹊发动机是世界第三台完成全系统试车考核的大推力液氧甲烷火箭发动机,也是我国目前推力最大的双低温液体火箭发动机。此次试车成功,标志着我国民营企业首次掌握了百吨级液体火箭发动机全部关键技术及研制保障能力。同时,也使我国成为全球第二个拥有大推力液氧甲烷火箭发动机的国家。

三、卫星通信星座应用场景展望

3.1补充地面通信系统

卫星互联网延伸到地面通信有限覆盖面积之外。卫星互联网覆盖广、容量大,不受地域影响,具备信息广播等独特优势,作为地面通信的补充手段,可有效解决边远地区、海上、空中等用户的互联网服务问题。我们认为,卫星互联网的受众主要有:1)全球43亿人次航空旅客与员工;2)全球3000-4000万人次海航旅客与员工;3)全球卫星用户,美国约3000-4000万,我国卫星直播用户13579万户;4)未连入网络的通信较差或偏远地区的40亿人群中相对富裕的5-10%群体;5)全球约3亿人次每年户外拓展、旅游、科研等人群等等。全球互联网连接的服务收入总值达到1万亿美元,Space X认为StarLink能够获得其中3%的市场份额,每年收入卫星互联网的收入可达300亿美元。

3.2卫星通信与5G的融合

卫星通信与5G融合探索天地一体化。5G技术的成熟,卫星与5G的融合成为天地一体化的关键议题。3GPP、ITU在内的标准化组织成立了专门工作组着手研究星地融合的标准化问题,业内的部分企业与研究组织也投入到星地一体化的研究工作当中。3GPP中天地融合卫星通信相关标准研究主要在TR38.811和TR22.822两个项目中开展,其中TR38.811对面向非地面网络的标准进行研究,规定的卫星网络架构系统组成包括NTN终端、用户链路、空间平台、星间链路、信关站、馈电链路。TR22.822主要对卫星网络的接入,对终端和原有地面网络提出新的要求,结合对5G卫星网络应用场景分析。BT、Avanti、SES等16家企业及研究机构联合成立的SaT5G联盟,计划在30个月完成卫星与5G的无缝集成方案,并进行试用。卫星通信与5G的融合探索暂时还处于制定标准阶段,标准制定之后,5G与卫星的融合能更完善通信网络,丰富卫星通信和地面通信的内容。

3.3通导一体化,北斗+5G催化PNT市场

2020年北斗系统全面建成,2035年建成以北斗为核心的PNT系统。《中国卫星导航与位置服务产业发展白皮书(2019)》显示,2018年我国卫星导航与位置服务产业总体产值达3016亿元,北斗对产业核心产值贡献率达80%,由卫星导航衍生带动形成的关联产值达1947亿元。2020年是北斗系统的收官之年,中国北斗卫星导航系统总设计师杨长风在接受媒体采访时表示,除了计划在2020年6月建成北斗三号系统外,中国已经启动北斗系统接续发展的总体论证和关键技术攻关等工作,计划于2035年前建成以北斗系统为核心的综合定位、导航、授时(PNT)体系。

四、产业链行业空间测算

4.1卫星行业产业链价值拆分

卫星应用和地面设备制造占产业链价值90%。卫星行业产业链自上而下清晰分明,上游是材料、燃料、电子元器件等原材料企业,中游是卫星研制、卫星发射和地面设备制造等高端装备制造商,下游为卫星运营和卫星应用商。据美国卫星工业协会(SIA)数据显示,2018年卫星行业产值为2774亿美元,其中子板块卫星应用产值1265亿美元、地面设备制造1252亿美元,两者合计占比超90%。另卫星制造产值195亿美元,卫星发射62亿美元,占比约10%。

4.2 我国卫星互联网星座产值预测

预计未来9年内,我国卫星行业产值达6000-8600亿元。根据ITU 的规定,申请的卫星星座需在6年内发射一半卫星数,在9年内完全发射完成。经统计我国申请的卫星星座计划发射卫星数3500+,悲观预期在未来九年能发射75%的卫星共2450颗,乐观预期能发射100%的卫星共3500颗。测算得到未来9年内,我国卫星行业产值达6000-8600亿元。

市场空间预测相关假设:

(一)量的假设

3500+颗卫星9年内完成发射任务,悲观预期75%能完成发射共2450颗,乐观预期100%能完成发射共3500颗。

(二)价的假设

卫星均价:我国当前小卫星在4000万元每颗,预计规模商用之后可降低至2000万元每颗。

火箭发射均价:根据Space X推出的“搭便车”服务,载荷重量200千克内卫星起步价为100万美元,超过200千克,每千克需多加5000美元。我国发射卫星的价格要高于Space X,预计当前卫星发射价格在1000万元每颗,9年后卫星发射成本下降一半到500万元每颗。

单颗卫星应用价值:2018年卫星应用产值为1265亿美元,在轨卫星为2218颗,单颗卫星应用价值为5700万美元,但是当前卫星应用价值主要为导航卫星贡献。根据StarLink互联网卫星星座计划,总数为11927颗,能攫取万亿互联网连接服务市场的3%共300亿美元,预计低轨通信卫星单卫星应用价值最终为250万美元每颗。假设我国单颗低轨通信卫星应用价值初期为3000万元,完全建成后稳定为2000万元。

地面设备制造产值:我们认为,地面设备的制造与卫星制造和火箭发射产值相关。据美国卫星工业协会(SIA)数据显示,地面设备制造1252亿美元,卫星制造产值195亿美元,卫星发射62亿美元,地面设备制造/卫星制造乘数为6.42,地面设备制造/火箭发射为20.19,地面设备制造产值根据两乘数与卫星制造及火箭发射乘积求均值得到。

(三)时机判断

整体投资周期为9年,预计明后年开始启动卫星系统性发射计划,到2022年完成初步组网计划,逐步开始建设地面设备和开放应用服务。

五、产业链相关标的一览

5.1投资策略:制造先行,再转向产业链下游投资

制造先行,再转向产业链下游投资。我们认为互联网卫星星座计划会从卫星制造与发射,完成初步组网可提供服务后,再启动地面设备制造和卫星应用。产业链投资机会先对卫星制造、卫星发射等产业链上游公司进行投资,再逐渐转向地面设备、卫星运营、卫星应用等产业链下游公司。

卫星制造:“国家队”主导,民营企业为补充。在卫星制造领域,我国企业以航天军工企业、国防科研院为代表的国有企业实力突出,能够实现整星出口和发射任务,占据主导地位。卫星制造主要国有企业有:1)航天五院,从事空间技术开发、航天器研制等,已研制和发射了200+颗航天器;2)中国卫星(航天五院控股上市公司),在小卫星研制、卫星地面应用系统集成、终端设备制造和卫星运营服务等产业链多层布局;3)上海航天技术研究院,是我国气象卫星、遥感卫星的主要研制基地;4)航天科工二院,“虹云工程”建设的主导者等。卫星制造的民营企业有九天微星、长光卫星、天仪研究院、国宇星航、千寻定位、微纳星空等初创企业,民营企业制度灵活,可以作为国企的有效补充。

卫星发射:航天科技集团和航天科工集团为我国运载火箭“国家队”,民营企业初步实现发射成功。航天科技集团和航天科工集团几乎承担了我国全部运载火箭建设任务,其中航天技术集团旗下的长征系列火箭可以实现从小型到重型,从固体到液体火箭发动机、从串并联式到串联式全谱系覆盖,目前长征系列运载火箭发射已突破300次大关;航天科工集团旗下的开拓者系列火箭和快舟系列均是小型固体发动机火箭,主打近地轨道发射任务。初创的民营企业中,星际荣耀、蓝箭航天、零壹空间、翎客航天从2018年开始陆续完成首次发射任务,目前民营火箭都处于成长期,大多都在紧锣密鼓的从固体火箭向液体火箭跨越的研制过程中。

卫星地面设备公司分散,中国卫通垄断卫星运营市场。卫星地面设备分为地面网络设备和用户终端设备两大类,中国航天科技集团、中国卫星、北斗星通、海格通信、中海达等都涉及地面设备的建设。我国唯一一家卫星运营公司为中国卫通,垄断了卫星运营市场。基于卫星的应用厂商另有航天宏图、华力创通、超图软件、合众思壮等。

5.2全球视野,产业链布局公司

从全球产业容量来看,卫星应用产业价值链呈现近似 “金字塔”型。在卫星制造领域,主要有美国、欧洲、中国、俄罗斯等国家约 30 家大中型系统集成商, 5 年复合增长率为 3.9%;在卫星发射领域,主要有约 10 家公司,5 年复合增长 率为 4.1%;在卫星运营领域,主要有50 家左右的运营商,5 年复合增长率为 0.1%;在卫星服务领域,有 5000 家公司,为最终用户提供各类解决方案和增值服务,5 年复合增长率高达 8.3%。

5.3重点标的财务数据

全球卫星互联网产业迎来机遇期,建议关注相关受益标的。

全球重点关注公司:Intelsat、Space X;

国内重点关注公司:1)卫星研制:中国卫星;2)地面设备:海格通信;3)卫星运营:中国卫通;4)卫星应用:海能达;5)电子元器件:和而泰。

5.3.1 和而泰:深耕智能控制器业务,毫米波乘5G+卫星互联网东风

公司成立于2000年,由哈尔滨工业大学和清华大学共同投资设立。成立二十载,公司一直致力于为高端市场提供高端产品,是伊莱克斯、惠而浦、西门子、GE、松下等全球化公司的重要合作伙伴,国内智能控制器龙头的地位稳固。公司2018年收购铖昌科技,切入毫米波射频芯片领域,布局5G毫米波和卫星通信新赛道,为公司未来发展注入新势能。

5.3.2中国卫星:背靠航天科技五院,国内微小卫星研制龙头

公司为航天五院控股的上市公司,从事微小卫星研制,卫星地面地面应用系统及设备制造和卫星运营服务的航天高新技术企业。低轨卫星星座的兴起,打开小卫星市场空间,中国卫星在国内小卫星研制市场占据超过80%的份额,处于主导地位。

5.3.3 海能达:专网通信龙头+卫星通信,构建空、天、地一体化智慧专网

公司主要为特定部门或群体提供专业通信网络,应用在政府公安部门、交通运输部门、石油及工商企业的应急通信、指挥调度和日常工作通信等。公司为国内专网行业的绝对龙头和全球专网通信行业领先企业之一。公司在2017年完成对加拿大诺赛特公司的收购,引入了诺赛特全球领先的卫星通信技术,未来公司将在卫星通信领域继续投入研发,推动卫星通信业务在国内和国际市场的落地,与地面专网相融相通,构建空、天、地一体化的智慧专业网络。

5.3.4中国卫通:中国唯一卫星电信运营商,卫星互联网迎来大机遇

公司是我国唯一一家卫星电信运营商,可在全国范围内经营卫星移动通信和卫星固定通信业务。目前公司拥有本国和亚太通信两大业务,国市占率高达80%。公司通过一次性建设卫星项目,长期服务广电、电信、石油、石化、金融等客户。卫星互联网的发展,有望推动卫星通信客户由To B向To C延伸,市场规模和应用场景进一步拓宽。

5.3.5海格通信:全产业链布局的军用通信企业,受益于北斗发展

公司布局无线通信、软件与信息服务、北斗导航、航空航天四类业务,在军工通信和导航领域具备芯片、模块、天线、整机、系统及运用服务的全产业链产品研制能力。受益于5G与北斗导航的发展,公司未来在军用和民用市场空间持续打开。

5.3.6 Intelsat:全球最大的卫星服务公司,重生或毁灭

Intelsat面临营收和下滑的窘境,以及债务压身的困境。Intelsat成立于1962年,是全球最大的卫星服务公司。目前公司拥有54颗在轨通信卫星,面向电信运营商、企业、政府部门等提供卫星通信服务,卫星通信网络覆盖全球99%人口稠密地区。身为全球最大的卫星服务公司,Intelsat也面临着收入与利润下滑,以及债务承压的困境。自2013年开始,公司营收和利润一路下滑,营收从2013年的26.04亿美元降低到2019年的20.61亿美元,营业利润从2013年的12.03亿美元下降至2019年的7.7亿美元。与盈利能力下滑相悖的是债务压力加剧,截至2019年12月31日,公司订单储备为70亿美元,债务总额147亿美元。

频谱资源拍卖有望迎来转机。在巨大危机面前,公司宝贵的优势是频谱资源储备,在轨的54颗卫星占据了大量的C和Ku波段。2019年美国联邦通信委员会(FCC)组织了一项让出卫星C频段给予地面运营商的5G建设计划,卫星运营商预估美国上空的500MHz卫星带宽价值200-500亿美金。Intelsat有大约50颗GEO通信卫星,将是获益最多的一家。经过激烈斗争后,2020年2月FCC决定这些频谱将不再由卫星运营商自行拍卖,而是由政府进行拍卖。最终只补偿Intelsat48亿美金,并且Intelsat还需要自行筹措频谱迁移的费用。2020年4月13日,Intelsat正在寻求7.8亿美元的破产贷款,一方面Intelsat债务承压需要贷款来补充流动性,另一方面Intelsat在频谱拍卖期间将至于破产保护下,也是Intelsat向FCC谈判策略的一部分。

5.3.7 SpaceX:新一代全球最大卫星运营商,一路狂奔实现商业闭环

Space X成立于2002年,目前在轨卫星422颗,成为新一代的全球最大卫星运营商。Space X成功的关键在于打通产业链各个环节,拼命实现商业闭环。在成立的前15年间,公司一直致力于火箭的研发,实现了一箭多星低成本可回收的火箭发射技术,拿到NASA、美国空军等大客户合同。2017年Space X开始建立卫星工厂,日前星链卫星工厂的效率取得重大提升,使得卫星制造速度快于发射速度。Space X在卫星制造和火箭发射的技术与速度是其他竞争对手难以复刻的,随着在轨卫星的增多,未来Space X的重心会向地面站建设与卫星运营服务开拓,这是公司实现商业闭环的落脚点。

六、风险提示

技术成熟缓慢:国内卫星星座还处于起步阶段,相关技术还不完善,若卫星研制与火箭发射等重点技术突破缓慢,将大大阻碍我国卫星星座部署进程。技术的停滞也将打消民间资本入局的积极性,容易造成资金短缺的连锁反应,导致星座计划的破产。

国外强者挤占国内参与者的市场份额:在商业航天领域,我国落后美国三四十年的时间,国外巨头Space X和OneWeb技术领先、资金储备充足、产业链部署完善,已经有条不紊的进入卫星发射阶段。航天行业是一个系统性工程,需要资本、技术、政策多方面支持,我国可能难以抢先在国外强者部署完成之前建好卫星网络,市场空间被压缩。

资金链断裂导致星座计划破产:部署巨型互联网卫星星座需要庞大的资金支撑,我国卫星产业链上重点公司大多处于初创阶段,融资规模大多不超过十亿元。难以支撑后续卫星发射工作。

政策激励不达预期:我国卫星行业主要以国有企业为主导,民营企业为补充。商业航天的发展,需要民营企业的茁壮成长,政策支持有着至关重要的作用。政策激励不到位,会阻碍民间资本注入航天事业发展的道路。

来源:金融界网站

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