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铜基材料龙头楚江新材:优势稳固军工碳材料空间广阔

发布时间:2022-09-13 07:39:24 来源:爱游戏汇娱乐下载 作者:爱游戏娱乐 浏览: 1 次

  2004 年,公司特钢、铜线项目相继建成,成立五大事业部;2005 年,精诚集团更名为楚江集团,精诚铜业改制为股份公司;2007 年,精诚铜业在深交所上市;2014 年,楚江集团完成整体上市;2015 年,公司并购顶立科技,涉足军工及新材料,并更名为楚江新材;2018 年,公司并购天鸟高新,军工及新材料推进步伐加快;2019 年,公司并购鑫海高导,向高端导体领域延伸。

  通过内生增长和外延并购,公司目前业务涵盖先进铜基材料和军工碳材料两大板块。

  公司在安徽、上海、广东、江苏和湖南设有生产和研发基地,拥有精密铜带、高端铜导体、铜合金线材、精密特钢、碳纤维复合材料和高端装备及新材料六大类产品。其中,公司精密铜带年产销超 30 万吨,铜合金线材、碳纤维预制件、高端热工装备均位居国内龙头地位。

  公司控股股东为安徽楚江投资集团有限公司,持有公司 32.35%的股份。姜纯先生直接持有安徽楚江投资集团有限公司 51%的股份,为公司的实际控制人。

  公司主要控股参股子公司包括清远楚江、楚江合金、楚江特钢、楚江电材、顶立科技、天鸟高新和鑫海高导等,其中,公司持股顶立科技 66.72%,持股天鸟高新 90%,持股鑫海高导 80%,对其余子公司均为 100%持股。

  公司子公司天鸟高新和顶立科技曾分别入选国家工信部第二批和第三批专精特新“小巨人”企业。2022年 8 月,公司全资子公司楚江合金入选工信部第四批专精特新“小巨人”企业。三家子公司获评国家级专精特新“小巨人”企业,表明其在细分市场拥有领军地位,成长前景广阔。

  近几年,公司业绩保持较快增长。2016 年-2021 年,公司营收和归母净利润复合增速分别为 36.37%和 24.79%,均保持较快增长。2021 年,一方面,公司铜基材料销量同比增长 20.95%达 65.07 万吨,另一方面,铜价上涨带来收入的被动增长,公司铜基材料实现收入 354.73 亿元,同比增长 63.48%,公司整体实现营收 373.50 亿元,同比增长 62.57%。2020 年,公司利润受疫情短期影响下滑。2021 年,公司实现归母净利润 5.67 亿元,同比增长 106.78%。2022 年,公司工作计划预计全年实现营收 425 亿元,利润总额 9.14 亿元,归母净利润 7.12 亿元。

  公司主要业务可以分为由子公司天鸟高新承担的碳纤维复合材料业务、由子公司顶立科技承担的高端热工装备及新材料业务,以及由楚江新材及其他子公司承担的铜基/钢基材料业务三类。

  天鸟高新公司产品具有高附加值,2021 年,天鸟高新以 1.60%的收入占比为公司贡献了 30.94%的净利润。此外,2021 年,顶立科技以 0.84%的收入占比 为公司贡献了 14.27%的净利润。

  近几年,公司毛利率基本稳定。2016 年-2021 年,公司毛利率基本维持在 6%-8%的水平。

  费用控制方面,公司期间费用率基本稳定。2016 年至 2021 年,公司期间费用率基本维持在 5%左右。

  2.1 铜材产业整体处于低速增长期,部分细分品种增速较快,进口替代空间亟待释放

  公司铜基材料业务为铜材加工制造,上游为铜矿采选、资源回收和冶炼业,下游为消费电子、电力、新能源、家用电器、国防军工和交通运输等材料消费企业。

  铜材产业链上游属于大宗原料行业,原料来源充裕、竞争充分、价格透明,直接下游客户大多属于中小加工制造企业,应用广泛、数量众多、行业分散,中游材料企业一般规模较大, 对上下游企业均不构成客户依赖。

  我国铜加工材行业形成了由铜板带材、铜管材、铜线材、铜棒材和铜箔材为主要细分行业的产业格局。2021 年,全球完成铜加工材产量 3456 万吨,亚洲铜加工材以 2600 万吨产量占全球的 75.2%,中国铜加工材在近 5 年一直保持着全球与亚洲铜加工材产量 50%和 70%以上的贡献。

  据中国有色金属加工 工业协会统计,2021 年国内铜加工材综合产量为 1990 万吨,约占全 球产量的 57.6%、亚洲产量的 76.5%,较去年产量同比增长 4.9%,增速同比增加 0.4pcts。

  从近几年国内铜材产量看,整体产量增速不超过 5%。分品种看,2021 年,国内铜带材产量 228 万吨,同比增长 15.7%;铜棒材产量 210 万吨,同比增长 5.0%;铜线.9%。

  铜箔材的产量大幅增长主要由于锂电铜箔产量增长,2021 年,锂电铜箔产量 25.5 万吨,同比增长 82.1%,此外,电子电路铜箔产量 35.4 万吨,同比增长 7.3%,压延铜箔产量 1.1 万吨,同比增长 37.5%。

  受铜资源匮乏因素影响,中国铜原料对外依存度高达约 64%,致使原料端在铜产业链当中一直坐拥卖方市场地位,通常拥有较强的议价能力和结算能力,导致铜加工行业对上游原料缺乏采购话语权。

  当前,国内铜加工材行业平均产能利用率仅为 70%左右,在产能过剩的大环境当中,铜加工材行业为了保持较高的生产规模化程度,发挥规模效应以分摊成本,铜加工材行业加工费竞争激烈。

  我国铜板带箔长期以来一直为净进口。近年来,随着生产技术水平不断提高,净进口量逐年减少,2021 年铜板带材进口 12.78 万吨,出口 8.04 万吨,净进口 4.94 万吨;箔材(不含覆铜板)进口 15.2 万吨,出口 4.0 万吨,净进口 11.2 万吨。进口产品构成中,无衬背精炼铜箔进口 13.2 万吨,黄铜带进口 3.78 万吨,其他铜合金带进口 2.51 万吨,紫铜带进口 2.21 万吨,白铜板带进口 1.40 万吨。

  国内对于黄铜带、紫铜带、锡青铜带、无氧铜带的生产水平已与国际先进水平无明显差别,可以实现进口替代;无衬背精炼铜箔等高端产品还存在差距,在国内生产技术水平不断提升下,有望逐步实现进口替代。

  公司在先进铜基材料研发和制造业务方面的主要产品为精密铜带、高端铜导体和铜合金线材。

  公司先进铜基材料板块采用再生原料效益、规模成本效益和产品特色效益有机组合的盈利模式,坚持“产能利用率 100%、产销率 100%、资金回笼率 100%,效益与规模同步增长”的运营标准,创造了持续的成本领先优势,综合性价比行业领先。

  规模成本效益方面,公司是中国铜带材“十强企业”第一名。2021 年,全国铜带材产量约 228 万吨,公司铜板带材产销 30 万吨,稳居全国第一位,且具备进一步做大做强的条件,不断向世界第一迈进。此外,公司 2021 年铜导体产销 30 万吨、铜合金线 万吨,铜合金线、高端铜导体产品位于细分行业龙头地位。

  再生原料效益方面,公司依托再生铜循环利用行业技术中心、安徽省铜基材料循环利用工程技术研究中心,致力于再生铜原料综合利用技术的研发。公司铜合金产品的再生铜综合利用比例达 60-70%,处于行业领先水平,产品导电性能、元素匹配、亮度等方面均处行业领先 地位。

  自建营销网络,充分贴近市场。公司在国内主要铜基材料消费区域设立办事处,充分贴近市场,自建营销网络,以实现对终端市场的掌握,销售市场主要集中在浙江、江苏、广东及北方的天津、北京等地。目前公司已在全国各地设立了 40 多个营销平台,充分细化行业分类,建立客户档案,充分了解客户的当前及潜在的需求。

  公司采用以销定产的销售模式将销售前置,于每年初与主要客户签订框架协议,大致约定供货量,从而力争实现产销率 100%的目标。

  公司铜基材料板块的定价模式为“原材料+加工费”,原材料价格向下游传导,公司的利润来源主要是加工制造费。近几年,随着公司铜基材料产能不断提升,铜基材料收入持续增长。

  2021 年,一方面,公司铜基材料销量同比增长 20.95%达 65.07 万吨,另一方面,铜价上涨带动收入被动增长,公司铜基材料实现收入 354.73 亿元,同比增长 63.48%。

  2021 年,公司铜基材料净利润虽有回升,但由于子公司楚江电材亏损 1.30 亿元,铜基材料净利润与疫情前的 2018 年和 2019 年相比大致相当。楚江电材经营模式为承接订单在前、原材料采购在后,在 2021 年楚江电材在铜价上涨趋势下套期保值运用不足,且受募投项目投产、技术和市场均处于磨合初期的影响,楚江电材营收虽同比增长 55.89%,但净利润-1.30 亿元,较 2020 年净利润-4926 万元下滑 8034 万元。随着公司对子公司经营模式及套期保值管理的加强,公司铜基材料盈利能力有望获得提升。

  可转债募集资金扩充产能,产品向高端化迈进。2020 年,公司公开发行 A 股可转换公司债券(楚江转债)18.30 亿元,募集资金用于年产 5 万吨高精铜合金带箔材项目、年产 6 万吨高精密度铜合金压延带材改扩建项目(二、三期)、年产 30 万吨绿色智能制造高精高导铜基材料项目(一期)、年产 2 万吨高精密铜合金线材项目以及补充流动资金。

  十四五末,公司铜基材料规划产能 100 万吨,其中,精密铜带预计可形成 40 万吨产能,铜导体材料预计可形成 50 万吨产能,铜合金线 万吨产能。

  铜材行业集中度持续提升,以铜带材细分产品为例,2021 年,铜带材产量共计约 228 万吨,前 10 家规模以上企业产量约 120.66 万吨,占全国总产量的 52.92%,集中度较 2020 年的 49.26%提升 3.66pcts,且仍有较大的进一步整合 空间。

  公司作为国内铜带材产量最大的企业,近几年产量和市场份额也在持续提升,2021 年,公司铜带材产量 30 万吨,占国内市场的 13.16%。

  随着行业集中度的持续提升,铜加工材行业对下游议价能力及盈利能力有望迎来回升。

  碳纤维复合材料是以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以树脂、碳质、金属、陶瓷、水泥、橡胶等为基体所形成的复合材料。按照基体材料不同,碳纤维复合材料主要分为碳纤维增强树脂基复合材料、碳碳复合材料、碳纤维增强金属基复合材料等。

  碳纤维复合材料是军民两用新材料,属于技术密集型的关键材料,被称为 21 世纪的“黑色黄金”,具有耐高温、重量轻、高强度、高模量等优良特性,被广泛用于航空航天、体育休闲、汽车、风力发电、油气开采、压力容器、机器部件、家用电器及半导体、电力输送等领域。

  碳碳复合材料是一类以碳纤维为增强体骨架、以碳为基体经过液相法或气相法制备而成的复合材料,它不仅具有碳素材料优异的耐烧蚀、高温强度高等特点,而且具有纤维增强复合材料可设计性强,优异的力学、热物理和抗热冲击性能,是唯一能够在 2500℃以上保持较高机 械性能的材料。

  碳碳复合材料由于其独特的性能,已广泛应用于航空航天、光伏及半导体、汽车工业、医学等领域,如火箭发动机耐烧蚀组件、飞机刹车盘、光伏晶体硅生长设备的热场材料、半导体铸锭炉、汽车刹车片及人造骨骼等。

  碳碳复合材料成型步骤大致可分为三步:预制体成型,坯体致密化及石墨化处理。预制体结构决定了纤维性能能否有效传递到复合材料,并且影响基体的浸润和固化过程,决定着碳碳复合材料的性能。

  预制体成型行业壁垒较高,国内从事预制体成型的公司主要有天鸟高新、金博股份等。在碳碳复合材料致密化、石墨化环节,航天应用领域从事的单位主要有航天一院 703 所,航天科工三院 306 所、航天科工四院 43 所等;航空制动应用领域从事的单位主要有北摩高科、博云新材、西安航空制动(514 厂)和优材百慕等;在光伏热场应用领域从事的企业主要有金博股份、超码科技(中天火箭子公司)、天宜上佳和美兰德等,天鸟高新子公司芜湖天鸟也将进入光伏热场碳碳复合材料致密化环节。

  碳纤维预制件是碳碳复合材料最基本的增强结构体。碳纤维预制体是由碳纤维的长丝或短切丝通过纺织、编织或其他方法等制成的具有特定外形的纺织品、编织品的一类碳纤维预成形体的总称,是复合材料的增强骨架。

  预制件不仅决定了纤维的体积含量和纤维方向,而且影响复合材料中孔隙几何形状、孔隙的分布和纤维的弯曲程度。预制体技术是碳碳复合材料最重要的基础技术之一。

  目前,常见的预制体有:热模压 2D 预制体、针刺 2.5D 预制体、细编穿刺 3D 预制体以及轴棒编织 3D 预制体等。

  碳碳复合材料的致密过程通常是碳基体不断填充碳纤维预制体孔隙的过程。目前,碳碳复合材料的致密化工艺主要分为化学气相沉积法、液相聚合物浸渍法以及这两种方法的综合使用。生产中,随着致密过程的进行,预制体孔隙率降低,孔隙尺寸逐渐减小,致密效率会逐渐降低,致密成本逐渐增加。

  化学气相沉积法:化学气相沉积法利用甲烷、丙烯等碳氢化合物在高温下热解产生的碳沉积在碳纤维预制体孔隙内,实现碳纤维预制体的致密化,从而得到碳碳复合材料。

  化学气相沉积工艺包括等温化学气相沉积工艺和热梯度化学气相沉积工艺等,其中,等温化学气相沉积工艺由于具有工艺可控,设备尺寸较大等优势,能够满足碳碳复合材料制品工业化生产需求;而热梯度化学气相沉积工艺由于工艺特殊性,设备尺寸小,不适合碳碳复合材料产品的工业化生产。

  液相聚合物浸渍法:液相浸渍法将碳纤维预制体浸入液态浸渍剂中,通过真空、加压等措施使浸渍剂渗入预制体的孔隙,再经固化、碳化、石墨化等一系列处理过程,最终得到碳碳复合材料。

  液态浸渍法按照聚合物种类分为沥青浸渍碳化工艺和树脂浸渍碳化工艺;按照压力大小分为低压碳化工艺和高压浸渍碳化工艺。一般沥青高压浸渍碳化工艺主要用于制备高密度的碳碳复合材料产品,周期长、成本高;树脂低压浸渍碳化工艺由于设备简单,工艺可控等特点适合碳碳复合材料产品的工业化生产。

  石墨化过程是将经过化学气相沉积的碳碳复合材料在 2200℃以上的高温中进行纯化和石墨化。非石墨质碳可以通过进行高温热处理转变成具有石墨三维规则有序结构的石墨质碳,从而达到石墨化的目的。

  石墨化是为了提高碳材料的热传导性、电传导性、抗热震性和化学稳定性,使碳材料具有润滑性和抗磨性,排除杂质,提高碳材料纯度。一般来说,碳材料的石墨化是在大于2000℃的高温环境下进行,工业上通常采用电加热(电阻加热或感应加热)来实现。

  碳碳复合材料自 1958 年被首次发现至今,以其突出的综合性能,一直被认为航空航天领域首选的高温热防护材料,被广泛应用于战略导弹弹头端头、发动机喷管、航天飞机鼻锥/前缘、高超声速飞行器鼻锥等关键热端部件。

  碳碳复合材料的研究和发展已超过半个多世纪,国外从 20 世纪 50 年 代后期开始一直致力于碳碳复合材料设计、工艺、考核及应用研究。

  美国研制的高密度碳碳复合材料鼻锥成功应用于第三代洲际弹道导弹弹头防热材料,保证了超高温烧蚀防热;研制的米级大尺寸碳碳复合材料成功应用于阿里安-5 等发动机喷管、扩散段,保证了固体火箭发动机耐高温、抗冲刷热防护;研制的先进碳碳复合材料(Advanced C/C,ACC)成功应用于航天飞机鼻锥、前缘,成为人类历史上可重复使用热防护材料发展的里程碑;

  本世纪初至今,随着 X-43A、HyFly、X-51A 等高超声速飞行器技术发展,西方国家在超高温有氧环境使用碳碳复合材料方面开展了大量研究和攻关,在系列高超声速飞行器计划支持下进行了大量地面和飞行试验考核,表现出较好的应用前景。

  在以正交三向为代表的第一代高密度碳碳复合材料成功研制以后,通过增强体结构的细密化、纤维取向的优化以及基体碳结构的调控,发展了以细编穿刺碳碳为代表的第二代碳碳复合材料,实现了在我国远程和洲际再入航天飞行器端头上的成功应用,显著提高了抗烧蚀性能;

  发展了难熔金属掺杂的第三代先进碳碳复合材料,解决了难熔金属与碳的物理、化学相容性技术难题,实现了在高压高焓高热流烧蚀与高速粒子侵蚀耦合环境条件下端头外形稳定、对称变化,显著提升了再入航天飞行器的全天候使用性能;

  固体火箭发动机喉衬材料方面,先后研制成功了第一代整体毡碳碳复合材料、第二代粗编多向编织结构碳碳复合材料以及第三代细密化多向编织结构碳碳复合材料,通过编织结构和复 合工艺的不断优化改进,显著提升了材料的抗烧蚀和抗粒子冲刷能力,满足了高压强大推力固体火箭发动机对关键喉衬材料的性能要求。

  固体火箭发动机喷管喉衬的工作环境面临 3000℃的高温环境,同时面临高温和高速燃气流的冲刷以及凝相粒子的侵蚀。

  因此,通常较高热导率和较低热膨胀系数是材料设计研究方向,用于固体火箭发动机喷管喉衬的碳碳复合材料的密度通常在 1.80g/cm3 以上,甚至高达 2.00g/cm3;用于扩张段的碳碳复合材料的密度通常为 1.60g/cm3;用于背壁的碳碳复合材料的密度则在 1.20g/cm3 以下。

  碳碳复合材料作为飞机刹车材料始于上世纪 70 年代。1971 年用于“协和号”的世界第一个碳碳复合材料刹车盘问世。

  上世纪 80 年代中后 期,国外飞机碳碳复合材料刹车盘的制造技术已经完全成熟,并广泛应用到民航客机和军用飞机上,如波音系列的 Boeing747-400、Boeing757、Boeing767-300、Boeing777 等;

  福克系列的 F100、Bael46 等客机;美国的 F14、F15B、F16、F18 等战斗机,英国的鹞式战斗机、法国的幻影系列战斗机等军用飞机。

  航空用碳碳复合材料刹车盘由动盘、静盘以及端面盘组成,其中动盘和静盘间隔安装,端面盘位于整套碳刹车盘两端。多个碳刹车盘之间形成较大的摩擦面积,提高了刹车效率。与传统刹车相比,碳刹车盘不仅具有摩擦功能,还具有储热功能和传递力矩的功能。

  碳碳复合材料刹车盘的密度为 1.75g/cm3 -1.80g/cm3 左右,与金属刹车相比,可节省 40%左右的结构重量。刹车力矩平稳,刹车时噪声小,飞机性能明显改进。

  此外,碳碳复合材料刹车盘的磨损性能良好,使用寿命长。在同等使用条件下的磨损量约为金属刹车的 1/3-l/7,使用寿命是金属刹车的 5-7 倍。一般军机上的使用寿命约 1000 次起落,客机的使用寿命 2000-3000 次起落。

  由于国外飞机碳刹车的研究起步早,在技术上投入大量人力、物力,飞机碳碳复合材料刹车盘的国际市场主要仍由英、法、美三国的四大公司占据,即英国的 Dunlop(现为 Meggitt Aircraft Braking Systems)、法国的 Messier-Bugatti、美国的 Goodrich(现联合技术公司(UTC))和 Honeywell 垄断。

  我国基本与国外同期开展飞机碳碳复合材料刹车盘的研制工作,目前主要研制生产单位有北摩高科、西安航空制动(514 厂)、博云新材和优材百慕等。

  刹车组件具有耗材属性,市场空间广阔。飞机刹车盘、机轮、刹车控制系统关系到飞机起飞、降落及滑跑安全,具有一定的使用寿命,属于耗材类产品。

  对 比美国等发达国家,我国仍有军机数量较少、老旧机型占比偏多等不足,我国军机数量补齐和军机升级换代需求迫切。根据《World Air Force 2021》,目前,我国大陆战斗机 1571 架,不区分战机代际划分, 从总量上看我国大陆战斗机数量仅为美国战斗机数量的 58%。

  从战斗机构成上看,美国现役战斗机已经实现了全部三代以上,且现役四代机 374 架,占歼击机总量(2152 架)的 17%。我国三代/三代半战机规模和世界空军强国还存在明显差距,四代机歼-20 仅少量列装,且二代机占比尚有 47%。国内军机面临迫切的升级换代需求。

  据中国民用航空局公布的《2021年全国民用运输机场生产统计公报》,2021 年我国民用运输机场完成飞机起降 977.7 万架次,比上年增长 8.0%。

  2022 年 1 月 4 日,北摩高科公告其碳碳复合材料刹车盘通过海航航空技术有限公司、云南祥鹏航空有限责任公司联合项目组的考核验证评估,并签订十年航材采购供货协议,标志着北摩高科正式进入国内航空公司的民航飞机航材替换供应链体系。国内企业进入民航刹车盘市场将为航空刹车制动碳碳复合材料带来新的需求增长点。

  2022年 7 月 19 日,C919 大型客机试飞现场联合指挥部阎良战区在陕西渭南机场召开总结大会。C919 六架试飞机完成全部试飞任务,标志着 C919 取证工作正式进入收官阶段,开始全力向取证冲锋。C919 飞机的机轮刹车系统由博云新材和霍尼韦尔的合资公司霍尼韦尔博云生产供应,碳刹车预制件全部由天鸟高新供应。

  未来,随着国产大 飞机 C919 的生产交付,亦将带来对于国内碳碳复合材料刹车盘的需求增长。

  近几年,电动汽车销量快速增长,相对于传统燃油汽车,一方面,由于电动车底盘布置较大重量的电池,一般电动汽车自重较燃油车更重;另一方面,依靠电机带来的快速加速性能,电动汽车需要更好的刹车性能相匹配。相较于钢制刹车盘,碳陶制动盘具有轻量化、耐高温、长寿命等优势,应用于电动汽车可有效减轻簧下重量、提升续航里程,提高刹车稳定性。

  2021年,特斯拉推出了高性能碳陶制动套件选配,引领了新能源汽车的刹车升级趋势。随着新能源汽车技术的发展及市场升级,新能源汽车碳陶制动盘需求有望快速提升。

  单晶硅、多晶硅是半导体产业及太阳能光伏产业的重要原材料,需求量呈现上涨趋势。原始硅料经提纯、氯化后在多晶硅氢化炉进行还原生成多晶硅,再通过多晶硅铸锭炉铸锭生成硅锭,或者通过单晶硅炉直拉单晶硅棒。

  生产出来的纯度较高的单晶硅运用于半导体工业,纯度较低的单晶硅或多晶硅运用于生产太阳能光伏电池。

  热场材料是直拉单晶硅炉、多晶硅氢化炉、多晶硅铸锭炉的重要消耗材料。热场材料温度梯度的分布、温度的传导、隔热将直接影响晶体质量,进而影响到下游硅晶电池的品质与转化率。

  单晶拉制炉热场系统主要用于光伏行业、半导体行业中的单晶硅长晶、拉制过程,主要包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器等部件。

  多晶铸锭炉热场系统是光伏行业多晶铸锭的关键设备,主要包括顶板、发热体、盖板、护板等部件。光伏行业早期以及现阶段的一些中小硅片生产商,大多采用石墨材料构成的热场产品作为晶体生长炉炉体的保温材料。

  石墨熔点高,导热性和导电性高,并且具有良好的化学稳定性,耐酸、耐碱、耐有机溶剂的腐蚀,因此在高温条件下被广泛用作隔热保温材料。

  但是,石墨脆性较大,在交变热应力和电磁力作用下容易产生裂纹,裂纹会改变零件的电性能和热传导性能,导致难以精确控制硅融体的温度,进而直接影响拉制单晶硅和成品单晶硅的品质优劣。

  此外,反复的开炉、停炉、加热冷却过程也会加剧石墨坩埚的脆裂破损,大大缩短石墨热场材料的使用寿命,随着直拉炉尺寸的不断增大,以批料加工模式生产的石墨热场产品性价比不断降低。

  碳碳复合材料有较高的断裂韧性,同时具备良好的耐腐蚀性、耐摩擦性。光伏用碳碳热场材料产品经过 1800℃-2000℃的高温热处理,具备良好的耐热冲击性,与石墨相比,性能更优异、寿命更长、综合性价比更高。

  与石墨材料相比,碳碳复合材料具有结构可设计性,通过预制体结构设计和致密化工艺可以制备不同尺寸和形状的碳碳热场材料制品。而石墨需要先制备实心坯料,再进行机械加工后形成最终产品。

  因此,相对于石墨,碳碳复合材料无余料浪费,优势较为明显;同时,碳碳复合材料具有功能可设计性,通过制备高、中、低不同密度的碳碳热场材料制品,用以匹配晶体硅生长加热、隔热、承载等不同功能需求,该特性可以有效降低单晶硅的生产能源消耗。

  碳碳热场材料有效降低了单晶硅片的生产成本和能源消耗。目前,碳碳复合材料已经被广泛 应用于光伏晶体生长设备中。

  2005年之前,晶硅制造热场系统(主要包括单晶拉制炉、多晶铸锭炉)部件主要是以等静压石墨等特种石墨为主;

  2005年至 2010 年,先进碳基复合材料在晶硅制造热场系统领域的应用进入探索期,超码科技等国内企业生产的碳碳复合材料开始了对等静压石墨产品的进口替代;

  2011年,受日本福岛大地震影响,进口特种石墨供应紧张,先进碳基复合材料得到了批量应用机会窗口,产品数量和种类快速发展;

  2012年至 2015 年,欧美双反政策对中国光伏产业造成极大的冲击,光伏行业降低成本的紧迫需求使得国内企业率先思变,开始大胆尝试新材料、新工艺;

  2016年以来,国内光伏产业走出危机,形成全球竞争力,碳碳复合材料在单晶拉制炉热场中的渗透率快速提高,在坩埚、导流筒等产品中,应用碳碳复合材料已成为主流。

  碳碳复合复合材料作为光伏晶硅热场材料,在晶硅生产中根据使用频率需要进行更换,属于生产耗材,其需求增长与光伏晶硅需求增长相关。

  天鸟高新测算了 28 吋直拉单晶硅炉对于碳纤维热场预制件的耗用情况,单台 28 吋直拉单晶硅炉耗用预制件毛重 126.1kg。

  若按碳纤维热场材料每年更换两次计算,则每台 28 吋直拉单晶硅炉消耗碳纤维热场预制件约为 0.25 吨/年。

  实际上,对于坩埚材料,其替换周期约为 6-8 个月,保温筒和导流筒不直接接触石英坩埚,其替换周期在 18-24 个月,因此,坩埚材料按 6 个月替换周期、导流筒材料按 24 个月替换周期、其他碳纤维热场材料按 18 个月替换周期测算,每台 28 吋直拉单晶硅炉消耗碳纤维热场预制件约为 0.11 吨/年,按光伏热场碳碳复合材料重量与预制件重量之比为 3:1 计算,单台 28 吋直拉单晶硅炉消耗碳碳热场材料约为 0.33 吨/年。

  全球已有多个国家提出了“零碳”或“碳中和”的气候目标,发展包括光伏在内的可再生能源发电已成为全球共识,再加上光伏发电在越来越多的国家成为最有竞争力的电源形式,预计全球光伏市场将保持高速增长。

  2021 年,全球光伏新增装机容量 170GW,创历史新高。2022 年,在 光伏发电成本下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下,全球光伏新增装机容量仍将快速增长。 光伏“平价上网”时代来临,行业将步入发展新阶段,需求有望持续提升。

  随着光伏电池光电转化效率提高,组件、逆变器等关键部件的效率提升,双面组件、跟踪支架等的使用,以及数字技术与 AI 技术 逐步应用于光伏电站运维,光伏的度电成本持续下降。

  2020 年全球光 伏平准化度电成本(LCOE)较 2010 年下降约 85%,最低中标电价纪录被不断刷新。

  在技术快速发展和国家政策的支持下,光伏度电成本将进一步下降,实现“平价上网”,光伏行业将步入发展新阶段,需求有望持续提升。

  公司子公司天鸟高新入选国家工信部第二批专精特新“小巨人”企业,是国内碳纤维编织的龙头企业,其碳纤维立体成型技术在国内处于垄断地位。

  公司是国内唯一产业化生产飞机碳刹车预制件的企业,为 C919 碳刹车预制件的唯一供应商,也是国内最大的碳碳、碳/陶复 材料用预制件的科研生产基地。

  天鸟高新产品碳纤维刹车预制件、碳纤维异形预制件广泛应用于航空航天领域,是国家战略发展产业;产品碳纤维热场材料预制件制备的碳碳复合热场材料广泛应用于光伏产业硅晶炉。

  目前,天鸟高新产品异形预制体、刹车预制体和热场预制体的销售收入占比分别约为 50%、20%和25%。

  在碳纤维刹车预制件领域,天鸟高新作为国内唯一产业化和最大的生产飞机碳刹车预制体的高新技术企业,在国产飞机碳刹车盘预制件领域拥有绝对的市场份额,装配国产碳刹车盘的国产战机及国产民用运输机其刹车盘全部由天鸟高新生产的飞机刹车预制件制成。

  在碳纤维异形预制件领域,天鸟高新生产的异形预制件产品广泛应用于固体火箭发动机的喉衬、喷管等耐烧蚀材料和高超声速飞行器头锥、机翼前缘等防热材料,天鸟高新对相关产品申请了国防专利,在国内拥有绝对市场地位,无直接竞争对手。

  军品碳纤维预制件领域,天鸟高新具有高资质壁垒,是军工二级保密单位。天鸟高新从项目的预研、设计阶段开始参与,并最终完成型号的定型、生产、大批量交付。

  碳纤维热场材料预制件是天鸟高新核心技术在民用领域的拓展,利用其生产的碳碳复合材料具有优越的高温力学性能和抗化学性能,是良好的耐高温结构材料和耐腐蚀材料,广泛应用于光伏和半导体晶硅生产领域,还可以应用于核工业、钢铁工业、磁性材料、有色金属、玻 璃工业、高温模具、陶瓷工业等领域。

  随着航空航天和光伏等领域对于碳碳复合材料需求的持续提升,天鸟高新通过募投项目提升预制件生产能力。天鸟高新募投项目共分为两期:一期设计产能 480 吨,于 2021 年投产,目前处于满产状态;二期设计产能 650 吨,于 2022 年投产,预计 2023 年实现全面达产。

  近几年,天鸟高新营收、利润均保持较快增长。2021 年,天鸟高新实现营业收入 5.99 亿元,同比增长 49.84%,实现净利润 1.88 亿元,同比增长 24.88%。

  2020 年 12 月,天鸟高新投资设立全资子公司芜湖天鸟高新技术有限公司,注册资本 5000 万元。2021 年 11 月,天鸟高新对芜湖天鸟增资 1.5 亿元人民币,增资后,芜湖天鸟注册资本为 2 亿元人民币。

  芜湖天鸟将与天鸟高新及顶立科技形成良好的产业链协同,提升公司市场竞争力。

  芜湖天鸟依托天鸟高新在碳纤维复合材料领域的技术,结合顶立科技在碳碳、碳陶复合材料热工装备领域的优势,采用气相沉积+液相浸渍相结合的工艺生产光伏热场碳碳复合材料,并涉足碳碳、碳陶刹车盘系列产品。

  芜湖天鸟产能建设项目分三期,计划于十四五末全部建成,其中,一期设计产能 400 吨,预计将于今年 9 月建成投产。

  芜湖天鸟在光伏热场碳碳复合材料产业链所处位置与超码科技相当,即采购预制体完成渗碳环节。

  超码科技主要业务包括光伏用碳碳热场材料和固体火箭发动机耐烧蚀组件等的研制生产,2021 年,超码科技营收 4.61 亿元,净利润 5876 万元,净利率 12.76%。

  金博股份业务包含预制体成型和渗碳两个环节,2021 年金博股份营收 13.38 亿元,净利润 5.01,净利率 37.45%。

  顶立科技创成立于 2006 年,是一家专业从事特种材料及特种热工装备研制、生产,以国家重大工程需求为牵引的“国家重点高新技术企业”、国家级专精特新重点“小巨人”企业。

  公司研发实力雄厚,拥有“全国博士后科研工作站”、“湖南省国防重点实验室”、“湖南省新型热工装备工程技术研究中心”等创新平台。

  顶立科技先后主持或承担国家及省部级重大科研专项 30 余项;主持起草国家和行业标准 13 项;拥有专利近 400 项,其中发明专利 200 余项;荣获省部级科技奖励 15 项;完成科技成果鉴定(科学技术评价)25 项,其中 14 项“国际先进”。

  2022年 7 月,顶立科技戴煜董事长成功当选俄罗斯自然科学院外籍院士。

  顶立科技积极参与国家重大专项的建设,先后完成多项国家重大专项急需的新材料及热工装备的研制,成功打破西方国家封锁和禁运;助力航天系统建成了首个大尺寸、异型碳纤维复合材料构件热近净成形智能热工装备数字化车间,推动航天航空等领域热处理加工的智能制 造,顶立科技是航天航空等领域特种大型热工装备重要研制生产单位。

  第一类是碳陶热工装备,主要为碳材料和陶瓷材料提供制备技术,广泛应用于航空航天、国防军工、光伏热场、新能源汽车等领域;第二类是真空热处理装备,主要为金属材料做高温热处理,广泛应用于航空航天、汽车领域;第三类是粉冶装备,应用于金属粉末的干燥、还原、烧结等处理。

  在碳陶热工装备领域,顶立科技研制开发的超大型、超高温、全自动、智能化碳纤维热工装备产品,其作为我国 30m 3 以上超大型尺寸碳纤维复合材料热工装备的唯一供应商,为我国的航空航天、国防军工、国家重点工程等提供了特种装备保障。

  在粉末冶金材料热工装备领域,顶立科技已经实现超细纳米结构硬质合金表面强化材料的高性能化及工程化,与国内传统的硬质合金表面强化材料比较,具有成份均匀性好、较高的涂层与基体结合强度、较强的机械强度和较长的使用寿命等优势,技术优势较为明显。

  顶立科技建立了湖南省首条金属 3D 打印全产业链生产线,技术涵盖母合金设计、熔炼、制粉、增材制造、热处理、性能检测等。开发的钛基、镍基、铝基等金属基 3D 打印材料及构件达到国际先进水平,已成功运用于航空航天、军工、医疗等领域。

  顶立科技具备各类球形金属粉末的制备能力,包括钛及钛合金粉末、高温合金粉末、钴基合金粉末、铝合金粉末、不锈钢粉末和模具钢粉末等。目前,顶立科技 3D 打印结构件已实现批量交付。

  顶立科技在第三代半导体领域围绕第三代 SiC/GaN 半导体用“四高两涂”材料的关键技术难点进行攻关,可为碳化硅单晶生产企业提供高纯原料及耗材的配套。

  目前第三代半导体用关键材料与装备基本被发达国家先进企业所垄断,顶立科技高纯碳粉产品已完成技术验证、实现了进口替代,投建碳化钽(TaC)产业化项目填补国内材料缺口。

  在三代半导体领域,SiC 单晶生产需要高纯 SiC 粉体为原料,而 SiC 粉体原料的合成以高纯碳粉与高纯硅粉的固相合成方法最为常见。顶立科技自主研发的超高温石墨化提纯系统可实现含碳量≥99.999% 的高纯石墨的连续式生产。

  同时研发的可用于 SiC 单晶生产的原料——高纯碳粉,最高纯度可达 99.9999%(6N)以上,B、Al、V 等关键杂质含量均小于 50PPB。

  目前,顶立科技高纯碳粉产品已完成技术验证,正处在中试阶段,开发的高纯碳粉各项指标与性能达能国内领先水平,实现材料进口替 代。

  除用于合成高纯 SiC 粉外,高纯碳粉也可用于培育钻石、用作新型电子产品导热材料、高端锂电池负极材料和贵金属化合物还原材料等。

  TaC 是一种耐超高温陶瓷材料,具有比 SiC 更好的高温稳定性,具有热导率低、热膨胀系数小、硬度高、抗热震、耐腐蚀等优异的性能,可以作为耐烧蚀涂层、抗氧化涂层、耐磨涂层,因可在 2000℃以上非氧环境中使用而广泛应用于航空航天超高温热端部件、第三代半导体单晶生长等领域,例如耐高温喉管、发动机尾部冲刷隔热件、耐高温和氧化喷嘴等。

  通过化学气相沉积法(CVD)反应制备出的高纯度、高致密 TaC 涂层石墨结构件和高纯热场是半导体生产必不可少的耗材。目前,该产品依赖进口且价格昂贵,国内现有产品商业化供给无法满足市场需求。

  顶立科技在沉积装备方面具有较强的工艺研发及装备设计与制造一体化能力,已完成了碳化硅和碳化钽沉积工艺的前期研发,工艺较成熟稳定,具备了产业化能力。2022 年 7 月,公司公告顶立科技拟以自有资金 2941 万元投资建设碳化钽产业化项目。

  项目将围绕碳化硅 (SiC)单晶生长设备内用于导流的重要易耗部件材料——TaC 涂层石墨进行研制,项目建成达产后预计年产值达 2 亿元左右。

  2021 年,顶立科技完成搬迁工作,解决产能瓶颈,订单交付节奏逐步加快,实现营业收入 3.14 亿元,同比增加 83.40%。

  公司主要业务分为由子公司天鸟高新承担的碳纤维复合材料业务、由子公司顶立科技承担的高端热工装备及新材料业务,以及由楚江新材及其他子公司承担的铜基/钢基材料业务三类。三类业务所处行业、盈利模式、发展趋势等有较大的不同,针对三类业务分别选取可比公司。

  对于铜基/钢基材料业务,我们选取海亮股份、金田股份和众源新材作为可比公司;对于碳纤维复合材料业务,我们选取光威复材、中航高科和金博股份作为可比公司;对于高端热工装备及新材料业务,我们选取晶盛机电和京运通作为可比公司。

  军工及光伏行业对热工设备和碳纤维复材采购不及预期;公司铜基材料、碳材料扩产不及预期;铜产品盈利能力不及市场预期等。

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