光伏热场碳纤维保温材料细分行业情况
思瀚产业研究院 弘昌新材    2024-09-27

碳纤维具有高温稳定性、低热膨胀系数、低导热系数的优良特性，由碳纤维制成的碳纤维毡等功能材料可作为热场保温材料、阻燃材料广泛应用。

碳纤维毡是一种典型的碳纤维状隔热保温材料，其纤维丝主要在平面内排布，纤维之间通过点接触连接，可以有效减少热传导途径传递的热量。

碳纤维毡整体结构疏松多孔，热辐射波在内部不断反射而消散，可有效减少热辐射传播的热量，具有优良的保温隔热和节能性能。

同时碳纤维毡具备耐高温、抗烧蚀性能，可在 2,000℃以上环境长时间使用，因此可以用于光伏热场、热处理设备和半导体热场等高温环境的隔热保温。根据碳纤维原丝种类不同，碳纤维毡可分为黏胶基碳纤维毡、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维毡和沥青基碳纤维毡。

②光伏热场碳纤维保温材料细分行业情况

A.光伏热场简介

光伏热场系统是光伏晶硅制造的主要场所，根据生产晶硅种类的不同，可分为单晶拉制炉热场系统和多晶铸锭炉热场系统，单晶拉制炉热场系统主要用于光伏级单晶硅长晶、拉制过程，多晶铸锭炉热场系统用于光伏级多晶硅铸锭。

生产单晶硅和多晶硅需要将硅料温度保持在 1,400℃以上且保持合理的炉内温度分布，热场温度及分布会显著影响晶硅的生长效率和品质，因此光伏热场系统对保温材料的热稳定性和使用温度要求极高。常见的有机保温材料、无机保温材料和金属保温材料无法在上述极端高温环境下稳定使用，最高使用温度超过 2,000℃以上的碳纤维材料是该领域的首选保温材料。

B.光伏热场碳纤维保温材料发展历程

碳纤维诞生于 19 世纪，最初用作白炽灯的发光体。20 世纪 50 年代，火箭、航天及航空等尖端技术的发展产生了对新型材料的强烈市场需求。美国为了研发大型火箭和人造卫星以及全面提升飞机性能，开始研发新型结构材料和耐烧蚀材料。20 世纪 50 年代至 70 年代，美国联合碳化物公司（UCC 公司）、日本大阪工业试验所、英国航空研究所、日本群马大学等研究机构先后研发出黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维及沥青基碳纤维的制备方法。

20 世纪 80 年代以后，随着日本、美国等碳纤维制造企业技术工艺不断进步，碳纤维产品性能不断提升，制造成本不断下降，碳纤维保温材料开始逐渐在航空、军工、半导体等行业大量采用。由于日本、美国、德国等国家碳纤维制备技术研发和产业化时间较早，其在碳纤维保温材料领域具有先发优势。

2015 年以前，国内碳纤维保温材料市场主要被德国西格里、美国摩根、法国美尔森、日本吴羽株式会社为代表的国外企业占据，国内企业主要生产 PAN 基碳纤维保温材料和沥青基碳纤维保温材料，生产黏胶基碳纤维保温材料的企业较少，同时产品生产效率较低，价格较高。

2015 年以后，以公司为代表的国内企业通过自主研发逐步掌握了石墨软毡及石墨硬毡保温材料生产技术，同时向产业链上游布局，引入碳纤维原丝编织针刺环节，凭借技术研发创新和垂直一体化产业链布局逐步提升产品性能和成本竞争优势。在光伏热场碳纤维保温材料领域实现国产化生产，填补了技术空白，国内企业目前已成为国内光伏热场使用碳纤维保温材料的主要供应商。

C.光伏热场碳纤维保温材料需求情况

在全球“碳达峰、碳中和”的大背景下，能源行业清洁化、低碳化已成为共识，各国都将可再生能源作为实现碳中和目标的重要路径。同时，随着国际地缘政治格局的复杂化，发展新能源产业也逐渐成为国家保障能源安全、实现产业升级、增加本国就业的重要举措。光伏发电具有经济性强、资源易得等优点，在全球能源转型中承担越来越重要的角色。

近年来全球和中国光伏新增装机量快速增长，据中国光伏行业协会及集邦咨询统计，2023 年全球光伏新增装机量为 411GW，近五年复合增速达 31.13%。2023 年国内光伏新增装机量达216.88GW，近五年复合增速达 37.42%。随着光伏发电降本增效稳步推进、终端应用场景多样化，全球及中国光伏装机容量将保持增长态势，预计 2024 年全球光伏新增装机量将达 474GW。

硅片是制造光伏组件的主要原材料，受益于中国光伏硅片厂商的技术进步和大幅扩产，近年来中国硅片产能和产量在全球硅片产能和产量中占比逐步提升，目前已占据绝对领先地位。2022年末，全球硅片总产能约 664GW，同比增长 60.2%，中国硅片产能约 650.3GW，占全球总产能的比重为 97.94%。全球硅片总产量约 381GW，同比增长 63.6%，中国硅片产量达 371GW，占全球总产量的比重为 97.43%，根据工信部数据，2023 年中国硅片产量达 622GW。

光伏行业的快速发展为光伏热场隔热保温材料等相关耗材行业创造了增量需求。

D、光伏热场碳纤维保温材料市场发展趋势

a、下游光伏晶硅扩产持续拉动光伏热场碳纤维保温材料需求

近年来随着光伏行业的快速发展，光伏晶硅制造企业纷纷投资扩产单晶硅拉晶炉及相关配套项目，一般项目建设周期约 2-3 年，晶硅扩产产能的逐步释放和对上游耗材的持续消耗将带动光伏热场碳纤维保温材料需求的快速增长。

中国主要晶硅制造企业扩产计划

晶科能源（688223.SH）：2023 年 5月 25 日根据公司披露的《关于签订 56GW 垂直一体化项目投资合作协议的公告》，其拟在山西省建设年产 56GW 单晶拉棒、硅片、高效电池和组件垂直一体化大基地，项目共分四期，一期项目预计 2024 年第一季度投产，二期项目预计2024 年第二季度投产，三期、四期项目预计 2025 年建成投产。

2023 年 5月 17 日根据公司披露的《向不特定对象发行可转换公司债券上市公告书》，其募投项目包括“二期 20GW 拉棒切方项目一阶段 10GW 工程建设项目”。

阿特斯（688472.SH）：2023 年 7月 29 日根据公司公告，其拟在呼和浩特建设年产 20GW 单晶拉棒、40GW 单晶坩埚项目，项目计划总投资 80 亿元，建设周期 9 个月。 

2023 年 3月 22 日根据公司招股说明书，其募投项目包括年产 10GW 拉棒项目、阜宁 10GW 硅片项目、年产 4GW 高效太阳能光伏电池项目、年产 10GW 高效光伏电池组件项目等。

TCL 中环(002129)：2023 年 2月 15 日根据公司与银川经济技术开发区管理委员会签署的《关于与银川经济技术开发区管理委员会签署项目合作协议的公告》，公司将在银川经济技术开发区投资建设年产 35GW 高纯太阳能超薄单晶硅片智慧工厂及其配套项目。

通威股份（600438.SH）：2023 年 8月 21 日根据公司公告，其拟在峨眉山市建设年产 16GW 拉棒、16GW 切片、16GW 电池片项目，预计投资总额约 100 亿元，项目力争 2024 年底前投产。

2022 年 8月 18 日根据公司公告，其拟在包头市建设年产 20 万吨高纯晶硅及配套项目，项目总投资约 140 亿元，预计 2024 年内竣工投产。

晶澳科技（002459.SZ）：2023 年 7月 14 日根据公司向不特定对象发行可转换公司债券募集说明书，其拟募资新建包头晶澳（三期）20GW 拉晶、切片项目，项目投资总额 58 亿元，建设周期为 32 个月。 

2023 年 6月 6 日根据公司公告，公司拟在鄂尔多斯高新区投资建设年产30GW 拉晶、10GW 硅片、10GW 组件项目，项目总投资约60 亿元，建设周期预计为 36 个月。

双良节能（600481.SH）：2023 年 12月 30 日根据公司公告，公司拟向特定对象发行募集资金总额预计不超过 16.1 亿元用于建设 38GW 大尺寸单晶硅拉晶项目。

2022 年 11月 26 日根据公司公告，其拟与包头稀土高新技术产业开发区管理委员会签署《双良节能系统股份有限公司 50GW 大尺寸单晶硅拉晶项目合作协议》，在包头稀土高新技术产业开发区内投资建设“50GW 大尺寸单晶硅拉晶项目”，总投资 105亿元，项目建设期 2 年。

美科股份：2022 年 11月 22 日根据公司招股说明书，其募投项目包括“包头美科硅能源有限公司三期 20GW 单晶拉棒项目”。

弘元绿能（603185.SH）：2022 年 6月 22 日根据公司公告，公司拟在内蒙古包头投资建设年产 40GW单晶硅拉晶及相关配套生产项目，拟总投资约 148 亿元。一期项目预计 2023 年达产，二期项目将根据市场情况推进。

天合光能（688599.SH）：2023 年 5月 30 日根据公司公告，公司拟在四川省什邡市经济开发区建设年产 25GW 单晶拉棒及配套项目，项目总投资约 107 亿元，建设周期 12 个月。

2022 年 6月 18 日根据公司公告，公司拟在西宁经济技术开发区投资建设天合光能（西宁）新能源产业园项目，产业园包括年产 30 万吨工业硅、年产 15 万吨高纯多晶硅、年产 35GW 单晶硅、年产 10GW 切片、年产 10GW 电池、年产 10GW 组件以及15GW 组件辅材生产线。项目计划于 2022 年正式开工建设，预计到 2025 年底全部建成。

高景太阳能： 2022 年 5月 31 日公司与四川宜宾市人民政府、叙州区人民政府签署合作协议，拟建设年产 50GW 直拉单晶硅棒和 30GW 单晶硅拉棒切片生产建设项目，总投资 220 亿元。

隆基绿能（601012.SH）：2023 年 6月 6 日根据公司公告，公司拟在陕西省西咸新区投资建设年产20GW 单晶硅棒、24GW 单晶电池及配套项目，其中一期项目为年产 20GW 单晶硅棒、12GW 单晶电池项目，预计投资金额 75 亿元，2024 年下半年逐步投产，2025 年底前达产。

2022 年 8 月 14 日根据公司与鄂尔多斯市人民政府、伊金霍洛旗人民政府签订的《投资合作协议补充协议》，公司拟在内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗蒙苏经济开发区投资建设的年产20GW 单晶硅棒和切片项目将变更为年产 46GW 单晶硅棒和切片项目，公司项目子公司的投资金额预计将增加 69.5亿元。

2022 年 3月 13 日根据公司与鄂尔多斯市人民政府、伊金霍洛旗人民政府签订的《投资合作协议》，公司拟在内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗蒙苏经济开发区投资建设年产 20GW 单晶硅棒和切片项目、30GW 高效单晶电池项目及 5GW 高效光伏组件项目，预计项目总体投资金额 195 亿元。

宇泽新能源：2023 年 4月 18 日2023 年 4 月 18 日公司昆明东川基地年产 20GW 单晶硅拉棒生产线项目开工，项目总投资 50 亿元。

2022 年 10月 23 日2022 年 10 月 23 日公司与云南楚雄市签约建设年产 20GW单晶硅拉棒和 20GW 切片项目。

2022 年 2月 19 日2022 年 2 月 19 日公司与云南曲靖经开区签订总投资约 60亿元的 20GW 单晶拉棒切片项目合作协议，2022 年 3 月 9日公司与云南省文山州政府签订合作框架协议，拟在文山州投资建设年产 30GW 单晶拉棒及 30GW 切片项目。

b.光伏硅片技术路径变革促进热场碳纤维保温材料升级换代

下游技术路径的变革促进了光伏热场碳纤维保温材料产品类型的升级换代，对产品品质也提出了更高的要求。根据晶体取向不同，硅片可分为单晶硅片和多晶硅片两大类。目前光伏硅片已完成了从多晶硅产品为主向单晶硅片产品为主的转换，2022 年单晶硅片市场份额占比达 97.5%。

单晶硅拉晶较多晶硅铸锭能耗更高，根据中国光伏协会统计，2022 年多晶硅铸锭环节能耗约 8.0kWh/kg-Si，单晶硅拉晶环节的平均能耗约 24.4kWh/kg-Si，单晶硅生产厂商对热场保温材料的保温性能也提出了更高的要求。由于黏胶基碳纤维毡的保温性能优于聚丙烯腈（PAN）基碳纤维毡，因此在二者价格差异逐渐缩小的背景下，黏胶基碳纤维毡将逐步替代聚丙烯腈基碳纤维毡，成为主流的光伏热场隔热保温材料。

根据掺杂元素的不同，光伏单晶硅片可分为 P 型单晶硅片和 N 型单晶硅片，与 P 型单晶硅片相比，N 型单晶硅片具有更高的光电转换效率，是未来技术发展趋势。根据中国光伏协会预测，2023 至 2030 年 N 型电池占比逐步提升。由于 N 型单晶硅片对纯度要求高于 P 型单晶硅片，对光伏热场碳纤维保温材料产品的纯度等要求也逐步提升，对生产企业的产品品控和新品研发能力提出较高要求。

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