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碳纤维行业之光威复材研究报告:军民双轮并行碳纤龙头稳步前进
发布日期:2022-05-14 08:19   来源:未知   阅读:

  威海光威复合材料股份有限公司(以下简称“公司”、“光威复材”)于 1992 年在山东威海成立,前身是威海 光威复合材料有限公司,是专业从事高性能碳纤维及复合材料研发和生产的高新技术企业。2008 年光威集团召 开股东会议作出决议,同意将原下属企业威海市碳素渔竿厂规范为威海光威复合材料有限公司。2014 年复材有 限整体变更为股份有限公司,发起人为光威集团、中信合伙、威和合伙、光辉合伙、光威合伙和拓展合伙。2017 年 9 月,光威复材获准在创业板上市,是全国第一家碳纤维行业 A 股上市公司。公司业务涵盖碳纤维、系列化 的树脂体系、各种预浸料、复合材料构制件和产品的设计开发、装备设计制造等,依托在碳纤维领域的全产业 链布局,成为复合材料业务的系统方案提供商。

  公司控股股东为光威集团,实际控制人为陈亮先生,也是现任公司董事。截止至目前,光威集团持股比例 为 37.33%,北京信聿投资中心持股比例为 8.37%。

  拓展纤维板块与能源新材料板块是公司的主要收入和利润来源。子公司方面,威海拓展纤维是公司生产、销售碳纤维及织物的经营主体,其碳纤维及织物产品带来高额利润,近三年内毛利率保持在 75%-80%;光威精 密机械公司负责碳纤维产业相关的机械设备、配件、模具、中压容器的制造销售;光威能源新材料主要负责碳 梁制造,与负责碳梁销售部分的光威香港共同体现公司碳梁业务的盈利能力,近三年碳梁业务收入占营收的 25%-30%。

  公司近年来业绩快速增长,主营业务高度集中。2017 年-2020 年,公司营收从 9.49 亿元增长到 21.16 亿元, 年均复合增长率为 30.64%,同期公司归母净利润从 2.37 亿元增长到 6.42 亿元,年均复合增速达到 39.40%。根 据近期发布的 2021 年度三季报,尽管受到疫情的影响,但是公司仍实现单季度营收 6.79 亿元,同比增长 13.52%, 归母净利润 1.84 亿元,同比增长 6.66%,表现了很强的抗风险能力。

  公司现金流充沛,负债率状况良好。自 2018 起经营活动现金流净额两年保持稳健增长,2020 年达到 9.6 亿元,流动性好,负债率处在 20%的低位。2021Q3 经营活动现金流净额为-0.65 亿元,有所下滑,主要系公司 保障产品交付增加材料采购所致。

  公司盈利能力较强,毛利率、净利率水平相对平稳。近年来销售毛利率和销售净利率分别稳定在 50%和 30% 左右。2018 年因军用碳纤维及织物业务占公司营业收入比重下降,公司毛利率也略有下降。2019-2020 年间随 着公司主营业务碳纤维及织物业务的快速增长,公司毛利率逐步上升。2021 年前三季度,公司毛利率为 47.60%, 净利率为 31.50%,相对于过去两年的公司净利率 30.33%、30.43%以及毛利率 49.81%、48.01%,毛利率、净利 率波动幅度均较小,仍然保持在较高水平。

  低利率民品占比提升,公司毛利率有所下滑。一方面是由于低利率的民品营业收入占比提高进而导致毛利 率较高的碳纤维及织物的营收份额受到影响,另一方面是由于碳纤维供应紧张使得原材料价格上涨进而影响碳 梁业务的扩张。但民品占比上升、市场份额更加稳固推动营收结构更加健康,营业收入多元化有利于抵抗风险。

  公司主要军品碳纤维及织物业务价格稳定,毛利率波动主要受单位营业成本变动影响且常年居高,保持在 70%以上。碳纤维及织物毛利率逐年稳定提升,主要影响因素包括:(1)碳纤维及织物成本构成中折旧摊销、 人工成本等固定成本占比较大,直接材料成本相对固定、总成本增长较慢,因此存在明显规模效应,产量变动 对产品单位成本影响较大,单位生产成本随着产量逐年提升而下降。(2)公司营业成本采用加权平均法结转,因此前期存货单位成本会影响本期营业成本变动幅度。(3)由于军品质量及稳定性要求高,前几年存在不合格 品处置损失导致营业成本偏高,但是随着公司的工艺技术及生产管理水平的持续提高,碳纤维及织物良品率持 续提升,相关影响逐年减少。

  碳纤维及其织物制造费用约占 65%,主要原因是碳纤维生产所需设备价值高,各期折旧较大,碳纤维生产 需要高温加热,耗电量大,电费占成本比重高;同时公司生产线复杂、设备众多、日常维护成本较高,其他制 造费用比较大。直接材料和直接人工成本近五年占生产成本两成左右,波动幅度不大。

  公司机器设备占固定资产比重较大,导致每年折旧以及新增折旧影响产品成本。部分机器设备折旧完毕但 依然增加产值,导致碳纤维及织物毛利率居高。公司机器设备按照年限平均法折旧 10 年,每年折旧设备原值 9.5%,但是近五年设备新增折旧一直低于全年 9.5%水平。按 9.5%的折旧比例来看,2020 年 0.68 亿元的新增折 旧应该对应资产原值为7.18亿元。这说明账面原值为12.42 亿的机器设备有5.24亿已经扣完但是依旧增加产值, 极大减少了折旧成本,降低了碳纤维及织物生产成本。

  公司自上市来整体费用率呈下降趋势,但 2021H1 费用率较去年上升。销售费用与上年同期同比增加 34.06%, 其变动原因主要系碳纤维(含织物)。财务费用与上年同期同比增加 18.51%,主要原因系汇率波动形成汇兑损失。管理费用与上期同比减少 12.63%,主要原因系办公费用减少。

  光威复材产品主要应用领域分为国防军工和民用两大板块,基本实现“军品优先,以民养军”的战略格局。 其中国防军工板块包括航空航天、轨道交通、风力发电、新能源汽车、建筑补强等领域;民用板块包括风电叶 片、核电装备、船舶制造、重大基础设施建设、轨道交通、汽车零部件、医疗器械、高端体育休闲用品等领域。 2021 上半年,公司营业收入 12.83 亿元,同比增长 27.73%,军民品占比分别为 55%、45%。

  公司近几年逐步调整业务结构,业务结构更趋合理,业务发展更趋健康。在整体业绩快速增长的同时,自 2017 年起公司民品业务快速增长,使公司军品业务占比出现一定程度下降,从 2018 年到 2020 年军民品营收各 占总营收的半数左右,占比差距大幅缩小。

  公司主营业务收入主要来源于威海拓展的碳纤维及织物,业务主要由军品订单合同带动。2020 年碳纤维及 织物业务占公司总营收的 50.95%,毛利率水平显著高于碳梁和预浸料,长期稳定在 70% 以上。2017 至 2020 年,公司碳纤维及织物营收呈现逐年递增趋势,与我国在航空等领域的国防投入持续增加相匹配。2021 上半年 公司碳纤维及织物业务实现营收 7.3 亿元,同比增长 26.35%。2020 至 2021 年碳纤维及织物毛利率略微下降, 主要是军品价格下降、直接材料费用提升所致,但由于军品的稳定性、对产品质量的高要求性,价格下降幅度 不大。

  公司风电碳梁和复合材料业务占比逐年攀升。2017 年,公司与维斯塔斯风力技术公司签署合作谅解备忘录, 就协调碳梁业务全球产业布局和双方进一步深化合作达成初步意向,风电碳梁业务逐渐成为公司新的业务增长 点,跃升公司第二大主营业务,2020 年碳梁业务对公司的销售收入贡献率为 33.93%。2018 至 2020 年受国外疫 情影响,一方面由于碳纤维供需关系紧张导致碳梁业务扩张速度变缓,但碳梁业务收入从 2018H1 的 2.16 亿到 2021H1 的 3.12 亿,复合增速达到 13.02%,说明碳梁业务仍保持持续增长态势。另一方面,民品出口业务下降, 受碳纤维价格上涨以及汇率波动影响,产品订单交付不足,导致碳梁业务毛利下降;从全业务而言,采用自供 碳纤维毛利率应该会有提升。

  公司其他业务板块齐头并进,市场需求旺盛。公司通用新材料板块主要从事碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、 石英纤维等纤维及织物的预浸料生产,并且逐渐向复合材料应用装备领域延伸,2020 年预浸料业务对公司的销 售收入贡献率为 11.18%,较上年同期增长 33.61%。2018 年至 2021 年,由于航空航天、轨道交通、风电等领域 对国产碳纤维预浸料需求量的急剧增加,预浸料营业收入实现增长,进而使得预浸料毛利率实现稳步上涨。公 司复合材料板块具备结构设计、有限元仿真、工艺设计和开发、零部件装配、性能测试和无损检测等完整的复 合材料制品设计和开发能力,产品覆盖航空航天、轨道交通、机械电子、医疗器械等领域。2020 年复合材料板 块由于产业结构调整以及部分项目暂未结题,导致收入和利润均有小幅下降,销售收入为 4,003.16 万元,较上 年同期下降 0.02%。2021 年上半年,复合材料板块实现收入 2,761.27 万元,较上年同期增长 97.04%。

  募投项目有序进展,公司产能持续扩张。碳纤维板块现有产能 1855 吨,产能利用率 94.45%,在建产能 6000 吨,其中“军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项目”2000 吨产能已完成验收结项。另外,“高强高模型 碳纤维产业化项目”的产品 M40J 级、M55J 级国产碳纤维历经多个航天应用场景的应用验证,有望在 2021 年得 到放大应用。在通用新材料板块方面,为满足航空航天、轨道交通、风电等领域对国产碳纤维预浸料需求量的急剧增加,公司计划到 2022 年将预浸料产能的扩大至 4200 万平米/年。在能源新材料板块,公司于 2019 年 7 月 19 日与 维斯塔斯维斯塔斯、包头市政府共同签署《万吨级碳纤维产业园项目入园协议》,拟投资 20 亿元分 三期在包头市九原工业园区内投资建设万吨碳纤维产业化项目以解决碳梁业务及其他民用产品用大丝束碳纤维 的需求,规划产能 1 万吨,一期在建产能 4000 吨,八个主要建筑单体全部完成基础工程,预计 2022 年建成投 产。同时为满足维斯塔斯碳梁需求以及拓展电缆芯、碳纤维筋材、建筑补强板材等产品的需求,公司计划到 2022 年拉挤产品产能扩大至 3750 万米。此外为适应复合材料市场急速发展需求,公司规划建设先进复合材料研发中 心项目,一期建筑面积 13254.32 ,二期建筑面积 13465 ,三期建筑面积 32833.31 。截至 2021 年 8 月, 复合材料板块先进复合材料研发中心二期工程完工并投入使用,AV500 直升机、多款无人机等 20 余个重点项目 进展顺利,部分已实现首架份交付,带动公司业务向下游延伸的目标和路径更加明确。

  碳纤维是减重材料的首选。碳纤维是由聚丙烯腈(或沥青、粘胶)等有机母体采用高温分解法在高温惰性 气体下碳化制成的含碳量在 90%以上的无机高分子纤维,具有出色的力学性能和化学稳定性,并具有低密度、 耐腐蚀、耐高温等特点。在高端装备减重领域,减重部件的工作环境通常较为复杂,应用对象主要是既有变形 约束,同时需要减重的结构。因此在减重设计过程中,需要比较不同材料弹性模量进行结构设计,在满足结构 变形要求的前提下确定设计方案,进而进行强度方面的校核。因此高端装备减重选材可简要归纳为“先模量后强 度”,在相同强度要求下比模量最高的碳纤维则成为减重材料的首选。

  碳纤维生产工艺十分复杂,且对设备、技术等要求极高。在不同原丝类型碳纤维产品中,PAN(聚丙烯腈) 制作流程简单、生产成本低,是目前与未来主流发展方向,目前市场份额 90%以上。

  在纺丝阶段工艺中,喷丝凝固成型的方法可采用干法、湿法、干喷湿纺法。不同的纺丝方法会影响碳纤维 形貌与性能。干湿法和湿法得到的碳纤维单丝直径接近,干湿法制得的碳纤维表面形貌光滑,无明显沟槽。湿法制得的碳纤维表面粗糙,纵向沟槽明显;干湿法能得到相对湿纺更致密化的原丝。整体水平上,干湿法获得的 碳纤维尺寸参数较大,形状参数偏小,拉伸强度较湿法纺丝得到了提高,但是拉伸性能的稳定性不及湿法纺丝,需 要进一步提高产品的质量稳定性和性能一致性。此外,与纯湿纺相比,干喷湿纺法可纺出较高密度且无明显皮 芯结构的原丝,大幅提高了纤维的抗拉强度,可生产细特化和均质化的高性能碳纤维。

  不同碳纤维力学性能差别较大,应用领域也各有针对性。碳纤维可以分为高强型、高强中模、高模、高强 高模 4 类,同一品类碳纤维产品因丝束大小不同,亦可分为大丝束与小丝束两种。

  大丝束、小丝束性能和价格有较大差异。碳纤维大丝束和小丝束划分的根本来源于碳纤维原丝数量,如 1K、 3K、6K、12K、24K 和 48K 等。小丝束碳纤维碳化设备好,生产工艺把控严格,性能强于大丝束,总体来看大 丝束的价格是小丝束价格的 50%-60%左右。小丝束类产品(24K 以下)通常用于国防、民用航空、休闲体育等 领域,而大丝束类产品(48-80K)则主要用于纺织、土木建筑、运输等方面。一个国家在碳纤维领域的发展深 度与碳纤维大丝束和小丝束的批量制备技术密不可分,因此我国近年大力发展碳纤维技术。

  碳纤维广泛应用于航空航天、风电叶片、体育用品领域,良好的性能决定其具备高昂的价格。但也因为这 一原因,碳纤维作为一种材料,并没有像铜、铁等材料一样普及。如运输行业中,2020 年全球船舶行业对碳纤维的需求只占总需求的 1%,我国只占 0.2%;2020 年全球汽车行业对碳纤维的需求只占总需求的 12%,我国只 占 2.5%。从这一角度来看,碳纤维的民品市场发展前景广阔,前提条件是通过提高碳纤维丝束量来降低碳化过 程中的工艺难度和设备成本或采用“干喷湿纺法”原丝制备工艺实现产品改进和工艺改进,从而降低生产成本。

  近十年,全球碳纤维需求整体呈现快速增长态势,中国增速提升预计更加明显。根据《2020 年全球碳纤维 复合材料市场报告》预计,2025 年全球碳纤维需求有望达到 20 万吨, 2030 年有望达到 40 万吨,需求增长翻 番,速度明显加快。2025 年中国碳纤维需求有望达到 14.9 万吨,未来五年复合增长率高达 25%。在全球需求分 布方面,风电叶片、航空航天与休闲体育占比最多的三大细分领域。

  在国内需求分布方面,目前我国碳纤维用量最大的领域为风电叶片,与世界水平相当,但低端产品仍占据 需求主要份额。世界主流碳纤维应用领域航空航天在国内需求占比仅为 3.5%。我国近年碳纤维需求大致可以分 为两大阶段。第一阶段为 2012 年前,我国碳纤维下游领域建设仍处于初级阶段;第二阶段为 2013 年至今,碳 纤维下游需求爆发式增长,2013 年年度需求达到 1.5 万吨,需求的大幅上升主要源于下游产品需求的增长以及 国产碳纤维产业化建设基本完成,低成本碳纤维开始进入市场。近 5 年我国碳纤维需求增速始终维持在两位数, 随着下游领域的不断扩张以及碳纤维重点使用领域的转移,国内需求增速有望继续提升。国家在 2008 年后出台 政策明确规定军用碳纤维不得使用进口产品,且世界范围内民用高端碳纤维仍对中国施行严格禁运,因此国内 小丝束以及高端大丝束企业将充分受益于军品与高端民品市场份额。

  国产碳纤维 2020 年需求创新高,预计国产将超过进口。据赛奥碳纤维统计,2020 年中国碳纤维的总需求 为 48851 吨,对比 2019 年的 37840 吨,同比增长了 29%,其中,进口量为 30351 吨(占总需求的 62%,同比增 长 17.5%),国产纤维供应量为 18450 吨(占总需求的 38%,同比增长 53.8%)。2020 年的中国市场对进口和 国产碳纤维均供不应求。对于国产的 18450 吨销量,相比 2019 年的 12000 吨,增长率为 53.8%。连续三年超过 30%的高速增长,说明国产碳纤维的巨大进步;赛奥碳纤维预测 2025 年国产销量将超过进口,估计这个超越会 提前 2-3 年实现。(报告来源:未来智库)

  碳纤维及其复合材料优异性能满足军用需求。在军用航空领域,高性能碳纤维复合材料主要应用于导弹弹 头、弹体箭体、发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力;在卫星构件领域,高模量碳纤维主要应用于电池 板支架、桁架、夹层面板及卫星成立筒;在战斗机和直升机领域,碳纤维复合材料主要应用于战机主结构、次 结构件和战机特殊部位的特种功能部件。目前战斗机上的碳纤维复合材料用量已达到 25%以上,军用直升机用 量高达 50%以上。国产碳纤维在航空航天领域的应用研究与协同发展已经过 14 年历程,成功的经验为其他国 防领域的推广应用奠定了基础。

  军用碳纤维要求企业不仅有碳纤维生产能力,更需要具备必要的配套体系建设能力(装备、助剂、应用工 艺性研究与服务)。技术与产品应实现系列化、应用的多元化,满足选材要求。此外,需要企业有必要的装备 能力,真正实现自主可控。 军用航空装备是我国军用碳纤维主要的应用领域。

  军用航空领域对于碳纤维需求的不断提升主要基于两大 原因:一是军机数量的不断增长,二是碳纤维复合材料应用比例的持续提升。未来十年我国战斗机规模将上升 到 2000 架左右,达到美国的 2/3 水平,其中二代机预计将全部替换为三代战斗机,替换需求在 500-600 架,另 外空海军建设预计新增约 400-500 架三代机或四代机,总体需求数量在 1000 架左右,市场空间约为 8000 亿元。 我国现役第三代战机碳纤维用量占比约为 3%-5%,与美国第四代战机 30%的平均碳纤维用量仍有较大差距,军 机碳纤维使用比例仍有巨大提升空间。

  风电叶片大型化趋势明显,碳纤维可降低叶片重量。根据中复神鹰招股说明书,采用碳纤维的 120m 风轮 叶片可以有效减少总体自重 38%,成本下降 14%。大丝束碳纤维打破了碳纤维高价带来的应用局限,在风电叶片领域具备广阔的发展前景。据中航复材科技预测,2025 年全球叶片碳纤维需求量将达到 9.34 万吨,2020-2025 年 CAGR 高达 25%。碳纤维能够降低风电叶片重量,有效提升风能资源利用率,促进风力发电向大功率方向发 展。碳纤维材料能够满足大型化所需轻量化、高强度、高模量的要求。传统的玻璃纤维叶片在长度超过一定阈 值之后,质量过大导致性能降低,出现共振扭转等问题。碳纤维主要应用于叶片中的关键部件,如碳梁梁帽。 根据 GWEC 的数据,目前直径在 111~130m 的叶片占比最大,达到 57%,取代了直径为 91~110m 的叶片,叶片 大型化不断推进,风电碳纤维需求提升。

  我国风电叶片市场需求主要与维斯塔斯维斯塔斯的合作有关。2015 年之前,风电叶片的碳纤维工艺主要是 预浸料或织物的真空导入,部分采用小丝束碳纤维,平均价格偏高,近些年采用大丝束拉挤梁碳纤维,价格实 现大幅降低。凭借拉挤梁片这项创新型技术成果,维斯塔斯成为全球风电巨头,其业务量的稳健扩张推动了碳 纤维在风电叶片领域的应用,维斯塔斯选择光威复材和江苏澳盛两家企业作为碳梁主要供应商。2020 年国内叶 片碳纤维用量暴增,达到 20kt。受 2020 年“断供”事件影响,光威复材加速布局大丝束碳纤维产能项目,未来国 产碳纤维在维斯塔斯供应体系中份额将缓慢上升。

  “十三五”时期,我国光伏发电建设速度进一步加快,年平均装机增长率 75%。2020 年全国新增光伏并网 装机容量达到 48.2GW,累计光伏装机并网容量达到 252.88GW,我国光伏发电市场储备规模雄厚。据不完全 统计,2021 年各省光伏电站配置规模(包括部分风电)合计 89.28GW,已公布大基地规模超过 60GW。在国内 巨大光伏发电项目储备量推动下,2022 年装机量有望超过 75GW。

  碳/碳复合材料是指以碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料,具有低密度、高强度、高模量、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,2016 年以来在单晶拉制炉热场中渗透 率快速提高,成为光伏用单晶拉制炉热场系统部件的主要材料。2021 年碳基复材渗透率继续提升,在太阳能领 域作为单晶硅炉、多晶硅铸锭炉及氢化炉热场的材料广泛使用。随着硅片大尺寸化的发展,热场系统大型化趋 势加强,碳基复合材料的优势越趋明显。受益于光伏发电建设加速,碳/碳复合材料渗透率持续提升,未来有望 持续扩大份额。

  2017 年到 2020 年,全球碳/碳复合材料产能增长迅速,到 2020 年已达到 5000 吨,中国产能 3000 吨,为全 球总产能的 60%,占据重要地位。未来随着国内碳纤维需求的不断增长,预计 2025 年全球碳碳复材纤维需求将 达到 18565 吨。

  随着对人口的增长和环境问题的关注,碳纤维将成为推动汽车用压力容器的关键因素。氢燃料车对氢气瓶 既有极高的安全性要求、又有轻量化要求,碳纤维成为最佳选择。使用碳纤维复合材料的储气瓶重量比钢瓶减 少 70%左右。此外,碳纤维行业的发展能够有效解决氢能运输的困难。碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料通 过使用碳纤维和环氧树脂包裹的塑料内衬组成的 IV 型储罐,为零排放燃料电池汽车提供了压缩氢气的轻质存储。

  2020 年全球压力容器用碳纤维用量仍持续增长。据赛奥碳纤维统计,2020 年全球压力容器用碳纤维用量 8800 吨,较 2019 年增长 19%;中国用量 2000 吨,较 2019 年增长 33%。根据现有中、美、日、韩等国氢能发 展规划推算,2025 年全球燃料电池汽车预计销售 100 万台;到 2030 年全球燃料电池汽车大约 300-400 万台,相 应的碳纤维需求量 18 万吨,未来十年 CAGR 超过 35%。

  我国氢能源需求不断提升。根据中国氢能联盟的预测,在 2030 年碳达峰愿景下,氢气的年需求量预期 3715 万吨。在 2060 年碳中和愿景下,我国氢气的年需求量将增至 1.3 亿吨左右,年复合增长率达到 4.26%。其中, 交通运输领域用氢 4051 万吨,占比 31%。我国储氢瓶使用的碳纤维约有一半由国外厂商供应。其中,日韩企业 占据我国进口储氢瓶用碳纤维 70%以上的市场份额,近两年才逐渐开始国产化小批量替代。然而目前由于国际 关系的变化,日本东丽的高性能碳纤维进入中国受到一定限制,今年以来东丽 T700 碳纤维价格从去年的不到 200 元/公斤上涨到 300 元/公斤以上,接近翻了 1 倍。而国内碳纤维供应商在优先满足航天军工领域应用需求的 前提下,仅有少部分产品可以供应气瓶市场,导致今年我国储氢瓶用碳纤维供不应求。

  民用航空复材使用占比逐步提升。C919 大飞机是我国首款完全按照国际先进适航标准研制的单通道大型 干线 公里,性能与国际新一代的主流单通道客机相当。目前 C919 已经完成 6 架试飞 测试,在手订单超 1000 架,21 年年底首次商业化交付运营。C919 复合材料使用比例达到 12%,波音 787 和 空客 A350 中的碳纤维复合材料用量占比已经达到 50%以上。波音公司称,大量使用复合材料将减少更多维修时 间和费用,而且每架飞机可节省燃料约 20%。空中客车公司估计目前 1 架 A340/500 和 A340/600 飞机使用的复 合材料将近 6t,新的 A380 客机使用复合材料为 25~30 吨/架,其中 85%是碳纤维复合材料。我国民用航空碳纤维 复材使用占比仍有巨大上升空间。

  碳纤维复合材料在运载火箭中应用广泛。可用于制造固体发动机壳体结构、箭体整流罩、仪器舱、级 间段、发动机喷管喉衬、卫星支架、低温贮箱等部件。近年来我国多种型号运载火箭也大量采用了碳纤维 复合材料,碳纤维复合材料在卫星接口支架、整流罩、筒、梁等结构实现应用,尤其是上面级结构中广泛 采用复材,有效地减轻了上面级结构质量,对提高运载火箭发射有效载荷的能力具有显著效果。

  商业航天发展前景广阔。我国商业航天起步于 2015 年,短短五年时间内,在国家政策的大力支持以 及市场的需求驱动下,行业已经初具雏形,2020 年市场规模约 10202 亿元。随着我国航天技术逐步提升以 及下游应用场景更加丰富,市场将逐步完善。预计到 2024 年市场规模将达到 24060 亿元,碳纤维复合材 料需求敞口随之加大。

  全球碳纤维行业有效产能持续增加。2020 年全球碳纤维行业有效产能为 16.79 万吨,比 2019 年增加了约 1.3 万吨,日本和美国依旧占据主导地位。2020 年,碳纤维运行产能前五大公司日本东丽 Toray 产能 5.45 万吨、 德国西格里 SGL 产能 1.50 万吨、日本三菱丽阳 MRC1.43 万吨、日本东邦/帝人 TEIJIN1.26 万吨、美国赫氏 HEXCEL1.02 万吨,前五家公司合计产能 10.66 万吨,占全球总产能 62%。

  日本东丽集团是全球最领先的碳纤维制造高科技跨国企业,以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技 术。公司主要生产原丝、碳纤维、碳纤维织物、预浸料、结构件,下游客户包括波音、空客、戴姆勒公司、SpaceX 等航空航天和汽车制造巨头。

  德国西格里 SGL 业务涵盖了从原丝到碳纤维、织物和预浸料、再到碳纤维增强塑料(CFRP)部件成品在 内的完整业务链。公司目前业务范围集中在汽车、新能源和数字化领域。此外,公司是世界上第一家采用连续 高温工艺生产碳纤维软毡的公司。

  日本三菱丽阳株式会社 MRC 是全球领先的高性能热固性和热塑性材料半成品和成品零件制造商。主营业 务包括:特种树脂和化学品、丙烯酸纤维、碳纤维及复合材料、合成纤维及膜。MRC 实现了从丙烯纤维原料丙 烯腈的合成到聚合、原丝、碳纤维、产品等一条龙生产。

  日本帝人 TEIJIN 是全球主要飞机制造商的领先供应商,公司在碳纤维领域、碳纤维复材领域、预浸料领 域均有成熟产品。日本帝人绢丝株式会社成立于 1918 年,现有员工 2 万人。集团旗下负责碳纤维及复合材料业 务的核心公司东邦特耐克丝株式会社(Toho Tenax)于 1975 年开始量产聚丙烯腈系的碳纤维“TENAX”。通过战略 性收购,帝人更好地为北美、欧洲和中国的汽车客户提供服务,并加深与全球主要汽车制造商的关系。

  美国赫氏 Hexcel 是美国最大的碳纤维生产商。在航天项目中拥有超过 45 年的经验,认证最广泛,在全球 拥有1350多项专利和正在申请中的专利。公司不断推出新的碳纤维产品,陆续推出HexBond 679、最新HexAM 材料技术 HexPEKKEM、最新 HexPlyXF 表面技术。

  目前我国主要碳纤维企业包括光威复材、中简科技、中复神鹰等,该类企业以碳纤维及其制品为主营业务, 掌握大量原丝/碳化核心工艺技术,各企业发展路径、业务侧重、技术水平有所不同。其中,光威复材、中简科 技、中复神鹰具有核心设备自主设计制造能力,其他企业核心设备为外购获得。光威复材、中简科技、中复神 鹰和恒神股份核心应用于军工和民用两大板块,其他企业目标市场以民用为主。2020 年吉林化纤营业收入居于 首位,光威复材紧随其后。2020 年碳纤维主要企业市场份额中,吉林化纤占比 28.86%,光威复材占比 24.42%,上海石化占比 17.10%,吉林碳谷、恒神股份、中复神鹰、中简科技分别占比 12.72%,6.26%,6.15%,4.50%。

  光威复材是国内碳纤维行业领军企业,持续加强研发创新投入,新项目、新产品、新技术研发成果显著。 公司是国内最早实施碳纤维国产化事业的民营企业,拥有近二十年连续碳纤维生产线开车生产历程,掌握先进 工艺技术。

  中简科技公司科研实力雄厚,前身为成立于 2008 年 4 月的中简科技发展有限公司,专业从事高性能碳纤维 及相关产品研发、生产、销售和技术服务。具有完全自主知识产权的国产高性能碳纤维及相关产品研发、并已 成为国内航空航天领域 ZT7 系列碳纤维产品的唯一批量稳定供应商。

  中复神鹰是国内碳纤维行业龙头企业,率先打破国外高性能碳纤维垄断的市场格局,系统掌握了 T700 级、 T800 级碳纤维千吨规模生产技术以及 T1000 级的中试技术,在国内率先实现了干喷湿纺的关键技术突破和核心 装备自主化,率先建成了千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线 发展高模高强碳纤维成为重点,我国研发需加快脚步

  新型高强高模碳纤维,是指同时具有高拉伸强度、高拉伸模量特性的新一代碳纤维,其典型特征在于高强 度和高模量兼具。目前已经实现商业化生产的该型纤维代表为:日本东丽 TORAYCAMX 碳纤维拉伸强度 5700MPa、拉伸模量 377GPa;以及美国赫氏公司新产品 HexTowHM50 型碳纤维拉伸强度 5860MPa、拉伸模量 345GPa。日本、美国相继实现新型高强高模碳纤维产品量产,无疑再次在高性能碳纤维领域确定了领先地位。

  国内外碳纤维已经历两代产品发展,伴随各类新一代战斗机、轰炸机、无人舰载作战飞机的研制,航空武 器装备对碳纤维的拉伸强度、断裂韧性、冲击性能等综合性能提出了更高要求。在此背景下高模高强碳纤维成 为发展重点,国内外竞相研发。

  我国近年来也加大碳纤维的技术研发。宁波材料所相继实现了 T700、T800、T1000 级高强中模碳纤维,以 及 M40J、M50J、M55J、M60J 级高强高模碳纤维的关键制备技术、吨级研发与工程化能力。2017 年在承接国 家项目基础上,宁波材料所进一步加快新型高强高模碳纤维的批量制备工作,目前已经初步实现拉伸强度 ≥5000MPa、拉伸模量 330-400GPa(相当于近期东丽 M40X 产品)小批量制备能力。

  相较于国外研发进度,我国仍需及时跟进。我国第二代碳纤维技术尚未全面突破,如不及时跟进第三代碳 纤维的技术开发,会拉大我国与国外下一代航空武器装备性能之间的差距。应及早进行前瞻性布局,将相关顶 尖科研机构汇聚实现关键技术的攻破,聚焦第三代高性能碳纤维制备技术研发,及碳纤维复合材料技术的研发。

  十四五军费有望稳定增长,国内军品碳纤维供应量持续上升。根据光威复材和中简科技 2019 年及 2020 年 的营业总收入、军品销售收入测算 2021 年至 2023 年的军品碳纤维供应量。结果显示,随着营业总收入不断增 加,军品的销售收入及市场渗透率呈增长趋势。预计 2021 年年末军品碳纤维供应量能够达到 1140.58 吨,2023 年能够达到 3989.42 吨。

  首先,根据公司每年全部军方订单的销售收入在总销售收入的占比,测算当年的军品碳纤维渗透率,再根 据我们对两家公司营业收入的预测及军品碳纤维渗透率的年增长率测算未来年份的军品渗透率,即军品碳纤维 的弹性。其次,根据两家公司年报中披露的扩产计划测算出未来年份的碳纤维及织物产能。截至 2020 年,光威 复材募投项目“军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项目”2000 吨产能已完成验收结项,预计 2021 年投产; 内蒙古光威低成本碳纤维项目规划产能 1 万吨,一期在建产能 4000 吨,预计 2022 年建成投产。结合产能利用 率,推算光威复材 2022 年的碳纤维及织物产能为 2224.30 吨。此外,结合产销率对碳纤维及织物未来的销量进 行预测。预计 2021 年全年实现销量 2050.03 吨,2022 年、2023 年分别预计实现销量 3355.78 吨、6837.78 吨。 最后,根据碳纤维及营业收入总额预测测算出碳纤维平均单价,呈逐年增长趋势。根据军品营业收入及碳纤维 及织物的营收占比,即可估算出军品碳纤维的供应量。

  此外,从毛利率构成方面看,以光威复材和中简科技为例,光威复材的折旧摊销费用在管理费用中占比 18.71%,中简科技的折旧摊销费用在销售费用中占比 18.21%,在管理费用中占比 64.68%。据此可以认为,军 品折旧摊销费用的比重在营业成本中的占比明显,对毛利率的影响较大。随着折旧计提完成,营业成本不断下 降,毛利率将有所提升,能够抵消一部分军品单价降低带来的不利影响。

  光威复材科研实力突出,承担了国家发改委、科技部 863 计划专项在内的各类项目 70 多项,共申请专利 47 项,其中发明专利占一半以上,曾荣获国家级和省部级科技奖项多个。2020 年,公司获授权专利 78 项,创 建市级创新工作室 28 个。公司目前拥有博士后科研工作站、碳纤维制备及工程化国家工程实验室、国际科技合 作基地、山东省碳纤维及制品工程技术研究中心、山东省碳纤维制备技术企业重点实验室、中俄(威海)新材 料合作研发中心、山东省企业重点实验室、国家级“企业技术中心”等多个国家和省部级研发平台,依托以上平 台,公司从持续加强研发队伍建设,为丰富产品,新市场开发以及提高公司综合竞争力奠定基础。

  光威复材长期保持高强度研发投入,研发支出逐年增长。2017 年到 2020 年期间,研发投入增长超 2 倍,研光威复材长期保持高强度研发投入,研发支出逐年增长。2017 年到 2020 年期间,研发投入增长超 2 倍,研发支出占公司营收比重长期维持在 10%以上,相比同类公司处于较高水平,研发团队规模也逐步扩大,2020 年 研发人员达 331 人。2021 前三季度,公司研发投入 1.51 亿元,占营业总成本 11.91%。 研发投入将有效提高公 司技术水平,加速进入新市场,促进形成公司营收增长新的支撑点,加速公司完善碳纤维全产业链布局。公司 及全资子公司光威精机、拓展纤维、光威研究院、光威能源于 2020 年度收到由中华人民共和国国家知识产权局 颁发的发明专利、实用新型专利、外观设计专利证书共计 78 项,在所处行业中技术水平处于领先地位。(报告来源:未来智库)

  光威复材核心技术突破西方垄断,自主可控,产业发展历史悠久。公司以市场需求为导向,技术为引擎, 研发了高强、高强中模、高模、高强高模系列化产品。在 2010 年公司突破 CCF700 关键技术;2013 年突破 CCF800/CCM40J 关键技术,形成碳纤维全产业链条;2016 年突破 CCM50J 关键技术,民品应用取得突破,实 现风电碳梁产业化;2019 年国产 T1000G-12K 级成功进行了工艺性及爆破验证试验;2020 年世界前沿的 M40X 等重点型号碳纤维研发实现自主性能达标;同时作为国家碳纤维标准的制定者,主持起草了《聚丙烯腈基碳纤 维》国家标准(2012 年颁布实施)以及《碳纤维预浸料》国家标准(2013 年颁布实施)。碳纤维属于技术密 集型、资金密集型产业,产业链长,工艺技术复杂,研发周期长,资金投入量大,行业技术壁垒高,这些助力 构筑公司护城河。经历十余年的自主研发与技术积累,公司在国内率先研发成功并实施碳纤维的产业化,打破 了西方国家对我国碳纤维的垄断地位以及技术、装备的封锁,确立了在我国航空航天领域碳纤维主力供应商地 位。

  光威复材的军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项目在现有核心技术的基础上,优化干湿法纺丝技 术,大幅降低公司碳纤维单位生产成本,优化公司产品结构。干喷湿纺技术减少了溶剂回收和单耗,成形速度 高,从而提高了降低成本的空间。公司持续开展技术创新,完善了 TZ700s 生产工艺,实现干喷湿纺原丝线 碳纤维产品在建筑补强、气瓶等一般工业和高端装备领域打开市场,其中 T700 产品通 过国内多家具备规模和实力的储氢瓶厂商的认证,(于 2020 年 5 月 31 日,光威复材与北京科泰克公司签订复 合材料高压气瓶车载氢系统项目合作协议,该项目计划在威海打造国内主要车用复合气瓶和车载氢系统制造基 地)开始批量供货,有望成为公司碳纤维业务新的支撑点。

  光威复材预浸料生产使用的大部分产品为“干湿法纺丝工艺”生产的 GQ4522(T700 级)碳纤维。公司“湿 喷湿纺”工艺技术也可生产 GQ4522(T700 级)-12K(或 24K)纤维,但效率仅为干湿法纺丝的 1/5 左右。光威 复材现有产品包括 T300 级(成熟稳定)、T700 级(具备批产能力)、T800 级(实现工程化应用)以及 M40J 级(主要用于航天领域),产品性能指标与日本东丽相当。在配套关系确定后,军方通常不会更换原材料类产 品供应商,因此后续三代半战机等新型军用飞机次承力结构仍将使用公司 T300 级别产品。同时公司 T800 级产 品已率先得到军方认证,未来亦将成为军品业务增量。目前军方采购国产碳纤维 60%以上为公司产品,在新老 产品放量的影响下,这一占比有望继续提升。

  光威复材是国内少有的拥有碳纤维全产业链布局的生产企业。公司以高端装备设计制造技术为支撑,各板 块之间紧密协作,形成从原丝开始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸材料、复合材料制品、复合材料专用生 产装备的完整产业链布局,有能力服务产业链内各层级用户,满足不同领域客户的个性化需求,收入来源较为 广泛。且公司全产业链生产线中核心生产设备均可实现自主设计、研发、制造,具有极高的加工成本控制能力。 如精密机械板块目前为公司碳纤维及其复合材料领域的产品开发和生产提供稳定装备技术保障,并在不断向复合材料应用装备领域延伸。拓展纤维、通用新材料、复合材料三个板块发挥协同效应,逐渐形成上下配套、自 产自用、产业联动态势;同时,拓展纤维与能源新材料一起全力协作,以风电需求为契机开辟低成本碳纤维制造 基地,为公司在碳梁业务以及民用碳纤维复合材料的发展安全奠定基础。

  军品定型认证形成护城河。军用碳纤维为战略性新材料,作为领先碳纤维企业,光威复材在初期就已参与 产品研发,定价时由军方与企业共同商议,按照研发与生产成本、按照一定方式确定产品单价。军用产品相对 于民用产品而言,质量稳定性要求更高,军品研制需要经过复杂阶段:立项、方案论证、工程研制、设计定型、 生产定型等一系列阶段,大量的流程增加了研发费用和研制周期,形成了较高的客户壁垒,确保了公司先发优 势。军用碳纤维对战术指标、成熟度和可靠性要求较高,公司竞争优势突出,因此军品采购的“降价”有一定限 度,价格大规模下降风险较小。并且随着军品订单放量,规模效应会有效抵消降价对于盈利能力的不利影响, 使公司收到未来军品订单高增长的红利。

  民品碳纤维以销定产,降低库存挤压,提升公司竞争力。公司获取客户订单后根据客户不同需求安排生产 或研发计划,在产品验证通过交付后确认收入。这种以销定产模式倒逼研发、制造、供应链、品质、财务等各 环节模式转变和效率提升;促进产品质量,科技水平适应市场需求;不造成库存挤压,生产资料浪费,实现快 速交付与回款,能有效提高公司核心竞争力。

  光威复材下游客户打通军品市场和民品市场,(换算后)2021H1 军民品的营收比重分别占 55%、45%。 公司军品市场长期占有率稳固,形成稳健增长基础。凭借 T300 级和 T800 级两种型号碳纤维产品的核心供货资 质,军品业务体量逐年稳健提升,2020 年公司向军方销售额达到营收的 46%,公司作为军品核心供应商地位极 其稳固。在军品业务带来的高达近 80%毛利率的基础上,高额的利润让公司多元化发展得以稳步推进,这提高 了公司抗风险的能力,奠定了公司快速发展的基础。

  军方多次与公司签订以碳纤维及其织物为标的的订货合同,合同金额巨大,通常占据公司最近一个会计年 度审计的营业收入的 50%以上。在 2021 年公司的全资子公司威海拓展与客户A签订了三个订货合同,合计金额 20.98 亿元,占公司最近一个会计年度经审计的营业收入的 99.15%。公司以军工客户为主导,其客户集中度极 高,因而导致公司的销售费用率处于较低的水平,这也进一步说明了公司下游客户粘性较强,供货关系稳定, 军方市场份额稳定向上。

  民品市场,公司深度绑定优质客户维斯塔斯,实现风电碳梁业务近年快速增长及今后稳健上升。包头项目 拓展公司业务链,向上游大束丝碳纤维原料供应延伸。2019 年 7 月公司与维斯塔斯合资 20 亿在包头设立万吨 级大丝束碳纤维产业化项目,该项目建设期为 2-3 年;根据一期建设、投产情况及产能消化,结合市场需求进 行二、三期建设,最终实现 10000 吨/年碳纤维的能力。包头项目意味公司业务链向上游供应商扩展,碳梁生产 提速稳定,并且将有利于解决公司自身大丝束碳纤维资源紧张问题、以及形成与维斯塔斯公司的深度绑定,利 于碳梁业务持续发展。公司 T300 级碳纤维正参与 C919 的 PCD 适航认证,民用飞机市场潜在空间超过军机市 场,同时 T700s/T800s 成功应用于气瓶、热场、建筑补强等应用场景,这些将成为公司将来营收增长新的支撑 点。

  公司较早进入国内军工供应体系,随着我国武器装备的不断进步和投入,有望继续在该领域保持领先地位, 享受行业发展带来的益处。目前公司在碳纤维领域竞争优势突出,现阶段正在积极探索碳纤维产业链下游复合 材料领域。公司规划建设复合材料研发中心项目承担科研任务,未来碳纤维复合材料也会成为公司增长点之一。

  公司民品领域竞争主要集中在风电叶片与民用航空方面,军品利率较低于中简科技,但军品收入遥遥领先, 军品业务总体领跑竞争者。在民品方面,由于中国风电碳梁成为全球市场的主力军,碳梁业务收入几乎占据全 球市场的 60%,未来中国风电企业,随着海上风电的大批量使用,将成为碳粱新的发展潜力。因此中长期来看, 公司风电业务的成长性较强,尤其是碳纤维占优势的海上风电领域,与其他公司相比,光威复材率先进军风电 碳梁业务,与维斯塔斯形成稳定合作关系,碳梁收入拉动公司业绩稳健上升。军品方面,公司碳纤维及织物收 入遥遥领先,2020 年实现 10.78 亿高额销售金额。军品业务的高壁垒性为公司未来营收稳健提升提供可靠保障。

  2017 年公司首次公开发行股票募集资金净额 9.46 亿元,拟用于“军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业 化项目”、“高强高模型碳纤维产业化项目”、“先进复合材料研发中心项目”及补充公司营运资金。截至 2021 年 上半年,公司三个项目均取得重要进展,两个项目逐步进入正常生产状态。

  军民融合高强碳纤维高效制备技术产业化项目建成投产:建成 PAN 原丝高效制备生产线,以及与之配套的 预氧化碳化生产线S 级碳纤维产品。目前主要应用在热场、气瓶和建筑补强 三个领域。日本东丽于 2020 年执行对中国中高端碳纤维出口禁令,促进国产替代加速,T700S 产品市场空间广 阔,有望成为公司碳纤维业务新的支撑点。该项目采用干喷湿纺工艺生产高强度碳纤维,大幅降低单位成本, 促进公司在民品领域进一步发展。

  高强高模碳纤维产业化项目开始批产:新建石墨线J 级高强高模型碳纤维 产品,随着工艺生成的磨合成熟,将逐步进入正常状态,产品专用于航天这一特定应用场景,下游客户为卫星 主机厂。

  万吨级内蒙古包头大丝束碳纤维项目。项目拟总投资 20 亿元,分三期建设,一期顺利推进 4000 吨碳纤维 生产线 年中旬建成投产,后续结合市场需求进行二、三期建设,最终实现 10000 吨/年碳纤维、2 万 吨原丝生产能力,产品为低成本民用碳纤维,主要面向碳梁等领域。项目产品级别根据高强型大丝束碳纤维 24K 及以上的丝束进行设计,同时根据市场需求进行分类,通过强度、模量、密度等指标分为不同规格的产品进行 出售。公司的碳梁业务所用大丝束碳纤维目前为外购,主要供应商为台湾台塑以及土耳其阿克萨等,在日本及 欧美碳纤维出口管制背景下,国产化大丝束项目对我国的碳纤维供应安全至关重要,项目建成投产有重要意义。 项目建成投产不仅能提升公司供应链稳定性以及自给能力。同时内蒙古包头用电成本仅山东威海一半,碳纤维 制造成本中折旧和电费占比高,能极大降低大丝束碳纤维生产成本,提高公司竞争力。

  公司上游供应商为原材料生产厂商或原丝供应商。公司作为碳纤维全产业链布局龙头公司,在产品生产过 程中除客户特定要求外,几乎所有中间产品均可以自给自足,因此公司上游供应商为丙烯腈等原材料生产厂家。 同时公司有时会出于成本考虑,在生产碳纤维织物、预浸料或成品时外部采购其他厂商价格较低原丝产品。

  稳定供应链体系,助力公司健康发展。公司与上游核心供应商仁通实业建立了长期稳定的战略合作关系,同时采购金额占年度采购总额比例前五名的供应商基本稳定。建立长期稳定的供应链体系能够有效地保证公司 正常生产、产品交付以及供货质量。同时利于公司交易成本降低,确保公司健康、稳健、可持续发展。公司下 游客户则根据产品种类实行不同交付方式。

  公司上游供应商议价能力强劲,下游因客户性质议价能力较弱。2017 年自公司上市来,应收账款一直数额 较大,占营业收入比重较高,一般在 50%以上,但近年保持下降趋势,主要系民品收入占比提升,同时也说明 公司对下游军方议价能力较弱。应付账款占营业成本比重较高,在 40%-50%之间波动,说明公司相对上游供应 商占用资金能力较强。对于上下游公司议价能力不同主要原因系:由于军工行业性质,军品收入占营收比重较 大,虽然回款速度不快,但由于下游客户军方性质,能保障回款,并且军方更注重产品质量,价格不是客户主 要考量因素,军品采集高确定性不受其影响;由于公司进入市场时间久,军品市场份额稳定,行业地位领先, 营收稳健增长具有保障,所以能与上游供应商建立长期稳定关系,占用资金能力较强,议价能力较高。

  2018 年 11 月 13 日,公司推出限制性股票激励计划,以 19.95 元/股价格授予董事、高级管理人员、核心技 术(业务)人员等 19 人 225 万股限制性股票,占公司总股本的 0.61%。本次计划在授予日起满 12 个月后分三 期归属,每期比例分别为 40%、30%、30%。解锁条件为以 2017 年净利润为基数,2018-2020 年净利润增长不 低于 50%、65%、80%。过去三年间,以 2017 年净利润为基数,2018 年公司净利润增长 59.70%,2019 年公司 净利润增长 132.91%,2020 年公司净利润增长 174.33%,均满足解除限售条件。限制性股票激励计划充分调动 了公司核心管理层的主观能动性,公司盈利能力持续向好。

  企业的良好发展,与员工积极性密不可分,激励计划的有效实施,充分了激发员工积极性。公司具备良好 的考核制度以实现考核的激励作用,从而充分调动员工更好地为公司服务发展。同时公司激励制度完善,能有 效实现管理人员与员工之间的双向交流,实现管理人员的高效管理,妥善安排;完善的制度能有效削减公司相 关费用,助力公司净利率持续成长。

  (本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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