天宜上佳：高铁闸片形成技术壁垒时半岛&机已成熟开始发力碳碳热场

　　公司作为国内领先的高铁动车组粉末冶金闸片供应商，在专注高铁粉末冶金制动闸片及地铁合成闸片/闸瓦主营业务的同时，依靠闸片业务带来的稳定现金流持续加码大交通和新能源领域的技术研发及产业化应用，旨在将产品体系从轨道交通领域单一产品扩大到大交通、新能源领域多品类产品，目前已形成粉末冶金闸片及合成闸片/闸瓦、结构功能一体化（碳纤维）复合材料制品、碳碳/碳陶复合材料制品、大型金属结构件加工等业务板块，逐步成长为工业消费品新材料平台型企业。

　　公司的实际控制人为吴佩芳，股东吴佩芳、北京久太方合资产管理中心（有限合伙）及释加才让为一致行动人。

　　其中吴佩芳为公司董事长，直接持有公司 27.86%股份，久太方合（吴佩芳48.22%持股比例，释加才让 3.84% 持股比例）持有公司 3.72%股份，吴佩芳、一致行动人久太方合和释加才让共持有公司 31.87%股份。

　　2020 年 11 月，公司发布股权激励计划，向激励对象授予 500 万股限制性股票，约占激励计划草案公告时公司股本总额的 1.11%。

　　其中首次授予为向 63 名激励对象（主要为公司高管、核心技术人员）授予 400 万股限制性股票，占公司总人数的 24%，授予价格为每股 10 元。

　　公司主营业务产品包括粉末冶金闸片和合成闸片/闸瓦，其中粉末冶金闸片是公司的拳头产品，主要应用于时速 160-350 公里高铁动车组；合成闸片/闸瓦则主要应用于时速在 200 公里以下铁路机车、城市轨道车辆（含地铁）以及时速 200-250 公里的动车组。

　　业务领域以新材料为主线，其产品应用领域已从上市之初的轨道交通延伸到了新能源、航空航天、国防装备等领域。

　　目前已形成轨道交通制动系统、结构功能一体化（碳纤维）复合材料制品、碳碳/碳陶复合材料制品、大型金属结构件加工等业务板块。

　　公司营收以粉末冶金闸片和合成闸片/闸瓦业务为主，其中粉末冶金闸片业务占总营收达到 97%以上，合成闸片/闸瓦业务占总营收比例在 1%-2.4%之间。

　　近年来新培育业务逐步贡献收入，2021H1 粉末冶金闸片营收占比降至 88.9%，飞机零部件及地面设施、高频声学装备结构件产生收入，占比分别为 4.7%、4.2%。

　　新冠疫情下 2020 年国铁铁路旅客发送量/铁路旅客周转量分别同比下降 39.4%/43.2%，导致客户需求量下降。2021H1，公司实现营业收入 2.23 亿元（YOY+56.8%），归母净利润 0.56 亿元（YOY+48.1%），随着疫情趋缓，公司业绩有所恢复。

　　2016-2020 年公司毛利率 保持在 73%-77%之间，2021H1 毛利率降至 68.4%，主要原因在于竞争加剧以及新业务的开展。

　　2020 年开始，由于疫情导致营收规模下滑，叠加公司开拓新业务所带来的投入增长，公司费用率上升，导致公司净利率出现下滑。

　　分业务看，2016-2020 年粉末冶金闸片毛利率相对稳定，基本保持在 73%- 77%之间；合成闸片/闸瓦业务毛利率呈下滑趋势，由 2016 年的 77%下降至 2020 年的 42%。

　　（3）检修大钢背采购价格低于新大钢背，公司持续拓展闸片检修业务，并完善检修业务模式，高毛利率检修业务占比逐年提升；

　　（4）制动闸片占铁路装备采购金额比例很小，铁总降成本压力较小，时速 350 公里“复兴号”动车组采购价约 1.6 亿-1.7 亿/标准列，闸片成本约 40 万元/标准列（按照每标准列装配 160 片闸片，2500 元/片进行测算），闸片成本占列车总采购成本比例约 0.25%，占比很小。

　　公司良好的现金流为公司拓展新业务提供坚强后盾。现金收入比例持在 100% 以上，经营活动产生的现金流量净额/经营活动净收益整体呈上升趋势。

　　公司通过多年的自主研发，已经具备了完整的自主知识产权体系，截至 2021 年 6 月底，公司拥有授权专利 186 项（含 6 项 PCT 专利）、软件著作权 17 项，其中包括 50 项发明专利（含 6 项 PCT 专利）、127 项实用新型专利及 9 项外观设计专利。

　　近年来，公司研发团队快速扩张，截至 2021 年 6 月底，公司研发人员超过 100 人，研发人员比例超过 20%，明显领先同行业竞争对手（金博股份、博深股份的研发人员占比分别为 13%、9%）。

　　公司还与相关外聘行业专家签订《聘用协议》，外聘行业专家主要为北京科技大学、西南交通大学、北京理工大学等高校相关领域的专家、学者。

　　公司加大研发投入，一方面继续完善和发展粉末冶金闸片、有机合成闸片/闸瓦等主营业务既有领域的产品，另一方面不断拓展大交通、新能源领域新业务。

　　2020 年公司研发费用为 0.7 亿元，研发费用率为 17%，同样领先于同行业竞争对手（金博股份、博深股份的研发费用率分别为 8%、4%）。规模较大的研发团队和充足的研发投入，有效支持了平台领域的科技创新。

　　近年来，公司业务领域以新材料为主线，其产品应用领域已从上市之初的轨道交通延伸到了新能源、航空航天、国防装备等领域。

　　公司以制动闸片业务为基础，先后通过设立子公司/收购的形式发力新材料领域，目前已形成轨道交通制动系统（运营主体为天宜上佳母公司、天佑新辔）、结构功能一体化（碳纤维）复合材料制品（运营主体为天仁道和）、碳碳/碳陶复合材料制品（运营主体为天力九陶、天力新陶）、大型金属结构件加工（运营主体为瑞合科技）等四大业务板块。

　　其中，天力九陶及天力新陶聚焦光伏热场，摩擦制动，航空航天领域碳/碳、碳/陶复合材料制品的产业应用；天仁道和聚焦国防装备bandaosports、航空航天、轨道交通等领域致力于树脂基纤维增强复合材料应用；天佑新辔专注于城市轨道交通车辆 EMB 系统的研发与应用，是国内首家完成电机械制动系统产品装车的供应商；瑞合科技则聚焦于军用飞机和民用客机领域。

　　碳纤维是由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构的无机纤维，是一种含碳量高于 90%的无机纤维，具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐高温、耐腐蚀、抗冲刷及溅射以及良好的可设计性、可复合性等特点，还具有耐腐蚀、耐疲劳等特性。

　　而碳纤维复合材料是指以碳纤维为增强体，以树脂、金属、陶瓷等为基体的复合材料总称。其中，树脂基复合材料是市场需求最广的碳纤维复合材料，占目前整个碳纤维复合材料市场需求的 70%。

　　从全球碳纤维的市场空间及下游应用看，在总量层面，根据《2020 年全球碳纤维复合材料市场报告》，受疫情对碳纤维下游的影响，2020 年全球碳纤维需求为 10.69 万吨，同比仅增长 3%，预计 2025 年全球碳纤维需求将达到 20 万吨，2020-2025 年 CAGR 为 13.4%。在应用领域层面，风电叶片（28.6%）、航空航天（15.4%）、体育休闲（14.4%）、汽车（11.7%）占据下游应用的 70.1%。

　　从我国碳纤维的市场空间看，根据《2020 年全球碳纤维复合材料市场报告》，2020 年我国碳纤维需求为 4.89 万吨，同比增长 29%。

　　届时，我国碳纤维需求占全球需求比例将从 2020 年的不足 50%提升至 2025 年的 75%，国产化比例将从 2020 年的 38%提升至 2025 年的 55%。

　　从我国碳纤维的下游应用看，我国碳纤维需求与海外存在结构性差异，2020 年国内碳纤维主要应用于风电叶片（40.9%）、体育休闲（29.9%）、碳碳复材（6.1%）等领域，前三大应用领域合计占比达到 77%。

　　未来我国航空航天、高端新能源汽车的快速发展将带来对碳纤维的持续需求，国产高性能碳纤维将继续保持良好的增长态势，需求结构也将进一步向高端应用领域靠拢。

　　值得注意的是，2020 年我国碳碳复材需求为 3000 吨，同比增长 150%，占全球比例达到 60%。

　　2020 年，全球碳纤维运行产能前五大公司日本东丽(包括收购的美国卓尔泰克)产能 5.45 万吨、德国西格里产能 1.50 万吨、日本三菱丽阳 1.43 万吨、日本东邦 1.26 万吨、美国赫氏 1.02 万吨，前五家公司合计产能 10.66 万吨，占全球总产能的 62%。

　　2020 年，我国碳纤维产业运行总产能为 3.62 万吨，头部企业为宝旌、中复神鹰、恒神股份、光威复材，碳纤维产能均在 5000 吨以上。

　　公司面向航空航天、船舶海洋、兵器装备、轨道交通等领域开展轻质结构功能一体化碳纤维复合材料制品，已经与航天科技、航天科工、中船集团、中国兵器工业集团、中车集团达成合作意向，目前储备的新项目主要包括动车组制动箱体、创新型转向架、抗侧滚扭杆、无人直升机复合材料桨叶、船用复合材料结构件轻量化等项目，此外，公司联合中船集团已申报 2 项课题研究项目。

　　截至 2021 年 6 月底，天仁道和已完成地铁转向架抗侧滚扭杆、驱散系统面板底座支架、无人直升机尾桨桨叶、航天球形探测器碳纤维支撑板、火箭姿控舱、火箭姿控喷管防热套筒等产品的设计研发。

　　其中，天仁道和承接的中国兵器装备集团兵器装备研究所的定向声波驱散系统轻量化项目，产品性能通过了严苛的系统和环境等测试，目前已进入量产阶段，并实现销售收入。

　　在碳纤维复合材料新业务方面，公司拥有专业的技术研发团队 25 人，其中硕士以上学历有 12 人，博士 1 人，团队成员来源于西北工业大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学和北京科技大学等国内外知名院校，在复合材料领域拥有丰富的行业经验。

　　团队成员曾参与国内航空航天、海洋船舶等领域重大型号项目设计、研发、制造，具有丰富的项目经验。

　　2021 年 3 月，公司投资 2.13 亿元收购并增资瑞合科技，持有 64.54%股份,进军军用飞机和民用客机领域。

　　瑞合科技主要围绕航空的军用市场，为多型号军用飞机、大型运输机、无人机进行主要零部件的精密加工和复合材料模具设计制造；同时在民用航空市场，承制了成飞民机公司多种民用机型的主要零部件的转包加工。

　　瑞合科技的产品包括机身框类、大梁、翼梁、翼肋、桁条等主要零部件，产品的主要应用领域为航空飞行器机身、机翼、尾翼等。

　　瑞合科技累计参与了十余种型号涉及 1500 余项航空零部件的配套研制及生产，具备丰富的高精度零部件加工制造技术和经验以及复合材料工装模具设计和制造的能力。

　　目前瑞合科技已取得武器装备科研生产单位保密资格、装备承制单位资格、标质量管理体系认证等证书，为四川省及成都航空航天产业联盟成员单位，并通过多个民机单 位、军工单位和科研院所的供应商综合评审。

　　瑞合科技的主要客户有中国航空工业旗下多家主机厂、中国航天科工旗下科研院所、商业航天民营企业以及中国航发旗下主机厂等，且连续几年在客户供应商排名中名列前茅，2019 年被评为成飞集团“金牌供应商”。

　　近年来瑞合科技营收/净利润保持快速增长，2020 年瑞合科技营收达到 4183.76万元，2018-2020 年 CAGR 达到 88%；归母净利润为 1806.38 万元，同比增长 165%；净利润达到 43%，同比提升 9 个百分点。

　　瑞合科技承诺 2021-2023 年实际完成的扣非归母净利润分别不低于 2500 万元、3500 万元和 4500 万元，按照业绩承诺，2021-2023 年扣非归母净利润同比增速分别为 43%、40%、29%。

　　另外，瑞合科技具备碳纤维等复合材料的高精度复杂结构零部件开模能力，可满足公司四大产品板块中轻质（军用/民用）结构功能一体化碳纤维复合材料模具加工的需求。

　　瑞合科技在国内军用/民用航空产业链中具有较为明显的技术优势，同时资质齐全具备较好的先发优势，成长空间较大，能与公司的业务实现优势互补，可以进一步促进公司的业务整合，发挥产业协同效应，增强公司综合竞争力，有利于拓展公司在航空领域的业务范围。

　　碳陶复合材料是由碳纤维的三维毡体或编织体作为增强骨架、碳化硅陶瓷作为连续基体的一类新型复合材料，不仅继承了碳碳材料“三高一低”的优点，即耐高温、高比强、高耐磨、低密度，还因基体中引入了碳化硅，有效提高了材料的抗氧化性能和摩擦系数，显著改善了摩擦性能在各种外界环境介质(潮气、霉菌和油污等)中的稳定性，已成为轻量化、高制动效能和全环境适用摩擦材料的一个重要研究方向，被公认为新一代理想刹车材料，在飞机、高速列车、地铁、汽车、工程机械等高速、高能载、苛刻环境制动系统上具有广泛的应用前景，还可应用于航空航天外太空用结构件及相关战略型号复合材料。

　　以汽车制动领域为例，2000 年以来，碳陶开始用于生产跑车的制动盘。碳陶复合材料不仅能有效的解决传统的钢铁材质刹车盘会在车辆高速或长时间行驶过程中出现的热衰退现象，还可以减轻制动盘 60%以上的重量，极大的提高了汽车制动盘操作性能以及制动反应速度。

　　目前由于碳陶刹车盘生产成本较高、且为汽车高端性能件，国内尚处于推广阶段，处于市场 开发前期。碳陶刹车盘主要有西安航空制动科技有限公司（514 厂）、道普安、深圳勒迈等生产厂商。

　　碳碳复合材料在航天领域目前较为广泛的应用在液体冲压发动机内衬及喷管、燃烧室、涡轮叶片等热端及外太空反射镜等部件。

　　航天部件市场具有代表性的企业有西安航天复合材料研究所（中航集团公司 43 所）、航天 材料及工艺研究所（703 所）、西安超码科技等国内航天相关研究所及西安鑫垚。

　　公司控股子公司天力九陶已经完成汽车碳陶制动盘的设计研发，产品按照主机客户的要求以及行业相关标准，完成了全部台架试验验证，试验结果显示产品性能优良，其性能与国际知名品牌相当；此外，天力九陶还承接研制时速四百公里高铁用碳陶制动闸片在研项目，闸片匹配中国铁道科学院研制的碳陶盘，完成了 1:1 台架试验，目前已完成样件交付工作。

　　碳碳复合材料是以碳（或石墨）纤维及其织物为增强材料，以碳（或石墨）为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料，具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，是当今1650℃以上应用的少数备选材料，最高理论温度高达 2600℃。

　　碳碳复合材料由于其独特的性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、医学、光伏及半导体等领域，如火箭发动机喷管及其喉衬、汽车刹车片、人造骨骼及半导体铸锭炉等。

　　根据密度不同，碳碳复合材料分两种，一种为低密度碳碳材料，热场和连接件属于低密度碳碳材料；另一种为高密度碳碳材料，发动机的喷管和火箭发动机喉衬产品属于高密度碳碳材料。

　　全球碳排放减排大幕拉开，电力行业首当其冲。从全球碳排放的能源结构来看，碳排放主要来自电力、交通和工业行业，2018 年三个行业碳排放占比达 85%，是碳减排的主要阵地，其中电力行业碳排放量最大，2018 年占比约 42%，因此降低电力行业碳排放是重要工作。

　　根据CPIA 数据，2020年全国硅片产量约为161.3GW，同比增长19.7%，预计2021年全国硅片产量将达到181GW。

　　碳碳复合材料作为长晶炉的关键耗材与部件，在硅片产能扩张的大背景下需求快速增长。随着大尺寸时代的来临，碳碳复合材料有望加速替代石墨材料。我国晶硅制造热场材料行业起步较晚，光伏行业发展前期，其单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统部件材料主要采用国外进口的高纯、高强等静压石墨。

　　2016年以来，碳碳复合材料产品在单晶拉制炉热场中的产品替代率快速提高，碳碳复合材料坩埚、导流筒产品的市场占有率已超过等静压石墨产品，成为光伏用单晶拉制炉热场系统部件的主要材料。

　　热场耗材的寿命有限需定期更换。坩埚和加热器的损耗最快，更换周期是 6-8 个月左右；保温筒的使用寿命为 1 年半左右，导流筒的使用寿命约为 2 年左右。

　　为了实现降本增效，硅片尺寸开始大型化的趋势，部分单晶炉设备将进行升级改造，采用更大尺寸的热场。

　　1)32 寸热场所需 100 台单晶炉设备且所需数量逐年递减，每台新增价值为 25 万元，因此每 GW 对应热场价值量为 2500 万元。

　　海外热场供应商主要是有西格里（SGL）集团、东洋炭素株式会社，以石墨热场系统为主，属于被替代对象。

　　公司采用定向流动快速化学气相沉积技术，批量制备大尺寸先进碳碳复合材料产品的沉积周期小于 300 小时，为传统沉积周期 1/2 以内，极大地减少了电力消耗，降低了生产制备成本。

　　公司自 2016 年开始碳碳、碳陶产品研发，目前已在北京高端制造业基地（房山）建立碳基、陶瓷基复合材料制品研发及生产示范线，应用仿真分析、优化设计等技术，在预制体编织、气相沉积、反应熔体渗透等方面进行大量验证性试验，并取得实质性进展。

　　2021 年 1 月公司在北京设立控股子公司天力九陶，2021 年 5 月在四川江油设立控股子公司天力新陶，专注于光伏热场、航空航天、高端装备异形件用碳碳复合材料及高性能碳陶制动盘。公司在四川江油天宜上佳智慧交通数字科技产业园打造 2000 吨级碳碳材料生产线，未来将成为公司的第二增长曲线 日，公司与江油市人民政府签订《天宜上佳智慧交通数字科技产业园项目投资建设协议》，公司计划在江油高新区投资约 11 亿元，计划总净用地面积约 532.09 亩，建设天宜上佳智慧交通数字科技产业园。

　　（6）公司组建了强大的碳碳/碳陶专业技术研发团队，共计 16 人，其中硕士以上学历有 12 人，其中博士 1 人，团队成员来自西北工业大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学和北京科技大学等国内外知名院校，该业务的技术带头人为中国航天科技集团材料专家组成员，从事碳碳、碳陶复合材料研究与生产管理 26 年。

　　随着运行速度不断提高、车辆载重不断增加，铁路车辆对闸片/闸瓦的材料及性能要求越来越高。高速列车闸片在高速摩擦产生的高温下工作，高速列车在制动时，其制动元件的温度将达到 500℃以上，瞬时温度甚至可达 1000℃左右。

　　我国高铁列车开通后，闸片全部依赖进口，且在 2012 年前处于技术保护期，进口闸片普遍存在价格高、供货周期长和售后服务差等问题。

　　根据《2020 年铁道统计公报》，截至 2020 年底，我国动车组共拥有 31340 辆，合 3918 标准组（以 8 节编组为一个标准组），2016-2020 年新增动车组数量（标准组）分别为 380、349、321、409、253组。

　　根据《国家综合立体交通网规划纲要》，在未来 15 年（2021 年-2035 年），中国将建设 5.37 万公里的铁路，其中高铁 3.21 万公里，年均建设高速铁路 2140 公里，截止到2020年，中国动车组配置标准为 9.87 组/百公里，以此计算，未来 15 年，每年新造动车组需求在211 组左右，相比 2019 年之前建设速度有放缓。

　　受疫情影响，新冠疫情下 2020 年国铁铁路旅客发送量/铁路旅客周转量分别同比下降 39.4%/43.2%，导致客户需求量下降，2020 年平均每年闸片更换次数有所下降。

　　公司粉末冶金闸片业务可分为三种方式：“国铁联采”、“检修模式”、“系统集成”。其中，“国铁联采”及“检修模式”获取的业务，主要基于各路局通过“国铁联采”或“检修模式”对闸片进行维修、更换的采购需求，外部环境主要由动车组保有量以及列车的开行量和运行效率决定；“系统集成”获取的业务主要基于系统集成商纵横机电的采购需要，外部环境主要由国铁集团每年新增投放动车组数量决定。

　　（1）材料配方——打破传统思维产品具有高性能打破行业传统材料配方构建思维模式，通过调整摩擦组元和润滑组元的类型及其配比，在保证基体强度的同时，充分发挥“石墨”的特性，提高闸片的导热性和确保不同速度下足够高的摩擦系数及其稳定性。

　　公司以制动闸片业务为基础，先后通过设立子公司/收购的形式发力新材料领域，目前已形成轨道交通制动系统、结构功能一体化（碳纤维）复合材料制品、碳碳/碳陶复合材料制品、大型金属结构件加工等四大业务板块，已形成新材料平台企业雏形。电动卷闸门自动开了电动卷闸门卡住了