天宜上佳评级加速碳基材料业务发展，构建公司新增长极

股票代码 ：688033
股票简称 ：天宜上佳
报告名称 ：加速碳基材料业务发展，构建公司新增长极
评级 ：买入
行业：交运设备

证券研究报告 | 公司深度
2022 年 06 月 08 日

天宜上佳（688033.SH）
加速碳基材料业务发展，构建公司新增长极

渗透率提升+新增+替换推动碳碳热场下游需求高增，行业持续高景气度。

在硅片快速推动大尺寸化的背景下，石墨热场的成本和性能劣势逐步凸显，碳碳热场材料有望进一步提升渗透率。从需求角度看，当前光伏硅片规划/ 建设中产能超过 300GW，对应新增热场部件需求约为 7000 吨；替换需求方 面，按照老产能贡献产量为 200GW，对应热场的替换需求约为 3500 吨/年。保守估计新增产能于未来三年逐步释放，则预计 2022 年，新增+替换合计 对于碳碳热场的需求约为 5800 吨。当前行业扩产主要以金博股份、天宜上

佳、美兰德、西安超码等头部厂商为主，产能增速匹配下游需求增速，预计

行业仍将维持高景气度。

布局预制体产能+选用大型沉积炉+能源成本领先+自动化能力强，公司碳 碳热场盈利能力已达到行业领先水平。公司 2000 吨热场新建产能已从 2021 年 9 月开始逐步释放产能，当年即形成 233 吨产出，毛利率、净利率分别达

股票信息

股价走势

碳陶为新一代性能优异的刹车材料，预计需求随新能源车渗透率提升而大幅
增加；公司 2016 年即开始布局技术研发，当前已与多加主机厂签订合作协 作者

议，有望加速推动碳陶材料量产化。当前汽车电动化转型加速，运动性能和 整备质量的提升，均要求电动汽车配备性能更优的刹车系统，此外国产厂商 加速推动电动车产品等级的上探和高端配置的下放，在此过程中，主机厂有 望联合国内零部件厂商探索空气悬挂、碳陶刹车等高端配置规模化量产的降 本路径。公司 2016 年即开始相关技术研发，布局多项发明专利，且已与福 田汽车在内的多家主机厂签订战略协议，2023 年有望开启量产供应，实现 行业领先。

盈利预测：预计 2022-2024 年公司实现归母净利润 3.16/5.12/5.95 亿元，对应 PE 估值 27.7/17.0/14.7 倍，考虑到公司碳碳业务拓展顺利，有望为公

分析师王磊
执业证书编号：S0680518030001 邮箱：wanglei1@gszq.com
分析师杨润思
执业证书编号：S0680520030005 邮箱：yangrunsi@gszq.com
研究助理张一鸣
执业证书编号：S0680122020010 邮箱：zhangyiming@gszq.com

2、《天宜上佳（688033.SH）：闸片主业修复，新产品

资料来源：Wind，国盛证券研究所注：股价为 2022 年 6 月 2 日收盘价

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财务报表和主要财务比率

获利能力

资料来源：Wind，国盛证券研究所注：股价为 2022 年 6 月 2 日收盘价

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内容目录

一、国内高铁闸片领航人，积极布局碳基复合材料 .................................................................................................... 5 二、碳碳热场：加速替代石墨材料，发展空间广阔 .................................................................................................... 7 2.1 热场包含四大核心部件，新增+替换构成需求主体 ........................................................................................ 7 2.2 大型化+加速降本，碳碳材料逐步替代等静压石墨 ........................................................................................ 8 2.3 硅片扩产需求快速提升，行业供需相对平衡 ............................................................................................... 10 三、碳陶刹车：产业化前夕，国产化有望加速降本 .................................................................................................. 12 3.1 碳陶为性能优良制动材料，尚未实现产业化 ............................................................................................... 12 3.2 国内电动车弯道超车，有望加速推动国产化进程 ........................................................................................ 13 四、积极布局碳基复合材料，打造新增长极 ............................................................................................................ 17 4.1 碳碳热场：布局预制体产能+能源成本领先，盈利能力优异......................................................................... 17 4.2 碳陶刹车：制动材料起家，加速推动碳陶刹车产业化 .................................................................................. 19 五、盈利预测与估值 ............................................................................................................................................. 21 风险提示 .............................................................................................................................................................. 22

图表目录

图表 1：2016-2021 年公司营收和归母净利情况 ........................................................................................................ 5 图表 2：公司 2016-2021 年盈利情况 ........................................................................................................................ 5 图表 3：公司 2021 年各业务板块营收构成 ................................................................................................................ 6 图表 4：公司股权结构图 ......................................................................................................................................... 6 图表 5：单晶炉热场系统 ......................................................................................................................................... 8 图表 6：等静压石墨坩埚产品工艺路线 ..................................................................................................................... 8 图表 7：近年单晶硅制造热场系统尺寸变化 ............................................................................................................... 9 图表 8：碳碳复材和石墨材料的对比 ......................................................................................................................... 9 图表 9：不同气相沉积炉生产效率对比 ..................................................................................................................... 9 图表 10：碳碳热场材料成本下降路径（以金博股份为例） ....................................................................................... 10 图表 11：碳碳材料在热场领域的渗透率情况 ........................................................................................................... 10 图表 12：全球新增光伏装机需求预测单位：GW .................................................................................................... 11 图表 13：现有规划/建设中的单晶硅棒项目产能梳理 ............................................................................................... 11 图表 14：典型制动系统产品示意图 ........................................................................................................................ 12 图表 15：制动系统结构图 ..................................................................................................................................... 12 图表 16：主流制动材料体系发展情况 ..................................................................................................................... 13 图表 17：主流制动材料体系性能参数（设定铸铁材料性能全部为基准值 1） ............................................................. 13 图表 18：飞机碳陶刹车组示意图 ........................................................................................................................... 14 图表 19：动车用碳陶刹车材料研发情况 ................................................................................................................. 14 图表 20：主流 B/C 级车整备质量对比 .................................................................................................................... 14 图表 21：极氪 001 配置情况 .................................................................................................................................. 15 图表 22：岚图 free 配置情况 ................................................................................................................................. 15 图表 23：海外主要碳陶刹车供应商 ........................................................................................................................ 16 图表 24：碳陶与碳碳材料工艺路线对比 ................................................................................................................. 16 图表 25：碳陶材料陶瓷化主要工艺 ........................................................................................................................ 16 图表 26：新能源车碳陶刹车盘市场空间测算，单位：亿元 ....................................................................................... 17 图表 27：预制体成型工艺流程 ............................................................................................................................... 18

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图表 28：纯化工序带来的产品价值量提升 .............................................................................................................. 18 图表 29：碳碳热场业务盈利能力对比 ..................................................................................................................... 19 图表 30：公司在碳陶材料领域的专利储备 .............................................................................................................. 20 图表 31：碳陶制动盘产品的客户、订单情况 ........................................................................................................... 20 图表 32：分业务盈利预测 ..................................................................................................................................... 21 图表 33：费用率预测 ............................................................................................................................................ 22 图表 34：光伏辅材板块估值情况 ........................................................................................................................... 22

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一、国内高铁闸片领航人，积极布局碳基复合材料

国内领先粉末冶金闸片供应商，新业务板块取得良好进展。天宜上佳成立于 2009 年，

是国内领先的高铁动车组用粉末冶金闸片供应商，多年来高铁闸片业务稳定增长。同时，

公司积极开拓碳基复合材料业务板块，已实现相关产品的技术突破和产业化生产，成为

公司第二增长曲线。此外，公司还布局树脂基碳纤维复合材料制品板块与航空大型结构

件精密制造板块，实现多领域全面发展。

疫情影响逐渐消除，主业有望重回稳定发展。2016-2019 年，公司营收稳定增长，从 4.68 亿元增至 5.82 亿元，CAGR 为 7.54%；归母净利从 1.95 亿元增至 2.71 亿元，CAGR 达 到 11.60%。2020 年，在新冠疫情的影响下，公司闸片业务也受到一定影响，营收近年 来首次下跌，降至4.15亿元，同比下降28.65%；归母净利为1.14亿元，同比下降57.77%。随着疫情缓解和公司业务拓展，2021 年，公司业绩明显改善，实现营收 6.71 亿元，同 比增加 61.68%；归母净利 1.75 亿元，同比增加 53.05%。

图表 1：2016-2021 年公司营收和归母净利情况

资料来源：wind，国盛证券研究所

业务拓展摊薄费用，近两年盈利水平相对稳定。公司在 2016-2019 年，毛利率平均在 75%左右，净利率水平一度逼近 50%。2020 年，受疫情影响，净利率水平降至 26.55%。2021 年，由于公司加快业务拓展步伐，同时开拓了三条新增业务线，业务拓展导致毛利

率水平波动较大，但考虑到新业务贡献营收后，显著摊薄期间费用，净利率维持上年同

等水平。

图表 2：公司 2016-2021 年盈利情况

资料来源：wind，国盛证券研究所

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闸片业务保持良好盈利，碳基复合材料带动营收增长。公司在传统业务粉末冶金闸片产 品领域上保持稳定盈利能力，2021 年，公司闸片业务实现营收 4.22 亿元，占营收总额 比例为 62.87%，毛利率为 69.18%。同时，公司加大碳基复合材料业务拓展力度，2021 年在碳碳复合材料领域实现出货 233 吨，实现营收 1.42 亿元，占营收比重为 21.18%，毛利率达到 60.18%。此外，2021 年，公司在树脂基碳纤维复合材料制品板块，实现营 收入 0.18 亿元，占营收总额比例为 2.67%；在航空大型结构件精密制造板块实现营收 0.74 亿元，占营收总额的比例为 10.95%，毛利率为 49.50%。

图表 3：公司 2021 年各业务板块营收构成

航空大型结构件精密

制造板块
11%

树脂基碳纤维复合材

料板块
3%

资料来源：wind，国盛证券研究所

收购瑞合科技进入军工领域，实现业务协同贡献业绩增量。2021 年公司收购瑞合科技股

权并对其进行增资，瑞合主要从事航空大型结构件精密制造，包括机身框类、大梁、翼 梁、翼肋、桁条等主要零部件，收购有助于公司快速切入军用/民用航空领域，实现业务 突破，同时与公司已有业务形成互补，当前公司对瑞合的持股比例为 64.54%，收购时 瑞合科技对应业绩承诺为，2021 年不低于 0.25 亿，2021-2022 年累计不低于 0.6 亿，2021-2023 年累计不低于 1.05 亿。

公司实控人吴佩芳持有股权 27.86%，冯学理持有股份 4.81%，九太方合持有股份 3.72%。其余多数为基金投资者。

图表 4：公司股权结构图

资料来源：wind，国盛证券研究所

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实控人深耕行业多年，团队研发能力强。公司实控人吴佩芳女士在新材料领域从业 40 年，有着多次跨行业领域、跨材料领域、跨产品领域从研发至产业化的经验。公司在碳 基复合材料领域拥有专业技术研发团队 50 人，团队成员多数来自国内知名院校，有高 效的执行力和快速的响应力。2021 年，公司研发投入 0.69 亿元，占营收比重 10.34%，截止年底，公司拥有授权专利 231 项，其中包含发明专利 56 项。

图表 1：2016-2021 年公司研发投入情况

资料来源：Wind、国盛证券研究所

二、碳碳热场：加速替代石墨材料，发展空间广阔

2.1 热场包含四大核心部件，新增+替换构成需求主体

四大核心部件（导流筒、坩埚、保温筒、加热器）构成热场系统主体。单晶拉制炉热场 系统主要包括导流筒、坩埚、保温筒、加热器等；坩埚能保持液面稳定，最大限度提高 装料量；导流筒能够引导气流，提高单晶硅生长速率；保温筒具有构建热场空间的作用，能隔热保温，节能，大幅度提高使用寿命；加热器能提供热源，熔化硅料；电极可以连 接发热体与水冷铜电极；板材主要是导流筒的定位与承载；这些碳基复合材料热场部件 大幅度提高了系统安全性，对节能减耗起到了很好的促进作用，并且导流筒、坩埚、保 温筒、加热器这四大部件的价值量已在单晶炉热场系统中超过 60%。

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图表 5：单晶炉热场系统

资料来源：wind，公司公告，国盛证券研究所

热场耗材属性明显，新增+替换构成需求主体。单晶拉制炉热场系统零部件的替换十分 重要，单晶热场中坩埚和加热器的替换周期约 6-8 个月，相比较石墨坩埚的每年换 10 次的频率减少很多，保温筒替换周期是 18 个月，导流筒替换周期约 2 年，在单晶炉不 更换的情况下，消耗件因寿命问题也需定期更换，同时这些热场部件的定期消耗替换，会使相关的市场空间持续扩大。

2.2 大型化+加速降本，碳碳材料逐步替代等静压石墨

➢工艺角度看，热场尺寸大型化过程中，石墨减材成型带来生产成本的大幅提升，催 生碳碳材料的替代。

等静压石墨热场生产环节较多，生产周期较长，而且需要氯气，在大型化过程中，其强 度不足以保证产品安全，结构和性能不可调，同时减材成型工艺注定在大型化后生产经 济性较差。石墨热场供应企业主要是以西格里和东洋碳素为代表的海外企业。

图表 6：等静压石墨坩埚产品工艺路线

资料来源：wind，国盛证券研究所

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考虑到生产特性，一般热场直径是拉棒直径的三倍，2021 年以来，210 硅片（12 英寸 硅棒）渗透率快速提升，为保证单晶炉长期竞争力，新上产能以采用 36 英寸热场为主，行业大型化进程加速，碳碳材料也实现对传统石墨的加速替代。

图表 7：近年单晶硅制造热场系统尺寸变化

资料来源：wind，国盛证券研究所

碳碳材料由于理化性能优异，产品的使用寿命长，能够提高设备的利用率和减少维修成 本，同时相比于石墨材料产品，它的可设计性强，可以做的更薄，并且能利用现有设备 生产更大尺寸、大规模的热场。此外，石墨材料主要是由石墨颗粒压制成型的脆性材料，高温下易产生裂纹，影响拉晶的效率和晶体的质量，若坩埚烧坏，硅料还会把炉底烧穿，而碳碳材料的安全性更高，隔热保温效果好，不会发生脆断事故。另外碳碳材料中的碳 灰分很低，能够有效控制单晶硅的含碳量，而石墨挥发出的杂质会污染硅熔体从而影响 质量。

图表 8：碳碳复材和石墨材料的对比

资料来源：wind，国盛证券研究所

目前，光伏热场行业都是依靠进口的等静压石墨，其供货周期长和生产成本高都制约了 降本和扩张规模的进程。而碳碳材料热场，受益于产品尺寸及气相沉积炉的大型化，生 产效率及能耗显著下降，大型炉台相较微型炉台单位产出功率下降超过 50%，带来能耗 的显著下降。

图表 9：不同气相沉积炉生产效率对比

资料来源：wind，国盛证券研究所

以金博股份为例，碳碳热场单位耗电量从 2017 年的 255 度/kg 降至 2020 年的 106 度/kg，单位制造费用持续快速下降，同时伴随单炉产出的提升及生产流程的优化，设备员对于 炉台的操作数量也得到提升，进而摊薄人力支出。未来最大的降本潜力或源于国内碳纤

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维产能快速提升后带来的原材料成本下降。

图表 10：碳碳热场材料成本下降路径（以金博股份为例）

资料来源：wind，国盛证券研究所

受益行业大型化转型趋势，碳碳材料加速替代石墨材料。分产品来看：坩埚和导流筒作 为受力部件，由于石墨的高温脆性大，碳碳材料已率先实现替代，坩埚渗透率超 95%，导流筒超 60%；同时，由于碳碳材料的抗热抗振能力更好，保温桶也逐渐采用碳碳材料，渗透率超过 55%。针对加热器部件，由于制备难度大，成本高等因素一直无法实现替代，其功能要求较高，价值量大，未来如果能攻克以下两个问题：1）技术难度，电阻率的均 匀性控制难度大；2）电学匹配问题，目前还没有理想的功率设备和碳碳加热器匹配；碳 基复材的替代率会相较目前的不到 10%的水平大幅提升。

图表 11：碳碳材料在热场领域的渗透率情况

资料来源：wind，国盛证券研究所

2.3 硅片扩产需求快速提升，行业供需相对平衡

新能源转型大势所趋，全球市场迎来共振。从全球角度去看，中国、欧洲、美国是光伏 发展的主要市场，决定了全球的光伏装机需求。未来几年，美国市场有望受益于 ITC 政 策延期，在未来 2-3 年实现装机需求的大幅增长，长期来看，为满足 2030、2050 年的 排放目标，根据 SEIA 估计，2030 年美国光伏年新增装机量有望达到 125GW。欧洲市场

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一方面受益于越来越严苛的环境目标，同时也受益于传统能源价格提升带动 PPA 价格上 行，光伏装机需求快速增长。根据 CPIA 的预测，乐观情形下，2022 年全球新增光伏装 机将达到 240GW，到 2025 年将达到 330GW。

图表 12：全球新增光伏装机需求预测单位：GW

150

100

50

0

资料来源：CPIA，国盛证券研究所

通过对光伏行业主要上市公司及非上市公司的产能规划梳理，当前行业规划/建设中产能 超过 300GW，其中约有 264GW 产能是光伏上市企业发布的投资公告，考虑到下游装机

需求的快速提升，以及上市公司充足的融资渠道，预计这部分产能落地可能性较高。当 前单 GW 硅片产能对应单晶炉需求约为 75-80 台，按照 326GW 扩产规划计算，对应单 晶炉需求约为 24450-26080 台，按照单台单晶炉对热场部件需求 0.27 吨/台计算，当前 硅片扩产对应的新增热场部件需求约为 6602-7042 吨，这部分需求预计将在未来 2-3 年

逐步释放。

图表 13：现有规划/建设中的单晶硅棒项目产能梳理

资料来源：wind，国盛证券研究所

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碳基复合材料热场部件为消耗品，坩埚的使用寿命约为 6-8 个月，导流筒的使用寿命约 为 2 年左右，保温筒的使用寿命为 1 年半左右。简单测算，每台单晶拉制炉每年对碳基 复合材料热场部件的替换性需求约为0.225吨。考虑到下游装机需求及容配比，假设2022 年对应硅片产量需求或将达到 300GW，假设已有产能贡献产量为 200GW，则对应老产 能在产炉台为 15000-16000 台，对应热场的替换需求约为 3375-3600 吨/年。

综上，保守估计新增产能于未来三年逐步释放，则预计 2022 年，新增+替换合计对于碳 碳热场的需求约为 5600-6000 吨/年。供给方面，行业头部企业加速推动产能扩张，根 据各公司公告，天宜上佳于 2021 年年底已形成约 2000 吨产能；金博股份 2021 年产能 为 1600 吨，在建项目建设完成后形成 1950 吨产能，另外拟通过定增募资建设 1500 吨 产能，预计 2022 年有效产能将达到 2500 吨左右；美兰德拟新增约 800 吨产能；西安超 码拟新增 350 吨产能。总体来看，行业供需相对较为平衡。

三、碳陶刹车：产业化前夕，国产化有望加速降本

3.1 碳陶为性能优良制动材料，尚未实现产业化

盘式制动器主要依赖活塞提供的制动力，以及衬片、制动盘的材料属性。制动系统主要

包括盘式制动和鼓式制动两种，其中盘式制动因有着更优的制动效果而成为主流，系统

主要由刹车盘、卡钳和活塞组成。当汽车做出制动动作时，活塞施加压力使卡钳卡住刹

车盘，通过衬片和制动盘之间的摩擦力使刹车盘停止转动，进而使与刹车盘相连接的车

轮停止转动，其中活塞数量影响施加的制动力，衬片与制动盘的材料属性影响最终的刹

车效果，刹车盘除应具有作为构件必须的强度和刚度外，还应有尽可能高而稳定的摩擦

系数，以及适当的耐磨性、耐热性、散热性和热容量等。

资料来源：Brembo，国盛证券研究所

资料来源：《盘式制动器的原理与应用》，国盛证券研究所

汽车和高速列车等现代交通工具的刹车材料经历了从铸铁、合成材料、粉末冶金材料到 碳碳复合材料和碳陶复合材料的发展。碳陶复合刹车材料是 20 世纪 90 年代发展起来的 一种以高强度碳纤维为增强体，以热解碳、碳化硅（SiC）等为基体的多相复合刹车材料，是在碳碳复合刹车材料的基础上，引入具有优异抗氧化性能的碳化硅陶瓷硬质材料作为

基体的一种刹车材料。

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20 世纪 90 年代，德国宇航院与 SGL（西格里集团）率先在这一领域展开研究，并成功 用于少量高档汽车。随后，美国、法国、日本、韩国等也相继在碳陶刹车材料领域展开 研究，并最终实现应用。而我国直到 21 世纪初才开始关注碳陶复合材料在制动摩擦领 域的应用，目前国内只有少数企业具备产业化制备碳陶汽车制动盘的相关技术和工艺。

图表 16：主流制动材料体系发展情况

资料来源：wind，国盛证券研究所

当前碳基复合材料成为关注度极高的下一代制动材料体系，其中碳陶复合材料是一种碳 纤维增强碳基和陶瓷基双基体先进复合材料，不仅继承了碳碳材料的耐高温、高比强、高耐磨、低密度，还兼具陶瓷特性，克服了碳碳材料静摩擦系数低、湿态衰减大、摩擦 寿命不足及环境适应性差等缺点，有效提高了材料的抗氧化性能和摩擦系数，具有轻量 化、高制动效能和高环境适配性等特点，被公认为新一代理想刹车材料。

图表 17：主流制动材料体系性能参数（设定铸铁材料性能全部为基准值 1）

资料来源：西北工业大学，国盛证券研究所

3.2 国内电动车弯道超车，有望加速推动国产化进程

基于碳陶材料出众的性能优势，其已在军用飞机、高端汽车刹车系统取得了一定的应用，未来有望成为新一代飞机、高铁和汽车刹车材料。

➢飞机：
国内首次应用，发展前景广阔。2017 年，由中航工业与西工大合作开发碳陶飞机刹车 材料成全球首创，且成功在我国军机得到运用。据《中国民航报》报道，中航工业制动 已完成 400 多炉次碳陶刹车盘的批产考核，生产了 10 多个机种 10000 余件碳陶刹车盘，惯性台试车考核 10000 余次。已批量装机碳陶刹车盘 120 余架份，累计安全飞行 10000 余个起落，具备完善的技术底蕴。目前碳陶刹车盘也已在歼 20、歼 10B、歼 15、运 20 等主力战机上应用，并被各大媒体评价为我国战机相对于外国战机的性能优势之一。

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图表 18：飞机碳陶刹车组示意图

资料来源：公开资料，国盛证券研究所

碳陶刹车材料仍在试车实验中，市场待开启。目前国内外高铁刹车材料均以粉末冶金闸 片为主，碳碳/碳陶因部分性能未得到圆满解决，目前应用较少，仍处试车阶段。国内以 天宜上佳为代表的龙头公司正在进行相关项目的研发并取得了阶段性成果，技术水平处 于国际领先水平，未来将主要应用于新型时速 400 公里及以上时速动车组。

图表 19：动车用碳陶刹车材料研发情况

资料来源：wind，国盛证券研究所

20 世纪 90 年代，德国宇航院（DLR）以高档轿车刹车盘为应用目标，对碳陶刹车材料 进行了研究并获得了成功，碳陶刹车盘凭借其优异的性能在高端跑车中得到了广泛的应 用。目前受限于汽车碳陶制动盘的生产成本相对较高，其主要应用于高性能跑车以及后 市场改装车等领域。基于当前背景，我们预计新能源汽车发展有望率先带动碳陶刹车材 料进入大规模商业化量产。

驱动因素一：整备质量提升，提升刹车性能需求。

由于电动车底盘布置较大质量的电池来实现续航要求，导致同级别下，电动车的整备质 量相较燃油车高出约 20%，以 20-30 万级别车型为例，比亚迪汉、极氪 001 等车型整备 质量在 2.1-2.2 吨，小鹏 P7 约为 1.9 吨，特斯拉 model3 约为 1.8 吨，而相似价位区间 的燃油车代表迈腾、帕萨特整备质量约为 1.5 吨，尺寸更大的别克君越为 1.6 吨。考虑 到运动物体动能与质量平方成正比，同等条件下，电动车对于制动力的需求较燃油车高 出约 40%，因而对于刹车性能提出更高要求。

图表 20：主流 B/C 级车整备质量对比

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资料来源：汽车之家，国盛证券研究所

为保证制动性能，采用传统钢制刹车盘，必然要提升刹车盘尺寸，导致簧下质量大幅提 升，影响汽车操控性及舒适性，同时制动盘较大的转动惯量也将影响电动车的续航水平，而碳陶刹车相较钢制刹车可以大幅减重，因此电动化趋势下，碳陶刹车材料需求迫切性 或将快速提升。此外，刹车系统压力的增大，也将导致钢制刹车系统更容易产生热衰减 现象，造成行驶安全性的隐患。

驱动因素二：电动机大幅提升汽车运动性能，刹车系统需匹配加速性能。

电动车依靠电机驱动，无论输出响应速度还是峰值功率都要由于传统内燃机，电动车加 速及运动性能相较燃油车有质的飞跃，部分高端车型如 taycan、model s 均将运动性能 作为产品核心竞争力之一，也会为车型匹配更高性能的碳陶刹车。

驱动因素三：电动化趋势带来国内车企弯道超车，国产供应链配套有望加速降本。国内品牌积极把握电动化转型过程中的弯道超车机会，成功实现了产品等级的上探，在 30-60 万等级的已站稳脚跟，为营造产品的豪华属性，主机厂联合零部件企业共同推动 高端配置的下放，典型如空气悬挂等配置，在岚图 free、极氪 001 等 35 万级别车型上 都有选装，主机厂负责提供订单，零部件厂商负责探索规模化量产的降本路径，实现正 向循环。

图表 21：极氪 001 配置情况

图表 22：岚图 free 配置情况

碳陶刹车适配高性能电动车的制动系统，但目前碳陶刹车应用核心制约因素是制动盘生 产周期长，生产成本高。特斯拉 Model S Plaid 车型的碳陶瓷刹车套件选装，售价高达 2 万美元，其应用并不具备经济性。当前碳陶刹车盘厂商主要为海外企业，主要包括意大 利 Brembo、英国 Surface Transforms Plc、美国 Fusionbrakes 等，其中 Brembo 在碳 陶刹车领域处于绝对领先的地位，除自有品牌产品外，各大品牌原厂的碳陶刹车绝大多 数都是由 Brembo 代工。

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图表 23：海外主要碳陶刹车供应商

资料来源：wind，国盛证券研究所

工艺路线相似，碳陶材料降本或可借鉴碳碳材料成熟经验。制备碳陶材料工艺的前置步 骤与制备碳碳材料工艺基本一致，只是在后续步骤增加陶瓷化工艺，将碳碳材料转化为 碳陶材料。因此碳碳行业的龙头公司可在自身碳碳材料工艺的基础上直接开展研发和生 产工作，从而大幅降低成本。

图表 24：碳陶与碳碳材料工艺路线对比

资料来源：天宜上佳相关专利说明书，国盛证券研究所

此外，陶瓷化步骤中的关键工艺“渗透硅材料”也与碳碳工艺中的关键工艺存在共通之 处，主要包括化学气相沉淀法（CVI）、先驱体浸渍裂解法（PIP）、熔融渗硅法（RMI），其中前两种方法与渗碳工艺具有相似性，因此可借助现有经验提升反应效率，降低生产 成本。

图表 25：碳陶材料陶瓷化主要工艺

资料来源：wind，国盛证券研究所

国内厂商积极布局，国产化或可带来显著降本空间。随着国产新能源汽车不断向中高端 品牌定位发起冲击，国内市场对高性能制动组件需求更加明显，碳陶制动盘产品将进入 新的发展时期。国内厂商方面，最先布局碳陶刹车的勒迈科技、道普安主要面向赛车及

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高端改装车等领域，需求低、定价高、缺乏大规模量产潜力。而在电动车以及特种车辆 潜在需求释放的前夜，国内具备产业化经验的厂商如天宜上佳、金博股份等，着手布局 碳陶刹车产品，此外，比亚迪子公司弗迪科技也自主研发碳陶刹车盘及配套卡钳，预期 将应用在新一代的汉车型上。

成本下降带来性价比优势突出，渗透率或将实现显著提升。可以预期的是，新材料、新 工艺的使用在面临下游需求确定性释放的关键节点，有望通过规模化量产实现显著成本 下降，同时叠加国内产业链完善配套带来的各要素成本下降，预期在国产配套的大背景 下，碳陶刹车产品或将迎来经济性的平衡点，实现规模化放量。

随着国内新能源车放量，预计 2024 年国产新能源车碳陶刹车市场空间有望超 80 亿。预计国内 2024 年新能源车销量达到 1000 万量，预计随着碳陶刹车盘售价的大幅下降，带动碳陶刹车盘渗透率提升，假设 2024 年单盘售价降至 2000 元/个，渗透率达到 10%，对应国内新能源车碳陶刹车盘市场空间达到 80 亿元。

图表 26：新能源车碳陶刹车盘市场空间测算，单位：亿元

资料来源：wind，国盛证券研究所

四、积极布局碳基复合材料，打造新增长极

4.1 碳碳热场：布局预制体产能+能源成本领先，盈利能力优异

碳碳材料主要制备工艺为形成碳纤维预制体+致密化。预制体工艺是将碳纤维材料进行 成网、织布、复合针刺等处理，从而形成碳纤维预制体，属于成型工艺；致密化工艺是 将碳沉积在预制体上，主要包括化学气相沉积法和液体浸渍法两种方法，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；液相浸渍法将碳纤维预制体浸入液态浸渍剂中，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，最终得到碳/碳复合材料。化学气相沉积法中基体碳与纤维结合紧密、结构可调，逐步成 为制备高性能碳/碳复合材料的首选方法。

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图表 27：预制体成型工艺流程

资料来源：wind，国盛证券研究所

碳碳材料生产成本中，直接材料占比约为 35%，其中碳纤维预制体成本占比超过 80%，当前行业内预制体技术壁垒较高，外购与自制成本差异较大，因此是否具备预制体自制 能力是行业内企业盈利差异的重要来源之一。公司已完成预制体制备技术的开发，子公 司天启光峰主要负责研发生产碳基复合材料预制体，目前预制体一期产线在江油产业园 落地，主要服务于碳碳板材及部分热场产品。随着公司年产能 5.5 万件的“碳碳材料制 品预制体自动化智能编织产线建设项目”的开展，预制体产能将得到进一步释放，满足 内部需求的同时实现对外销售。

➢针对致密化工序：
2000 吨级碳碳材料生产线落地，正式步入光伏热场领域。公司在已有北京房山基地产 品中试生产示范线的基础上，于 2020 年 7 月 7 日，与四川省江油市人民政府合作，在 江油高新区建设天宜上佳智慧交通数字科技产业园，建设 2000 吨级碳基复合材料生产 线，该产线已于 2021 年 9 月建成，并逐步释放产能。项目主要布局大尺寸热场部件，当前，该 2000 吨级产线已达到投产状态，2021 年底前已贡献 232.62 吨热场材料产出。

配套碳碳复合材料产能，提升高温处理能力。公司拟建设“碳碳材料制品产线自动化及 装备升级项目”，为 1200 吨的碳碳复合材料热场产品进行高温纯化处理，提高碳碳复合 材料的强度和耐热性，以满足硅片大尺寸化的市场需求，计划年产 36 寸坩埚 360 吨、36 寸保温筒 300 吨、36 寸导流筒 120 吨，共计 1200 吨产能。

图表 28：纯化工序带来的产品价值量提升

资料来源：wind，国盛证券研究所

优势一：选用最大规模沉积设备，有效提升能源使用效率，生产效率有望行业领先。当 前主流热场厂商中，金博采用纯化学气相沉积法进行，通过沉积多个周期实现对于致密 度的要求；西安超码采用等温化学气相沉积工艺结合树脂低压浸渍炭化工艺，生产周期 较长，生产制备成本较高。针对沉积过程，气相沉积炉的大型化，有望带来生产效率提 升及能耗显著下降，产线具备一定后发优势。天宜上佳新建产能选用目前碳碳复材领域

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中批量化生产的最大规格的沉积设备，可满足 36 寸甚至更大尺寸产品的批量化生产，预期公司采用的新设备在致密化工序中可实现行业领先。此外，公司正在研发快速化学 气相沉积生产工艺，预期可将沉积时间缩短 20%-40%，进一步降本增效。

优势二：产业布局优势突出，能源成本领先。公司产能基地选址在四川江油，其优势在 于两方面，一是区位优势明显，当前拉晶等高耗能产能集中在西部地区布局，公司江油 基地不仅可以就近配套乐山拉晶产能，同时可以辐射青海、云南、山西、宁夏等地拉晶 产能，二是能源成本优势明显，热场生产过程中主要能源消耗为电能，电费支出占生产 成本比例约为 15-20%，公司产能选址在四川江油，目前电费成本在 0.45 元/度，未来 有望降至 0.41 元/度，相较一般工业用电价格约 0.6 元/度的水平，在能源成本方面具有 明显优势。

优势三：重点提升产线自动化水平，生产效率有望进一步提升。公司在粉末冶金闸片领 域就十分重视自动化产线的搭建，通过打造智能制造示范生产线，大大降低了人工成本 的投入并提升了工作生产效率，产品保持低成本与高盈利。在布局碳碳热场业务过程中，公司实现智能制造基因的移植，积极投入“碳碳材料制品产线自动化及装备升级项目”、“碳碳材料制品预制体自动化智能编织产线建设项目”，通过自动化生产过程的实施，一 方面保证产品质量稳定性，另一方面可以节约人工成本、提升生产效率。

盈利能力突出，碳碳热场业务实现开门红。基于以上优势，公司碳碳热场产能 2021 年 9 月投产后，当年即实现出货 232.62 吨，贡献收入 1.422 亿元，实现毛利率 60.18%，考 虑到公司碳碳热场业务主体为天启光峰（预制体）、天力新陶（热场），2021 年两家公司 贡献净利润为 0.54 亿元，净利率达到 37.97%。横向比较来看，金博股份 2021 年毛利 率/净利率分别为 57.28%、37.45%，西安超码毛利率/净利率分别为 24.96%、12.80%，天宜上佳新产能投产后即实现行业优异盈利水平。

图表 29：碳碳热场业务盈利能力对比

资料来源：wind，国盛证券研究所备注：金博股份使用合并报表数据西安超码 2021 年实现总收入 4.61 亿，净利润 0.59 亿元，其中碳碳热场业务收 入 3.92 亿，剩余业务为其他民品业务，毛利率为 25.32%，与热场业务盈利水平相似，因此用西安超码总体净利率近似替代其碳碳业务净利率

在手订单充足，下游客户拓展顺畅。2021 年底，公司碳碳业务在手订单达到 3 亿元，除 与高景签订采购协议外，公司已与多家光伏硅片厂商开展送样工作且进入中试阶段，待 产品中试完成后，有望实现快速放量。

4.2 碳陶刹车：制动材料起家，加速推动碳陶刹车产业化

长期投入碳陶制动盘研发，积累多项发明专利，加速推动碳陶材料产业化。公司主业为 动车用粉末冶金刹车材料，因此在制动材料领域有着较为深入的理解和研究，2016 年起 公司就开始了碳碳、碳陶产品的研发，最初的切入点即是汽车和飞机的高性能碳陶制动 盘，经过对于核心技术的突破和独创性改进，已具备高性能制动盘、大尺寸异形件等产 品的加工能力，积累了多项发明专利，公司制造的碳陶制动盘具有超高强度、优良的耐 温性，同时大幅降低了生产周期及生产成本，可以满足包括新能源车、商用及特种车等 多种车型的需求。

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图表 30：公司在碳陶材料领域的专利储备

资料来源：wind，国盛证券研究所

实现全流程技术布局，有望率先推动碳陶材料产业化。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 时在碳陶制动盘加工技术上也取得重大突破，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，公司已完成与国外顶尖竞品 1:1 台架对比测试，产 品性能与竞品相当，公司有望率先推动碳陶制动材料产业化。此外，公司在碳陶复合材 料领域拥有专业技术研发团队 23 人，其中硕士以上学历有 12 人，其中博士 2 人，优秀 的技术研发团队为碳陶材料业务的实施提供了技术支撑。

布局 15 万套/年产线，今年实现小批量供应。公司在江油预建设“高性能碳陶制动盘产 业化建设项目”，形成年产 15 万套（60 万盘）碳陶制动盘的产线，建设开始后第 3 年达 产 34%，生产 20.4 万盘；第 4 年达产 68%，生产 40.8 万盘；第 5 年完成达产，共生 产 60 万盘；达产后可实现年营收 22.4 亿元。同时预计在天津实现制动衬片的配套，形 成碳陶制动盘与汽车衬片摩擦副组合销售体系，预期产能包括新能源车碳陶制动盘 36 万盘、高端乘用车碳陶制动盘 16 万盘以及商用车及特种车辆碳陶制动盘 8 万盘，2022 年内争取实现小批量供应。

与车企签订合作开发协议，加速产品开发、验证进度。2022 年 3 月 16 日，公司与福田 汽车签订战略合作协议，共同推动用于商用车及特种车的高性能、轻量化制动材料的研 发与生产。目前公司首款汽车碳陶盘已按照主机客户的要求以及行业相关标准，完成了 全部的台架试验验证，试验结果显示产品性能优良，目前产品已进行到了实车验证阶段，预计今年完成实车考核。

图表 31：碳陶制动盘产品的客户、订单情况

资料来源：wind，国盛证券研究所

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五、盈利预测与估值

碳碳热场业务：公司新建 2000 吨热场产能已逐步投产，考虑到下游需求高景气，出货

有望快速增长，同时公司也在加快预制体和纯化产能的建设，提升产品价值量，降低生

产成本，预计 2022-2024 年，公司碳碳热场出货 1000、2000、2000 吨，实现营收 6、

11.9、12.3 亿元。

碳陶刹车业务：碳陶材料作为下一代刹车材料，在新能源、商用车、高端乘用车等领域

将有较好的市场表现，伴随公司新建产能逐步落地，生产成本得到优化，同时碳陶刹车

市场认可度的进一步提升，预计中长期来看，公司碳陶刹车业务有望实现快速增长，预

计 2022-2024 年，实现营收 0.09、0.41、3.7 亿元。

闸片业务：伴随公司粉末冶金闸片以及合成闸片新增产能的逐步释放，公司闸片业务规

模将稳步增长，考虑到疫情恢复后，交通出行需求的修复，也有望带动作为耗材的闸片

业务市场规模的增长，预计 2022-2024 年，公司闸片业务分别实现营收 4.1、4.9、5.7

亿元，毛利率稳定在 65%以上。

图表 32：分业务盈利预测

资料来源：wind，国盛证券研究所

费用：公司随着销售规模的逐步扩大，各项费用绝对值将有所提升，费用率占比将稳步

下降。

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图表 33：费用率预测

资料来源：wind，国盛证券研究所

预 计 2022-2024 年 公 司 实 现 归 母 净 利 润 3.16/5.12/5.95 亿 元 ， 对 应 PE 估 值 27.7/17.0/14.7 倍。天宜上佳同比公司 PE 估值对应 2022 年在 37 倍左右。

公司 2021 年底以来，生产经营产生较大变化，一方面在碳碳热场业务领域，2021 年 9 月产能逐步投产后，当年即实现 233 吨产出，且从盈利角度看，无论是毛利率还是净利 率均达到行业领先水平，盈利水平超预期，考虑到在硅片大规模扩产背景下，碳碳热场 下游需求旺盛，公司有望逐步成长为碳碳热场头部供应商，盈利增长确定性进一步加强；另一方面，公司 2016 年即开始布局碳陶刹车材料的研发，当前已取得明显进展，申请 多项发明专利，在下游产品导入方面，公司已与包括北汽福田在内的六家车企签订合作 协议，碳陶刹车量产导入节奏或将加速，有望构筑公司业绩新的增长极。综合来看，公 司在碳基材料领域已取得较为显著的成绩，公司定位将从高铁刹车闸片供应商向碳基材 料供应商进行转变，考虑到公司目前盈利主要由碳碳热场业务贡献，而同类光伏辅材厂 商 PE 估值对应 2022 年在 37 倍左右，当前公司估值有较大提升空间，因此调高评级至“买入”。

图表 34：光伏辅材板块估值情况

资料来源：wind，国盛证券研究所注：股价为 2022 年 6 月 2 日收盘价，估值数据选用 wind 一致预期

风险提示

碳碳热场行业竞争加剧。当前碳碳热场供应相对紧张，相关企业布局较大规模扩产计划，若后续新增产能超预期释放，将导致行业竞争加剧。

疫情复苏不及预期。公司闸片业务主要下游应用为高铁列车，若疫情复苏不及疫情，高 铁运输恢复缓慢，将导致下游需求不及预期。

碳陶材料降本不及预期。当前制约碳陶材料在刹车领域应用的主要因素为成本，若后续 碳陶材料成本降幅不及预期，其替代传统材料的过程将会减缓。

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