针状焦行业产业链及发展机遇、发展趋势、面临的挑战、市场规模

针状焦行业产业链及发展机遇、发展趋势、面临的挑战、市场规模针状焦行业产业链及发展机遇、发展趋势、面临的挑战、市场规模根据生产原料的不同，针状焦可分为油系针状焦和煤系针状焦。以催化油浆（沥青、燃料油）为原料生产的针状焦为油系针状焦，以煤焦油沥青及其馏分为原料生产的针状焦为煤系针状焦。根据生产工艺的不同，针状焦又可分为煅前焦（生焦）和煅后焦（熟焦）两种，煅前焦经过煅烧工序后成为煅后焦。煅前焦主要用于生产电池负极材料，煅后焦主要用于生产高功率和超高功率电弧炉炼钢石墨电极。1、针状焦产业链针状焦行业上游为石油化工、煤化工行业。针状焦行业下游主要为负极材料、石墨电极和特种碳素制品三个应用领域：负极材料主要用于制造电池，如新能源汽车动力电池、消费电池以及储能电池等；石墨电极主要应用于电弧炉炼钢；特种碳素制品属于新型行业，主要应用方向包括核石墨球、石墨双极板等。2、针状焦行业发展现状（1）受下游需求影响，市场规模快速增长，但价格波动较大针状焦出现之初，主要应用于石墨电极行业。2016年开始国内钢铁价格触底反弹，我国于2017年出台钢铁行业去产能政策，地条钢被取缔，电弧炉炼钢成为未来发展趋势，石墨电极行情高速发展，从而急剧拉动了针状焦需求，引发了针状焦快速上涨行情。2017-2018年国内针状焦供不应求，需求端受石墨电极的快速发展，供给端受环保原因限产等因素影响，国产针状焦市场价格从6,000-8,000元/吨涨至4万元/吨左右。2019年，国内针状焦价格进入下滑通道，主要原因是石墨电极供应能力上升导致价格大幅下跌；进入2020年，受新冠疫情等因素影响，下游需求更加弱势，我国针状焦市场价格大幅下跌。2020年下半年以来，我国新能源汽车产量呈快速增长趋势，动力电池负极材料行业需求快速增长，成为针状焦应用领域新的增长点；另外，2021年-2022年，随着电弧炉炼钢产能逐步释放，能源转型和“碳达峰碳中和”政策的提出，使得针状焦价格回升。虽然针状焦价格波动较大，但综合来看，针状焦行业的市场规模整体呈上升趋势。资料来源：普华有策（2）产能扩张迅速，但有效产能不足近年来，国内针状焦产能扩张迅速。2016年，全球针状焦产能为107万吨/年，其中中国针状焦产能为35万吨/年，占全球产能的32.71％，中国针状焦生产企业仅5家。2018年开始，国内针状焦投资建设加速，至2021年，全球针状焦产能增长至336万吨/年，其中中国针状焦产能229万吨/年，占全球产能的68.15％，中国针状焦生产企业增加至22家。2021年，国内针状焦企业总产能较2016年增长554.29%，而国外针状焦产能较为稳定。国内针状焦产能虽然增长较为迅速，但有效产能不足。一方面，大部分新进入针状焦行业的厂商缺少生产技术和经验积累，部分产能还存在着产品品质较差、产品质量不稳定、环保处理不达标等问题，较难产出满足大规格超高功率石墨电极、锂电池负极材料生产需求的高品质针状焦，中低端产品竞争激烈，甚至出现个别装置投产即闲置的情形；另一方面，近年来煤焦油沥青价格处于高位，煤系针状焦生产成本提高，部分煤系针状焦企业减产或停产，开工率不足，产能利用率较低。（3）国内针状焦技术不断提高，进口占比逐步降低针状焦的生产技术最早起源于国外。上世纪60年代美国最早开发出油系针状焦生产技术并实现工业化生产，上世纪70年代日本成功开发煤系针状焦技术并实现工业化生产，使得油系和煤系针状焦在市场共存。油系针状焦的主要生产商有美国的Philips66和日本的水岛制油所，煤系针状焦的主要生产商有日本三菱、新日铁公司。我国对于针状焦的研究始于上世纪70年代末，直至1995年，中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司2万吨/年油系针状焦生产装置投产，拉开了我国油系针状焦工业化生产的序幕；1998年，沿海化工（鞍山）有限公司建成2万吨/年的煤系针状焦生产装置，实现了我国煤系针状焦的工业化生产。历史上，我国针状焦特别是高端针状焦产量较少，依赖于从国外大量进口。从质量上比较来看，进口针状焦的杂元素、硫含量相比国产针状焦低；国产针状焦在技术方面存在热膨胀系数高、强度差、粉末比电阻小、稳定性差等情形，在很大程度上限制了国产针状焦对进口产品的替代。近年来，随着国家对“碳达峰、碳中和”的高度重视，针状焦市场需求量大幅增加；针状焦行业龙头加大研发投入，我国针状焦工艺技术不断提升并取得突破，产品品质不断提升，甚至出口到美国、欧洲、俄罗斯、印度等多个国家和地区，高端针状焦严重依赖国外的局面正在逐步扭转，进口占比不断降低。（4）针状焦品质的稳定性与国外仍有差距近年来，我国针状焦产能规模和技术水平发展迅速，大部分厂家产品质量可以满足市场需求，进口占比逐步降低，但受限于原材料来源分散、产业起步较晚等因素，产品质量稳定性有待提高，与国外先进水平仍然存在差距。国外大型针状焦企业一般与大型、单一供应商直接对接，原材料指标较为稳定，生产出的针状焦品质较高。但我国大部分针状焦企业原材料来源分散，品质不一，需要通过较高的技术对原材料进行处理，以提升进入生产装置原材料品质的稳定性。另外，与国外针状焦产业相比，国内针状焦产业起步较晚，核心技术水平仍待提高，高端人才稀缺，生产过程精细化管理和质量管理经验仍需积累，而下游应用行业对新投产的针状焦企业产品评测周期较长，一定程度上阻碍了针状焦行业技术改进速度。3、针状焦行业机遇（1）国民经济的增长为针状焦行业发展创造了有利环境针状焦行业的发展离不开国民经济的带动，国民经济的发展保证了国家对制造业的持续投入，保证了居民消费水平和消费能力的不断增长，这些都为针状焦行业的发展创造了有利的环境。我国国民经济运行态势良好，发展潜力巨大，为针状焦行业的发展提供了广阔的空间。（2）下业发展带动针状焦需求提升针状焦作为炭素材料中大力发展的一种优质材料，可广泛应用于锂电池负极材料、高功率和超高功率石墨电极等高端炭素制品。在锂电池负极材料领域，随着全球能源供求和环境污染等问题凸显，发展节能环保相关行业被各国予以重视，发展新能源汽车已成为共识，将带动负极材料需求提升；在石墨电极领域，碳达峰和碳中和成为我国未来几年的重要工作内容和发展方向，钢铁行业是中国制造业中碳排放最高的行业门类，发展碳排放更少的电弧炉炼钢受到政策的大力支持，有利于带动高功率和超高功率石墨电极需求的提升。随着我国新能源汽车及电弧炉炼钢产业的加快发展，预计未来针状焦的市场需求将呈现较快增长。（3）符合绿色经济、循环经济的发展趋势改革开放以来，我国经济建设取得了巨大成就，但高投入、高消耗、高污染的发展模式直接导致了生态环境影响过大的严峻局面。发展绿色经济、循环经济成为破除经济发展过程中的生态环境约束和自然资源瓶颈、促进国民经济可持续发展的必然选择。4、针状焦行业发展趋势针状焦行业的发展趋势与负极材料、石墨电极行业发展状况密切相关。（1）负极焦市场快速增长负极焦主要用于生产负极材料；负极材料是锂电池生产的关键材料之一，占锂电池总成本约为10-15%。负极焦是锂电池、负极材料的上业，与锂电池、负极材料市场的发展状况密切相关。1）锂电池市场需求分析锂电池的应用领域主要包括动力电池、消费电池和储能电池。2021年，我国锂离子电池产品结构中，动力电池占比68%，消费电池占比22%，储能电池占比10%。动力电池和消费电池为锂电池的主流应用领域。动力电池市场为锂电池市场核心增长点动力电池是我国锂电池的第一大应用领域，广泛应用于新能源汽车、电动船舶、电动自行车等。近年来，随着我国能源结构的调整、“碳达峰、碳中和”目标的设立、行业鼓励政策的出台、配套基础设施的逐步完善等，我国新能源汽车行业高速发展，产销量增长迅速。消费电子产品对锂电池需求较为稳定，市场稳中有升消费电池是锂电池的第二大应用领域，我国3C消费品领域中，传统消费电子产品如智能手机与笔记本电脑占据了绝大部分市场，保持着相对平稳的增长。近年来，随着移动互联网的飞速发展，智能穿戴设备、无人机等快速发展，未来增长空间巨大。储能锂电池逐步发展，未来市场空间巨大目前，受限于储能技术、成本等因素，储能锂电池市场尚处于起步阶段，占锂电池市场比例较低。随着国家政策的推动、储能应用场景的多元化、众多储能项目进入实施阶段，储能产业进入由示范向商业化转变的过渡期，未来储能电池市场将迎来快速发展，成为锂电池市场新的增长点，对负极材料逐步形成长期需求。2）负极材料市场需求分析人造石墨作为锂电池负极材料的主要原料，占比达83%。石油焦、沥青焦、针状焦是人造石墨的主要原材料，其中高性能产品选用针状焦，其他产品一般选用价格较低的石油焦、沥青焦。3）负极焦市场需求分析用于生产负极材料的针状焦被称为负极焦，负极焦主要为煅前焦（生焦），少量为煅后焦（熟焦）。随着负极材料市场的蓬勃发展，负极焦逐渐成为市场主流。（2）电极焦市场稳步增长电极焦是生产石墨电极的主要原材料之一，石墨电极由电极本体和电极接头两部分组成。石墨电极根据使用时功率和电流的不同，可分为普通功率石墨电极、高功率石墨电极和超高功率石墨电极，主要以石油焦、针状焦为原材料，不同功率的石墨电极重点参数、原材料、应用领域等方面有所差异。普通功率电极（RP）原材料为石油焦，主要应用于普通功率电炉炼钢、炼硅、炼黄磷等，高功率电极（HP）原材料为石油焦和针状焦，主要应用于高功率电炉炼钢、炼铜等，超高功率电极（UHP）原材料为针状焦，主要应用于超高功率电炉炼钢、炼铜等。超高功率石墨电极在电阻率、弹性模量、抗折强度、热膨胀系数等物理性质上要求更高，生产难度更大，对于原材料品质要求更高，需要以高品质针状焦作为原料。综上，电极焦与电弧炉炼钢、石墨电极行业的发展密切相关。1）“碳达峰、碳中和”政策目标下，电弧炉炼钢成为未来的发展方向电弧炉炼钢相较于传统炼钢方式碳排放较少。目前全球钢铁的生产工艺大体可以分为长、短两大流程：长流程是以铁矿石、焦炭等为主要原料，经焦化、烧结、球团、高炉炼铁及转炉炼钢等工序生产钢铁的过程；短流程则是以废钢为主要原料，采用电弧炉等设备进行废钢重熔精炼的工艺过程。长流程的碳排放主要集中于高炉和烧结工序。短流程相较于长流程简化了许多碳排放工序，且在能源上更多的使用电力与水等清洁能源，从而实现了一定程度上的碳减排。目前，电弧炉炼钢在我国应用比例仍然较低。国外发达国家钢铁工业多采用短流程电弧炉炼钢生产工艺，长流程炼钢工艺仍然是我国钢铁工业的主流。2022年2月，工业和信息化部、国家发展和改革委员会、生态环境部联合发布《关于促进钢铁工业高质量发展的指导意见》，提出2025年我国电弧炉钢产量占粗钢总产量比例提升至15%以上的目标。因此，预计至2025年，中国电弧炉数量和开工率都将得到较大提高，电弧炉炼钢将成为未来的发展方向。2）电弧炉炼钢用石墨电极的发展趋势未来在政策引导下，国内石墨电极需求稳步增长石墨电极作为电弧炉炼钢中使用的消耗品，其市场需求主要受电弧炉法炼钢占粗钢产量比例、粗钢的需求量两个因素的影响。一方面，随着国内已逐步进入钢铁报废加速期，通过电弧炉炼钢可使废钢循环再利用，同时与长流程炼钢相比有低碳等优势，国家鼓励政策也在逐步向电弧炉炼钢倾斜，未来需求空间将进一步扩大，相关部门提出2025年我国电弧炉钢产量占粗钢总产量比例提升至15%以上的目标。另一方面，粗钢的需求主要受建筑、机械、汽车、能源等行业的影响，其中建筑业（房地产和基建）对钢铁需求量占比最高。近年来，随着房地产和基建行业需求放缓，环保及限电政策趋严，钢铁企业出现停产、减产等情况，从而对粗钢的产销量产生一定的影响。综合上述因素，虽然我国粗钢需求增速放缓甚至出现一定程度的下降，但随着电弧炉炼钢占比的提升，作为消耗品的石墨电极需求量预计稳步增长。未来大直径、超高功率石墨电极将会成为主导产品采用超高功率电弧炉炼钢可使冶炼时间缩短30%-50%，节电10%-50%，经济效益明显。随着大容量、高效率、综合成本低的超高功率电弧炉数量增多，对石墨电极最大允许电流的要求也有所提高，促进超高功率石墨电极的发展。3）电极焦市场需求分析用于生产石墨电极的针状焦被称为电极焦。电极焦为煅后焦（熟焦），主要应用于高功率和超高功率石墨电极。在“碳中和、碳达峰”的重要背景下，优化工艺结构，提高电弧炉钢比例是必然措施，与长流程炼钢相比，电弧炉短程每吨钢二氧化碳排放量可减少1.6吨左右，电弧炉钢发展前景广阔，将带动电极焦需求提升。（3）高性能、定制化、一体化将成为针状焦行业发展趋势目前我国针状焦行业正处于发展时期，一方面低端产品产能过剩、市场供大于求、开工率低，另一方面，高技术含量、高附加值的产品又有相当数量的缺口，在高端产品市场，国外企业仍占据着较大的优势，因此产能的倍增和原料市场供应不足的矛盾仍将存在一段时间。虽然我国针状焦生产企业众多，但产业集中度相对较低，产业链中上游企业生产水平不足，生产能力欠缺的问题暴露明显。因此，从长远看，针状焦企业想要发展，必须加强技术研发、扩大一体化生产规模，在高端针状焦产品领域形成规模化发展，进而推动针状焦行业的集中度不断提高。这将会促使针状焦行业的大型企业逐渐增多，格局更加稳定。随着国内针状焦行业技术水平的发展，预计未来国内企业自主研发生产的针状焦高端产品在国内所占的市场份额将逐步扩大，市场竞争力将逐渐增强。从下业趋势来讲，为了促进高端锂电负极材料的稳步发展，降低生产成本，负极材料厂家将和上游针状焦企业合作更为密切，开发定制高容量的新产品，而中国的电弧炉钢发展也是必然趋势，新增电弧炉数量将稳步增长，大规格超高功率石墨电极仍是电极市场主流，国产针状焦企业可抓住机遇，实现对进口接头焦产品的替代。5、针状焦行业挑战（1）行业发展时间短，生产工艺与国外先进水平尚有一定差距中国的针状焦行业起步较晚，在技术、管理以及人员素质等方面与世界先进水平存在一定的差距，行业内具有国际先进生产水平、掌握先进生产技术的大型企业数量较少，大部分企业资金实力不足，设备、工艺的改造和升级速度偏慢。（2）专业人才供给不足近年来随着针状焦产业的高速发展，逐步出现优质人才储备不足的问题。由于市场较为小众，研究领域具有一定的深度，行业尖端的技术研发人才较为缺乏，仅靠企业内部培养耗时长、投入大，且培养周期长，在一定程度上阻碍了行业发展。6、行业主要壁垒构成（1）技术经验壁垒针状焦的生产过程对于生产工艺技术要求较高，具有较强的技术壁垒。原材料预处理阶段，由于原材料的采购来源不同，原材料的品质也存在较大差异，需要将不同品质的催化油浆进行调和，并对预处理装置设置不同的运行参数，以使产出的中间产品芳烃满足进入中间相缩聚装置的指标要求。中间相缩聚阶段，要针对针状焦的中间相的生成原理，采用反复试验的方法来找到中间相缩聚反应最佳的热转化温度范围，精准控制成焦的温度、压力、循环比等工艺指标，促进针状焦内部针状结构更好生成，提高针状焦的品质。煅烧阶段，需要控制煅烧温度、时间等参数，以使针状焦达到合适的真密度。针状焦生产过程中的各原辅料的指标要求、配比以及生产设备的操作工艺直接决定了产出针状焦的品质，且生产针状焦的预处理、中间相缩聚、煅烧等工序环环相扣，每道工序对技术、工艺和操作人员的经验都有