新材料行业国产替代与技术迭代

投资主线

锂电&储能类材料：在新能源汽车销量增速放缓带动动力电池增速放缓的后补贴时代， 新型储能方式的成长空间料将持续开启，安全性/可持续性、大容量性等因素将成为引领电 池材料行业发展的关键，我们看好锂电池产业链上复合铜箔、负极包覆、气凝胶、半固态 电解质材料，和钠电池及钒液流电池产业链的发展机会。 光伏类材料：2023 年或将为 TOPCon 组件规模放量元年，而 HJT 组件生产处于降本 之中。因硅料价格下跌而出现的利润缺口料将顺着产业链向下游传导，而因技术迭代产生 的盈利溢价将逐步渗透产业链各个环节。我们认为同时受益于量增逻辑及技术迭代过程带 来偏紧供需结构的材料如银浆、POE 胶膜、焊带等值得关注。

风电类材料：2023 年或迎来装机集中落地，在高需求的驱动下，预计风电材料的供 给紧缺环节盈利有望稳中有升，叠加 2023 年钢、铜等大宗商品原材料价格整体预计仍将 持续震荡下行趋势，风电材料有望迎来量利齐升的阶段。

锂电&储能类材料：安全性和可持续性发展引领电池材料发展

1）锂电池：构建可靠未来，安全与可持续性引领锂电池材料行业发展

后补贴时代，新能源汽车销量增速放缓带动动力电池增速放缓。我国新能源车购车补 贴于 2022 年结束，且国内碳酸锂价格波动导致 2023 年一季度新能源汽车销量增速显著放 缓。随着不利因素出清，国内新能源汽车需求年内有望逐步回升。全球角度，国内外电动 化渗透率料将继续保持增长，但由于现阶段电动车生产基数已经增大，预计动力电池需求 增速也将相应下降。

新型电力系统建设渐深化，储能成长空间持续开启。清洁能源如光伏发电和风力发电 的间歇性确实需要配合储能技术来平衡电网供需并实现电网的稳定调控。截止目前，新型 储能凭借优秀的响应速度和空间灵活性实现规模不断提升，2022 年全球新型储能累计装 机规模同比增长超 80%，其中电化学储能占据绝对主导地位，比重达 95%以上。随着风、 光电等绿色能源进一步在全球电力市场的渗透，预计全球电储能的规模也将进一步提升。

安全性和可持续性发展将成为引领电池材料行业发展的关键。随着锂电池规模的不断 扩大，安全性问题可能对整个产业链造成负面影响，包括生产厂商、供应链和市场。通过 提高安全性可以降低潜在的风险和责任，促进整个产业的可持续发展。此外，随着能源转 型和环保意识的增强，锂电池利用的可持续性也备受关注。提高安全性可以减少电池损坏 和故障率，延长电池的寿命和循环利用周期，减少对有限资源的消耗。

保障快充和循环稳定性，负极包覆材料添加比例将进一步扩张。负极包覆材料是锂离 子电池负极的重要改性材料，能够避免石墨类负极材料的层间剥落现象，提高电池的循环 性能。随着快充和硅碳等新型电池技术的发展，负极包覆材料的需求量不断增加。在快充 性能要求不断提升趋势下，负极包覆材料的添加比例将随之增加，而硅碳作为新型负极材 料，对负极包覆材料的添加比例也会更高。随着新能源行业发展，负极包覆材料在负极的 渗透率预计将不断提升。

强化保温隔热能力，气凝胶在电池隔热材料中加速渗透。气凝胶在新能源车领域是一 种有前途的隔热材料，可用作插片安装于锂电池模组之间，并与云母片结合使用。它能够 满足电池系统在短时间内不发生火灾和爆炸的安全要求，而且是目前唯一能够达到这一要 求的材料。由于工信部对电池热管理性能要求的提高，预计气凝胶将在新能源车领域快速 普及和推广。新能源汽车用气凝胶保持高速增长，工业保温用气凝胶增长稳健，我们对气 凝胶需求持乐观态度。

减少电解液的安全风险，半固态电池应运而生。液态电池向固态电池的转化是电池的 长期发展趋势，我们预计固态电池技术迭代中将逐步降低电解质液体含量，遵循“液态半固态-固态”的发展轨迹。2023 年以来，部分企业宣布拟将半固态乃至固态电池进行装 车，产业关注度显著提升。

加强资源回收与循环利用，推动循环经济的发展。我国锂电池产业面临资源稀缺、环 境污染等问题。利用废旧电池回收材料、开发可再生能源驱动的电池生产等，以减少对有 限资源的依赖，降低环境影响是提高锂资源安全性的不二法则。伴随此批磷酸铁锂电池进 入退役期，未来的待回收电池的主力军变为磷酸铁锂电池。铁锂回收具有较高技术壁垒， 掌握电池级磷酸铁回收能力和可处理报废旧铁锂电池的企业将显著提升盈利能力和构筑 差异化货源渠道优势。

2）钠电池：钠离子电池技术路线多元化前进，钠电产业化将至

聚焦储能高速发展，钠电作为储能的重要补充有望受益。产业化的钠离子电池原材料 具有成本优势，且在安全性能、高低温性能和倍率性能上表现更为优异。发展无资源限制 的钠离子电池将有助于实现我国能源战略发展的安全性和独立性。

层状氧化物和聚阴离子电池路线先行，普鲁士蓝（白）技术路线保持高度关注。层状 氧化物比容量突出，但稳定性较差；聚阴离子稳定性好，比容量较低；普鲁士蓝(白)成本 较低，比容量较高，稳定性存短板，主要系合成过程中存在结晶水难题。

生物质作硬碳原料成本低，有望成为钠电硬碳负极的主流选择。目前主流厂商在钠电 负极上的布局，以硬碳为主，软碳为辅。硬碳前驱体路线多元化，其中生物质基为当下主 流路线。生物质包括椰壳等，具有可持续使用、低成本的特点，但原料差异往往会导致硬 碳材料性能不稳定。

3）钒电池：全钒液流电池在长时大储或容量型储能领域具备广阔市场空间

天然适配大规模长时储能项目，钒液流电池装机规模有望放量，拉动钒需求增长。由 于风光发电的间歇性和水力发电面临枯水期等不稳定因素，大型风光水电站配套长周期、 大容量的长时储能项目有望替代火电成为未来主要的基础负载发电厂。钒液流电池作为一 种新型电化学储能技术，具有功率大、容量大、安全性高、寿命长、可深度充放电等优点， 被业界认为是最具发展前景的长时储能技术，与锂电池在储能应用的不同细分领域形成差 异化竞争。随着技术升级推动钒液流电池初装成本不断下降以及储能运营商收益模式的逐 渐清晰，其有望受益储能装机规模高景气和自身渗透率持续提升的双重驱动，同时氧化钒 原料约占钒液流电池成本的 30%-40%，为产业链价值分配最大环节，有望迎来量利齐升。

预计 2024 年全球钒液流电池新增装机量有望达到 3.3GW，同比增长 151.0%。随 着国内及海外新型储能装机量的增长与钒液流电池的渗透率提升，预计钒液流电池将在 2023-2025 年实现快速放量，后续随着渗透率接近天花板，增速获奖有所放缓。我们预计 2023-2026 年全球钒液流电池装机规模有望分别达到 1.3/3.3/5.7/6.2 GW，对应 CAGR 为 68.1%，钒液流电池耗钒量预计将分别达到 1.5/3.7/7.2/7.8 万金属吨，对应 CAGR 72.3%。2023 年国内有大量的钒液流电池储能项目开工建设，考虑建设周期，预计下半 年新增装机规模将高于上半年，由于低基数效应，预计全年同比增速将达到 356.7%，2024 年全年新增装机规模同比增速将达到 117.5%。

资源、产线和技术等前置条件构筑高壁垒，国内钒原料端 CR3 为 50%。钒液流电 池产业链上游端即电解液钒原料环节的高壁垒主要体现在三个方面：1）资源。自然界中， 钒很难以单一体存在，主要与其他矿物形成共生矿或复合矿，因此具有提钒经济效益的含 钒矿物种类较少，国内主要以钒钛磁铁矿为主，仅少数企业拥有该类矿山；2）产线。目 前主流的提钒方式是从钒渣中提钒，而钒渣主要通过高炉-转炉长流程炼钢产线获得，因此 从事钒原料业务的企业要么自身就是钢企，具备长流程炼钢产线，要么母集团或子公司具 备相应产线，否则只能外购昂贵的钒渣；3）提钒技术。没有优良的提钒技术就无法实现 较高的钒回收率和综合资源开发利用能力，目前河钢承德氧化钒等公司回收率均在 80% 以上。高壁垒塑造了高集中度的行业格局以及较高的毛利率水平，行业排名前二的核心企 业钒钛股份和河钢股份内市占率分别为 27%和 13%，2022 年钒制品业务毛利率分别为 32.1%和 21.6%。

钒原料端新入局玩家较少，一线钒制品企业积极向电解液环节延申布局。国内新增钒 生产项目数量较少，仅龙佰集团“钛铁精矿碱性球团湿法工艺年产 3 万吨五氧化二钒创 新示范工程”项目是较大增量，但投产时间在 2025 年。一线钒企如中核钛白等基于自身 资源优势，纷纷加码钒液流电池产业链中游的电解液环节，由于电解液业务较传统钒制品 业务附加值更高，有望进一步增厚企业业绩。

钒液流电池渗透率提升过程中，拥有上游钒资源并布局电解液材料的企业最为受益。 我们基于逻辑斯蒂曲线和过去十年锂离子电池在储能领域应用的渗透率发展趋势，考虑到 当前技术水平下全钒液流电池的能量密度、转换效率、初始投资成本较锂电池仍有一定差 距，预计钒电池将于 2024-2026 年在长时大储细分领域实现渗透率的快速提升，对主流 储能锂电池形成替代。2023 年为钒液流电池渗透率跃升的第一阶段，我们判断在钒液流 电池装机量上升的过程中，兼有钒资源供给和电解液业务的企业将最为获益。

光伏类材料：技术迭代带来新成长

光伏领域技术迭代为行业发展方向，带来材料的相应发展。光伏产业链可以划分为硅 片、电池片、组件等环节，应用端为终端电站。光伏技术迭代带来材料端的相应发展，我 们认为 2023 年为 TOPCon 组件规模放量元年，HJT 组件生产处于降本之中，钙钛矿组件 仍处于瓶颈突破阶段，硅片、电池片、组件端存在不同材料的迭代机遇。

1）硅片材料：大型化、N 型化趋势明确，高纯石英砂及石英坩埚供需紧张

大型化及 N 型化趋势推动硅片降本。硅片大尺寸化可以增加各环节的产能输出，摊销 生产制造过程中部分人工、折旧、水电气等成本，降低非硅成本。大尺寸硅片的生产需要 更大炉径的单晶炉设备以及大尺寸相适配的坩埚等。根据 CPIA 数据，2021 年大尺寸硅片 市场份额已由 2020 年的 4.5%大幅提升至 45%左右，同时 CPIA 预测 2022/2023 年市占 率有望分别达到 75%/90%左右。N 型硅片相较 P 型硅片具备更高的复合载流子寿命、更 低的氧含量以及更加集中的电阻率分布，生产工艺方面除了在硅料掺杂元素上的差异以外 （N 型掺杂磷元素，P 型掺杂硼元素），N 型硅片对于生产制备过程中的控碳、纯度要求 更高，石英坩埚的更换频率会显著增加。截至 2021 年 N 型单晶硅片的市占率仅 4.1%， CPIA 预计未来 N 型硅片的市占率会逐步提升，2030 年左右市场占比有望达到 48.3%。

供需紧缺推动高纯石英砂及石英坩埚价格持续上涨。根据 SMM 数据，2023 年 5 月 17 日 6M 级别高纯石英砂均价已由 2023 年 1 月初的 65000 元/吨上涨到 210000 元/吨。 根据欧晶科技年报，2022 年石英坩埚平均售价为 6235 元/只，同比+73.92%，一方面是由 于欧晶科技大尺寸坩埚销售占比持续提升，另一方面也受益于石英坩埚在供不应求背景下 的价格持续上涨。根据中信证券研究部基础材料和工程服务组 4 月 22 日外发报告《海外 扩产影响有限，中期格局维持偏紧》预测，从需求端来看，假设未来 2 年光伏装机需求 保持 20%~30%的年复合增速增长到 2025 年全球新增光伏装机量达到 550GW，大尺寸 占比及 N 型硅片占比持续提升，预计 2025 年生产端对应的光伏高纯砂需求或达到 17~ 18 万吨左右，叠加企业 1~2 个月的正常库存需求水平，预计总需求量或达到 20 万吨左 右。按照中内层占比 60%左右来测算，我们测算 2025 年中内层砂总需求或达到 12 万吨 左右，而 Silbelco 和 TQC 预计 2025 年产销规模在 4~5 万吨左右，较难满足中内层 砂的供需缺口；即使按照 30%的内层砂来测算，预计 2025 年内层砂总需求约 6 万吨， Silbelco 和 TQC 的产能较难满足内层砂缺口。供需格局偏紧，中内层砂的供需缺口预计 仍将主要由国产砂石英股份来弥补。

光伏产业技术升级趋势下，钨丝有望成为下一代母线材料。光伏产业持续降本增效推 动硅片加工环节呈现“大尺寸+薄片化+细线化+自动化及智能化”的发展趋势。虽然目前金刚 线母线仍以钢线为主，但随着光伏产业愈发重视降本增效，要求硅料损耗降低和硅片厚度 减薄，金刚线母线线径逐代下降。根据中钨在线，在金刚石微粉质量、生产工艺、镀层厚 度等因素都相同的情况下，与主流的碳钢丝金刚线相比，钨丝金刚线线径一般减小 5μm， 使用寿命约为碳钢丝金刚线的 10 倍以上，且断线率更低，抗拉强度更高。未来随着市场 晶硅切片用金刚石线主流产品母线线径已接近碳钢丝材料的天花板，以及钨丝生产技术的 成熟，光伏钨丝渗透率有望逐年提升。

全球光伏行业高景气度延续，推动光伏钨丝行业需求快速增长。我们假设 2022-2025 年钨丝线渗透率分别为 10%/30%/50%/70%，可测算出 2025 年全球光伏钨丝需求量达到 4813 亿米，2022-2025 年行业需求 CAGR 达到 164%。

2）电池片材料：N 型电池迭代，银浆焊带环节受益

受益于 N 型电池迭代与技术壁垒升高，银浆环节有望迎来量利齐升过程。技术增效是 光伏长期降本的根本路径，伴随 PERC 电池转换效率已接近极限值，TOPCon、HJT 等 N 型电池进入规模化推广应用，进而带动更高价值量的 N 型银浆占比提升。我们预计 2023 年全球银浆市场空间有望达到 260 亿元，同比增长 45%。随着光伏新装机量快速增长与 N 型电池渗透率提升，单位银浆耗量在 2023 年将明显提升，后续各类银浆单耗均呈下降趋 势，我们预计 2023-2025 年全球 N 型银浆市场空间有望分别达到 117/212/333 亿元，对 应 CAGR 为 68.71%，2023 年 N 型银浆市场空间有望达到 117 亿元，同比增长 375%。

异质结电池降本诉求仍然强烈，降低银浆成本为核心。目前降银的技术路线多样，主 要分为两大类。第一类是使栅线宽度变窄以节约银浆耗用量，目前逐渐由 MBB 发展到 SMBB，而 0BB 技术仅仅保留细栅线，可进一步降低银耗。第二类降银路线是利用贱金属 替代银——银包铜和电镀铜技术，银包铜技术是将银覆盖在铜粉表面来减少银的用量，通 过调整银和铜的比例，在保证一定转化效率的同时降低成本，而电镀铜则是利用电解原理 在导电层表面沉积铜制作铜栅线，可以实现完全无银化。

受益于 TOPCon、HJT 技术推广，SMBB 焊带及低温焊带市场渗透率有望加速提升。 顺应电池片主栅数量增加趋势，通过细线化以实现组件提效降本是焊带行业技术迭代的核 心逻辑。目前市场的主流焊带为 MBB 焊带，线径更细、可靠性更高、组件单位耗量更低 的 SMBB 焊带是未来迭代方向。随着 TOPCon 电池与 HJT 电池的产业化加速推进，我们 预计 2023 年光伏焊带市场空间有望达到 191 亿元，同比增长 38%。在下游新增装机总量 放量，组件单位焊带耗量与焊带单价略有降低的趋势下，我们预计 2023-2025 年焊带行业 市场空间有望达到 56/92/135 亿元，对应 CAGR 为 55.26%。其中，N 型电池市场渗透率 的增加将带动 SMBB 焊带与低温焊带市场需求上升，我们预计 2023 年 SMBB 焊带/低温 焊带市场空间分别为 56/9 亿元，同比增长 522%/228%。

3）组件相关材料：N 型组件渗透率提升，封装需求升级

N 型组件渗透率提升，胶膜需求结构变化，POE 粒子呈现供需缺口。N 型电池+双面 组件渗透率提升显著拉动 POE 胶膜需求，光伏级 POE 粒子需求提升，预计 2023 年光伏 级 POE 粒子供应弹性有限，国产 POE 粒子量产有望于 2024 年落地，将实现部分进口替 代。

风电类材料：行业装机高景气，量利齐升逻辑明确

2023 年风电装机容量有望实现高增速，行业高景气度已经开始兑现。一季度全国新 增风电装机容量增幅明显，风电装机高景气度已经开始兑现，交付高增速推动风电材料环 节量利齐升。从盈利能力看，在高需求的驱动下，预计风电材料的供给紧缺环节有望稳中 有升。在成本端，近期风电零部件主要原材料价格处于下跌周期，考虑到风电零部件定价 周期多以年度为单位，有望带来利润弹性。

预计二季度进入装机集中交付期，海风成长性凸显。从招标维度看，2022 年风电招 标规模超预期但全年新增装机规模低于预期，我们认为未落地的招标量将在 2023 年完成 交付，预计二季度进入集中交付期。目前国内各沿海省份规划的海风项目总装机容量已超 过 40GW，全国 2022 年海风招标量为 15.9GW，同比增长 469%。2023 年 1-4 月招标量 为 2.86GW，我们预计 2023 年我国海风装机有望达到 10GW，同比增长 144%，到 2025 年有望达到 20GW，成长性凸显。

1）塔筒桩基：产品迭代升级，旺季交付下量利高弹性

深远海化推动塔筒产品迭代，行业加工费存在上升空间。目前国内已装机海风项目水 深多在 15-20m，基本采用单桩基础结构，深远海化背景下随着国内海风项目离岸距离不 断提升，2022 年以来招标项目平均水深提至 30m，随着项目水深的持续增大，有望带动 水下基础由单桩向导管架和漂浮式系统迭代。受益海风装机高景气，行业排单旺盛，塔筒 桩基企业议价能力有望提升，加工费水平存在上升的空间。

2）海缆及材料：海缆放量在即，绝缘材料国产化进程提速

预计 2023 年二季度开始进入海缆交付高峰期，海缆产品结构向高毛利结构转型。我 们预计 2022-2025 年我国海缆市场空间（含敷设）有望分别达到 83/218 /323/460 亿元， 对应 CAGR 为 77.26%，预计海缆市场单位投资量分别为 20/22/22/23 亿元/GW。随着 2022 年海风招标增量回暖，2023 年海缆行业交付量有望高增，受季节因素影响，我们认为行 业二季度将进入集中交付期，行业头部企业订单和产能饱满的情况有望再次集中体现。随 着深远海化趋势的明确，更高价值量的高压海缆和柔性直流电缆市占率的提升也使得海缆 环节产品结构向高毛利结构转型。

超高压陆缆及海缆需求快速增长，预计 2025 年线缆用超高压材料市场规模达 114 亿 元。在超高压（110kV 以上）陆缆及海缆的需求拉动下，线缆用超高压高分子材料有望迎 来快速发展期。我们预测 2025 年超高压高分子材料市场规模为 114 亿元，对应 2022-2025 年 CAGR 为 20.47%；其中，预计 2025 年陆缆市场规模为 81 亿元，海缆市场规模为 32 亿元，对应 2022-2025 年 CAGR 分别为 10.35%和 93.13%。

高压绝缘材料供需紧张，核心材料国产化加速。风电行业装机快速提升带动对海缆材 料的需求，其中绝缘材料和屏蔽材料是电缆产业链中具备核心技术，并且尚未实现完全国 产化的环节。目前高压绝缘料国产化率仅为 15%，110kV 绝缘料仅万马高分子、燕山石化 等少数企业具备生产能力；220kV 及以上绝缘料约 90%份额被北欧化学、陶氏化工垄断。 考虑到高压陆缆和海缆行业的迅速成长与核心材料国产化需要，绝缘材料和屏蔽材料的需 求预计将迎来高速增长。

3）叶片及材料：大叶型产品紧缺持续，量利提升趋势明确

风机大型化趋势加速，促进大叶片需求高景气。据 CWEA 统计，国内新增风电机组 平均单机容量不断攀升，2022 年风电单机容量 4.3MW，同比增长 37.9%，风机大型化节 奏明显加速，叶轮直径持续增长，大叶型叶片需求旺盛。强劲需求下国内叶片龙头企业加 速布局大叶型产品，同时小叶型产品供过于求。国内中材科技和时代新材为叶片行业龙头， 呈双龙头竞争格局，我们测算 2022 年二者合计市场份额约 60%。

氢能类材料：氢能行业起步期，材料需求增长空间大

1）电解槽和燃料电池是目前氢能产业链中增速较为确定的子行业

国家发改委 2022 年 3 月发布的《氢能产业发展中长期规划（2021-2035）》将氢能 定义为国家能源体系的重要组成部分，提到了氢能行业具体的量化目标，即到 2025 年， 氢能车保有量达到 5 万辆，可再生制氢量达到 10~20 万吨。目前氢能各环节发展还处在产业化的前期，如果从短期预期看，上游绿氢与下游应用中的燃料电池车辆是产业链中增长 较为明确的赛道。 绿氢领域的增长高确定性来源于大型电力、冶金、化工企业基于“双碳”目标下规划 的绿氢示范性项目，随着这些示范性项目的推进，作为制氢设备的电解槽采购需求短期有 望快速扩张。按照势银的统计，2022 年电解槽需求量约为 0.8GW，我们预计 2025 年约 有 7GW 的电解槽出货量，对应或有 13～14GW 的累计需求。下游应用环节，2022 年全 年燃料电池汽车销量为 3816 辆，2023 年前 4 月份燃料电池车销量约为 1000 辆，维持增 长。

展望未来，在上游制氢环节快速发展，绿氢渗透率逐步提高的假设下，我们认为绿氢 中最核心的电解槽部件有望实现持续增长，考虑今年年初电解槽出货量的快速增长，我们 认为 2023 年电解槽环节有望达到 145%的增速，出货量接近 2GW，并将在之后两年实现 高双位数的增长。燃料电池汽车方面，国家政策和地方政策有望有力加速商业化进程，我 们预计 2023 年燃料电池车销量能够达到 7000 辆以上，同时在 2024、2025 年两年间将每 年实现翻倍左右的增长，2025 年有望达到 4 万辆的年销量。

2）隔膜、电极材料是电解槽设备中的核心材料

在绿氢环节，考虑到经济性和技术成熟性，我国绝大部分项目选择的制氢设备是碱性 电解槽（Alkaline Electrolyzer，简称 ALK）。碱性电解槽主要由端压板、密封垫、阴极电 极、阳极电极、隔膜、双极板等零部件组成。其中，极板、隔膜和电极较为关键，极板的 作用是支撑电极和隔膜及导电，隔膜的作用是防止氢气和氧化的混合，电极的作用是提供 电化学反应发展的核心部件，也是决定电解槽制氢效率的关键。成本方面，电极的制造占 碱性电解槽成本的 41%，阴极和阳极成本占比为 8%，隔膜占成本的 8%，而双极板占成 本的 7%。此外，电解槽占系统总成本的 45%，BOP 占总成本的 55%。 材料方面，国内极板使用的材质一般是铸铁金属板、镍板或不锈钢金属板；隔膜方面， 国内企业广泛采用 PPS 隔膜，但绝大部分依赖进口品牌供应；电极方面，大型电解槽采 用的电极大都为镍基，具体包括纯镍网、泡沫镍、以纯镍网或泡沫镍为基底喷涂高活性催 化剂，目前 ALK 用镍网已全部国产化，企业分布在湖北居多。

在电解槽出货规模快速增长、电解槽单价基本维持稳定的假设下，我们对电解槽所用 关键材料的市场规模进行测算，预计到 2025 年，电解槽整体市场空间 180.3 亿元，单体 电解槽零部件市场空间 67.6 亿元，其中，电极、极板的市场空间分别为 5.4/5.4/4.7 亿元。

3）氢能车产业链关注电池核心材料和碳纤维

燃料电池系统是燃料电池汽车的核心部件，目前占整车成本比例约为 60%，而燃料电 池电堆是燃料电池系统的核心组成部分，技术门槛较高，占燃料电池系统成本的 55%。燃 料电池电堆主要由膜电极、双极板及其他结构件构成，膜电极是电堆的核心部分，由质子 交换膜、催化剂、气体扩散层构成，占电堆约 66%的成本。

技术方面，燃料电池电堆的一级零部件膜电极已基本完成国产化，但其中的质子交换 膜、气体扩散层，大部分仍依赖国外企业，国产化程度较低，这些部件同时也是膜电极的 核心部件。国产化程度较低的原因主要是相关化工材料的工程化遇到难度，且国内材料使 用率较低，技术迭代较慢；而海外企业拥有更多的技术积累，在研发、工艺、材料上都较 国内更有优势，国内企业的追赶仍然需要时间。我们预计随着国内车辆的快速增长，海外 材料供应链也可能出现匹配不足的问题，或为国内材料的推广试用提供新的机会，加速国 内材料的进步和普及。

市场空间方面，随着燃料电池汽车销量的快速增长、平均单车功率的提升以及燃料电 池车销量结构的变化，燃料电池电堆的需求量有望快速增长。同时，尽管规模效应和国产 化替代使得电堆成本有一定下降，但数量的增长将带来广大的市场空间，我们预计 2025 年燃料电池电堆材料市场空间将超过 60 亿元。

除燃料电池系统外，燃料电池车的快速放量也将有力带动用于制作储氢瓶的碳纤维需 求。在车载储氢瓶上，国内目前主要采用技术上比较成熟的Ⅲ型瓶，而Ⅳ型瓶相比Ⅲ型瓶 在轻量化上有较大改进，在储运效率、质量储氢密度以及成本都有所改善，单瓶所用的碳 纤维也有所下降，因此预计是未来的升级方向。压力水平上，国内目前车载储氢瓶的主要 规格是 35MPa，随着技术的发展将逐渐向 70MPa 转变。 根据势银统计数据，2022 年车载储氢气瓶单瓶耗用碳纤维量约为 41.3kg，根据中科 院宁波材料所特种纤维事业部的数据，在储氢压力由 35MPa 增至 70MPa 时，碳纤维的用 量将会增加约 10%，而我们假设随着国内加工效率的不断提高，Ⅳ型瓶 2023 年开始单瓶 耗用碳纤维约为 35kg。我们认为储氢瓶压力水平的提升将带动单瓶耗用碳纤维的增长，未 来随着Ⅳ型瓶的渗透增速会有所下降。在燃料电池车放量、储氢瓶压力水平上升、Ⅳ型瓶 渗透率逐步提高的假设下，我们认为车载储氢瓶碳纤维的市场规模将快速增长，2025 年 市场空间达到 19 亿元。

除上游制氢和下游应用以外，氢能的发展也将推动中游储运的材料进步。固态储氢技 术通过化学或物理吸附原理将氢气吸附或储存，储氢材料主要为纳米材料和金属氢化物。 镁基储氢合金因具备质量轻、密度小、储氢容量高、资源丰富及价格低廉等优点，相比传 统的金属氧化物更具优势。综合多种储氢方式的优劣势，固态储氢具有良好的潜力，具备 常温常压储氢以及储氢/放氢过程可控的优点，但目前技术水平有待提升，需要寻找性能更 优、造价耕地的储氢媒介，并寻找合适的热源降低放氢成本。

消费电子&半导体新材料：期待下半年消费电子复苏 拐点，聚焦产业链国产化逻辑

消费电子类材料：OLED 产业链上游材料附加值高，业绩弹性更强

预期下半年消费电子需求有望复苏，OLED 产业链上游材料弹性更强。经历了 2022 年全球产业寒冬，面板需求低迷，价格持续走低，各大面板厂商自 2022 年四季度起采取 措施控制稼动率，2022 年 12 月国内液晶面板厂平均稼动率为 73.2%，环比下降 2.5 个百 分点。从面板行业的基数来看，市场低迷叠加一季度传统淡季，2023 年 Q1 全球大尺寸面 板的出货量为1.91亿片，同比下降22.64%，出货面积为0.49亿平方米，同比下降16.29%。 经历了 2022 全年的减产和去库存，终端面板库存逐步见底，随着二季度市场消费好转， 叠加“618 年中大促”、“亚马逊备货季”等促销季的带动，需求增加并传导至上游面板 厂，据 CINNO Research，a-Si/LTPS 面板以及柔性 AMOLED 等大部分项目均有相应的 加单情况，部分产品订单能见度已直达 6 月底，预计到 2023 年第三季度前，中国大陆面 板厂的稼动率有望恢复至 80%以上。从面板价格走势来看，2023 年 1-4 月液晶面板价格 已经开始从底部逐渐上行，呈现上涨趋势，2023 年 4 月，55 寸和 65 寸液晶电视面板价 格分别回升至 106 美元/片和 146 美元/片，环比分别增长 10.42%和 7.35%。我们认为 2023 下半年面板出货同比提升具备较大概率，行业数据有望出现明显的同比及环比改善。随着 下游需求的复苏，材料公司有望实现业绩和估值的同步提升。OLED 产业链上游材料因其 附加值相对高，盈利能力受原材料价格扰动更少，叠加国产替代的逻辑，具备更强的业绩 弹性。

半导体类材料：国产化是长期主线，关注细分赛道技术能力领先、具备量 产供应能力的龙头企业

长期半导体材料市场规模料将持续增长，短期看下半年有望出现库存周期拐点。长期 看，2000 年至今，半导体市场规模呈现周期性波动，但一路向上，受益于下游 5G、人工 智能、汽车电子、物联网等新应用的陆续兴起，仍具备不断成长的动力。SEMI 预测，2022 年半导体材料市场规模将增长 8.6%，达 698 亿美元，其中，晶圆材料市场增长 11.5%， 达到 451 亿美元；封装材料市场增长 3.9%，达到 248 亿美元；2023 年半导体材料市场规 模预计将超过 700 亿美元。短期看，2022 年下半年至今，半导体去库存持续推进，我们 预计今年下半年行业将出现库存周期拐点，叠加消费电子的需求恢复，晶圆厂稼动率有望 提升，带动材料需求。晶圆制造材料中硅片金额占比最高为 35.0%，其次为电子气体占比 14.0%，光掩模占比 13.0%，工艺化学品、光刻胶配套试剂、光刻胶、CMP 抛光材料、靶 材占比分别为 8.0%、8.0%、6.0%、6.0%、2.0%。封装材料中封装基板金额占比最高为 40%，其次为引线框架和键合线，占比均为 15%，包封材料、陶瓷封装材料、芯片粘接材 料占比分别为 13.0%、11.0%、4.0%。

海外对华产业链限制依然严峻，聚焦半导体产业链国产化逻辑。2022 年 10 月美国出 口管制新规对中国半导体先进制程加以限制，12 月 15 日，美国商务部将长江存储、上海 集成电路研发中心、上海微电子、深圳鹏芯微等 36 家中国实体加入实体清单。继美国之 后，2023 年荷兰和日本相继加入限制阵营。2023 年 3 月 8 日，荷兰贸易部长在致议会函 中提出将***出口管制的范围由最先进的极紫外（EUV）***扩大到深紫外（DUV） ***，受新规影响，ASML 需要申请出口许可证才能转运其 DUV ***。3 月 31 日， 日本东京宣布计划限制六大类 23 种半导体制造设备出口，涵盖了几乎整个半导体生产流 程，包括晶圆制造、晶圆清洗、沉积、回火、微影曝光、蚀刻和晶圆检测等关键环节。在 海外持续加码限制下，中国国内半导体产业链承压，从中国半导体器件进口数据来看，2023 年 1 月进口数量降至 2017 年以来最低值的 266 亿个，同比和环比分别下降 56.96%和 41.66%，进口金额 16.2 亿美元，同比和环比分别下降 27.32%和 36.49%。美日荷的限制 措施预计将加速我国半导体设备、零部件及材料端的国产化替代进程，半导体细分赛道具 有较大的国产替代提升空间。

合成生物学材料：看好产业化加速阶段的高成长

“低碳趋势+政策支持+技术成熟”，合成生物学产业化加速

“碳达峰、碳中和”目标明确，合成生物学助力构建绿色工业制造技术体系。”实现“碳中和”的目标需要能源系统和制造业的颠覆 性变革，从化石能源为主转向可再生能源为主，从不可再生碳资源转向以可再生碳资源为 主。OECD 根据案例分析发现，用工业生物技术生产的生物基产品替代石化产品，可以降 低工业过程能耗 15%‒80%、原料消耗 35%‒75%、水污染 33%‒80%、生产成本 9%‒90%， 可以减少燃料相关的温室气体排放量 75%‒80%。发展合成生物学技术，构建绿色、碳中 性工业制造技术体系，是解决经济社会目前面临的资源、能源及环境危机的有效手段，将 为推进我国制造业向价值链高端攀升、推动生物经济发展、建设美丽中国和促进社会经济 可持续发展提供重大科技支撑。

生物经济加速碳中和进程的实现路径。生物经济改变了以化石为燃料或原材料、基于 化学过程的产业发展模式，而是基于生物过程的模式，通过生物技术将可再生生物质资源 转化为生物基产品，以生物资源代替化石资源，以现代生物工艺代替传统化学工艺，以生 物制造代替部分化工制造。因此，生物经济在一定程度上改变了“化石能源模式”，正在 开启新的“生物范式”。一方面，充分利用来自地表的当代生物质资源，替代已封存在地 下的化石生物质资源的使用，形成“生物质—生物基产品—循环利用”或“燃烧—CO2— 生物质”的完整闭环，从而减少化石资源消耗和二氧化碳排放；另一方面，采用生物技术 和工艺，生产和制造生物材料、生物化学品等工业产品，减少对化石原料和化石能源的使 用，降低碳排放。

中国逐步加强顶层战略规划，重视基础研究和技术产业的宏观部署。从“十三五”开 始，合成生物学被列为战略前瞻性重大科学问题和前沿共性生物技术，北京、上海、深圳、 天津等地方政府也陆续将合成生物学列为发展规划的重点关注领域。2022 年 5 月 10 日， 国家发改委发布《“十四五”生物经济发展规划》，这是我国首部生物经济五年规划。规 划提到“推动合成生物学技术创新，突破生物制造菌种计算设计、高通量筛选、高效表达、 精准调控等关键技术，有序推动在新药开发、疾病治疗、农业生产、物质合成、环境保护、 能源供应和新材料开发等领域应用。” 2023 年 1 月 9 日，工信部等六部门印发《加快非 粮生物基材料创新发展三年行动方案》，提出到 2025 年，高效工业菌种与酶蛋白元件不断丰富，非粮生物质利用共性技术取得突破，形成 5 家左右具有核心竞争力、特色鲜明、 发展优势突出的骨干企业，建成 3 至 5 个生物基材料产业集群，产业发展生态不断优化。

美国对合成生物学领域布局最早，近期量化目标有望加速行业技术突破。美国很早就 开始明确支持合成生物学发展，美国政府主要通过农业部（USDA）、美国国家科学基金 会（NSF）、国立卫生研究院（NIH），国防部（DOD）、能源部（DOE）等联邦机构积 极支持合成生物学的基础研究、技术研发和研发中心的建立，积极推动合成生物学领域的 跨学科布局。2022 年 9 月 12 日，美国总统拜登启动《国家生物技术和生物制造计划》， 计划在未来 5 年内，在医药、农业、能源、环保、军工等领域投入超过 20 亿美元以支持 生物制造产业发展。2023 年 3 月，白宫科技政策办公室发布《美国生物技术和生物制造 “大胆目标”》，概述了生物技术和生物制造所带来的宏伟愿景以及研发需求，涉及“解 决气候变化问题”、“粮食和农业创新”、“提高供应链弹性”、“促进人类健康”以及 “推进交叉领域”五大领域，共 49 个“大胆目标”，其中与“生物制造”及“合成生物 学”密切相关的目标就多达 34 个，且给出明确的量化指引，有望加速行业技术突破。

底层技术的成熟引领行业从实验室进入商业化阶段。合成生物学关键底层技术指的是 细胞构建阶段技术，主要运用的是“中心法则”，即遗传信息从 DNA—RNA—蛋白质的 传递。基因测序、基因合成和基因编辑等核心技术的能力增强和成本下降是推动合成生物 行业发展的重要驱动力：1）高效低成本的 DNA 测序是实现 DNA 合成的基础，基因测序 技术已经从第一代发展到第三代，测序能力的提高使人类高速地积累大量的生物数据，根 据创业邦发布的《2022 年中国合成生物学产业发展报告》，近 15 年，基因测序成本以超 摩尔速度直线下降了超一万倍；2）基因合成逐步走向高通量和精准合成，根据创业邦发 布的《2022 年中国合成生物学产业发展报告》，过去 20 年中合成长片段基因的成本也下 降近 1000 倍；3）CRISPR/Cas9 技术引领基因编辑新浪潮，凭借切割位点广泛、编辑效 率高等优势基本逐步替代前两代技术。除此之外，AI 对合成生物学的基因编辑效率、代谢 途径优化、蛋白质设计等方面均有较大提升作用，有望加速菌种改造 DBTL 循环和产业化 落地。

发酵与纯化技术的进步为合成生物学产业化加速提供基础。发酵方面，由于细胞工厂 的底盘细胞和目标产物不同，需设计针对性的培养基，在成熟的发酵产业链中，各参与企 业的竞争，实质上是对工艺、成本、稳定性和规模的控制，通过培养基与发酵菌种的适配， 简化工艺流程，提升整个生物反应效率，降低成本，提升产品批次间的稳定性。同时在培 养基中避免或减少使用昂贵的生长因子和诱导剂有利于进一步降低成本。此外，随着合成 生物学的不断发展，通过不同条件、不同发酵阶段的样品多组学分析解析代谢特征，有望 实现发酵过程的定向调控，提升目标产量，减少杂质产生。分离纯化方面，膜分离、吸附 分离等新纯化技术的不断创新带来更高的产品收率、更低的成本、更少的污染。

预计 2026 年全球合成生物学市场规模达到 332 亿美元，对应 2021-2026 年 CAGR 约为 28%。受益于低碳减排的大发展背景、各国政府的高度重视和政策支持以及底层技术 和工程技术的不断成熟，合成生物学产业化迎来加速发展阶段。根据 BCC Research，2021 年全球合成生物学市场规模约 95 亿美元，预计 2026 年达到 332 亿美元，对应 2021-2026 年 CAGR 约 28%。按应用领域分，BCC Research 预计 2026 年医疗健康/研究/工业化学 品/食品饮料/农业/消费品领域合成生物学市场规模分别为 69/64/64/57/50/28 亿美元，对应 2021-2026 年 CAGR 约 16%/21%/27%/51%/51%/41%；按产业链分，预计 2026 年使能 技术和产品/生物元件/整合系统/终端产品环节合成生物学市场规模分别为 123/22/15/172 亿美元，对应 2021-2026 年 CAGR 约为 29%/22%/24%/30%。

长期来看，合成生物学领域有望将出现一批千亿市值公司。生物医药领域是合成生物 学最早应用领域，也是目前应用最广的领域，随其后化工能源领域为热点，许多初创公司 已经切入食品、农业、化学品、环境防治等应用领域，预计 5-10 年内这些行业将面临合 成生物学技术带来的替代。根据 McKinsey，以合成生物学为代表的生物技术预计在 2030-2040 年间每年带来 1.8-3.6 万亿美元的经济影响；根据 BCG，到本世纪末，合成生 物学有望应用于占全球 1/3 以上产出的制造业中，对应近 30 万亿美元的价值。庞大的潜 在空间中存在着众多市场机会，有望孕育一批千亿市值公司。

工业化学品：低成本+低碳，生物制造重塑化学品生产方式

相比传统化工，生物制造具有低成本+可持续优势。合成生物学在化工领域的应用主 要包含材料、化学品、化工用酶、油类和润滑剂等多方面。如利用改造后的酵母或其他微 生物生产化学品、材料和油类，通过定向进化结合高通量筛选寻找在高温高酸等特殊场景 拥有高活性的酶等。根据 OECD 的报告，生物制造可以降低工业过程能耗、物耗，减少 废物排放与空气、水及土壤污染，以及大幅度降低生产成本，提升产业竞争力。

1）1，3-丙二醇

生物法生产 1，3-丙二醇拥有成本优势和低碳优势。1，3-丙二醇（1，3-PDO）是重 要的有机化工原料，可用于新型聚酯 PTT、多种药物、医药中间体及新型抗氧剂的合成， 其工业化生产路线主要可分为化工法和生物法两大类，与化工法相比，生物法具有原料为 可再生材料、成本较低、过程绿色环保等众多优点。美国杜邦公司是第一家采用基因工程 对菌种改良，进而生产 1，3-丙二醇的厂家，其与生物酶开发和制造巨头 Genencor（杰能 科）公司合作，利用基因工程改造技术，将生成甘油的基因和生成 1，3-丙二醇的基因重 组克隆到一个宿主细胞中，成功开发出使用廉价葡萄糖作为原料，一步高效生产 1，3-丙 二醇的发酵工艺。2022 年 6 月，华峰集团微信公众号宣布完成对杜邦公司旗下剥离出的 生物基产品相关业务及技术的收购，此次收购的资产就包括杜邦公司在美国田纳西州的年 产 8 万吨 1，3-丙二醇生产基地。

1，3-丙二醇主要用于生产 PTT 纤维，国内进口依赖度较高。根据《国内 1，3-丙二 醇市场现状和发展建议》（李烁，李靖），1，3-丙二醇主要用于生产 PTT 聚酯，消费占 比达到 80%，其中 90%的 PTT 聚酯用来生产 PTT 纤维。PTT 纤维具有良好的尺寸稳定性、 高回弹性、柔软性和悬垂性，易于染色，其性能综合了尼龙的柔软性、腈纶的蓬松性、涤 纶的抗污性等，产品广泛用于服装面料、地毯、时装、泳衣、人造革和防护材料等领域。 根据《国内 1，3-丙二醇市场现状和发展建议》（李烁，李靖）的数据，受益于 PTT 纤维 的市场推广，2014-2020 年中国 1，3-丙二醇的需求量由 1.08 万吨快速增长至 4.28 万吨， 但是受限于国内工业化技术和量产瓶颈，我国 1，3-丙二醇仍主要依赖进口，2020 年自给 率仅为 22%，进口产品主要来自杜邦，并由其在中国地区的 PTT 聚酯代工企业加工生产 PTT 聚酯。此外，杜邦对 1，3-PDO 生产技术和产品市场实行高度垄断，在限制国内 PTT 领域发展的同时极大抬高了在其他消费量较小领域的售价，在华峰集团完成对杜邦公司旗 下剥离出的生物基产品相关业务及技术收购后，相关情况有望缓解，国内 1，3-丙二醇消 费潜力有望释放。

PTT 纤维替代潜力巨大，当前痛点主要是 1，3-丙二醇价格过高。PTT 是一种性能优 异的新型聚酯纤维材料和热塑性聚酯材料，就纤维加工而言，PTT 具有更高的宽容度，在 节能与工艺控制方面也更具竞争力，PTT 大分子链具有如同弹簧一样的 Z 字型空间结构， 给纤维和织物带来舒适弹性、柔软手感，同时具有抗静电、耐光、抗老化以及可以在较低 温度下染色等优良性能。根据中国化学纤维工业协会，2021 年我国涤纶产量达到 5363 万 吨，PTT 纤维的潜在替代空间巨大，然而国内 PTT 产量仅十余万吨，产能利用率较低， 主要原因还是 PTT 价格相对较高，除了聚合成本的差异，最关键的还是 PTT 的原料 1，3 －丙二醇和 PET、PBT 的原料乙二醇、1，4-丁二醇的价格差异。根据生意社，今年以来 乙二醇的价格区间约 4000-5000 元/吨，1，4-丁二醇的价格区间约 10000-13000 元/吨，1， 3-丙二醇的价格区间约 29000-32000 元/吨。

2）丁二酸

生物法制备丁二酸能够吸收二氧化碳。丁二酸，也称为琥珀酸，是重要的有机合成原 料与有机合成中间体，可用于生产生物基 PBS、BDO（1，4-丁二醇）、丁二酸酐、丁二 酰亚胺及其衍生物等产品，也可广泛应用于食品、医药、农业等领域，具有良好的市场前景。目前工业上生产丁二酸主要分为化学法和生物法，化学法丁二酸主要由顺丁烯二酸酐 加氢合成，尽管化学制备丁二酸的生产工艺相对成熟，但存在能耗高、污染大、产率和纯 度不高、依赖石化资源等缺点，抑制了其作为大宗化学品的发展潜力。而生物法丁二酸以 淀粉、葡萄糖、纤维素等为原料，由大肠杆菌、产琥珀酸放线杆菌、产琥珀酸厌氧螺菌等 菌种进行发酵生产，生物法具有绿色低碳、环境友好等优点，理论上生产 1 吨丁二酸可消 耗 0.37 吨二氧化碳，有利于降低碳排放。

受益于“限塑令”，可降解塑料 PBS 有望拉动丁二酸需求。2020 年后，“新版限塑 令”出台使得可降解塑料市场景气度提升，根据华恒生物公司公告，国内丁二酸中用于可 降解塑料 PBS 的占比约为 50%以上。PBS 作为世界公认的综合性能最好的降解塑料品种 之一，可完全生物降解为二氧化碳和水，属于新型环保材料，根据生物降解材料研究院统 计，截至 2022 年 5 月，国内 PBAT/PBS 规划总产能已经超过 2000 万吨/年，在建产能产 能 385 万吨/年。考虑到实际市场需求，最终会落地的产能将明显小于规划产能，按照 100 万吨 PBS 产能保守测算，根据《新型可降解聚酯材料的绿色发展分析》（曹超，许战军， 李德安），生产 1 吨 PBS 消耗 0.62 吨丁二酸，即 100 万吨 PBS 产能将产生 62 万吨丁二 酸需求。

国内丁二酸行业大幅扩产。受益于 PBS 短期有望放量带来的丁二酸需求以及长期的 广阔空间，行业内的新老玩家大幅扩产，根据卓创资讯不完全统计，截至 2022 年 10 月底， 国内丁二酸类产品产能累计仅 5 万吨左右，但未来五年内拟建产能却已突破 150 万吨。从 拟建项目来看，由于工艺相对成熟且原料顺酐供给充足，顺酐法丁二酸产能仍占据 60%以 上，但随着生物法技术逐步成熟，生物法有望在成本上取得优势，成为丁二酸的主流生产 方式。尽管行业产能规划量极大，但我们认为未来实际落地的项目有限。

3）癸二酸

癸二酸价格高度关联蓖麻油价格，波幅较大。癸二酸是以蓖麻油为主要原材料的二元 脂肪酸，作为一种化工原料，可用于制造润滑脂、尼龙、增塑剂、表面活性剂等，广泛应用在包装、电子、医疗、建筑、化工、汽车以及食品等领域。根据凯赛生物公司公告，近 年来癸二酸的下游应用中尼龙占比高达 70%。癸二酸的应用历史超过 60 年，但其产业规 模并不大，原因之一是价格波动幅度较大影响了下游客户的使用，价格快速上涨后客户被 迫降低用量或寻找替代品从而降低对癸二酸的依赖。造成癸二酸价格波动最主要的因素是 其原料蓖麻油，两者价格波动高度关联，中国曾经是蓖麻的主要产地，但是在其他经济作 物的竞争下种植面积逐渐萎缩，导致我国对进口蓖麻油的依赖程度越来越高。因此尽管国 内占据了大部分癸二酸产能，却没有掌握定价主动权，反而受制于国际蓖麻油厂。

凯赛生物生物法癸二酸技术成功产业化，有望解决行业痛点。凯赛生物针对化学法生 产癸二酸污染严重、原料依赖进口等问题，开发生物法制备癸二酸的工艺，生产工艺安全、 环境友好，成本相对化学法大大降低，且产品纯度大大提高。从原料角度看，生物法采用 供应更加充足的癸烷且对原料的碳原子利用率高达 100%；从低碳角度看，生产每吨生物 法癸二酸比化学法癸二酸减碳约 20%。凯赛生物位于山西合成生物学产业生态园区的年产 4 万吨生物法癸二酸项目于 2022 年 9 月底完成调试并顺利放量，这是癸二酸以化学法生 产几十年来，首次实现生物法大规模产业化生产。

4）生物基尼龙

生物基尼龙有望成为中国尼龙产业的突破口。国外化工巨头牢牢把持传统尼龙生产的 关键环节，拥有较强的竞争优势。随着我国生物基戊二胺产业化取得突破，以戊二胺为原料合成的新型尼龙潜力巨大，其中具有完整知识产权的 PA56，其强度和比重可以媲美 PA66，染色性、吸湿快干性和阻燃性更优于 PA66，在很多领域可以替代 PA66，共同参 与尼龙千亿级市场。目前，国内尼龙市场存在产品研发和产业化脱节的问题，上下游市场 需求互动少，研发与产业化之间脱节，科研成果的产业化转化率较低。生物基尼龙作为全 新领域，要求企业瞄准终端消费，个性化定制开发，延伸产业链条，或许能够带动我国尼 龙产业在某些领域取得领先，占领高端市场。

凯赛生物布局百万吨生物基尼龙产能，积极探索下游应用场景。2021 年 6 月底凯赛 生物年产能 10 万吨的生物基尼龙生产线正式投产，同时年产 50 万吨生物基戊二胺及 90 万吨生物基尼龙项目正在山西合成生物学产业生态园区中建设，有望于 2023 年开始逐步 投产。凯赛生物生物基尼龙产品已经在民用丝、工业丝、工程塑料、复合材料等应用领域 开发了系列客户并形成销售，并积极开发连续纤维增强型复合材料在交运物流、新能源装 备、建筑装饰等领域大场景的应用，实现“以塑代钢、以塑代铝、以热塑替代热固”。

食品饮料：合成生物学推动食品饮料添加剂高效生产和加速创新

合成生物学为食物生产带来新动力。从生命活动角度看，能量是生物体运转的保障， 食物即能量的来源，要从耕地资源生产食物，转变为全方位、多途径开发食物资源，向植 物、动物、微生物等要热量要蛋白。合成生物学为研发赋能，为大规模食品生产建立新方 法，开发多种功能的替代蛋白、合成天然稀有产物、提供微生物油脂、生产食品添加剂和 食品原料，研发风味、质构、形态可控的食品产品，实现更安全、更营养和更可持续的食 品获得方式。

1）苹果酸

苹果酸风味独特，对柠檬酸有一定替代潜力。苹果酸，又名 2-羟基丁二酸，分子中有 一个不对称碳羟基丁二酸，有两种立体异构体，以三种形式存在，即 L-苹果酸、DL-苹果酸和 D-苹果酸，可广泛应用于食品饮料、医药、化工等领域，当前市场中在售的苹果酸多 为 L-苹果酸和 DL-苹果酸。苹果酸的味觉与柠檬酸有所不同，柠檬酸的酸味有迅速达到最 高点并很快降低的特点，而苹果酸则刺激缓慢，其刺激性可保留较长时间，两者风味也各 不相同，苹果酸的酸味比柠檬酸强 20%左右。随着国内消费者对于酸味剂的日益了解，目 前较多食品饮料中，通过苹果酸和柠檬酸的复配使用，模拟天然果实的酸味口感，使味感 自然、协调、丰满，使用苹果酸复配柠檬酸作为酸味调节剂已逐渐受到消费者青睐。根据 IMARC Services Private Limited 发布的数据，2021 年全球柠檬酸的市场规模约为 270 万 吨，鉴于柠檬酸巨大的市场规模，而苹果酸和柠檬酸的复配使用甚至苹果酸一定程度上具 有代替柠檬酸的潜力，苹果酸预计将会具有较大的需求增量。

2）HMOs

合成生物学助力婴幼儿配方奶粉营养素添新品。HMOs（母乳低聚糖）是母乳中仅次 于乳糖的第二大类碳水化合物成分和第三大营养成分，与母乳中其他活性营养相比，HMOs 的含量是乳铁蛋白的 12 倍，免疫球蛋白的 6 倍。HMOs 的结构超过 200 多种，目前已确 定结构的 30 多种，每一种结构的 HMO 都有独特的功能性，人类对 HMOs 的研究超过 130 年，在合成生物学技术的加持下，2016 年前后才实现商业化。目前，在 HMOs 生产工艺 上，实现量产的制备方法包括酶法和发酵法。根据恒鲁生物发布的《母乳低聚糖（HMOs） 行业市场调研》，2021 年全球市场规模为 3.8 亿美元，仍处于导入期阶段，随着产品价格 逐步降低，其在婴幼儿配方奶粉、功能食品和饮料、营养补充剂等领域的渗透率将不断提 升，在保守/中性/乐观三种情景下，该报告预计 2027 年全球 HMOs 市场规模分别达到 9.57/13.60 /18.38 亿美元，对应 2022-2027 年 CAGR 分别为 14.1%/22.4%/30.0%。

农业：合成生物学能够从多个方面提高农业生产力

合成生物学能够从多个方面提高农业生产力。对于植物作物，利用合成生物学可以提 高光合作用效率来增加产量、促进自主固氮来减少化肥使用，重塑代谢通路来改良农产品 品质以及高效防治虫害；对于牲畜，主要是利用合成生物学高效提供蛋白饲料。

1）L-缬氨酸

精确配方饲料带动 L-缬氨酸需求快速增长。L-缬氨酸是组成蛋白质的氨基酸之一，也 是哺乳动物的必需氨基酸和生糖氨基酸。L-缬氨酸作为三种支链氨基酸之一，在促进蛋白 质合成、维持动物正常代谢和健康、机体组织修复、维持机体氮代谢等方面发挥着重要的 作用，被广泛应用于饲料、医药、食品等行业。近年来由于饲料原料如豆粕价格升高等因 素，加之生物合成氨基酸工业的快速发展又推动了低蛋白日粮的应用和推广，氨基酸精确 配方饲料迎来了很大发展，L-缬氨酸在饲料里的添加量大幅增长，L-缬氨酸行业迎来较快 发展，根据中国生物发酵产业协会，预计 2023 年全球 L-缬氨酸需求有望达到 8.2 万吨。

消费品：创造多元化的选择和更美好的生活

合成生物学正在为消费者提供多元化的产品。合成生物学在消费品领域的应用主要包 含人类营养、宠物食品、皮革、护肤品等多方面。如利用微生物发酵生产动物蛋白食品来 满足宠物营养和健康需求，利用菌丝体或微生物发酵生产皮革，通过改造微生物来生产香 料、保湿剂和活性成分等用于护肤品。

1）化妆品原料

合成生物学是化妆品原料的创新驱动力。化妆品原料作为化妆品整个生命周期的源头， 不仅承载着化妆品的主体，其以活性原料为代表的功效添加成分，更赋予了化妆品多样的 功效和卖点。化妆品原料的开发也经历了几个阶段，最开始是从动植物中进行简单提取， 其局限是周期长，消耗更多能量、水、土地，提取过程容易污染环境；之后发展为化学合 成，但存在着合成路径长、条件复杂、产品得率低、环境污染大等问题；目前是以天然菌 种的发酵为主，具备来源天然、生物活性高、安全性高、功效独特等优势。未来则预计会 朝着工程菌种的方向发展，更大幅度提高生产效率、实现可持续发展的最大化。

川宁生物布局高端化妆品原料，红没药醇预计 2023 年放量。川宁生物已拥有 5 类优 质的底盘菌种，包括大肠杆菌、酵母、链霉菌、枯草芽孢杆菌、谷氨酸棒状杆菌等，研发 产品主要聚焦在高附加值天然保健品原料和化妆品原料、生物农药、分子砌块、医美原料 及动保类产品等板块。红没药醇主要作用是抗敏和消炎，被誉为化妆品中的味精，具有良 好的抗炎、抗菌、和舒缓皮肤的特性，目前已被广泛添加应用于化妆品中，对增强肌肤的 修复能力具有显著的功效。川宁生物通过合成生物学法生产的产品具有如下特性：产品为 单一手性，和植物提取产物绝对构型一致；100%天然度；纯度大于 98%。通过合成生物 学技术所开发的工程菌及生产工艺达到业内最高的发酵水平（有机相大于 120g/l 发酵浓度 和较高的糖转化率）。目前公司红没药醇产能约 100 吨/年，在伊犁巩留县规划了年产能 300 吨红没药醇的生产线，该产品预计 2023 年贡献利润。

审核编辑：彭静