1、 1 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 Xml 气凝胶：最高效隔热材料，契合碳中和节能大趋势 行业专题报告 行业专题报告行业专题报告 | 化工化工 证券证券研究报告研究报告 2022 年 02 月 15 日 行业评级 超配 前次评级 超配 评级变动 维持 近一年行业走势近一年行业走势 相对表现相对表现 1 个月个月 3 个月个月 12 个月个月 化工 -3.92 -3.16 8.69 沪深 300 -3.70 -6.77 -21.63 相关研究相关研究 化工： 西部化工新材料周报第一期化工新材料 行 业 周 报 （ 20 ） 2022-02-14 化工： 再次

2、推荐关注磷化工和煤化工投资机会化工行业周报（20） 2022-02-13 化工： 关注磷化工和煤化工投资机会化工行业周报 （20） 2022-02-07 -21%-13%-5%3%11%19%27%-062021-10化工沪深300 核心结论核心结论 气凝胶比传统保温材料隔热性好、使用寿命长、气凝胶比传统保温材料隔热性好、使用寿命长、防水性与耐燃性能优异防水性与耐燃性能优异，是目前最高效的隔热材料是目前最高效的隔热材料，契合节能减排大趋势，契合节能减排大趋势。气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、 并在孔隙中充满气态

3、分散介质的固体材料， 目前主要的应用领域包括石化油管和高温反应装置保温、 锂电池Pack外保温、 锂电池电芯间隔热、 建筑保温外墙保温、 户外体育用品等。 与传统保温材料相比，1） 其保温性能是传统材料的2-8倍， 因此在同等保温效果下气凝胶用量更少；2）气凝胶更换周期在20年左右，而传统保温材料的更换周期在5年左右，因此全生命周期的使用成本更低。 过去过去5 5年国内气凝胶市场通过技术进步实现产量的快速跃升及成本的快年国内气凝胶市场通过技术进步实现产量的快速跃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、高温反应釜、高温反应釜、热网管道、锂电池方面具有极热网管道、锂电池方面具有

4、极具竞争力的性价比具竞争力的性价比，下游龙头企业的切换诉求强烈，下游龙头企业的切换诉求强烈，同时，在当前双碳同时，在当前双碳政策下，节能将成为化工、能源、建筑行业未来的发展的主旋律。气凝政策下，节能将成为化工、能源、建筑行业未来的发展的主旋律。气凝胶相对于传统材料，其节能效果显著，胶相对于传统材料，其节能效果显著，行业需求将在双碳政策的推动下行业需求将在双碳政策的推动下快速提升快速提升。 2015-2020年国内气凝胶材料产量年均复合增速为38.5%， 当前成本相比10年前已经下降超80%。我们认为当前气凝胶行业处于拐点向上的飞速发展阶段， 原因在于气凝胶石化管道、 锂电池的应用已经具备高性价

5、比，中石油、宁德时代等龙头企业已经从传统隔热材料切换至气凝胶，头部企业的标杆效应将带来气凝胶行业量的起飞。根据Aspen预测，未来10年全球市场空间合计在7000亿元。 我们测算到2025年国内石化管道和集中供热管道对气凝胶的需求将达155亿元，锂电池对气凝胶的需求将达20亿元，建筑建材对气凝胶的需求将达7.3亿元，合计需求在185亿。而2020年国内气凝胶产值约16亿元，未来5年年均增速将达63.6%。 多家企业入局气凝胶行业，推动行业产能加速扩充。多家企业入局气凝胶行业，推动行业产能加速扩充。当前多家上市公司于近两年开始通过股权投资形式布局气凝胶产能， 根据我们的统计， 国内现有气凝胶产能

6、约15.7万方，而主流企业的扩产合计约16万方，以2年的投产周期来算， 预计2023年全行业产能将在2021年的基础上翻倍， 供应端年均增速在50%。在多方背景的新入局者中，我们以三种维度来看各玩家的核心竞争力：短期看干燥技术的突破与优势竞争；中期看产业链分工；长期看原料自给优势。 建议关注建议关注：晨光新材、宏柏新材、中国化学、泛亚微透、华昌化工、华阳新材 风险提示风险提示： 气凝胶新进入企业技术突破低于预期和产能投放低于预期导致供给端产能释放缓慢， 以此导致行业推迟工业化； 下游对气凝胶的切换诉求低于预期。 行业专题报告 | 化工 2 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券

7、 2022 年年 02 月月 15 日日 索引 内容目录 一、气凝胶是当前最高效节能隔热材料 . 4 二、气凝胶行业需求拐点向上发展期来临. 8 2.1 过去 5 年国内气凝胶市场已经初具规模 . 8 2.2 碳中和背景下气凝胶需求将快速提升 . 10 2.2.1 管道保温材料：到 2025 年，国内管道用气凝胶的需求空间将达 155 亿元 . 10 2.2.2 锂电池：系统安全考核加严提升气凝胶渗透率. 13 2.2.3 建筑保温市场：当前需求增速慢，远期市场空间广阔 . 14 三、多方企业入局气凝胶材料，推动气凝胶规模化降本 . 16 3.1 多方企业入局气凝胶材料，行业扩产加速 . 16

8、 3.2 各玩家竞争力分析 . 17 四、相关公司 . 19 五、风险提示 . 19 图表目录 图 1：气凝胶实物图 . 4 图 2：气凝胶保温原理 . 5 图 3：相同保温性能情况下，气凝胶毡用量最少 . 5 图 4：气凝胶制品形态 . 6 图 5：气凝胶分类 . 6 图 6：2019 年二氧化硅气凝胶在全球气凝胶市场占比约 69% . 6 图 7：二氧化硅气凝胶产业链 . 7 图 8：气凝胶合成工艺 . 7 图 9：气凝胶产业化历程 . 8 图 10：国内气凝胶产量 . 9 图 11：国内气凝胶销售额 . 9 图 12：2019 年国内气凝胶行业下游市场应用占比 . 9 图 13：管道用气

9、凝胶复合保温方案 . 10 图 14：煤炭价格在 2021 年大涨（元/吨） . 12 图 15：原油和天然气价格在 2021 年大涨（美元/桶，美元/mmbtu） . 12 图 16：气凝胶阻止热失控单体电芯和模组之间的热扩散 . 14 图 17：气凝胶插片用在电芯之间进行隔热 . 14 图 18：我国建筑业能源消耗总量占比超过 25% . 15 图 19：传统建筑保温材料构成 . 15 dV8VwVlYnVfUwVmNpOrRbR8Q9PpNoOoMnPlOpPsQkPmNpR7NnNyRuOtRqQNZmQqQ 行业专题报告 | 化工 3 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西

10、部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 表 1：气凝胶参数 . 4 表 2：气凝胶比传统保温材料隔热性好、防水性好、使用寿命长、用量小 . 5 表 3：超临界干燥和常压干燥路线对比 . 8 表 4：国内技术降本时间线 . 9 表 5：气凝胶应用领域及其优势 . 10 表 6：气凝胶复合保温方案与传统保温方案参数对比 . 11 表 7：气凝胶复合保温方案的初始投资高 . 11 表 8：气凝胶保温材料使用年限长 . 11 表 9：能源价格对气凝胶方案的经济性影响测算 . 12 表 10：中国 2025 年油气管道和集中供热管道对气凝胶的需求空间将达 155 亿元 . 13 表 11：预计到

11、 2025 年，全球锂电池用气凝胶市场空间为 35 亿元 . 14 表 12：到 2025 年国内建筑保温外墙市场对气凝胶的需求空间为 13.7 亿元 . 15 表 13：预计到 2025 年国内气凝胶需求将达 185 亿元 . 16 表 14：国内企业及产能（单位：万方） . 16 表 15：主流气凝胶企业的技术路线及技术来源 . 17 表 16：二氧化碳超临界干燥技术综合性能最佳 . 17 表 17：二氧化硅气凝胶单方成本约为 0.9 万元 . 18 表 18：上市公司当前市值/权益产能 . 19 行业专题报告 | 化工 4 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022

12、 年年 02 月月 15 日日 一、气凝胶一、气凝胶是当前最是当前最高效高效节能节能隔热材料隔热材料 气凝胶是新一代高效气凝胶是新一代高效节能节能隔热材料。隔热材料。气凝胶是一种具有纳米多孔网络结构、并在孔隙中充满气态分散介质的固体材料，是世界上最轻的固体。由于独特的结构，气凝胶在热学、声学、光学、电学、力学等多个领域都展示出优异的性能。目前商业化应用的气凝胶主要围绕其高效的阻热能力展开， 下游用于石油化工、 热力管网、 锂电池、 建筑建材、 户外服饰、航天、军工等多个领域。 图 1：气凝胶实物图 资料来源：爱彼爱和官网、西部证券研发中心 表 1：气凝胶参数 性能 参数 导热率 0.0120.

13、016 W/（mK） 密度 0.16 mg/cm3 声阻抗 103107 kg/m2s 比表面积 4001000 m2/g 孔径 一般 50nm（最小低于 1nm） 孔隙率 9099.8% 内部体积 99%空气 工况温度 -200650 折射率 1.0071.24 介电常数 1.003 资料来源：头豹研究院、西部证券研发中心 气凝胶的阻热原理是其独立的结构带来的无对流效应、无穷多遮挡板效应、无穷长路径效气凝胶的阻热原理是其独立的结构带来的无对流效应、无穷多遮挡板效应、无穷长路径效应。应。气凝胶的导热系数在 0.0120.024W/(mK)，比传统的隔热材料低 23 个数量级，其隔热的原理在于均

14、匀致密的纳米孔及多级分形孔道微结构可以有效阻止空气对流， 降低热辐射和热传导： 1） 无对流效应： 气凝胶气孔为纳米级， 内部空气失去自由流动能力； 2）无穷多遮挡板效应：纳米级气孔，气孔壁无穷多，辐射传热降至最低；3）无穷长路径效应：热传导沿着气孔壁进行，而纳米级气孔壁无限长。 行业专题报告 | 化工 5 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 图 2：气凝胶保温原理 资料来源：爱彼爱和官网，西部证券研发中心 与传统保温材料相比，二氧化硅气凝胶绝热毡的保温性能是传统材料的与传统保温材料相比，二氧化硅气凝胶绝热毡的保温性能是传统材料的 2

15、-8 倍，因此在同倍，因此在同等保温效果下气凝胶用量更少。等保温效果下气凝胶用量更少。以管道为例，直径为 150mm 的管道如果需要达到相同的保温效果， 对应使用的保温材料膨胀珍珠岩、 硅酸钙、 岩棉、 气凝胶毡的厚度分别为 90mm、76mm、64mm、20mm。根据中石化塔河炼化的测算，将常压焦化装置从传统保温材料改造成“二氧化硅气凝胶保温毛毡+单面铝箔玻纤布保温材料”组合保温的方式后，热损失降低了 34.7%，保温层厚度较传统保温材料降低 50%以上。 图 3：相同保温性能情况下，气凝胶毡用量最少 资料来源：中国粉体网、西部证券研发中心 此外，气凝胶具备较长的使用寿命此外，气凝胶具备较长

16、的使用寿命的优势，的优势，其使用其使用寿命寿命约为传统保温材料的约为传统保温材料的 4 倍左右。倍左右。传统保温材料如岩棉、聚氨酯等在长期使用过程中容易吸水，一方面影响保温效果，另一方面在吸水后由于重力作用导致保温材料分布不均匀，尤其是在管道保温的使用场景下，容易造成保温材料在管道下部堆积，最终影响使用寿命。气凝胶则具有优异的防水效果，其憎水率达 99%以上，在长期使用过程中仍能保持稳定的结构和隔热效果。 表 2：气凝胶比传统保温材料隔热性好、防水性好、使用寿命长、用量小 传统保温材料 气凝胶保温隔热材料 隔热性 常温下导热系数一般为 0.036W/mK 常温下导热系数一般为 0.016W/m

17、K 使用寿命 寿命短（5 年左右）、需经常维护及更换 寿命长（20 年左右）、抗压强度高、性能稳定 防水性 大多数传统无机材料无防水效果 良好的防水效果（憎水率达 99%以上） 用量 用量大、运输及储存成本大 用量少，运输及储存成本小 行业专题报告 | 化工 6 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 使用温度范围 橡塑材料高于 120后开始燃烧，硅酸盐低于-20后失效 -200+650 资料来源：头豹研究院、西部证券研发中心 目前商用的气凝胶通常为复合材料目前商用的气凝胶通常为复合材料制品制品，且具有多种形态。，且具有多种形态。气凝胶存

18、在强度低、韧性差等缺点，因此需要通过添加颗粒、纤维等增强体提高强度和韧性，也可以通过添加炭黑、陶瓷纤维等遮光剂提高遮挡辐射能力。 因此当前在售气凝胶制品往往是由气凝胶材料与基材复合制得。根据制品形态，气凝胶制品可以分为气凝胶毡、气凝胶纸、气凝胶布、气凝胶板材、气凝胶粉末、气凝胶浆料、气凝胶涂料等。 图 4：气凝胶制品形态 资料来源：岩拓官网，中凝科技官网，西部证券研发中心 气凝胶材料种类繁多，其中气凝胶材料种类繁多，其中 SiO2气凝胶气凝胶的商业化应用最成熟。的商业化应用最成熟。气凝胶按照前驱体可分为氧化物、碳化物、聚合物、生物质、半导体、非氧化物、金属七大类。众多不同的前驱体可制备出具有不

19、同性能的气凝胶，极大丰富了气凝胶品种的多样性，拓展了气凝胶的应用范围。 目前市场上SiO2气凝胶的应用最成熟， 2019年全球二氧化硅气凝胶占比高达69%。 图 5：气凝胶分类 图 6：2019 年二氧化硅气凝胶在全球气凝胶市场占比约 69% 资料来源：CNKI、西部证券研发中心 资料来源：Allied Market Research、西部证券研发中心 二氧化硅气凝胶前驱体可分为有机硅源和无机硅源二氧化硅气凝胶前驱体可分为有机硅源和无机硅源。常用的有机硅源是正硅酸甲酯、正硅酸乙酯等功能性硅烷，无机硅源包括四氯化硅和水玻璃等。与无机硅源相比，有机硅源价格较为昂贵，但是纯度高，工艺适应性好，可以适

20、应超临界干燥和常压干燥。无机硅源水玻璃价格虽然较低，但是杂质较多，目前主要用于常压干燥中。 二氧化硅碳材料铝其他 行业专题报告 | 化工 7 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 图 7：二氧化硅气凝胶产业链 资料来源：头豹研究院，西部证券研发中心 气凝胶的制备过程主要包括溶胶气凝胶的制备过程主要包括溶胶-凝胶、老化、改性、湿凝胶的干燥处理过程。凝胶、老化、改性、湿凝胶的干燥处理过程。溶胶-凝胶过程指前驱体溶胶聚集缩合形成凝胶的过程。 但由于刚形成的湿凝胶三维强度不够而容易破碎坍塌， 因此需要在母体溶液中老化一段时间提高强度或者利用表面

21、改性减小或消除干燥应力。干燥过程即用空气取代湿凝胶孔隙中的溶液并排出。 图 8：气凝胶合成工艺 资料来源：中国粉体网、西部证券研发中心 干燥工艺是合成步骤的关键。干燥工艺是合成步骤的关键。 湿凝胶在干燥过程中需要承受高达 100Mpa-200MPa 的干燥应力，该应力会使凝胶结构持续收缩和开裂，容易导致结构塌陷。目前主流干燥工艺路线有超临界干燥、常压干燥。 超临界干燥超临界干燥的原理是当温度和压力达到或超过液体溶剂介质的超临界值时， 湿凝胶孔洞中的液体直接转化为无气液相区的流体，孔洞表面气液界面消失，表面张力变得很小甚至消失。当超临界流体从凝胶排出时，不会导致其网络股价的收缩及结构坍塌，从而得

22、到具有凝胶原有结构的块状纳米多孔气凝胶材料。 早期的干燥介质主要采用甲醇、乙醇、异丙醇、苯等，但是该技术具备一定危险，且设备复杂，因此近年来又开 行业专题报告 | 化工 8 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 发出以二氧化碳为干燥介质的低温环境超临界干燥工艺，通过降低干燥时的 临界温度和压力，来改善干燥条件，降低危险性。 常压干燥常压干燥的原理是利用低表面张力的干燥介质和相关改性剂来置换湿凝胶中的溶剂，以减小干燥时产生的毛细管作用力，避免在去除溶剂时凝胶结构发生破坏，从而实现常压干燥。常压干燥前通常需要对湿凝胶进行长时间的透析和溶剂置

23、换处理。常压干燥设备成本与能耗成本相对较低、 设备简单， 但是对配方设计和流程组合优化要求高，而且在制备非二氧化硅气凝胶时尚不成熟。 表 3：超临界干燥和常压干燥路线对比 参数 维度 超临界干燥技术 常压干燥技术 设备投入 核心设备 高压釜 常规常压设备 设备压力 720 MPa 无需高压 设备系统 较复杂 较简单 设备成本 运行、维护成本高 设备投入成本较低 生产成本 硅源 有机硅源 有机硅源、无机硅源 设备折旧 高 低 能耗 高 低 生产工艺 SiO2气凝胶 成熟 成熟 非 SiO2气凝胶 成熟 不够成熟 技术解析 技术门槛低，对设备系统依赖度高 技术门槛高，对配方设计和流程组合优化要求高

24、 产品质量 产品性能 高 低 资料来源：头豹研究院、西部证券研发中心 二、二、气凝胶行业需求拐点向上发展期来临气凝胶行业需求拐点向上发展期来临 2.1 过去过去5年国内气凝胶市场年国内气凝胶市场已经初具规模已经初具规模 气凝胶发展至今气凝胶发展至今近近 90 年，国内于年，国内于 2012 年将其产业化。年将其产业化。气凝胶诞生于 1931 年，但直到20 世纪 90 年代国外才开始将其产业化。但由于干燥过程成本较高，早期气凝胶只能用于航天军工和石化领域。国内气凝胶行业起步于 21 世纪 10 年代。2012 年国内首套 1000L超临界二氧化碳气凝胶干燥设备投产，标志着气凝胶的规模化生产，随

25、后经过多次技术迭代，生产成本逐步降低。 图 9：气凝胶产业化历程 行业专题报告 | 化工 9 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 资料来源：华陆新材公众号，西部证券研发中心 表 4：国内技术降本时间线 时间 技术突破 意义 2008 年 NHT 干燥成型 为连续式全自动生产提供技术支持 2011 年 TEOS 常压制备 将有机硅源与常压干燥技术相结合 2012 年 首套 1000L 超临界二氧化碳气凝胶干燥设备 实现规模化生产 2014 年 “多重互穿网络”结构模型、气凝胶流变体技术 降低生产成本至原有的 20%，生产流水线设备整体造

26、造价约为 2500 万元，仅为国外同功能生产流水线设备投资的 1/10 2016 年 水玻璃替代有机硅源、采用常压干燥设备 显著降低原材料成本 2017 年 低成本减压干燥技术 年产 100 方的生产设备投资由 5000 万元降至 200 万元，产品价格下降 80% 资料来源：头豹研究院、西部证券研发中心 过去过去 5 年国内气凝胶市场通过技术进步实现产量的快速跃升。年国内气凝胶市场通过技术进步实现产量的快速跃升。 中国气凝胶市场目前还处于起步阶段，但过去 5 年的技术进步已经实现了较大比例的降本，2015-2020 国内气凝胶材料产量年均复合增速为 38.5%、气凝胶制品产量年均复合增速为

27、38.8%。 图 10：国内气凝胶产量 图 11：国内气凝胶销售额 资料来源：头豹研究院、西部证券研发中心 资料来源：华经情报网、西部证券研发中心 气凝胶气凝胶具有非常好的隔热性能、透光性、隔音性以及绝缘性，但目前工业界主要对其隔热具有非常好的隔热性能、透光性、隔音性以及绝缘性，但目前工业界主要对其隔热性能开展一系列应用。性能开展一系列应用。目前成熟的下游市场主要有石油化工行业、工业隔热行业、建筑建材行业、航空航天、锂电池行业等，其中石油化工占比 56%、工业隔热占比 26%。 图 12：2019 年国内气凝胶行业下游市场应用占比 资料来源：中国粉体网、西部证券研发中心 02468101214

28、200020气凝胶材料/万方气凝胶制品/万吨0246800020气凝胶材料/亿元气凝胶制品/亿元56%26%7%4%7%石油化工工业隔热建筑建造交通其他 行业专题报告 | 化工 10 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 表 5：气凝胶应用领域及其优势 下游领域 应用场景 对应传统保温材料 气凝胶的优势 石油化工 高温釜、蒸馏塔与管道保温层 硅酸钙 节省保温层空间、提高塔釜液体收率 热力管网 长输热力管网外体保温 岩棉、聚氨酯

29、在地下复杂环境下保持性能稳定且节约空间 航天军工 军用车辆驾驶舱内保温 阻尼胶 具有一定的压缩回弹性，减震效果好 建筑节能 建筑外墙保温 PS 泡沫、硬泡聚氨酯、酚醛树脂、硅酸钙等 轻量化 深冷绝热 低温、超低温管道和储罐外侧保冷 PUR/PIR、发泡玻璃、改性酚醛树脂、珍珠岩等 低温下防水性好，防止管线腐蚀、降低冷损 高铁动车 车体保温 在地下复杂环境下保持性能稳定、可节约空间 锂电池 电芯间绝热片 云母片 节约空间、隔热性能优异 通讯机房 机柜外侧隔热层 岩棉、酚醛树脂等 降低空调能耗 粮油储藏 大平房仓、立筒仓及储罐的隔热 稻壳、膨胀珍珠岩 防水防潮，避免粮食受潮霉变，防火性能好 热电联

30、产 设备保温及长输蒸汽管道外侧 岩棉、聚氨酯 节省空间、减少热损 钢铁窑炉 窑炉内衬保温层 陶瓷毡 阻燃性好 纺织衣物 布料内部 动物毛 吸湿性能好、轻量化 资料来源：CNKI、西部证券研发中心 2.2 碳中和背景下气凝胶碳中和背景下气凝胶需求需求将快速提升将快速提升 目前气凝胶行业已经初具规模，我们认为当前时点将是气凝胶行业起飞的拐点期，原因在于：1）随着二氧化碳超临界技术的成熟以及行业的快速扩产，其成本相比 10 年前已经下降约 80%，经济性逐步提升；2）减少高温油气管道热量流失以及提升高温反应釜的保温效率契合碳减排大趋势，气凝胶凭借优异的阻热性能，将逐步替代传统保温材料，市场空间广阔；

31、3）新能源车与储能锂电池系统对锂电池安全性有较高要求，因此需要使用阻热性能优异的气凝胶作为锂电池的隔热材料，锂电装机的快速提升将快速拉动气凝胶需求。 2.2.1 管道保温材料管道保温材料：到到2025年，国内管道年，国内管道用用气凝胶的需求空间将达气凝胶的需求空间将达155亿元亿元 我国于我国于 2020 年提出“年提出“3060”双碳目标，双碳目标，减少高温管道的热量流失是契合减少高温管道的热量流失是契合碳减排大趋势碳减排大趋势的的重要一环。重要一环。炼化企业的高温管道外侧通常包覆较厚的保温材料，对管道保温可以有效降低企业能源消耗，减少碳排放。而使用硅酸钙、复合硅酸盐、岩棉、矿渣棉等常规保温

32、材料的管道在长周期的运行后，一方面热损失增加导致装置能耗上升，另一方面管道外表面的高温增加了烫伤事故的可能性，此外，岩棉、硅酸铝等材料容易吸水导致保温失效，聚氨酯等有机绝热材料阻燃性差，影响项目正常运行。虽然气凝胶相对于其他保温材料而言价格仍相对较贵，但是从长周期经济性考虑，气凝胶使用寿命更长、使用量更少、不易吸水、阻燃性能好，更契合节能减排大趋势。 图 13：管道用气凝胶复合保温方案 资料来源：CNKI、西部证券研发中心 以 350、4.5Mpa、流量 80t/h、外径为 325mm 的长输蒸汽管道项目为例，将传统保温方案与气凝胶复合保温方案对比可以发现， 方案 1 和方案 2 比方案 3

33、每公里每年分别节能3127.6GJ、 1937.0GJ， 以热价 53.89 元/GJ 进行测算， 折算后将节省 16.9 万、 10.4 万元。 行业专题报告 | 化工 11 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 同时，管线的每公里温降由原来的 6.9降至 4.8，可以大大降低热损。 由于气凝胶毡生产成本高，气凝胶复合保温方案的初始投资成本较高。由于气凝胶毡生产成本高，气凝胶复合保温方案的初始投资成本较高。以 1km 蒸汽管道施工测算，方案 1、2、3 的总造价分别在 99.3、70.4、44.9 万元，方案 1、2 分别比方案3 贵

34、 54.4、25.5 万元，对应于上述的每年节省 16.9 万、10.4 万的能源成本，则方案 1、2分别将于 3、2 年后收回增加的初始投资成本。 表 6：气凝胶复合保温方案与传统保温方案参数对比 项目 气凝胶复合保温方案 传统保温方案 方案 1 方案 2 方案 3 气凝胶绝热毡 10mm2 层 10mm2 层 0 复合硅酸盐毡 50mm2 层 40mm3 层 50mm3 层 铝箔 2 层 2 层 2 层 保温后直径/mm 565 585 625 表面温度/ 32 33 35 1km 管线温降/ 4.8 5.6 6.9 气凝胶方案节能率 31.20% 19.30% 0 资料来源：CNKI、西

35、部证券研发中心 表 7：气凝胶复合保温方案的初始投资高 项目 方案 1 方案 2 方案 3 气凝胶/方 22.7 11 0 复合硅酸盐毡/方 177.4 220.4 247.3 铝箔/平 1471 1471 1779 玻璃布/平 8087 5880 9891 彩钢板/平 2040 2112 2257 总造价/万元 99.3 70.4 44.9 资料来源：CNKI、西部证券研发中心 气凝胶保温材料的替换周期长，经济性气凝胶保温材料的替换周期长，经济性进一步提升进一步提升。以长度为 100m（管道平均外径 D0= 0.60 m，冷油管道与热油管道的长度各为 50 m）的地上保温管道为例，气凝胶保温

36、材料与传统保温材料的投资施工成本来看，单次人工材料总费用分别是 3.44 万、1.15 万，而两种方案的使用年限分别为 10-15 年、3-4 年， 即在 12 年内， 气凝胶保温材料无需更换，而传统保温材料需要更换三次。 此外， 在保温层均为 2cm， 冷油温度 20， 热油温度 50的前提下，全年节约热量 23746kWh，按 0.16 元/kWh（煤炭价格为 900 元/吨时对应的热价）的热价折算，全年节约总能量费用为 3692 元。 表 8：气凝胶保温材料使用年限长 参数 气凝胶保温材料 传统保温材料 主料价格/(元/平) 120(厚 2cm) 5(厚 2cm) 主料施工价格/(元/平

37、) 5 5 辅料种类 玻璃布+铝箔+镀锌板 镀锌板 辅料价格/(元/平) 3+3+50 50 辅料施工价格/(元/平) 2 1 单次施工人工材料总价格/(元/平) 183 61 施工面积/(平) 188 188 单次人工材料总费用/(元) 34404 11468 使用年限 12 4 行业专题报告 | 化工 12 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 资料来源：CNKI、西部证券研发中心 继续以上述案例为例探讨能源价格对气凝胶方案经济性的影响：在上述案例中，气凝胶方案将比传统方案节省热量 23.746MWh/年，我们分别将煤炭价格在 30

38、0-1500 元/吨、天然气价格在 2-8 美元/mmbtu、 原油价格在 50-110 美元/桶之间波动的情景下测算气凝胶方案相对于传统方案的经济性，得出的结论是气凝胶方案大概率在 4-7 年的时间内比传统方案更具经济性。考虑到双碳背景下能源价格持续上涨，我们认为气凝胶方案的经济性拐点已考虑到双碳背景下能源价格持续上涨，我们认为气凝胶方案的经济性拐点已经来临。经来临。 表 9：能源价格对气凝胶方案的经济性影响测算 煤炭价格/(元/吨) 300 500 700 900 1100 1300 1500 热价(元/GJ） 14.35 23.92 33.49 43.06 52.63 62.20 71.

39、77 热价(元/kWh） 0.05 0.09 0.12 0.16 0.19 0.22 0.26 年节约能源费用/元 1231 2051 2871 3692 4512 5332 6153 第 X 年气凝胶方案经济性大于传统材料 10 7 5 5 5 5 5 天然气价格/(美元/mmbtu) 2 3 4 5 6 7 8 天然气价格/(元/GJ) 12.89 19.34 25.78 32.23 38.67 45.12 51.56 热价(元/kWh） 0.05 0.07 0.09 0.12 0.14 0.16 0.19 年节约能源费用/元 1105 1658 2210 2763 3315 3868 4

40、420 第 X 年气凝胶方案经济性大于传统材料 10 8 7 6 5 5 5 原油价格/(美元/桶) 50 60 70 80 90 100 110 原油价格/(元/GJ) 58.10 69.72 81.34 92.96 104.58 116.20 127.82 热价(元/kWh） 0.21 0.25 0.29 0.34 0.38 0.42 0.46 年节约能源费用/元 4981 5977 6973 7969 8965 9961 10957 第 X 年气凝胶方案经济性大于传统材料 5 5 5 4 4 4 4 资料来源：Wind、西部证券研发中心 图 14：煤炭价格在 2021 年大涨（元/吨）

41、图 15：原油和天然气价格在 2021 年大涨（美元/桶，美元/mmbtu） 资料来源：Wind、西部证券研发中心 资料来源：Wind、西部证券研发中心 到到 2025 年，年，国内国内油气管道和集中供热管道对气凝胶的需求空间将达油气管道和集中供热管道对气凝胶的需求空间将达 120 亿元。亿元。当前国内约有油气管道 14.5 万千米，集中供热管道 50.73 万千米，假设存量保温管道的保温材料替换周期为 4 年，油气管道半径 30cm、集中供热管道半径 85cm，同时根据 2020 年气凝胶制品产值 15.9 亿及石化与工业领域 80%的市场占比锚定，预计 2021-2025 年存量管道的替代

42、比例分别为 1%/2%/3%/5%/8%，增量管道的替代比例为 10%/15%/30%/ 50%/80%,2021-2025 年油 气 管道 和集 中供 热管 道 对气 凝胶 的需 求 空 间 分别 为18.57/32.82/58.40/100.03/154.83 亿元。 02004006008004/62016/62018/62020/6秦皇岛港:平仓价:动力末煤(Q5500):山西产S5101377秦皇岛港:平仓价:动力末煤(Q5500):山西产S5567007080901002016/42017/42018/42019/4

43、2020/42021/4期货结算价(连续):布伦特原油期货收盘价(连续):NYMEX天然气-右 行业专题报告 | 化工 13 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 表 10：中国 2025 年油气管道和集中供热管道对气凝胶的需求空间将达 155 亿元 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 中国油气管道里程数/万 km 13.31 13.6 13.9 14.5 14.9 15.4 15.8 16.3 16.8 其中新增油气管道里程/万 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% 新增管道替换比例 10% 15% 30% 50% 80% 单 km 气凝胶用量/方 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 5.65 中国油气管道用气凝胶的需求量/万方 1.00 1.92 3.14 5.44 8.97 气凝胶材料价格/（万元/方） 1.2 1.2 1.1 1.1 1 中国油气管道用气凝胶的市场空间/亿元 1.20 2.30 3.45 5.99 8.97 中国集中供热管道里程/万 km 27.63 37.11 46.80 50.73 60.7

45、3 70.73 80.73 90.73 100.73 其中新增集中供热管道里程/万 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% 单 km 气凝胶用量/方 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 11.34 中国集中供热管道用气凝胶的需求量/万方 14.48 25.43 49.96 85.49 145.86 气凝胶材料价格/（万元/方） 1.2 1.2 1.1 1.1 1 中国集中供热管道用气凝胶的市场空间/亿元

46、17.37 30.52 54.95 94.04 145.86 中国管道用气凝胶市场空间中国管道用气凝胶市场空间/亿元亿元 12.72 18.57 32.82 58.40 100.03 154.83 YOY 46.0% 76.7% 77.9% 71.3% 54.8% 资料来源：国家统计局、西部证券研发中心 2.2.2 锂电池锂电池：系统安全考核加严提升气凝胶渗透率：系统安全考核加严提升气凝胶渗透率 热失控是动力电池安全事故的主要原因，热失控是动力电池安全事故的主要原因， 碰撞、 针刺、 过充过放等都会引起锂电池热失控，碰撞、 针刺、 过充过放等都会引起锂电池热失控，如何控制热失控是衡量锂电池企业

47、制造水平的关键因素。如何控制热失控是衡量锂电池企业制造水平的关键因素。 锂电池企业通常从两种思路解决锂电池热失控问题：1）通过优化电池制造过程控制遏制热失控诱因的发生；2）在电芯热失控已经发生的情况下，通过系统层面的手段将热失控遏制在模组、Pack 层面或延缓蔓延时间。其中第一条思路较为考验电池企业的综合制造能力，目前大多数电池企业的安全制造能力均不过关，第二条解决思路主要依赖隔热材料的选择，对电池企业的制造门槛要求相对较低，因此将是多数电池企业解决热失控的主要选择。 国家自国家自 2021 年开始从系统层面考核锂电池安全性，第二条思路成为大多数车企和电池长年开始从系统层面考核锂电池安全性，第

48、二条思路成为大多数车企和电池长的主流选择。的主流选择。 电动汽车用动力蓄电池安全性要求于 2021 年 1 月 1 日起正式实施，该文件将锂电池系统安全作为考核重点，并新增系统热扩散测试，要求电池单体发生热失控后，电池系统在 5 分钟内不起火不爆炸。而要实现“5min 的安全逃逸时间” ，则需要对电池包的隔热材料多做改进，延缓故障电池包的爆炸时间。 行业专题报告 | 化工 14 | 请务必仔细阅读报告尾部的重要声明 西部证券西部证券 2022 年年 02 月月 15 日日 图 16：气凝胶阻止热失控单体电芯和模组之间的热扩散 图 17：气凝胶插片用在电芯之间进行隔热 资料来源：CNKI、西部证

49、券研发中心 资料来源：国家知识产权局、西部证券研发中心 锂电池系统对隔热材料的要求是隔热性能优异的同时需要具备优异的阻燃性能， 常规隔热材料聚氨酯由于在环境温度超过 140 摄氏度后容易燃烧， 因此不适合作为锂电池的阻燃材料。此外，出于对体积能量密度的追求，锂电池厂在 Pack 设计时给电芯之间隔热层预留的空间并不大，气凝胶兼具阻燃性能好及用量少的特点，成为锂电池电芯隔热材料的最佳选择。根据宁德时代和上汽集团等专利显示，目前较为主流的隔热方案是在电芯之间放置气凝胶插片，同时在模组和上盖之间设置云母片。 由于气凝胶目前相对于普通隔热材料价格相对较贵， 因此目前气凝胶主要用于更易发生热失控的高镍三

50、元锂电池。展望未来，为提升电池包能量密度，普通三元及磷酸铁锂电池有望使用更薄的气凝胶隔热垫以提升电池包的成组效率， 因此气凝胶在锂电池的渗透率将进一步提升。根据鑫椤锂电数据，2021 年高镍三元锂电池占比约 17%左右，则以气凝胶的以气凝胶的单车价值量单车价值量 500 元元测算测算，预计到预计到 2025 年，全球锂电池用气凝胶市场空间为年，全球锂电池用气凝胶市场空间为 35 亿元。亿元。 表 11：预计到 2025 年，全球锂电池用气凝胶市场空间为 35 亿元 2018 2019 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 全球新能源车销量/万辆 201.8 22