奇异果体育官网高端特种石墨成行业趋势一体化规模效应企业更具竞争力由于高端特种石墨技术壁垒较高、具备一体化生产能力的规模以上企业相对较少,加上特种石墨材料的生产周期较长、周转速度慢,以及生产设备价格昂贵、投资回报周期较长,我国特种石墨产量增长较慢。
国内特种石墨长期处于供给不足状态:尽管当前国内特种石墨的产能已经大幅上升,但高端产品仍较少,尤其是大规格细颗粒的高端特种石墨产品目前主要还是依赖国外进口,存在国产替代空间。
国内特种石墨企业与国际先进企业相比还存在差距:中国特种石墨行业由于起步晚,对产品应用技术及相关基础理论研究不够深入,部分企业的生产技术及装备水平与国际先进企业相比还存在一定的差距,产品使用性能尚不能满足部分行业的要求。
中国特种石墨企业规模普遍较小,一体化生产能力不强:从整体来看,目前我国特种石墨行业的上游企业产业集中度相对较低,规模以上企业数量相对较少;下游特种石墨深加工企业数量较多但规模普遍较小,一体化生产能力仍有进步的空间。
下游需求增长与供不应求的行业现状推动特种石墨发展:特种石墨下游应用中,锂电、光伏、稀土、冶炼、核电等行业对特种石墨的需求量相对较大。但行业供应产能不足导致特种石墨市场呈现供不应求的状态。同时,供不应求导致的行业缺口也为国内特种石墨材料生产厂家的发展提供了机会和空间。
我国特种石墨行业有望实现高质量发展:特种石墨的高纯度、高强度和高导热性能将成为关键材料奇异果体育官网入口,推动电子信息和高端装备行业的技术进步和产品升级。通过加强技术创新、提升产品质量、拓展应用领域和深化国际合作,我国特种石墨行业有望实现高质量发展,并在全球市场中占据重要地位。
而特种石墨是一种高强度、高密度、高纯度的石墨制品,通常被称为三高石墨。这种材料以其优异的物理和化学特性而闻名,包括优异的导电性、导热性、耐腐蚀性和高温稳定性。
特种石墨的生产使用优质石油焦作为原料,煤沥青或合成树脂作为粘结剂。生产过程包括原料制备、配料、混捏、压片、粉碎、再混捏、成型奇异果体育官网、焙烧、浸渍、石墨化,以及最后的机加工处理。
从材料组织结构上特种石墨可以分为中粗粗颗粒结构石墨和细颗粒结构石墨和特细颗粒结构石墨;按成型方法可分为振动成型石墨、挤压成型石墨、模压成型石墨和等静压成型石墨;中粗结构石墨在成型方式上以挤压成型和振动成型为主,细结构颗粒石墨成型方法主要是为模压成型和等静压成型。
特种石墨作为现代工业不可或缺的重要物料和工业材料,伴随着全球工业产业的快速发展,其需求量逐年增长。数据显示,2023年,全球特种石墨市场规模约17.4亿美元,预计到2028年,全球特种石墨市场规模将达到20.5亿美元,2023—2028年年复合增长率(CAGR)为3.3%。目前海外知名制造商主要有德国西格里、法国美尔森、英国摩根、美国步高、美国尤卡、日本东海碳素、日本东洋碳素。
中国在特种石墨行业起步较晚,前期的发展主要是依赖进口。截至目前,中国虽然有较多特种石墨材料生产企业,但产业集中度相对较低,规模以上企业主要有中钢新型(赛迈科)、五星新材、成都炭材、海成远创、宁新新材、新成新材等奇异果体育,数量相对较少;下游特种石墨深加工企业数量较多但规模普遍较小,而恒圣石墨是为数不多的能做到材料利用率行业第一,成本管控能力强,具备一体化规模效应的特种石墨龙头企业。
这类企业一般拥有从磨粉、混捏、压型、焙烧和石墨化等一体化全工序的生产能力,且通常具备年产量千吨以上的生产能力。特种石墨行业中,具备一定规模、拥有一定知名度和影响力的主要是这类企业,总体数量约为十几家,行业集中度相对较高。
这类企业的主要经营模式为:根据订单需求向特种石墨材料生产商采购原材料进行机加工,并向各行业的终端客户进行销售,其主要产品为特种石墨制品。由于其加工过程主要为物理机械加工,工艺流程相对简单,因此这类企业通常规模不大,行业竞争较为充分,行业集中度相对较低,但由于其主要是为终端大客户进行配套生产,其生产、销售策略比较灵活,往往与终端客户的合作历史较长,并与之建立了较为稳定的合作关系。
其中,恒圣石墨是国内集等静压石墨材料生产一体化和石墨器件加工的龙头企业,具备大尺寸、超细结构石墨材料供应能力,主要应用于光伏、半导体、航空航天等领域,目前已导入隆基、晶科、高景、美科、宇泽、天合、双良节能等光伏、半导体领域,并在光伏领域市场占有率行业第一。
这类企业一般只有部分生产工序的生产能力,大多体现为焙烧和石墨化环节,主要经营模式系为行业内其他企业提供受托加工服务。
我国特种石墨进口量增长缓慢。一方面由于高昂的进口成本及部分国家对高端特种石墨(如大规格、超细结构的半导体石墨和核石墨)进行技术封锁;
另一方面,由于高端特种石墨技术壁垒较高、具备一体化生产能力的规模以上企业相对较少,加上特种石墨材料的生产周期较长、周转速度慢,以及生产设备价格昂贵、投资回报周期较长,因此,我国特种石墨产量增长较慢。
与此同时,受下游光伏、半导体、新能源电池、核电等领域快速发展的影响,我国的特种石墨需求量已从2019年的11.5万吨增至2022年度20.6万吨,供需缺口扩大。
国内特种石墨长期处于供给不足状态,尽管当前国内特种石墨的产能已经大幅上升,但高端产品仍较少,尤其是/大规格细颗粒的高端特种石墨产品(如光伏、半导体用石墨、核石墨)目前主要还是依赖国外进口,存在国产替代空间。
近年来,国家各主管部门出台诸多支持和鼓励新材料产业的政策,对特种石墨行业的发展起到积极促进作用。而下游光伏、半导体、新能源电池、机械、电子、航空航天、军事工业、核工业等行业的利好政策将持续拉动特种石墨行业的市场需求,行业内企业或将从相关政策中受益。
随着下业应用领域的不断扩展,光伏、半导体、新能源电池、冶金、化工、机械、电子等行业快速发展带动特种石墨产品市场需求不断增长。
特种石墨下游应用中,锂电、光伏、稀土、冶炼、核电等行业对特种石墨的需求量相对较大。据亿渡数据估算,2022年中国对特种石墨的需求量约为20.62万吨奇异果体育app,同比增长32.46%。2022年,我国特种石墨需求量为20.6万吨,同比上涨了32.50%;产量为10.78万吨,较2021年增长了21.74%。
在光伏领域,特种石墨主要运用在单晶硅生长炉用石墨热场相关部件,光伏级单晶硅生长炉是光伏级单晶硅片的核心生产设备,光伏太阳能产业的快速发展直接带动特种石墨行业需求的持续增长。2022年,光伏行业对特种石墨的需求量约为81426吨,同比增长51.80%。2023年,按照光伏新增装机量进行计算需求量为10.1万吨至11.9万吨,同比增长24.69%—46.91%。目前,光伏市场开炉总数在1000GW左右,而等静压石墨的使用体量在45亿-50亿人民币左右。
目前来看,光伏行业中,恒圣石墨产品市占率较高,为主流光伏企业一供,并与龙头光伏厂商建立了长期稳定的合作关系。
特种石墨在锂电行业中主要作为负极材料碳化烧结用的坩埚。负极材料在锂电池中主要是作为储锂的主体,在充放电的过程中实现锂离子的嵌入和脱嵌,伴随锂电行业的快速发展,特种石墨的需求显著提升。
在全球各国加大重视可再生资源的发展背景之下,全球锂电池市场需求高速增长中国作为全球锂电池负极材料的主要生产国奇异果体育app,受益于下游新能源汽车、3C及储能等领域的旺盛需求,近年来负极材料产销量逐年提升。2022年,锂电行业对特种石墨的需求量约为54800吨,同比增长90.28%。
在铸造行业,特种石墨是制作结晶器不可替代的材料奇异果体育官网,运用在大规模连铸生产纯铜、青铜、黄铜的过程中,是结晶器中的关键部件。
根据国家统计局数据统计,2023年中国铜加工材产量为2085万吨,同比增长3.0%。根据行业惯例,按照每吨铜材约消耗特种石墨0.24kg的口径测算(数据来源:石墨邦),2023年度金属连铸行业对特种石墨的需求量约为5004吨。
特种石墨主要用于稀土行业永磁材料烧结时使用的石墨坩埚,根据相关数据,2023年中国稀土永磁材料产量约为26.7万吨,根据行业惯例,按照每吨永磁材料对应消耗特种石墨约30kg的口径测算(数据来源:石墨邦),2023年度稀土行业对特种石墨的需求量约为8010吨。
在高温气冷堆中,石墨是中子的慢化剂和优良的反射剂,其自身很多优良特性确立了它在核工业领域中属于关键材料之一。此外,特种石墨可以用来制作热结构件奇异果体育,各向同性石墨材料用于制作石墨球、堆芯材料、电极等核石墨制品。
2023年度我国新增装机容量为289万千瓦,按照目前中国石岛示范堆的设计方案奇异果体育官网入口,高温气冷堆每万千瓦需使用60吨核石墨,则2023年度核电行业特种石墨的年新增需求量约为17340吨。
随着下游光伏、新能源电池、半导体等行业的快速发展,中上游石墨新材料的市场需求持续加大。而在供给端,行业内具备一体化生产能力的规模以上企业相对较少,供应产能不足导致特种石墨市场呈现供不应求的状态。目前特种石墨市场仍需通过进口弥补市场缺口,根据海关统计数据,2021年从海外进口人造石墨为2.84万吨,较2020年增长28.51%。
上述情况在一定程度上有助于加快特种石墨材料的国产化进程,提升行业技术自主化水平,同时,供不应求导致的行业缺口也为国内特种石墨材料生产厂家的发展提供了机会和空间。
由于不同应用领域的客户对特种石墨的性能提出的要求各有侧重,特种石墨的产品指标呈现差异化特点;且特种石墨生产周期较长,烧制过程的稳定性要求高,生产工艺对制造特种石墨至关重要。
特种石墨制造的工艺流程一般为原料破碎、配料混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化提纯等工序,其中焙烧和浸渍环节容易产生裂纹废品,要缓慢升温;浸渍关键在于浸透,高密度石墨制品要经2—4次浸渍,每次浸渍后均需要焙烧一次。反复浸渍、焙烧工艺处理周期长,一般在2~3个月左右。
但从整体来看,中国特种石墨行业由于起步晚,对产品应用技术及相关基础理论研究不够深入,部分企业的生产技术及装备水平与国际先进企业相比还存在一定的差距,产品使用性能尚不能满足部分行业的要求,一些高性能、高技术的产品奇异果体育app,如核石墨、三代半导体用石墨等还需要从国外进口。因此,我国特种石墨行业在产品稳定性、生产周期、应用性能等方面需要进一步改善。
特种石墨生产具有工序复杂、技术要求高的特点。如对产品性能指标有较高要求,则需经过多次浸渍、焙烧等工序,工序之间环环相扣,每道工序对技术、工艺和操作人员经验都有着较高要求,同时产品标准和性能要求也较高,任何一道工序出现差错都会影响最终产品的质量甚至出现废品,因此成品率是体现该行业竞争实力的一个重要指标。行业内企业均需要进行较长时间的技术储备和经验积累,才能不断提高产品成品率。对于新进入者来说,特种石墨行业存在较高的技术壁垒奇异果体育app。
特种石墨材料的生产周期较长,周转速度慢,因此特种石墨行业一般采用连续性大批量的生产模式,需要特种石墨生产企业具备较大的投资规模。特种石墨的生产设备价格昂贵,投资回报周期较长,属于资金密集型行业,对企业的资金实力和资金流动性要求高。对于新进入者来说,前期投入和后期经营需要耗费大量资金,存在一定的资金壁垒。
特种石墨材料制造行业由于生产步骤较多、工艺复杂,并对产品不断更新和研发的需求较大,需要拥有专业技术水平高、实践工作经验丰富、协作能力强的研发生产技术团队,能够把握行业发展趋势,不断研发新的石墨材料奇异果体育,适应下游石墨制品行业对高质量原材料的需求,因此人才构成进入本行业的壁垒。
由于特种石墨在不同用途的针对性强,这就要求企业对各种产品有精准的客户定位。特种石墨在下游的生产环节通常处于关键地位,导致了下游客户对特种石墨供应商的稳定性和持续性提出了很高的要求,一旦特种石墨生产企业成为下游客户的合格供应商,双方将形成稳定的供需关系,更换频率较低。而客户资源的开发、维护都需要消耗大量人力奇异果体育官网、物力和时间成本,这对行业新进者形成了较为明显的渠道壁垒。此外,行业内发展较好的企业已经树立起了良好的品牌效应,在市场竞争中占有先机,这也对行业新进者抢占市场形成了一定的障碍。
【等静压成型技术】是指将待压试样粉体置于高压容器中,利用液体或气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试样进行均匀加压,当液体或气体介质通过压力泵注入压力容器时,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。此时高压容器中的粉体在各个方向上受到的压力是均匀的和大小一致的,因此等静压石墨又被称为各向同性石墨。
因此等静压石墨被广泛应用于制作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),多晶硅熔炼炉,化合物半导体制造用加热器、坩埚等部件,火箭点火极、激励极、喷嘴和舵板奇异果体育app、核反应堆堆芯结构、放电加工用电极、连铸金属用石墨结晶器等。
随着单晶、多晶硅产品向更大尺寸、更高性能、更优质量发展,对等静压石墨也有了更高的要求,需要其具备向更大规格、更高强度、更高纯度等方向发展的能力。
目前我国特种石墨行业生产企业众多,产业集中度相对较低,但等静压石墨作为特种石墨的细分领域,具备一定生产规模的企业较少。目前等静压石墨厂家主要分为三类:
第一类是拥有磨粉、混捏、压型、焙烧、浸渍、石墨化处理和机械加工等重要工序生产能力的国产等静压石墨企业,同时具备年产量千吨以上的产能,主要为成都炭材、中钢新材、五星新材等。
第二类是等静压石墨精加工厂家,采购等静压石墨坯料进行机械加工成异形件,该类企业本质是加工商,主要根据订单情况组织生产,厂商数量较多但普遍体量偏小。
第三类是国际等静压石墨巨头,比如法国美尔森、德国西格里、日本东洋碳素等,其在国内的相关业务主要集中于半导体石墨和核石墨领域,光伏领域应用的石墨亦有所涉及但业务体量偏小。
海外等静压石墨企业的优势是进入中国市场较早,部分高端产品仍然具有明显技术优势,目前在国内半导体石墨和核石墨领域仍具有一定竞争地位;劣势主要是其在国内均没有全工序产能,供给国内市场的实际产能规模偏小,且无成本优势,目前正面临国产等静压石墨企业的替代竞争。
①高成本:等静压石墨的制造和加工过程较为复杂,需要高温高压等特殊设备和工艺。这使得生产等静压石墨制品的成本相对较高,导致产品价格较高。
②能耗大:制造等静压石墨需要经过高温和高压处理,这会消耗大量的能源。由于能源消耗较大,制造过程中可能会对环境造成一定的影响。
③重量较大:等静压石墨通常具有较高的密度,这意味着在一些应用场景中奇异果体育,其重量可能成为限制因素。比如在航空航天领域中,轻量化是一个重要的考虑因素,而等静压石墨的重量相对较大可能不利于使用。
④材料脆性:尽管等静压石墨具有优异的机械强度,但它仍然是一种脆性材料。在受到剧烈冲击或扭曲力时,它可能容易发生断裂和破损。
⑤有限的尺寸和形状:等静压石墨在制造过程中通常受到模具的限制,使得其成型尺寸和形状相对有限。这可能会限制一些特殊应用场景的需求。
①环境影响:等静压石墨生产过程中会涉及一些化学物质和能源的使用,并可能产生废水、废气和固体废弃物。适当的环境管理和处理措施是必要的,以减少对环境的负面影响。
②资源依赖:石墨是等静压石墨的主要原料之一,而全球石墨资源供应可能受到限制。行业需要寻找可持续的石墨采购途径,并探索材料替代品的开发,以降低对有限资源的依赖性。
③技术挑战:制备高质量的等静压石墨产品需要精密的工艺和设备。技术上的挑战包括材料配方的优化、坯体成型和加热压制过程的控制等。解决这些技术难题需要不断地研究和创新。
④市场需求波动:等静压石墨产品的市场需求可能受到行业应用领域的波动和变化的影响。行业需要密切关注市场趋势,并灵活调整产品组合和开发新的应用领域,以适应不断变化的需求。
⑤国际竞争:等静压石墨行业是一个全球竞争激烈的行业,来自其他国家和地区的竞争对手可能具有成本优势或技术优势。行业需要提高竞争力奇异果体育,通过技术创新、质量控制和市场开拓等方面的努力来 保持竞争优势。
生产高品质等静压石墨需要相当高的生产技术和操作工人技能水平。目前,国外主流企业的等静压石墨年产量已超过6万吨,而我国大部分企业的年产量仅在1万吨及以下,差距明显。而且一些企业在生产过程中面临着成品率低和品质不达标等问题,这使得它们的实际产能受到进一步限制。因此,提高生产技术和操作工人技能水平,以及优化生产过程,是提升我国等静压石墨产能和品质的关键。
随着下游半导体和光伏等行业的持续繁荣,对等静压石墨的市场需求也在不断增加。然而,令人遗憾的是,目前国产等静压石墨与国外产品在规格和性能方面还存在一定的差距。尽管国内企业近年来已开始按照单晶热场用石墨的标准生产等静压石墨,但半导体行业,尤其是三代半导体领域,所需的高品质、大规格等静压石墨的生产量仍然严重不足。因此,我们仍然需要依赖进口大量等静压石墨材料。这种情况导致2022年中国等静压石墨的供需缺口达到了1.52万吨,而且这个缺口还在不断扩大。
在2021年,我国等静压石墨的产能达到了5.4万吨。其中,产能较为突出的企业有中钢新型(赛迈科)、成都炭材、海成远创、五星新材、江苏鸿基、新成新材、东方炭素等。由于国产厂商如成都炭材、海成远创、中钢新型等企业的崛起,已经打破了国外企业在华的垄断局面,且通过不断地自主研发和技术突破,使得部分主要产品的性能指标达到或超过国外同类产品水平。
根据数据预测,我国2029年中国等静压石墨行业市场规模223.5亿元。2023—2029年中国等静压石墨行业市场规模及预测如下:
特种石墨是我国战略新兴产业新材料行业的重要一环。在《产业结构调整指导目录2019年本》中,将特种石墨(高强、高密、高纯、高模量)列为鼓励类产业。《新材料产业发展指南》等政策文件强调发展新材料、加大研发投入的重要性,鼓励发展符合环保要求的、资源高效利用的高端制造业,全面推行循环生产方式;公司的下游应用产业锂电、光伏等亦受到国家产业政策的大力支持,如2021年2月国务院发布的《国务院关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》中提出,要提升可再生能源利用比例,大力推动风电、光伏发电发展。在这样的政策大背景下,发展特种石墨行业具有重大的时代意义。
随着社会经济的发展,人们对环境保护的要求越来越高,改善生态环境、提高生活质量,已成为落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重要内容。近年来,各地区、各部门相继出台多项环保制度与规划,为淘汰高耗能高污染的落后生产力、实现资源综合利用、发展循环经济提供制度保障奇异果体育app。
特种石墨被广泛应用于光伏、半导体、新能源电池、人造金刚石、冶金、化工、机械电子等行业,是战略新兴产业不可替代的重要资源之一,终端应用行业的技术升级和新兴应用领域的不断拓展,带动了特种石墨市场需求的不断增长。一方面,国家对光伏、半导体、锂电等新兴产业的政策支持带动下业快速发展,保障特种石墨市场的持续稳定增长;另一方面,特种石墨凭借其优质的产品性能,特种石墨在航空航天、核工业等方面获得了越来越多的应用。特种石墨材料在战略新兴行业的广泛应用为高技术含量、高附加值产品市场提供新的增长点。
中国的特种石墨行业起步较晚,无论是技术、管理还是人员素质与世界先进水平都存在一定的差距。主要表现为以下几个方面:行业内具有国际先进生产水平、掌握先进生产技术的大型企业数量较少,大部分企业资金实力不足,设备、工艺的改造和升级速度偏慢,技术水平落后奇异果体育官网入口、产品品质不高,不具备自主研发能力奇异果体育官网。
但近年来,随着特种石墨下业的兴起,高端特种石墨产品不断涌现,国内特种石墨生产企业生产技术和研发水平不断提高,与国外先进水平差距不断缩小,国内同行业公司中,在光伏、半导体、电火花等领域已经有部分产品实现了海外进口产品的替代。
特种石墨材料下游应用领域众多,部分终端产品更新换代速度较快,为快速响应市场需求变化,特种石墨企业需不断提高技术水平,对专业人才的需求较大,但特种石墨行业专业技术研发及管理人才缺乏,仅靠企业内部培养,耗时长、投入大,且培养周期长,在一定程度上阻碍了行业发展。
随着可再生能源的快速发展,以等静压石墨为代表的特种石墨作为高效导热、导电材料,将在太阳能电池、风力发电机等新能源设备中发挥重要作用,提高能源转换效率和设备性能奇异果体育。
其次,在电子信息和高端装备领域,特种石墨的需求将持续增长。随着电子产品的不断更新换代和高端装备的制造升级奇异果体育官网,特种石墨的高纯度、高强度和高导热性能将成为关键材料,推动电子信息和高端装备行业的技术进步和产品升级。
同时,随着全球环保意识的提高和可持续发展的呼声日益高涨,特种石墨行业也将面临更高的环保要求和更严格的能耗限制。这将推动行业向绿色、低碳、循环发展的方向转型,加强节能减排和资源综合利用,推动特种石墨行业的可持续发展。
此外,随着国内外市场的不断扩大和需求的持续增长奇异果体育官网,特种石墨行业也将面临更多的竞争和挑战。然而,通过加强技术创新、提升产品质量、拓展应用领域和深化国际合作,我国特种石墨行业有望实现高质量发展,并在全球市场中占据重要地位。
下游多个终端领域的快速发展对特种石墨性能提出不同程度的要求。随着科技的不断进步,特种石墨的品质和性能不断提高,特种石墨产品的附加值也将不断增加。此外,随着新能源的快速发展和可再生能源的广泛应用,特种石墨在电动车、光伏等领域的需求将会持续增长。
而各国追求能源独立步伐加速,光伏热场、半导体、新能源电池、核能安全等需求的激增将带动特种石墨市场快速增长,新型特种石墨材料在半导体(集成电路)领域的应用进一步拓宽。
然而,特种石墨产业也面临着原材料供应和环境压力等挑战。为了保持特种石墨产业的持续发展和创新,政府、企业以及科研机构需要加强合作和技术创新,推动特种石墨产业朝着高品质、高附加值的方向发展。
在目前特种石墨市场呈现供不应求的状态下,具备一体化生产能力的规模以上,并且能够稳定供应的特种石墨企业将会抢占更多的市场份额。
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