一、光伏热场产业概述
1、主要产品及定义
热场是晶硅制造过程中的耗材，主要包括位于单晶炉内的坩埚、导流筒、保温筒、加热器、板材等。按产品可划分为单晶拉制炉和多晶铸锭炉，其中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，是制备单晶硅的关键设备。多晶铸锭炉热场系统是光伏行业多晶铸锭的关键设备。
单晶硅拉制炉热场系统示意图
资料来源：金博股份招股书，华经产业研究院整理
2、工艺流程
炭炭复合材料主要有两种制备方法。制备工艺因致密化工艺不同主要分为化学气相沉积法、液相浸渍法以及这两种方法的综合使用，目前已上市的主要炭炭复合材料企业（金博股份、中天火箭）采用的均为化学气相沉积法，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；而液相浸渍发则是将碳纤维浸入液态浸渍剂中，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得到炭炭复合材料。
碳碳复合材料生产工艺流程
资料来源：公开资料整理
二、光伏热场产业现状分析
1、市场结构
等静压石墨受进口垄断，国产碳基复材弯道超车保障供应链稳定性。2005年以前，光伏热场材料仍以等静压石墨为主，高品质的等静压石墨依赖进口，生产工艺封锁，2011年，日本福岛地震导致等静压石墨供应紧张，碳/碳复合材料得到替代机会窗口，产品数量及种类快速发展。目前炭炭复合材料凭借相较于石墨强度更高、耐热性更好、更易设计成型等优势正逐步形成在热场系统中对石墨材料部件的升级换代。根据金博股份招股书显示，目前碳基复合材料在坩埚、导流筒中的市场占有率已超过等静压石墨。而在加热器及其他零件中仍旧主要以等静压石墨为主。
2019年中国碳基复合材料在光伏热场渗透率情况
资料来源：金博科技招股书，华经产业研究院整理
2、需求状况
随着硅片需求持续增长，大尺寸化趋势推进，碳基复合材料热场需求持续增长，根据数据显示，2020年我国碳基复合材料热场产品需求为1869吨左右，从2021年龙头企业（金博股份、中天火箭碳基复合材料热场销量增长率分别为246.36%和80.4%）增长率估算，预计2021年需求将达到3793吨左右。
2020-2021年中国碳基复合热场市场总需求及预测
资料来源：公开资料整理
3、市场规模
就市场规模，2020年我国碳基复合热场市场规模约为17.5万吨，碳纤维技术发展和光伏产业快速增长背景下，我国碳基复合热场价格整体表现为逐年下降趋势，预计整体增速将略小于需求量增长，2021年将达到30.5亿元左右。
2020-2021年中国碳基复合热场市场规模及预测
资料来源：公开资料整理
4、市场价格
就热场市场价格变动情况而言，从龙头价格变动情况来看，金博科技作为行业龙头企业整体技术领先，价格相较于中天火箭等企业议价能力更高，且成本更低，毛利居行业首位，在50%以上。就价格趋势而言，随着技术发展，加之行业竞争持续加剧，产能扩张行业，价格整体表现为下降趋势，数据显示，2021年金博股份和中天火箭价格分别为861.38元/千克和819.04元/千克，相较2020年下降约100元/千克左右。
2018-2021年中国热场龙头企业碳基热场产品价格
资料来源：公司公报，华经产业研究院整理
三、光伏热场竞争格局分析
1、竞争格局
现阶段由于较高的技术壁垒，热场行业的市场集中度较高，国内主要的生产企业包括金博股份、西安超码（中天火箭）、方大炭素；海外市场企业主要包括西格里、东洋碳素等。目前金博股份市场国内市场龙头，其竞争优势在于碳纤维预制体自制+定向气流快速化学气相沉积技术+沉积与高温炉自制三大技术，因此业务毛利率（2021年57.3%）远高于中天火箭（2021年24.96%）等国内同行。从2021年两企业经营数据来看，市场集中度再度提高，金博科技热场产品销量和营收爆发，热场营收已达到中天火箭的4倍以上。整体来看，行业竞争持续加剧，截止2021年天宜上佳产业园的2000吨碳碳复合材料产线已经达到投产状态，方大炭素正在布局炭炭复合材料产品的研制。
2020年全球光伏热场竞争格局占比情况
资料来源：公开资料整理
相关报告：华经产业研究院发布的《2021-2026年中国光伏热场行业发展趋势及投资前景预测报告》；
2、主要企业分析
2021年是光伏热场爆发的一年，主要光伏热场龙头整体营收快速增长。其中龙头金博科技热场（产销量分别为1706.26吨和1552.99吨，分别同比2020年增长250.84%和246.36%）营收增长达219%，中天火箭营收增长60.5%。目前金博科技和中天火箭主要采用的主要采用的碳基复合材料（碳/碳复合材料），相较等静压石墨具备强度更高、耐热性更好、更易设计成型等优势，加之行业技术壁垒深厚，整体利润较高，2019-2021年金博科技热场毛利率整体表现为持续下降趋势，截止2021年仍有57.3%，整体议价能力较强。
2017-2021年金博科技热场系统产品营收及毛利率
资料来源：公司公报，华经产业研究院整理
2019-2021年中天火箭碳/碳热场材料经营现状
资料来源：公司公报，华经产业研究院整理
四、光伏热场政策背景
“十三五”以来，我国陆续出台相关政策，极大地推动了光伏产业持续扩张。2021年6月，国家能源局发布《关于报送整县（市、区）屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》，明确了申报试点的条件：党政机关建筑/公共建筑/工商业厂房/农村居民屋顶总面积可安装光伏发电比例分别不低于50%/40%/30%/20%。整体国家政策推进背景下，光伏产业链得到快速发展，光伏热场作为培养晶硅的关键产品受益需求高速增长。
2020年以来中央机构推进光伏发电和绿色光伏建筑的相关文件
资料来源：公开资料整理
五、光伏热场产业链影响分析
1、上游端：碳纤维国产化
目前我国碳纤维整体国产化推进，2020年已达到37.8%。除PAN原丝外，碳纤维复合材料设计、制造、评价是碳纤维应用的基础，亦制约着碳纤维产业的发展。目前国内碳纤维设备生产技术几乎被国外垄断，且严格限制对华出口，如碳化炉、石墨化炉等关键设备研发滞后，国产化仍任重道远。
2015-2020年中国碳纤维国产化率走势图
资料来源：公开资料整理
2、下游端：光伏持续发展
政策推动下，我国光伏发电装机量持续增长。根据数据显示，我国光伏发电装机量从2013年的19.42GW增长至2021年305.99GW，连续7年稳居全球首位。“双碳”环保政策背景下，光伏产业将持续保持高速扩张，预计光伏热场需求与规模将保持高速增长，龙头企业受益。
2013-2021年中国光伏发电累计装机量及增长率
资料来源：国家能源局，华经产业研究院整理
六、热场发展趋势
大尺寸化及N型技术趋势进一步凸显碳基复材生产及性能优势。硅片尺寸增加可以减少拉晶能耗，提升电池及组件单个生产线产出量，同时提升组件功率，有效降低光伏度电成本，大尺寸产品占比逐渐提高，由于碳基复材可以根据产品结构任意编制成预制体后进行致密化处理制造，生产过程中无余料浪费，大型化仅会使得原材料成本线性增加，同时能够通过减薄厚度来利用现有单晶炉设备生产大尺寸晶硅产品，节约设备投资成本。
华经产业研究院对中国光伏组件行业发展现状、市场供需情况等进行了详细分析，对行业上下游产业链、企业竞争格局等进行了深入剖析，最大限度地降低企业投资风险与经营成本，提高企业竞争力；并运用多种数据分析技术，对行业发展趋势进行预测，以便企业能及时抢占市场先机；更多详细内容，请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国光伏组件行业市场调研及未来发展趋势预测报告》。
