蜂窝陶瓷行业深度研究：蜂窝陶瓷市场打开在即，逐步进入业绩兑现期.pdf

Table_Title 蜂窝陶瓷 行业深度研究 蜂窝陶瓷市场 打开在即 ， 逐步 进入业绩兑现期 2019 年 12 月 16 日 Table_Summary 【 投资要点 】 国六实施 +北美后市场推动蜂窝陶瓷需求快速打开 。 国内市场： 2020年 7 月起，全部轻型汽油车以及柴油车城市车辆国六标准开始全面执行，预计 2020 年将进入蜂窝陶瓷放量发货 阶段。相比国五阶段， GPF需求将实现从无到有， SCR、 DPF、 ASC 加装率将大幅提升，同时 国六产品对孔密度、壁厚、热稳定性等 要求更高， 单价将有所提升。 我们测算， 不考虑汽车产量增长影响，蜂窝陶瓷新车市场年求量约为 1.8亿升，较国五期间提升 82%。市场空间为 104 亿，为国五阶段的 3.6倍 。 北美后市场： 目前 DPF 更换后市场主要集中在北美地区，已经形成了稳定的 DPF 更换市场 ，对产品性价比要求较高 。我们测算北美更换市场 DPF 蜂窝陶瓷需求量为 1268 万升，对应市场空间为 11.4亿元。 蜂窝陶瓷进口替代加速，进入业绩兑现期 。 目前康宁和 NGK 仍占到全球蜂窝陶瓷市场近 90%份额 。国产厂商在优质原料、工艺稳定性、精密模具等方面仍存在 一定 掣肘，但性能差异不断缩小，同等标准产品性价比突出。 目前 国内 蜂窝陶瓷企业国六产品公告进展较好，预计2020 年将进入放量发货期 。 柴油车领域 ，我国柴油机国产化程度较高，主流的蜂窝陶瓷企业一般已与下游一家或多家主机厂商形成长期稳定合作，渗透率相对较高。有望凭借成本优势和客户优势， SCR、 DPF载体获得快速增长。 汽油车领域 ， 目前 国产蜂窝陶瓷仅在部分 自主品牌车企中有所应用， 国内乘用车自主品牌销量 仍然保持一定韧性，预计 随着国六标准对 GPF 的需求激增，汽油车用蜂窝陶瓷领域也将迎来重磅机遇。 Table_Rank 中性 （维持） Table_Author 东方财富证券研究所 证券分析师：何玮 证书编号： S1160517110001 联系人：孙翠华 电话： 021-23586338 Table_PicQuote 相对指数表现 Table_Report 相关研究 点点星光已现，适当左侧布局 2019.12.10 化工行业 19Q3 业绩回顾：景气度持续低迷，轮胎、涤纶、偏下游子行业盈利增长稳定 2019.11.05 OLED 面板接力扩产，材料企业迎重磅机遇 2019.09.11 长江“三磷”专项排查整治启动，草甘膦部分产能面临整顿 2019.08.30 19Q2 基金持仓分析：基金配置比例创新低，核心资产配置集中度提升 2019.07.29 -7.08%2.71%12.51%22.30%32.10%41.89%12/17 2/17 4/17 6/17 8/17 10/17基础化工 沪深 300挖掘价值 投资成长 Table_Title1 行业研究 /基础化工 / 证券研究报告 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 2 Table_yemei 基础化工行业深度研究 Table_Summary【配置建议】 建议关注奥福环保（ 688021.SH）： 现有蜂窝陶瓷载体产能逾 700 万升/年，公司凭借在大尺寸 SCR 载体领域的技术优势以及与中国重汽的深度合作， SCR 商用货车市场份额 9.7%，重型货车市场份额 16.6%。2019年受益北美市场 DPF更换需求的快速增长， DPF外销量大幅增长，上半年 DPF 实现收入 2568.43 万元，已超过去年全年。 IPO 募投项目400 万升 DPF、 200 万升 DOC、 160 万升 TWC、 200 万升 GPF、 SCR 产线技改等项目预计 2020 年起逐步投产，全部投产后产能预计将翻倍，DPF、 SCR 产能不足的问题将持续克服。同时重庆基地项目开拓汽油 车产品市场，有助于拓展产品多样性，辐射西南地区玉柴、云内动力、昆贵研、中自环保等客户。预计随着国六标准全面铺开以及募投项目逐步投产， 2020 年下半年起业绩将加速增长。 谨慎看好国瓷材料（ 300285.SZ）： 公司形成了蜂窝陶瓷（王子制陶、东营基地）、沸石分子筛（江苏天诺）、铈锆固溶体（国瓷博晶）、高纯氧化铝（铝材事业部）的全方位催化材料布局，协同优势明显。现有蜂窝陶瓷产能 1200 万升 /年（王子制陶 700 万升 /年，东营基地 500万升 /年），并有 4000 万升项目储备。 DPF 作为国瓷的优势产品，性能指标基本可与康 宁、 NGK 媲美，性价比优势突出。 19 年 7 月份起，技术优势明显的 GPF 已开始放量发货，预计 2020 年随着国六标准的全面铺开，公司蜂窝陶瓷业务将加速增长。 【风险提示】 国六标准实施进度不及预期； 汽车产销大幅下滑； 市场拓展不及预期； 项目投产进度滞后。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 3 Table_yemei 基础化工行业深度研究 正文目录 1. 蜂窝陶瓷是汽车尾气后处理系统常用载体 . 5 1.1.蜂窝陶瓷是汽车尾气处理催化器重要载体 . 5 1.1.1.汽车尾气后处理系统结构构成 . 5 1.1.2.蜂窝陶瓷企业是主机厂 /整车厂二级供应商 . 7 1.2.蜂窝陶瓷生产材料、工艺壁垒较高 . 8 1.2.1.蜂窝陶瓷制备工艺以挤压成型为主 . 8 1.2.2.蜂窝陶瓷载体可分为直通式和壁流式 . 10 2.国六标准实施推动国内蜂窝陶瓷需求大幅增长 . 11 2.1.蜂窝陶瓷国六产品预计将于 2020 年放量发货 . 11 2.2.国六标准 实施后国内蜂窝陶瓷市场空间将超过百亿 . 13 2.2.1.测算逻辑 . 13 2.2.2.蜂窝陶瓷市场空间测算 . 14 3.国内蜂窝陶瓷进口替代逐渐加速 . 17 3.1.蜂窝陶瓷产业为康宁、 NGK 垄断，进口替代空间广阔 . 17 3.2.龙头康宁、 NGK 业绩稳步回升，蜂窝陶瓷行业迎来快速发展 . 18 3.3.国产材料替代空间广阔，柴油车用载体 +汽油车 GPF 机会较大 . 19 4.重点公司介绍 . 21 4.1.国瓷材料 . 21 4.2.奥福环保 . 22 4.3.宜兴非金属 . 24 5.配置建议 . 24 6.风险提示 . 25 图表目录 图表 1：汽车尾气处理催化系统简介 . 5 图表 2：国六直喷汽油车尾气后处理系统示意图 . 6 图表 3：国六柴油车尾气 后处理系统示意图 . 6 图表 4：汽车尾气处理催化器结构（以三元催化器为例） . 6 图表 5：常用尾气处理催化器主要成分构成 . 7 图表 6：直通式蜂窝陶瓷示意 图 . 7 图表 7：壁流式蜂窝陶瓷示意图 . 7 图表 8：尾气处理催化剂产业链及主要供应商 . 8 图表 9：不同尾气处理催化剂载体性能对比 . 8 图表 10：蜂窝陶瓷生产工艺 . 9 图表 11：蜂窝陶瓷核心生产工艺技术 . 9 图表 12：直通式、壁流式载体结构示意图 . 10 图表 13：汽油车、柴油车用直通式载体结构对照 . 10 图表 14：国六标准实施时间 . 11 图表 15：我国轻型车尾气排放标准及限值（ mg/km） . 11 图表 16：国六车（机）型认证公告流程 . 12 图表 17：国五、国六期间汽 油车、柴油车尾气处理路线 . 12 图表 18：国五、国六蜂窝陶瓷性能要求对照 . 12 图表 19：汽油车排量与蜂窝陶瓷体积关系 . 13 图表 20： 2018 年国 内乘用车销量 -按排量分布 . 13 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 4 Table_yemei 基础化工行业深度研究 图表 21：柴油车排量与蜂窝陶瓷体积关系 . 14 图表 22：我国乘用车产量 -按燃料分类（万辆） . 14 图表 23：我国商用 车产量 -按燃料分类（万辆） . 14 图表 24： 2018 年商用车产量分车型占比 . 15 图表 25： 2013-2019 我国汽油车、柴油车产量 . 15 图表 26： 汽油车蜂窝陶瓷年需求量及市场空间测算 . 15 图表 27：柴油车蜂窝陶瓷年需求量及市场空间测算 . 16 图表 28：美国 DPF 后市场更换需求空间测算 . 16 图表 29： 2018 年蜂窝陶瓷行业市场竞争格局 . 17 图表 30：蜂窝陶瓷行业主要竞争企业简介 . 17 图表 31：康宁公司 2018 年分业务收入（亿美元） . 18 图表 32：康宁公司 2013-2018 蜂窝陶瓷产品收入 . 18 图表 33： 2019 年上半年国内车用柴油机市场份额 . 19 图表 34： 2016 年国内中重型商用车后处理市场占比 . 19 图表 35： 2016 年国内轻型商用车后处理市场占比 . 19 图表 36：国内乘用车自主品牌市场份额仍有韧性 . 20 图表 37： 2016 年国内乘用车后处理市场份额 . 20 图表 38：国瓷材料 股权结构图 . 21 图表 39：国瓷材料催化材料板块收入及利润快速增长 . 22 图表 40：奥福环保股权结构图 . 22 图表 41： 2019H1 车用 SCR 载 体收入占蜂窝陶瓷载体业务 71.43%（单位：万元）. 23 图表 42：奥福环保蜂窝陶瓷载体收入及利润快速增长 . 23 图表 43：奥福环保 IPO 主要募投项目概况 . 24 图表 44：蜂窝陶瓷行业 重点关注公司（截至 2019 年 12 月 13 日） . 25 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 5 Table_yemei 基础化工行业深度研究 1. 蜂窝陶瓷 是汽车尾气后处理系统常用载体 1.1.蜂窝陶瓷是汽车尾气处理催化器重要载体 1.1.1.汽车尾气后处理系统 结构 构成 汽车尾气中主要的有害物质包括一氧化碳 （ CO） 、 碳氢化合物 （ HC） 、 氮氧化物 （ NOx） 、 固体悬浮颗粒 、 铅 等 。 通常减少汽车尾气有害物质排放的途径包括 ： 开发清洁能源 ； 提高机内净化效率 ， 通过改善发动机 性能 提高燃油燃烧效率 ； 提高机外净化效率 ， 改进尾气后处理系统 。 从 尾气催化处理 原理来看，包括氧化催化和还原催化两类 。 氧化催化是指在富氧条件下，使没有充分燃烧的 CO、 HC、 SOF（可溶性有机成分）转化为 CO2和 H2O，还原催化是指将 尾气中的 NOx还原成 N2。基于反应原理的不同，衍生出不同的催化技术，包括 TWC（三效催化器）、 DOC（催化氧化转化）、 SCR（选择性催化还原）、 DPF（柴油颗粒捕集）、 GPF（汽油颗粒捕集）、 POC（颗粒氧化催化）、 ASC（氨逃逸催化）、 EGR（废气再循环）等 处理 装置。 图表 1： 汽车 尾气处理催化系统简介 催化系统 简介 原理 处理废气类型 主要应用 TWC（三效催化器） 在铂、铑、钯等贵金属催化剂作用下，同时发生氧化还原反应 处理 CO、 HC、 NOx。 催化氧化、还原 CO、 HC、 NOx 汽油车 GPF（汽油颗粒捕集） 陶瓷过滤器， 捕获 固体悬浮颗粒 颗粒捕集 颗粒物 汽油车 DOC（催化氧化转化） 在贵金属催化剂作用下，通过氧化反应 处理 CO、 HC。 催化氧化 CO、 HC 柴油车 SCR（选择性催化还原） 在钒基催化剂或分子筛催化剂 的作用下，喷入还原剂 尿素，把尾气中的 NOx 还原成 N2和 H2O。 催化还原 NOx 柴油车 DPF（柴油颗粒捕集） 陶瓷过滤器， 捕获 固体悬浮颗粒 颗粒捕集 颗粒物 汽油车 POC（颗粒氧化催化） 一般与 DOC 配合使用，在 DOC 氧化作用下， NO 转变成 NO2，进入 POC 后，在贵金属催化剂作用下 NO2分子键断裂与捕集到的颗粒物作用生成 CO2。 颗粒捕集 氧化还原 颗粒物 柴油车 ASC（氨逃逸催化） 氧化 SCR 过程中泄露的氨气，转化成氮气 氧化催化 氨气 柴油车 EGR（废气再循环） 废气循环处理 柴油车 资料来源： CNKI，东方财富证券研究所 国六标准下， 汽油车 一般 在排气管处加装 TWC 同时处理 CO、 HC、 NOx，同时加装单独的 GPF 控制颗粒物排放 。柴油车 由于需要高温高压富氧条件燃烧，主要污染物以 NOx、 颗粒物居多 ， 通常采用 EGR+DOC+SCR+DPF+ASC 串联或 DOC+高效 SCR+DPF+ASC 串联 路线。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 6 Table_yemei 基础化工行业深度研究 图表 2： 国六直喷汽油车尾气后处理系统 示意图 资料来源：奥福环保招股说明书 ，东方财富证券研究所 图表 3： 国六柴油车尾气后处理系统 示意图 资料来源：奥福环保招股说明书 ，东方财富证券研究所 催化器 结构 构成： 蜂窝陶瓷具有孔密度大、比表面积大；热膨胀系数低、热稳定性好；机械性能优异；抗腐蚀性好等优势， 是最为常见的 尾气处理催化器 用 催化剂载体 ，载体占催化器总成本的比例约为 10%。 在载体表面涂覆多孔性物质涂层 、 助剂 以及 贵金属活性组分 ， 涂覆完成的催化剂由封装厂进行封装，供主机厂、整车厂使用 。 其中， 多孔性物质涂层可进一步提高活性组分负载比表面积， 常见的涂层材料包括活性氧化铝、分子筛等。 助剂有助于 促进贵金属的分散， 提高活性成分催化活性 ，增强催化剂抗毒能力，稀土金属氧化物是最常见的一类催化剂助剂，氧化铈或铈锆固溶体在催化剂中应用广泛 。 图表 4： 汽车尾气处理催化器结构（以三元催化器为例） 资料来源： CNKI，东方财富证券研究所 具体来看 ， TWC 催化剂 ：采用铂铑钯三种活性组分同时处理 HC、 CO、 NOx，以氧化铝作为分散载体，以铈锆固溶体 作为助剂提高活性组分活性、增强抗毒能力。 DOC 催化剂 ：用于柴油车氧化催化，活性组分仅需铂、钯单独或配2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 7 Table_yemei 基础化工行业深度研究 合使用。 SCR 催化剂 ：用于柴油车 NOx 还原处理 ，目前应用较多的催化剂包括包括 V2O5-WO3/TiO2催化剂 ， 以及负载 Cu 或 Fe 的分子筛催化剂 。 ASC 催化剂 ： 用于氧化 SCR 处理过程中逸出的 NH3， 典型的 ASC 催化剂包括 顶部催化剂层（包含常规 SCR 催化剂） 和底部催化剂层（氨氧化催化剂，例如 铂 /钯 -氧化铝 ） 。 GPF、 DPF 催化剂 ：用于汽油车、柴油车悬浮颗粒物捕集，一般选用壁流式蜂窝陶瓷作为载体，尾气通过蜂窝陶瓷壁 毛细孔道 实现颗粒物过滤 。多数 GPF、 DPF 仍需要涂覆铂 /钯 -氧化铝涂层，以实现碳烟颗粒氧化，延长清洗再升周期。 图表 5： 常用 尾气处理催化器主要 成分 构成 催化系统 TWC DOC SCR ASC CGPF、 CDPF 钒基 SCR 分子筛 SCR 蜂窝陶瓷载体 直通式 直通式 直通式 直通式 直通式 壁流式 涂层 氧化铝 氧化铝 二 氧化钛 分子筛 氧化铝 氧化铝 助剂 铈锆固溶体 铈锆固溶体 WO3 铈锆固溶体 铈锆固溶体 铈锆固溶体 活性组分 铂 、 铑 、 钯 铂 、 钯 V2O5 Fe/Cu 铂 /钯 铂 /钯 资料来源： CNKI，东方财富证券研究所 （注： 典型的 ASC 系统包括：顶部催化剂层（ 常规 SCR 催化剂）和底部催化剂层（氨氧化催化剂 ），表中仅指氨氧化催化剂部分） 图表 6： 直通式蜂窝陶瓷示意图 图表 7： 壁流式蜂窝陶瓷示意图 资料来源： 奥福环保 招股说明书，东方财富证券研究所 资料来源： 奥福环保招股说明书 ，东方财富证券研究所 1.1.2.蜂窝陶瓷企业是主机厂 /整车厂二级供应商 我国 催化材料 发展历程较短，部分产品性能较国外厂商仍有较大差距。全球蜂窝陶瓷 90%市场份额仍为康宁和 NGK占据； 比利时 Solvay、日本 DKKK、加拿大 AMR 等 占据了铈锆固溶体 70%以上市场 份额 ；我国氧化铝企业虽然众多，但能够供应蜂窝陶瓷 用高纯超细氧化铝的仅国瓷等少数企业；分子筛是国产化相对较快的催化材料，目前万润股份已成为全球车用沸石分子筛龙头企业。 催化材料 的下游直接使用方为 催化剂 涂覆厂商 ，目前汽车尾气 催化器 领域 形成了较为成熟的寡头垄断格局， 巴斯夫（ BASF）、庄信万丰（ Johnson Matthey）、优美科（ Umicore） 占据了全球超过 70%的市场份额。 国内厂商有威孚环保、中自环保、重汽橡塑等厂家。 涂覆 、 封装完成的催化器终端客户为 主机厂商或整车厂商 （部分 DPF、 GPF 无需涂覆，直接送至封装厂商进行封装） ，在 产业供应链中，针对核心的 蜂窝陶瓷等 催化材料，主机厂商或整车厂商一般会指定到专门的材料供应商。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 8 Table_yemei 基础化工行业深度研究 图表 8：尾气处理催化剂产业链及主要供应商 资料来源：奥福环保招股说明书 ， 中国粉体网， 东方财富证券研究所 1.2.蜂窝陶瓷 生产材料、工艺壁垒较高 1.2.1.蜂窝陶瓷制备工艺以挤压成型为主 催化剂载体的主要作用是提供有效的比表面积和孔径结构，使催化剂获得较好的机械强度和热稳定性。要求载体 应具备机械性能 好 ，热膨胀系数 低，比表面积 大，与傕化剂不反应 的特点。 尾气处理催化剂载体包括 球状 氧化铝、金属合金、蜂窝陶瓷载体等类别 ，目前球状氧化铝已趋于淘汰 。 蜂窝陶瓷 性能、成本优势均相对明显， 是目前应用最为广泛的车用尾气处理催化剂载体。 图表 9： 不同尾气处理催化剂载体性能对比 类别 优势 劣势 应用情况 球状氧化铝 比表面积大 ， 机械强度高 ， 价格低廉 ， 装填容易 。 高温条件下催化剂易失活 。 趋于淘汰 金属合金 机械性能 、 导热性好 。 成型工艺复杂 ， 催化剂附着力不强 ，抗高温氧化性差 ， 成本较高 。 少量应用 蜂窝陶瓷 薄壁 、 开孔率高 、 机械强度大 、 热稳定性高 。 比表面积相对较小 ， 需涂覆涂层 。 应用最多 资料来源： 我国汽车尾气净化催化剂的研究现状 ，东方财富证券研究所 制备蜂窝陶瓷的材质有堇青石、钛酸铝、锂辉石、锆英石、碳化硅、氮化硅、莫来石等。 其中堇青石（ 2MgO 2Al2O35SiO 2） 质蜂窝陶瓷具备 与各种催化剂活性组分 匹配性较好、孔壁 薄 、比 表面积大、热膨胀系数小等特点，应用最为广泛 。 工业上一般选择高品质的 高岭土 （主要成分： SiO2、 Al2O3）、滑石 （主要成分： SiO2、 MgO）、 氧化铝 等合成堇青石蜂窝陶瓷。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 9 Table_yemei 基础化工行业深度研究 蜂窝陶瓷制备工艺主要以 挤压成型 为主 ， 将原料高岭土 、 滑石 、 氧化铝 、有机助剂等按照严格配比进行配料 混合练泥 陈腐 通过特制模具连续挤出 成型 干燥切割 烧制 磨边打孔。 图表 10：蜂窝陶瓷生产工艺 资料来源：奥福环保招股说明书， 东方财富证券研究所 蜂窝陶瓷制备 核心技术主要体现在控制 热膨胀系数、壁厚、孔密度 。 对原料的纯度和配比、成型模具和挤出工艺、烧结工艺均有非常高的要求。 图表 11： 蜂窝陶瓷核心生产工艺技术 资料来源：奥福环保招股说明书 ，东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 10 Table_yemei 基础化工行业深度研究 1.2.2.蜂窝陶瓷 载体 可分为 直通式和壁流式 根据尾气后处理过滤原理，蜂窝陶瓷载体主要分为 直通式载体和壁流式载体 ， 壁流式载体在直通式基础上交替堵孔，强制尾气通过蜂窝陶瓷壁进一步实现颗粒物拦截功能。 TWC、 DOC、 SCR、 ASC 采用直通式载体， GPF、 DPF颗粒捕集器采用壁流式载体。壁流式较直通式需增加打孔、堵孔 、回烧工序；壁厚相对较厚，但 对孔径、孔分布一致性要求更高；模具制造难度更高，毛利率较直通式更高。 图表 12：直通式、壁流式载体结构示意图 直通式 壁流式 资料来源：奥福环保招股说明书， 东方财富证券研究所 根据应用车型 ， 蜂窝陶瓷可分为 柴油车用载体 （ DOC、 SCR、 ASC、 DPF）和汽油车用载体 （ TWC、 GPF） 。柴油 车 较 汽油车用载体规格尺寸 更大 ， 大尺寸模具制造难度大加工时间长，载体成型和烧结工艺均匀性较难保证、控制难度高。因而 同等孔密度和壁厚条件下， DPF 毛利率一般高于 GPF； 同等规格的 DOC、 SCR、 ASC 载体毛利率较为接近； 一般高于尺寸较小的 TWC 载体 。 图表 13： 汽油车、柴油车用直通式载体结构对照 载体类型 TWC DOC、 SCR、 ASC 直径（ mm） 143.8 190-330 孔密度（孔 /平方英寸） 600-750 400-600 壁厚（ mil） 2-3 3-4 配方 SCR、 ASC 载体材料配方相同， DOC、 SCR、 TWC 配方不同。 模具 小尺寸，加工周期短 大尺寸，加工工艺难，周期长 烧结 合格率高 变形量大，控制难度大，烧成 周期长 涂覆催化剂 均不相同 资料来源： 奥福环保招股说明书， 东方财富证券研究所