绿见未来风光氢产业碳纤维应用

碳纤维应用风电篇御风之路：从补贴到平，经济性为第一驱动力补贴和消纳为过去影响风电装机的两大波动因素十一五至十三五时期政策决定发展节奏通过电价补贴与消纳调控影响风电行业呈周期波动2006年我国风电年度新增装机正式迈入W时代，产业化加速。十一五时期，一法多规提振风电开发积极性，国内风电供应链初步形成；十二时期，消纳瓶颈首现，开发节奏宏观调控性增强；十三五时期，补贴退坡叠加弃风限电再现，行业调整后迎接平价时代。图1：十一五至十三五时期，补贴叠加消纳驱动风电行业周期波动数据来源：中国风能协会，全国新能源消纳监测预警中心，国家能源局，nd，十一五”阶段政策推动风电产业化初期发展高增速2005《可再生能源法》正式实施，我国可再生能源发展进入一个新的历史阶段。同时《可再生能源发十一规划明确以风电场的规模化建设带动产业化发展，提高装备国产化制造能力2009年起《关于完善风力发电上网电价政策的通知》明确执行标杆上网电价。政策集中释放积极信号，有效推动产业化进程2006年风电新增装机首次突破12006-2010年新增装机R达95.8%。十二五”阶段初现消纳瓶颈行业发展逐步规范风电产业化初期粗放式的发展积累众多乱象十二五初期全国弃风率显著提升至17.1%，行业遇首轮大规模弃风限电。为引导行业规范化健康发展，政府宏观调控力度加大十二五时期，各地加风电资源在释放节奏上的调控，同时加大对电网调度消纳能力的重视1）国家能源局印《风电开发建设管理暂行办法，要求各省核准风电项目前须先向国家能源局上报核准计划收紧地方政府风电项目核准审批权避4.95万千瓦现；）为解决消纳问题，可再生能源保障性收购和优先上网政策逐步落实，同期国家力促跨区输电，发展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术。十三五”阶段2015年现退补抢装潮三北地区重现大规模弃风限电，政策调控力度进一步加大2015年风电上网电价补贴开始退坡迎来首轮抢装潮受装潮影响弃风率再次大幅提升2016年全国平均弃风率达17.1%，三北地区再现大规模弃风限电。受制于消纳瓶颈，风电新增装机规模在2016-2017年连续两年进一步收缩2016年，建立风电投资监测预警制度直至2020年红六省全部脱帽红色预警全面解除。平价后，经济性成为第一驱动力退补加速风电平价上网进度风机大型化进一步推动降本阶段政策加速推进风电平价上网自2015年起逐步下调陆上风电上网电价，倒逼产业链加速降本增效，逐步实现无补贴经济性。降本需求促使风机大型化进程步加速。图2：陆上风电上网标杆电价2017-2020年加速退坡 图3：风机大型化进程加速数据来源：国家能源局， 数据来源：中国风能协会，IRNA，市场化推动产业降本增效提速政策调控为良性发展护航0风电投标均价显著下降201平均3924元/k，222平均仅1939元/k，降幅超50%，产业链降本成效显著。双碳目标下，国内风电政策环境持续向好，众多涉及消纳保障、风光大基地、风电下乡、分散式风电、海上风电、老旧机组改造、新型电力系统建设等的政策出台，政策正以目标引领的方式推进可再生能源高质量发展，深入推动能源行业改革。图4：风电月度公开投标均价显著下降（/kW）数据来源：金风科技公告，叶片大型化：谁决定了“碳”换“玻的临界点与光伏相比风电的降本路径相对单一大型化是唯一方向光换效率的提升，从路径上看，短期是换结构硅片和电池片设计从P型P）变为N型opcon，JT，本质是改变晶硅PN结的导电方式更长期的效率提升构想是更换材料比如未来可能从晶硅到钙钛矿。但风力发电本质是将机械能转换为电能，在这个传导路径中“大型化”几乎是唯一的降本路径。图5：风电装机容量不断提升国内新增装机平均单机容量600500

4.2

4.9

5.6400300200

2.6 2.7

3.93.6 3.8 3.7 1.9

2.4

3.1100

1.5 1.5

1.7 1.8 1.8 1.9 2.1 2.1000210211212213214215216217218219220221陆上 海上中国风能协会，IRNA，风电机组通过不断增加单机容量来降低度电成本，由此也对风电叶片长度提出了不断增加的要求叶片作为风能转化的动力源泉，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素，是推动机组大型化的关键环节。在成本和性能中取舍国内风电用碳纤维需求拐点是动态决定的大型化无法脱离叶片材料升级，材料升级又必然带来叶片绝对制造成本的上升，出现了叶片升级过程中“低成本”和“轻量化”无法兼顾的两难局面综合来看我们认国内风电碳纤维应用爆发的拐点是动态，由碳玻材料相对性价比、整机厂家的设计能力及国内风电产业链的组织方式共同决定：碳纤维的相对性价比提高碳纤维与玻纤的价格差距缩小或者叶片长度加到玻纤无法满足性能要求；从整机设计角度抵消部分叶片成本的上升整机厂家叶片设计包括整机系统优化能力，可以为用碳纤维腾挪出成本空间；产业链组织方式的优化下游招标模式变化以及通过产业链横、纵向整合来增厚整机环节盈利空间。图6：叶片玻纤换碳纤的主要驱动因素一览中国知网，产业链调研，碳玻性价比：材料性能极限与价格的博弈碳纤对玻纤的替换主要发生在承重要求更高的叶片主梁上及的主流复合增强材料主要是玻璃纤维，玻纤在叶片的蒙皮、腹板和主梁上都有广泛的应用，不同部件采用的纤维布类型因承载需要而各有差异。但随着叶片长度的增加，其重量也越来越大，全玻纤叶片逐渐无法满足机组大型化和轻量化的要求，因此在叶片设计上会采用轻质高强的碳纤维替换对载荷要求更高的叶片主梁上的玻纤。图7：典型风电叶片截面结构型式中国知网风电叶片材料升级的路径中面临的最大制约“大型化轻量化”与“低成本”之间的不可兼得。一方面在更长的叶片设计环境下，使用碳纤维优势是显而易见的：整机安全性和稳定性增加叶片越长运行过程中可能产生的柔性形变就越大，控制叶尖挠度变形可以确保叶片与塔架之间具有足够的安全距离，否则很容易发生扫塔事故因此其模量的增加对叶片刚度的提升意义重大，而碳纤维相对玻纤最突出的性能优势就是模量优势；表1:碳纤维具备高强、轻质特点产品拉伸模量（a)拉伸强度(a)密度(gm3)E73751900-20002.6381832500-27002.62-2.63中国巨石89912800-30002.60-2.6195983100-35002.62-2.631001033100-3500T30023035301.76日本东丽T700S23049001.8T800S29458801.8中国巨石公告，日本东丽公告，同等风场条件下叶片轻质化能带来转换效率提升海上风片加长后其重量按照叶片长度三次方增，碳纤维作为轻质高强替材的性价比快速抬，轻量化叶片带来转速增加，同样条件的风场下可以提升转换效，在低速风场下这一优势更为明。但从另一方面看叶片设计上使用碳纤维最大的劣势是叶片造价的大幅增加简单测算看以目前约1800/kw的陆风装机价格测算合理假设6mw陆风单只叶片约重27吨一台风机3只叶片换算后叶片采购成本在400-500元/kw左。若将主梁替换为碳纤维，净增叶片成本在20-130元/kw，增加叶绝成本约30%。表2：当前价位下替换碳纤维将显著提高叶片成本装机容量（）6.0招标价格（元k）1800玻纤方案单只叶片重量（kg）27000叶片总重（kg）81000叶片成本（元k）405叶片成本占招标价%23%碳纤方案叶片成本净增加（元k）125碳纤叶片成本净增加%31%每日风电，整机系统优化能力为材料升级奠定空间整机设计和集成能力整机系统管理能力决定了叶片材料升级空间对成本，但材料升级同时也会带来整机层面的塔筒、齿轮箱等其他成本的相应降低。碳纤维用量具体能够带来多少程度的整机降本是没有确定答案的涉及到整机厂家的核心设计能力维斯塔斯目前3mw以上的叶片全部使用碳纤维，而国内企业目前主流6mw风机仍以全玻纤方案为主。从整机专利角度上看国内龙头和维斯塔斯仍有较大差利库数据截至2021年底维斯塔斯在涉风力发动机的控以及相关零部件控制等领域专利数量均大幅高于国内整机龙。图8：从整机专利角度上看，国内龙头和维斯塔斯仍有较大差距全球专利数据库，工艺优化能力作为轻资产部分的复合材料制造工艺向多元化和自动化快速发展针对轻资产下游快周转是关键，因此更关注加工工艺上的效率问题，应用工艺改良体现在下游的模具成型部分。复合材料成型工艺从初期以劳动密集为特点的手糊、手工铺贴工艺发展到拉挤、模具成型，再到自动铺放技术复合材料成型工艺正在逐渐摆脱低效率低稳定性高污染的传统模式向效率更高的方向演进为碳纤维复材在下游的大规模应用奠定了坚实基础。电领域目前碳纤维主梁的工艺主要有三种：预浸料工艺、碳布灌注工艺和拉挤碳板工艺应用于叶片包括部分蒙皮前缘后缘等部件上。预浸料工艺主要用于叶补强叶片手糊工艺的缺点也越来越明显，材料利用率低且污染环境，因此采用玻纤预浸料在前后缘和叶根补强被提上日程。碳布灌注工艺：该工艺比较成熟，对模具要求不高，模具制作简单，产品质量稳定性高，重复性能好，制品表观质量好，相同铺层厚度薄，强度高，但该工艺对碳布要求较高，且生产效率不高，成本也较高，制约了其推广。拉挤工艺复合材料工艺中效率最高成本最低的而且纤维含量高，质量稳定，连续成型易于自动化，适合大批量生产。利用碳纤维拉挤板材制备叶片大梁可以和叶片一起制作，铺层工艺简单，利用该工艺制作叶片的时间只有灌注工艺的一半根实验对比发现，碳纤维拉挤板材的拉伸模量比灌注工艺提升25%，压缩强度提升了42%。图9：拉挤与灌注工艺力学性能对比中国知网拉挤工艺在风电叶片大梁上的应用推动风电需求在6年超越航空航天成为第一大碳纤维下游维斯塔斯2014年率先推出拉挤碳梁叶片工艺的进步带动碳纤维应用扩大2016年全球碳纤维在风电领域的用量首次超过航空航天，达到1.8万吨成为碳纤维最大下游2020年维斯塔斯一碳纤维用量占风电总的80%以，用量超2万吨。图10：拉挤工艺带动碳纤维2016年后快速在风电应用上放量3500030000250002000015000100005,000

205 206 207 208 209 200 全球风电用碳纤（吨） yoy

60%50%40%30%20%10%赛奥碳纤维，产业链重新组织带来各环节利益的重新分配国内招标模式加重了整机对成本敏感性从招标主体看国内风电运营商以大型央国企发电集团为主大六小”发电集团为代表的大型央国企一直是我国风光等清洁能源装机的主力军，在2021年风电新增装机与累计装机中所占比重均超50%。图1：国内主要风电运营商2021年新增装机占比 图12：国内主要风电运营商2021年累计装机占比 数据来源：中国风能协会，运营商对于即期造价的关注通过招标层层传导一方从发电集财务角出发风场资源平/竞价为主同时国内面临的上网电价更低导致其要获得更高投资回报率需要更低的当期整机造价另一方面，在执行层面看，业主更加关注即期建设成本，对全周期成本关注偏弱。从选定风场到整机叶片招标，价格和成本是层层传导的。整个风电的开发流程包括：确定风场资源分配：风场资源由各省的发改委批给业主，风资源都是政府对外招标的，现在基本以平价和竞性资源配为。业主确定招标机型和成本：业主根据选定风场位置的要素（包括风速情况距离市场的远近以及叶片运输便利性等等分配风场建设成本塔筒成本风机成本从而确定招标的机型得出整机的招标预算；整机厂竞标整机厂根据自身竞标机型进行报价相较“技术标”而言“价格标仍是主要考量因低价中标占比较高但是如果报价比业主的预算高了，这标就会流标然后重新再；确定叶片采购价格整机厂把载荷条件叶片长度的需求提出来叶片按公斤报价载荷和长度定了就等于重量就定了叶片的成本也就定了。招标的可靠性因缺乏统一标准细则而变得难以衡量价格成为最直观的中标标准与工程造价相比全生命周期实际发电小时数难以系统衡量，且根据我们调研，国内整机厂家竣工后续运维服务质量良莠不齐，因此报中难以体现产品和服务的溢价，造成低价中标成为主流。据风芒能源统计0221共有6897W陆上风机中标（候选）公示，其中最低/次低价中标占比49.3%未知占比23.5%非最低价/次低价中标仅占27.2%。图13：国内陆风招标价格远低于海外8,007,006,005,004,003,00

5495

6248

国内陆风招标格对比60446116 6295 6328 6044

73882,001,000

3098 2940

2401 2267 1872

1808220Q4221Q1221Q2221Q3221Q4222Q1222Q2222Q3Vesta(元/W） 国内公开市场招标均价元/W）中国知网，。..维斯塔斯招标均价由当期欧元汇换算成人民币相较于海外市场来看维斯塔斯产品价格具备更合理的成本传导能力，同时带来更高的后市场运维利润率从维斯塔斯年报来看陆产品均价保持在6000元/kw以上同时在原材料涨价的时候可以通过价格传导成本。同我们认为海外风机龙更高的产品价本身其实部分涵盖了后续质保成本带来了后续更好的运维服务利润率赚取的前后市场的一体化利润根据sts公告，其风机服务板块ITmrgn保持在20%以上的高盈利水平，而国内企业后续服务体量均较小，利润率水平也远低于sts。图14：维斯塔斯风电服务利润率高于国内9007006005004001000

30% %23%20%18%72181761762370025% 20% 3015% 2520% 5% 50% 0

21.28

12.24

16.38

19.72

6.43

2.74

250%200%150%12.04100%50%0%50%201Q3 2014 2021 2022 ea运维收（万元） BIT

202203204205206207208209200201金风科技风电服务入（亿元） 毛利率%)sts，金风科技官网，低盈利环境将催化整机厂家向产业链横、纵向整合平价后风电产业链盈利集中在运营商低盈利环境有望带动整机环节加速产业链整合从产业链各环节近年的毛利率看盈利水平下游运营>上游零部件>中游整机及配套整机厂家作为风电资源的主要整合方以及降本的主要推动方，其利润水平在平价后却一直处于压制状态，同样限制了整机厂家选用更好的材料。图15：产业链各环节盈利水平运营>零部>中游整机及配套nd，我们认为整机单一环节盈利较低这一现象，有望通过产业链重新整合得以改善，目前主流整机产业链整合方向有两个：纵向整合向上游整合战略物料以及向下游走向风场运营一方面部分整机向上游开发战略物料比自叶片和齿轮箱以及提前绑定碳纤维等核心材料供应商通过穿供应链来降低成本。另一当面，向下游进入利润率更高的风场开发环节。横向整合国内整机厂集中度较海外仍有提升空间补贴时内风电整厂家一接近60家平价之后市场玩家数量显著萎缩整机厂的横向整合在显著加随着目前招标价格下低盈利环境持续，未来可能继出清。截至2021年国内目前3集中度在47%，整机行业玩家数量仍在5-20家量级海看整机厂以维斯塔斯和西门为首的三大几乎瓜分了海外大部分市场份额。图16：2021年中国主要风电整机企业竞争格局nd，国内海风率先突围从第二章的分析框架来看我们认为2022年风电用碳纤维需求疲弱主要受到碳纤维价格居高不下，以及国内风机招标价格持续下行的影响。023年，我们认为国内风电碳纤维应用障碍将较2022年有所减弱1）从招标上看预计2023年将为海风装机大年海风装机对于性能敏感性高于价格，将为碳纤维应用提供更好的需求市场2）2022年下半年到3年全球范围内碳纤维大丝束扩产提速叠加海外经济疲弱带来的海外风机三大家规划装机需求均有所下滑，整体碳纤维价格中枢有望下移。海风场景性能敏感性大于价格敏感性海风市场具备更好的价格容忍度以及对性能更为敏感一方面风目前的招标价格对碳纤维价格具备足够容忍度，另一方面海风对稳定性和轻量化的要求更为迫切，因此预计将在海风应用上先达到玻纤性能极限。根据我们测算以单机容量7mw机型来看陆风整机报价仍需一定程度的提高才有使用碳纤维盈利空间，而这一条件对于目前海风的招标价是完全可以容纳的。性能上，玻纤和碳纤维过去理论替换极限是90米叶片，但随着玻纤本身配方迭代升级以及高碳纤维价格下厂家通过叶片设计尽量延缓碳纤维用量目前这一能长度极限已经被推至10米左右。我们预计基于行业平均叶片设计水平，大部分厂家在10米以上的叶片上将不得不使用碳纤维，以降低负荷、提高稳定性。关键参数与价格假设部分叶片主梁碳纤替玻纤，单V材料用量：关键参数与价格假设部分叶片主梁碳纤替玻纤，单V材料用量：整机玻璃纤维t8.00额定功率MV7.00碳纤维t1.20叶片基体树脂t5.00长度m75-80叶片成本合计元k630.16单叶片重量t36.00假定叶片占整机成本比重不变单MV重量t15.43预期整机报价元k2323.60其中（忽略其他材料）：玻璃纤维t10.00基体树脂t5.00叶片报价元kW488.16整机报价元kW1800.00叶片占整机成本比重27%每日风电，未来陆风使用碳纤维则主要依赖于碳纤维降价以及叶片无法加长后的减重增效根据敏感性测算可看出如若目的陆风招标价格仍徘徊在1800-2000元/kw水平，每W使用1吨碳纤维用量假设下，至少需要碳纤维价格降至9-10万/吨含税价，距离大丝束现价仍有较大差距陆风使用碳纤维的另一催化路径或在于陆上叶片长度达到运输极限后，或不得不通过叶片轻量化继续加大单机容量。阶段性低谷后看国内海风放量海外风电整机厂家仍为全球碳纤维的主要需求主体维整机厂包括维斯塔斯，西门-歌美，ordx等，其中维斯塔斯和E是全球主要风电碳纤维用量的驱动2021年全球风电用碳纤维3.3万吨，其中我们预计不包括来料加工的国内风机厂实际碳纤维需求在3000-4000吨左右意味着剩余3万吨均来自于维斯塔时和E牵头的海外需求。短期看风电用碳纤维需求处于阶段性低谷期2022年都面临钢材、碳纤维等主要原材料上涨的压力，整机利润变薄影响整体招标接单1海外看我们预计22年维斯塔+E的整用量将回落到2.3万吨左右海外其企业用维持在3000-5000吨2国内看，陆风招标价格低位徘徊整机几乎没有盈利海风招标将主要贡献2023年用量，因此我们预计22年国内需求在2000吨左右，同比21年略有降。但中长期看，我们认为国内海风放量仍将是未来风电碳纤维应用的重要增量根据22年1-9月招标数据海风对应23年装机有望达到9-12，有望在中长期贡献万吨以上的使用增量。同时大丝束产能在这一时期快速提升碳纤维预计将在3年加速降价。与风电需求低谷期相对的是，全球大丝束产能预计将在23年开始大面积扩，3年看国内大丝束名义投产产能达到7.7万吨考虑到部分产能不匹配原丝且技术爬坡有延后可能性，我们中性预计23年国内大丝束产能将达到5.4万吨左右。同时海外包括赫氏、三菱、西格里在内的老牌大丝束企业产能稳定，卓尔泰克匈牙利工厂受到欧洲天然气影响预计将有一定缩量。综合来看23年全球大丝束产能有望达到0万吨规模，而21年全球8K以上大丝束需求仅5.14万吨，2-23年其中风电作为用量大头的增量有限，大丝束价格有较大下行压力。表4：全球大丝束在建及远期产能规划公司目前产能（吨）2023年产能（吨）远期规划（吨）产品类别吉林系（国兴吉林化纤）180003500060000大丝束宝旌8000800012000大丝束光威复材2655665512655大小丝束并行新创碳谷120001800018000大丝束兰州蓝星200020004000大丝束上海石化1500750012000大丝束国内名义产能合计4415577155118655中性预测实际落地产能54000卓尔泰克250002000035000大丝束赫氏160001600016000大丝束三菱143001430014300大丝束西格里130001300013000大丝束海外产能合计683006330078300数据来源：赛奥碳纤维，光威复材、上海石化等公司公告，降价同时将为23年后用量快速提升奠定基础也会带动真正有成本优势的企业脱颖而出根据前序测算3年开碳纤维供给过剩将开始出现碳纤维价格下行有望真正通过市场竞争摸清行业真正的成本底线在哪里后续海风需求放量奠定需求基础。而我们认为即将见到的降价，将带动真正有成本竞争力的企业加速获取更多的市场份额，同样有望将过去两年伴随行业景气大规模投产的无效产能加速出清。碳纤维应用碳碳复材篇光伏热场测算与趋势光伏装机：硅料价格拐点，石英决定装机或在340硅料对光伏产业的制约在近期迎来拐点202估计在230-250（测算统计口径有不同，其中硅料供应的紧缺以及其对组件价格高企的影响，同步对供给端和需求端产生了影响，但伴随硅料新产能在4开始投+爬坡硅料以及硅片的价格近期已经同步进入到价格的拐点：硅料：2022年1月开始至2022年初价格已经开始出现明显的下滑。硅片10月31日中环率先调降硅片报价3%-4%1月24日隆基下调单晶硅片报价155μm-6/10尺寸分别下调1.4%/1.6%至6.24/7.42/片182尺寸对应降价0.02元/龙头企业的步调的协同基本意味着价格拐点的来临。从目前看光伏产业链价降量增的周期已经到来按硅耗量2.9g/W计算，假如若硅料从当前约30万/吨逐步降至10万/吨，对应组件本下降0.5-0.6元/占2022年光伏组件均价的近30%产业链利润的重新打散分配，将降低组件端成本压力，一定程度上有利于释放辅材边际议价空间。表5：硅料2023年将不再成为制约产业链发展的最大因素硅料202020212022E2023E合计吨数57.0576.05144.85196.85硅耗32.92.72.6合计GW190262536757硅片202020212022E2023E合计GW215368568785电池片202020212022E2023E合计GW174.7280373.5503数据来源：023年石英最紧环节为共识但是影响幅度分歧较大2023年石英材料是制约光伏产业链供给释放的核心因素，这一点目前已经成为产业链判断和测算的共识。其余相对可能也较紧的环节主要还有A粒子，IT等但非石英外的主辅材基本测算下来可以支撑80-400W以上的装机量需求，因此高纯石英砂还将是产业链供给端的核心因素。但在石英材料到底可以支撑多少装机量的问题上，站在产业链的不同利益位置以及使用不同测算假设，其得到的结果有较大的偏差：供方预测相对谨慎供给方会给出更谨慎的预测一般认合成石英砂或者是非石英砂行业竞争者扩产，商业取得成功的概率较低，那从可预见的产能核心厂商扩产节奏来看2023年石英材料扩产约39%（5.9至8.2同比例装机量可以从230W提升至20W左右而这种方式测算2024年开始石英的短缺程度将明显缓解。其他环节预测相对乐观而站在产业链其环节的利益角度来看其普遍认为石英材料最短缺，但是其完全可以支撑350-360W以上的装机体量，这里最大的假设分歧包括：社会库存，新玩家产能进入，部分替代品（人工合成SIC层，坩埚大型化使用寿命等假设。因此综合这两种预测，我们认为对023年全球光伏装机量的中性预测可以放在340W左右。表6：2019-2024年全球高纯石英供需平衡分析（单位：万吨）供给端节奏2019202020212022E2023E2024E尤尼明和TQ（内层）2.42.42.42.42.43.6石英股份0.50.71.4358其他0.300.300.500.800.80合计2.93.44.15.98.212.4石英网， N，表7：全球高纯石英砂主要供应商情况公司名称 主要产品石英、长石、正长岩、橄榄石、碳酸尤尼明钙、黏土、高岭土、石灰石和ITOA高纯石英砂产品等挪威TQC 高纯石英砂等

产能（可供国内1.5万吨左右（2022年）1万吨左右（2022年）

应用领域 地半导体（广泛、光源、光国外伏等半导体、光伏及电光源领国外域石英股份 高纯石英砂、石英管（棒、大口径石英扩散管、石英坩埚、各种石英器件

3.3万吨左（2022年）

高端电光源石英管、光伏等领域，半导体领域应用 国较少数据来源智研询，2023年上下半年具体的分化或比较明显从需端的角度考虑全产业链对此轮硅料降价的幅度都有较大的预30万至10万因此在硅料与硅片的降价降通道中，择时相对灵活的部分需求将有所观望等待；而从供给端的角度看，环节最紧张的石英其供给增加（主要是石英股份预期也主要在20232供需环节最有利的因素都将主要在2023出现2023年产业链景气度或在年内有较为明的加。硅片行业有望保持产能扩张体量虽然目前从整个产业链的角度来看，硅片的存量产能相对是最充裕的，但这也与此板块技术路径确定叠加资源瓶颈即将改善有，行业还将有持续扩产动力。表8：硅片行业扩产规模将保（单位：W）公司201820192020202121年新增2022E22年新增2023E23年新增隆基28428095151202515030中环25335095451354016025晶科5112027740135010晶澳3.511.518301245155510环太/25151030154010京运通/38201230105020上机数控/520301050207020美科/131071553015高景///101030205020锦州阳光/3.759425164015通威///771583015双良节能///101020105030其他7.27.26104100100合计70114.3215368153568200785217隆基绿能等公司公告，单位纤维用量：尺寸升级和部件增加将增加单位纤维用量从纤维用量的角度来看，尺寸升级和碳碳在新的部件中渗透率将提升每W硅片实际产能带来的碳纤维使用量趋势。尺寸升级其实增加了每W的碳碳材料用量伴发展趋势热场尺寸升级是不可避免产业趋势目前行业主流正在从32寸热场全面向36寸热场升级36寸热场从半径上为32寸的1.125倍那么从理论上考虑三维结构其使用热场的体/重量应该是1.125倍的三次方，约为1.42倍。实际从产业链的数据观察中可以看到，坩埚重量伴随热场尺寸的扩大更符合三维同步扩大的特征，而导流筒和保温筒更呈现的是二维扩大的特征，这或许与其尺寸增加但是厚度相对增加幅度较小有关。表9：一个典型的热场模型测算32寸36寸增幅坩埚（kg）486944%导流筒（kg）232926%保温筒（kg）556925%合计（kg）12616733%1GW炉数10080-1GW总重12600133606金博股份公司公告，而从这个角度看，可以得到应相对反直觉的结论，也就是伴随拉晶炉尺寸的增加每W的热场使用量反而是上升的如果考虑到增重最多的坩埚，其本身渗透率也最高，而替换周期也最短，则伴随尺寸的增加，实际碳碳用量以及对应碳纤维的用量增幅应该是更高的。而这种增长趋势从原理上来看再迈向0寸以及更大热场的过程中有望继续延续。我们判断2022年32寸热场与36寸热场的市场基本已经实现持平，而023年开始36寸热场比重有望快速提升。新部件逐步开始增加渗透率伴随拉晶炉和热场尺寸的增加趋势更多石墨材料为主导的部件环节会面临结构强度的问题。这种结构强度的要求来自于三个方面1.结构功能对强度求的增加2.自重随尺寸的增加对强度和轻量化设计的要求增加3.尺寸重量增加后，安装和运输的风险增加，因此必须增加强度才能满足对磕碰风险的容错率。这也就促使迎来碳碳复合材料替代的新的机会。过去在坩埚、导流筒、保温桶、加热器，四大传统部件中，加热器的替代渗透率最低5%，但并非其对受力不敏感，而更多在于拉晶炉运行时其处在温度最高的环境，单独裸露的碳碳加热器会面临高温氧化的侵扰，但伴随尺寸的增加，加热器设计结构的特点（下空上实）将对其材料力学性能有更高的要求是应确定性的方向，加热器表面处理等工艺的进展或此板块较为重要。图17：热场四大传统主要部件金博股份公司公告而相对替代更为容易的，主要在于埚拖，托杆等力学性能要求提升，而性能要求维度相对较为单一的环节。且目前较多碳碳厂家开始同步推出这样的产品，供给端需求端开始形成共振。图18：埚托，托，内导流筒等作为新产品系列金博股份公司官网估埚托和托杆在36寸热场中自重有望分别实现约30kg和15kg市场需求贡献还是将较为明显，而内导流筒等部分新部件自重可能还不及5kg，其对整个市场需求端的贡献相较。因此在这里我们可以对2022-2023年每W实际对应的热场销量和碳纤维销量进行一个相对具体的测算，这个测算依赖于热场尺寸，部件重量，部件渗透率，部件替换周期等假设。表10：单位W热场碳纤维利用使用量估算2022E2023E36寸36寸及以上36寸以下36寸及以上坩埚45604560渗透率100%100%100%100%预制体倍数1.81.81.81.8年更换次2.22.32.22.3年纤维用量55775577导流筒22262227渗透率65%65%65%65%预制体倍数1.41.41.41.4年更换次0.70.70.70.7年纤维用量7879保温筒75857585渗透率50%60%50%60%预制体倍数1.251.251.251.25年更换次0.70.70.70.7年纤维用量21292129加热器32383238渗透率2%7%2%10%预制体倍数1.81.81.81.8年更换次22.122.1年纤维用量1314板材等14181418渗透率100%100%100%100%预制体倍数1.31.31.31.3年更换次0.70.70.70.7年纤维用量810810埚托+托杆35453545渗透率0%5%5%20%预制体倍数1.41.41.41.4年更换次0.70.70.70.7年纤维用量0115比重55%45%45%55%每GW炉数1008010080合计（kg）96209988金博股份公司公告，这时结合我们对光伏总体装机需求的假设以及损耗率，产业链备货率，以及净新增净改造需求等预测，测算出2022年光伏热场对纤维用量约在5014吨，而2023年这一数字或在6500-7500吨之间浮动。项目2022E2023E（悲观）2023E（中性）项目2022E2023E（悲观）2023E（中性）2023E（乐观）最终装机（GW）230320340360容配比+损耗1.31.31.31.3开工硅片产能（GW）299416442468净新增+改造（GW）10090100110合计热场需求（GW）399506542578单位碳纤维用量（t/GW）9.629.999.999.99理论碳纤维用量（t）3838505454135773编织损耗率（）13%12%12%12%产业链存货率（）12%12%12%12%碳纤维需求量（t）5014652669917455数据来源：纤维性能：纤多样性增加N型趋势提升纯度要求022年光伏热行业向下游释放降贡。图19：头部热场企业均价和成估算变动图图0

1 7 8 9 0 1 12账面均价（万元/吨） 账面成本（万/吨）金博股份公司公告，近期行业价格下降速度伴随着部分成本劣势小企业明显的压力而有所减缓。T700级以外的纤在热场行业中的批量应现，起始于2021年高性能纤维短缺背景下的低端替代并在2022产业链整体降本的趋势中得到一定保留呈现出头部企业用量少，中小企业用量多的特征，因此也拉大了头部企业和中小企业的产品质量差距。这种纤多样化的消费趋势始于热场行的竞争增，而也将伴热行业格局的企稳而企稳2023年中热场行业格局有望带领纤维消费结构企稳，届时有几个关键契机1.需求端20232有望迎来一个加速机会2.经过超过一年的价格竞争，部分高成本热场企业已经实现超过半年的亏损甚至现金亏损，新进入产能意愿不足甚至会出现部分出清；3.纤维行业或有一定让利情况缓解热场行压。热场行业有望改善经营压力，而纤维采购结构或也将伴随稳。PC电池已基本取代常规电SF成为市场主流虽然效率仍有一定提升空间但量产转换效率已接近24%左右的极限进一步挖潜的空间不大而N型单晶电池技术由于效率提升潜力巨大量产效率有望从目前的24%左右提升至接近26%，并且还具有双面率高、温度系数低、无光衰、弱光性能好等优势，将成为接力PC技术，推动发电成本继续下降的下一代主流电池技术市场份额将逐步占据主导根据PIA预测2030年N型电池的市占率或将大幅提升到56%左右前景十分广阔。图20：不同电池技术平均转换效率变化势数据来源隆基能公公告图21：2020-2030年各种电池技术市场占比变化趋势数据来源《国光产业展路图（20版从生产要求看N型硅片对热场等纯度要求更高2023年有望成为N型硅片发展的元年，而灰分本身的要求以及具体杂质元素的灵敏度将大幅提高。产业链纤维库存22情况分化23将重回平稳区间从热场行业对碳纤维的库存来看，在2022年老玩家和新玩家呈现截然不同的分化趋势。这从金博股份与天宜上截然相反的存货数据表现中即可以看到。热行业中老参与者，其中2022年实际的纤维采购量往往低于实际用量，体现在存货数据持续走低，这主要体现在碳纤维供需有所缓解，且部分品种价格有所松动的背景下，其降低库存天数。图22：金博与天宜上佳库数据相反存货（元）比000000001 2 3 4 1 2 份 wnd，热场行业内较新的参与者，其2022年或处于保供应的考虑其在纤维端或者半成品待发品等存货上一直处于积累库存的阶段因此2022年新旧玩家在纤维库存中做了反向操作，对纤维行业的采购影响相互抵消。而向2023年展望纤维的供给稳定增热场企业应该难以有动力存储超额的纤维，而行业的格局和参与者也开始稳定，因此热场企业库存周对纤维销售的影响将大幅减弱。新应用：负极热开始应用，保温毡类还是沥青基市场从行业内较大的市场趋来看，金博推动的碳碳材料在负极材料制备中的应用是相对较新也较大的产业动作。其主要设计匣钵和箱板两个环节对石墨材料进行替代作用，而其对成本端可能的节省作用主要考虑以下几个方面：更薄的设计带来的更少的材料用量的使用；更强的力学性能，热稳定性等带来更长的平均使用寿命等。目前从产链商业模式的角度来看，金公增加投入预期增加10万吨负极产能，以自己投产并为产业链代工的模式来验证碳碳负极热场替代石墨的成本优势。从纤维的角度来看，可以从匣钵和箱板的设计结构来看，其与光伏热场有较大的不同：一方面因为其不需要类似拉晶炉热场一样承载较大的硅料以及水冷设施的重量；另一方面其设计结构基本为规则的板状结构组成规则的立方体，因此其对纤维的使用可能先从短切回收料和部分低性能纤维压制而成，而并非使用高性能长丝纤维做针织等技。而从下游碳碳企业的动作来看从传统的热场部件向外保温环—软毡，硬等扩张销售品类也是一定的方向。但是这个领域目前没看到很明显的技术创新趋势，因此在这个领域上还是传统的沥青基碳纤维占主导地位为主。碳陶刹车测算与趋势乘用车碳陶刹车领域开始进入定点到路试的阶段从2021年下半年至2022年开始碳陶刹车系统逐步成为汽车整车厂以及产业链重点推进的环节。目前基本整车厂的维度来看，已经开始逐步启动定点研发工作和试用的覆盖国产多家头部新能源车。而从供给端的角度来看，在行业过去最早参与者包括西北工业大学，中南大学以及其分别孵化的湖南世鑫西安垚和山东道普安公司。这些公司最早参与航空高铁军用领域的碳/碳陶刹车系统而上市公司天宜上佳和金博股份目前也已经进入此行业。事实上产品本身技术相对成熟，不仅在非乘用车上早已较为成熟，在乘用车领域海外在高端车型上也有较为成熟的应用经验，因此推进的决定因素主要还是在于商业模式的跑通。碳陶刹车片具有多种优势，而目前国内的新能源车企对其最感兴趣的关注优势在于三个方面：碳陶过去作为高端跑车的标配，是重要的营销宣传点主要突出安全属性和对标高端属性海外跑车的选配往往标价10万-15万元每辆车以上，而国内长纤盘的售或可以做到1万元人民以；存在较大的减重轻量化意义；可以更灵活的实智能化刹车所需要功能并应对其磨损。因此在乘用车中进入从0-1的快速发展期已经成为了一种必然。长纤盘或成行主流共识，放量车型或选配先行与国外短切盘较为流行的现状不同根据我们在行业中的访谈和调研来看国内在产业界相对共识应主要采取长纤维盘作为主流产品。图23：长纤维盘或成为国内相对较为主流的趋势金博股份公司官网，长纤盘目前成为主流的行业发展方向，也就意味着T700级高性能纤维是国内此行业选取原材料的必然方向。从目前行预期的商业模式来看，国产车厂与碳陶企业初步规划的商业模式在于：部分特高端车型未来将选取标配的产业模式；而真正有望放量的中高端车或先以选配的商业模起步；向更低端车型扩散的可能性暂时较小。目前扩产较领先企业例如天宜上佳，金博等，其都计划先期储十万量以上车辆需求对应的产，其中部分沉积，编织等设备回收利用了先期热场淘汰的部分设备因此具有较大的成本优势。而直接规模化的投产也奠定了产业化快速降本打开市场的可能性。渗透率提升预期波动较大，对纤维贡献有望快速增强从目前产业的趋势来看，乘用车碳陶刹车盘的主要可能放量市场还是在新能源S中高端新能源轿车高性能跑车以及高端客车重型卡车。但其中放量品先采取选配的商业模式，也就意味着渗透率的提升速度难以提前做充分的预测。这里我们暂时对新能源乘用车和商用车带来的国内碳刹车盘以及对应碳纤维用进行测算。表12：碳陶刹车片对碳纤维市场的拉动测算2022E 2023E 2024E 2025E新能源乘用车销量6500000747500084467509291425增速96%15%13%10%中高端渗透率10%11%12%13%中高端新能源车销量65000082225010136101207885碳陶刹车渗透率0.00%2%8%15%碳陶装车数01644581088181182单片碳纤维用量4444单车碳纤维用量16161616碳纤维需求量026312012974202898924新能源商用车销量330000396000463320528184增速79%20%17%14%碳陶刹车渗透率0.00%2%8%15%碳陶装车数079203706579227单片碳纤维用量5555单车碳纤维用量20202020碳纤维需求量0158400741312158455碳纤维用量合计（kg）042152020387324483479数据来源：中汽协，碳纤维应用氢能篇高压气态储氢瓶是碳纤维在氢能的主要应用场景四种储氢方式中，仅高压气态储氢会用到碳纤维在不同的氢储运方式中只有高压气态储氢瓶会采用碳纤维储氢方式包括高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态材料储氢四种其中高压气态储氢是将氢气加压至20P-80P对储氢容器的抗压和轻量化要求较高，目前常采用碳纤维作为产业化解决储氢容器储氢方式体积密度质量密度脱氢温度工作压力特点气态储氢高压气态储氢40.0k储氢方式体积密度质量密度脱氢温度工作压力特点气态储氢高压气态储氢40.0k³4.0%-5.7%室温35MP-80MPa设备结构简单，压缩氢气制备能耗低，充放氢速度快，温度适应范围广，成本低；但储氢积密度低，安全性差。液态储氢低温液态储氢70.7k³＞5.7%室温常压储氢体积密度高，液态氢纯度高，安全性高；但液化过程能耗大，成本高，对储氢容器要高。有机液态储氢73.7k³＞5.7%170℃常压储氢体积密度高，液态氢纯度高，储运过程安全；但能耗大，操作条件苛刻，有发生副反的可能。固态储氢固体材料储氢106.0k³1%-8%290℃常压储氢体积密度高，能耗低，安全性好；但成本高，储氢质量密度低，充放氢效率低。资料来源：固态储氢和有机液态储氢不存在加压问题均不会使用碳纤维氢和有机液态储氢均是通过某种特殊材料的吸附进行常压储氢，不存在加压的问题。液氢储运最核心的是隔热、防氢脆，其储罐为真空绝热深冷压力容器，由内容器和外容器套合组成双层卧式圆柱形筒体；液氢储运的工作压力在1-1.3br接近常压常用奥氏体不锈钢为内容器材料。图24：高压气态储氢瓶结构 图25：低温液态储氢罐结构资料来源《氢能与燃料电池》 资料来源《氢能与燃料电池》碳纤维在高压储氢瓶的应用以轻量化为目标提高质量密度储氢比从轻量化角度出发碳纤维在IIIIIIV型瓶中均有应用高压气体储氢容器主要包括纯钢制金属I型钢制内胆纤维缠绕II型铝内胆纤维缠绕瓶III型）及塑料内胆纤维缠绕瓶IV型，从I型瓶发展到IV型瓶，主要目的是降低气瓶的壁厚以减重。图26：常见的高压气态储氢罐 图27：高压气态储氢罐根据材质不同分为四类资料来源《氢能与燃料电池》 资料来源《氢能与燃料电池》燃料电池汽车主要用III型瓶IV型瓶长管拖车主要用II型瓶I型瓶I型瓶是全金属瓶主要为15pa实验室用瓶和20pa长管拖车的常用瓶II型瓶采用金属内衬外部用玻璃增强纤维缠绕瓶身直筒部分；III型瓶采用金属内衬，外部用碳纤维缠绕整个瓶身，包括直筒和端盖；IV型瓶最轻采用塑料内衬碳纤维缠绕整个瓶身是目前技术水平最高的高压储氢技术。I型瓶II型瓶I型瓶I型瓶V型瓶材料全金属（钢质）金属内胆（钢质）纤维环向缠绕金属内胆（钢铝质）纤维全缠绕塑料内胆纤维全缠绕压强（a）17.5-2026-3030-7030-70重量体积（kg）0.9-1.30.6-1.00.35-1.00.3-0.8储氢密度（g）14-1714-174049成本低中等高高使用寿命15年15年15-20年15-20年资料来源：中国氢能联盟，2021年国内高压储氢瓶碳纤维需求量超500吨2021年我国燃料电池汽车销量1586辆按50%的库存率计算当年燃料电池汽车产量为2,379辆对应碳纤维的需求量571吨按燃料电池汽车平均携带6个储氢（规格为35P/165单瓶碳纤维用量40kg）计算，单车碳纤维用量240kg。表15：2019-2021年我国氢燃料电池汽车的碳纤维消耗总量测算年份201920202021燃料电池车销量(辆)273711771586燃料电池车产量(辆)410617662379碳纤维总用量(吨）985424571资料来源：中国汽车工业协会，2021年丰田iai和现代O燃料电池乘用车的碳纤维需求量分别为355吨和577吨。以丰田ri为例，搭载两个高压储氢罐，两个的总容积122.4升（前60.0升+后62.4，单车的碳纤维用量约60kg。年份201920202021丰田iai销量辆)249417705918对应车载储氢瓶碳纤维需求量(年份201920202021丰田iai销量辆)249417705918对应车载储氢瓶碳纤维需求量(吨）150106355现代NO销量(辆)498767819620对应车载储氢瓶碳纤维需求量(吨）299407577资料来源：香橙会氢能，氢燃料电池发展关键变量：补贴、成本、龙头借鉴新能源汽车和光伏的发展我们认补贴成本以及龙头企业是决定氢燃料电池汽车产业发展的关键要素。图28：光伏行业发展历程 图29：新能源汽车发展历程资料来源： 资料来源：初期看财政补贴：燃料电池的补贴弱于锂电和光伏在补贴政策上氢能很大程度上借鉴了新能源汽车和光伏补贴过程中的教训和经验因此相比而言从起步阶段的制定就显得谨慎稳妥针对燃料电池汽车的补贴最早是在2009年发布《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》予以明确2020年9月《关于开展燃料电池汽车示范应用的通知》出台，采取“以奖代补”方式，对入围示范的城市群按照其目标完成情况给予奖励，示范期暂定为四年。图30：氢燃料电池汽车补贴政策资料来源：燃料电池汽车借鉴了光伏与新能源汽车降补后的框架明确各项技术指标要求，仅对符合功率、里程标准的整车提供补贴；②重视发挥集群示范效应燃料电池汽车自2020年起转向示范应用后已经形3+2示范城市群格局以打破地方保护避免低水平重复建设。图31：光伏主要补贴政策梳理资料来源：图32：新能源汽车主要补贴政策梳理资料来源：受限于目前下游量产少以及补贴门槛严格燃料电池的补贴额度远低于锂电池汽车和光伏截至2021年光伏和锂电池汽车累计补贴额度均已超过3500亿元，氢燃料电累计补贴额度仅60亿元。若按5大示范城市群规划2018年到2025年氢燃料电池累计补贴额度累计接近300亿元按光伏和锂电池汽车发展初期2009年-2016年光伏和锂电池汽车累计补贴均已超过1500亿元，财政补贴额度已大幅减弱。图33：光伏、锂电池汽车与氢燃料电池汽车补贴90070050040030020002009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021） 新能源汽车补贴金额（亿元） 氢燃料电池补贴金额（亿元）资料来源：工信部，wnd，中长期看全生命周期成本：燃料电池重卡可具备经济性《新能源汽车产业发展规划2021-2035年》提出深化“三纵三横战略，锂电池汽车与氢燃料电池汽车区隔竞争，在各自的优势领域发挥最大效用。氢燃料电池优势在于功率高、能量密度大，载重能力强和续驶里程长基于与锂电池汽车互补的思路重卡特别是干线长途运输场景将成为氢燃料电池最具渗透力的领域。区域内短途运输场景 中短途运输场景 区域内短途运输场景 中短途运输场景 干线长途运输场景应用场景港口短途倒运市政专用类矿产短途倒运工程运输商超配送快递物流普通货物运输冷链运输纯电动重卡√√√√√√××氢燃料电池重卡------√√资料来源：注：市政专用类重卡包括环卫车、渣土运输车等对比柴油重卡换电重卡氢燃料电池重卡即使在考虑补贴的情况下，氢燃料电池的全生命周期成本5年100万公里）仍然不具备经济性；预计到2030年，燃料电池系统降至