当前位置: 玻璃 >> 玻璃资源 >> 玻纤行业研究产业升级带动需求增长,产能扩
(报告出品方/作者:中信建投证券,杨光)
一、玻纤增强性能优异,下游应用市场广泛
1.1玻纤制备工艺多样化,产品种类丰富
玻纤是一种人造无机非金属材料,广泛用作复合材料中的增强部分。玻纤工艺流程通常采用石英砂、石灰石、叶蜡石等矿物作为原料,配合纯碱、硼酸等化工原料熔制成玻璃,再在熔融状态下拉制成原丝,原丝经过烘干、短切和调理等工序加工成直接纱、合股纱、短切纱和细纱等玻璃纤维。玻璃纤维经过机织等多个不同工序可以加工成机织物、毡等粗纱制品和电子布等细纱制品。
根据所匹配基体树脂材料的不同,玻璃纤维可分为热固性玻纤和热塑性玻纤两大类。1)热固性树脂用玻璃纤维一次成型、不可再次加热熔融。主要用于需达到隔热、耐磨、绝缘、耐高压电等效果的领域,如风电叶片、电路板。2)热塑性玻璃纤维复合材料加工固化冷却以后,再次加热仍然能够达到流动性,具有良好的再回收利用性。热塑性树脂用玻璃纤维主要用于需达到韧性、耐蚀性、抗疲劳性等效果的领域,如汽车制造、家用电器、电子电器、建筑材料。
根据产品形态和生产工艺的不同,玻璃纤维产品可分为粗纱、细纱、粗纱制品、细纱制品四大类。粗纱分为直接纱(主要是由漏板直接拉制而成)、合股纱(主要是由多束玻纤合股而成)和短切纱(主要是由特制的浸润剂拉制原丝经由短切而成),粗纱常与树脂复合后制成玻纤增强塑料(玻璃钢)。不经过捻线工艺的细纱,直径一般在9微米以下,外观类似直接纱,其主要应用于覆铜板、膜材料、网格布等领域。粗纱制品根据不同应用场景利用粗纱原材料可制成多轴向织物、方格布和毡。细纱制品是由细纱经过机织的方式织造而成的机织物,根据用途不同,分为电子布和工业布。
1.2玻纤下游应用广泛,多为新兴产业
玻璃纤维作为一种增强材料可与作为基体材料的树脂等结合,制成各式各样的纤维增强复合材料(FRP)满足下游需求。在FRP中,玻璃纤维为增强材料,可增加FRP的机械强度、绝缘性、耐热性、抗腐蚀性,好比人体结构中的骨骼;树脂为基体材料,可起到粘结、传递载荷、均衡载荷等作用,好比人体结构中的肌肉。各式各样的纤维增强复合材料(FRP)可应用于风电叶片、汽车制造、轨道交通、电子通信、家用电器、工业管罐、建筑材料、航空航天等领域。
建筑材料是玻纤需求的稳定器,未来下游电子、汽车和风电将贡献玻纤需求主要增量。近年来,汽车、风电和电子行业蓬勃发展,而玻纤行业与这些热门行业的关联性较强,因此用于汽车、风电和电子等领域的中高端玻纤均有望迎来较高的需求弹性。
二、需求侧伴随新兴产业高成长,供给端粗纱细纱短期分化
2.1需求端:下游应用领域展现高成长性
2.1.1汽车:新能源车贡献轻量化空间,短切纱+长玻纤同步受益
新能源汽车轻量化势在必行,玻纤增强材料为减重首选。新能源汽车由于电动化、智能化等配置需求,增加了三电系统及大量智能化设备,相比较传统汽车增重较多。研究表明,新能源汽车质量降低10%,对应续航里程可增加5%~10%,节约15%~20%的电池成本以及20%的日常损耗成本。因此,新能源汽车整车减重的需求比传统汽车更加迫切。玻纤增强复合材料,尤其是玻纤增强热塑性复合材料凭借着质量轻、强度高、抗疲劳性能好、可设计性强、加工性能好、生产效率高、制造成本低等独特的性能优势,在汽车领域应用广泛。其适用于制造汽车保险杠、顶棚、仪表盘、发动机罩等40多种汽车零部件。(报告来源:未来智库)
玻纤增强材料将用于更多的汽车配件中,应用比例提升空间大。目前我国整车配件上的复合材料应用比例仅为8%-12%,远低于国外20%-30%的比例,在汽车轻量化发展趋势下,大众和马自达等合资企业已有较普遍的应用。改用长玻纤增强型材料后,无论是重量还是成本都有明显下降,可谓“质轻价廉”。
工艺技术的提升,使得汽车轻量化中玻纤增强材料应用场景愈加广泛。20世纪中叶,SMC材料,主要用于汽车的表面制件。随着时间的推移,年人们第一次将玻璃纤维毡用作增强材料,研发出GMT即玻纤毡增强热塑性材料,多应用与座椅骨架等。时至今日,玻纤增强材料的生产技术水平相比较入门阶段已经有了很大的提升,当前活跃在市场的主要以长玻纤增强热塑性材料为主,应用领域有了更明显的拓宽,包括了仪表盘支架、前端支架、车底护板以及发动机周边部件,实现了对全车大部分零件和次结构件的覆盖。随着短切纱制毡的持续应用与长玻纤制品的渗透,玻纤增强材料轻量化应用场景将逐渐拓宽,支撑应用占比提升。
年我国汽车市场预计将实现恢复性正增长,玻纤复合材料在国内汽车领域市场空间有望达.2亿元。1-10月份中国累计新能源汽车销量.2万辆,全年新能源汽车销量按照整车质量kg计算达到kg,汽车销量为万辆;同时,改性塑料市场均价约为1.8万元/吨;
假设玻璃纤维材料在改性塑料中占比50%。测算年,玻璃纤维复合材料在国内汽车(除新能源)领域市场空间达.40亿元。就新能源汽车来看,我们假设年新能源汽车单车改性塑料使用量将达到16%,按照整车质量kg计算达到kg,汽车销量为万辆,则新能源汽车所带来的玻纤增强材料市场空间将达到64.8亿元。随着未来新能源汽车占比的不断提高,市场空间有望实现长期成长。
2.1.2风电:玻纤是叶片主流增强材料,直接受益于行业蓬勃发展
玻纤在风电整机的应用集中于风电叶片,此外整流罩、发电机舱保护壳也会使用少量玻纤复合材料。复合材料风电叶片是风力发电的关键结构部件。叶片制造目前主要采用玻璃纤维(或碳纤维)、PVC、轻木、环氧树脂等材料复合而成。将这些材料在模具上预先按设计要求铺敷,通过真空灌注工艺将树脂导入,树脂固化后使之形成一个新的功能性整体。从风电叶片结构来看,主要由增强材料(梁)、夹芯材料、基体材料、表面涂料及不同部分之间的结构胶组成。叶片的80%成本来自于原材料,而60%的原材料成本来自于增强纤维与基体树脂。
平价风电时代到来,年陆风新增装机达到高位。早期陆风抢装潮及部分风场高弃风率引起的监管政策变化导致年装机增速出现拐点,在近年风电资源配置优化和年价格补贴退出的背景下,新一轮陆风抢装浪潮如期而至。截止年前三季度,我国风电累计并网装机GW,同比增长32.8%,近10年复合增长率达24.67%,陆海风累计并网装机分别为.81GW、13.19GW。年新增风电并网装机71.67GW,陆海风分别新增68.61GW、3.06GW。陆风经历新一轮疯狂抢装高潮,新增装机同比增长.7%,意味着年以前申报的全部陆风补贴项目已建成并网,年增量基础仅剩下平价核准项目储备。
大型化叶片将增加高模量风电纱需求,我们推测单位玻纤需求:新增叶片为10吨/MW,存量叶片为0.吨/MW。风机存量巨大,每年叶片损耗维修所需玻纤材料不容忽视。每MW存量风机平均每年更换0.MW,即(0.*10)0.08吨的玻纤需求。
年国内风电纱需求有望达到71.6万吨,4年CAGR达13.7%。年后风电领域玻纤需求会受益于风电新增装机量逐年增长及风机存量运维需求扩大,而趋于稳步增长,有望于年达到71.6万吨需求水平,4年CAGR达13.7%。风电纱需求预期增速高于过去5年玻纤10%左右的整体增速,在中高端领域起到较好的引领作用。未来风电叶片用高性能玻纤市场前景仍将非常广阔。
2.1.3电子:电子纱为玻纤高端制品,受益于PCB产业高景气
电子玻纤纱/布为高端玻纤制品,其占覆铜板总成本的18%。电子级玻璃纤维纱(简称电子纱)一般是由单丝直径9微米以下的玻纤单丝制成,其织造成的玻纤布被称为电子布。电子布浸上由不同树脂组成的胶粘剂而制成覆铜箔层压板(简称为覆铜板,CCL),而覆铜板是印制电路板(PCB)的专用基材。
需求端经济恢复推动PCB需求量快速释放,汽车通讯智能手机为主要增长方向。PCB的下游应用领域包括通讯、计算机、消费电子、汽车电子、工业电子等,其中通讯和计算机为最主要的两大板块。下游需求结构伴随着经济转型而发生变化,近年来通讯占比逐渐上升,计算机领域有所下降,消费电子和汽车电子稳步提升。(报告来源:未来智库)
2.1.4建筑建材+工业管罐:传统领域玻纤地位巩固
玻纤在建筑领域和管罐领域需求依然可观。1)建筑领域,玻璃纤维广泛应用于建筑承载工程中的加固材料(混凝土梁、柱)、建筑物内外墙体保温、防水、抗裂材料和节能建筑门窗等。自年禁止开采河砂以来,海砂和矿砂逐渐成为了主要的建筑用无机非金属材料,但是其中含有的Cl-和各类硫酸物会缩减传统结构材料的使用寿命。而使用玻璃纤维复合材料,可以有效提高钢筋等结构材料的耐腐蚀性,同时也可以减轻结构材料的重量。2)玻纤复合材料管罐是一种以树脂为基体,以连续玻璃纤维及其织物为增强材料,通过缠绕工艺或拉挤工艺成型。玻纤复合材料管罐具有轻质高强、耐腐蚀性强、材料无毒、力学性能好、安装维护方便等优点,广泛运用于城市供水管道、污水处理管道、油气输送管道、海水淡化设备管道、油气储罐、水处理储罐、化工原料储罐、运输储罐、压力容器等。
年前三季度建筑业总产值保持两位数增长,长期城镇化和绿色建筑趋势下玻纤需求仍将提升。截至年底,我国绿色建筑的面积区间约在41-50亿平方米。玻纤在绿色节能建筑领域相较于其他材料具有耐腐蚀、保温等优势,其替代其他材料的趋势将日益明显。
地下基础设施及公路路网建设仍需继续开发,玻纤复合材料有望长期受益。我国地下基础设施以及公路路网建设仍在继续开发,以城市天然气管道为例,年新增城市天然气管道长度达公里,同比增长18.2%,近五年CAGR为11.76%。玻纤复合材料管罐凭借自身优势,将长期受益新增管罐建设进程。
2.2供给端:年粗纱产能稳步释放,电子纱加速扩产
中国是全球最大的玻纤生产国,产量占比超过65%。年至年,全球玻纤总产量由万吨增加至万吨,年均复合增长率5.61%;同期国内玻纤总产量由万吨增加至万吨,年均复合增长率8.20%。全球玻纤行业的平均增速一般为GDP增速的1.5-2倍,近10年国内玻纤产量增长率高于全球玻纤产量增长率,国内产量占全球产量占比持续提高。建材产品普遍存在运输半径的问题,较难出口,而玻纤是建材行业中少有的出口产品。我国玻纤生产企业拥有矿物原料本地化配套、人力成本低、规模经济效应等方面的优势,使得玻纤的单位生产成本相对较低,在国际市场上具有较强的竞争力。受疫情影响,年度玻纤及其制品出口量降至万吨。
玻纤行业资金与技术壁垒驱使玻纤产能集中,整体市场格局稳定。1)资金投入方面,以粗纱为例,每万吨玻璃纤维所需固定资产投入约为1亿元。国家发改委、工信部不断提高玻纤行业准入标准,新建无碱玻璃纤维池窑法粗纱拉丝生产线单窑产能规模从年的5万吨/年提高至年的8万吨/年,则投资一条年产8万吨的粗纱生产线需要约8亿元的固定资产投入。高模、电子、低介电等类型玻纤等投资则更为巨大,这构成了玻纤行业新进企业的资金壁垒。2)技术方面,玻纤企业需要掌握池窑设计、节能燃烧、玻璃配方、漏板设计与制造、表面处理、纤维成型等多项技术。其中浸润剂原材料及配方技术是体现各类玻纤制品内在质量的关键技术,玻纤及其制品的竞争很大程度上依赖于浸润剂原材料及配方技术。
从行业内不同企业发展路径看,龙头企业与二三线企业实现了差异化发展。粗纱领域,中国巨石享有行业内最为显著的规模优势和成本优势。风电纱领域,中国巨石、泰山玻纤和山东玻纤优势较突出,分别研发E9、THM-1和ECER的超高模量玻璃纤维纱,逐步应用于大型及超大型叶片中。电子纱领域,国内以宏和科技为首的企业逐步攻克高端电子纱、电子布制备技术,实现国产替代。玻纤复合材料方面,长海股份已经成为国内短切毡、湿法毡等细分领域龙头,形成玻纤、树脂和玻璃钢完整产业链。除此之外,国际复材、重庆三磊和内江华原也在细分领域形成各自的优势。年上半年5大玻纤企业营收均回到上升轨道,毛利率同步回升。从时间序列来看,毛利率变化均受行业供需影响;但横向比较,龙头在盈利能力方面具有稳固的行业地位。
预计年新增粗纱产能50万吨,新增电子纱22万吨。年国内主要新增产能来源于邢台金牛新点火10万吨粗纱,中国巨石15万吨短切原丝及6万吨电子纱,长海股份、泰山玻纤、山东玻纤各10万吨粗纱,同时存在少量计划冷修的产线。合计增量55万吨粗纱及6万吨电子纱,大部分在9月以后释放。合计新增50万吨,与年新增产能节奏相近,产能增长10%左右。
远期行业落后产能将逐渐出清,行业扩产将转向有效供给。中碱、无碱、耐碱玻璃球窑生产线;中碱、无碱玻璃纤维代铂坩埚拉丝生产线”列入限制类。政策端对玻纤小产能、落后高耗能产能进行了强管控,小企业小产线将逐步出清。
2.3价格:判断年粗纱价格高位维稳,电子纱有下调空间
受下游需求旺盛和原材料价格上涨影响,年无碱粗纱价格达到历史高位。截止年11月,无碱池窑粗纱由年年初的元/吨上涨至接近元/吨,全年市场货源呈现紧俏状态,市场价格上涨过后持续坚挺。目前0tex缠绕直接纱主流价格达到-6元/吨,年全年维持在近7年高位。
判断年粗纱价格高位维稳,电子纱有下调空间。1)无碱粗纱:在供不应求的格局下,粗纱价格有望维持较高水平。中长期维度,行业整体将受能耗双控及双碳政策管控,中小产能逐渐出清,供给缺口将被大厂新扩产能补充。行业格局日趋优化,同时价格也将逐渐趋稳。2)电子纱:短期来看,年电子纱新增产能或将超过20%,并且多以电子粗纱为主。在极大缓解供给紧张的局面之余,预计对当前高价形成一定冲击,使得粗纱及厚布价格回落至低于中高端市场价格。但长期中,由于电子纱单吨投资成本高,且存在较高的技术壁垒,竞争格局也将逐渐向好。下游电子电器行业具备长景气,因而电子纱长期需求增长具备较高的确定性。