國金證券研究所
資源與環境研究中心
化工蒲強團隊
行業觀點
1
汽車是大氣汙染的首要來源：
汽車工業的發展在給我們生活帶來越來更多便利的同時也對我們生存的環境帶來汙染，根據生態環境部公佈的《中國機動車環境管理年報（2018）》，我國的大氣汙染主要來源於汽車尾氣，汽車尾氣汙染治理刻不容緩。
2
機後處理是目前最主流也是最行之有效的尾氣處理方法，而其中催化劑是淨化效果的關鍵：
目前，控制汽車尾氣排放的主要措施包括機前措施、機內措施和機後措施三種，機後措施是最行之有效的方法，其中催化劑是關鍵。汽車尾氣淨化催化劑主要分為4部分，分別為貴金屬活性組分、載體、 助劑及塗層。
3
不同階段不同型別的汽車尾氣催化處理技術路線有所不同。
對於柴油車，在國一至國三階段，透過提升發動機內淨化技術便可滿足標準，國四至國五階段，機後措施SCR是主流的技術路線，到了國六階段，主要採用DOC+DPF+SCR+ASC路線；針對汽油車，國一至國五階段，TWC是主流的技術路線，到了國六階段，主要採用TWC+GPF技術路線。蜂窩陶瓷材料作為催化劑載體在未來仍將保持主流地位，用量隨著催化器數量的增加而顯著提高；而柴油車尾氣處理技術的革新將帶來國內沸石分子篩作為尾氣催化劑塗層材料應用的突破。
4
國六標準執行進行時，尾氣催化材料空間有望大幅增長：
國六標準已於2019年7月1日開始分階段執行，其中重型柴油車國六標準於 2019年 7 月 1 日起分階段逐步實施，輕型汽車的國六排放標準於 2020年 7 月 1 日起分兩個階段實施。國六階段，不同型別汽車均需加裝催化器，其中重型柴油車需加裝DOC、DPF、ASC催化器，汽油車需加裝GPF催化器。裝置加裝也帶來了尾氣催化材料用量的大幅增長，其中蜂窩陶瓷材料作為催化劑載體需求量增加約1倍，市場空間達到95億；高純奈米氧化鋁作為基礎塗層材料需求量將增加14776噸，新增10億左右的市場空間，沸石分子篩由於其在柴油車的應用突破需求量將增加7225噸，新增20億左右的市場空間。
投資建議
隨著國六標準實施的逐步深化，對於汽車尾氣汙染處理的要求也越來越高。標準的提高，要求對燃油車尾氣催化系統升級，這也將帶來相關尾氣催化材料需求的增加。一方面催化器的個數增加帶來催化劑載體蜂窩陶瓷材料的需求提升，另一方面對於柴油車催化系統的改變也將帶來沸石分子篩在國內尾氣處理應用的突破。我們建議關注催化劑載體供應商
國瓷材料、奧福環保，
沸石材料供應商
萬潤股份
。
風險提示
國六推進不及預期；產品價格下跌風險；市場競爭加劇風險；新能源汽車對於燃油車的替代
一、
汽車尾氣處理是環境汙染治理的重要環節
1.1
汽車是機動車大氣汙染排放的主要貢獻者
我國環境汙染態勢依舊嚴峻，首要汙染物以PM2.5為主：
現代工業的不斷髮展，對我們生存的環境帶來嚴重汙染。以中國為例，2018 年，全國 338 個地級及以上城市中，217 個城市環境空氣質量超標，佔 64。2%。其中，以 PM2。5 為首要汙染物的天數佔重度及以上汙染天數的 60。0%，以 PM10 為首要汙染物的佔 37。2%，以 O3 為首要汙染物的佔 3。6%。
移動源為PM2.5的首要來源，機動車尾氣排放直接威脅群眾健康：
根據北京市PM2。5源解析，移動源為PM2。5的首要來源，在重汙染天氣期間，移動源的貢獻率會更高。同時，由於機動車大多行駛在人口密集區域，其尾氣排放直接威脅群眾健康。
汽車是機動車大氣汙染排放的主要貢獻者：
機動車尾氣排放汙染物主要有四大類，分別是一氧化碳（CO）、總碳氫化合物（CH）、氮氧化物（NOx）以及顆粒物（PM）。根據中國移動源環境管理年報2019，機動車CO、NOx、PM汙染物排放量超過90%來自汽車，HC汙染物排放量超過80%來自汽車。
1.2
汽車汙染物主要來自汽油車和柴油車，尾氣成分有所不同
隨著我國排放法規的趨嚴，全國四項汙染物呈逐年下降之勢，年均削減2。3%。若按照排放標準階段劃分的話，目前汙染物貢獻主要來自國三國四車型。
從車型劃分的汽車汙染物排放量看，CO、HC汙染物主要來自客車，NOx、PM汙染物主要來自貨車。進一步分析，CO、HC汙染物主要來自小型客車，NOx、PM汙染物主要來自重型貨車。
從燃料型別劃分的汽車汙染物排放量看，CO、HC汙染主要來自汽油車，NOx、PM汙染主要來自柴油車。
汽油車、柴油車尾氣排放汙染物有所區別主要是因為燃油成分、發動機條件以及尾氣氛圍有所區別，這也將帶來汽油車、柴油車在尾氣催化處理技術上會有所不同。
二、
機後措施是汽車尾氣處理的主流方式，催化器是機後措施的核心
2.1 機後措施是汽車尾氣催化處理的主流方式
汽車尾氣催化淨化是指藉助某些有效的技術措施，減少尾氣中的有害物質或使尾氣中的CO、HC、NOx及PM被氧化或還原，生成無毒的CO2、H2O和N2。目前，控制汽車尾氣排放的主要措施包括機前措施、機內措施和機後措施三種，其中機前和機內措施技術難度高，減排效果有限，機後措施是目前最主流也是最行之有效的尾氣處理方法。
機後措施亦由多環節組成，各環節相互輔助也相互制約。目前機後尾氣處理產業鏈主要涉及四個環節的生產企業，分別是催化劑配套材料廠商、催化劑廠商、發動機廠商以及整車廠商。
2.2 催化器是汽車機後尾氣處理系統的主要部分
汽車機後尾氣處理系統是由熱端管件、催化器、共鳴器、消音器等組成，其中催化器是機後尾氣處理系統的主要部分。
目前汽車催化器主要包括三元催化器（TWC）、汽油機顆粒捕集器（GPF）、柴油氧化催化器（GPF）、選擇性催化還原催化器（SCR）、柴油機顆粒捕集器（DPF）、氨洩漏催化器（ASC）等。
汽油柴油尾氣成分不同帶來催化器應用的差異：因汽油車和柴油車的排放主要成分不同，故其治理技術原理及載體種類有所差異，其中汽油車主要有TWC、GPF路線，柴油車主要有DOC、DPF、SCR、ASC路線，其中TWC主要處理CO、HC、NOx，GPF、DPF主要處理PM、PN，DOC主要處理CO、HC；ASC主要處理NH3，SCR主要處理NOx。
2.3 催化劑是催化器的核心
汽車尾氣淨化催化器主要由催化劑和金屬外殼構成，而催化劑是其中核心，其主要由四部分構成：貴金屬活性組分、催化劑載體、 助劑及塗層（第二載體）；其中貴金屬活性成分為催化劑的核心部分，主要起催化作用，載體提供有效的表面積及孔結構，塗層用於增大表面積，助劑用於協助催化劑更好地發揮性能。
自20世紀70年代汽車尾氣淨化催化劑問世以來，其發展主要經歷了四個階段，分別為鉑和鈀氧化型催化劑、氧化-還原雙段催化劑、三元催化劑（TWC）以及單金屬鈀的TWC。目前三元（TWC）的製備和應用已趨於成熟，由於其具有機械強度高、比表面積大、阻力小、活性高等優點被日、美等汽車工業廣泛使用。
目前全球的汽車催化劑市場基本為國外企業壟斷，德國巴斯夫和英國莊信萬豐各攬走了26%左右的環保催化劑市場份額，比利時優美科公司佔19%的份額。
2.4 汽車催化劑組成之一：載體，主要為蜂窩陶瓷載體
汽車尾氣催化劑載體是影響催化劑效能的重要因素之一，它的主要的作用是提供有效的比表面積及適宜的孔隙結構，並使催化劑獲得足夠的機械強度及熱穩定性，起著活性中心和節省活性組分用量的作用。國內外車用載體骨架的材料主要有陶瓷和金屬兩種 。在結構形式上分為顆粒型載體、蜂窩狀載體和 SiC泡沫陶瓷載體，其中蜂窩狀載體是目前的主流。
目前汽車用載體以蜂窩陶瓷為主，且中長期仍將是主流：
早期的車用催化劑載體氧化鋁顆粒，雖然具備比表面積大、機械強度高，價格低廉的優勢，但其排氣阻力和背壓大，使油耗上升、功率下降；同時高溫下易粉化，造成二次汙染和載體壽命縮短；因此，在顆粒型載體問世不久便出現了整體型蜂窩陶瓷載體對其形成替代。目前蜂窩陶瓷載體已成為車用催化劑載體的主流。而其它型別的載體（金屬載體、新興的玻璃纖維載體），由於工藝、材料和成本等方面的原因，短期內難以大範圍應用，因而未來長時間內蜂窩陶瓷載體仍將是主流。
蜂窩陶瓷分為直通式載體和壁流式載體，其中直通式載體包括SCR、DOC、ASC、TWC載體等，壁流式載體包括DPF和GPF。
蜂窩陶瓷行業屬於寡頭壟斷行業，其中康寧和NGK市場份額高達90%。近年來國內以奧福環保、王子製陶等為代表的企業也開始崛起，競爭力不斷增強。伴隨著國六的實施以及材料國產化要求的提升，國內企業有望在蜂窩陶瓷市場搶佔更多份額。
2.5 催化劑組成之二：塗層
塗層主要有兩個作用，一是提高載體的機械強度和滿足催化要求的高比表面積，另外一個作用是稀釋、支撐和分散催化劑活性組分和少量的助劑，從而達到提高催化劑的淨化效率。目前用於尾氣處理載體上的耐高溫塗層可設計為以下體系：Al2O3基材料、沸石基材料、釩基（V2O5/TiO2/WO3）材料、MgO材料和SiC材料等，國六之前主要用Al2O3以及釩基作為塗層材料，到了國六階段，主要用Al2O3以及沸石作為塗層材料。
國六階段高純氧化鋁用量將提升
若按純度劃分的話，氧化鋁可以分為普通型氧化鋁（純度99。99%），由於汽車尾氣催化對於效能要求更加嚴苛，其要使用的氧化鋁為高純奈米氧化鋁。國六階段汽油車尾氣催化器使用數量的提升將帶來氧化鋁塗層用量的增加。
目前高純奈米氧化鋁的國外主要生產企業有住友、沙索等，國內主要生產企業包括國瓷材料、山東晶鑫晶體科技有限公司、宣城晶瑞新材料有限公司等。
國六階段推動了國內沸石分子篩在尾氣催化領域應用的突破
到了國六階段，塗層材料變化的主要在於SCR催化器的塗層由先前的釩基變為沸石分子篩，也就是說國六將推動沸石分子篩在國內汽車尾氣催化領域從0到1的突破。
沸石分子篩分為天然沸石分子篩和合成沸石分子篩，目前大部分工業用沸石分子篩是透過化學合成生產的。型號主要有3A（鉀A型）、4A（鈉A型）、5A（鈣A型）、10Z（鈣Z型）、13Z（鈉Z型）、Y（鈉Y型）、鈉絲光沸石型等。
沸石分子篩國內競爭格局高度分散，國外競爭格局集中：
根據《分子篩在國內石油化工行業的應用》統計，我國產能規模在5000噸以下的小型廠商數量佔比81%，而產能規模在1萬噸以上的大型廠商數量佔比僅9%。相比於國內競爭格局，國外競爭格局集中，主要企業有4家，分別是美國環球石油產品公司、阿科瑪、Zeochem以及日本東曹。
沸石分子篩下游應用分散，細分應用領域較多：
應用方面，沸石分子篩的下游較為分散，其最大下游是煉油行業，佔比29%，其次是空氣分離、石化等。在汽車尾氣催化領域，在國五以及之前鮮有應用；沸石的真正大規模應用將在國六階段。
2.6 催化劑組成之三：助劑
助劑是一些自身沒有催化作用或活性較低的新增物，但加入助劑能大大提高催化劑的活性、選擇性或壽命。特別是在汽車排氣的惡劣條件下，為提高催化劑的穩定性常常需要加入助劑，一些助劑能直接促進催化劑的性質，而有些助劑起著穩定其它助劑的作用。催化助劑主要為稀土金屬氧化物（Ce、La、Sn、Zr、Mo、Ti）和鹼金屬氧化物（BaO、CaO、SrO）等。
2.7 催化劑組成之三：活性成分
尾氣催化劑的活性組分是催化劑中最重要的成分之一，可分為貴金屬和非貴金屬2 種類型。貴金屬類以 Pt、 Ｒh、 Pd 最為常用，其中鉑和銠主要用於一氧化碳和碳氫化合物的氧化催化，銠主要提供NOx的還原活性，同時兼具對碳氫化合物的氧化活性。貴金屬催化劑優點是起燃溫度低、壽命長，對 CO、HC、NOx 同時具有較高的催化轉化效率； 缺點是貴金屬價格昂貴，資源稀少，易發生 Pb， S 中毒。
非貴金屬催化劑以 Mn、 Co、 Fe、Sr、Cu、Ni、Bi 等過渡金屬與鹼金屬氧化物為主要活性組分，非貴金屬氧化物新增物中常見的是稀土氧化物，但由於其起燃溫度高、熱穩定性差、活性差易中毒等特點，一直未得到普遍應用。
三、
國六標準推動汽車尾氣催化劑配套材料用量大幅增加
3.1 國六是目前全球最嚴的汽車排放法規之一
我國汽車排放法規主要沿用歐洲體系，執行實施進度相對滯後：
目前，國際上汽車排放法規主要形成了歐洲、美國以及日本三大體系，我國的機動車排放標準沿用的是歐洲體系。儘管標準升級速度比歐美快，但實際實施年份要比歐洲慢5-10年。
國六是目前全球最嚴的汽車排放法規之一：
從 2000 年至今，我國相繼制定了一系列排放法規，完成了從國一到國五的跨越。目前已實施的國六標準是根據國五標準的實施情況和國內機動車實際情況進行的一次自主創新，在主要汙染物限制方面，國六明顯加嚴了排放限制，甚至國六b執行後將嚴於歐六，因此國六也是目前全球最嚴的汽車排放法規之一 。以柴油車為例，若柴油車全面實施國六排放法規，其對大氣中 NO2 濃度的貢獻僅增加了1 μg/m3，對空氣質量的影響可以忽略不計。
針對輕型汽車，國六排放標準分兩個階段實施，自 2020 年 7月 1 日起，所有銷售和註冊登記的輕型汽車應符合國六標準 6a 限值要求；自 2023年 7 月 1 日起，所有銷售和註冊登記的輕型汽車應符合國六標準 6b 限值要求；相比於國五，國六加嚴了汙染物排放限值，其中NOx限值加嚴了41。67%，PM限值加嚴了33。33%，CO、HC限值均加嚴了50%，並增加了汽油車排放顆粒物要求。
雖然部分提前執行國六的城市進度上有所放緩但仍快於國六規定的執行時間：
在國六標準釋出後，部分有條件的城市計劃提前執行國六標準，但執行進度有所放緩，我們分析主要有以下幾個原因：
多個環節協同耗時較長：汽車產業鏈較長，各環節的變動都有可能影響到其它環節；新標準的實施涉及面較廣，而汽車又是認證壁壘極高的行業，因此建立標準相關配套體系尚需時日；
國六是目前世界上最嚴格的尾氣排放法規之一，而提前實施國六的城市大多執行更加嚴格的國六b；
存量非國六汽車庫存消耗仍需時間。
3.2 國六的執行加速了機後尾氣處理產業鏈的變革
國六標準的執行推動了機後尾氣處理產業鏈的變革：
國六標準的逐步實施給整個汽車機後尾氣處理產業鏈提出了更高的要求，對於整車廠來說，其需要調整車身結構以適應新的機後尾氣處理系統；對於發動機廠家來說，由於需要加裝催化器，故其需要調整機後尾氣處理系統設計；對於催化劑及其配套材料廠商來說，為了滿足更高的標準，其需要提高產品效能。
3.2.1 汽車機後尾氣處理產業鏈變革之一：催化器的加裝
各個階段不同型別的的汽車尾氣催化處理技術路線有所不同。到了國六階段，催化器需要加裝，其中汽油車需要加裝DPF催化器，柴油車需要加裝DOC、DPF、ASC催化器，催化器加裝的同時也會增加尾氣催化材料的用量。
針對柴油車，在國一至國三階段，透過提升發動機內淨化技術便可滿足標準，國四至國五階段，SCR是主流的技術路線，到了國六階段，主要採用DOC+DPF+SCR+ASC路線；
針對汽油車，國一至國五階段，TWC是主流的技術路線，到了國六階段，主要採用TWC+GPF技術路線。
3.2.2 汽車機後尾氣處理產業鏈變革之二：尾氣催化材料用量的大幅提升
（1）蜂窩陶瓷用量的大幅提升
到了國六階段，由於需要加裝催化器，這樣就意味著配套蜂窩陶瓷載體用量也將大幅增加。具體來說，國五標準下，汽油車單車使用載體量約為1。5L，柴油車約為15L，以2019年汽油車2121萬臺產量、柴油車295萬臺產量測算，在中性條件假設下，2019年汽車尾氣催化器載體需求量約為8140萬升；而到國六標準下，汽油車需加裝GPF，體積增加約一倍，對催化劑載體需求提升至3升/臺，柴油車加裝DOC、DPF、ASC，對催化劑載體需求提升至25升/臺，若以2312萬臺汽油車（2015-2019年平均產量）和289萬臺柴油車（2015-2019年平均產量）測算，在中性條件假設下，2022年我國汽車工業對尾氣催化劑載體的需求量將達到14017萬升。
（2）氧化鋁用量的大幅提升
國六標準下，氧化鋁應用於汽油車的三效催化器和GPF催化器，以及柴油車的DOC和DPF催化器。國五標準下只有汽油車三效催化器使用氧化鋁，在中性條件假設下，以100g/L的塗覆量測算氧化鋁的市場空間，則我國2019汽車催化劑市場氧化鋁的市場容量為4481噸。而到了國六標準，除了柴油車SCR、ASC催化器，其它催化器均要使用氧化鋁作為載體，在中性條件假設下，若國六標準實施將帶來氧化鋁12281噸的新增市場空間。
（3）沸石分子篩用量的大幅提升
國六之前，主要是TWC催化器使用γ-Al2O3作為塗層材料，而SCR催化器使用的塗層材料為釩基（V2O5/TiO2/WO3）塗層材料。到了國六階段，TWC催化器仍使用氧化鋁作為塗層材料，加裝的催化器除了ASC其它也均使用氧化鋁作為塗層材料，而對於SCR催化器來說，原先的釩基塗層材料沒辦法滿足國六對氮氧化合物的嚴苛的排放要求，需要換為沸石分子篩的塗層材料。
在中性條件假設下，國六實施後分子篩在中國將開拓7225萬噸的巨大市場，並且伴隨國六標準的階段性深入，分子篩的用量也會相應增加，屆時市場需求將進一步兌現。
投資建議
隨著國六標準實施的逐步深化，對於汽車尾氣汙染處理的要求也越來越高。標準的提高，要求對燃油車尾氣催化系統的升級，這也將帶來相關尾氣催化材料需求的增加。一方面催化器的個數增加帶來催化劑載體蜂窩陶瓷材料的需求提升，另一方面對於柴油車催化系統的改變也將帶來沸石分子篩在國內尾氣處理應用的突破。我們建議關注催化劑載體供應商
國瓷材料
以及
奧福環保
，沸石材料供應商
萬潤股份
。
國瓷材料
公司是國內領先的陶瓷材料生產企業，涉及MLCC粉體、奈米氧化鋯等材料；作為國內最大的MLCC配方粉生產企業，主要客戶覆蓋了三星、國巨、風華高科等MLCC電容器龍頭；奈米氧化鋯在公司併購了深圳愛爾創之後打通了粉體材料到製品再到終端的全產業鏈，具備極強的競爭力；同時公司也在利用技術上的優勢積極佈局5G以及半導體相關材料的研發生產。
在收購江蘇天諾、江西博晶科技和王子製陶之後，公司成為全球唯一一家能夠為客戶提供除貴金屬以外的全系列催化劑解決方案的供應商，為尾氣催化領域的稀缺標的 。催化劑載體方面，目前產能為5400萬升/年；經過多年努力，公司已經研發出TWC、DOC、DPF、SCR載體等產品配方，其產品已經得到威孚力達和眾多國外客戶的認可，隨著國六的逐步執行，公司該業務有望迎來巨大的發展空間。
萬潤股份
公司主要從事資訊材料產業、沸石環保材料產業和大健康產業三個領域產品的研發、生產和銷售。在資訊材料領域，主要產品為 TFT液晶材料及OLED顯示材料，經過多年努力，公司已成為全球主要高階TFT液晶單體材料生產商之一以及國內唯一一家同時為三大巨頭供應OLED材料的供應商，我們預計隨著大尺寸面板需求的增加以及OLED面板滲透的加速，公司該業務有望實現高速發展。在大健康材料領域，公司透過收購美國MP公司為公司進入大健康領域奠定基礎，隨著全球醫藥市場持續快速增長，公司大健康業務潛力巨大。
在環保材料領域，公司主要產品為尾氣淨化用沸石，目前擁有5850噸的沸石產能，未來三年將繼續新增3000噸產能。公司目前是國內領先的沸石分子篩生產商，也是世界第二大高階沸石環保材料供應商。公司目前是全球領先的汽車尾氣淨化催化劑生產商莊信萬豐的核心合作伙伴，穩定向莊信萬豐供應車用沸石。到了國六階段，國內尾氣催化沸石分子篩應用將實現從0到1的突破，而且公司深度繫結全球催化劑龍頭企業之一莊信萬豐，國六的逐步推進將加速公司沸石環保材料業務的放量。另外，沸石分子篩還在煙道氣脫銷、VOCs處理、煉油催化等領域具有廣闊的市場空間，產能逐步釋放將為公司開啟新的增長空間。
奧福環保
公司是國內蜂窩陶瓷載體生產商，也是國內柴油車蜂窩陶瓷的龍頭企業，主要產品包括蜂窩陶瓷系列產品和VOCs廢氣處理裝置。產能方面，公司目前擁有400萬升DPF產能，在建200萬升DOC、160萬升TWC、200萬升GPF，產能的逐步投放將助力公司長遠發展。客戶方面，公司目前已經成功進入濰柴動力、中國重汽、玉柴動力、康明斯、戴姆勒等知名整車或主機廠商的供應名錄，並與全球主流的外資催化劑廠商優美科、巴斯夫以及莊信萬豐建立起了長期合作關係。到了國六階段，柴油車蜂窩陶瓷的用量將大幅增加，公司作為國內柴油車蜂窩陶瓷領域的龍頭，業績有望持續爆發式增長。
風險提示
國六推進不及預期：汽車產業鏈較長，各環節的變動都有可能影響到其它環節；新標準的實施涉及面較廣，而汽車又是認證壁壘極高的行業，新標準的推進有不及預期的可能；
產品價格下跌風險：尾氣尾氣催化材料所面對的最終客戶為整車廠，其具有較強的議價權，故相關配套產品價格存在下跌的風險；
市場競爭加劇風險：雖然目前尾氣催化材料領域尤其是蜂窩陶瓷以及沸石呈寡頭壟斷格局，但隨著第二梯隊第三梯隊競爭對手的逐步崛起，市場競爭有加劇的風險；
新能源汽車對於燃油車的替代：汽車尾氣催化材料主要用於傳統燃油車，隨著新能源車市佔率的不斷提高，汽車尾氣催化材料市場空間有被蠶食的風險。
