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    楚江研報:【方正證券】銅基材料龍頭優勢穩固,軍工碳材料空間廣闊

    時間:2022-08-26 瀏覽量: 字號:
     


    核心觀點

    楚江新材創立于1999年,二十余年來通過內生增長和外延并購,形成了先進銅基材料和軍工碳材料兩大板塊。公司在安徽、上海、廣東、江蘇和湖南設有生產和研發基地,擁有精密銅帶、高端銅導體、銅合金線材、精密特鋼、碳纖維復合材料和高端裝備及新材料六大類產品。


    銅基材料位居行業龍頭,盈利能力有望提升。2021年,公司銅板帶材產量30萬噸,穩居全國第一,銅導體產量30萬噸、銅合金線產量5萬噸,均位于細分行業龍頭地位。公司銅材再生料利用比例高、規模效益顯著、銷售端設立全國營銷網絡貼近客戶需求,優勢顯著。十四五末,公司規劃銅基材料產能100萬噸。隨著銅材行業集中度的持續提升,銅材盈利能力有望迎來回升,疊加公司產能提升及產品向高端化邁進,銅基材料對公司業績貢獻有望持續增長。


    天鳥高新:國內碳纖維預制件龍頭,產能持續提升,業務向下游拓展。公司碳纖維復合材料業務由子公司天鳥高新承擔,2021年,天鳥高新實現凈利潤1.88億元,占公司凈利潤的30.94%。天鳥高新是國內唯一產業化生產飛機碳剎車預制件的企業,在國內異形預制件領域也擁有絕對的市場地位。需求拉動下,天鳥高新產能持續提升。此外,2020年,天鳥高新設立蕪湖天鳥子公司向下游拓展業務,其一期400噸產能預計將于今年9月建成投產。


    頂立科技:熱工裝備需求持續增長,高端材料業務蓄勢待發。公司高端裝備業務由子公司頂立科技承擔,2021年,頂立科技實現凈利潤0.87億元,占公司凈利潤的14.27%。頂立科技熱工裝備為我國航空航天、國防軍工、國家重點工程等提供了裝備保障。依靠領先的熱工裝備制造技術,頂立科技布局高端材料領域,3D打印結構件已實現批量交付、高純碳粉產品已完成技術驗證、投建碳化鉭產業化項目填補國內材料缺口。2021年,頂立科技搬遷新廠區解決產能瓶頸,訂單交付節奏逐步加快,實現營業收入3.14億元,同比增加83.40%。


    銅基材料和碳纖維復材雙輪驅動公司成長


    1

    內生增長加外延并購形成銅基材料和碳纖維復材兩大業務


    公司創立于1999年,原名精誠銅業。2004年,公司特鋼、銅線項目相繼建成,成立五大事業部;2005年,精誠集團更名為楚江集團,精誠銅業改制為股份公司;2007年,精誠銅業在深交所上市;2014年,楚江集團完成整體上市;2015年,公司并購頂立科技,涉足軍工及新材料,并更名為楚江新材;2018年,公司并購天鳥高新,軍工及新材料推進步伐加快;2019年,公司并購鑫海高導,向高端導體領域延伸。



    通過內生增長和外延并購,公司目前業務涵蓋先進銅基材料和軍工碳材料兩大板塊。公司在安徽、上海、廣東、江蘇和湖南設有生產和研發基地,擁有精密銅帶、高端銅導體、銅合金線材、精密特鋼、碳纖維復合材料和高端裝備及新材料六大類產品。其中,公司精密銅帶年產銷超30萬噸,銅合金線材、碳纖維預制件、高端熱工裝備均位居國內龍頭地位。



    公司控股股東為安徽楚江投資集團有限公司,持有公司32.35%的股份。姜純先生直接持有安徽楚江投資集團有限公司51%的股份,為公司的實際控制人。公司主要控股參股子公司包括清遠楚江、楚江合金、楚江特鋼、楚江電材、頂立科技、天鳥高新和鑫海高導等,其中,公司持股頂立科技66.72%,持股天鳥高新90%,持股鑫海高導80%,對其余子公司均為100%持股。



    三家子公司獲評國家級專精特新“小巨人”企業。公司子公司天鳥高新和頂立科技曾分別入選國家工信部第二批和第三批專精特新“小巨人”企業。2022年8月,公司全資子公司楚江合金入選工信部第四批專精特新“小巨人”企業。三家子公司獲評國家級專精特新“小巨人”企業,表明其在細分市場擁有領軍地位,成長前景廣闊。


    2

    產能釋放下公司營收持續增長


    近幾年,公司業績保持較快增長。2016年-2021年,公司營收和歸母凈利潤復合增速分別為36.37%和24.79%,均保持較快增長。2021年,一方面,公司銅基材料銷量同比增長20.95%達65.07萬噸,另一方面,銅價上漲帶來收入的被動增長,公司銅基材料實現收入354.73億元,同比增長63.48%,公司整體實現營收373.50億元,同比增長62.57%。2020年,公司利潤受疫情短期影響下滑。2021年,公司實現歸母凈利潤5.67億元,同比增長106.78%。2022年,公司工作計劃預計全年實現營收425億元,利潤總額9.14億元,歸母凈利潤7.12億元。



    公司主要業務可以分為由子公司天鳥高新承擔的碳纖維復合材料業務、由子公司頂立科技承擔的高端熱工裝備及新材料業務,以及由楚江新材及其他子公司承擔的銅基/鋼基材料業務三類。天鳥高新公司產品具有高附加值,2021年,天鳥高新以1.60%的收入占比為公司貢獻了30.94%的凈利潤。此外,2021年,頂立科技以0.84%的收入占比為公司貢獻了14.27%的凈利潤。



    近幾年,公司毛利率基本穩定。2016年-2021年,公司毛利率基本維持在6%-8%的水平。



    費用控制方面,公司期間費用率基本穩定。2016年至2021年,公司期間費用率基本維持在5%左右。



    銅基材料:

    傳統主業位居行業龍頭,盈利能力有望提升


    1

    銅材產業整體處于低速增長期,

    部分細分品種增速較快,進口替代空間亟待釋放


    公司銅基材料業務為銅材加工制造,上游為銅礦采選、資源回收和冶煉業,下游為消費電子、電力、新能源、家用電器、國防軍工和交通運輸等材料消費企業。銅材產業鏈上游屬于大宗原料行業,原料來源充裕、競爭充分、價格透明,直接下游客戶大多屬于中小加工制造企業,應用廣泛、數量眾多、行業分散,中游材料企業一般規模較大,對上下游企業均不構成客戶依賴。


    我國是全球最大的銅材生產國和消費國。我國銅加工材行業形成了由銅板帶材、銅管材、銅線材、銅棒材和銅箔材為主要細分行業的產業格局。2021年,全球完成銅加工材產量3456萬噸,亞洲銅加工材以2600萬噸產量占全球的75.2%,中國銅加工材在近5年一直保持著全球與亞洲銅加工材產量50%和70%以上的貢獻。據中國有色金屬加工工業協會統計,2021年國內銅加工材綜合產量為1990萬噸,約占全球產量的57.6%、亞洲產量的76.5%,較去年產量同比增長4.9%,增速同比增加0.4pcts。


    銅加工材產業整體進入低速增長期,部分細分品種增速較快。從近幾年國內銅材產量看,整體產量增速不超過5%。分品種看,2021年,國內銅帶材產量228萬噸,同比增長15.7%;銅棒材產量210萬噸,同比增長5.0%;銅線材產量1005萬噸,同比增長2.6%;銅箔材產量62萬噸,同比增長31.9%。銅箔材的產量大幅增長主要由于鋰電銅箔產量增長,2021年,鋰電銅箔產量25.5萬噸,同比增長82.1%,此外,電子電路銅箔產量35.4萬噸,同比增長7.3%,壓延銅箔產量1.1萬噸,同比增長37.5%。



    銅加工材行業對上游缺乏話語權,行業競爭激烈。受銅資源匱乏因素影響,中國銅原料對外依存度高達約64%,致使原料端在銅產業鏈當中一直坐擁賣方市場地位,通常擁有較強的議價能力和結算能力,導致銅加工行業對上游原料缺乏采購話語權。當前,國內銅加工材行業平均產能利用率僅為70%左右,在產能過剩的大環境當中,銅加工材行業為了保持較高的生產規?;潭?,發揮規模效應以分攤成本,銅加工材行業加工費競爭激烈。


    高端化產品進口替代是重要增長點。我國銅板帶箔長期以來一直為凈進口。近年來,隨著生產技術水平不斷提高,凈進口量逐年減少,2021年銅板帶材進口12.78萬噸,出口8.04萬噸,凈進口4.94萬噸;箔材(不含覆銅板)進口15.2萬噸,出口4.0萬噸,凈進口11.2萬噸。


    進口產品構成中,無襯背精煉銅箔進口13.2萬噸,黃銅帶進口3.78萬噸,其他銅合金帶進口2.51萬噸,紫銅帶進口2.21萬噸,白銅板帶進口1.40萬噸。國內對于黃銅帶、紫銅帶、錫青銅帶、無氧銅帶的生產水平已與國際先進水平無明顯差別,可以實現進口替代;無襯背精煉銅箔等高端產品還存在差距,在國內生產技術水平不斷提升下,有望逐步實現進口替代。



    2

    擁有規模優勢和再生料低成本優勢,

    銷售網絡建設緊跟客戶需求


    公司在先進銅基材料研發和制造業務方面的主要產品為精密銅帶、高端銅導體和銅合金線材。



    公司先進銅基材料板塊采用再生原料效益、規模成本效益和產品特色效益有機組合的盈利模式,堅持“產能利用率100%、產銷率100%、資金回籠率100%,效益與規模同步增長”的運營標準,創造了持續的成本領先優勢,綜合性價比行業領先。


    規模成本效益方面,公司是中國銅帶材“十強企業”第一名。2021年,全國銅帶材產量約228萬噸,公司銅板帶材產銷30萬噸,穩居全國第一位,且具備進一步做大做強的條件,不斷向世界第一邁進。此外,公司2021年銅導體產銷30萬噸、銅合金線產銷5萬噸,銅合金線、高端銅導體產品位于細分行業龍頭地位。



    再生原料效益方面,公司依托再生銅循環利用行業技術中心、安徽省銅基材料循環利用工程技術研究中心,致力于再生銅原料綜合利用技術的研發。公司銅合金產品的再生銅綜合利用比例達60-70%,處于行業領先水平,產品導電性能、元素匹配、亮度等方面均處行業領先地位。


    自建營銷網絡,充分貼近市場。公司在國內主要銅基材料消費區域設立辦事處,充分貼近市場,自建營銷網絡,以實現對終端市場的掌握,銷售市場主要集中在浙江、江蘇、廣東及北方的天津、北京等地。目前公司已在全國各地設立了40多個營銷平臺,充分細化行業分類,建立客戶檔案,充分了解客戶的當前及潛在的需求。公司采用以銷定產的銷售模式將銷售前置,于每年初與主要客戶簽訂框架協議,大致約定供貨量,從而力爭實現產銷率100%的目標。


    公司銅基材料板塊的定價模式為“原材料+加工費”,原材料價格向下游傳導,公司的利潤來源主要是加工制造費。近幾年,隨著公司銅基材料產能不斷提升,銅基材料收入持續增長。2021年,一方面,公司銅基材料銷量同比增長20.95%達65.07萬噸,另一方面,銅價上漲帶動收入被動增長,公司銅基材料實現收入354.73億元,同比增長63.48%。


    凈利潤方面,2020年,公司銅基材料盈利能力受疫情影響同比下滑。2021年,公司銅基材料凈利潤雖有回升,但由于子公司楚江電材虧損1.30億元,銅基材料凈利潤與疫情前的2018年和2019年相比大致相當。楚江電材經營模式為承接訂單在前、原材料采購在后,在2021年楚江電材在銅價上漲趨勢下套期保值運用不足,且受募投項目投產、技術和市場均處于磨合初期的影響,楚江電材營收雖同比增長55.89%,但凈利潤-1.30億元,較2020年凈利潤-4926萬元下滑8034萬元。隨著公司對子公司經營模式及套期保值管理的加強,公司銅基材料盈利能力有望獲得提升。



    3

    募集資金投建高端產品產能,

    行業集中度提升下盈利能力有望回升


    可轉債募集資金擴充產能,產品向高端化邁進。2020年,公司公開發行A股可轉換公司債券(楚江轉債)18.30億元,募集資金用于年產5萬噸高精銅合金帶箔材項目、年產6萬噸高精密度銅合金壓延帶材改擴建項目(二、三期)、年產30萬噸綠色智能制造高精高導銅基材料項目(一期)、年產2萬噸高精密銅合金線材項目以及補充流動資金。



    十四五末,公司銅基材料規劃產能100萬噸,其中,精密銅帶預計可形成40萬噸產能,銅導體材料預計可形成50萬噸產能,銅合金線材預計可形成10萬噸產能。


    行業集中度持續提升,盈利能力有望迎來回升。銅材行業集中度持續提升,以銅帶材細分產品為例,2021年,銅帶材產量共計約228萬噸,前10家規模以上企業產量約120.66萬噸,占全國總產量的52.92%,集中度較2020年的49.26%提升3.66pcts,且仍有較大的進一步整合空間。公司作為國內銅帶材產量最大的企業,近幾年產量和市場份額也在持續提升,2021年,公司銅帶材產量30萬噸,占國內市場的13.16%。隨著行業集中度的持續提升,銅加工材行業對下游議價能力及盈利能力有望迎來回升。



    天鳥高新:

    碳纖維預制件龍頭,業務向下游拓展


    1

    碳碳復合材料

    # 碳纖維復合材料的分類及應用 #


    碳纖維復合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強體,以樹脂、碳質、金屬、陶瓷、水泥、橡膠等為基體所形成的復合材料。按照基體材料不同,碳纖維復合材料主要分為碳纖維增強樹脂基復合材料、碳碳復合材料、碳纖維增強金屬基復合材料等。


    碳纖維復合材料是軍民兩用新材料,屬于技術密集型的關鍵材料,被稱為21世紀的“黑色黃金”,具有耐高溫、重量輕、高強度、高模量等優良特性,被廣泛用于航空航天、體育休閑、汽車、風力發電、油氣開采、壓力容器、機器部件、家用電器及半導體、電力輸送等領域。



    碳碳復合材料是一類以碳纖維為增強體骨架、以碳為基體經過液相法或氣相法制備而成的復合材料,它不僅具有碳素材料優異的耐燒蝕、高溫強度高等特點,而且具有纖維增強復合材料可設計性強,優異的力學、熱物理和抗熱沖擊性能,是唯一能夠在2500℃以上保持較高機械性能的材料。碳碳復合材料由于其獨特的性能,已廣泛應用于航空航天、光伏及半導體、汽車工業、醫學等領域,如火箭發動機耐燒蝕組件、飛機剎車盤、光伏晶體硅生長設備的熱場材料、半導體鑄錠爐、汽車剎車片及人造骨骼等。


    # 碳碳復合材料的生產流程#


    碳碳復合材料成型步驟大致可分為三步:預制體成型,坯體致密化及石墨化處理。預制體結構決定了纖維性能能否有效傳遞到復合材料,并且影響基體的浸潤和固化過程,決定著碳碳復合材料的性能。預制體成型行業壁壘較高,國內從事預制體成型的公司主要有天鳥高新、金博股份等。


    在碳碳復合材料致密化、石墨化環節,航天應用領域從事的單位主要有航天一院703所,航天科工三院306所、航天科工四院43所等;航空制動應用領域從事的單位主要有北摩高科、博云新材、西安航空制動(514廠)和優材百慕等;在光伏熱場應用領域從事的企業主要有金博股份、超碼科技(中天火箭子公司)、天宜上佳和美蘭德等,天鳥高新子公司蕪湖天鳥也將進入光伏熱場碳碳復合材料致密化環節。



    (1)預制體成型


    碳纖維預制件是碳碳復合材料最基本的增強結構體。碳纖維預制體是由碳纖維的長絲或短切絲通過紡織、編織或其他方法等制成的具有特定外形的紡織品、編織品的一類碳纖維預成形體的總稱,是復合材料的增強骨架。預制件不僅決定了纖維的體積含量和纖維方向,而且影響復合材料中孔隙幾何形狀、孔隙的分布和纖維的彎曲程度。預制體技術是碳碳復合材料最重要的基礎技術之一。目前,常見的預制體有:熱模壓2D預制體、針刺2.5D預制體、細編穿刺3D預制體以及軸棒編織3D預制體等。



    (2)致密化過程


    碳碳復合材料的致密過程通常是碳基體不斷填充碳纖維預制體孔隙的過程。目前,碳碳復合材料的致密化工藝主要分為化學氣相沉積法、液相聚合物浸漬法以及這兩種方法的綜合使用。生產中,隨著致密過程的進行,預制體孔隙率降低,孔隙尺寸逐漸減小,致密效率會逐漸降低,致密成本逐漸增加。


    化學氣相沉積法:


    化學氣相沉積法利用甲烷、丙烯等碳氫化合物在高溫下熱解產生的碳沉積在碳纖維預制體孔隙內,實現碳纖維預制體的致密化,從而得到碳碳復合材料。


    化學氣相沉積工藝包括等溫化學氣相沉積工藝和熱梯度化學氣相沉積工藝等,其中,等溫化學氣相沉積工藝由于具有工藝可控,設備尺寸較大等優勢,能夠滿足碳碳復合材料制品工業化生產需求;而熱梯度化學氣相沉積工藝由于工藝特殊性,設備尺寸小,不適合碳碳復合材料產品的工業化生產。


    液相聚合物浸漬法:


    液相浸漬法將碳纖維預制體浸入液態浸漬劑中,通過真空、加壓等措施使浸漬劑滲入預制體的孔隙,再經固化、碳化、石墨化等一系列處理過程,最終得到碳碳復合材料。


    液態浸漬法按照聚合物種類分為瀝青浸漬碳化工藝和樹脂浸漬碳化工藝;按照壓力大小分為低壓碳化工藝和高壓浸漬碳化工藝。一般瀝青高壓浸漬碳化工藝主要用于制備高密度的碳碳復合材料產品,周期長、成本高;樹脂低壓浸漬碳化工藝由于設備簡單,工藝可控等特點適合碳碳復合材料產品的工業化生產。


    (3)石墨化過程


    石墨化過程是將經過化學氣相沉積的碳碳復合材料在2200℃以上的高溫中進行純化和石墨化。


    非石墨質碳可以通過進行高溫熱處理轉變成具有石墨三維規則有序結構的石墨質碳,從而達到石墨化的目的。石墨化是為了提高碳材料的熱傳導性、電傳導性、抗熱震性和化學穩定性,使碳材料具有潤滑性和抗磨性,排除雜質,提高碳材料純度。一般來說,碳材料的石墨化是在大于2000℃的高溫環境下進行,工業上通常采用電加熱(電阻加熱或感應加熱)來實現。



    2

    航天領域:碳碳復合材料用于高溫熱防護


    碳碳復合材料自1958年被首次發現至今,以其突出的綜合性能,一直被認為航空航天領域首選的高溫熱防護材料,被廣泛應用于戰略導彈彈頭端頭、發動機噴管、航天飛機鼻錐/前緣、高超聲速飛行器鼻錐等關鍵熱端部件。


    碳碳復合材料的研究和發展已超過半個多世紀,國外從20世紀50年代后期開始一直致力于碳碳復合材料設計、工藝、考核及應用研究。美國研制的高密度碳碳復合材料鼻錐成功應用于第三代洲際彈道導彈彈頭防熱材料,保證了超高溫燒蝕防熱;研制的米級大尺寸碳碳復合材料成功應用于阿里安-5等發動機噴管、擴散段,保證了固體火箭發動機耐高溫、抗沖刷熱防護;研制的先進碳碳復合材料(Advanced C/C,ACC)成功應用于航天飛機鼻錐、前緣,成為人類歷史上可重復使用熱防護材料發展的里程碑;本世紀初至今,隨著X-43A、HyFly、X-51A等高超聲速飛行器技術發展,西方國家在超高溫有氧環境使用碳碳復合材料方面開展了大量研究和攻關,在系列高超聲速飛行器計劃支持下進行了大量地面和飛行試驗考核,表現出較好的應用前景。


    國內從20世紀60年代末開始開展碳碳復合材料研究。在以正交三向為代表的第一代高密度碳碳復合材料成功研制以后,通過增強體結構的細密化、纖維取向的優化以及基體碳結構的調控,發展了以細編穿刺碳碳為代表的第二代碳碳復合材料,實現了在我國遠程和洲際再入航天飛行器端頭上的成功應用,顯著提高了抗燒蝕性能;發展了難熔金屬摻雜的第三代先進碳碳復合材料,解決了難熔金屬與碳的物理、化學相容性技術難題,實現了在高壓高焓高熱流燒蝕與高速粒子侵蝕耦合環境條件下端頭外形穩定、對稱變化,顯著提升了再入航天飛行器的全天候使用性能;固體火箭發動機喉襯材料方面,先后研制成功了第一代整體氈碳碳復合材料、第二代粗編多向編織結構碳碳復合材料以及第三代細密化多向編織結構碳碳復合材料,通過編織結構和復合工藝的不斷優化改進,顯著提升了材料的抗燒蝕和抗粒子沖刷能力,滿足了高壓強大推力固體火箭發動機對關鍵喉襯材料的性能要求。


    碳碳復合材料密度不同,表現出來的性能不同,可設計應用于不同領域。固體火箭發動機噴管喉襯的工作環境面臨3000℃的高溫環境,同時面臨高溫和高速燃氣流的沖刷以及凝相粒子的侵蝕。因此,通常較高熱導率和較低熱膨脹系數是材料設計研究方向,用于固體火箭發動機噴管喉襯的碳碳復合材料的密度通常在1.80g/cm3以上,甚至高達2.00g/cm3;用于擴張段的碳碳復合材料的密度通常為1.60g/cm3;用于背壁的碳碳復合材料的密度則在1.20g/cm3以下。



    3

    航空領域:碳碳復合材料用于剎車制動

    # 碳碳復合材料剎車盤是航空制動主流選擇 #


    碳碳復合材料作為飛機剎車材料始于上世紀70年代。1971年用于“協和號”的世界第一個碳碳復合材料剎車盤問世。上世紀80年代中后期,國外飛機碳碳復合材料剎車盤的制造技術已經完全成熟,并廣泛應用到民航客機和軍用飛機上,如波音系列的Boeing747-400、Boeing757、Boeing767-300、Boeing777等;空中客車系列的A300、A310、A320、A330、A340、A380等;麥道系列的MD90、MD11等;??讼盗械腇100、Bael46等客機;美國的F14、F15B、F16、F18等戰斗機,英國的鷂式戰斗機、法國的幻影系列戰斗機等軍用飛機。


    航空用碳碳復合材料剎車盤由動盤、靜盤以及端面盤組成,其中動盤和靜盤間隔安裝,端面盤位于整套碳剎車盤兩端。多個碳剎車盤之間形成較大的摩擦面積,提高了剎車效率。與傳統剎車相比,碳剎車盤不僅具有摩擦功能,還具有儲熱功能和傳遞力矩的功能。



    碳碳復合材料剎車盤的密度為1.75g/cm3-1.80g/cm3左右,與金屬剎車相比,可節省40%左右的結構重量。剎車力矩平穩,剎車時噪聲小,飛機性能明顯改進。此外,碳碳復合材料剎車盤的磨損性能良好,使用壽命長。在同等使用條件下的磨損量約為金屬剎車的1/3-l/7,使用壽命是金屬剎車的5-7倍。一般軍機上的使用壽命約1000次起落,客機的使用壽命2000-3000次起落。



    飛機用碳碳復合材料剎車盤經過幾十年的發展,技術成熟。由于國外飛機碳剎車的研究起步早,在技術上投入大量人力、物力,飛機碳碳復合材料剎車盤的國際市場主要仍由英、法、美三國的四大公司占據,即英國的Dunlop(現為Meggitt Aircraft Braking Systems)、法國的Messier-Bugatti、美國的Goodrich(現聯合技術公司(UTC))和Honeywell壟斷。我國基本與國外同期開展飛機碳碳復合材料剎車盤的研制工作,目前主要研制生產單位有北摩高科、西安航空制動(514廠)、博云新材和優材百慕等。



    # 航空剎車市場空間廣闊,

    國內企業成功進入民航剎車供貨 #


    剎車組件具有耗材屬性,市場空間廣闊。飛機剎車盤、機輪、剎車控制系統關系到飛機起飛、降落及滑跑安全,具有一定的使用壽命,屬于耗材類產品。


    軍機剎車盤方面,國內新機列裝和實戰化練兵帶動需求持續增長。對比美國等發達國家,我國仍有軍機數量較少、老舊機型占比偏多等不足,我國軍機數量補齊和軍機升級換代需求迫切。根據《World Air Force 2021》,目前,我國大陸戰斗機1571架,不區分戰機代際劃分,從總量上看我國大陸戰斗機數量僅為美國戰斗機數量的58%。從戰斗機構成上看,美國現役戰斗機已經實現了全部三代以上,且現役四代機374架,占殲擊機總量(2152架)的17%。我國三代/三代半戰機規模和世界空軍強國還存在明顯差距,四代機殲-20僅少量列裝,且二代機占比尚有47%。國內軍機面臨迫切的升級換代需求。



    民航剎車盤市場對國內釋放有望帶來需求快速增長。據中國民用航空局公布的《2021年全國民用運輸機場生產統計公報》,2021年我國民用運輸機場完成飛機起降977.7萬架次,比上年增長8.0%。2022年1月4日,北摩高科公告其碳碳復合材料剎車盤通過海航航空技術有限公司、云南祥鵬航空有限責任公司聯合項目組的考核驗證評估,并簽訂十年航材采購供貨協議,標志著北摩高科正式進入國內航空公司的民航飛機航材替換供應鏈體系。國內企業進入民航剎車盤市場將為航空剎車制動碳碳復合材料帶來新的需求增長點。


    國產大飛機C919已完成全部試飛任務,取證工作正式進入收官階段。2022年7月19日,C919大型客機試飛現場聯合指揮部閻良戰區在陜西渭南機場召開總結大會。C919六架試飛機完成全部試飛任務,標志著C919取證工作正式進入收官階段,開始全力向取證沖鋒。C919飛機的機輪剎車系統由博云新材和霍尼韋爾的合資公司霍尼韋爾博云生產供應,碳剎車預制件全部由天鳥高新供應。未來,隨著國產大飛機C919的生產交付,亦將帶來對于國內碳碳復合材料剎車盤的需求增長。


    此外,新能源汽車快速發展,汽車碳陶剎車需求有望快速提升。近幾年,電動汽車銷量快速增長,相對于傳統燃油汽車,一方面,由于電動車底盤布置較大重量的電池,一般電動汽車自重較燃油車更重;另一方面,依靠電機帶來的快速加速性能,電動汽車需要更好的剎車性能相匹配。相較于鋼制剎車盤,碳陶制動盤具有輕量化、耐高溫、長壽命等優勢,應用于電動汽車可有效減輕簧下重量、提升續航里程,提高剎車穩定性。2021年,特斯拉推出了高性能碳陶制動套件選配,引領了新能源汽車的剎車升級趨勢。隨著新能源汽車技術的發展及市場升級,新能源汽車碳陶制動盤需求有望快速提升。


    4

    單晶拉制爐熱場系統:

    碳碳復材替代石墨,滲透率持續提升

    # 碳碳復合熱場材料是晶硅生產中的重要耗材 #


    單晶硅、多晶硅是半導體產業及太陽能光伏產業的重要原材料,需求量呈現上漲趨勢。原始硅料經提純、氯化后在多晶硅氫化爐進行還原生成多晶硅,再通過多晶硅鑄錠爐鑄錠生成硅錠,或者通過單晶硅爐直拉單晶硅棒。生產出來的純度較高的單晶硅運用于半導體工業,純度較低的單晶硅或多晶硅運用于生產太陽能光伏電池。


    熱場材料是直拉單晶硅爐、多晶硅氫化爐、多晶硅鑄錠爐的重要消耗材料。熱場材料溫度梯度的分布、溫度的傳導、隔熱將直接影響晶體質量,進而影響到下游硅晶電池的品質與轉化率。



    單晶拉制爐熱場系統主要用于光伏行業、半導體行業中的單晶硅長晶、拉制過程,主要包括坩堝、導流筒、保溫筒、加熱器等部件。多晶鑄錠爐熱場系統是光伏行業多晶鑄錠的關鍵設備,主要包括頂板、發熱體、蓋板、護板等部件。


    光伏行業早期以及現階段的一些中小硅片生產商,大多采用石墨材料構成的熱場產品作為晶體生長爐爐體的保溫材料。石墨熔點高,導熱性和導電性高,并且具有良好的化學穩定性,耐酸、耐堿、耐有機溶劑的腐蝕,因此在高溫條件下被廣泛用作隔熱保溫材料。但是,石墨脆性較大,在交變熱應力和電磁力作用下容易產生裂紋,裂紋會改變零件的電性能和熱傳導性能,導致難以精確控制硅融體的溫度,進而直接影響拉制單晶硅和成品單晶硅的品質優劣。此外,反復的開爐、停爐、加熱冷卻過程也會加劇石墨坩堝的脆裂破損,大大縮短石墨熱場材料的使用壽命,隨著直拉爐尺寸的不斷增大,以批料加工模式生產的石墨熱場產品性價比不斷降低。


    碳碳復合材料有較高的斷裂韌性,同時具備良好的耐腐蝕性、耐摩擦性。光伏用碳碳熱場材料產品經過1800℃-2000℃的高溫熱處理,具備良好的耐熱沖擊性,與石墨相比,性能更優異、壽命更長、綜合性價比更高。



    與石墨材料相比,碳碳復合材料具有結構可設計性,通過預制體結構設計和致密化工藝可以制備不同尺寸和形狀的碳碳熱場材料制品。而石墨需要先制備實心坯料,再進行機械加工后形成最終產品。因此,相對于石墨,碳碳復合材料無余料浪費,優勢較為明顯;同時,碳碳復合材料具有功能可設計性,通過制備高、中、低不同密度的碳碳熱場材料制品,用以匹配晶體硅生長加熱、隔熱、承載等不同功能需求,該特性可以有效降低單晶硅的生產能源消耗。碳碳熱場材料有效降低了單晶硅片的生產成本和能源消耗。目前,碳碳復合材料已經被廣泛應用于光伏晶體生長設備中。



    國內光伏熱場系統生產商主要是金博股份、超碼科技、天宜上佳和美蘭德等。



    # 需求持續增長,滲透率不斷提升 #


    碳碳復合材料逐漸替代等靜壓石墨成為晶硅熱場系統的主流材料。2005年之前,晶硅制造熱場系統(主要包括單晶拉制爐、多晶鑄錠爐)部件主要是以等靜壓石墨等特種石墨為主;2005年至2010年,先進碳基復合材料在晶硅制造熱場系統領域的應用進入探索期,超碼科技等國內企業生產的碳碳復合材料開始了對等靜壓石墨產品的進口替代;2011年,受日本福島大地震影響,進口特種石墨供應緊張,先進碳基復合材料得到了批量應用機會窗口,產品數量和種類快速發展;2012年至2015年,歐美雙反政策對中國光伏產業造成極大的沖擊,光伏行業降低成本的緊迫需求使得國內企業率先思變,開始大膽嘗試新材料、新工藝;2016年以來,國內光伏產業走出危機,形成全球競爭力,碳碳復合材料在單晶拉制爐熱場中的滲透率快速提高,在坩堝、導流筒等產品中,應用碳碳復合材料已成為主流。



    碳碳復合復合材料作為光伏晶硅熱場材料,在晶硅生產中根據使用頻率需要進行更換,屬于生產耗材,其需求增長與光伏晶硅需求增長相關。


    天鳥高新測算了28吋直拉單晶硅爐對于碳纖維熱場預制件的耗用情況,單臺28吋直拉單晶硅爐耗用預制件毛重126.1kg。若按碳纖維熱場材料每年更換兩次計算,則每臺28吋直拉單晶硅爐消耗碳纖維熱場預制件約為0.25噸/年。實際上,對于坩堝材料,其替換周期約為6-8個月,保溫筒和導流筒不直接接觸石英坩堝,其替換周期在18-24個月,因此,坩堝材料按6個月替換周期、導流筒材料按24個月替換周期、其他碳纖維熱場材料按18個月替換周期測算,每臺28吋直拉單晶硅爐消耗碳纖維熱場預制件約為0.11噸/年,按光伏熱場碳碳復合材料重量與預制件重量之比為3:1計算,單臺28吋直拉單晶硅爐消耗碳碳熱場材料約為0.33噸/年。



    各國“碳中和”目標牽引下,光伏裝機需求持續提升。全球已有多個國家提出了“零碳”或“碳中和”的氣候目標,發展包括光伏在內的可再生能源發電已成為全球共識,再加上光伏發電在越來越多的國家成為最有競爭力的電源形式,預計全球光伏市場將保持高速增長。2021年,全球光伏新增裝機容量170GW,創歷史新高。2022年,在光伏發電成本下降和全球綠色復蘇等有利因素的推動下,全球光伏新增裝機容量仍將快速增長。


    光伏“平價上網”時代來臨,行業將步入發展新階段,需求有望持續提升。隨著光伏電池光電轉化效率提高,組件、逆變器等關鍵部件的效率提升,雙面組件、跟蹤支架等的使用,以及數字技術與AI技術逐步應用于光伏電站運維,光伏的度電成本持續下降。2020年全球光伏平準化度電成本(LCOE)較2010年下降約85%,最低中標電價紀錄被不斷刷新。2021年4月,沙特600MW的Al Shuaibu光伏IP項目以1.04美分/kWh創全球最低中標電價記錄;2021年6月,我國甘孜光伏項目以0.1476元/kWh創中國最低中標電價。根據中國光伏行業協會統計,光伏發電成本與火電發電成本基本持平。在技術快速發展和國家政策的支持下,光伏度電成本將進一步下降,實現“平價上網”,光伏行業將步入發展新階段,需求有望持續提升。


    5

    天鳥高新:產能持續提升,業務向下游拓展

    # 天鳥高新為國內碳纖維預制件龍頭企業 #


    公司子公司天鳥高新入選國家工信部第二批專精特新“小巨人”企業,是國內碳纖維編織的龍頭企業,其碳纖維立體成型技術在國內處于壟斷地位。公司是國內唯一產業化生產飛機碳剎車預制件的企業,為C919碳剎車預制件的唯一供應商,也是國內最大的碳碳、碳/陶復合材料用預制件的科研生產基地。


    天鳥高新產品碳纖維剎車預制件、碳纖維異形預制件廣泛應用于航空航天領域,是國家戰略發展產業;產品碳纖維熱場材料預制件制備的碳碳復合熱場材料廣泛應用于光伏產業硅晶爐。目前,天鳥高新產品異形預制體、剎車預制體和熱場預制體的銷售收入占比分別約為50%、20%和25%。


    在碳纖維剎車預制件領域,天鳥高新作為國內唯一產業化和最大的生產飛機碳剎車預制體的高新技術企業,在國產飛機碳剎車盤預制件領域擁有絕對的市場份額,裝配國產碳剎車盤的國產戰機及國產民用運輸機其剎車盤全部由天鳥高新生產的飛機剎車預制件制成。



    在碳纖維異形預制件領域,天鳥高新生產的異形預制件產品廣泛應用于固體火箭發動機的喉襯、噴管等耐燒蝕材料和高超聲速飛行器頭錐、機翼前緣等防熱材料,天鳥高新對相關產品申請了國防專利,在國內擁有絕對市場地位,無直接競爭對手。



    軍品碳纖維預制件領域,天鳥高新具有高資質壁壘,是軍工二級保密單位。天鳥高新從項目的預研、設計階段開始參與,并最終完成型號的定型、生產、大批量交付。


    碳纖維熱場材料預制件是天鳥高新核心技術在民用領域的拓展,利用其生產的碳碳復合材料具有優越的高溫力學性能和抗化學性能,是良好的耐高溫結構材料和耐腐蝕材料,廣泛應用于光伏和半導體晶硅生產領域,還可以應用于核工業、鋼鐵工業、磁性材料、有色金屬、玻璃工業、高溫模具、陶瓷工業等領域。



    # 需求拉動下產能持續提升,業績保持較快增長 #


    隨著航空航天和光伏等領域對于碳碳復合材料需求的持續提升,天鳥高新通過募投項目提升預制件生產能力。天鳥高新募投項目共分為兩期:一期設計產能480噸,于2021年投產,目前處于滿產狀態;二期設計產能650噸,于2022年投產,預計2023年實現全面達產。



    近幾年,天鳥高新營收、利潤均保持較快增長。2021年,天鳥高新實現營業收入5.99億元,同比增長49.84%,實現凈利潤1.88億元,同比增長24.88%。



    # 成立蕪湖天鳥,業務向下游拓展#


    2020年12月,天鳥高新投資設立全資子公司蕪湖天鳥高新技術有限公司,注冊資本5000萬元。2021年11月,天鳥高新對蕪湖天鳥增資1.5億元人民幣,增資后,蕪湖天鳥注冊資本為2億元人民幣。


    蕪湖天鳥將與天鳥高新及頂立科技形成良好的產業鏈協同,提升公司市場競爭力。蕪湖天鳥依托天鳥高新在碳纖維復合材料領域的技術,結合頂立科技在碳碳、碳陶復合材料熱工裝備領域的優勢,采用氣相沉積+液相浸漬相結合的工藝生產光伏熱場碳碳復合材料,并涉足碳碳、碳陶剎車盤系列產品。蕪湖天鳥產能建設項目分三期,計劃于十四五末全部建成,其中,一期設計產能400噸,預計將于今年9月建成投產。


    蕪湖天鳥在光伏熱場碳碳復合材料產業鏈所處位置與超碼科技相當,即采購預制體完成滲碳環節。超碼科技主要業務包括光伏用碳碳熱場材料和固體火箭發動機耐燒蝕組件等的研制生產,2021年,超碼科技營收4.61億元,凈利潤5876萬元,凈利率12.76%。金博股份業務包含預制體成型和滲碳兩個環節,2021年金博股份營收13.38億元,凈利潤5.01,凈利率37.45%。



    頂立科技:

    熱工裝備需求增長,高端材料業務蓄勢待發



    1

    專精特新“小巨人”,熱工裝備優勢顯著


    頂立科技創成立于2006年,是一家專業從事特種材料及特種熱工裝備研制、生產,以國家重大工程需求為牽引的“國家重點高新技術企業”、國家級專精特新重點“小巨人”企業。


    研發實力雄厚,技術團隊構建核心壁壘。公司研發實力雄厚,擁有“全國博士后科研工作站”、“湖南省國防重點實驗室”、“湖南省新型熱工裝備工程技術研究中心”等創新平臺。頂立科技先后主持或承擔國家及省部級重大科研專項30余項;主持起草國家和行業標準13項;擁有專利近400項,其中發明專利200余項;榮獲省部級科技獎勵15項;完成科技成果鑒定(科學技術評價)25項,其中14項“國際先進”。2022年7月,頂立科技戴煜董事長成功當選俄羅斯自然科學院外籍院士。


    頂立科技積極參與國家重大專項的建設,先后完成多項國家重大專項急需的新材料及熱工裝備的研制,成功打破西方國家封鎖和禁運;助力航天系統建成了首個大尺寸、異型碳纖維復合材料構件熱近凈成形智能熱工裝備數字化車間,推動航天航空等領域熱處理加工的智能制造,頂立科技是航天航空等領域特種大型熱工裝備重要研制生產單位。


    頂立目前營收主要來自高端熱工裝備,設備主要分為三大類:第一類是碳陶熱工裝備,主要為碳材料和陶瓷材料提供制備技術,廣泛應用于航空航天、國防軍工、光伏熱場、新能源汽車等領域;第二類是真空熱處理裝備,主要為金屬材料做高溫熱處理,廣泛應用于航空航天、汽車領域;第三類是粉冶裝備,應用于金屬粉末的干燥、還原、燒結等處理。


    在碳陶熱工裝備領域,頂立科技研制開發的超大型、超高溫、全自動、智能化碳纖維熱工裝備產品,其作為我國30m3以上超大型尺寸碳纖維復合材料熱工裝備的唯一供應商,為我國的航空航天、國防軍工、國家重點工程等提供了特種裝備保障。在粉末冶金材料熱工裝備領域,頂立科技已經實現超細納米結構硬質合金表面強化材料的高性能化及工程化,與國內傳統的硬質合金表面強化材料比較,具有成份均勻性好、較高的涂層與基體結合強度、較強的機械強度和較長的使用壽命等優勢,技術優勢較為明顯。



    2

    積極布局高端材料,新業績增長點逐漸成形

    # 立足自研粉末冶金裝備,拓展3D打印業務 #


    頂立科技建立了湖南省首條金屬3D打印全產業鏈生產線,技術涵蓋母合金設計、熔煉、制粉、增材制造、熱處理、性能檢測等。開發的鈦基、鎳基、鋁基等金屬基3D打印材料及構件達到國際先進水平,已成功運用于航空航天、軍工、醫療等領域。



    頂立科技具備各類球形金屬粉末的制備能力,包括鈦及鈦合金粉末、高溫合金粉末、鈷基合金粉末、鋁合金粉末、不銹鋼粉末和模具鋼粉末等。目前,頂立科技3D打印結構件已實現批量交付。



    #布局三代半導體材料,推動國產高端材料進口替代#


    頂立科技在第三代半導體領域圍繞第三代SiC/GaN半導體用“四高兩涂”材料的關鍵技術難點進行攻關,可為碳化硅單晶生產企業提供高純原料及耗材的配套。目前第三代半導體用關鍵材料與裝備基本被發達國家先進企業所壟斷,頂立科技高純碳粉產品已完成技術驗證、實現了進口替代,投建碳化鉭(TaC)產業化項目填補國內材料缺口。


    (1)高純碳粉


    在三代半導體領域,SiC單晶生產需要高純SiC粉體為原料,而SiC粉體原料的合成以高純碳粉與高純硅粉的固相合成方法最為常見。


    頂立科技自主研發的超高溫石墨化提純系統可實現含碳量≥99.999%的高純石墨的連續式生產。同時研發的可用于SiC單晶生產的原料——高純碳粉,最高純度可達99.9999%(6N)以上,B、Al、V等關鍵雜質含量均小于50PPB。


    目前,頂立科技高純碳粉產品已完成技術驗證,正處在中試階段,開發的高純碳粉各項指標與性能達能國內領先水平,實現材料進口替代。除用于合成高純SiC粉外,高純碳粉也可用于培育鉆石、用作新型電子產品導熱材料、高端鋰電池負極材料和貴金屬化合物還原材料等。


    (2)TaC涂層


    TaC是一種耐超高溫陶瓷材料,具有比SiC更好的高溫穩定性,具有熱導率低、熱膨脹系數小、硬度高、抗熱震、耐腐蝕等優異的性能,可以作為耐燒蝕涂層、抗氧化涂層、耐磨涂層,因可在2000℃以上非氧環境中使用而廣泛應用于航空航天超高溫熱端部件、第三代半導體單晶生長等領域,例如耐高溫喉管、發動機尾部沖刷隔熱件、耐高溫和氧化噴嘴等。



    通過化學氣相沉積法(CVD)反應制備出的高純度、高致密TaC涂層石墨結構件和高純熱場是半導體生產必不可少的耗材。目前,該產品依賴進口且價格昂貴,國內現有產品商業化供給無法滿足市場需求。


    頂立科技在沉積裝備方面具有較強的工藝研發及裝備設計與制造一體化能力,已完成了碳化硅和碳化鉭沉積工藝的前期研發,工藝較成熟穩定,具備了產業化能力。2022年7月,公司公告頂立科技擬以自有資金2941萬元投資建設碳化鉭產業化項目。項目將圍繞碳化硅(SiC)單晶生長設備內用于導流的重要易耗部件材料——TaC涂層石墨進行研制,項目建成達產后預計年產值達2億元左右。


    3

    搬遷新工廠解決產能瓶頸,

    需求拉動下業績有望較快增長


    2021年,頂立科技完成搬遷工作,解決產能瓶頸,訂單交付節奏逐步加快,實現營業收入3.14億元,同比增加83.40%。



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