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廣東鴻凱智能科技有限公司
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一、石墨電極：電弧爐煉鋼關(guān)鍵耗材、原料成本占比達(dá)66.88%，超高功率化是發(fā)展方向
（一）材料定義：石墨電極是無定型碳經(jīng)過石墨化爐焙燒制成的炭素制品
石墨電極是經(jīng)過石墨化處理的炭素制品。根據(jù)我們?cè)?017年6月26日發(fā)布的《炭素行業(yè)專題報(bào)告之一：鋼鐵用炭素（I）——新增電爐投放驅(qū)動(dòng)石墨電極需求，技術(shù)進(jìn)步、集中度提升助長期發(fā)展》，炭素制品按是否石墨化分，可以分為兩大類，一是未經(jīng)過石墨化處理、由非石墨質(zhì)碳組成的炭制品；二是經(jīng)過石墨化處理、由石墨質(zhì)碳組成的石墨制品。
石墨化是指在高溫電爐內(nèi)把炭制品加熱到2300 ℃以上，使無定形碳轉(zhuǎn)化成具有三維有序的平面六角網(wǎng)格層狀結(jié)構(gòu)石墨的高溫?zé)崽幚磉^程。炭材料的石墨化是在2300～3000 ℃高溫下進(jìn)行的，由于化石燃料的燃燒難以獲得如此高的溫度，故在工業(yè)上只有通過電加熱焙燒方式才能實(shí)現(xiàn)。通常采用石墨化爐，爐型有艾奇遜（Acheson）石墨化爐和內(nèi)熱串接（LWG）爐。
（二）生產(chǎn)工藝：石油焦、針狀焦、煤瀝青等原材料成本占比66.88%，生產(chǎn)周期超50天、超高功率長達(dá)65天
1、原料與成本：石油焦、針狀焦和煤瀝青等原材料占石墨電極成本的66.88%
（1）原料：低硫石油焦、煤系針狀焦為骨材，煤瀝青為粘結(jié)劑
石墨電極由石油焦、針狀焦等為原料、煤瀝青等為粘結(jié)劑，經(jīng)原料破碎、配料、混捍、壓制成型、焙燒、浸漬、二次焙燒、石墨化、機(jī)加工、質(zhì)量檢驗(yàn)、打包出廠等11道工序制備而成。
石油焦：石油焦（Petroleum coke）是原油經(jīng)蒸餾將輕、重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)熱裂過程得到的石油制品。石油焦色黑多孔，碳含量占80%以上，灰分含量一般在0.5%以下，在化工、冶金等行業(yè)中有廣泛的用途，是生產(chǎn)人造石墨制品及電解鋁用炭素制品的主要原料。石油焦按硫分的高低區(qū)分，可分為高硫焦（含硫1.5%以上）、中硫焦（含硫0.5%～1.5%）、和低硫焦（含硫0.5%以下）三種，石墨電極及其它人造石墨制品生產(chǎn)一般使用低硫焦生產(chǎn)。
針狀焦：針狀焦是外觀具有明顯纖維狀紋理、熱膨脹系數(shù)特別低和很容易石墨化的一種優(yōu)質(zhì)焦炭。針狀焦物理性能的各向異性十分明顯，平行于顆粒長軸方向具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能和較低的熱膨脹系數(shù)，因此針狀焦是制造高功率或超高功率石墨電極的關(guān)鍵原料，制成的石墨電極電阻率較低，熱膨脹系數(shù)小，抗熱震性能好。針狀焦按原料來源可分為以石油渣油為原料生產(chǎn)的油系針狀焦和以精制煤瀝青原料生產(chǎn)的煤系針狀焦兩種。根據(jù)張毅峰2013年發(fā)表于《炭素技術(shù)》期刊上的《針狀焦與石墨電極》一文，國外炭素企業(yè)生產(chǎn)大規(guī)格高功率和超高功率石墨電極往往首選優(yōu)質(zhì)油系針狀焦為主要原料焦，目前我國針狀焦以煤系針狀焦為主，油系針狀焦依賴于從日本水島公司和英國HSP公司進(jìn)口
煤瀝青：煤瀝青是煤焦油深加工的主要產(chǎn)品之一，為多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，成分較為復(fù)雜，常溫下為黑色高粘度半固體或固體。按軟化點(diǎn)高低分，煤瀝青可分為低溫、中溫和高溫煤瀝青三種。煤瀝青在石墨電極生產(chǎn)中作為粘結(jié)劑和浸漬劑使用，一般使用軟化點(diǎn)適中、結(jié)焦值高的中溫或中溫改質(zhì)煤瀝青。
（2）成本：1噸成品石墨電極需1.02噸原料和0.29噸粘結(jié)劑，原材料成本占比達(dá)66.88%
石墨電極成本分四大部分，
一是石油焦、針狀焦和煤瀝青等原料成本，
二是焙燒、石墨化、機(jī)加工等生產(chǎn)工序的動(dòng)力成本，
三是加工制造中的人力成本，
四是制造成本。
石墨電極的原料成本和動(dòng)力成本為主要成本，占比達(dá)83.65%。根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年方大炭素的石墨電極產(chǎn)量居全國首位。方大炭素的炭素制品營業(yè)收入占公司總營收的75%，石墨電極產(chǎn)量占當(dāng)年公司炭素制品總產(chǎn)量的85%，因此我們以典型石墨電極生產(chǎn)企業(yè)——方大炭素的2017年炭素制品成本構(gòu)成作為石墨電極的成本構(gòu)成是合理的。根據(jù)方大炭素2017年年報(bào)，炭素制品的成本構(gòu)成中，原料成本、動(dòng)力成本、人力成本和制造成本分別占66.88%、16.77%、8.02%和8.33%，其中原料成本相比2016年的51.83%大幅上升15個(gè)百分點(diǎn)。
1噸成品石墨電極需1.02噸原料和0.29噸粘結(jié)劑。根據(jù)2009年大連理工大學(xué)高勃碩士學(xué)位論文《國產(chǎn)針狀焦生產(chǎn)超高功率石墨電極的研究》，石墨電極骨料為石油焦和針狀焦，粘結(jié)劑為煤瀝青，其基礎(chǔ)配方為78%的骨料和22%的粘結(jié)劑。而根據(jù)張向軍等人2001年發(fā)表在《炭素技術(shù)》期刊上的《用美國油系針狀焦生產(chǎn)Φ400mmUHP石墨電極》一文，石墨電極在焙燒、石墨化等工序中會(huì)由于添加劑揮發(fā)或增加造成質(zhì)量變化，在機(jī)加工等工序中會(huì)發(fā)生加工損失，其一次焙燒、浸漬、二次焙燒、石墨化和機(jī)加工成品率分別為90.4%、102.9%、96.97%、84.70%，因此其綜合成品率為76.40%。即1噸成品石墨電極需最初原材料質(zhì)量為1.31噸，對(duì)應(yīng)骨料和粘結(jié)劑質(zhì)量分別為1.02噸和0.29噸。
普通功率、高功率、超高功率石墨電極由于質(zhì)量要求不同，制備時(shí)其骨料成分也不同。一般來說，普通功率石墨電極骨料均為石油焦，高功率石墨電極骨料由70%的優(yōu)質(zhì)石油焦和30%的針狀焦組成，超高功率石墨電極骨料100%為針狀焦。因此我們可計(jì)算出1噸普通功率石墨電極需石油焦骨料1.02噸；1噸高功率石墨電極骨料需石油焦0.71噸、針狀焦0.31噸；1噸超高功率石墨電極骨料需針狀焦1.02噸。
石墨電極生產(chǎn)成本受原材料價(jià)格影響較大。根據(jù)前文，石墨電極生產(chǎn)成本中原材料成本約占66.88%。盡管生產(chǎn)超高功率石墨電極所需針狀焦成本要高于普通功率和高功率石墨電極，但超高功率石墨電極由于生產(chǎn)工序更多、加工精度要求更高，相應(yīng)人力成本、制造成本和動(dòng)力成本也會(huì)更高，因此我們假設(shè)普通功率、高功率和超高功率石墨電極原材料成本占比均為66.88%也是合理的。因此我們可以得到普通功率、高功率和超高功率石墨電極生產(chǎn)成本計(jì)算方法：
其中，CPC、CNC、CCT分別為石油焦、針狀焦和煤瀝青每噸單價(jià)。根據(jù)wind、卓創(chuàng)資訊數(shù)據(jù)，截止2018年3月16日，撫順石化二廠1#A石油焦、錦州石化油系針狀焦、華東地區(qū)煤瀝青單價(jià)分別為8500元/噸、25000元/噸、3850元/噸，則計(jì)算可得普通功率、高功率和超高功率石墨電極成本分別為14633元/噸、22281元/噸、39797元/噸；根據(jù)中華商務(wù)網(wǎng)數(shù)據(jù)，截至2018年3月16日，國內(nèi)直徑500mm的普通功率、高功率和超高功率石墨電極主流市場價(jià)分別為67500元/噸、93333元/噸，155000元/噸，毛利率分別為78.32%、76.13%和74.32%。
2、生產(chǎn)工序與周期：生產(chǎn)工序達(dá)11道，普通功率石墨電極生產(chǎn)周期超50天，超高功率長達(dá)65天
石墨電極生產(chǎn)工序繁多。石墨電極由石油焦、針狀焦等為原料、煤瀝青等為粘結(jié)劑，經(jīng)原料破碎、配料、混捍、壓制成型、焙燒、浸漬、二次焙燒、石墨化、機(jī)加工、質(zhì)量檢驗(yàn)、打包出廠等11道工序制備而成，生產(chǎn)工序繁多。
普通石墨電極生產(chǎn)周期長達(dá)50天，超高功率至少需65天。典型普通功率石墨電極壓制成型、焙燒、浸漬、焙燒、石墨化、機(jī)加工、成品打包等工序分別至少需要3天、25天、4天、15天、2天和1天的時(shí)間，共計(jì)50天，若考慮原料備貨、原料破碎、配料、混捍、質(zhì)檢等工序，石墨電極的生產(chǎn)周期將會(huì)更長；而根據(jù)李圣華等2001年發(fā)表在《炭素科技》期刊上的《石墨電極生產(chǎn)中的節(jié)能降耗》一文，為了提高超高功率石墨電極的體積密度，采用先進(jìn)的短流程生產(chǎn)工藝生產(chǎn)超高功率石墨電極需要一次浸漬和二次焙燒，二次焙燒需15天，因此超高功率石墨電極生產(chǎn)周期長達(dá)65天以上。石墨接頭則需要二次浸漬和三次焙燒，生產(chǎn)周期更長。
1、100~150噸級(jí)高功率和超高功率電弧爐是主流發(fā)展方向
根據(jù)宋華德等人1994年發(fā)表在《特殊鋼》期刊上的《超高功率電弧爐技術(shù)概況》一文，電爐的生產(chǎn)能力決定于爐容量與單位輸入功率。在單位功率水平相同時(shí)，生產(chǎn)能力隨容量增大而提高。
電爐容量過小，不僅生產(chǎn)效率低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)差，而且配備爐外精煉設(shè)備也比較困難；而容量在150噸以上的電爐由于其單位功率水平不高，反而不能充分發(fā)揮超高功率電爐的優(yōu)點(diǎn)，因此多數(shù)電爐容量在150噸內(nèi)；同時(shí)，根據(jù)我國發(fā)改委于2017年發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄2011年本（修正）》，30噸以下容量的電爐已經(jīng)被列為落后產(chǎn)能予以淘汰，而30~100噸容量的電爐被列為限制類建設(shè)項(xiàng)目。因此100~150噸高功率和超高功率電弧爐將是我國未來電弧爐發(fā)展方向。
2、電弧爐功率提高驅(qū)動(dòng)直徑500mm以上的高功率和超高功率石墨電極發(fā)展
超高功率電弧爐發(fā)展驅(qū)動(dòng)超高功率石墨電極需求。隨著勞動(dòng)效率高、綜合成本低的大容量超高功率電弧爐的日趨增多，對(duì)電弧爐用石墨電極的最大允許電流也提出了更高的要求。根據(jù)天津大學(xué)張勇2004年碩士學(xué)位論文《φ700mm超高功率石墨電極接頭的研制》，電弧爐用石墨電極最大允許電流與石墨電極的直徑成正相關(guān)。因此為滿足超高功率電弧爐的使用工況，發(fā)展大直徑的石墨電極勢(shì)在必行。
直徑為500mm以上的超高功率石墨電極的生產(chǎn)和使用將占據(jù)主導(dǎo)地位。根據(jù)天津大學(xué)張勇2004年碩士學(xué)位論文《φ700mm超高功率石墨電極接頭的研制》，100噸以上的電弧爐所用的石墨電極的直徑均在500mm以上，因此未來直徑在500mm以上的超高功率石墨電極的生產(chǎn)和使用將占據(jù)主導(dǎo)地位。
石墨電極高功率化趨勢(shì)對(duì)石墨電極的性能提出了更高的要求。普通功率石墨電極允許使用電流密度低于17A/cm2，主要用于煉鋼、煉硅、煉黃磷等普通功率電弧爐；高功率石墨電極允許使用的電流密度為18~25A/cm2，主要用于煉鋼的高功率電弧爐；超高功率石墨電極允許使用的電流密度大于25A/cm2，主要用于煉鋼的超高功率電弧爐。普通功率、高功率及超高功率石墨電極在直徑、電阻率、抗彎強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、彈性模量、灰分等物理、化學(xué)性能參數(shù)上也有差異。超高功率石墨電極的各項(xiàng)物化性能較普通功率、高功率石墨電極更為優(yōu)異，產(chǎn)品定位也更加高端。
二、石墨電極：電弧爐煉鋼關(guān)鍵耗材、原料成本占比達(dá)66.88%，超高功率化是發(fā)展方向
1、煉鋼電弧爐中加熱導(dǎo)體通常采用石墨材料，中頻感應(yīng)爐并不使用石墨電極
煉鋼電弧爐中的加熱導(dǎo)體通常采用石墨材料制造。電弧爐工藝靈活性好，能有效地除去硫、磷等雜質(zhì)，爐溫容易控制，且設(shè)備占地面積小，適于優(yōu)質(zhì)合金鋼的熔煉。由于石墨材料是唯一具有良好導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性的非金屬材料，其導(dǎo)電性是不銹鋼的4倍，且導(dǎo)電系數(shù)隨溫度升高而降低，同時(shí)具有很低的熱膨脹系數(shù)，因此電弧爐中以電弧形式釋放電能對(duì)爐料進(jìn)行加熱熔化的導(dǎo)體通常采用石墨材料。
石墨電極在電弧爐中使用時(shí)由具有內(nèi)螺紋孔的石墨電極本體和具有外螺紋的石墨電極接頭組合連接使用。電極在煉鋼爐上使用時(shí)依靠加工成公螺紋和相應(yīng)尺寸的母螺紋將上下3～4根電極連接起來實(shí)現(xiàn)連續(xù)使用。
2、消耗強(qiáng)度：噸鋼消耗量在1.2~2.5 千克/噸，100噸交流電弧爐初裝消耗量5.34~7.12噸、年均消耗量可達(dá)1480噸
石墨電極是易耗品，不同類型電弧爐石墨電極消耗量在1.2~2.5 kg/t之間，受多因素影響而不同。根據(jù)B.Bowman等人在《炭素技術(shù)》期刊上發(fā)表的《電弧爐中石墨電極的消耗》一文，石墨電極消耗方式可分為端部消耗、側(cè)面氧化消耗、殘端損失以及根部折斷四種方式；石墨電極其消耗量及消耗速度受電爐電流大小、生產(chǎn)能力、實(shí)際氧量、實(shí)際連接、廢鋼種類和裝料方式等多方面的影響。根據(jù)高占彪等人2009年在《炭素技術(shù)》期刊上發(fā)表的《對(duì)電弧爐冶煉中石墨電極消耗及使用的探討》一文，電弧爐噸鋼石墨電極消耗在1.2kg/t至2.5kg/t之間；不同類型的電弧爐其石墨電極消耗量也不同，直流電爐石墨電極消耗量相比交流電爐和電阻電爐偏低。
100噸交流電弧爐初始安裝需石墨電極5.34~7.12噸。根據(jù)李京社等人2013年在全國炭素技術(shù)暨節(jié)能減排交流大會(huì)上發(fā)表的《電弧爐石墨電極成本控制》一文，交流電弧爐有三根石墨電極，每根石墨電極由3~4支電極以錐形電極接頭鏈接在一起組成。因此，每臺(tái)交流電弧爐在初始安裝時(shí)有9~12支石墨電極。假設(shè)100噸交流電弧采用直徑為500 mm的石墨電極，常見石墨電極本體長度為1800mm；根據(jù)前文所述，超高功率石墨電極的體積密度在1.64~1.71 g/cm3，取平均值1.68g/cm3，則單支石墨電極本體的質(zhì)量為593.5kg＝3.14×(500÷2)2×1800×1.68÷106。因此單臺(tái)交流電弧爐初始安裝時(shí)石墨電極用量為5.34~7.12噸。
100噸交流電弧爐平均年石墨電極消耗量達(dá)1480噸。根據(jù)前文的測(cè)算，100噸交流電弧爐年產(chǎn)量在66~81萬噸，取平均值74萬噸。同樣根據(jù)前文所述，交流電弧爐石墨電極消耗量在1.5~2.5 kg/t之間，取平均值2kg/t。則可計(jì)算得到100噸交流電弧爐年石墨電極消耗量達(dá)1480噸＝74×104×2÷103。
1、國內(nèi)：2017年國內(nèi)石墨電極表觀消費(fèi)量35.36萬噸，同比僅小幅增長3.06%，占全球石墨電極需求總量的32.23%
2017年我國石墨電極產(chǎn)量達(dá)59.09萬噸，出口量大幅增長47.39%至23.72萬噸，表觀消費(fèi)量35.36萬噸，國內(nèi)石墨電極需求拉動(dòng)有限，海外電弧爐對(duì)石墨電極需求增長是國內(nèi)石墨電極產(chǎn)量增長的核心驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年我國石墨電極產(chǎn)量達(dá)59.09萬噸，同比2016年大幅增長17.22%；2017年我國石墨電極出口量達(dá)23.73萬噸，同比2016年大幅增長47.39%，由此可得2017年我國石墨電極表觀消費(fèi)量為35.36萬噸，同比2016年僅小幅增長3.06%，國內(nèi)石墨電極需求對(duì)石墨電極產(chǎn)量拉動(dòng)作用有限；因此海外電弧爐對(duì)石墨電極需求增長是國內(nèi)石墨電極產(chǎn)量增長的核心驅(qū)動(dòng)力。
國內(nèi)超高功率石墨電極表觀消費(fèi)量自2011年以來連續(xù)5年出現(xiàn)下降，2016年僅為10.28萬噸，占同期石墨電極表觀消費(fèi)量的29.96%。根據(jù)方大炭素2017年年報(bào)，2017年我國超高功率石墨電極產(chǎn)量達(dá)19.24萬噸，同比2016年大幅增長42.62%，增速顯著快于石墨電極產(chǎn)量增速；國內(nèi)超高功率石墨電極表觀消費(fèi)量自2011年以來連續(xù)5年出現(xiàn)下降，2016年國內(nèi)超高功率石墨電極表觀消費(fèi)量為10.28萬噸，同比2015年大幅下降22.12%，僅占同期石墨電極表觀消費(fèi)量的29.96%。
2、海外：2017年海外石墨電極表觀消費(fèi)量為79.77萬噸，同比2016年大增10.56%，占全球石墨電極需求總量的67.77%
若要得到海外石墨電極表觀消費(fèi)量，則需首先確定海外石墨電極產(chǎn)量。根據(jù)我們于2018年3月17日發(fā)布的《煉鋼工藝發(fā)展路徑專題之二：短流程發(fā)展箭在弦上？--政策、環(huán)保帶來機(jī)遇，人才、技術(shù)仍有挑戰(zhàn)，提高廢鋼回收率是關(guān)鍵前提》深度報(bào)告，我們采取兩種方法對(duì)海外石墨電極進(jìn)行測(cè)算并相互驗(yàn)證，得到2016年海外石墨電極產(chǎn)量預(yù)計(jì)為56.05萬噸。
方法1：根據(jù)國際鋼鐵協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年全球電爐鋼產(chǎn)量為41842.4萬噸，扣除中國5170萬噸，則2016年海外電爐鋼產(chǎn)量為36672.4萬噸。若按前文所述，煉鋼用石墨電極平均消耗量為1.95kg/t計(jì)算，2016年海外電弧爐石墨電極需求量為71.51萬噸。根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2016年我國石墨電極出口16.1萬噸，則可估算2016年海外石墨電極產(chǎn)量為55.41=71.51-16.1萬噸。
方法2：根據(jù)美國石墨電極龍頭企業(yè)Graftech公司2016年年報(bào)，公司預(yù)計(jì)2016年全球石墨電極總產(chǎn)能為170萬噸，產(chǎn)能利用率為63%，則可計(jì)算得到2016年全球石墨電極產(chǎn)量為107.1萬噸，由于2016年國內(nèi)石墨電極銷量為50.41萬噸，則海外石墨電極產(chǎn)量為56.69=107.1-50.41（萬噸），這與我們按照石墨電極平均消耗量測(cè)算結(jié)果基本一致；取兩種測(cè)算方法均值，2016年海外石墨電極產(chǎn)量為56.05萬噸，占全球石墨電極產(chǎn)量的52.65%；2016年中國石墨電極產(chǎn)量為50.41萬噸，占比為47.35%。
2016年海外自中國凈進(jìn)口石墨電極16.10萬噸，則2016年海外石墨電極表觀消費(fèi)量為72.15= 56.05 + 16.10（萬噸）；限于數(shù)據(jù)可得性，假設(shè)2017年海外石墨電極產(chǎn)量維持2016年水平，則2017年海外石墨電極表觀消費(fèi)量為79.77= 56.05 + 23.72（萬噸），同比2016年增長10.56%，占全球石墨電極需求總量的67.77%。
根據(jù)我們于2018年3月6日發(fā)布的《煉鋼工藝發(fā)展路徑專題之一：短流程VS長流程-環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性加速短流程發(fā)展，上游原材料及耗材產(chǎn)業(yè)鏈或受益》深度報(bào)告，經(jīng)合組織（OECD）于2017年8月7日發(fā)布的《CAPACITYDEVELOPMENTS IN THE WORLD STEEL INDUSTRY》（全球鋼鐵工業(yè)產(chǎn)能發(fā)展）報(bào)告統(tǒng)計(jì)了2017年海外在建短流程電弧爐產(chǎn)能為3676.2萬噸，2018~2019年計(jì)劃新建電弧爐產(chǎn)能為8835.5萬噸；國內(nèi)已官方宣布進(jìn)行產(chǎn)能置換需淘汰的煉鋼產(chǎn)能共計(jì)4059萬噸，其中電爐煉鋼產(chǎn)能2010萬噸，高爐-轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)能2049萬噸；產(chǎn)能置換新建電弧爐設(shè)計(jì)產(chǎn)能為3118萬噸。
為了計(jì)算海外及國內(nèi)未來新增電弧爐產(chǎn)能對(duì)石墨電極特別是超高功率石墨電極的需求，我們做如下假設(shè)：
假設(shè)1：考慮到電弧爐投產(chǎn)周期在4~6個(gè)月，則假設(shè)2017年海外在建電弧爐中1/2產(chǎn)能在2018年投產(chǎn)，1/2產(chǎn)能在2019年投產(chǎn)；2018年計(jì)劃新建電弧爐中，1/2產(chǎn)能在18年投產(chǎn)，1/2產(chǎn)能在19年投產(chǎn)；2019年計(jì)劃新建電弧爐中，1/2產(chǎn)能在19年投產(chǎn)，1/2產(chǎn)能在20年投產(chǎn)，則可計(jì)算得到，2018、2019年海外新增電弧爐產(chǎn)能分別為4046.98、6253.85萬噸，2020年至少為2208.88萬噸。
假設(shè)2：由于2017年國內(nèi)淘汰的2010萬噸電爐煉鋼產(chǎn)能則可能處于停產(chǎn)或者處于部分生產(chǎn)的狀態(tài)，因此我們可以假設(shè)三種情況，即：
（1）2010萬噸淘汰電弧爐原處于停產(chǎn)狀態(tài)，則國內(nèi)最大新增石墨電極需求對(duì)應(yīng)的電弧爐產(chǎn)能為3118萬噸；
（2）2010萬噸淘汰電弧爐均處于在產(chǎn)狀態(tài)，則國內(nèi)最小新增石墨電極需求對(duì)應(yīng)的電弧爐產(chǎn)能為1108=3118-2010萬噸；
（3）2010萬噸淘汰電弧爐50%處于在產(chǎn)狀態(tài)，則國內(nèi)將新增石墨電極需求對(duì)應(yīng)的電弧爐產(chǎn)能為2113=3118-2010/2萬噸;
假設(shè)3：假設(shè)2018、2019年國內(nèi)將新建電弧爐產(chǎn)能均與2017年淘汰電弧爐50%在產(chǎn)時(shí)的電弧爐產(chǎn)能一致，為2113萬噸。其中2017年新建電弧爐1/2將在2018年投產(chǎn)，1/2在2019年投產(chǎn)；2018年新建的電弧爐產(chǎn)能中1/2在2018年投產(chǎn)，1/2在2019年投產(chǎn)；2019年新建的電弧爐產(chǎn)能中1/2在2019年投產(chǎn)，1/2在2020年投產(chǎn)。則可計(jì)算得到，2018、2019年國內(nèi)新增電弧爐產(chǎn)能分別為2113.0、3169.5萬噸，2020年至少為1056.5萬噸；
假設(shè)4：電弧爐產(chǎn)能利用率為2017年全國粗鋼平均產(chǎn)能利用率77.22%。詳細(xì)測(cè)算過程參見我們于2017年12月15日發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)2018年年度投資策略：去產(chǎn)能、去杠桿、環(huán)保高壓、兼并重組共筑鋼鐵新常態(tài)》深度報(bào)告；
假設(shè)5：假設(shè)海外在建電弧爐及國內(nèi)通過產(chǎn)能置換新增電弧爐均采用的是超高功率石墨電極（UHP），噸鋼UHP石墨電極消耗量為1.95kg/t。根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)和海關(guān)總署數(shù)據(jù)，2016年我國電爐鋼產(chǎn)量為5170萬噸，超高功率石墨電極產(chǎn)量為13.49萬噸，銷量為13.30萬噸，出口量為3.21萬噸，則我國國內(nèi)煉鋼用超高功率石墨電極總消耗量為10.09萬噸，可計(jì)算得到2016年我國噸鋼石墨電極消耗量為1.95=10.09×1000÷5170（kg/t），這與高占彪等人2009年在《炭素技術(shù)》期刊上發(fā)表的《對(duì)電弧爐冶煉中石墨電極消耗及使用的探討》一文中三相交流電弧爐噸鋼石墨電極消耗在1.5~2.5kg/t，平均為2.0 kg/t的結(jié)論基本吻合；
根據(jù)以上假設(shè)條件，我們預(yù)計(jì)2018、2019、2020年全球或?qū)⒎謩e新增UHP石墨電極需求9.27、14.19和4.92萬噸，2018~2020年合計(jì)或?qū)⑿略鯱HP石墨電極需求28.38萬噸，即到2020年全球石墨電極總需求量將達(dá)134.84萬噸，18~20年全球石墨電極需求復(fù)合增速達(dá)4.88%。
三、供給端：2017年海外、國內(nèi)產(chǎn)能利用率分別僅72%、64%，國內(nèi)在建項(xiàng)目產(chǎn)能52.4萬噸，年均復(fù)合增速或達(dá)13.18%
1、海外：產(chǎn)能由12年95.8萬噸大幅下滑至17年72.6萬噸，產(chǎn)能利用率僅71.86%，18年僅日本昭和新增3萬噸產(chǎn)能
2017年海外石墨電極產(chǎn)能為78萬噸，產(chǎn)能利用率為71.86%。根據(jù)日本Showa Denko于2017年12月12日發(fā)布的《Medium-term BusinessPlan "Project 2020+" Progress in 2017；Tasks and Strategies for 2018》報(bào)告，Showa Denko公司預(yù)計(jì)2017年全球（除中國外）石墨電極產(chǎn)能為78萬噸；根據(jù)前文所述，2016年海外石墨電極產(chǎn)量估算為56.05萬噸，假設(shè)2017年海外石墨電極產(chǎn)量維持2016年水平，則2017年海外石墨電極廠商產(chǎn)能利用率為71.86%。
2017年7家海外龍頭石墨電極廠商產(chǎn)能市占率為93.08%，日本Showa Denko為海外產(chǎn)能最大石墨電極廠商。根據(jù)印度石墨電極巨頭Graphite IndiaLimited于2017年10月發(fā)布的《Graphite India Limited Corporate Presentation（2017/10）》，2017年海外主要石墨電極生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能情況為：日本Showa Denko、美國Graftech、印度Graphite India、HEG、日本Tokai Carbon、SEC和Nippon Carbon2017年產(chǎn)能分別約為25萬噸、16.2萬噸、9.8萬噸、8.0萬噸、7.8萬噸、3.0萬噸和2.8萬噸，合計(jì)72.6萬噸；根據(jù)Showa Denko于2017年12月12日發(fā)布的《Medium-term BusinessPlan "Project 2020+" Progress in 2017；Tasks and Strategies for 2018》報(bào)告，Showa Denko公司預(yù)計(jì)2017年全球（除中國外）石墨電極產(chǎn)能為78萬噸，即7家海外龍頭石墨電極廠商2017年產(chǎn)能市占率為93.08%。
合并、去產(chǎn)能，7大海外石墨電極廠商產(chǎn)能由2012年的95.8萬噸大幅下降24.22%至2017年的72.6萬噸。根據(jù)印度石墨電極巨頭Graphite IndiaLimited于2017年10月發(fā)布的《Graphite India Limited Corporate Presentation（2017/10）》，受制于行業(yè)景氣度降低、利潤下降等影響，海外石墨巨頭自2012年以來進(jìn)行了多次減產(chǎn)、合并。德國SGL公司于2016年10月份將石墨電極業(yè)務(wù)出售給了日本的Showa Denko，后者也成為海外最大的石墨電極廠商，2017年其產(chǎn)能為25萬噸，僅為2012年的69.44%；產(chǎn)能排名第二位的美國Graftech公司2017年產(chǎn)能為16.2萬噸，僅為2012年的61.83%；印度Graphite India、HEG、日本SEC和Nippon Carbon則基本沒有去產(chǎn)能。綜合來看，7家海外石墨電極廠商產(chǎn)能由2012年的95.8萬噸大幅下降24.22%至2017年的72.6萬噸。
2、國內(nèi)：民企為主、多分布于京津冀及周邊地區(qū)，92萬噸產(chǎn)能，產(chǎn)能利用率僅64.23%，環(huán)保限產(chǎn)壓制產(chǎn)能釋放
2017年我國石墨電極產(chǎn)能為92萬噸，產(chǎn)能利用率僅64.23%；超高功率石墨電極產(chǎn)量占比僅32.56%，仍供不應(yīng)求。根據(jù)前文所述，Graftech公司預(yù)計(jì)2016年全球石墨電極總產(chǎn)能為170萬噸，Showa Denko公司預(yù)計(jì)2017年全球（除中國外）石墨電極產(chǎn)能為78萬噸，若2017年全球總產(chǎn)能保持2016年規(guī)模，則2017年我國石墨電極產(chǎn)能為92萬噸。按2017年我國石墨電極產(chǎn)量59.09萬噸計(jì)算，我國石墨電極行業(yè)產(chǎn)能利用率僅為64.23%；但值得注意的是，隨著中國冶金產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，落后生產(chǎn)裝備的小電爐日漸被淘汰，高功率和超高功率電爐迅速發(fā)展，從而使普通功率中小規(guī)格石墨電極市場供需大大萎縮，產(chǎn)品嚴(yán)重過剩。超高功率、大規(guī)格石墨電極需求量逐年遞增，但產(chǎn)能仍然不足，2016、2017年我國超高功率石墨電極產(chǎn)量僅占石墨電極總產(chǎn)量的26.76%、32.56%，提升空間仍很大。
2017年我國石墨電極產(chǎn)量為59.09萬噸，同比增長15.71%，結(jié)束自2011年來下滑態(tài)勢(shì)。根據(jù)方大炭素股份有限公司2017年年度報(bào)告，據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年1-12月石墨電極產(chǎn)量為59.09萬噸，與上年同期相比增長15.71%。石墨電極銷售量59.17萬噸，與上年同期相比增長率為19.88%。其中，超高功率石墨電極的產(chǎn)銷量相對(duì)于上年同期分別增長42.64%、42.24%。
方大炭素石墨電極市占率全國第一，2016年產(chǎn)量占比超28%。根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2016年我國炭素行業(yè)運(yùn)行情況和方大炭素201年年報(bào)，2016年方大炭素石墨電極產(chǎn)量達(dá)14.2萬噸，占2016年全國石墨電極總產(chǎn)量的28.17%，市場占有率居全國首位。從超高功率石墨電極看，CR4達(dá)71.55%，方大炭素產(chǎn)量居首：根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2016年我國炭素行業(yè)運(yùn)行情況，2016年我國超高功率石墨電極產(chǎn)量13.49萬噸，同比2015年下降17.47%，其中方大炭素、南通揚(yáng)子炭素、吉林炭素、開封炭素四家企業(yè)產(chǎn)量排名居前，其超高功率石墨電極產(chǎn)量占全國總產(chǎn)量比例高達(dá)71.55%。
京津冀及周邊地區(qū)對(duì)石墨炭素企業(yè)關(guān)停限產(chǎn)，壓制石墨炭素企業(yè)產(chǎn)能、產(chǎn)量釋放。根據(jù)中國炭素行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，河南、山東和湖南列全國石墨及炭素制品產(chǎn)量排名前三位，占比分別為29%、19%和7.95%；河南、山東、山西、河北、天津和北京等京津冀及周邊地區(qū)石墨和炭素制品產(chǎn)量就占全國總產(chǎn)量的54%左右；2017年2月，發(fā)改委、環(huán)保部聯(lián)合北京市、天津市、河北省、河南省、山東省和山西省人民政府，發(fā)布了《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》，規(guī)定“炭素企業(yè)達(dá)不到特別排放限值的，全部停產(chǎn)，達(dá)到特別排放限值的，限產(chǎn)50%以上，以生產(chǎn)線計(jì)”。石家莊市、濟(jì)寧市、天津市等地市也相繼發(fā)布了炭素行業(yè)環(huán)保限產(chǎn)、停產(chǎn)要求。
1、海外：18年僅日本Showa Denko計(jì)劃新增3萬噸產(chǎn)能
Showa Denko預(yù)計(jì)2018年新投產(chǎn)3萬噸石墨電極產(chǎn)能，其他公司或以提升產(chǎn)能利用率為主要增產(chǎn)手段。根據(jù)Showa Denko于2017年12月12日發(fā)布的《Medium-term Business Plan "Project2020+" Progress in 2017；Tasks and Strategiesfor 2018》報(bào)告，公司2017年位于日本、美國和歐洲的工廠均已達(dá)到滿產(chǎn)，現(xiàn)有工廠產(chǎn)能利用率提升空間較小，公司位于美國的新工廠將于2018年投產(chǎn)，預(yù)計(jì)新增產(chǎn)能3萬噸，即2018年公司產(chǎn)能將達(dá)28萬噸。根據(jù)其他公司年報(bào)和已有公告，尚未獲得其他公司擴(kuò)大石墨電極產(chǎn)能的計(jì)劃，即短期內(nèi)其他龍頭企業(yè)或主要以提升已有產(chǎn)線的產(chǎn)能利用率來增產(chǎn)。
2、國內(nèi)：現(xiàn)有企業(yè)或可通過優(yōu)化生產(chǎn)工序增產(chǎn)，新增產(chǎn)能或至少達(dá)52.4萬噸，18~20年我國石墨電極產(chǎn)能年均復(fù)合增速或達(dá)13.18%
高價(jià)格、高盈利刺激下石墨電極企業(yè)或通過革新生產(chǎn)技術(shù)、優(yōu)化生產(chǎn)工序的方式提升產(chǎn)能利用率實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。根據(jù)中澤集團(tuán)官網(wǎng)2017年7月27日新聞《吉林炭素推進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)提高生產(chǎn)經(jīng)營水平》一文，吉林炭素有限公司通過優(yōu)化生產(chǎn)工序，在焙燒工序?qū)⑺淼栏G裝車數(shù)量由12車增加至14車，預(yù)計(jì)2017年8月~12月增加產(chǎn)量200噸/月；在石墨化工序采取擴(kuò)大爐芯裝爐，預(yù)計(jì)2017年8月~12月增加產(chǎn)量200噸/月；從理性經(jīng)濟(jì)人角度考慮，在目前石墨電極高價(jià)格、高盈利刺激下石墨電極企業(yè)傾向于通過革新生產(chǎn)技術(shù)、優(yōu)化生產(chǎn)工序的方式提升產(chǎn)能利用率實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。
2017年來國內(nèi)投產(chǎn)、在建、擬建的石墨電極項(xiàng)目總產(chǎn)能至少為52.4萬噸，其中6萬噸超高功率石墨電極產(chǎn)能已投產(chǎn)。我們統(tǒng)計(jì)了2017年以來全國各地市投產(chǎn)、在建、擬建的石墨電極項(xiàng)目及項(xiàng)目進(jìn)度情況，如表10所示。2017年下半年以來國內(nèi)投產(chǎn)、在建、擬建的石墨電極項(xiàng)目總產(chǎn)能至少為52.4萬噸，相當(dāng)于2017年我國石墨電極產(chǎn)能的56.96%。其中，截止2018年3月22日，介休市龍鳳炭素2萬噸超高功率石墨電極項(xiàng)目、大同騰揚(yáng)科技有限公司2萬噸超高功率石墨電極項(xiàng)目、烏蘭察布市旭峰炭素10萬噸超高功率石墨電極項(xiàng)目一期（2萬噸）已建成投產(chǎn)，合計(jì)產(chǎn)能達(dá)6萬噸，且均為超高功率石墨電極。
我們估算18~20年我國分別將會(huì)有5.25、25.45和41.4萬噸石墨電極產(chǎn)能投放，年均復(fù)合增速將達(dá)13.18%。假設(shè)2017年底投產(chǎn)項(xiàng)目2018年處于產(chǎn)量爬坡階段，僅能釋放50%設(shè)計(jì)產(chǎn)能，2019年完全達(dá)產(chǎn)；同樣，2018年底投產(chǎn)項(xiàng)目2019年處于產(chǎn)量爬坡階段，僅能釋放1/2設(shè)計(jì)產(chǎn)能，2020年完全達(dá)產(chǎn)；對(duì)于2018年6月投產(chǎn)項(xiàng)目，我們假設(shè)2018年當(dāng)年能夠釋放25%設(shè)計(jì)產(chǎn)能，2019年釋放75%產(chǎn)能，2020年完全達(dá)產(chǎn)。
根據(jù)以上假設(shè)，我們估測(cè)了2017年來國內(nèi)投產(chǎn)、在建、擬建的石墨電極項(xiàng)目在2018~2020年的產(chǎn)能投放進(jìn)度，如表11所示，預(yù)計(jì)18~20年我國分別將會(huì)有5.25、25.45和41.4萬噸石墨電極產(chǎn)能投放，2020年我國石墨電極產(chǎn)能將達(dá)133.4萬噸，年均復(fù)合增速將達(dá)13.18%。
四、供需平衡：預(yù)計(jì)2018年全球石墨電極供需基本平衡，2019、2020年石墨電極或供大于求
需求端：預(yù)計(jì)2020年全球石墨電極總需求將達(dá)143.52萬噸，18~20年年均復(fù)合增速達(dá)4.88%。根據(jù)前文所述，2020年前預(yù)計(jì)海外及國內(nèi)新建電弧爐或?qū)⑿略鍪姌O需求合計(jì)28.38萬噸，其中2018、2019、2020年將分別新增UHP石墨電極需求9.27、14.19和4.92萬噸，即2018~2020年全球石墨電極需求量將分別為124.41、138.60、143.52萬噸，年均復(fù)合增速達(dá)8.29%。
供給端：預(yù)計(jì)2020年全球石墨電極總供給將達(dá)159.54萬噸，18~20年年均復(fù)合增速達(dá)8.94%。根據(jù)前文所述，2018年海外僅日本昭和新增3萬噸產(chǎn)能，假設(shè)2019、2020年海外均不新增產(chǎn)能，即新增產(chǎn)能全部來自國內(nèi)；假設(shè)新增產(chǎn)能均能夠滿產(chǎn)，則預(yù)計(jì)2020年全球石墨電極總供給達(dá)159.54萬噸，18~20年年均復(fù)合增速達(dá)13.18%。
預(yù)計(jì)2018年全球石墨電極供需基本平衡，2019、2020年石墨電極或供大于求。對(duì)比表12和表13，我們可得，若新增產(chǎn)能均能夠滿產(chǎn)，則2018年供需缺口為1萬噸，考慮到原有產(chǎn)能或可通過提高產(chǎn)能利用率實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)填平供需缺口，因此2018年全球石墨電極或處于供需基本平衡的狀態(tài)；而2019年以后，隨著國內(nèi)新建石墨電極項(xiàng)目的達(dá)產(chǎn)，全球石墨電極總供給開始大于總需求，即2019、2020年全球石墨電極市場或處于供大于求的狀態(tài)。
五、建議：長流程置換短流程成理性選擇，2020年前石墨電極或不會(huì)成為短流程發(fā)展掣肘
政策鼓勵(lì)短流程，環(huán)保限產(chǎn)常態(tài)化、超凈排放推高環(huán)保成本，長流程置換短流程成理性選擇。我們于2018年3月17日發(fā)布了《煉鋼工藝發(fā)展路徑專題之二：短流程發(fā)展箭在弦上？--政策、環(huán)保帶來機(jī)遇，人才、技術(shù)仍有挑戰(zhàn)，提高廢鋼回收率是關(guān)鍵前提》深度報(bào)告，認(rèn)為：
在政策方面，國家正在系統(tǒng)研究支持電爐鋼發(fā)展的配套政策措施，允許退出轉(zhuǎn)爐建設(shè)電爐的項(xiàng)目可實(shí)施等量置換，鼓勵(lì)現(xiàn)有高爐-轉(zhuǎn)爐長流程企業(yè)轉(zhuǎn)型為電爐企業(yè)，產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向十分明顯；
在環(huán)保方面，短流程在污染物排放、噸鋼能耗以及環(huán)保成本方面擁有優(yōu)勢(shì)。在鋼鐵行業(yè)特別是長流程煉鋼環(huán)保限產(chǎn)常態(tài)化、長流程超低排放改造啟動(dòng)的大背景下，長流程煉鋼產(chǎn)能置換為短流程已經(jīng)成為可行的選擇之一；
2019、2020年石墨電極市場或供大于求，石墨電極不會(huì)成為短流程發(fā)展掣肘。
需求端看，根據(jù)前文所述，2017年海外在建短流程電弧爐產(chǎn)能為3676.2萬噸，2018~2019年計(jì)劃新建電弧爐產(chǎn)能為8835.5萬噸，國內(nèi)已官方宣布進(jìn)行產(chǎn)能置換新建電弧爐設(shè)計(jì)產(chǎn)能為3118萬噸，全球短流程快速發(fā)展將直接增加石墨電極需求；
供給端看，已統(tǒng)計(jì)到的國內(nèi)在建石墨電極項(xiàng)目總產(chǎn)能達(dá)52.4萬噸，即使海外19~20年不再新增產(chǎn)能且產(chǎn)能利用率均不再提升，2019年、2020年全球石墨電極仍然會(huì)供過于求，因此石墨電極不會(huì)成為短流程發(fā)展掣肘。
來源：廣發(fā)鋼鐵新材料 分析師：李莎
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