母线流水线(金刚线行业研究报告：经济性是替代光伏切割丝母线的主要推手)

Posted 2023-05-30

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母线流水线(金刚线行业研究报告：经济性是替代光伏切割丝母线的主要推手)

（报告出品方/作者：招商证券，刘文平、杜开欣）

一、硅片切割重要辅材，光伏降本的关键

1.1 金刚线主要用于光伏硅料切割环节，重要性强，盈利水平高

金刚线位于光伏产业链上游，主要用于硅料切割。光伏产业链主要包括硅料、硅片、晶硅电池片、光伏组件、光伏发电系统五大环节。上游为硅料的采集、硅片的生产；中游为晶硅电池片、光伏组件的生产；下游为光伏发电系统的集成与运营。其中，金刚线主要用于上游产业链的硅棒截断、硅锭开方和硅片切割，其切割效果直接影响硅片的质量及光伏组件的光电转换性能，是上游生产环节的重要工序。

在硅片切割过程中，金刚线网的线速度在 4 秒内从静止状态加速至 2,400 米/分钟（折合 144 公里/小时），在 2,400 米/分钟的线速度工况下持续运行 30 秒后，在 4 秒内从 2,400 米/分钟减速至 0 米/分钟；随后反向加速至 2,400 米/分钟，持续运行 30 秒后，再减速至 0 米/分钟。光伏产业链中的高毛利环节。硅片在电池片中成本占比 70%，因而金刚线的切割效果对光伏降本影响重大。2021 年金刚线行业平均毛利率 35%，盈利水平在光伏全产业链排名第二，仅次于硅料环节。尤其龙头企业以及一体化向上游母线延伸的企业毛利率已高达 50%以上。

1.2 金刚线性能要求及细线化趋势

在硅片切割过程中，金刚线要承受高频率的往复运动和很大的张力，金刚石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。实际生产应用中，金刚石线的性能指标主要表现为三方面：切割能力、切割质量、断线率。

1.3 受益光伏行业风起，金刚线年复合增速 47%

在推进“双碳”和发力稳增长的大背景下，国内绿色投资表现亮眼，尤其以光伏为代表的新能源项目出现爆发式增长。叠加光伏电站项目迈入“平价上网”时代，全球已出现大量无需政府补贴的 “平价上网”试点项目，行业自然成长的空间正逐步打开。根据光伏行业协会数据，2021 年全球光伏新增装机市场容量 170GW，同比增长 31%，全国硅片产量 227GW，同比增长 40.7%。硅片是全球光伏产业链中产业集中度最高的环节，产能主要集中在中国， 2020 年中国硅片产量占全球硅片产量的比重高达 96%。

细线化加速金刚线需求增长。根据中国能源报数据，2021 年生产 1GW 硅片需要 37.5 万千米金刚线，而单 GW 线耗又随着细线化、薄片化趋势不断增加。目前市场上常用的 38μ切割 165μm 或 160μm 厚度的硅片，平均 4 米左右的单片线耗，单 GW 耗线已达 50~52 万公里。我们保守预计 2025 年金刚线线耗将由目前的平均 40 万公里/GW 提升至 65 万公里/GW。据此测算，2022、2025 年全球金刚线需求分别为 1.24 亿、3.92 亿公里，年复合增速 47%，高于光伏行业的装机增速。

二、大尺寸与薄片化趋势明确，三大因素驱动金刚线母线向钨丝转换

2.1 高碳钢丝细线化已然逼近极限，亟需高强度的新材料进行替代

较小的线径和介质粒度有利于降低切削损耗和生产成本。2021 年，金刚线母线平均直径为 43μm，且呈不断下降趋势。由于高碳钢丝和金刚石微粉颗粒直径几近极限，更换母线基材是进一步细线化的方向。

① 降低母线直径：行业已开始研发 35μm 线型，逼近钢丝极限，进一步细线化需要改变母线金属材质。硅片切割过程中，母线需要有足够的力学性能，尤其是钢丝的抗拉强度、屈服强度、刚性（圈径）、抗扭强度等指标都要符合预定的要求。35μm 钢丝存在破断拉力偏小、切割能力不足等问题，极易发生断线。断线可能损坏被切割物料或因重新布置线网而降低生产效率，一根硅棒的切割时间在 1.5 小时左右，而断线后每次布线的时间也在 1 小时以上。

② 减小金刚石微粉颗粒大小：金刚石颗粒的大小主要影响金刚线的切割力和切割质量，目前附着在母线上的金刚砂颗粒 6-7μm，若继续减小颗粒大小，其切割力将显著下降，这不仅使单位线耗增加，而且硅片的表面质量也受到严重影响。

钨丝细线化空间大，或成为主要替代品。钨丝在强度方面具备天然优势，目前国内量产的光伏用切割钨丝已做到 35 μm 以下，并逐步向 30μm 研发。据我们测算，母线线径每减少 2μm，每根硅棒可多出 1%的硅片数量，参照目前的硅料和钨丝价格，钨丝做到 32μm 及以下即可以为硅片企业节省成本。由于国内钨丝最细可以做到 3 微米直径（非光伏行业用），钨丝细线化和降本的空间大幅高于高碳钢丝，光伏行业进一步降本空间打开。（报告来源：未来智库）

2.2 薄片化再次强化钨基金刚线的经济性

碎片率是薄片化过程中的主要难点，这要求金刚线向更细发展来提升良品率。薄片化有利于降低硅耗和硅片成本，但碎片率提升，这不仅要求金刚线细线化，硅片切割时以碳钢作为母线的金刚线单耗也大幅提升。据美畅股份投资者问答，由于硅片薄片化，38μ金刚线切割 165μm 或 160μm 厚度的硅片，单 GW 耗线已由 30 万公里提升至 50~52 万公里。

2.3 大尺寸硅片与钨丝金刚线更为适配

大尺寸硅片成为主导，210mm 硅片有望在 2025 年占据半壁江山，发展钨基金刚线或成为行业必选。增大硅片尺寸可以在不增加设备、不增加人力消耗的情况下增加了现有设备的产能，进而摊低单位成本。2020 年，182mm 和 210mm 尺寸合计占比仅 4.5%，2021 年迅速增长至 45%。根据中国光伏行业协会预测，2025 年大尺寸硅片占比有望在进一步提升至 90%以上，且 210mm 硅片市场开始超越 182mm 硅片，并在 2030 年成为主导。

碳钢金刚线切割 210mm 硅片存在断线率高、切割效率低等问题，中环、协鑫、阿特斯已向钨丝转换。由于 210mm 硅片面积变大，下游硅片企业在切割时通过施加更强拉力来提升切割效率。当金刚线两端负载较高时，高碳钢丝作为母线的抗拉强度不够，若要求其金刚线承载更大的拉力，母线需加粗 3-4μm，这直接导致每根硅棒出片量减少 2% 以上。高碳钢丝难以跟随光伏的大尺寸趋势。

三、钨丝节省成本敏感性分析

使用钨丝的主要优势是在保持破断力的同时可以做到更细，在切割硅片时产生的锯缝硅料损耗更少。在平均硅片厚度 160μm 的情况下，我们按照当前行业内的金刚石微粉直径以及切割损耗进行测算，发现母线线径每减少 2μm，每根硅棒可多出 1%的硅片数量。

3.1 积极：线径 32μm，售价 45 元/km 以下即可为硅片企业节省成本

按照当前硅片市场价格，钨丝线径 32μm，售价 45 元/km 是两种金刚线的平衡点。目前每 GW 硅片对应的价值约 9 亿元，当钨丝线径做到 32μm 时，每根硅棒可多出 2%的硅片数量，对应每 GW 多产出的硅片价值约 1700 万元。假设两种金刚线的单耗都是 50 万公里，钨基金钢线的售价与钨丝的采购成本同幅度下降，当钨丝售价 45 元/km 时，对应每 GW 硅料切割成本增加约 1700 万元。即线径更细或钨丝售价更低均可以为下游企业节省成本。当钨丝线径做到 24μm，规模化生产后售价下降至 20 元/km 时，对应每 GW 可节省的成本为 4900 万元。按照 2025 年 600GW 的硅片产量进行测算，钨基金钢线可为光伏产业净节省 294 亿元。

3.2 悲观：线径 30μm，售价 35 元/km 即可为硅片企业节省成本

假设硅料价格回归成本线附近，硅片价格较当前下降一半，对应每 GW 硅片价值约 4.5 亿元，当钨丝线径做到 30μ m，钨丝售价 35 元/km 时，采用钨基金钢线即可为下游企业节省成本。此时，每根硅棒可多出 3%的硅片数量，对应每 GW 多产出的硅片价值约 1311 万元，每 GW 硅料切割成本增加约 1250 万元，净节省 61 万元。在最不利的硅片价格下，当钨丝线径做到 24μm，规模化生产后售价下降至 20 元/km 时，对应每 GW 可节省的成本为 2200 万元。按照 2025 年 600GW 的硅片产量进行测算，钨基金钢线可为光伏产业净节省 132 亿元。

3.3 中性：线径 32μm，售价 41 元/km 即可为硅片企业节省成本

仍假设硅料价格回归成本线附近，硅片价格较当前下降一半，但我们将钨丝耐用性好的优势也纳入考虑。由于钨基金钢线的抗拉强度和破断力更优，假设钨基金钢线的单耗由 50 万公里下降至 40 万公里，当钨丝线径做到 32μm，售价 41 元/km 时，钨基金钢线可为下游企业节省成本。此时，每根硅棒可多出 2%的硅片，对应每 GW 多产出的硅片价值约 865 万元，每 GW 硅料切割成本增加约 840 万元，净节省 25 万元。在硅片价格较当前下降一半，钨基金钢线单耗下降 10%的中性假设下，当钨丝线径做到 24μm，售价 20 元/km 时，对应每 GW 可节省的成本为 2700 万元。按照 2025 年 600GW 的硅片产量进行测算，钨基金钢线可为光伏产业净节省 162 亿元。

四、光伏用钨丝：百亿需求，利润空间大

4.1 百亿空间，需求增长四年十倍

目前钨丝的销量主要受到产能限制，考虑到厦门钨业和中钨高新已公告合计 1 亿公里的扩产规划，我们预计 2022 年钨基金钢线的渗透率有望达到 15%，2025 年提升至 70%。假设产能扩张后钨丝的售价由 45 元/公里下降至 35 元/公里，2025 年光伏领域的钨丝市场空间约 96 亿元，年复合增速 126%。

4.2 光伏需求已带动钨丝产销量显著增长

受益于钨丝在光伏领域的新应用，国内钨丝产销量显著提升。2022 年 1-4 年，国内钨丝表观消费量分别同比增长 57.74%/153.72%/37.48%/41.29%，钨丝企业开工率由年初的 60%提升到 89%。钨丝行业基本面已发生根本性改变，主导需求从附加值低、需求逐渐萎缩的灯泡领域转换为高增长高景气的光伏领域。

4.3 降本空间大，盈利水平有望超预期

钨资源不构成产能瓶颈。按照钨金属 19.3g/cm3 的密度，2025 年光伏钨丝的钨金属年需求量约 3700 吨，大幅小于每年钨金属生产配额。如果考虑钨合金中添加其他元素，实际钨金属耗用量更少。良品率提升后盈利水平有望超预期。据我们测算，钨基金钢线每公里钨成本 2.7 元，按照 45 元/公里的售价，原材料成本占比 6%，按照 20 元/公里的售价，原材料成本占比依然仅 13%。目前影响钨丝企业盈利水平的主要是良品率较低，生产光伏用钨丝具有合金配方、拉丝直径、产品稳定性三大难点，随着工艺逐步成熟，良品率有望大幅提升。

五、重点公司分析

5.1 中钨高新

中钨高新为五矿集团旗下唯一的全产业链钨产品管控平台，托管集团公司的 5 家矿山企业及 2 家冶炼厂，形成了完整的上下游产业体系，包括矿山、冶炼厂、精深加工厂等。公司现有钨丝年产能 20 亿米，并扩建 100 亿米高强度细钨丝生产项目，预计年底建成投产。公司拥有细钨丝的技术储备，且原材料自给，产能爬坡具有低成本短周期的特点。公司细钨丝产能扩张完成后，可加快光伏产业的切割用丝替代，推动钨丝产品转型升级和后续发展。 2021 年，公司实现营业收入 120.94 亿元，同比增长 21.92%；归母净利润 5.28 亿元，同比增长 138.60%；扣非归母净利润 4.90 亿元，同比增涨 244.34%。预计 2022-2024 年归母净利润 6.85/8.42/9.3 亿元，对应市盈率分别为 23.6/19.35/17.5 倍。（报告来源：未来智库）

5.2 厦门钨业

公司发展聚焦“钨钼+稀土+正极材料”三大主业，拥有完整的钨产业链和稀土产业链。下属子公司厦门虹鹭主要进行钨钼丝材、制品的生产和销售，已开发出较为先进的钨丝生产工艺，并利用现有设备逐步批量出货。公司共规划 900 亿米光伏用钨丝扩产项目，目前在建产能约 800 亿米。

5.3 美畅股份

金刚线核心龙头，市占率 61%。2021 年底，公司金刚线年产能 7,000 万公里，并于 2022 年 4 月底完成“单机十二线”技改，技改完成后产能提升 33%。待“高效电镀金刚石线生产线项目”建成投产后，预计 2022 年底公司年产能将达到 1.25 亿公里。

围绕光伏薄片化与大尺寸需求，引领行业技术迭代。在金刚线产品细线化、省线化、快切化、低 TTV 化、切割高稳定化的技术路线上，公司又提出“柔性切割、结构丝切割”等技术，领先行业将产品线径从 45μm 细化到了 36μm。 2021 年，公司实现营业收入 18.48 亿元，同比增长 53.29%；归母净利润 7.63 亿元，同比增长 69.72%；扣非归母净利润 6.83 亿元，同比增长 66.39%。营收中 98.72%来源于电镀金刚线销售收入，其余 1.28%来源于砂轮、材料等销售收入。公司全年金刚石线产量为 5,274.85 万公里，同比增长 100.41%，销量为 4,540.82 万公里，同比增长 82.80%。

5.4 高测股份（机械有色联合覆盖）

2021 年公司金刚线产量 950.30 万公里，同比增加 115.29%，销量 829.35 万公里，同比增加 80.54%。公司已批量供应 40μm 及 38μm 线型，并在行业内首次推出“单机十二线”技改活动，实现金刚线产能大幅提升及产品品质的改善。2022 年一季度，“单机十二线”技改活动已全部完成，预计全年金刚线产能可达到 2,500 万千米以上。

5.5 恒星科技

公司主要从事镀锌钢丝、镀锌钢绞线、钢帘线、胶管钢丝、预应力钢绞线、金刚线等金属制品的生产和销售，2021 年金刚线销量 806 万公里，同比增长 230.35%。公司规划金刚线总产能 4,600 万公里，预计 2022 年年内完成。针对客户端切割降本以及内部降本增效需求，公司金刚线智能化 16 线机工艺技术已研制成功，正在进行小批量生产验证。公司有机硅项目也已达到试产条件，截止 2022 年一季度，该项目装置全流程已打通并形成产品销售，有机硅业务将成为公司的第二增长曲线。

5.6 岱勒新材

公司是国内首家实现金刚石线产业化的企业，已成功开发钨基金钢线产品并批量供应客户。公司原有金刚线产能 1200 万公里/年，并规划 2400 万公里扩产计划，预计年底达产，届时将形成 3600 万公里总产能。截至 2022 年 6 月，公司金刚线月产能 120 万公里/月。

2022 年一季度，公司实现营业收入 1.22 亿元，同比增长 175.8%；归母净利润 0.14 亿元，同比扭亏；扣非归母净利润 0.14 亿元，同比扭亏。一季度业绩改善主要得益于公司金刚线产能的释放，金刚线的总出货量已达到去年全年出货量的 80%以上。公司还在 2021 年下半年完成了对部分生产设备的技术改造和升级，如生产线主流机型由 6 线机升级到 8 线机，同时 10-15 线机型也得到了开发，使得金刚线细线业务放量加快。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】。未来智库 - 官方网站