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產業鏈報告庫，已積累1000+篇產業報告
小蘭：
bgys2015
2005年以前，光伏熱場材料以等靜壓石墨為主，高品質的等靜壓石墨依賴進口，生產工藝封鎖。2011年，日本福島地震導致等靜壓石墨供應緊張，碳/碳複合材料得到替代機會視窗，產品數量及種類快速發展。
目前，碳碳複合材料憑藉相較於石墨強度更高、耐熱性更好、更易設計成型等優勢，正逐步形成在熱場系統中對石墨材料部件的升級換代。
同時，受益於矽片企業大幅擴產+大尺寸+N型化趨勢，行業加速增長。那麼，行業空間會有多大？什麼樣的參與者能夠在競爭中獲取更多優勢？
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圖：熱場在拉晶環節佔非矽成本比例 來源：華泰研究
帶著這些問題，我們來看碳碳熱場這條產業鏈。其包括：
上游
——原材料供應商，分為基體、增強體、其他材料等。其中，基體包括石墨碳和碳纖維，增強體則有碳化矽。碳纖維代表公司有中簡科技、光威復材、中復神鷹、吉林碳谷等。
中游
——碳碳複合材料製造商，代表公司有：天宜上佳、金博股份、中天火箭等。競爭格局方面，2021H1，金博股份市佔率在34%左右，其次是西安超瑪（中天火箭），市佔率為17%。市場集中度相對較高，不過隨著光伏產業需求旺盛，各廠商開始不斷擴產（如天宜上佳、方大炭素），未來行業競爭格局將加劇。
下游
——應用領域，包括半導體、航天航空、汽車行業、光伏行業等。
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圖：產業鏈結構
從產業鏈上的參與者近期的增長情況來看：
天宜上佳
——2022年前三季度，實現收入6。56億元，同比增長74。8%；歸母淨利潤為1。24億元，同比增長23。6%。
金博股份
——2022年前三季度，實現收入11。47億元，同比增長29。13%；歸母淨利潤為4。97億元，同比增長48。54%。
從機構對產業鏈景氣度的預期情況來看：
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圖：wind機構一致預期增長和景氣度情況
本報告，將更新到產業鏈地圖
（一）
熱場，是用在矽片拉晶過程中的耗材，主要包括位於單晶爐內的坩堝、導流筒、保溫筒、加熱器等部件。
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圖：金博股份主要產品
根據所用原材料及製備方法不同，熱場主要分為等靜壓石墨、碳碳熱場兩種，原材料分別是石墨、碳纖維。
2016年以前，等靜壓石墨熱場系統是主流，隨著金博股份、西安超碼等國內企業突破碳基復材的低成本生產技術，碳基復材逐步替代等靜壓石墨產品，尤其是光伏熱場領域。相比傳統石墨熱場，碳碳材料的優勢有：
1）強度大，斷裂韌度高，產品使用壽命長。
單晶拉棒中，高溫矽蒸汽易與碳反應生產碳化矽，相對碳來說，碳化矽體積較大，可能撐破熱場部件，因此強度是衡量熱場產品安全性和使用壽命的關鍵指標。
石墨脆性較大、強度較低，在熱場的交變熱應力和電磁力作用下，更容易開裂，壽命相對較短。根據中天火箭招股書資料，碳碳材料耐壓強度和抗彎強度分別為74MPa、291MPa，遠高於石墨材料的35-40 MPa、55-86 MPa。
2）
導熱係數更低，保溫效能更好
。
導流筒導熱係數越低，利於形成更大的溫度梯度，提高晶體生長速度；保溫筒作用是構建熱場空間，隔熱保溫，其導熱係數越低，保溫效果越好。得益於碳基複合材料本身的上述優點，以及可設計性，光伏矽片大尺寸化趨勢、N型矽片等技術迭代，會加速熱場系統中碳基復材對石墨材料的替代。
碳碳熱場屬於碳碳複合材料的一種。先進碳基複合材料，是指以碳纖維為增強體，以碳或碳化矽等為基體，以化學氣相沉積或液相浸漬等工藝形成的複合材料，主要包括碳/碳複合材料產品（碳纖維增強基體碳）、碳/陶複合材料產品（碳纖維增強碳化矽）等。
碳/碳複合材料的製備，可以分為五步，主要工藝包括預製體的製備（把碳纖維編織成一定形狀的碳纖維增強骨架）、化學氣相增密（放入沉積爐）、石墨化、機加工和高溫純化處理。
碳/碳複合材料製備方法的差異，主要體現在後續緻密工藝的不同，可主要分為：化學氣相沉積法、液相浸漬法以及這兩種方法的綜合使用。
化學氣相沉積法
——先加熱高溫，讓碳氫化合物氣體熱裂解後，碳分子附著到碳纖維增強骨架上（預製體）；基體碳與纖維結合緊密、結構可調，金博股份與天宜上佳採用此法，可大幅縮短緻密化週期，沉積週期是傳統沉積週期的1/2，極大地降低了電力消耗，降低了生產製備成本；
液相浸漬
——是把有一定密度的碳碳產品放到含碳元素的液體中浸泡，讓碳元素滲入預製體的縫隙，從而達到一定的密度水平就變成一個整體，然後降溫，孔隙收緊。
氣液結合法
——結合兩種工藝，但流程多且複雜，主要用於軍工等領域（要求更高），西安超碼、中天火箭、美蘭德等採用。
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圖：製備工藝
（二）
瞭解完相關碳碳熱場基本知識後，我們來看兩家代表公司的收入情況。
天宜上佳
——主要從事粉末冶金閘片業務，2021年收購瑞合科技（
主營航空大型結構件精密製造
）、天啟光峰、天力新陶，進入軍用航空及碳基複合材料業務領域。2021年，粉末冶金閘片佔比62。87%，有機合成佔比為21。18%。其中，粉末冶金閘片主要用於鐵路和城市軌道交通領域；有機合成則是碳基複合材料業務，包括碳碳熱場、碳陶製動盤等產品，應用於光伏、制動材料、航天領域。
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圖：收入結構（單位：億元）
金博股份
——主要收入來源為光伏熱場系統產品，用於單晶拉制爐熱場系統、多晶鑄錠爐熱場系統以及真空熱處理領域，其他產品包括密封環和非標準異形件等。2021年，熱場系統系列產品佔比為98。69%。
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圖：收入結構（單位：億元）
從熱場系列收入規模來看，金博股份（13。36億元）＞天宜上佳（1。42億元）。
（三）
瞭解完大致收入結構後，我們來看看兩家的增長變動趨勢：歸母淨利潤方面，2020Q1-2021Q1天宜上佳歸母淨利潤增速遠低於金博股份且增速為負，主要是由於其收入下滑所致，受衛生事件影響，境內人員流動大幅減少，全國鐵路客運服務受到較大沖擊，客戶對其粉末冶金閘片等產品需求量減少。
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圖：歸母淨利潤增速（單位：%）
一、天宜上佳
——2022年前三季度，實現收入6。56億元，同比增長74。8%；歸母淨利潤為1。24億元，同比增長23。6%。收入增長較快，一方面是高鐵開行率逐步回升，粉末冶金閘片業務邊際回暖，另一方面是碳碳熱場隨大尺寸矽片發展，加速替代石墨熱場，熱場業務放量。
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圖：近幾個季度歸母淨利潤情況
二、金博股份
——2022年前三季度，實現收入11。47億元，同比增長29。13%；歸母淨利潤為4。97億元，同比增長48。54%。
業績穩定增長，光伏熱場Q3出貨與Q2持平。但2022年以來，由於上游矽料供不應求，矽片稼動率下降，疊加行業碳碳熱場新增產能增長較快，其主動降價穩固份額，隨著行業落後產能出清，價格逐步穩定。其扣非後淨利潤增速為-8。8%，主要系產品銷售價格調整、股份支付成本、研發支出增加和可轉債利息分攤增加所致。
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圖：近幾個季度歸母淨利潤情況
對比來看，兩家業績增長差異主要與上年基數、以及熱場新增產能有關。
（四）
一、淨現比
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圖：淨現比
淨現比方面，金博股份2019年為負，主要是經營性應收專案大幅增加所致。而天宜上佳2021年淨現比下滑，是因為存貨（瑞合科技並表以及新業務開展備貨）及經營性應收專案均增長所致。
二、資本開支VS經營活動現金流淨額
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圖：現金流vs CAPEX
從資料來看，兩家的現金流相對緊張，對於碳基材料平臺相關新材料、技術、裝備、應用專案的投入較高，資本開支較大。那麼，兩家的盈利能力情況如何？
（五）
一、毛利率
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圖：毛利率情況
毛利率方面，天宜上佳毛利率較高，主要系收入結構差異，其粉末冶金閘片業務毛利率較高，佔比較大。但由於衛生事件影響以及該業務收入佔比下降，碳基復材業務佔比提升，整體毛利率水平下滑。
2022年以來，金博股份毛利率下降，主要是矽料緊缺壓制光伏產業鏈開工，年初以來熱場材料價格有所回落，同時碳纖維價格維持高位所致。
二、淨利率
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圖：淨利率
淨利率上，天宜上佳2021Q1大幅下滑，是因為管理費用（計提股份支付）及研發投入增加，費用增速高於收入增速所致。
三、期間費用率
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圖：費用率
銷售費用率上，天宜上佳較高，一方面開拓新業務，人員增加，另一方面是股權激勵使得攤銷的股份支付費用增長。
管理費用率上，天宜上佳偏高，是因為管理人員增加使得薪酬費用增長，以及子公司天仁道、天津天宜房屋計提折舊費用增加。
研發費用率上，天宜上佳高，是由於加大研發投入力度，完善發展粉末冶金閘片、有機合成閘片/閘瓦等既有領域產品，同時不斷拓展大交通、新能源領域新業務。
四、回報情況
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圖：杜邦拆解
回報方面，金博股份較高，這是因為其淨利率、總資產週轉率較高。其中，金博股份的存貨週轉率、應收賬款週轉率更高，主要與業務結構、客戶結構相關。
（六）
光伏碳碳材料的市場規模，測算公式為：
碳碳材料規模=（新增需求+替換需求+升級改造需求）×單GW所需單晶爐×單爐熱場重量×碳碳熱場滲透率×單價替換需求=矽片存量產能×替換週期
升級改造需求=石墨材料存量×改造比例
我們挨個來看。
一、矽片產能
1）矽片新增產能
矽片技術迭代方向，是N型替代P型，以及大型化，2022年以來矽片擴產規劃不斷推出，新進入者持續增加，比如雙良節能（20GW）、晶科能源（30GW）、寶豐集團（50GW）等，合計產能超過300GW。
我們假設2022年-2023年新增矽片產能均為150GW，之後擴產進入低谷期，2024年-2026年均為100GW。
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圖：矽片擴產專案
2）矽片存量產能及熱場替換週期
2021年，國內矽片產能約399GW，扣除當年新增產能，可以計算出存量產能。由於使用溫度較高，達到1600℃以上，各材料的壽命均有限，使得熱場產品需要定期更換，因此存在更新需求。
替換週期方面，以目前行業主流36寸熱場來看，坩堝使用壽命約6-8個月；導流筒使用壽命約24個月；保溫筒分為上、中、下三個保溫筒，使用壽命約18個月。對應替換週期為：整體週轉率在0。8次/年。
我們假設這一週轉率不變。
3）更新改造產能
一般熱場直徑是拉棒直徑的三倍，在製備大直徑的產品時，傳統石墨熱場材料成型困難，在熱場產品中存在一定效能問題。因此，存在一定改造需求。
此處，我們參考券商資料，簡單預測：未來五年，石墨材料存量由81GW遞減至36GW，改造比例由30%提升至50%。
4）單GW所需單晶爐、單爐熱場重量
熱場大型化會導致單晶爐數量減少，目前單GW所需單晶爐為90臺左右，單爐所需整套熱場重量約為260kg，
假設隨著矽片大型化趨勢2026年1GW所用單晶爐數量下降至80臺，單爐重量提升至270kg。
（七）
5）碳碳熱場滲透率
2020年，碳碳複合材料在熱場部件中的整體滲透率已達55%。其中，坩堝產品中的滲透率從2010年的不到10%提升至2020年95%以上，基於飽和。導流筒以及保溫筒等的滲透率分別達60%、55%以上。但是，加熱器領域中，碳碳熱場的滲透率僅不到5%，主要是技術方面仍需突破。
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圖：碳碳複合材料產品佔比情況
近年，隨著矽片加速擴產+大尺寸+N型化，熱場需求持續上行。矽片大尺寸下，碳碳材料熱場產品具備強度大、導熱係數低、價效比高等優點，同時可設計性強，可以做的更薄，並且能利用現有裝置生產更大尺寸、大規模的熱場，推動由石墨轉向碳碳材料迭代。
同時，N型電池技術迭代下，為滿足N型矽片純度要求，需要在熱場產品的表面製備碳化矽塗層減少雜質進入矽熔料中，而由於碳化矽與石墨材料熱膨脹係數不同，石墨熱場塗層更易脫落，而碳碳材料與碳化矽有較好熱膨脹相容性，穩定不易脫落——因此，N型電池的滲透也將帶動碳碳材料增長。
小蘭：bgys2015
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