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时代电气专题报告:轨道交通业务稳定,IGBT助力新增长1.

轨道交通配套设施和高端功率半导体领导者1.1.前身中车株洲电力研究所,改制后迸发活力公司前身是中车株洲电力机车研究所,成立于

1959

年。2005

年,中车株洲所、

中车株机公司、中车实业、中车投资租赁及铁建装备共同发起设立南车时代电气,2016

年改名为中车时代电气。公司主要从事轨道交通装备产品的研发、设计、制造、销售

并提供相关服务,产品主要包括以轨道交通牵引变流系统为主的轨道交通电气装备、

轨道工程机械、通信信号系统等。凭借轨道交通领域的深厚积累,公司将业务延伸至

功率半导体器件、海工装备等领域。1.2.中国中车子公司,国资背景投入有保障公司的控股股东是中国中车的下属单位中车株洲所,持股

50.16%,实际控制人

是国资委。中国中车其他全资子公司中车株机公司、中车投资租赁分别持股

0.85%、

0.80%,同时中国中车间接持有公司股东北京懋峘

20.72%的权益份额。依托中国中车

的国资背景,公司在研发投入、国家科研项目等方面均可以得到充足的支持,从而保

证公司在

IGBT等新兴业务上保持国内领先地位并追赶国际先进技术。1.3.轨道交通设备技术体系自主可控,功率半导体技术国内领先公司主要从事轨道交通装备产品的研发、设计、制造、销售并提供相关服务,具

有“器件+系统+整机”的产业结构,产品主要包括以轨道交通牵引变流系统为主的轨

道交通电气装备、轨道工程机械、通信信号系统等。除轨道交通相关业务之外,公司

还通过并购介入功率半导体、传感器、新能源汽车电驱系统、海工装备等新兴装备领

域。公司轨道交通装备业务依然占据主导地位,2020

年收入占比为

86.63%,其中轨

道交通电气装备占总体收入的

66.22%,是公司的支柱性业务;新兴装备业务占比

11.86%,其中功率半导体器件作为公司重点发力方向,贡献整体营收的

5%;除轨道

交通装备、新型装备之外的其他业务占比

1.51%。公司的营业收入保持平稳,2016-2020

年收入的复合增速约

2.27%,2021

年上半

年收入

52.98

亿元,同比下降

7.95%,主要原因是新冠疫情对轨道交通整体市场的影

响。同时公司在科创板上市招股说明书中预计

2021

年前三季度收入约

82.80-87.80

亿元,同比下降

16.17%-11.10%;归属于母公司股东的净利润约

11.50-12.90

亿元,

同比下降

25.00%-15.87%。公司的毛利率保持在较高位置,整体营收的毛利率近年来维持在

37%-39%之间。

新兴装备业务毛利率相对较低,主要原因有两点,一方面公司功率半导体器件业务结

构有所调整且竞争环境出现变化,另一方面公司加大对

IGBT产线的投资力度,但尚

未形成规模效应,导致毛利率较低。公司的营业收入具有比较明显的季节性,第四季度收入显著高于其他季度收入。

主要原因是受轨道交通车辆招标时间及整车制造企业生产计划影响,公司生产的产品

多于每年四季度交付并确认收入。2.

城镇化率持续提升,轨道交通设备需求保持稳定2.1.数字化系统保障列车运行安全可靠“基础器件+装置与系统+整机与工程”的完整产业链结构。公司在轨道交通行

业是具有领导地位的牵引变流系统供应商,拥有完整的产业链配套产品,在轨道交通

产业的产品主要包括电气装备、工程机械、通信信号系统三大系列,产业涉及高铁、

机车、城轨、轨道工程机械、通信信号等。轨道交通电气装备是公司最主要的业务,主要包括牵引变流系统、信息化与智能

系统产品、供电系统、测试装备。牵引变流系统的作用是将电能转化为机械能,对列车进行牵引和运行控制,同时

对运行情况进行监控、诊断、预警和记录,保障列车安全可靠地运行,广泛应用

于机车、动车和城轨等领域,公司自主研发的牵引变流技术打破国际巨头垄断,

在国内保持领先地位,同时输出到海外多个国家和地区。信息化与智能系统运用智能感知、大数据、人工智能等技术,实现对列车的实时

监测、自动控制、故障诊断和寿命预测等功能。供电系统为城轨车辆和车站提供电源设备、系统及延伸服务,包括再生能量回馈

装置、能量运控及智能运维等,实现轨道交通运行中的电力供应、电力调度、电

力回收等电力资源相关功能。测试装备通过提供电源、负载、工况模拟等设备,模拟实际运行条件,对各项性

能参数进行测试及分析,保障实际运行期间产品的稳定可靠。轨道工程机械和通信信号系统围绕轨道交通电气装备发挥协同作用,为轨道列车

运营提供配套设施和服务。轨道工程机械用于轨道交通基础设施的建设、检测、维修

和养护,包括重型轨道车、接触网作业车、大型养路机械、城市轨道交通工程车等装

置。通信信号系统具备移动授权、间隔控制、调度指挥、信息管理、设备监测等功能,

主要作用是列车运行过程中的指挥调度、保证安全、提高效率,广泛覆盖干线铁路、

城际铁路、城市轨道交通等。2.2.轨道存量里程+增量空间催生轨道交通设备的升级换代需求公司的轨道交通装备属于轨道交通的配套设施,和铁路、城市轨道交通的建设运

营息息相关。根据世界铁路联盟的统计,截止

2021

6

月,全球共有在运营高速铁

5.6

万公里,其中中国在运营的高速铁路里程数达到

3.8

万公里,约占全球总数的

68%。全球在建设或者规划中的高速铁路里程

7.4

万公里,中国建设及规划里程为

2.6

万公里,约占

36%,依然是全球高速铁路线路增量的主要贡献单位。高速铁路快速延伸,铁路固定投资额趋于稳定。我国普通铁路运营里程近年来保

持稳定,由

2009

年的

8.3

万公里增长到

2020

年的

10.8

万公里,复合增速约为

2.4%;高速铁路里程增长较快,2009

年仅有

0.3

万公里,2020

年已增长至

3.8

万公里,复

合增速约为

26.0%。我国铁路固定资产投资额

2020

年为

7819

亿元,相比

2015

年的

最高水平回落约

5%。截止到

2020

年底,我国铁路动车组保有量共

3918

组,同比增长

6.9%。在铁路

车辆保有量方面,截止

2020

年,我国机车保有量、客车保有量、货车保有量分别为

2.2、7.6、91.2

万辆。庞大的铁路车辆保有数量的背后是庞大的铁路运输需求,对

安全运营的保障和运输效率的提升需要列车配套数字化系统提供更多的支持,带动车

辆的更新换代和牵引系统等配套设施的产品升级。城市轨道交通是轨道交通产业另一大增长引擎。根据中国城市轨道交通协会的数

据,截止

2020

年底,我国城市轨道交通营业里程达到

7978

公里,同比增速

18.44%;

我国城市轨道交通建设投资完成额

2019

年达到

5959

亿元,同比增长

8.93%。未来随

着中国城镇化率进一步提升,围绕各大中心城市形成的都市圈将进一步扩大,城市轨

道交通需要更加合理的规划,地铁、轻轨、有轨电车等交通网线将更加密集。3.

功率半导体下游应用广阔,发展前景明朗3.1.功率半导体器件掌握电力控制,是核心电力电子元件功率半导体是构成电力电子变换装置的核心器件,主要的作用是大功率处理、电

能变换、电路控制,包括变频、变压、变流、功率管理等。按照集成度可以分为功率

分立器件和功率

IC,功率分立器件即独立的、功能单一的功率半导体器件,功率

IC则是将功率半导体分立器件与驱动/控制/保护/接口/监测等外围电路集成。功率器件

主要包括二极管、晶体管、晶闸管等品类。截止

2018

年,全球功率半导体市场规模约

391

亿美元,根据

HISMarkit的预测,

2021

年全球市场规模预计达到

441

亿美元,三年复合增速约

4.1%;中国功率半导体

市场规模

2018

年约为

138

亿美元,占全球市场份额的

35%,预计

2021

年达到

159

亿美元,三年复合增速

4.8%。功率半导体广泛引用于各类终端产品。功率半导体器件是基础电子元器件中非常

重要的品类之一,在电子产品中发挥电能转换、电路控制等多项功能,广泛应用于各

类下游电子制造业和电子产品,包括消费电子、工业控制、新能源、智能电网、轨道

交通等多项领域。汽车电子是对功率半导体器件需求最大的下游领域。2019

年,汽车在全球功率

半导体器件的市场规模中占据了

35.4%,在中国的市场规模占比则为

27.41%,均为第

一大应用领域。其次是工业生产领域和消费电子,分别占据全球功率半导体市场规模

26.8%和

13.2%。3.2.IGBT是电子电力系统的心脏,壁垒高市场大IGBT全称绝缘栅双极型晶体管,导通时可以看做导线,断开时当做开路,是由

BJT(双极结型晶体三极管)和

MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型-电压驱

动式-功率半导体器件,既有

MOSFET的开关速度高、输入阻抗高、控制功率小、驱动

电路简单、开关损耗小的优点,又有

BJT导通电压低、通态电流大、损耗小的优点,

在中高电压、大电流、高频率的应用场景下具有很好的适应性,显著优于其他功率器

件。从功率半导体细分品类的市场份额来看,IGBT占据

12.4%,仅次于功率

IC的

54.3%

MOSFET的

16.4%。根据

HISMarkit的预测,未来功率半导体市场扩容的主要动力

来自于

MOSFET和

IGBT。IGBT市场规模持续稳定增长。2018

年全球

IGBT市场规模达到

50.7

亿美元,预

2022

年市场规模将扩大到

67.2

亿美元,2016-2022

年复合增速约

7.8%,高于功率

半导体整体市场增速。新能源汽车领域对

IGBT有着庞大的需求,是市场规模最大的下游应用产业。从

IGBT的下游应用来看,EV/HEV(纯电动汽车/混合动力汽车)需要用到

47.43

亿元

IGBT芯片和模组,占据所有下游应用的

31%;其次是消费电子,IGBT使用规模达到

41.41

亿元,占比

27%。新能源汽车的快速发展,是

IGBT市场规模增长的有力保障。4.

轨道交通业务保持稳定,功率半导体业务快速增长4.1.城市群结构优化带来轨道交通发展新机遇公司主要的营业收入来自于轨道交通装备业务,形成器件+系统+整机的产业结构,

经过多年的积累和业务运营,已经具备完整的自主知识产权体系。产品广泛应用于铁

路运输和城市轨道交通。牵引变流系统:在机车领域,公司牵引变流系统累计装车“和谐”系列机车超

6000

台套、“复兴号”动力集中动车组约

150

台套,并随整车批量出口至澳大利

亚、德国、南非等国家和地区。在动车领域,公司牵引变流系统累计装车“和谐

号”动车组超

1300

标准列,装车“复兴号”动车组

350

余标准列。在城轨领域,

公司地铁车辆牵引变流系统已累计获得国内

33

个城市近

200

个项目超

28000

订单,产品上线运营累积公里数超过

9

亿公里,永磁同步牵引变流系统已获十余

个城市超

190

列市场订单。公司

2012-2020

年连续九年在国内城轨牵引变流系统

市场占有率稳居第一,2018

年市场占有率超

50%,2019

年和

2020

年均超

60%。轨道工程机械:公司的产品包括重型轨道车、接触网作业车等,主要应用于铁路

货运,且正在向铁路客运、城市轨道交通领域拓展。2018-2020

年公司在城轨用

轨道工程机械领域的市场占有率分别为

29.88%、35.83%和

28.24%,保持在较高

水平。通信信号系统:公司

CBTC信号系统目前已应用于国内

9

个城轨项目。公司

ETCS信号系统已通过

SIL4

级安全认证和欧洲

TSI认证,应用于海外干线铁路,已试

装车。公司是参与制定

FAO国际标准

IEC62290

的唯一一家中国企业。城市化发展新格局带来城际、城市轨道交通新机遇。《国家中长期经济社会发展

战略若干重大问题》重点谈到城市化战略问题:我国常住人口城镇化率已经达到

60.6%,今后一个时期还会上升;产业和人口向优势区域集中是客观经济规律,但城

市单体规模不能无限扩张;要建设一批产城融合、职住平衡、生态宜居、交通便利的

郊区新城,推动多中心、郊区化发展,有序推动数字城市建设,提高智能管理能力;

要推动城市组团式发展,形成多中心、多层级、多节点的网络型城市群结构。截至

2020

年末,我国大陆地区已有

45

座城市开通运营城市轨道交通,共计

244

条线路;2020

年,25

个城市有新城轨交通线路(段)投运,共新增运营线路

36

条,

新开延伸段或后通段

20

段。为了推进智慧城轨建设,城市轨道交通的固定资产投资需要更多地向配套数字化系统倾斜。和城际铁路交通相比,城市轨道交通的里程数还

处于较低水平,同时,城市轨道交通在运营调度和监控方面的复杂度较高,对底层系

统支持的要求也会越来越高。根据世界铁路联盟的数据,截至

2021

6

月,我国高速铁路在运营里程

38283

公里,在建设里程

14925

公里,计划建设里程

4361

公里,长期规划

7134

公里。我国

现有高速铁路线路占据世界近

70%,目前规划中的线路同样占据全球重要的份额。4.2.从高压切入中低压,IGBT业务多点开花IGBT打通全电压等级,覆盖轨道、电网、新能源车等高价值领域。公司长期致

力于功率半导体业务的培育,已经成为国内代表性的功率半导体

IDM企业,IGBT芯

片和模组技术覆盖

750V-6500V全电压等级。在轨道交通行业,公司的高压

IGBT产品

大量应用于我国轨道交通核心器件领域;在输配电行业,公司生产的

3300V等系列

IGBT批量应用于柔性直流输电、百兆级大容量电力系统。凭借在轨道交通高压

IGBT领域长期的业务积累,公司逐步向中低压应用领域如新能源汽车、物联网等产业渗透。公司的功率半导体器件业务

2020

年收入

8.01

亿元,同比增长约

54%,占整体收

入的比例约

5%。新能源汽车电驱系统业务

2020

年收入

1.68

亿元,同比增长约

28%,

占整体收入的比例约

1%。快速增长的同时依然有很大的渗透率提升空间。公司的功能率半导体按照应用领域主要可以分为电网、高铁和新能源车,从功率

半导体器件的单价来看,2020

年公司单价

1528

元,斯达半导单价

174

元,比亚迪半

导体

416

元,公司的单价远高于国内的两家主要竞争对手,说明公司的

IGBT业务仍

然以输配电

IGBT和轨道交通高压

IGBT为主,车规级

IGBT在

2020

年尚未放量。根据公司披露的下游客户数据,2018-2020

年来自国家电网的销售收入分别为

2.49、1.33、2.91

亿元,占比分别为

37%、26%、36%,产品主要为高压电网

IGBT。

剩余部分主要为轨道交通用

IGBT及其他功率半导体器件,占比分别为

63%、74%、64%。4.3.借新能源车东风,IGBT产能亟待释放IGBT是新能源汽车的核心半导体器件之一。IGBT主要作用是直流电和交流电的

转换,以及电压高低的转换。在充电的时候,IGBT将来自充电桩的交流电转化为电

池用的直流电,同时调整电压到合适位置;在电池工作时,将电池的直流电转化为电

机所用的交流电,同时起到变频控制和调整电压的作用。IGBT主要应用在新能源汽

车的电控系统,包括电机控制器、空调压缩机控制器、车载充电器等多个模块。IGBT模块约占整车成本的

5%-10%。根据北斗航天汽车的数据,电动汽车成本最

高的模块是电池及整车控制器,占比

38%,电机控制器约占整车成本的

9%,而在电机

控制器中,成本占比最高的是

IGBT模组,比例约

37%。根据

DIGITIMESResearch的测算,电动车成本结构中最大者为电池,占比约

40%-50%,其次为电机驱动系统,约占全车成本

15%至

20%,其中,IGBT占驱动系统

一半左右,即

IGBT占电动车约

8%至

10%成本。综合来看,IGBT占整车的成本约在

5%-10%

之间。降电耗和提高渗透率是新能源汽车行业的两大主要趋势。2020

11

月,国务院

印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035

年)》:到

2025

年,纯电动乘用车新车

平均电耗降至

12.0

千瓦时/百公里,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的

20%左右,高度自动驾驶汽车实现限定区域和特定场景商业化应用。到

2035

年,纯电

动汽车成为新销售车辆的主流,公共领域用车全面电动化,燃料电池汽车实现商业化

应用,高度自动驾驶汽车实现规模化应用,有效促进节能减排水平和社会运行效率的

提升。根据中国汽车工业协会的统计,2020

年中国新能源汽车销量

136.7

万辆,同比

增长

13.35%,同年汽车整体销量

2522.5

万辆,新能源汽车渗透率约

5.4%,具有明显

的提升空间。2013-2020

年新能源汽车销量的复合增速约为

86%,而根据

IHSMarkit的预测,2020-2025

年中国新能源汽车销量将以

33.8%的复合增速增长。根据德国半导体巨头英飞凌

2020

年年报,全球独立

IGBT器件市场份额前五名依

次为英飞凌(32.5%)、富士电机(11.7%)、安森美(7.9%)、东芝(6.1%)、三菱(5.7%),

其余厂商占据

36.1%的市场份额;IGBT模组市场份额前五名依次为英飞凌(35.6%)、

三菱(11.9%)、富士电机(10.5%)、赛米控(7.3%)、威科(3.5%),其余厂商占据

31.2%的市场份额。可以看到

IGBT全球市场头部供应商基本上来自于德国和日本,尤

其在中高端

IGBT领域,我国长期依赖进口,亟需国内厂商在高端产品技术和整体市

场份额上做出突破。从

2019

年上半年

IGBT模块在中国新能源汽车电控领域的竞争格局来看,英飞凌

依然占据绝对主导地位,市场份额高达

58.7%。时代电气进入供应商排名前十,拥有

0.3%的市场份额。截止

2020

年底,公司的乘用车

IGBT已获得广汽、东风批量订

单,预计

2021

年开始释放业绩。4.4.前瞻性布局第三代半导体

SiC,已突破

6

英寸研制技术半导体材料目前发展到第三代,第一代材料以硅(Si)、锗(Ge)为代表,应用

最为普遍;第二代材料以砷化镓(GaAs)、碲化铟(InSb)为代表;第三代材料以碳

化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表,SiC材料和传统的

Si材料相比,可以同时达到

高电压和高频率,并且具有更好的散热性能,因而在功率半导体领域具有得天独厚的

优势。根据

Yole的统计,2019

SiC功率器件的市场规模达到

6.15

亿美元,同比增

33.41%,2014-2019

年复合增速

36%。结合

IHS的市场规模数据,SiC在功率半导

体领域的市场规模渗透率约为

1.5%。公司的“高性能

SiCSBD、MOSFET电力电子器件产品研制与应用验证”项目已通

过科技成果鉴定,实现了

5

个高性能

SiCSBD代表品种和

3

SiCMOSFET代表品种,

可应用于新能源汽车/混合动力汽车、不间断电源、风力发电、光伏逆变器、船舶运

输、铁路运输、智能电网等领域,部分产品已得到应用。公司新型功率半导体器件国

家重点实验室已经具备

6

英寸

SiC工艺实验能力及其封装技术。4.5.同心多元化研发战略,功率半导体研发力度显著高于同行产学研一体化,持续投入打破海外技术垄断。公司研发组织架构分工明确,在本

部和子公司下设轨道交通技术中心、数据与智能技术中心、功率半导体技术中心等技

术研发中心,并在英国设立了海外研发中心。公司重视和高校的研究合作,与剑桥大

学、弗吉尼亚理工大学、清华大学等国内外

20

余所知名高校建立了合作关系。公司在研发方面持续增加投入。2020

年研发开支

18.54

亿元,同比增长

5.32%,

占总营业收入的比重由

2018

年的

9.96%提升至

2020

年的

11.56%。公司通过自主研发

已形成电气系统技术、变流及控制技术、工业变流技术、列车控制与诊断技术、功率

半导体技术、新能源汽车电驱系统技术等多项核心技术,截至

2020

12

31

日,

公司拥有

2810

项境内外注册专利。研发投入占收入比显著高于行业水平。公司

2020

年研发支出占收入比为

11.56%,

在轨道交通电气装备公司可比公司中位居首位,第二名汇川技术的研发支出比为

8.89%。在功率半导体领域,公司和国际大厂相比研发支出比同样处于高位,仅次于

英飞凌的

12.99%和安森美的

12.23%,且差距甚微,2021

年有望继续提升。同时,公

司的研发支出比显著高于国内同行业的头部厂商。可以看到,无论是轨道交通业务,

还是功率半导体业务,公司的研发投入都比可比公司更加坚决。从详细的研发开支项目数据来看,轨道交通技术中心拥有最多的科研费用,2020

年达到

6.6

亿元,功率半导体技术中心研发开支从

2018

年的

1.9

亿元提升至

2020

年的

2.8

亿元,显著超越该项业务在收入中的贡献度。将功率半导体研发开支(功率半导体技术中心+英国研发中心)拆分出来之后可

以发现,公司功率半导体业务研发开支占功率半导体收入比重

2018-2020

年分别高达

29%、57%、39%,显著高于国内外功率半导体公司。因此我们认为公司以传统的轨道

交通业务作为支撑,可以有持续、稳定、高额的研发费用投入到功率半导体业务上,

使得公司在

IGBT、SiC等前沿板块具有更强的突破动能和更高的确定性,有望成为国

内追赶国际先进水平的领头厂商。4.6.毛利率稳定高于同行,财务结构保持健康状态公司的毛利率近年来稳定在

37%-39%之间,处于平稳状态。和同行业公司相比,

公司毛利率处于上游水平,显著高于行业平均值(近三年在

31%左右),2020

年毛利

率尚且较低的新兴装备业务增速远高于轨道交通业务,因此新兴装备收入占比提升,

导致在轨道交通行业毛利率上升的情况下公司毛利率出现下滑。公司的净利率有所下

降,从

2016

年的

19.91%下降到

2021

年上半年的

13.27%,同时

ROE也从

2016

年的

18.38%下降到

2021

年上半年的

2.83%。通过杜邦分析的拆解,我们发现公司

ROE下滑的主要原因在于净利率和资产周转

率的下降,权益乘数保持相对稳定。公司的净利率和资产周转率下降主要有两方面原

因,一方面因为公司加大对功率半导体业务的研发和建设投入,暂时难以产生足够的

利润;另一方面从公司的三费费用率来看,管理费用率和销售费用率均处于较低位置

(2018

年之前的管理费用包含研发费用),而研发费用率逐年提升,短期内难以获得

相应回报,导致净利率下滑。公司现金流情况良好,经营活动现金流量金额近年来维持在高位,2020

年为

17.47

亿元,和

2019

年相比下降约

5%,相比

2016

年的复合增速约

4.7%,2021

年上

半年现金流量净额为负,主要原因在于公司的现金流量在上下半年存在错位,上半年

以支出为主,下半年以流入为主。销售商品和劳务收到的现金/收入比例位于高位,

2020

年达到

115.84%,公司销售产品及时回款的能力逐年提高。应收账款以短期为主,客户以国企为主,坏账风险小。公司的应收账款占总资产

的比例较高,2021

H1

公司应收账款数额为

93.21

亿元,占总资产比例为

26.74%。

从账期来看,基本上都在

1

年以内,2021

H1

账期在

1

年以内的应收账款占比达到

97.50%,近三年均维持在

85%以上。从下游客户来看,以各地区轨道交通运营企业和

中车旗下子公司为主,坏账风险较小。5.

盈利预测公司的业务可以分为轨道交通业务和新兴装备业务,新兴装备业务中又以功率半

导体业务为主。轨道交通业务:公司的轨道交通系统、设备、器械均属于列车的配套设施,订单

的数量和列车的需求量高度相关。列车包括铁路列车和城市轨道列车,铁路轨道

列车又以动车组增速最快、对牵引监控系统需求更大,我们预计

2025

年高铁里

程将达到

5

万公里,需要的动车组数量达到

5250

辆;而在城市轨道交通领域,

我们预计营业里程在

2023

年将增长至约

1.1

万公里,需要城轨列车数量达到

1.1

万辆以上。考虑到短期内受疫情影响,轨道交通的业务存在下滑压力,我们预计

公司的轨道交通收入在

2021-2023

年分别达到

123.54、131.75、136.25

亿元。功率半导体业务:根据公司功率半导体的销量和收入,公司的产品单价较高,显

著高于斯达半导和比亚迪半导体,所以我们认为公司的

IGBT产品以高压

IGBT模块等高价产品为主,主要应用在电网和轨道交通领域。在产能

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