碳钢线行业投资潜力及发展前景

碳钢线行业投资潜力及发展前景 一、 金刚线行业技术先进性及具体表征 金刚线的主要应用领域为硅片的切割生产环节，下游光伏行业的需求动向基本决定了金刚线技术的发展趋势。为顺应下游光伏行业向大尺寸+薄片化的方向发展，持续降低硅片切割的非硅成本，金刚线行业技术保持持续创新，不断向着三高一低（即：高出片率、高质量、高速度、低线耗）的目标不断迈进。 二、 光伏行业概况 （一）光伏行业发展规模迅速扩大 随着可持续发展观念深入人心，光伏行业作为能源可持续发展的重要载体，呈现规模迅速扩大、技术进步显著、成本持续下降的发展态势。光伏发电在中国、欧洲、美国、日本等传统光伏发电市场保持快速增长，在东南亚、拉丁美洲、中东和非洲等地区光伏发电新兴市场亦快速启动。由上，2011-2021年，全球光伏发电规模快速扩大；截至2021年末，全球光伏装机累计规模达到843．09GW，年均复合增长率超过27．86%。截至2021年末，中国光伏累计装机规模达到306．40GW，年均复合增长率超过58．26%。 （二）光伏行业降本增效持续推进 光伏行业呈现规模迅速扩大的发展趋势，主要是因为：一方面受可持续发展理念推动，各国均密集出台相应的产业支持政策，扶持光伏行业发展；另一方面，光伏产业链各企业通过提升光伏发电效率、降低生产成本等方式，光伏发电度电成本显著下降，光伏市场竞争力迅速提升。2011-2021年中国光伏电池片量产转化效率快速提升。同时，根据中国光伏行业协会数据，2021年全投资模型下地面光伏电站在处于较低的等效利用小时数水平即1，000小时的情况下，光伏地面电站发电成本已与目前全国脱硫燃煤电价平均值相当。随着光伏行业降本增效的持续推进，光伏发电经济性逐步显现。 （三）光伏行业市场需求预计仍将维持高速增长 随着光伏行业降本增效进程的持续推进，光伏发电逐步成为具备市场竞争力的电源形式。同时，全球多国陆续提出零碳或碳中和的气候目标，发展以光伏为代表的可再生能源成为全球共识。在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等有利因素的推动下，全球及中国新增装机规模仍将快速增长。2021年，全球光伏新增装机规模达到170GW，创历史新高，预计十四五期间，全球光伏年均新增装机将超过220GW。2021年，国内光伏新增装机55GW；同时，2021年10月，《2030年前碳达峰行动方案》到2025年非化石能源消费比重达到20%左右，到2030年非化石能源消费比重达到25%左右。随着碳达峰行动方案的持续推进，十四五期间，中国光伏年均新增装机规模将超过75GW。 三、 全球金刚线行业现状及竞争分析 金刚线是金刚石切割线的简称，还被称为之为钻石切割线或者钻石线。工业上许多硬质材料都是用切割钢线或者更高质量的金钢线来切割的，比如光伏领域的多晶硅切片，单晶硅，晶棒，金钢线是光伏硅片切片过程中的重要耗材，已实现全面应用。光伏目前已成为金刚线最大的应用市场，占总需求量90%以上。金刚线价值量在1-2分/W，略高于硅片生产过程中的坩埚、热场等其他耗材。 2020年全球金刚线需求量达5595万公里，金刚线产值达26．66亿元。硅片细线化、大尺寸、薄片化发展趋势确定，有望带动线耗不断提升。预计2025年全球金刚线需求量达18010万公里，金刚线产值达48．52亿元。 金刚线制造与应用最早起源于美、日等发达国家。从早期全球范围来看，日本和美国的金刚线供应商具有国际竞争优势。日本旭金刚石工业株式会社（Asahi）、日本联合材料株式会社（ALMT）、美国DMT等国际知名企业在金刚线制造领域处于世界领先地位。2015年以来，中国企业生产规模及生产效率逐渐提高，生产成本逐渐下降，实现了反超。目前美畅股份、高测股份、恒星科技、三超新材、岱勒新材等中国企业已占据绝大部分市场份额。其中美畅股份金刚线出货量遥遥领先，2021年达4540．82万公里，行业呈现一超多强竞争格局。 四、 金刚线行业的技术水平及发展趋势 金刚线作为硬脆材料切割的重要耗材，直接决定了下游切片厂商切片的质量和成本。金刚线在切割过程中要承受高频率的往复运动和较大的张力，金刚线的金刚石分布密度和固结强度、金刚石切割能力、钢线的抗疲劳性能等方面都直接影响金刚线的性能。本行业研发、生产技术工艺复杂，技术迭代较快，制程控制严苛，各个生产环节对技术工艺人员的要求较高。 在行业的主要应用方向硅切片领域，近年受硅料价格上涨、N型电池片渗透率提高等因素影响，线径细线化的演进速度进一步提高，较小的线径和介质粒度有利于降低切削损耗和生产成本。根据CPIA《中国光伏产业发展路线图（2021版）》，2021年金刚线母线直径已下降至43-56μm。目前，行业内主流厂商已掌握35μm规格碳钢线（对应母线直径约40μm）生产技术，逼近碳钢丝母线的物理性能极限。 硅片切割过程中，母线需要有足够的力学性能，40μm以下的钢丝存在破断拉力偏小、切割能力不足等问题。以钨丝线作为金刚线母线，在强度等方面具备优势，进一步细线化空间大，有希望成为金刚线母线发展的主要方向之一。如钨丝线能克服产能、线长、品质稳定性等产业化难点，得到广泛应用，将有望进一步降低金刚线线径，从而推动下游光伏行业降本增效。 五、 光伏行业高景气，金刚线行业乘风起 金刚线主要用于晶体硅、蓝宝石、磁性材料等硬脆材料切割。金刚线指通过工序将金刚石微粉固结在高强度母线上形成的线锯。金刚线与被切割物间形成相对高速磨削运动，达到切割的目的。 从产业链的角度来看，上游主要为原材料，具体包括母线、金刚石微粉、金属镍以及工字轮等，中游为金刚线制造环节，通过镀镍、上砂、水洗等工序进行金刚线生产；下游市场方面，金刚线主要用于晶体硅切割和蓝宝石切割，其中晶体硅切割包括开方、截断以及硅片切割，开方和截断环节使用较粗的金刚线（250μm以上），硅片切割则采用较细的金刚线，目前主流产品规格迭代至33-38μm；蓝宝石切割对金刚线线径要求居中，通常采用100-250μm的规格。 六、 金刚线行业概况 （一）金刚线逐步实现在光伏行业的完全渗透 2011-2014年，金刚线在光伏行业渗透率较低，主要是因为2014年前，金刚线产品供应主要集中于日本供应商，金刚线单价较高，同传统砂浆游离磨料切割硅片相比，不具备成本优势；同时，国内金刚线生产企业的产品开发，尚处于起步阶段。 2015-2016年，金刚线在单晶硅切片领域的渗透率提升至35-55%，主要是因为国内金刚线生产企业在产品生产技术取得突破，打破日本供应商在行业内的垄断，金刚线产品单价由2014年的300-600元/公里下降至2016年的200-500元/公里；同时，单晶硅相较多晶硅质地更为均匀，从而率先实现金刚线工艺配套。相较传统砂浆游离磨料切割工艺，金刚线切割速度提高4-5倍，切割硅片出片率提升15-20%，此外切片质量更为稳定，对环境污染较小。但2015-2016年，金刚线在单晶硅切片领域的渗透率仍较低，主要是因为金刚线在多晶硅切片领域，尚未解决金刚线切割导致的后端制绒工艺问题，影响多晶硅片的转化效率。 2017年至今，金刚线在单晶硅切片及多晶硅切片领域的渗透率逐步提升；一方面，单晶硅切片领域率先实现金刚线工艺的全面应用；另一方面，多晶硅切片领域通过黑硅及PERC等技术的成熟解决了后端制绒工艺问题，大幅降低成本的同时提升了电池效率，带来了金刚线在多晶硅片切割应用的快速发展。此外，随着金刚线切片技术的大规模应用，单晶硅片的生产成本大幅下降；同时，由于单晶硅片的转化率更高，相较多晶硅片逐步体现出性价比优势。2021年，单晶硅片市场份额达94．5%，因此，目前金刚线切割硅片主要应用于单晶硅片切割领域。 （二）金刚线行业市场需求不断扩大 2011年以来，光伏装机规模扩增带动硅片产能及产量增长；同时，金刚线切片工艺实现在硅片切割领域的完全渗透，共同推动金刚线市场容量不断扩大。根据中国光伏行业协会数据，2021年全球光伏新增装机规模同比增长31%达到创历史新高的170GW，乐观估计2022年到2025年全球新增光伏装机容量仍将维持持续增长趋势。受益于下游行业的增长，金刚线未来市场需求也将不断扩大。 （三）金刚线行业市场竞争加剧 金刚线产品市场容量的扩大，主要受益于下游行业光伏发电市场竞争力的提升。因此，下游光伏行业降本增效的趋势，亦推动金刚线行业技术、成本等的市场竞争。其中，技术竞争主要体现为金刚线产品的细线化，成本竞争主要体现为通过规模化生产降低产品的单位成本。 金刚线直径及微粉粒度同硅片切割质量及切削损耗量相关，较小的线径和微粉粒度有利于降低切削损耗和生产成本，因此金刚线线径将呈不断下降趋势。除金刚线产品技术的细线化竞争外，以美畅股份、聚成科技、高测股份等为代表的企业通过单机9线、单机12线、单机15线等的产能升级改造以及新建产能等方式，实现产品规模效应，提高产品成本竞争力。 七、 原材料成本占比较高 从生产工艺看，金刚线目前主流工艺为电镀。通过电镀工艺在母线上沉积一层金属镍，金属镍层包裹金刚石微粉颗粒，使得金刚石颗粒被固结在母线上，从而具备高速运动下的切割能力。树脂工艺由于金刚石固结度低、切割效果较差，目前已基本被淘汰。电镀金刚线主要原材料为母线和金刚石微粉，辅材包括镍、化学品（氨基磺酸镍、硼酸等）、包装材料（工字轮）等。母线：固结金刚石颗粒的基线，一般为高碳钢丝，由拉丝厂商将盘条拉制为不同直径的钢线（即黄丝），再将黄丝进一步拉为微米级钢丝（即母线）。核心工艺流程主要包括母线预处理、母线预镀镍、上砂和加厚镀镍四个步骤十、市场空间广阔，复合增速40%以上。 下游：行业应用上，硅片切割上金刚线渗透率从2019年开始已经实现100%，作为金刚线的主要下游，光伏需求高增叠加硅片环节加速扩产为金刚线行业带来巨大市场空间。根据CPIA预测，2025年全球光伏新增装机乐观情形下达到330GW，考虑容配比及硅片加速扩产带来的超产，对应495GW硅片需求。线耗：硅片细线化、大尺寸、薄片化发展趋势确定，有望带动线耗不断提升。2017年单晶硅片主流线径65μm，2021年降至43μm，目前主流线径在38μm左右，部分龙头已实现36μm产品批量出货，预计到2025年金刚线线径下降至28μm。目前线耗在50万公里/GW以上，按线径每下降10%、切割速度变慢引起的线耗提升10%计算，细线化导致切割速度下降引起的线耗提升预计在13万公里/GW以上，叠加细线化导致切割力下降以及大尺寸、薄片化带来良率降低等因素，预计到2025年金刚线线耗提升至72万公里/GW。价格：行业低谷时刻已过，未来细线化有望带动单价提升。加上市场格局优化、份额向头部企业集中，预计到2025年，平均价格小幅提升至42元/公里。预计到2025年，光伏领域金刚线需求3．6亿公里左右、市场空间达150亿以上。2021-2025年，金刚线复合增速预计在40%以上。光伏行业持续保持高景气度，上游切割材料环节也受到高度关注。近期，多家金刚线生产企业披露业绩预告，均实现大幅增长。 全球能源结构的转型持续推动光伏行业市场需求的增长，进而带动金刚线行业的发展。金刚线，按应用领域分，包括面向半导体行业、蓝宝石行业、磁性材料行业应用的金刚线，切割对象分别为半导体硅片、蓝宝石材料及磁性材料。目前业界存在两种不同类型的金刚线树脂金刚线和电镀金刚线。 金刚线采用如电镀或树脂等特殊技术手段，将坚硬的金刚石均匀的固定在钢线上，利用镶嵌有金刚石的钢线和待切割材料之间的相互摩擦作用对硬脆材料进行切割。相对于传统砂浆切割，具有切割速度快、切片品质高、切割损耗小、切割液更环保等优点。 随着电镀金刚石线的制造成品的降低和规模化效应的显现，树脂金刚石线的成本优势也将不复存在。特别是MCCE技术（金属催化化学腐蚀法，即湿法黑硅技术）成功解决了多晶电池表面反射率高的难题，为电镀金刚石线在多晶切片领域大面积推广铺平了道路。 金刚线把金刚石的微小颗粒固结在切割钢线上制成的切割线，使用时将金刚线安装于切割机上，启动切割机使金刚线高速转