碳素行业分析报告

碳素行业分析报告 目 录一、行业概述51、传统炭素制品5（1）石墨电极简介5（2）炭块简介6（3）铁矿石简介62、等静压石墨简介6（1）概述6（2）应用领域8半导体行业8冶金行业8电火花加工业9核工业9其他9（3）行业格局9国外格局9国内格局113、碳纤维简介13（1）概述13定义13性能特点13碳纤维分类14碳纤维制备15（2）应用领域16文体休闲16建筑领域17风电领域17汽车领域17航空航天17（3）国内产能分布184、针状焦简介19（1）定义和分类19（2）应用领域20（3）行业格局20二、碳纤维前景广阔的新材料领域211、航空航天、风电成为需求快速增长点21（1）航空航天22（2）风电叶片22（3）其他领域24建筑领域24汽车减重242、2015 年后供给出现缺口25（1）需求测算25（2）产能统计263、进口替代空间大27三、等静压石墨行业分析281、下游需求快速增长28（1）电火花加工市场空间巨大28（2）未来第四代核电站将大幅拉升核石墨需求30（3）光伏产业有望逐步走出低谷322、进口依赖度80%，进口替代空间大33四、针状焦替代进口，降本增效341、受益钢铁产业调整35（1）电炉钢占比提升，拉动针状焦需求35（2）电炉“大换小”，拉动针状焦需求362、进口替代，降本增效37五、行业标杆分析：方大碳素381、凤凰盘涅业务转型带来估值业绩双升38（1）新业务带来估值业绩双提升38（2）新项目盈利前景好，确定性大392、公司的竞争优势40（1）规模和成本优势40（2）技术传承和设备优势40（3）全产业链优势41一、行业概述1、传统炭素制品（1）石墨电极简介炭和石墨材料是以碳元素为主的非金属固体材料。石墨电极类根据允许使用电流密度大小，可分为普通功率石墨电极。高功率电极、超高功率电极。石墨电极以石油焦、针状焦为原料，煤沥青作结合剂，经煅烧、配料、混捏、压型、焙烧、石墨化、机加工而制成，是在电弧炉中以电弧形式释放电能对炉料进行加热熔化的导体。按照使用功率的不同，可以分为普通功率石墨电极、高功率石墨电极、超高功率石墨电极。石墨电极工艺流程图石墨电极的分类（2）炭块简介炭块包括高炉炭块、铝槽炭块（底部炭块及侧部炭块）和电炉炭块，其主要原材料为无烟煤及冶金焦，煤沥青为粘结剂，经原料制备、配料、混粘、成型、焙烧、机加工而制成。其中高炉炭块作为耐高温抗腐蚀材料用于砌筑高炉内衬；底部炭块、侧部炭块、电炉块则用于铝电解槽和铁合金电炉等。（3）铁矿石简介目前具有100 万吨铁精粉的生产能力。铁矿位于辽宁抚顺，露天磁选开采。2、等静压石墨简介（1）概述等静压石墨是指采用等静压成型方式生产的石墨材料，也称为“各向同性”石墨。等静压成型是将待压物料经过密封后臵于高压容器中，利用液体介质不可压缩的性质和均匀传递压力的性质从各个方向对物料进行均匀加压。根据流体力学原理，其压强大小不变且均匀地传递到各个方向，因此高压容器中的粉料在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的。采用上述方法使粉料致密成坯体的方法称为等静压成型。按照等静压成型按成型时温度划分，还可分成冷等静压、温等静压和热等静压。热等静压生产的石墨性能最高，但价格昂贵，例如神州6 号逃逸装臵上的石墨材料就是采用热等静压技术生产的，价值高达2 万元/kg。等静压石墨尤其是民用等静压石墨材料的生产大多采用冷等静压。等静压石墨具有以下优点：适合大规格成型、压制异型制品。由于采用液体加压，表明均匀受力压缩；压力可达160200Mpa 甚至更高，压缩强度高。因此适合压制大规格制品。可改变模具形状直接压制成异形坯。材料组织结构致密均匀，硬度高、强度高。液体加压，制品均匀受力；可选保压时间以及控制泄压速度，释放压力后制品弹性后效小，是压制超细结构产品的前提条件之一；压力大、强度高，因此制品硬度和强度均较高。各向同性（特性与尺寸、形状、取样方向无关）。由于液体中加压，各向压力相同，制品具有各向同性。抗热震性能好、耐高温。材料抗热震性能好，在急冷急热工况条件下不易开裂； 耐高温，比用其他方式生产的石墨材料抗氧化性能强。等静压石墨具有高强度、高密度、高纯度、化学稳定性高、结构致密均匀、耐高温、耐辐照、导电率高、耐磨性好、自润滑、易加工等特点，广泛应用于冶金、化工、航天、电子、机械、核能等工业领域。尤其是大规格高质量的特种石墨，作为替代性材料，在高科技、新技术领域有着宽广的应用空间，具有广泛的应用前景。（2）应用领域等静压石墨广泛应用于半导体、冶金设备、电火花加工、核工业和军工行业。半导体行业由于等静压石墨材料的具备高强、高密、各向同性好，制成的石墨部件在使用过程中受热、加热都较均匀，同时由于材料的密度均匀能够有效的减小材料受急冷急热而产生的内应力（抗热震性能好），故可大大延长设备或器具的使用寿命周期，所以在半导体、太阳能行业中，大量用等静压石墨（各向同性石墨），制作Cz 型单晶直拉炉热场石墨部件（坩埚、加热器、导流筒、保温罩等）；多晶硅熔铸炉用加热器、；化合物半导体制造用加热器、坩埚、等部件。等静压石墨属于石墨材料中的精品，具有其他普通石墨不具备的优异性能，是多晶硅、单晶硅制造业热场中耐热材料的首选基础性材料。冶金行业主要用于金属连铸结晶器、超硬材料生产用的耐高温、耐高压模具。等静压石墨由于组织细密、强度高、热传导均匀，能提高产品的表面光洁度和内在质量，同时设备使用寿命长，是结晶器和模具的最佳材料。电火花加工业与铜电极相比，石墨电极具有电极消耗小、加工速度快、密度小（同尺寸电极重量轻，降低电极成本）、机械加工方便、成本低等一系列优点，是电火花加工用电极的理想材料。核工业等静压石墨具有优异的减速和反射性能、高结构强度、高纯度、良好均匀的导热性，使之成为核能领域不可缺少的材料之一。其他等静压石墨还可用于机械、化工、宇航、电器、生物工程领域，作为密封环、活塞环、轴承、换热器、火箭喷嘴、电刷、人造骨、人造牙和心脏瓣膜等。（3）行业格局国外格局全球等静压石墨主要集中在日本、美国、德国和法国等有限几个企业当中。A、日本日本等静压石墨在产量、质量、品种、规格以及拓展应方面均达到了世界先进水平。从事等静压石墨研制的企业最多，包括东洋炭素、东洋碳（卡朋）（1992年已被东海炭素有限公司兼并）、东海碳素、新日本科技炭素、揖斐川电气、东北协和炭素、东芝陶瓷、日立化成和昭和电极等。产品规格最大：这几家公司都具备了生产1000mm 或超过1000mm能力。应用领域最广：日本的等静压石墨不仅应用于半导体、太阳能、冶金、机械加工、原子能等工业，还推广应用到生物工程与电机制造等领域。总产量最高： 1995 年1996 年统计日本年生产等静压石墨能力约为1.3万吨。2008 年日本各公司等静压石墨材料总产能达3 万吨/年左右，增长速度迅猛。B、美国美国是世界上最早从事各向同性石墨研究和生产的国家，目前在美国生产经营各向同性石墨的主要企业有：步高（POCO）石墨公司、尤卡炭素公司、大湖炭素公司、斯塔克浦尔炭素公司、圣玛利工厂（圣玛利工厂已被法国罗兰炭素公司兼并）。尤卡炭素、大湖炭素公司、斯塔克浦尔炭素公司产品在国际上享有盛名，中国市场相对较少。C、德国德国西格里碳素集团（收购了林斯道夫炭素后更名为“西格里集团（SGL）”）和逊克炭素公司是德国从事等静压（各向同性）石墨开发和生产的主要企业。西格里集团产品，除等静压石墨外，还有挤压成型、模压成型制品，产品广泛用于光伏产业、电火花加工、金属连铸等众多行业，产品涉及行业及领域最广，在中国市场影响力很大。D、法国法国罗兰炭素公司在国际上居领先地位的是石墨换热器产品，其基体也是采用等静压石墨材料。收购美国圣玛利工厂后等静压石墨材料应用方面取得较出色的拓展。在重庆成立重庆罗兰特种石墨有限公司，该公司于2007 年10 月投产， 产能为4000 吨/年，其产品计划70%出口，30%销售于中国市场。E、俄罗斯、波兰两个国家等静压石墨研制水平相当，后者研制时间大约晚了20 年，由于投入不足，产品质量水平，远落在：美、德、法、日以及中国等国后面，尚处于研制完善阶段。国内格局60 年代初我国开始了等静压技术的研究， 对碳、石墨等多种粉末进行了试制研究工作。60 年代中期，用国产以及从国外引进了小型冷等静压机，实验使用领域进一步扩大，试制工作主要在科研院所进行，没形成批量生产能力。70 年代末和80 年代中国的炭素生产企业：吉林炭素厂、东新电碳厂、哈尔滨电碳厂、上海碳素厂分别添臵了冷等静压机用于炭素材料试制，成为国内最先尝试生产等静压石墨的首批企业。西安43 所和北京703 所为国防军工企业，具备冷等静压机外还配臵了热等静压机，所研制石墨材料主要应用于与航天、航空等国防有关的领域未参与大规格高纯、高密、高强石墨材料研制，仅在理论上进行过一些探讨，未介入市场的竞争。在等静压石墨领域，国内形成了以中钢系（吉林炭素+上海炭素）、方大碳素系（兰州炭素+成都炭素）、东新电碳、重庆罗兰等为主的寡头垄断格局。国内现有等静压生产线国内在建、拟建等静压石墨生产线3、碳纤维简介（1）概述定义碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，含碳量高于90%。碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、导电和导热等性能，是一种兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征的化工新材料，是新一代的增强纤维。性能特点碳纤维具有以下优点：1）密度小、质量轻，密度为1.52gcm- 3，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；2） 强度、弹性模量高，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa 以上，是钢的79 倍，抗拉弹性模量为230430Gpa 亦高于钢；同时，耐疲劳性好，弹性回复l00%。3）具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；4）导电性好，导电性能介于金属和非金属之间；5）耐高温和低温性好，在3000非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；6）耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓HCl、H3PO4、H2SO4 等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。但是碳纤维也存在以下缺点：耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理来避规这些缺点。碳纤维分类按原料来源，碳纤维可分为聚丙烯腈系基（PAN）碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维。PAN 基、沥青基和粘胶基碳纤维工艺比较PAN 基、沥青基和粘胶基碳纤维产品性能比较按照每束含碳纤维的根数分，分为工业级大丝束（24k、60 K、120 K、360 K 和480 K）和宇航级小丝束（1 K、3 K、6 K、12K、24K）。大丝束碳纤维主要应用与风电、汽车工业；小丝束碳纤维主要应用于军工、航空领域及其体育休闲领域。小丝束碳纤维价格要高于大丝束碳纤维。碳纤维制备碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。碳纤维布第一、原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相（苯可溶各向异性沥青）和潜在中间相（喹啉可溶各向异性沥青）等。作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。第二、预氧化(聚丙烯腈纤维200300)、不熔化（沥青200400）或热处理(粘胶纤维240),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。第三、碳化,其温度为：聚丙烯腈纤维10001500,沥青15001700,粘胶纤维4002000。第四、石墨化,聚丙烯腈纤维为25003000,沥青25002800,粘胶纤维30003200。第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲和性。第六、上浆处理,防止纤维损伤,提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不同的断面结构。不同碳纤维生产工艺流程对比分析（2）应用领域文体休闲主要包括渔具、游艇、高尔夫球头球杆、羽毛球拍、网球拍、滑雪板、箭杆、直行车等。文体休闲领域对碳纤维性能要求不高，主要应用低端碳纤维。建筑领域碳纤维在建筑领域主要用于加固和修复混凝土结构。碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的10 倍，弹性模量与钢材相当，高弹性碳纤维的弹性模量在钢材的2 倍以上，施工性能与耐久性良好。通过碳纤维对混凝土结构物的补强，可以提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件加固补强，减少地震带来的危害和延长建筑物使用寿命。风电领域风力发电机超过3MW、叶片长度超过40m 时，采用碳纤维制造叶片成为必要的选择（主要受力部分采用碳纤维复合材料）。碳纤维复合材料在叶片上的应用, 无疑将促进风能发电产业的发展。汽车领域汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。航空航天航空航天碳纤维复合材料能够减轻飞机质量，进而节省燃油、降低制造成本、降低排放、增大航程。正因如此，飞机机体结构复合材料化程度是飞机先进性的重要标志。（3）国内产能分布国内碳纤维产能（2009）碳纤维在建产能4、针状焦简介（1）定义和分类针状焦是生产超高功率电极、特种炭素材料、炭纤维及其复合材料等高端炭素制品的原料。用针状焦制成的炭素材料具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点。根据生产原料的不同，针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦两种。以石油重质油为原料生产的针状焦为油系针状焦；以煤焦油沥青及其馏为原料生产的针状焦为煤系针状焦。两种针状焦生产工艺不完全相同，但其用途基本相同。如需生产HP 和中小规格的UHP 石墨电极，一般选用煤系针状焦做骨料，而要生产大规格的UHP 石墨电极，需选用石油系针状焦做骨料，但需要进一步减小其CTE 值，如通过提高其颗粒粒径比例和在内热串接石墨化炉内进行高温石墨化。油系和煤系针状焦性能比较针状焦生产分为3 个工段， 即原料预处理、延迟焦化和煅烧工段。国际上针状焦生产方法是按原料预处理工艺来命名， 延迟焦化和煅烧工段的工艺大同小异。（2）应用领域与使用石油焦相比，使用针状焦的炭素制品具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点，因此，针状焦主要用于生产超高功率电极、特种炭素材料、炭纤维及其复合材料等高端炭素制品。作为原料的针状焦，其质量很大程度上决定高端炭素制品的最终性能。（3）行业格局国外针状焦生产企业国内针状焦产能情况二、碳纤维前景广阔的新材料领域1、航空航天、风电成为需求快速增长点目前碳纤维的下游主要集中于：体育休闲、航空航天、工业与能源行业。2011 年体育休闲、航空航天、工业与能源行业的需求占比分别为17%、16%和67%。体育休闲领域，主要包括渔具、游艇、高尔夫球头球杆、羽毛球拍、网球拍、滑雪板、箭杆、直行车等。文体休闲领域对碳纤维性能要求不高，主要应用低端碳纤维，也是国内碳纤维应用的主要领域。航空航天领域，主要使用碳纤维复合材料能够减轻飞机质量，进而节省燃油、降低制造成本、降低排放、增大航程。能源和工业领域是碳纤维应用的重点，利用碳纤维强度高、重量轻的特点，主要用于压力容器增强、土木工程增强、制造大尺寸风力叶片、汽车减重等。（1）航空航天碳纤维复合材料由于其比强度高、比模量高和不生锈，已成为飞机、导弹、运载火箭、人造卫星等航天航空领域不可不可缺少的结构材料。飞机主翼、水平和垂直的横尾翼和横梁等部件采用碳纤维复合材料可以大幅度降低飞机结构重量，改善飞机性能，减少燃料消耗。碳纤维复合材料在小型商务飞机和直升飞机上的使用量已占7080，在军用飞机上占3040，在大型客机上占1550 。例如，B787 和A380 等大型飞机碳纤维的用量约30 吨/架。与国外相比，我国军用战斗机上碳纤维复合材料最大用量尚不足10%，最新研制的A R J21 支线客机复合材料用量不足2%。（2）风电叶片风电做为清洁、可再生、安全能源，风能发展潜力巨大。增大风电单机容量和提高转换效率是风力发电的发展方向。风电叶片作为捕获风能的关键部件，叶片长度也从最初的20 米扩展到60 米以上。当风力发电机低于3MW，叶片长度不超过40 米时，风电叶片普遍采用玻璃纤维复合材料（GFRP）。但是随着风力发电单机功率、叶片长度的增加，当风力发电机超过3MW、叶片长度超过40m 时，玻璃纤维逐渐显示出性能的不足，采用碳纤维制造叶片成为必要的选择（主要受力部分采用碳纤维复合材料）。应用碳纤维复合材料（CFRP），可以实现叶片的大型化和轻量化，而且具有更优的抗疲劳性和更高的能源转换效率。由于成本原因，目前CFRP 只用于叶片的关键部位，例如横梁、前后边缘、叶片根部等。对于关键部位使用成本更高的CFRP 的大尺寸叶片而言，由于总量的降低、安装成本的下降和运行效率的提高，总成本反而下降。据测算，使用CFRP，直径为120m 风轮叶片有效减少总体自重达38，叶片成本降低14%，并使整个风力发电装臵成本降低4.5%。未来海上风电机组的额定功率将超过20MW、转子直径约200m，碳纤维能够为海上风力发电提供更轻质、更抗拉力、更耐腐蚀的叶片和塔架材料。2011 年，全球风电用碳纤维1.23 亿吨，占全球碳纤维用量的29%，预计2015 年将达到3.76 亿吨，年均增长32%。（3）其他领域建筑领域碳纤维在建筑领域主要用于加固和修复混凝土结构，主要包括碳纤维材料与配套树脂。碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的10 倍，弹性模量与钢材相当，高弹性碳纤维的弹性模量在钢材的2 倍以上，施工性能与耐久性良好。通过碳纤维对混凝土结构物的补强，可以提高结构构件的抗弯、抗剪承载力，达到对结构构件加固补强，减少地震带来的危害和延长建筑物使用寿命。汽车减重汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%；汽车整备质量每减少100 公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6 升；汽车重量降低1%，油耗可降低0.7%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。此外，油田开采的抽油杆、压力容器增强等多个领域的增长，都将提升碳纤维的需求。随着碳纤维应用领域的增加，需求增长将超预期增长。以风电为例，随着风机大型化，短短几年内，对碳纤维的需求从无到有，2011 年已经达到1.23 万吨，达到碳纤维需求的29%。2、2015 年后供给出现缺口（1）需求测算2011 年全球碳纤维需求量4.4 万吨，根据预测，2015 年将达到8.2 万吨，2019 年达到13.4 万吨。2011-2015 年的年均增速17%，2015-2019 年的年均增速13%。（2）产能统计截至2012 年全球碳纤维小丝束产能6.26 万吨，大丝束产能3.25 万吨。从数字上看，产能严重过剩。但是，由于碳纤维细分品种多，生产转换以及成品率造成实际产量严重低于名义产能。按照目前的技术水平，实际产量只能达到名义产能的65%70%。如果按照70%的利用率，2015 年之后，碳纤维行业将逐步供不应求。另外，多数碳纤维产能集中于低端产品（主要用于钓鱼竿、高尔夫球杆、羽毛球拍、网球拍等体育休闲领域），未来即使产能过剩，也将主要体现在低端产能中，中高端产能仍供不应求。3、进口替代空间大据统计，2008 年国内聚丙烯腈基（PAN）碳纤维产量不到500 吨，进口量约6000 吨。2009 年国内碳纤维的需求总量已超过8000 吨，国内产量仅900 多吨。2011 年，国内需求超过10000 吨，国内实际产量仅2000吨。目前国内少数利用自主技术研制的国产T300、T700 碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。而制约国内碳纤维产量和进口替代的障碍主要有几个：一是原丝产能限制。目前国内只有以奇峰化纤为首的几家公司能够批量生产 T300 级原丝，其余依靠进口，而 T300 以上碳纤维原丝国外实施封锁，只出售附加值更高的碳纤维成品。二是耐高温材料及大型高温炉。国产碳化炉采用仅能允许在1400以下温度使用的碳化硅作为发热体，国外采用高纯石墨材料1800以上的高温碳化炉严格限制对国内的出口。三是国内设备规模较小，成本较高。三、等静压石墨行业分析1、下游需求快速增长等静压石墨广泛应用于半导体、冶金设备、电火花加工、核工业和军工行业。（1）电火花加工市场空间巨大使用等静压石墨作为电极进行电火花加工具有以下优点：1）电极制造效率高：高速铣粗加工较铜快3 倍；高速铣精加工较铜快5 倍。而且等静压石墨电极不需要额外的人工处理，而铜电极则需要人手挫磨。2）可加工性好：能实现复杂的几何造型。3）重量轻，易于制造大型模具：密度不足铜的1/4。4）热稳定性好，不变形无加工毛刺，加工精度高。5）电极加工效率高。在一般情况下的放电加工中，采用石墨电极的加工要比采用铜电极快58%。利用电极加工模具的时间大幅减少，降低制造成本。由于石墨电极相对于传统铜电极的众多优点，成为发达国家电火花加工的主要电极，石墨电极：铜电极比例为8:2。而我国的石墨电极的应用比例仅30%，提升潜力大。在诸如预留量等很多方面，石墨电极和铜电极在设计上存在差异。此外，只有在特定应用环境下的适合的石墨选型以及放电参数才能达到理想的加工效果。传统的铜电极用户需要逐步适应和学习石墨电极的设计方法。石墨电极在中高端电火花模具加工的全面普及是大势所趋，石墨电极在电火花加工领域的需求潜力巨大。（2）未来第四代核电站将大幅拉升核石墨需求石墨应用于核电领域具有以下优点：1）石墨具有较高的散射截面和极低的热中子吸收截面，较高的散射截面用以慢化中子，低的吸收截面防止中子被吸收，使得核反应堆能够利用少量燃料达到临界或正常运行。2）石墨是耐高温材料。它不像金属那样强度随温度而下降，而是略有增加，在2000以下应用，不会出现问题。3）石墨有良好的导热性能，在堆内可以有效地降低温度梯度，不致产生太大的热应力。4）石墨化学性质非常稳定。除了高温下的氧化、水蒸气外，可以耐酸、碱、盐的腐蚀，因而可以用作熔盐核反应堆和铀铋核反应堆的堆芯构件。5）石墨抗辐照性能极好，能长期在堆内服役3040 年。6）石墨可加工性好。高温气冷堆是国内拥有完全自主知识产权的先进的第四代核电技术。高温气冷堆具有以下优点：热效率高：（比压水堆高25%）；建设周期短：100MW 容量高温气冷堆采用模块化建造方式，建造周期可缩短到两年，与压水堆核电厂56 年的建造周期相比，降低了建造期的利息，可使建造比投资减少20%左右；系统简单：高温气冷堆具有的非能动安全特性使系统大为简单，不必设臵压水堆核电厂中的堆芯应急冷却系统和安全壳等工程安全设施，节省了建造投资。固有安全性高：氦气化学稳定性好，传热性能好，而且诱生放射性小；停堆后能将余热安全带出，不易发生堆芯熔融，固有安全性好。自上世纪八十年代中期，我国开展了10MW 高温气冷实验堆的研究、开发，于2000 年12 月建成临界，2003 年1 月实现满功率并网发电。受日本福岛核事故的影响的华能石岛湾高温气冷堆核电站，2012 年12月底开工。这是继清华实验堆后全球首座四代核电示范堆，也是中国“十二五”获批的第一个核电项目。压水堆对核石墨的需求量很小。未来的第四代核电技术，不管是高温气冷堆还是熔盐堆对核石墨的需求量均很大。按照山东石岛湾示范堆的设计方案，高温气冷堆每万千瓦需要使用60 吨等静压核石墨。根据能源发展“十二五”规划，到2015 年，运行核电装机达到4000万千瓦，在建规模1800 万千瓦。按照中电联2012 年上半年发布的电力工业“十二五”规划滚动研究综述报告称，2020 年核电发展目标减少1000 万千瓦，调减到规划核电装机规模7000 万千瓦，主要是调减了内陆核电，而沿海核电只是做适量调减。按照2020 年装机7000 万千瓦，10%采用高温气冷堆的假设，需要核石墨42000 万吨。（3）光伏产业有望逐步走出低谷由于等静压石墨材料的具备高强、高密、各向同性好，制成的石墨部件在使用过程中受热、加热都较均匀，同时由于材料的密度均匀能够有效的减小材料受急冷急热而产生的内应力（抗热震性能好），故可大大延长设备或器具的使用寿命周期，所以在半导体、太阳能行业中，大量用等静压石墨（各向同性石墨），制作单晶直拉炉热场石墨部件（坩埚、加热器、导流筒、保温罩等）；多晶硅熔铸炉用加热器、；化合物半导体制造用加热器、坩埚、等部件。等静压石墨属于石墨材料中的精品，具有其他普通石墨不具备的优异性能，是多晶硅、单晶硅制造业热场中耐热材料的首选基础性材料。2012 年欧洲市场的光伏补贴削弱，降低了装机需求，全球光伏产业陷入低迷，国内多晶硅产量首度出现负增长。但是各国政府仍对光伏产业大力扶持和鼓励。根据太阳能发电发展“十二五”规划，到2015 年，中国太阳能发电装机容量将是21GW，年发电量达到250 亿度。到2020 年，装机总量将达到50GW。这一太阳能发电装机目标，是现有累计装机量的近六倍。而太阳能发电大国德国，目前的光伏装机量已经达到25 GW，德国也成为中国光伏厂商最大的出口市场，到2020 年，德国太阳能发电装机量将达到52 GW。根据EPIA2016 年全球光伏市场展望预测，20122013 年全球光伏市场处于整合和调整期，2014 年之后将逐步走出低迷。此外，等静压石墨还可用于军工、航空航天、机械、化工、宇航、电器、生物工程领域，作为密封环、活塞环、轴承、换热器、火箭喷嘴、电刷、人造骨、人造牙和心脏瓣膜等。2、进口依赖度80%，进口替代空间大全球等静压石墨主要集中在日本、美国、德国和法国等少数几个企业，包括日本的东洋炭素、东海炭素；美国的步高（POCO）石墨公司、尤卡炭素公司、大湖炭素公司等；以及德国的西格里炭素（SGL）和法国的罗兰炭素等。国内也新建了不少等静压石墨制造设备，但能规模化量产的不多，基本集中在方大炭素全资子公司成都炭素。2011 年，国内消费的等静压石墨19000 吨中，15600 吨来自进口，进口比例超80%；公司占国产等静压石墨的70%。由于很多国防、军工、航空、航天领域需要使用高性能的等静压石墨，等静压石墨是敏感出口商品。高端产品出口是以加工成品形式出口到国内以防止另作他用。高端国防、军工用等静压石墨必须依赖国内企业。四、针状焦替代进口，降本增效针状焦是生产超高功率电极、特种炭素材料等高端炭素制品的原料。与使用石油焦相比，使用针状焦的炭素制品具有耐热冲击性能强、机械强度高、氧化性能好、电极消耗低及允许的电流密度大等优点，因此，针状焦主要用于生产超高功率电极、特种炭素材料、炭纤维及其复合材料等高端炭素制品。针状焦需求量与石墨电极、特种石墨的产量呈正相关关系。1、受益钢铁产业调整（1）电炉钢占比提升，拉动针状焦需求石墨电极是电炉炼钢中的耗材，其每年的消耗量与电炉钢产量呈正相关性。电炉钢在原料的使用效率、减少排放具有高炉等长流程炼钢不可比拟的优势。受限于社会钢材蓄积量以及废钢资源不足、电力受限等条件的限制，目前电炉钢占比不高。国内目前电炉钢占粗钢的比重为9%，与北美58%、欧洲41%相比差距很大，与全球31%的平均水平也差距甚远。未来随着国内钢材蓄积量的迅速增加、电力供应的充沛以及节能减排的需求，电炉钢比重将逐步得到提升，对石墨电极的需求也将快速增长。而石墨电极产量增长将拉动针状焦需求。（2）电炉“大换小”，拉动针状焦需求大电炉必须使用高功率或者超高功率石墨电极。高功率、超高功率石墨电极与普通石墨电极相比，不仅可以缩短电炉的冶炼时间，而且可以降低石墨电极的消耗量，将大幅降低钢铁生产成本。对钢铁行业来说，电炉大型化是趋势所向。发达国家几乎已无普通功率电炉（即小电炉），而我国60-150 吨的大电炉仅占电炉总量三分之一。2009 年2 月，国务院颁布的钢铁产业调整和振兴规划细则中明确要求重点淘汰30 吨及以下电炉的落后生产能力。钢铁行业的产业调整势必推动炭素行业的产业升级。随着未来我国电炉钢的比例扩大和小电炉的淘汰，以及钢厂炉外精炼等工艺的发展，石墨电极，尤其是高功率和超高功率石墨电极需求量还将继续增长。普通功率石墨电极几乎不需要针状焦，只需要价格低廉的石油焦即可。超高功率石墨电极只能使用针状焦而不能使用石油焦。在电炉大型化的背景下，高功率、超高功率石墨电极将逐步成为石墨电极的主流，也将极大拉动针状焦的需求。2、进口替代，降本增效全球能够规模化生产针状焦的只有67 家，主要集中于日本和美国。美国以油系为主，日本则兼顾油系和煤系，主要包括Conoco、CGG、KOA、水岛制油所、新日铁和三菱化学等，产能在100120 万吨。目前，针状焦进口依赖度仍较高，针状焦进口占比30%40%。国内能规模化生产的企业主要有生产煤系的山西宏特和生产油系的锦州石化。由于针状焦的稀缺性，价格一直在不断攀升。价格从2000 年的500 美元/吨，涨到2007 年的1500 美元/吨。虽然受到金融危机的需求冲击，价格仍保持高位。以油系针状焦为例，2011 年、2012 年进口均价分别为1597 美元/吨和1891 美元/吨。五、行业标杆分析：方大碳素1、凤凰盘涅业务转型带来估值业绩双升（1）新业务带来估值业绩双提升公司目前业务包括铁矿石、传统的炼钢石墨电极和少量等静压石墨。其中铁矿石和炼钢石墨电极与下游的钢铁行业相关度很高。公司作为国内最大的炭素生产企业，依托炭素生产的技术背景和工艺积累，向炭素新材料领域加速转型，依赖针状焦、碳纤维和特种石墨三个转型方向，实现业绩和估值的双提升。新业务一方面带来15 年利润近翻倍增长；另一方面新业务利润占比从13 年的14%提高到54%，加速从传统炭素向炭素新材料领域转型。（2）新项目盈利前景好，确定性大公司三个拓展新领域特种石墨（主要是等静压石墨）、针状焦和碳纤维，具有共同的特点：下游需求快速增长、进口依赖度高（70%90%）、高盈利。公司新产品一方面满足国内快速增长的下游需求（蛋糕做大）；另一方面，在中低端领域替代进口产品（蛋糕份额做大）。等静压石墨：公司已成为国内等静压石墨的领跑者，未来将进一步扩大规模和行业优势。针状焦：未来产品完全自用，替代公司目前的进口和外购原料。碳纤维：规模优势，降低生产成本；原丝自给，避规原料瓶颈；凭借多年炭化的工艺积累，有效解决碳纤维高温炭化难题。2、公司的竞争优势公司拟收购方大集团子公司方泰精密，从而进入碳纤维领域。方泰精密成立于2009 年4 月，主要产品为：1K、3K、6K、12K、24K聚丙烯腈基（PAN）碳纤维。该项目共分两期建设，分别为1500 吨/年碳纤维工程及1600 吨/年碳纤维工程。项目一期1500 吨/年碳纤维工程预计将于2013 年10 月进行调试试车后投产。项目二期1600 吨/年碳纤维工程将在一期工程投产后开始建设。（1）规模和成本优势碳纤维生产线具有明显的规模经济效应，其生产成本与单线规模相关度较高，根据国外市场的经验，千吨级以上的产线才能达到经济规模。据测算，产能为500 吨/年的产线的单位产品成本在16 万元左右，如果单线产能提高到1500 吨/年，单位产品成本将降低4 万元/吨以上，单位成本下降近30%。（2）技术传承和设备优势碳纤维的技术难点在于原丝制备和原丝碳化。公司作为国内最大的炭素生产企业，炭素制品的高温碳化与碳纤维工艺可以相通，凭借雄厚的技术实力，公司应该可以快速掌握碳纤维的热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化工艺。另外，项目的关键设备采用进口，从硬件上确保产品质量。（3）全产业链优势国内碳纤维产业主要集中于合成材料和终端产品应用，仅少数企业从事原丝和碳纤维生产。与国内很多碳纤维生产企业不同，方泰精密采用了全流程、全产业链的模式，涉足原丝制备原丝碳化表面处理深加工的过程。不仅解决了原料来源问题，而且通过向下游产业链延伸，锁定产业链各环节利润。