公司看点：从轨交领域龙头成长为新材料平台型公司， 在光伏坩埚及新能源车领域具备发展前景

北京天宜上佳高新材料股份有限公司成立于 2009 年 11 月，属于国家和中关村高新技 术企业，工信部制造业单项冠军企业、北京市专精特新企业。公司起步于轨道交通领域， 是国内领先的高铁动车组用粉末冶金闸片供应商；随后积极拓展新能源汽车、光伏半导体、 国防装备等领域，着力打造绿能新材料创新产业化应用平台型公司。 从业务本质看，公司深耕新材料领域，通过对金属材料、硅材料、碳材料的理解及技 术积累，利用其优异性能，结合工艺工法的研发和积累，成为材料提供商，实现下游应用 领域的开拓及渗透，且公司产品多为耗材，行业周期波动风险较小。其中，碳材料是我们 最看好的领域之一，公司涉足陶瓷基和聚合物基产品，随着碳纤维等基础碳材料的成本下 降，结合公司研发带动产品性能提升，我们认为未来渗透率提升速度有望加快。

公司下游应用主要涉及轨道交通、光伏半导体、新能源车、国防装备等，其中光伏石 英坩埚，新能源车的碳陶制动盘、负极碳碳制品等领域具备技术和认证壁垒，公司具备竞 争优势，我们预计对应业绩将迎来高增长弹性。轨交闸片及碳碳热场系统的价格已经基本 见底，随着下游需求增长，销量具备成长性，我们预计未来总体利润将稳中有升。

截止 2023 年上半年，吴佩芳直接持有公司 22.27%股份，通过一致行动人久太方合、 杨铠璘、释加才让、白玛永措共计持有公司 25.50%的股份，是公司的控股股东、实际控 制人。吴佩芳女士自公司成立以来担任公司董事长，同时兼任担任北京科技大学、北京交 通大学深圳研究院兼职教授、轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室客座研究员，兼 任中国轨道交通安全网理事会副理事长、北京新能源汽车产业协会副会长、粉末冶金产业 技术创新战略联盟理事会副理事长、中国材料与试验团体标准委员会粉末冶金领域委员会 副主任委员。

上市公司主体负责做粉末冶金闸片及合成闸片业务；光伏新能源业务以子公司天力新 陶、天启光峰、新熠阳为主体，其中天力新陶主要产品为碳碳板材、坩埚、导流筒、保温 筒等，天启光峰主要产品为碳基复合材料预制体，新熠阳主营从事光伏石英坩埚生产；汽 车业务以子公司天启智和为主体，主要从事高性能碳陶制动盘的研发、生产和销售；国防 装备以子公司天仁道和、瑞合科技为主体，天仁道和主要从事航空航天、海洋船舶、国防 装备等领域碳纤维增强复合材料制品研发与生产，瑞合科技主要从事航空航天飞行器结构 件、工艺装备及微波电子类精密金属件等高精密度飞机零部件的生产与制造。

公司当前已成长为多业务新材料平台型公司，各业务之间有明显协同效应。其中，碳 碳坩埚和石英坩埚业务共同面对下游拉晶客户，可更全面地为客户提供系统化服务；碳陶 制动盘属于在碳碳复材基础上增加硅化工艺，碳碳复材的低成本优势可以有效降低碳陶制 动盘的生产成本，同时公司在闸片领域积累的技术及经验可为碳陶制动盘提供行业领先的 技术研发优势。

营业收入方面，公司在 2013 年首次通过 CRCC 动车组闸片认证后，收入实现稳步增 长，2016~2019 年复合增长率为 7.5%左右。2020 年，由于疫情影响人员流动，作为耗材 的闸片需求出现明显下滑，公司收入受到一定影响，但公司积极响应国家双碳政策，在四 川江油建设碳碳复合材料生产线，并在 2021 年下半年正式贡献业绩。另外公司 2022 年底 收购江苏晶熠阳 90%股权，打造光伏拉晶辅材一体化供应链，2021~2022 年营业收入年 均增长 50%左右。 截止 2023 年上半年，光伏业务已成长为公司第一大主业，收入占比 82.33%；其次是 国防业务收入占比 9.97%，粉末冶金闸片收入占比 7.14%。

盈利能力方面，2016~2019 年，由闸片业务为主的公司整体毛利率及净利率维持在高 位，分别为 75%/45%左右；2021~2022 年，由于新业务碳碳复合材料毛利率相对偏低、 只有 60%左右，且碳碳热场业务逐步进入产能过剩状态，拉低公司整体盈利水平，但考虑 到后续出行需求恢复，以及高毛利的石英坩埚业务占比逐步提升，我们预计公司盈利水平 有望逐步企稳。

轨道交通：“复兴号”动车闸片核心供应商，高端产 品竞争格局优异

疫后出行需求回暖，推动闸片行业继续增长

制动系统是高速列车动车组九大关键技术之一，制动性能的好坏将直接影响列车的行 车安全及运行品质。制动系统按照操纵控制方式，主要分为电制动和空气制动。通常情况 下，电制动和空气制动联合作用，但是在紧急制动情况下，只有空气制动作用。作为空气 制动系统中的重要组成部分，基础制动装置通常采用盘形制动，利用制动闸片与制动盘产 生的摩擦力实现列车减速或停车。 高速列车闸片在高速摩擦产生的高温下工作，高速列车在制动时，其制动元件的温度 将达到 500℃以上，闪点温度甚至可达 1000℃左右。以 1 辆轴重为 17t 的动车为例，当速 度为 380km/h 时，单个制动盘的紧急制动耗能高达 47MJ。随着列车高速化，制动负荷也 会越来越大，制动时产生的热能及热冲击也大大增加，对制动闸片和制动盘的性能要求也 越来越高。

由于在列车制动系统中的关键作用，制动闸片要求具有制动平稳、高抗粘着性、高强 韧性、高耐磨性、热物理性能优异、结构可靠、噪音小等特性。根据列车的运行速度和设 计要求，目前在应用的闸片材料主要有铸铁闸片、树脂基材料闸片和粉末冶金闸片三大类。

制动闸片和制动盘是易损部件，需要定期更换，因此具有巨大的市场需求。高速列车 的动车组车辆的制动可由再生制动和空气制动实现，前者是利用牵引电动机将车辆的动能 转化为电能，并反馈回电网，制动时无闸片损耗；空气制动是利用制动盘和闸片之间的摩 擦将车辆的动能转化为热能，并散失于空气中，制动时闸片有损耗。动车行驶里程越多， 闸片的需求量也越高。 根据天宜上佳公告，制动闸片作为短周期耗材，平均每年需要更换 2.5 次。2020~2022 年由于疫情的影响，铁路旅客周转量出现明显下降，我们估计在此期间更换频率下降至 1.4/1.6/1.1 次/年（与铁路周转量变动趋势一致），2023 年以来随着疫情放开，旅客出行明 显恢复，我们预计 2023~2025 年闸片更换频率将逐步恢复至 1.50/2.00/2.50 次/年。

另外，2021 年 2 月 24 日，中共中央和国务院印发了《国家综合立体交通网规划纲要》， 上调了高铁发展目标，从此前《中长期铁路网规划》中提到的 4.5 万公里高速铁路，上升 到 7 万公里，对应 2022~2035 年 CAGR 为 4%左右。此次规划将解决东部和西部地区高 铁规划不平衡问题，我们预计未来高铁建设将往中西部倾斜，但考虑到中西部区域的客运 需求不如东部地区，中西部动车组需求或略低于东部地区，因此我们预计 2023~2025 年 动车组保有量年均增长 2%~3%左右。

价格方面，2016~2022 年天宜上佳制动闸片价格平均每年下跌 7%左右，主要由于在 国产化进程下行业进入者增多。国内生产粉末冶金闸片的公司主要有天宜上佳、中车戚墅 堰机车车辆工艺研究所有限公司、北京浦然轨道交通科技有限公司等。参考天宜上佳过去 几年的产品售价情况，考虑到下游客户开启降本集采，2023 年以来价格跌幅明显，但我 们预计 2024 年行业竞争格局将得到一定优化，竞争态势回归平稳，因此我们预计 2023~ 2025 年销售价格同比分别变动-30%/+0%/+0%左右。

综合以上分析，我们预计 2023~2025 年我国冶金闸片市场需求量分别达到 106/144 /185 万片，对应市场空间分别达到 10/14/18 亿元。

公司国产认证车型最全面，高端产品竞争格局优异

天宜上佳率先开启动车组闸片国产替代进程。我国高铁列车自开通以来，动车组闸片 曾长期依赖进口，由于 2012 年以前处于技术保护期，我国动车组闸片市场基本被国外产 品垄断。天宜上佳自设立以来，依靠自主研发，在高铁动车组用粉末冶金闸片的材料配方、 工艺路线、生产装备等方面陆续取得重大突破，2013 年公司自主研发的应用在高寒地区 的产品，能够有效解决冰雪恶劣气候导致的制动盘异常磨损的问题，首次在哈大线（高寒 地区）实现进口替代，有力推动了我国高铁动车组核心零部件的国产化进程。

公司是时速 350 公里“复兴号”中国标准动车组粉末冶金闸片的核心供货商。公司自 主研发、生产的高铁动车组用粉末冶金闸片已覆盖铁路总公司下属的全部 18 个地方铁路 局，其中粉末冶金闸片是公司的拳头产品，主要应用于时速 160~350 公里的高铁动车组； 合成闸片/闸瓦则主要应用于时速在 120 公里以下的铁路机车、城市轨道车辆（含地铁）以 及时速 200~250 公里的动车组。 我们测算近年来公司在冶金闸片行业的市占率小幅提升至 20%~23%左右，2024 年随 着行业集采及竞争格局恶化，我们认为公司凭借自身的技术及成本优势，市占率有望逐步 提升至 40%以上。

动车组闸片是轨道交通车辆的核心关键零部件，其状态直接关系到制动系统的正常运 转和动车组的安全运营。因此，拟进入该行业的企业需要经过较长时间的审核、验证。供 应商生产的动车组闸片需要取得 CRCC 核发的《铁路产品认证证书》后，方有资格向整车 制造企业、系统集成商和各铁路局供货。认证通过后，供应商获证后，在证书有效期内每 年至少进行一次监督检查，并根据产品特性增加监督检查频次，准入条件较为严格。

天宜上佳是持有 CRCC 核发的动车组闸片认证证书覆盖车型最多的国产厂商。根据 公司公告，截至 2022 年底，公司共拥有 10 张 CRCC 核发的《铁路产品认证证书》及 7 张 CRCC 核发的《铁路产品试用证书》，在如此成熟而激烈的竞争格局下，公司产品覆盖 国内时速 160~350 公里动车组 33 个车型及交流传动机车车型，多年来凭借着技术、品牌、 服务、渠道等优势，始终在行业中占据领先地位。

公司高端产品竞争格局优异，产品价格相对坚挺。目前国内拥有 CRCC 颁发动车组 闸片认证证书的企业共有 25 家，其中 17 家企业有正式证书，8 家企业有试用证书。竞争 最激烈当属 CRH380B/C 车型闸片，目前有 11 家企业拥有正式证书、4 家企业拥有试用 证书；而 CRH6A/F 车型闸片仅有克诺尔一家拥有正式证书，CJ6 车型闸片仅有天宜上佳 一家拥有正式证书，暂时分别独占相应细分市场。 从天宜上佳披露的招股说明书数据来看，应用于时速 350 公里“复兴号”中国标准动 车组的粉末冶金闸片 TS588A/32 价格 2016~2018 年稳定在 2500 元/片左右的高位水平， 而同期其他类型产品价格则出现了不同程度的下滑。

公司动车组用粉末冶金闸片以及合成闸片/闸瓦技术经多年研发、生产已形成成熟技术， 具有高可靠性、经济性、安全舒适性等特点，相较行业内其他生产企业，公司具有较强的 技术、规模（市占率位居行业第一）等优势。  材料配方方面，公司打破行业传统材料配方模式，通过调整摩擦组元和润滑组元 的类型及其配比，在保证基体强度的同时，充分发挥“石墨”等材料各项特性， 提高闸片的导热性并确保不同速度下足够高的摩擦系数及其稳定性。  工艺路线方面，粉末冶金工艺路线为混料、压制、烧结工序，为了确保动车组用 粉末冶金闸片性能的稳定性、一致性，依据生产工艺设计参数，定制生产设备及 工装，实现了产品批量生产高效、稳定。

光伏新能源：持续完善拉晶辅材一体化服务，形成差 异化竞争优势

未来 1~2 年高品质石英坩埚供需或持续偏紧

在单晶硅片生产流程中，石英坩埚是光伏单晶炉的关键部件，主要用于盛放熔融硅并 提拉后续所需单晶硅棒。光伏石英坩埚为半透明状，有内外两层结构，外层是高气泡密度 的区域，称为气泡复合层；内层是一层 3~5mm 的透明层，称为气泡空乏层。气泡空乏层 的存在使坩埚与溶液接触区的气泡密度降低，从而改善单晶生长的成功率及晶棒品质。

坩埚最内层是指透明层中最靠近内表面 1-2mm 的部分，坩埚对硅液起作用的机理— —由于与硅液接触的内表面不断向硅液中熔解，并且伴随着透明层中的微气泡不断长大， 靠近最内表面的气泡破裂，伴随硅液释放石英微颗粒以及微气泡。而这些杂质会以微颗粒 以及微气泡的形式随着硅液流遍整个硅熔体，直接影响到硅的成晶（整棒率、成晶率、加 热时间、直接加工成本等）以及单晶硅的质量（穿孔片、黑芯片等）。 

在高温环境下长时间使用产生的析晶层会使坩埚破裂：石英坩埚在高于 1000℃ 以上使用过程中（拉晶温度在 1430℃-1500℃），坩埚外表面 SiO2 分子振动加速， 随着使用时间的加长，析晶层越来越厚，如果析晶层达到一定厚度，则石英坩埚 随之破裂。析晶主要出现在石英坩埚内外表面，原因是内外表面容易沾污，引起 杂质离子的局部集聚，特别是碱离子，如 K、Na、Li、Ca、Mg 等，高温后引起 粘度降低，促使失透加速，形成析晶。 

以天然石英砂作为原材料的石英坩埚不可避免会产生影响坩埚寿命的微气泡：目 前长寿命坩埚主要表现在坩埚透明层微气泡含量的控制，因为石英坩埚选取的原 材料为天然石英砂，石英砂中本身含有大量气液包裹体，导致透明层里微气泡含 量不可能完全去除。所以石英坩埚一般运行一段时间后，透明层内表面深度 0.5mm 范围内的微气泡基本膨胀破裂，既让气体进入硅液形成后期的硅片孔片 导致报废，破裂后的石英颗粒也进入硅液，造成硅棒断棱，影响拉晶成晶率。

因此，石英砂的纯度、气液包裹体等指标对光伏石英坩埚的质量至关重要。杂质的引 入对单晶性能和成品率构成直接的影响，根据中国电子材料行业协会 2018 年制定的《光 伏单晶硅生长用石英坩埚》标准，要求锂、钠、钾三种元素之和不大于 2 微克/克，同时内 层砂杂质含量要求比外层低，另外，杂质元素中对铝的含量不能过低，否则会导致坩埚整 体的熔点较低。

生产高纯石英砂需要同时具备较高的矿石质量和先进的生产设备及工艺。目前全球能 够规模化量产供应高纯度石英砂企业包括美国尤尼明 Unimin、挪威 TQC、石英股份等。 目前美国 Spruce Pine 拥有独特的白岗岩型高纯石英原料矿，尤尼明公司也因此垄断 了 IOTA 超纯石英的生产和销售，其他国家暂未发现类似的矿床。全球其他矿源主要以脉 石英矿为主，但这类矿源纯度偏低、气泡含量较高、一致性偏弱，较难取代美国矿在坩埚 内层的质量优势。其中石英股份通过提纯技术的积累，叠加匹配印度、巴西、南非、中国 等各地合适的矿源，生产出满足下游光伏企业要求的高纯石英砂，成为全球第三家规模化 量产的企业。

虽然在高纯砂紧缺的情况下，部分坩埚厂选择使用质量偏次的石英砂作为外层，但在 300~400h 的坩埚拉晶中，外层砂的杂质也有充分的时间迁移扩散到内层，进入到硅液从 而影响拉晶品质。考虑到坩埚占下游硅片成本只有 1%，一旦拉晶失败则损失更大，下游 硅片厂为了保证正常稳健的生产经营，仍是倾向于使用品质较好的坩埚。在高品质石英砂 资源受限的背景下，光伏石英坩埚生产也因此遇到瓶颈。 根据各公司公告及预测，我们测算 2023~2025 年光伏高纯砂供应量分别为 10.6/16.1 /19.9 万吨左右。

考虑到不同尺寸坩埚厚度、高度等有所差异，我们假设 2023 年主流 32 英寸石英坩埚 用砂量约为 80kg，36 英寸坩埚用砂量 110kg（参考欧晶科技公告），36 寸按产出占比 70%， 32 寸按产出占比 30%（当前行业以大尺寸硅片为主），且未来大尺寸坩埚占比不断提升， 预计 2023~2025 年可生产坩埚 105/155/186 万个。

需求端，综合下游装机、硅片大尺寸化、N 型电池、石英砂品质等因素，我们预计 2023~2025 年石英坩埚需求量将达到 126/162/202 万个。 随着欧洲能源危机加快海外需求释放，以及硅料投产，参考过去 2~3 年新增光伏 装机年均增长 20%~30%，我们预计 2023~2025 年全球新增光伏装机量分别为 340/440/550GW。  当前大尺寸硅片为主流且未来提升趋势明确，我们预计 2023~2025 年 36 寸坩埚 按产出占比分别为 70%/80%/90%。 N 型电池发展趋势明确，叠加各公司 N 型电池产能规划，我们预计 2023~2025 年 N 型电池占比分别为 25%/40%/55%，且 N 型电池由于对坩埚的纯度要求更高， N 型电池寿命比 P 型电池寿命下降 50~100 小时。 高纯石英砂资源受限，海外增量有限的情况下，国产砂占比持续提升，但国产砂 质量相比海外仍存在一定差距，从而导致石英坩埚的寿命较短、更换频率加快。

由此我们预计后续光伏装机需求将进一步增长，而供给端受限于高纯砂资源增量有限， 未来 1~2 年行业供需或维持偏紧格局，光伏石英坩埚价格存在进一步上涨的空间。

成功收购晶熠阳，快速跻身核心供应商

2022 年 11 月，公司公告收购江苏晶熠阳新材料科技有限公司 90%股权，快速切入光 伏用石英坩埚领域，并与公司现有碳基业务发挥协同效应，增强公司综合竞争力。2022 年，新熠阳实现销售收入 15,058.55 万元，销售毛利率为 44.47%，实现并表销售收入 2,574.40 万元，并表销售毛利率为 46.95%。

江苏晶熠阳深耕石英坩埚行业多年，拥有从事石英坩埚研制、生产十余年的专业技术 团队，通过不断地自主创新及大量的生产实践，成功优化了石英砂原料配比并形成了独特 且稳定的制造工艺，在进口石英砂供给严重不足大环境下，实现了国产石英砂对于进口砂的部分代替。公司已经与进口砂、石英股份及其他国产石英砂供应商建立了长期合作关系， 有利于保障原材料供应的稳定性。

目前晶熠阳已与四川永祥光伏科技有限公司、四川晶科能源有限公司、青海高景太阳 能科技有限公司、天合光能股份有限公司等下游多家单晶硅生产企业开展合作并实现石英 坩埚产品供货。其产品石英坩埚与天宜上佳生产的碳碳热场均属于单晶拉制过程中的耗材。 石英坩埚寿命仅为 300~400 小时（参考欧晶科技公告），更换频率高，现阶段光伏行业对 其需求飞速增长，因此可与天宜上佳碳碳热场产品的销售形成高度协同，在辅材环节为客 户提供更全面的服务。

石英坩埚产能方面，2022 年徐州新熠阳新增两条产线投产；同时，天启熠阳在四川 江油产业园建设的 20 条石英坩埚产线正在稳步推进中，我们预计公司 2023 年底可形成 15 条生产线规模，生产能力达 15 万只坩埚；2024 年或形成 28 条生产线规模，生产能力 达 28 万只坩埚。

价格方面，在经历 2023 年上半年石英砂价格大幅上涨后，当前 36 寸石英坩埚价格已 上涨至 4 万元左右。展望未来，考虑到硅料降价推动硅片降价，下游单位盈利幅度已有所 收窄，而石英坩埚环节盈利处于高位，未来石英坩埚价格或小幅慢涨。 经过测算，我们预计 2023~2024 年公司石英坩埚业务产销量分别为 12/17 万只坩埚， 对应营业收入分别为 16/33 亿元左右，利润或分别达到 4/8 亿元左右。

碳碳热场行业供需宽松格局或逐步迎来改善

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，主要包括多种规格的坩埚、导流筒、保温筒、加热器等，是单晶 拉制炉热场系统的关键部件。大尺寸热场部件产品对单晶硅棒的直径大型化发展起到了支 撑作用；同时，碳基复合材料热场部件大幅度提高了拉晶热场系统安全性，提升了拉晶速 率，显著降低了单晶拉制炉的运行功率，对节能降耗起到较大促进作用。

国内先进碳基复合材料产品在光伏行业晶硅制造热场系统领域逐步对国外静压石墨 等特种石墨产品实现进口替代。我国晶硅制造热场材料行业起步较晚，光伏行业发展前期， 其单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。 石墨热场系统产品具有成本高、供货周期长、依赖进口等特点，阻碍了光伏行业降成本、 扩规模的发展进程。且等静压石墨在安全性方面不能适应 26 英寸和 28 英寸及更大尺寸大 热场的使用要求，在经济性方面也落后于碳基复合材料。

在光伏新能源热场部件领域，由于材料性能特点，碳碳复合材料制品已逐步替代传统 石墨材料成为光伏热场部件领域的主流，尤其在热场四大部件的渗透率迅速提升，碳碳坩 埚的渗透率目前已达到 95%以上。 目前，N 型硅片在光伏领域已是公认的发展趋势，作为拉晶设备中的关键耗材，国产 碳碳复合材料热场部件也将进一步替代等静压石墨产品，碳碳复合材料热场部件的渗透率 将进一步提升。此外，N 型硅片对热场部件的纯度要求更高，在 N 型硅片制备过程中，碳 碳复合材料相比石墨材料在热膨胀系数方面更优异，碳碳复合材料热场的使用寿命更长。 大尺寸叠加 N 型硅片渗透率快速提升，热场部件加速升级。碳基复材热场性能更好、损耗 更少、经济性更佳，且更适于 N 型硅片生产制造。

预计光伏碳/碳热场系统市场空间有望由 2022年的 4800吨增至2025年的14000吨， CAGR 达到 40%。考虑 1）新增需求：新增单晶炉装机带来的需求，如客户向设备商采购 单晶炉，同时向公司采购碳/碳复合材料热场系统系列产品；2）替代需求：在单晶炉不更 换的情况下，消耗件因寿命问题需定期更换，如导流筒的使用寿命约为 2 年，保温筒的使 用寿命为 1 年半左右，坩埚的使用寿命约 6~8 个月；3）改造需求：通过热场改造，以提 升原有设备生产效率或适应硅片发展趋势，如在硅片尺寸增大的趋势下，为增加产能、降低成本而进行的热场改造等。基于此，我们测算了 2020~2025 年碳/碳复合材料在全球光 伏单晶拉棒炉热场系统的市场需求。

供给端方面，国内优秀的先进碳基复合材料及产品制造厂商主要有金博股份、西安超 码、天宜上佳、陕西美兰德等，根据各公司产能规划，我们预计 2023~2025 年行业供给 分别达到 9500/11700/14500 吨左右。

结合供需情况来看，2020~2021 年，在光伏需求持续增长及碳碳热场利润率高达 30% 以上的情况下，供应商纷纷开启扩产计划，导致行业供需在 2022~2023 年进入宽松格局， 参考金博股份及西安超码历年来热场系统碳/碳复合材料产品售价情况，产品价格从 2019 年的 100 万元/吨左右逐步下降至 2022 年的 60 万元/吨左右。2023 年碳碳热场行业价格 战持续，产品价格一度跌破 30 万元/吨，行业盈利接近冰点；从金博股份的盈利水平可以 看出，2023 年上半年公司扣非净利率水平下降至 10%以内。 考虑到龙头公司具备一定的规模成本优势，我们预计行业二三线企业面临的盈利压力 较大，行业扩产进度将有所放缓，而需求端随着新增装机持续带动及碳碳系统渗透率提升， 我们预计未来供需宽松格局有望逐步得到改善。

负极材料是锂离子电池的核心材料之一。人造石墨和天然石墨是目前最主流的两大石 墨类碳材料负极，其中人造石墨占比更高。人造石墨的加工环节主要为原材料的粉碎、造 粒、碳化、石墨化，其中石墨化环节为最重要、成本占比最大的环节。石墨化环节需要在 约 3000℃的高温环境下完成，过程中的温度、升温速度、保温时间、冷却方式等因素均会影响产成品性能。目前主流厂商大多使用石墨热场进行石墨化，但碳碳热场相对于石墨 热场的优势在于：

寿命更长：碳碳热场的使用寿命相较于石墨热场提升 1 倍以上，热场停用更换需 要经过降温-重新升温的过程，使用碳碳热场可降低停用更换的频率，从而降低能 耗、提高生产效率。  抗弯强度和抗压强度：碳碳复材强度特性突出，密度相对小，因而制成的匣钵、 坩埚、箱板和立柱厚度更薄，单炉投放量提升。 电阻率：碳碳复合材料电阻率高且稳定，因此，一方面具备发热效率优势，可以 提高生产效率，降低单吨能耗量；另一方面，碳碳复合材料的电阻率稳定性较石 墨热场更高，可提高产品一致性与稳定性。

考虑到负极材料产品同质，在行业竞争激烈、供过于求背景下，厂商降本诉求较高。 其中碳化用石墨匣钵售价接近 10 万/吨，考虑寿命翻倍（1 年提升到 2 年）、减重约 1/3、 装料量增加 30%，碳碳匣钵卖 25 万以上等因素，我们测算综合效益相比石墨坩埚仍可提 高 30%；石墨化用石墨坩埚、箱板售价 2~2.5 万/吨，考虑寿命提高（3~4 个月提升到 18 个月）、减重约 40%、装料量增加 30%，碳碳卖 15 万以上等因素，我们测算综合效益仍 可提高至少 30%。 碳碳热场在降低更换频率、提高导电性等过程中实现了生产效率的提升，降低综合单 位成本，因此我们预计未来或逐步替代石墨热场。

中信证券研究部新能源汽车组预计随着新能源汽车销量增速逐步放缓至 30%左右，对 应锂电负极材料需求年化增速将在 30%左右，由此我们预计 2025 年锂电负极材料需求将 增长至 300 万吨左右，假设人造石墨占比维持在 85%左右，单万吨对应碳碳热场价值量大 概 0.5 万元左右，预计在完全渗透情况下 2025 年碳碳热场市场空间或达到 128 亿元左右， 相比当前碳碳热场在光伏领域的市场空间或有 5~10 倍的增长。

积极开展降本增效，盈利水平行业领先

天宜上佳于 2021 年正式进入碳碳复合材料行业，以天力新陶、天启光峰为主体，主 要产品为碳碳板材、坩埚、导流筒、保温筒等。2021 年，公司江油 2000 吨碳碳复合材料 生产线厂房及碳纤维预制体生产线一期项目顺利投产；同时，直径突破 8 米的第三代超大 规格沉积炉已于 2023 年一季度末完成设备安装调试，投产后碳碳热场制品年化产能将达 3,500 吨。此外，考虑到未来热场材料更大尺寸发展趋势以及与制动盘沉积工艺的产能协 同，公司再次突破原有装备规格，加大加高装备尺寸，充分发挥超大型设备规模及成本优 势，公司预计该第四代沉积装备将于 2023 年底逐步投产，届时公司包含多品类碳基材料 制品总沉积产能（年化）有望达到 5,500 吨。

目前，公司在下游光伏硅片制造商客户拓展情况顺利，已向包括高景太阳能、晶科能 源、晶澳科技、美科太阳能、永祥光伏、宇泽半导体、阿特斯等 14 家光伏硅片制造商正 式供货。

成本方面，参考金博股份公布的数据，直接材料和制造费用在碳基复合材料的生产成 本中合计占比高达 80%左右，背后原因在于，虽然目前已有多种新型化学气相沉积法的制 备工艺可明显缩短致密化时间，但存在工艺适应性不强、复杂形状难成型和大批量生产等 问题，所以进一步提高化学气相沉积工艺致密化效率、推动高效致密化工艺的工程化应用 是碳基复合材料降本的关键所在。

在光伏热场产业链上游预制体环节，高质量预制体可有效缩短致密周期，提高单位时 间产出，且碳纤维预制体费用占热场成本比例较高，因此预制体的降本增效可有效提高公 司产品竞争力。 公司在碳碳复合材料制品生产上逐步实现了预制体完全自制，该部分业务由子公司天 启光峰实施。近两年，针对产品预留量大、物料利用率低、制备周期长、生产效率低、针 刺密度不均匀、产品易变形等诸多痛点，天启光峰对传统针刺进行了颠覆式创新，实现了 预制体近净成形、一机多位多点智能针刺、连续矫形固化、超大型异形件制备。预制体生 产实现了“三高一低”，即“高纤维体积份数、高结构强度、高密度，低变形量”，大幅提 升了物料利用率及生产效率，同时解决了产品易变形问题。

尽管公司进入行业时间较晚，但后发优势突显，凭借在装备领域的颠覆式创新精神特 别是在沉积装备方面超大规格尺寸的突破与应用，大幅提升了产能规模及交付能力，具备 设备单产效率高、单吨电耗小、制造成本低等优势。 从单位成本及毛利率角度可以看出，公司碳碳复合材料单位成本低于金博股份和西安 超码；毛利率方面，公司碳碳复合材料 2021~2022 年毛利率分别为 60.18%/51.87%，高 于金博股份和西安超码，处于行业较高水平。

碳陶制动盘：前瞻布局，未来空间广阔

碳陶复合材料是一种碳纤维增强碳基和陶瓷基双基体复合的先进材料，不仅继承了碳 碳材料的“三高一低”优点，还因基体中引入了碳化硅从而有效提高材料的抗氧化性能和摩擦系数并显著改善材料摩擦性能在各种外界环境介质(潮气、霉菌和油污等)中的稳定性， 已成为轻量化、高制动效能和全环境适用摩擦材料的一个重要研究方向。

以汽车制动领域为例，碳陶制动盘具备轻量化、耐高温、抗热衰退、环境适应性强以 及磨损率低等优点，不仅能有效解决传统的钢铁材质制动盘会在车辆高速或长时间行驶过 程中出现的热衰退现象，还可以减轻制动盘 60%以上的重量，极大提高制动盘制动的稳 定性及相应速度，大幅提升车辆的操控性能。此外，碳陶制动盘在新能源汽车的应用能够 帮助其减重簧下质量，对新能源汽车提升有效续航里程起到重要作用。

但是由于碳陶制动盘的大批量生产工艺复杂、难度大、 周期长等特点，其生产成本 较高，其中进口碳陶刹车系统单价或达到 10 万元/辆，相较灰铸铁制动盘 1000-2000 元/ 辆的售价仍较高。目前以特斯拉、比亚迪、广汽埃安为首的主机厂主动布局碳陶刹车盘的 应用，但主机厂规划配套车型主要仍为中高端、跑车系列。

过去高成本限制了乘用车碳陶盘的推广和应用，未来或从以下五个方面实现降本：  原材料：碳陶盘原材料成本大部分源自碳纤维，可以通过优化碳纤维的牌号和提 高利用率来实现原材料成本的降低。  制备工艺：长纤盘制备周期长主要受限于热工艺，热工艺包含 CVI 增碳工艺和反 应熔渗陶瓷化工艺，可以通过开发多料柱限域 CVI 工艺和快速熔融工艺来实现生 产周期的大幅度降低至一个月以内。  智能化：碳陶盘的加工不同于传统金属盘，陶瓷组分的存在使其加工难度大和加 工效率低。目前国内碳陶盘的机械加工多为非智能化生产，通过智能化在线检测 和生产可以大幅度提高生产效率，进一步降低成本。 

新工艺上和新方法：当前长纤盘预制体是从方板上面切割下来，这样会形成中间 和四个角五块余料，导致整个原材料的利用率非常低。可开发近尺寸预制体成型 工艺，该工艺可以直接制备出环形坯体和通风散热结构，大大提高原材料的利用 率同时还可以减少制动盘的机械加工量，大幅度降低制备成本。  能源价格：因为制备碳陶盘热工艺所需的温度高且时间长，用电量是非常大的， 所以如果能够争取到优惠的能源专项价格，对于碳陶盘的成本降低是非常有帮助。 由于碳陶复合材料是在碳碳复材的基础上多了一道硅化处理的工序，因此我们估计直 接材料的成本占比或达到 50%~60%，其中碳纤维的成本占比或达到 40%左右。根据各家 公司的公告，受前两年需求旺盛推动，行业中小企业纷纷扩产，未来或推动碳纤维价格下 行，有利于降低碳陶材料的原材料成本。

因此，结合行业降本、汽车轻量化需求等因素，未来碳陶制动盘在汽车行业中的渗透 率或持续提升。经过测算，我们预计 2023~2025 年碳陶制动盘的需求量分别为 23/41/69 万套，年均复合增速 90%；市场空间分别为 136/207/275 亿元，年均复合增速 50%。 碳陶制动盘对新能源汽车的重要性更高，我们预计 2025 年碳陶制动盘在新能源 汽车及燃油车的渗透率分别为 3%/1.5%。 在降本推动下，我们预计 2025 年产品价格将下降至 4 万元/套，中长期可望逐步 降低至 6000 元/套或者更低价格。

天宜上佳基于自身在制动材料领域的多年积累，前瞻性布局新一代制动材料研发， 2016 年成立碳陶事业部。当前公司已具备碳陶制动盘预制体编织、气相沉积、陶瓷溶渗 等技术能力，可实现碳陶制动盘性能正向设计开发。同时公司在碳陶制动盘加工技术上也 取得重大突破，公司成功开发近净成形全新结构预制体，解决了制动盘制动表面纤维裸露 和氧化烧蚀等致命缺陷，有效缩短了加工周期，在未来产业化过程中有望进一步降低生产 成本。 此外，公司发展至今已与国内多家企业形成战略合作关系，并积极进行产业化布局， 四川江油产业园 15 万套高性能碳陶制动盘产业化建设项目正在稳步推进中。

公司与多家车企开展合作，根据客户技术输入提供解决方案，全力推动碳陶制动产品 产业化应用。根据公司公告，截止 2023 年上半年，公司已与 19 家汽车主机厂商及供应链 客户建立碳陶制动盘项目合作关系，获得某头部新能源车企重点车型碳陶盘量产项目定点， 并取得两家车企合格供应商资格以及一家车企试制供应商资格；公司已与两家汽车主机厂 签署战略合作协议，依托其品牌及平台，开展商用车、特种车辆高性能碳陶制动材料核心 部件研制开发工作，共同推进碳陶制动盘在商用汽车领域的应用。

国防装备：积极布局航天军事强国

公司国防装备业务板块由天仁道和、瑞合科技为主体开展相关业务。天仁道和主要从 事航空航天、海洋船舶、国防装备等领域碳纤维增强复合材料制品研发与生产，下游客户 为中国航天科技集团、中国航天科工集团、中航工业集团、中国兵器工业集团、中国船舶 集团下属单位及航空航天领域民营企业。天仁道和作为国内该领域新进入的具有独立研发 与设计能力的优质复合材料制品供应商，在商业火箭、卫星、无人机等轻质结构研发设计， 复合材料研发及结构件制造方面积累了丰富的经验，其所生产产品主要包括驱散系统支架、无人机尾翼、无人飞行器结构件、火箭末级结构一体化支架与卫星支架、复合材料弹箭舱 体、船用复合材料轻壳体部件等。

瑞合科技为中航工业下属多家主机厂、航空装备主修厂、民用客机分承制厂、科研院 所及中电科旗下科研院所供应商，主要从事航空航天飞行器结构件、工艺装备及微波电子 类精密金属件等高精密度飞机零部件的生产与制造，其主要产品包括机身框类、大梁、翼 梁、翼肋、桁条等主要结构部件。

树脂基碳纤维：开发核心树脂配方

全球碳纤维市场：300 亿元规模，11%复合增速，长期成长赛道。据赛奥碳纤维，2022 年全球碳纤维市场规模 44 亿美元（约合人民币 300 亿元），2014~2022 年 CAGR 约 11%； 需求量 13.5 万吨，2008-2022 年 CAGR 约 10%，应用领域的持续拓宽带动市场稳定扩容。

国内外市场对比—结构：需求结构总体相近，但在多数细分领域内中国大陆需求量增 速高于全球。1）中国大陆和全球的碳纤维需求结构差异不是很大，2022 年中国大陆的体 育休闲需求量占比高于全球（31%vs18%），其余几项主流领域的需求占比相近，如风电叶片（24%vs26%）、碳碳复材（9%vs7%）、压力容器（8%vs11%）、航空航天（10%vs15%）。

2）但在多数细分领域内，中国大陆的需求增速要明显高于全球，带动中国大陆整体需求 增速高于全球。对比中国大陆和全球在主要细分领域 2019-2022 年需求量 CAGR，体育休 闲为18%vs17%，风电叶片为8%vs11%，碳碳复材为78%vs48%，压力容器为59%vs26%， 航空航天为 77%vs-5%，其他领域为 31%vs3%（数据来源：赛奥碳纤维）。这一方面源自 在部分新兴领域中国大陆的需求拓展引领全球，如碳碳复材、压力容器领域中国大陆需求 分别占全球的 76%、41%，贡献了全球的大部分增量；另一方面源自部分相对传统领域中 国大陆的渗透不及境外成熟，处在产业生命周期的更前端，体现在航空航天、其他领域中 国大陆的需求量增速明显高于国外。

在树脂基碳纤维复合材料方面，天宜上佳建有千万级仿真平台，具备结构强度、振动 噪声、环境应力、工艺过程等有限元分析技术正向设计开发能力，为客户提供优质解决方 案，产品性能完全满足客户需求。根据碳纤维不同应用场景性能及功能需求，公司对预浸 料开展配方优化及工艺升级，并取得重大突破，掌握中温环氧体系、高温环氧体系、双马 树脂体系等多个核心树脂配方，产品已通过各项性能测试验证，上架多个系列产品及对应 数据库，提高了材料选型效率，大幅降低产品开发成本。天仁道和拥有热压罐、模压、缠 绕、RTM 等多种成型设备及技术，企业影响力在行业稳步提升。2022 年，为延展树脂基 碳纤维复合材料制品前端产业链，公司在江苏常州建立预浸料生产线，已开发出多个牌号 预浸料材料并投入使用。

根据公司公告，2022 年，天仁道和完成某驱散系统支架批量交付；完成某型号火箭 末级结构一体化支架产品定型与小批量交付；完成某型号无人机尾翼产品飞行试验验证， 目前该产品已进入定型阶段；公司弹类复合材料舱体产品参与中国航天科工集团某院多个 型号研制任务，并已按客户要求成功交付多套样品，目前正处于试验验证阶段。

 

航空结构件精密制造：积极稳步拓宽客户

我国航空产业历经数次战略性和专业化重组，目前已经形成“以航空工业集团为主的 军用飞机、以中国商飞集团为主的民用飞机、以中国航发集团为主的飞机发动机”的行业 格局。

军用飞机方面，目前我国军机在总量和结构上仍与美国等军事大国存在较大差距。从 数量看，据 Flight International《World Air Forces 2022》统计，我国现役军机（包括：加 油机、教练机、特种飞机、运输机、战斗机、直升机）总数为 3,285 架，占全球比重为 6%； 美国为 13,246 架，占全球比重为 25%；俄罗斯为 4,173 架，占全球比重为 8%。其中， 我国战斗机有 1,571 架，而美国有 2,717 架，数量仅占美国的 57.34%，其余各类军机数 量与美国差距明显。为应对未来复杂多变的环境，我军亟需补全各类型飞机的差距，飞机 制造需求有望进一步提升。

民用飞机方面，当前我国民机以进口为主，国外波音、空客占据绝大部分的市场份额。 但随着持续研发投入的积淀，我国国产民机已逐步形成体系，呈现快速发展的态势，其中 支线客机 ARJ-21 已投入航线运营，干线客机 C919 目前仍处于适航取证阶段，远程宽体 客机 CR929 进入初步设计阶段，三大民机发展节奏呈梯队推进，预计未来的 20 年仍会是 国内民航飞机需求量的持续增长年。随着国内民用航空制造需求持续升温，飞机零部件精 加工业务将充分受益于此。

据牛津大学经济学院、曼彻斯特商学院联合研究表明，近年来全球航空产业市场规模 约在 1~1.5 万亿美元，其中，中国航空产业规模仅占比 7%。根据牛津大学经济学院、曼 彻斯特商学院的估算，2020 年中国航空零部件产业规模约在 210 亿美元。 随着航空零部件制造市场逐渐成熟，对于航空零部件制造的技术需求会愈来愈高，前 瞻产业研究院预测 2026 年中国航空零部件制造行业市场规模将达到 600 亿美元，2023~ 2026 年年复合增长率达到 19.12%。

2021 年天宜上佳以 1.43 亿元收购瑞合科技 65%股权，并对瑞和科技进行增资 7000 万元，交易完成后公司持有瑞和科技 64.54%股权。收购时，军用飞机零部件及工装等加 工业务占瑞合科技营业收入的 90%左右，民用业务占瑞合科技总营业收入的 10%左右。 随着我国航空工业向着赶超国际先进水平的目标迈进，行业内主要客户对产品质量、 性能要求越来越高，产品更新迭代不断加速，要求供应商在产品研发、材料成型、精度控 制、加工工艺、测量检验等方面拥有长期且深入的设计、制造经验以及技术积累。

近年来，瑞合科技积极拓宽客户，成为中电科下属三大研究所合格供应商，并在成都 市郫都区成立电科事业部主要从事微波、通信类精密金属零部件制造等业务，完成两条高 精密微波电子数控生产线的建设并全面达产。同时，根据公司公告，瑞合科技与航天科工 某科研院所、航空某空导院达成合作意向，在电子设备精密结构件、制导装备精密结构件 方面已储备新项目。 另外，根据公司公告，瑞合科技面向航空航天、兵器装备等领域开展精密金属结构件 加工制造业务，完成两个厂区升级改造和新建产线投产，其中，在四川新都产业园升级建 成 8 条产线，并在成都温江厂区完成 3 条产线升级改造。瑞合科技积极参与某主机厂多个 型号新型战斗机、运输机及无人机预研等项目。

 

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）