化工行業專題報告：氣凝膠最高效隔熱材料契合碳中和節能大趨勢-220215（19頁）.pdf

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1、 1 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 Xml 氣凝膠：最高效隔熱材料，契合碳中和節能大趨勢 行業專題報告 行業專題報告行業專題報告 | 化工化工 證券證券研究報告研究報告 2022 年 02 月 15 日 行業評級 超配 前次評級 超配 評級變動 維持 近一年行業走勢近一年行業走勢 相對表現相對表現 1 個月個月 3 個月個月 12 個月個月 化工 -3.92 -3.16 8.69 滬深 300 -3.70 -6.77 -21.63 相關研究相關研究 化工： 西部化工新材料周報第一期化工新材料 行 業 周 報 （ 20220207-20220213 ） 2022-02-14 化工： 再次

2、推薦關注磷化工和煤化工投資機會化工行業周報（20220207-20220213） 2022-02-13 化工： 關注磷化工和煤化工投資機會化工行業周報 （20220123-20220205） 2022-02-07 -21%-13%-5%3%11%19%27%2021-022021-062021-10化工滬深300 核心結論核心結論 氣凝膠比傳統保溫材料隔熱性好、使用壽命長、氣凝膠比傳統保溫材料隔熱性好、使用壽命長、防水性與耐燃性能優異防水性與耐燃性能優異，是目前最高效的隔熱材料是目前最高效的隔熱材料，契合節能減排大趨勢，契合節能減排大趨勢。氣凝膠是一種具有納米多孔網絡結構、 并在孔隙中充滿氣態

3、分散介質的固體材料， 目前主要的應用領域包括石化油管和高溫反應裝置保溫、 鋰電池Pack外保溫、 鋰電池電芯間隔熱、 建筑保溫外墻保溫、 戶外體育用品等。 與傳統保溫材料相比，1） 其保溫性能是傳統材料的2-8倍， 因此在同等保溫效果下氣凝膠用量更少；2）氣凝膠更換周期在20年左右，而傳統保溫材料的更換周期在5年左右，因此全生命周期的使用成本更低。 過去過去5 5年國內氣凝膠市場通過技術進步實現產量的快速躍升及成本的快年國內氣凝膠市場通過技術進步實現產量的快速躍升及成本的快速下降速下降，目前在石化管道、，目前在石化管道、高溫反應釜、高溫反應釜、熱網管道、鋰電池方面具有極熱網管道、鋰電池方面具有

4、極具競爭力的性價比具競爭力的性價比，下游龍頭企業的切換訴求強烈，下游龍頭企業的切換訴求強烈，同時，在當前雙碳同時，在當前雙碳政策下，節能將成為化工、能源、建筑行業未來的發展的主旋律。氣凝政策下，節能將成為化工、能源、建筑行業未來的發展的主旋律。氣凝膠相對于傳統材料，其節能效果顯著，膠相對于傳統材料，其節能效果顯著，行業需求將在雙碳政策的推動下行業需求將在雙碳政策的推動下快速提升快速提升。 2015-2020年國內氣凝膠材料產量年均復合增速為38.5%， 當前成本相比10年前已經下降超80%。我們認為當前氣凝膠行業處于拐點向上的飛速發展階段， 原因在于氣凝膠石化管道、 鋰電池的應用已經具備高性價

5、比，中石油、寧德時代等龍頭企業已經從傳統隔熱材料切換至氣凝膠，頭部企業的標桿效應將帶來氣凝膠行業量的起飛。根據Aspen預測，未來10年全球市場空間合計在7000億元。 我們測算到2025年國內石化管道和集中供熱管道對氣凝膠的需求將達155億元，鋰電池對氣凝膠的需求將達20億元，建筑建材對氣凝膠的需求將達7.3億元，合計需求在185億。而2020年國內氣凝膠產值約16億元，未來5年年均增速將達63.6%。 多家企業入局氣凝膠行業，推動行業產能加速擴充。多家企業入局氣凝膠行業，推動行業產能加速擴充。當前多家上市公司于近兩年開始通過股權投資形式布局氣凝膠產能， 根據我們的統計， 國內現有氣凝膠產能

6、約15.7萬方，而主流企業的擴產合計約16萬方，以2年的投產周期來算， 預計2023年全行業產能將在2021年的基礎上翻倍， 供應端年均增速在50%。在多方背景的新入局者中，我們以三種維度來看各玩家的核心競爭力：短期看干燥技術的突破與優勢競爭；中期看產業鏈分工；長期看原料自給優勢。 建議關注建議關注：晨光新材、宏柏新材、中國化學、泛亞微透、華昌化工、華陽新材 風險提示風險提示： 氣凝膠新進入企業技術突破低于預期和產能投放低于預期導致供給端產能釋放緩慢， 以此導致行業推遲工業化； 下游對氣凝膠的切換訴求低于預期。 行業專題報告 | 化工 2 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券

7、 2022 年年 02 月月 15 日日 索引 內容目錄 一、氣凝膠是當前最高效節能隔熱材料 . 4 二、氣凝膠行業需求拐點向上發展期來臨. 8 2.1 過去 5 年國內氣凝膠市場已經初具規模 . 8 2.2 碳中和背景下氣凝膠需求將快速提升 . 10 2.2.1 管道保溫材料：到 2025 年，國內管道用氣凝膠的需求空間將達 155 億元 . 10 2.2.2 鋰電池：系統安全考核加嚴提升氣凝膠滲透率. 13 2.2.3 建筑保溫市場：當前需求增速慢，遠期市場空間廣闊 . 14 三、多方企業入局氣凝膠材料，推動氣凝膠規?；当?. 16 3.1 多方企業入局氣凝膠材料，行業擴產加速 . 16

8、 3.2 各玩家競爭力分析 . 17 四、相關公司 . 19 五、風險提示 . 19 圖表目錄 圖 1：氣凝膠實物圖 . 4 圖 2：氣凝膠保溫原理 . 5 圖 3：相同保溫性能情況下，氣凝膠氈用量最少 . 5 圖 4：氣凝膠制品形態 . 6 圖 5：氣凝膠分類 . 6 圖 6：2019 年二氧化硅氣凝膠在全球氣凝膠市場占比約 69% . 6 圖 7：二氧化硅氣凝膠產業鏈 . 7 圖 8：氣凝膠合成工藝 . 7 圖 9：氣凝膠產業化歷程 . 8 圖 10：國內氣凝膠產量 . 9 圖 11：國內氣凝膠銷售額 . 9 圖 12：2019 年國內氣凝膠行業下游市場應用占比 . 9 圖 13：管道用氣

9、凝膠復合保溫方案 . 10 圖 14：煤炭價格在 2021 年大漲（元/噸） . 12 圖 15：原油和天然氣價格在 2021 年大漲（美元/桶，美元/mmbtu） . 12 圖 16：氣凝膠阻止熱失控單體電芯和模組之間的熱擴散 . 14 圖 17：氣凝膠插片用在電芯之間進行隔熱 . 14 圖 18：我國建筑業能源消耗總量占比超過 25% . 15 圖 19：傳統建筑保溫材料構成 . 15 dV8VwVlYnVfUwVmNpOrRbR8Q9PpNoOoMnPlOpPsQkPmNpR7NnNyRuOtRqQNZmQqQ 行業專題報告 | 化工 3 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西

10、部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 表 1：氣凝膠參數 . 4 表 2：氣凝膠比傳統保溫材料隔熱性好、防水性好、使用壽命長、用量小 . 5 表 3：超臨界干燥和常壓干燥路線對比 . 8 表 4：國內技術降本時間線 . 9 表 5：氣凝膠應用領域及其優勢 . 10 表 6：氣凝膠復合保溫方案與傳統保溫方案參數對比 . 11 表 7：氣凝膠復合保溫方案的初始投資高 . 11 表 8：氣凝膠保溫材料使用年限長 . 11 表 9：能源價格對氣凝膠方案的經濟性影響測算 . 12 表 10：中國 2025 年油氣管道和集中供熱管道對氣凝膠的需求空間將達 155 億元 . 13 表 11：預計到

11、 2025 年，全球鋰電池用氣凝膠市場空間為 35 億元 . 14 表 12：到 2025 年國內建筑保溫外墻市場對氣凝膠的需求空間為 13.7 億元 . 15 表 13：預計到 2025 年國內氣凝膠需求將達 185 億元 . 16 表 14：國內企業及產能（單位：萬方） . 16 表 15：主流氣凝膠企業的技術路線及技術來源 . 17 表 16：二氧化碳超臨界干燥技術綜合性能最佳 . 17 表 17：二氧化硅氣凝膠單方成本約為 0.9 萬元 . 18 表 18：上市公司當前市值/權益產能 . 19 行業專題報告 | 化工 4 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022

12、 年年 02 月月 15 日日 一、氣凝膠一、氣凝膠是當前最是當前最高效高效節能節能隔熱材料隔熱材料 氣凝膠是新一代高效氣凝膠是新一代高效節能節能隔熱材料。隔熱材料。氣凝膠是一種具有納米多孔網絡結構、并在孔隙中充滿氣態分散介質的固體材料，是世界上最輕的固體。由于獨特的結構，氣凝膠在熱學、聲學、光學、電學、力學等多個領域都展示出優異的性能。目前商業化應用的氣凝膠主要圍繞其高效的阻熱能力展開， 下游用于石油化工、 熱力管網、 鋰電池、 建筑建材、 戶外服飾、航天、軍工等多個領域。 圖 1：氣凝膠實物圖 資料來源：愛彼愛和官網、西部證券研發中心 表 1：氣凝膠參數 性能 參數 導熱率 0.0120.

13、016 W/（mK） 密度 0.16 mg/cm3 聲阻抗 103107 kg/m2s 比表面積 4001000 m2/g 孔徑 一般 50nm（最小低于 1nm） 孔隙率 9099.8% 內部體積 99%空氣 工況溫度 -200650 折射率 1.0071.24 介電常數 1.003 資料來源：頭豹研究院、西部證券研發中心 氣凝膠的阻熱原理是其獨立的結構帶來的無對流效應、無窮多遮擋板效應、無窮長路徑效氣凝膠的阻熱原理是其獨立的結構帶來的無對流效應、無窮多遮擋板效應、無窮長路徑效應。應。氣凝膠的導熱系數在 0.0120.024W/(mK)，比傳統的隔熱材料低 23 個數量級，其隔熱的原理在于均

14、勻致密的納米孔及多級分形孔道微結構可以有效阻止空氣對流， 降低熱輻射和熱傳導： 1） 無對流效應： 氣凝膠氣孔為納米級， 內部空氣失去自由流動能力； 2）無窮多遮擋板效應：納米級氣孔，氣孔壁無窮多，輻射傳熱降至最低；3）無窮長路徑效應：熱傳導沿著氣孔壁進行，而納米級氣孔壁無限長。 行業專題報告 | 化工 5 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 圖 2：氣凝膠保溫原理 資料來源：愛彼愛和官網，西部證券研發中心 與傳統保溫材料相比，二氧化硅氣凝膠絕熱氈的保溫性能是傳統材料的與傳統保溫材料相比，二氧化硅氣凝膠絕熱氈的保溫性能是傳統材料的 2

15、-8 倍，因此在同倍，因此在同等保溫效果下氣凝膠用量更少。等保溫效果下氣凝膠用量更少。以管道為例，直徑為 150mm 的管道如果需要達到相同的保溫效果， 對應使用的保溫材料膨脹珍珠巖、 硅酸鈣、 巖棉、 氣凝膠氈的厚度分別為 90mm、76mm、64mm、20mm。根據中石化塔河煉化的測算，將常壓焦化裝置從傳統保溫材料改造成“二氧化硅氣凝膠保溫毛氈+單面鋁箔玻纖布保溫材料”組合保溫的方式后，熱損失降低了 34.7%，保溫層厚度較傳統保溫材料降低 50%以上。 圖 3：相同保溫性能情況下，氣凝膠氈用量最少 資料來源：中國粉體網、西部證券研發中心 此外，氣凝膠具備較長的使用壽命此外，氣凝膠具備較長

16、的使用壽命的優勢，的優勢，其使用其使用壽命壽命約為傳統保溫材料的約為傳統保溫材料的 4 倍左右。倍左右。傳統保溫材料如巖棉、聚氨酯等在長期使用過程中容易吸水，一方面影響保溫效果，另一方面在吸水后由于重力作用導致保溫材料分布不均勻，尤其是在管道保溫的使用場景下，容易造成保溫材料在管道下部堆積，最終影響使用壽命。氣凝膠則具有優異的防水效果，其憎水率達 99%以上，在長期使用過程中仍能保持穩定的結構和隔熱效果。 表 2：氣凝膠比傳統保溫材料隔熱性好、防水性好、使用壽命長、用量小 傳統保溫材料 氣凝膠保溫隔熱材料 隔熱性 常溫下導熱系數一般為 0.036W/mK 常溫下導熱系數一般為 0.016W/m

17、K 使用壽命 壽命短（5 年左右）、需經常維護及更換 壽命長（20 年左右）、抗壓強度高、性能穩定 防水性 大多數傳統無機材料無防水效果 良好的防水效果（憎水率達 99%以上） 用量 用量大、運輸及儲存成本大 用量少，運輸及儲存成本小 行業專題報告 | 化工 6 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 使用溫度范圍 橡塑材料高于 120后開始燃燒，硅酸鹽低于-20后失效 -200+650 資料來源：頭豹研究院、西部證券研發中心 目前商用的氣凝膠通常為復合材料目前商用的氣凝膠通常為復合材料制品制品，且具有多種形態。，且具有多種形態。氣凝膠存

18、在強度低、韌性差等缺點，因此需要通過添加顆粒、纖維等增強體提高強度和韌性，也可以通過添加炭黑、陶瓷纖維等遮光劑提高遮擋輻射能力。 因此當前在售氣凝膠制品往往是由氣凝膠材料與基材復合制得。根據制品形態，氣凝膠制品可以分為氣凝膠氈、氣凝膠紙、氣凝膠布、氣凝膠板材、氣凝膠粉末、氣凝膠漿料、氣凝膠涂料等。 圖 4：氣凝膠制品形態 資料來源：巖拓官網，中凝科技官網，西部證券研發中心 氣凝膠材料種類繁多，其中氣凝膠材料種類繁多，其中 SiO2氣凝膠氣凝膠的商業化應用最成熟。的商業化應用最成熟。氣凝膠按照前驅體可分為氧化物、碳化物、聚合物、生物質、半導體、非氧化物、金屬七大類。眾多不同的前驅體可制備出具有不

19、同性能的氣凝膠，極大豐富了氣凝膠品種的多樣性，拓展了氣凝膠的應用范圍。 目前市場上SiO2氣凝膠的應用最成熟， 2019年全球二氧化硅氣凝膠占比高達69%。 圖 5：氣凝膠分類 圖 6：2019 年二氧化硅氣凝膠在全球氣凝膠市場占比約 69% 資料來源：CNKI、西部證券研發中心 資料來源：Allied Market Research、西部證券研發中心 二氧化硅氣凝膠前驅體可分為有機硅源和無機硅源二氧化硅氣凝膠前驅體可分為有機硅源和無機硅源。常用的有機硅源是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯等功能性硅烷，無機硅源包括四氯化硅和水玻璃等。與無機硅源相比，有機硅源價格較為昂貴，但是純度高，工藝適應性好，可以適

20、應超臨界干燥和常壓干燥。無機硅源水玻璃價格雖然較低，但是雜質較多，目前主要用于常壓干燥中。 二氧化硅碳材料鋁其他 行業專題報告 | 化工 7 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 圖 7：二氧化硅氣凝膠產業鏈 資料來源：頭豹研究院，西部證券研發中心 氣凝膠的制備過程主要包括溶膠氣凝膠的制備過程主要包括溶膠-凝膠、老化、改性、濕凝膠的干燥處理過程。凝膠、老化、改性、濕凝膠的干燥處理過程。溶膠-凝膠過程指前驅體溶膠聚集縮合形成凝膠的過程。 但由于剛形成的濕凝膠三維強度不夠而容易破碎坍塌， 因此需要在母體溶液中老化一段時間提高強度或者利用表面

21、改性減小或消除干燥應力。干燥過程即用空氣取代濕凝膠孔隙中的溶液并排出。 圖 8：氣凝膠合成工藝 資料來源：中國粉體網、西部證券研發中心 干燥工藝是合成步驟的關鍵。干燥工藝是合成步驟的關鍵。 濕凝膠在干燥過程中需要承受高達 100Mpa-200MPa 的干燥應力，該應力會使凝膠結構持續收縮和開裂，容易導致結構塌陷。目前主流干燥工藝路線有超臨界干燥、常壓干燥。 超臨界干燥超臨界干燥的原理是當溫度和壓力達到或超過液體溶劑介質的超臨界值時， 濕凝膠孔洞中的液體直接轉化為無氣液相區的流體，孔洞表面氣液界面消失，表面張力變得很小甚至消失。當超臨界流體從凝膠排出時，不會導致其網絡股價的收縮及結構坍塌，從而得

22、到具有凝膠原有結構的塊狀納米多孔氣凝膠材料。 早期的干燥介質主要采用甲醇、乙醇、異丙醇、苯等，但是該技術具備一定危險，且設備復雜，因此近年來又開 行業專題報告 | 化工 8 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 發出以二氧化碳為干燥介質的低溫環境超臨界干燥工藝，通過降低干燥時的 臨界溫度和壓力，來改善干燥條件，降低危險性。 常壓干燥常壓干燥的原理是利用低表面張力的干燥介質和相關改性劑來置換濕凝膠中的溶劑，以減小干燥時產生的毛細管作用力，避免在去除溶劑時凝膠結構發生破壞，從而實現常壓干燥。常壓干燥前通常需要對濕凝膠進行長時間的透析和溶劑置

23、換處理。常壓干燥設備成本與能耗成本相對較低、 設備簡單， 但是對配方設計和流程組合優化要求高，而且在制備非二氧化硅氣凝膠時尚不成熟。 表 3：超臨界干燥和常壓干燥路線對比 參數 維度 超臨界干燥技術 常壓干燥技術 設備投入 核心設備 高壓釜 常規常壓設備 設備壓力 720 MPa 無需高壓 設備系統 較復雜 較簡單 設備成本 運行、維護成本高 設備投入成本較低 生產成本 硅源 有機硅源 有機硅源、無機硅源 設備折舊 高 低 能耗 高 低 生產工藝 SiO2氣凝膠 成熟 成熟 非 SiO2氣凝膠 成熟 不夠成熟 技術解析 技術門檻低，對設備系統依賴度高 技術門檻高，對配方設計和流程組合優化要求高

24、 產品質量 產品性能 高 低 資料來源：頭豹研究院、西部證券研發中心 二、二、氣凝膠行業需求拐點向上發展期來臨氣凝膠行業需求拐點向上發展期來臨 2.1 過去過去5年國內氣凝膠市場年國內氣凝膠市場已經初具規模已經初具規模 氣凝膠發展至今氣凝膠發展至今近近 90 年，國內于年，國內于 2012 年將其產業化。年將其產業化。氣凝膠誕生于 1931 年，但直到20 世紀 90 年代國外才開始將其產業化。但由于干燥過程成本較高，早期氣凝膠只能用于航天軍工和石化領域。國內氣凝膠行業起步于 21 世紀 10 年代。2012 年國內首套 1000L超臨界二氧化碳氣凝膠干燥設備投產，標志著氣凝膠的規?；a，隨

25、后經過多次技術迭代，生產成本逐步降低。 圖 9：氣凝膠產業化歷程 行業專題報告 | 化工 9 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 資料來源：華陸新材公眾號，西部證券研發中心 表 4：國內技術降本時間線 時間 技術突破 意義 2008 年 NHT 干燥成型 為連續式全自動生產提供技術支持 2011 年 TEOS 常壓制備 將有機硅源與常壓干燥技術相結合 2012 年 首套 1000L 超臨界二氧化碳氣凝膠干燥設備 實現規?；a 2014 年 “多重互穿網絡”結構模型、氣凝膠流變體技術 降低生產成本至原有的 20%，生產流水線設備整體造

26、造價約為 2500 萬元，僅為國外同功能生產流水線設備投資的 1/10 2016 年 水玻璃替代有機硅源、采用常壓干燥設備 顯著降低原材料成本 2017 年 低成本減壓干燥技術 年產 100 方的生產設備投資由 5000 萬元降至 200 萬元，產品價格下降 80% 資料來源：頭豹研究院、西部證券研發中心 過去過去 5 年國內氣凝膠市場通過技術進步實現產量的快速躍升。年國內氣凝膠市場通過技術進步實現產量的快速躍升。 中國氣凝膠市場目前還處于起步階段，但過去 5 年的技術進步已經實現了較大比例的降本，2015-2020 國內氣凝膠材料產量年均復合增速為 38.5%、氣凝膠制品產量年均復合增速為

27、38.8%。 圖 10：國內氣凝膠產量 圖 11：國內氣凝膠銷售額 資料來源：頭豹研究院、西部證券研發中心 資料來源：華經情報網、西部證券研發中心 氣凝膠氣凝膠具有非常好的隔熱性能、透光性、隔音性以及絕緣性，但目前工業界主要對其隔熱具有非常好的隔熱性能、透光性、隔音性以及絕緣性，但目前工業界主要對其隔熱性能開展一系列應用。性能開展一系列應用。目前成熟的下游市場主要有石油化工行業、工業隔熱行業、建筑建材行業、航空航天、鋰電池行業等，其中石油化工占比 56%、工業隔熱占比 26%。 圖 12：2019 年國內氣凝膠行業下游市場應用占比 資料來源：中國粉體網、西部證券研發中心 02468101214

28、2014201520162017201820192020氣凝膠材料/萬方氣凝膠制品/萬噸0246810121416182014201520162017201820192020氣凝膠材料/億元氣凝膠制品/億元56%26%7%4%7%石油化工工業隔熱建筑建造交通其他 行業專題報告 | 化工 10 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 表 5：氣凝膠應用領域及其優勢 下游領域 應用場景 對應傳統保溫材料 氣凝膠的優勢 石油化工 高溫釜、蒸餾塔與管道保溫層 硅酸鈣 節省保溫層空間、提高塔釜液體收率 熱力管網 長輸熱力管網外體保溫 巖棉、聚氨酯

29、在地下復雜環境下保持性能穩定且節約空間 航天軍工 軍用車輛駕駛艙內保溫 阻尼膠 具有一定的壓縮回彈性，減震效果好 建筑節能 建筑外墻保溫 PS 泡沫、硬泡聚氨酯、酚醛樹脂、硅酸鈣等 輕量化 深冷絕熱 低溫、超低溫管道和儲罐外側保冷 PUR/PIR、發泡玻璃、改性酚醛樹脂、珍珠巖等 低溫下防水性好，防止管線腐蝕、降低冷損 高鐵動車 車體保溫 在地下復雜環境下保持性能穩定、可節約空間 鋰電池 電芯間絕熱片 云母片 節約空間、隔熱性能優異 通訊機房 機柜外側隔熱層 巖棉、酚醛樹脂等 降低空調能耗 糧油儲藏 大平房倉、立筒倉及儲罐的隔熱 稻殼、膨脹珍珠巖 防水防潮，避免糧食受潮霉變，防火性能好 熱電聯

30、產 設備保溫及長輸蒸汽管道外側 巖棉、聚氨酯 節省空間、減少熱損 鋼鐵窯爐 窯爐內襯保溫層 陶瓷氈 阻燃性好 紡織衣物 布料內部 動物毛 吸濕性能好、輕量化 資料來源：CNKI、西部證券研發中心 2.2 碳中和背景下氣凝膠碳中和背景下氣凝膠需求需求將快速提升將快速提升 目前氣凝膠行業已經初具規模，我們認為當前時點將是氣凝膠行業起飛的拐點期，原因在于：1）隨著二氧化碳超臨界技術的成熟以及行業的快速擴產，其成本相比 10 年前已經下降約 80%，經濟性逐步提升；2）減少高溫油氣管道熱量流失以及提升高溫反應釜的保溫效率契合碳減排大趨勢，氣凝膠憑借優異的阻熱性能，將逐步替代傳統保溫材料，市場空間廣闊；

31、3）新能源車與儲能鋰電池系統對鋰電池安全性有較高要求，因此需要使用阻熱性能優異的氣凝膠作為鋰電池的隔熱材料，鋰電裝機的快速提升將快速拉動氣凝膠需求。 2.2.1 管道保溫材料管道保溫材料：到到2025年，國內管道年，國內管道用用氣凝膠的需求空間將達氣凝膠的需求空間將達155億元億元 我國于我國于 2020 年提出“年提出“3060”雙碳目標，雙碳目標，減少高溫管道的熱量流失是契合減少高溫管道的熱量流失是契合碳減排大趨勢碳減排大趨勢的的重要一環。重要一環。煉化企業的高溫管道外側通常包覆較厚的保溫材料，對管道保溫可以有效降低企業能源消耗，減少碳排放。而使用硅酸鈣、復合硅酸鹽、巖棉、礦渣棉等常規保溫

32、材料的管道在長周期的運行后，一方面熱損失增加導致裝置能耗上升，另一方面管道外表面的高溫增加了燙傷事故的可能性，此外，巖棉、硅酸鋁等材料容易吸水導致保溫失效，聚氨酯等有機絕熱材料阻燃性差，影響項目正常運行。雖然氣凝膠相對于其他保溫材料而言價格仍相對較貴，但是從長周期經濟性考慮，氣凝膠使用壽命更長、使用量更少、不易吸水、阻燃性能好，更契合節能減排大趨勢。 圖 13：管道用氣凝膠復合保溫方案 資料來源：CNKI、西部證券研發中心 以 350、4.5Mpa、流量 80t/h、外徑為 325mm 的長輸蒸汽管道項目為例，將傳統保溫方案與氣凝膠復合保溫方案對比可以發現， 方案 1 和方案 2 比方案 3

33、每公里每年分別節能3127.6GJ、 1937.0GJ， 以熱價 53.89 元/GJ 進行測算， 折算后將節省 16.9 萬、 10.4 萬元。 行業專題報告 | 化工 11 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 同時，管線的每公里溫降由原來的 6.9降至 4.8，可以大大降低熱損。 由于氣凝膠氈生產成本高，氣凝膠復合保溫方案的初始投資成本較高。由于氣凝膠氈生產成本高，氣凝膠復合保溫方案的初始投資成本較高。以 1km 蒸汽管道施工測算，方案 1、2、3 的總造價分別在 99.3、70.4、44.9 萬元，方案 1、2 分別比方案3 貴

34、 54.4、25.5 萬元，對應于上述的每年節省 16.9 萬、10.4 萬的能源成本，則方案 1、2分別將于 3、2 年后收回增加的初始投資成本。 表 6：氣凝膠復合保溫方案與傳統保溫方案參數對比 項目 氣凝膠復合保溫方案 傳統保溫方案 方案 1 方案 2 方案 3 氣凝膠絕熱氈 10mm2 層 10mm2 層 0 復合硅酸鹽氈 50mm2 層 40mm3 層 50mm3 層 鋁箔 2 層 2 層 2 層 保溫后直徑/mm 565 585 625 表面溫度/ 32 33 35 1km 管線溫降/ 4.8 5.6 6.9 氣凝膠方案節能率 31.20% 19.30% 0 資料來源：CNKI、西

35、部證券研發中心 表 7：氣凝膠復合保溫方案的初始投資高 項目 方案 1 方案 2 方案 3 氣凝膠/方 22.7 11 0 復合硅酸鹽氈/方 177.4 220.4 247.3 鋁箔/平 1471 1471 1779 玻璃布/平 8087 5880 9891 彩鋼板/平 2040 2112 2257 總造價/萬元 99.3 70.4 44.9 資料來源：CNKI、西部證券研發中心 氣凝膠保溫材料的替換周期長，經濟性氣凝膠保溫材料的替換周期長，經濟性進一步提升進一步提升。以長度為 100m（管道平均外徑 D0= 0.60 m，冷油管道與熱油管道的長度各為 50 m）的地上保溫管道為例，氣凝膠保溫

36、材料與傳統保溫材料的投資施工成本來看，單次人工材料總費用分別是 3.44 萬、1.15 萬，而兩種方案的使用年限分別為 10-15 年、3-4 年， 即在 12 年內， 氣凝膠保溫材料無需更換，而傳統保溫材料需要更換三次。 此外， 在保溫層均為 2cm， 冷油溫度 20， 熱油溫度 50的前提下，全年節約熱量 23746kWh，按 0.16 元/kWh（煤炭價格為 900 元/噸時對應的熱價）的熱價折算，全年節約總能量費用為 3692 元。 表 8：氣凝膠保溫材料使用年限長 參數 氣凝膠保溫材料 傳統保溫材料 主料價格/(元/平) 120(厚 2cm) 5(厚 2cm) 主料施工價格/(元/平

37、) 5 5 輔料種類 玻璃布+鋁箔+鍍鋅板 鍍鋅板 輔料價格/(元/平) 3+3+50 50 輔料施工價格/(元/平) 2 1 單次施工人工材料總價格/(元/平) 183 61 施工面積/(平) 188 188 單次人工材料總費用/(元) 34404 11468 使用年限 12 4 行業專題報告 | 化工 12 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 資料來源：CNKI、西部證券研發中心 繼續以上述案例為例探討能源價格對氣凝膠方案經濟性的影響：在上述案例中，氣凝膠方案將比傳統方案節省熱量 23.746MWh/年，我們分別將煤炭價格在 30

38、0-1500 元/噸、天然氣價格在 2-8 美元/mmbtu、 原油價格在 50-110 美元/桶之間波動的情景下測算氣凝膠方案相對于傳統方案的經濟性，得出的結論是氣凝膠方案大概率在 4-7 年的時間內比傳統方案更具經濟性?？紤]到雙碳背景下能源價格持續上漲，我們認為氣凝膠方案的經濟性拐點已考慮到雙碳背景下能源價格持續上漲，我們認為氣凝膠方案的經濟性拐點已經來臨。經來臨。 表 9：能源價格對氣凝膠方案的經濟性影響測算 煤炭價格/(元/噸) 300 500 700 900 1100 1300 1500 熱價(元/GJ） 14.35 23.92 33.49 43.06 52.63 62.20 71.

39、77 熱價(元/kWh） 0.05 0.09 0.12 0.16 0.19 0.22 0.26 年節約能源費用/元 1231 2051 2871 3692 4512 5332 6153 第 X 年氣凝膠方案經濟性大于傳統材料 10 7 5 5 5 5 5 天然氣價格/(美元/mmbtu) 2 3 4 5 6 7 8 天然氣價格/(元/GJ) 12.89 19.34 25.78 32.23 38.67 45.12 51.56 熱價(元/kWh） 0.05 0.07 0.09 0.12 0.14 0.16 0.19 年節約能源費用/元 1105 1658 2210 2763 3315 3868 4

40、420 第 X 年氣凝膠方案經濟性大于傳統材料 10 8 7 6 5 5 5 原油價格/(美元/桶) 50 60 70 80 90 100 110 原油價格/(元/GJ) 58.10 69.72 81.34 92.96 104.58 116.20 127.82 熱價(元/kWh） 0.21 0.25 0.29 0.34 0.38 0.42 0.46 年節約能源費用/元 4981 5977 6973 7969 8965 9961 10957 第 X 年氣凝膠方案經濟性大于傳統材料 5 5 5 4 4 4 4 資料來源：Wind、西部證券研發中心 圖 14：煤炭價格在 2021 年大漲（元/噸）

41、圖 15：原油和天然氣價格在 2021 年大漲（美元/桶，美元/mmbtu） 資料來源：Wind、西部證券研發中心 資料來源：Wind、西部證券研發中心 到到 2025 年，年，國內國內油氣管道和集中供熱管道對氣凝膠的需求空間將達油氣管道和集中供熱管道對氣凝膠的需求空間將達 120 億元。億元。當前國內約有油氣管道 14.5 萬千米，集中供熱管道 50.73 萬千米，假設存量保溫管道的保溫材料替換周期為 4 年，油氣管道半徑 30cm、集中供熱管道半徑 85cm，同時根據 2020 年氣凝膠制品產值 15.9 億及石化與工業領域 80%的市場占比錨定，預計 2021-2025 年存量管道的替代

42、比例分別為 1%/2%/3%/5%/8%，增量管道的替代比例為 10%/15%/30%/ 50%/80%,2021-2025 年油 氣 管道 和集 中供 熱管 道 對氣 凝膠 的需 求 空 間 分別 為18.57/32.82/58.40/100.03/154.83 億元。 0200400600800100012002014/62016/62018/62020/6秦皇島港:平倉價:動力末煤(Q5500):山西產S5101377秦皇島港:平倉價:動力末煤(Q5500):山西產S51013770123456701020304050607080901002016/42017/42018/42019/4

43、2020/42021/4期貨結算價(連續):布倫特原油期貨收盤價(連續):NYMEX天然氣-右 行業專題報告 | 化工 13 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 表 10：中國 2025 年油氣管道和集中供熱管道對氣凝膠的需求空間將達 155 億元 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 中國油氣管道里程數/萬 km 13.31 13.6 13.9 14.5 14.9 15.4 15.8 16.3 16.8 其中新增油氣管道里程/萬 km 0.29 0.30 0.60 0.

44、44 0.45 0.46 0.48 0.49 存量管道替代比例 1.0% 2% 3% 5% 8% 新增管道替換比例 10% 15% 30% 50% 80% 單 km 氣凝膠用量/方 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 中國油氣管道用氣凝膠的需求量/萬方 1.00 1.92 3.14 5.44 8.97 氣凝膠材料價格/（萬元/方） 1.2 1.2 1.1 1.1 1 中國油氣管道用氣凝膠的市場空間/億元 1.20 2.30 3.45 5.99 8.97 中國集中供熱管道里程/萬 km 27.63 37.11 46.80 50.73 60.7

45、3 70.73 80.73 90.73 100.73 其中新增集中供熱管道里程/萬 km 9.48 9.69 3.94 10 10 10 10 10 存量管道替代比例 1% 2% 3% 5% 8% 新增管道替代比例 10% 15% 30% 50% 80% 單 km 氣凝膠用量/方 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 中國集中供熱管道用氣凝膠的需求量/萬方 14.48 25.43 49.96 85.49 145.86 氣凝膠材料價格/（萬元/方） 1.2 1.2 1.1 1.1 1 中國集中供熱管道用氣凝膠的市場空間/億元

46、17.37 30.52 54.95 94.04 145.86 中國管道用氣凝膠市場空間中國管道用氣凝膠市場空間/億元億元 12.72 18.57 32.82 58.40 100.03 154.83 YOY 46.0% 76.7% 77.9% 71.3% 54.8% 資料來源：國家統計局、西部證券研發中心 2.2.2 鋰電池鋰電池：系統安全考核加嚴提升氣凝膠滲透率：系統安全考核加嚴提升氣凝膠滲透率 熱失控是動力電池安全事故的主要原因，熱失控是動力電池安全事故的主要原因， 碰撞、 針刺、 過充過放等都會引起鋰電池熱失控，碰撞、 針刺、 過充過放等都會引起鋰電池熱失控，如何控制熱失控是衡量鋰電池企業

47、制造水平的關鍵因素。如何控制熱失控是衡量鋰電池企業制造水平的關鍵因素。 鋰電池企業通常從兩種思路解決鋰電池熱失控問題：1）通過優化電池制造過程控制遏制熱失控誘因的發生；2）在電芯熱失控已經發生的情況下，通過系統層面的手段將熱失控遏制在模組、Pack 層面或延緩蔓延時間。其中第一條思路較為考驗電池企業的綜合制造能力，目前大多數電池企業的安全制造能力均不過關，第二條解決思路主要依賴隔熱材料的選擇，對電池企業的制造門檻要求相對較低，因此將是多數電池企業解決熱失控的主要選擇。 國家自國家自 2021 年開始從系統層面考核鋰電池安全性，第二條思路成為大多數車企和電池長年開始從系統層面考核鋰電池安全性，第

48、二條思路成為大多數車企和電池長的主流選擇。的主流選擇。 電動汽車用動力蓄電池安全性要求于 2021 年 1 月 1 日起正式實施，該文件將鋰電池系統安全作為考核重點，并新增系統熱擴散測試，要求電池單體發生熱失控后，電池系統在 5 分鐘內不起火不爆炸。而要實現“5min 的安全逃逸時間” ，則需要對電池包的隔熱材料多做改進，延緩故障電池包的爆炸時間。 行業專題報告 | 化工 14 | 請務必仔細閱讀報告尾部的重要聲明 西部證券西部證券 2022 年年 02 月月 15 日日 圖 16：氣凝膠阻止熱失控單體電芯和模組之間的熱擴散 圖 17：氣凝膠插片用在電芯之間進行隔熱 資料來源：CNKI、西部證

49、券研發中心 資料來源：國家知識產權局、西部證券研發中心 鋰電池系統對隔熱材料的要求是隔熱性能優異的同時需要具備優異的阻燃性能， 常規隔熱材料聚氨酯由于在環境溫度超過 140 攝氏度后容易燃燒， 因此不適合作為鋰電池的阻燃材料。此外，出于對體積能量密度的追求，鋰電池廠在 Pack 設計時給電芯之間隔熱層預留的空間并不大，氣凝膠兼具阻燃性能好及用量少的特點，成為鋰電池電芯隔熱材料的最佳選擇。根據寧德時代和上汽集團等專利顯示，目前較為主流的隔熱方案是在電芯之間放置氣凝膠插片，同時在模組和上蓋之間設置云母片。 由于氣凝膠目前相對于普通隔熱材料價格相對較貴， 因此目前氣凝膠主要用于更易發生熱失控的高鎳三

50、元鋰電池。展望未來，為提升電池包能量密度，普通三元及磷酸鐵鋰電池有望使用更薄的氣凝膠隔熱墊以提升電池包的成組效率， 因此氣凝膠在鋰電池的滲透率將進一步提升。根據鑫欏鋰電數據，2021 年高鎳三元鋰電池占比約 17%左右，則以氣凝膠的以氣凝膠的單車價值量單車價值量 500 元元測算測算，預計到預計到 2025 年，全球鋰電池用氣凝膠市場空間為年，全球鋰電池用氣凝膠市場空間為 35 億元。億元。 表 11：預計到 2025 年，全球鋰電池用氣凝膠市場空間為 35 億元 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球新能源車銷量/萬輛 201.8 22