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光伏熱場碳纖維保溫材料細(xì)分行業(yè)情況
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 弘昌新材    2024-09-27

碳纖維具有高溫穩(wěn)定性、低熱膨脹系數(shù)、低導(dǎo)熱系數(shù)的優(yōu)良特性，由碳纖維制成的碳纖維氈等功能材料可作為熱場保溫材料、阻燃材料廣泛應(yīng)用。

碳纖維氈是一種典型的碳纖維狀隔熱保溫材料，其纖維絲主要在平面內(nèi)排布，纖維之間通過點(diǎn)接觸連接，可以有效減少熱傳導(dǎo)途徑傳遞的熱量。

碳纖維氈整體結(jié)構(gòu)疏松多孔，熱輻射波在內(nèi)部不斷反射而消散，可有效減少熱輻射傳播的熱量，具有優(yōu)良的保溫隔熱和節(jié)能性能。

同時(shí)碳纖維氈具備耐高溫、抗燒蝕性能，可在 2,000℃以上環(huán)境長時(shí)間使用，因此可以用于光伏熱場、熱處理設(shè)備和半導(dǎo)體熱場等高溫環(huán)境的隔熱保溫。根據(jù)碳纖維原絲種類不同，碳纖維氈可分為黏膠基碳纖維氈、聚丙烯腈（PAN）基碳纖維氈和瀝青基碳纖維氈。

②光伏熱場碳纖維保溫材料細(xì)分行業(yè)情況

A.光伏熱場簡介

光伏熱場系統(tǒng)是光伏晶硅制造的主要場所，根據(jù)生產(chǎn)晶硅種類的不同，可分為單晶拉制爐熱場系統(tǒng)和多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)，單晶拉制爐熱場系統(tǒng)主要用于光伏級(jí)單晶硅長晶、拉制過程，多晶鑄錠爐熱場系統(tǒng)用于光伏級(jí)多晶硅鑄錠。

生產(chǎn)單晶硅和多晶硅需要將硅料溫度保持在 1,400℃以上且保持合理的爐內(nèi)溫度分布，熱場溫度及分布會(huì)顯著影響晶硅的生長效率和品質(zhì)，因此光伏熱場系統(tǒng)對(duì)保溫材料的熱穩(wěn)定性和使用溫度要求極高。常見的有機(jī)保溫材料、無機(jī)保溫材料和金屬保溫材料無法在上述極端高溫環(huán)境下穩(wěn)定使用，最高使用溫度超過 2,000℃以上的碳纖維材料是該領(lǐng)域的首選保溫材料。

B.光伏熱場碳纖維保溫材料發(fā)展歷程

碳纖維誕生于 19 世紀(jì)，最初用作白熾燈的發(fā)光體。20 世紀(jì) 50 年代，火箭、航天及航空等尖端技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了對(duì)新型材料的強(qiáng)烈市場需求。美國為了研發(fā)大型火箭和人造衛(wèi)星以及全面提升飛機(jī)性能，開始研發(fā)新型結(jié)構(gòu)材料和耐燒蝕材料。20 世紀(jì) 50 年代至 70 年代，美國聯(lián)合碳化物公司（UCC 公司）、日本大阪工業(yè)試驗(yàn)所、英國航空研究所、日本群馬大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)先后研發(fā)出黏膠基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維及瀝青基碳纖維的制備方法。

20 世紀(jì) 80 年代以后，隨著日本、美國等碳纖維制造企業(yè)技術(shù)工藝不斷進(jìn)步，碳纖維產(chǎn)品性能不斷提升，制造成本不斷下降，碳纖維保溫材料開始逐漸在航空、軍工、半導(dǎo)體等行業(yè)大量采用。由于日本、美國、德國等國家碳纖維制備技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化時(shí)間較早，其在碳纖維保溫材料領(lǐng)域具有先發(fā)優(yōu)勢。

2015 年以前，國內(nèi)碳纖維保溫材料市場主要被德國西格里、美國摩根、法國美爾森、日本吳羽株式會(huì)社為代表的國外企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)企業(yè)主要生產(chǎn) PAN 基碳纖維保溫材料和瀝青基碳纖維保溫材料，生產(chǎn)黏膠基碳纖維保溫材料的企業(yè)較少，同時(shí)產(chǎn)品生產(chǎn)效率較低，價(jià)格較高。

2015 年以后，以公司為代表的國內(nèi)企業(yè)通過自主研發(fā)逐步掌握了石墨軟氈及石墨硬氈保溫材料生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)向產(chǎn)業(yè)鏈上游布局，引入碳纖維原絲編織針刺環(huán)節(jié)，憑借技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新和垂直一體化產(chǎn)業(yè)鏈布局逐步提升產(chǎn)品性能和成本競爭優(yōu)勢。在光伏熱場碳纖維保溫材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn)化生產(chǎn)，填補(bǔ)了技術(shù)空白，國內(nèi)企業(yè)目前已成為國內(nèi)光伏熱場使用碳纖維保溫材料的主要供應(yīng)商。

C.光伏熱場碳纖維保溫材料需求情況

在全球“碳達(dá)峰、碳中和”的大背景下，能源行業(yè)清潔化、低碳化已成為共識(shí)，各國都將可再生能源作為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的重要路徑。同時(shí)，隨著國際地緣政治格局的復(fù)雜化，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)也逐漸成為國家保障能源安全、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、增加本國就業(yè)的重要舉措。光伏發(fā)電具有經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、資源易得等優(yōu)點(diǎn)，在全球能源轉(zhuǎn)型中承擔(dān)越來越重要的角色。

近年來全球和中國光伏新增裝機(jī)量快速增長，據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)及集邦咨詢統(tǒng)計(jì)，2023 年全球光伏新增裝機(jī)量為 411GW，近五年復(fù)合增速達(dá) 31.13%。2023 年國內(nèi)光伏新增裝機(jī)量達(dá)216.88GW，近五年復(fù)合增速達(dá) 37.42%。隨著光伏發(fā)電降本增效穩(wěn)步推進(jìn)、終端應(yīng)用場景多樣化，全球及中國光伏裝機(jī)容量將保持增長態(tài)勢，預(yù)計(jì) 2024 年全球光伏新增裝機(jī)量將達(dá) 474GW。

硅片是制造光伏組件的主要原材料，受益于中國光伏硅片廠商的技術(shù)進(jìn)步和大幅擴(kuò)產(chǎn)，近年來中國硅片產(chǎn)能和產(chǎn)量在全球硅片產(chǎn)能和產(chǎn)量中占比逐步提升，目前已占據(jù)絕對(duì)領(lǐng)先地位。2022年末，全球硅片總產(chǎn)能約 664GW，同比增長 60.2%，中國硅片產(chǎn)能約 650.3GW，占全球總產(chǎn)能的比重為 97.94%。全球硅片總產(chǎn)量約 381GW，同比增長 63.6%，中國硅片產(chǎn)量達(dá) 371GW，占全球總產(chǎn)量的比重為 97.43%，根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2023 年中國硅片產(chǎn)量達(dá) 622GW。

光伏行業(yè)的快速發(fā)展為光伏熱場隔熱保溫材料等相關(guān)耗材行業(yè)創(chuàng)造了增量需求。

D、光伏熱場碳纖維保溫材料市場發(fā)展趨勢

a、下游光伏晶硅擴(kuò)產(chǎn)持續(xù)拉動(dòng)光伏熱場碳纖維保溫材料需求

近年來隨著光伏行業(yè)的快速發(fā)展，光伏晶硅制造企業(yè)紛紛投資擴(kuò)產(chǎn)單晶硅拉晶爐及相關(guān)配套項(xiàng)目，一般項(xiàng)目建設(shè)周期約 2-3 年，晶硅擴(kuò)產(chǎn)產(chǎn)能的逐步釋放和對(duì)上游耗材的持續(xù)消耗將帶動(dòng)光伏熱場碳纖維保溫材料需求的快速增長。

中國主要晶硅制造企業(yè)擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃

晶科能源（688223.SH）：2023 年 5月 25 日根據(jù)公司披露的《關(guān)于簽訂 56GW 垂直一體化項(xiàng)目投資合作協(xié)議的公告》，其擬在山西省建設(shè)年產(chǎn) 56GW 單晶拉棒、硅片、高效電池和組件垂直一體化大基地，項(xiàng)目共分四期，一期項(xiàng)目預(yù)計(jì) 2024 年第一季度投產(chǎn)，二期項(xiàng)目預(yù)計(jì)2024 年第二季度投產(chǎn)，三期、四期項(xiàng)目預(yù)計(jì) 2025 年建成投產(chǎn)。

2023 年 5月 17 日根據(jù)公司披露的《向不特定對(duì)象發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券上市公告書》，其募投項(xiàng)目包括“二期 20GW 拉棒切方項(xiàng)目一階段 10GW 工程建設(shè)項(xiàng)目”。

阿特斯（688472.SH）：2023 年 7月 29 日根據(jù)公司公告，其擬在呼和浩特建設(shè)年產(chǎn) 20GW 單晶拉棒、40GW 單晶坩堝項(xiàng)目，項(xiàng)目計(jì)劃總投資 80 億元，建設(shè)周期 9 個(gè)月。 

2023 年 3月 22 日根據(jù)公司招股說明書，其募投項(xiàng)目包括年產(chǎn) 10GW 拉棒項(xiàng)目、阜寧 10GW 硅片項(xiàng)目、年產(chǎn) 4GW 高效太陽能光伏電池項(xiàng)目、年產(chǎn) 10GW 高效光伏電池組件項(xiàng)目等。

TCL 中環(huán)(002129)：2023 年 2月 15 日根據(jù)公司與銀川經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)簽署的《關(guān)于與銀川經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)簽署項(xiàng)目合作協(xié)議的公告》，公司將在銀川經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)年產(chǎn) 35GW 高純太陽能超薄單晶硅片智慧工廠及其配套項(xiàng)目。

通威股份（600438.SH）：2023 年 8月 21 日根據(jù)公司公告，其擬在峨眉山市建設(shè)年產(chǎn) 16GW 拉棒、16GW 切片、16GW 電池片項(xiàng)目，預(yù)計(jì)投資總額約 100 億元，項(xiàng)目力爭 2024 年底前投產(chǎn)。

2022 年 8月 18 日根據(jù)公司公告，其擬在包頭市建設(shè)年產(chǎn) 20 萬噸高純晶硅及配套項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資約 140 億元，預(yù)計(jì) 2024 年內(nèi)竣工投產(chǎn)。

晶澳科技（002459.SZ）：2023 年 7月 14 日根據(jù)公司向不特定對(duì)象發(fā)行可轉(zhuǎn)換公司債券募集說明書，其擬募資新建包頭晶澳（三期）20GW 拉晶、切片項(xiàng)目，項(xiàng)目投資總額 58 億元，建設(shè)周期為 32 個(gè)月。 

2023 年 6月 6 日根據(jù)公司公告，公司擬在鄂爾多斯高新區(qū)投資建設(shè)年產(chǎn)30GW 拉晶、10GW 硅片、10GW 組件項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資約60 億元，建設(shè)周期預(yù)計(jì)為 36 個(gè)月。

雙良節(jié)能（600481.SH）：2023 年 12月 30 日根據(jù)公司公告，公司擬向特定對(duì)象發(fā)行募集資金總額預(yù)計(jì)不超過 16.1 億元用于建設(shè) 38GW 大尺寸單晶硅拉晶項(xiàng)目。

2022 年 11月 26 日根據(jù)公司公告，其擬與包頭稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)簽署《雙良節(jié)能系統(tǒng)股份有限公司 50GW 大尺寸單晶硅拉晶項(xiàng)目合作協(xié)議》，在包頭稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)內(nèi)投資建設(shè)“50GW 大尺寸單晶硅拉晶項(xiàng)目”，總投資 105億元，項(xiàng)目建設(shè)期 2 年。

美科股份：2022 年 11月 22 日根據(jù)公司招股說明書，其募投項(xiàng)目包括“包頭美科硅能源有限公司三期 20GW 單晶拉棒項(xiàng)目”。

弘元綠能（603185.SH）：2022 年 6月 22 日根據(jù)公司公告，公司擬在內(nèi)蒙古包頭投資建設(shè)年產(chǎn) 40GW單晶硅拉晶及相關(guān)配套生產(chǎn)項(xiàng)目，擬總投資約 148 億元。一期項(xiàng)目預(yù)計(jì) 2023 年達(dá)產(chǎn)，二期項(xiàng)目將根據(jù)市場情況推進(jìn)。

天合光能（688599.SH）：2023 年 5月 30 日根據(jù)公司公告，公司擬在四川省什邡市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)建設(shè)年產(chǎn) 25GW 單晶拉棒及配套項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資約 107 億元，建設(shè)周期 12 個(gè)月。

2022 年 6月 18 日根據(jù)公司公告，公司擬在西寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)天合光能（西寧）新能源產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目，產(chǎn)業(yè)園包括年產(chǎn) 30 萬噸工業(yè)硅、年產(chǎn) 15 萬噸高純多晶硅、年產(chǎn) 35GW 單晶硅、年產(chǎn) 10GW 切片、年產(chǎn) 10GW 電池、年產(chǎn) 10GW 組件以及15GW 組件輔材生產(chǎn)線。項(xiàng)目計(jì)劃于 2022 年正式開工建設(shè)，預(yù)計(jì)到 2025 年底全部建成。

高景太陽能： 2022 年 5月 31 日公司與四川宜賓市人民政府、敘州區(qū)人民政府簽署合作協(xié)議，擬建設(shè)年產(chǎn) 50GW 直拉單晶硅棒和 30GW 單晶硅拉棒切片生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目，總投資 220 億元。

隆基綠能（601012.SH）：2023 年 6月 6 日根據(jù)公司公告，公司擬在陜西省西咸新區(qū)投資建設(shè)年產(chǎn)20GW 單晶硅棒、24GW 單晶電池及配套項(xiàng)目，其中一期項(xiàng)目為年產(chǎn) 20GW 單晶硅棒、12GW 單晶電池項(xiàng)目，預(yù)計(jì)投資金額 75 億元，2024 年下半年逐步投產(chǎn)，2025 年底前達(dá)產(chǎn)。

2022 年 8 月 14 日根據(jù)公司與鄂爾多斯市人民政府、伊金霍洛旗人民政府簽訂的《投資合作協(xié)議補(bǔ)充協(xié)議》，公司擬在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗蒙蘇經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)的年產(chǎn)20GW 單晶硅棒和切片項(xiàng)目將變更為年產(chǎn) 46GW 單晶硅棒和切片項(xiàng)目，公司項(xiàng)目子公司的投資金額預(yù)計(jì)將增加 69.5億元。

2022 年 3月 13 日根據(jù)公司與鄂爾多斯市人民政府、伊金霍洛旗人民政府簽訂的《投資合作協(xié)議》，公司擬在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗蒙蘇經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)投資建設(shè)年產(chǎn) 20GW 單晶硅棒和切片項(xiàng)目、30GW 高效單晶電池項(xiàng)目及 5GW 高效光伏組件項(xiàng)目，預(yù)計(jì)項(xiàng)目總體投資金額 195 億元。

宇澤新能源：2023 年 4月 18 日2023 年 4 月 18 日公司昆明東川基地年產(chǎn) 20GW 單晶硅拉棒生產(chǎn)線項(xiàng)目開工，項(xiàng)目總投資 50 億元。

2022 年 10月 23 日2022 年 10 月 23 日公司與云南楚雄市簽約建設(shè)年產(chǎn) 20GW單晶硅拉棒和 20GW 切片項(xiàng)目。

2022 年 2月 19 日2022 年 2 月 19 日公司與云南曲靖經(jīng)開區(qū)簽訂總投資約 60億元的 20GW 單晶拉棒切片項(xiàng)目合作協(xié)議，2022 年 3 月 9日公司與云南省文山州政府簽訂合作框架協(xié)議，擬在文山州投資建設(shè)年產(chǎn) 30GW 單晶拉棒及 30GW 切片項(xiàng)目。

b.光伏硅片技術(shù)路徑變革促進(jìn)熱場碳纖維保溫材料升級(jí)換代

下游技術(shù)路徑的變革促進(jìn)了光伏熱場碳纖維保溫材料產(chǎn)品類型的升級(jí)換代，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)也提出了更高的要求。根據(jù)晶體取向不同，硅片可分為單晶硅片和多晶硅片兩大類。目前光伏硅片已完成了從多晶硅產(chǎn)品為主向單晶硅片產(chǎn)品為主的轉(zhuǎn)換，2022 年單晶硅片市場份額占比達(dá) 97.5%。

單晶硅拉晶較多晶硅鑄錠能耗更高，根據(jù)中國光伏協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2022 年多晶硅鑄錠環(huán)節(jié)能耗約 8.0kWh/kg-Si，單晶硅拉晶環(huán)節(jié)的平均能耗約 24.4kWh/kg-Si，單晶硅生產(chǎn)廠商對(duì)熱場保溫材料的保溫性能也提出了更高的要求。由于黏膠基碳纖維氈的保溫性能優(yōu)于聚丙烯腈（PAN）基碳纖維氈，因此在二者價(jià)格差異逐漸縮小的背景下，黏膠基碳纖維氈將逐步替代聚丙烯腈基碳纖維氈，成為主流的光伏熱場隔熱保溫材料。

根據(jù)摻雜元素的不同，光伏單晶硅片可分為 P 型單晶硅片和 N 型單晶硅片，與 P 型單晶硅片相比，N 型單晶硅片具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，是未來技術(shù)發(fā)展趨勢。根據(jù)中國光伏協(xié)會(huì)預(yù)測，2023 至 2030 年 N 型電池占比逐步提升。由于 N 型單晶硅片對(duì)純度要求高于 P 型單晶硅片，對(duì)光伏熱場碳纖維保溫材料產(chǎn)品的純度等要求也逐步提升，對(duì)生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品品控和新品研發(fā)能力提出較高要求。

更多行業(yè)研究分析請(qǐng)參考思瀚產(chǎn)業(yè)研究院《2024-2028年中國碳纖維行業(yè)市場現(xiàn)狀及發(fā)展研究報(bào)告》，同時(shí)思瀚產(chǎn)業(yè)研究院亦提供行研報(bào)告、可研報(bào)告、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、商業(yè)計(jì)劃書、專項(xiàng)調(diào)研、建筑設(shè)計(jì)、境外投資報(bào)告等相關(guān)咨詢服務(wù)方案。