碳碳热场对碳纤维的需求量从3000吨增至9000吨以上,核心驱动力来自两大引擎:硅片产能扩张带来的新增单晶炉初始需求,以及存量单晶炉热场部件的周期性替换需求。同时,大硅片趋势下单个热场部件的碳纤维用量提升,进一步放大了总需求。根据测算口径,碳纤维需求从3000吨(2020年)跃升至5771.52吨(2021年预测),再到9092.16吨(2022年预测),增长主要由新增产能与存量替换共同贡献。

需求测算的框架:从硅片产能到碳纤维

碳碳热场的需求测算遵循“硅片产能→单晶炉→热场部件→碳纤维”的传导链条。测算分为新增与存量两条线:新增硅片产能需要配置新的单晶炉,从而产生热场部件的初始需求;存量单晶炉的热场部件因损耗需要定期更换,形成稳定的替换需求底盘。

以预测数据为例,单GW硅片产能对应约80个单晶炉。新增产能方面,2021年与2022年预测新增硅片产能分别对应10720个与15600个新增单晶炉;存量方面,单晶炉总数从19200个(2021年预测)增至29920个(2022年预测),按每个存量炉0.225吨的替换需求计算,构成了持续的需求来源。

单炉用量的提升:大硅片趋势的直接体现

除了炉子数量的增长,单个热场部件的碳纤维用量也在提升。数据显示,新建单晶炉热场部件的碳碳复材需求从0.27吨/个(2020年与2021年预测)提升至0.297吨/个(2022年预测)。

这一提升的背后是大硅片技术趋势的推动。硅片尺寸变大后,单炉装载的料量随之增加,对热场部件的承重能力(抗折强度)和隔热性能要求更高。碳基复合材料相比传统等静压石墨,具有更高的抗折强度(碳基复材≥150 MPa,等静压石墨38-60 MPa)和更低的导热系数(碳基复材<30 W/(m·K),等静压石墨80-140 W/(m·K)),更适配大硅片工艺。同时,碳碳材料通过预制体编织与气相沉积制成,类似“3D打印”,而石墨热场需从整块材料中机械挖出,类似“木雕”,随着部件体积变大,碳碳材料在成本上的边际变动更小。

常见问题

为什么碳碳热场对碳纤维价格不敏感?

核心原因在于碳碳热场同时进行着“纵向替代”与“横向替代”。纵向上,碳基复合材料自2016年起逐步取代等静压石墨成为热场主流材料;横向上,国内碳纤维厂商替代的是原先的海外供应商,在成本上本身具有优势,因此对价格压力容忍度较高。不过,随着国产渗透完成,价格压力会逐渐显现。

存量单晶炉的替换需求为何重要?

存量炉的替换需求为碳纤维需求提供了稳定的增长底盘。以测算数据为例,存量单晶炉数量从19200个(2021年预测)增至29920个(2022年预测),按每个炉子0.225吨的替换需求计算,仅此一项就贡献了可观的刚性需求,与新增产能的初始需求共同构成增长的双引擎。

测算中单GW所需单晶炉数量是固定的吗?

在相关预测口径中,单GW所需单晶炉数量取值为80个,这一参数在2020年至2022年预测期间保持稳定。需求的增长主要来自硅片总产能的持续扩张(从240 GW增至569 GW预测值),以及单个热场部件碳纤维用量的提升(从0.27吨/个增至0.297吨/个),而非单GW炉子数量的变化。