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1、2023年国内碳纤维发展现状及需求趋势分析历经30年的徘徊和20余年的发展，我国碳纤维制备与应用技术取得了重大突破。据统计，2021年，全球碳纤维运行产能为20.76万吨，其中国内碳纤维产能6.34万吨，占全球总产能的30.5%,首次超过美国成为全球最大产能国。并形成中复神鹰、恒神、威海拓展、钢科碳材料、国兴碳纤维、上海石化、宝旌炭材料、新创碳谷、福维高性能碳纤维、中安信科技、蓝星纤维、中简科技、方大江城、凯美克、郝氏炭纤维等一批大中小型企业。2020年8月，我国碳纤维行业首次实现盈利并出现供不应求的局面，有实力的厂家大规模扩大产能，一批新进企业投入巨资兴建综合性碳纤维项目。预计2025年中国
2、碳纤维需求量达15.92万吨。2025年我国风电叶片、体育休闲、碳碳复材预计成为万吨级碳纤维市场，需求量分别达5.89.2.75、L64万吨；压力容器用碳纤维需求量有望达到8130吨。预计将逐步发展成第四个万吨级市场。航空航天、汽车复材、建筑补强领域碳纤维需求量将分别达到4071、4570、3934吨。到2025年国内落地的碳纤维总产能预计达到19.38万吨，其中吉林化纤集团（含吉林国兴、吉林宝旌）、中复神鹰、光威复材、上海石化预计达到6.08.2.75.L37、1.35万吨。我国碳纤维新建产能情况（不完全统计）企业/项目名称项目总投资/亿元项目大致情况地点中复神鹰碳纤维有限公司502万l/a
3、（配套原丝项目）西宁威海光威复合材料股份1万l/a碳纤维（包括原丝等配包头有限公司Zv套项目）上海石油化工股份有限2.4万l/a原丝、1.2万l/a大丝束上海公司碳纤维吉林化纤集团1036万l/a碳纤维.配套12万l/a原丝和6万l/a复合材料吉林吉林碳谷碳纤维有限公司915万t/a原丝等吉林张掖碳纤维装备制造（张掖碳谷）项目3040（）（）l/a碳纤维及其装备张掖霍尔果斯旭航碳纤维高端装备制造基地项目I(M)1.2万t/a霍尔果斯山东国泰大成科技有限公司约70原丝2.5万t/a.碳纤维1万t/a泰安新创碳谷控股集团有限公司503.6万t/a常州杭州超探新材料科技有碳纤维1万l/a.2500l
4、/a碳-衢州限公司3乙碳复合材料及碳素产品生产线广东金辉碳纤维材料科技有限公司30原丝5万l/a.碳纤维2万t/a.CFRP4万l/a茂名新疆隆炬新材料有限公司605万t/a碳化项目乌鲁木齐青岛万成科技（与山西长治市政府合作建设）61.21万m纳米碳纤维膜长冶哈尔滨天顺化工科技发展有限公司采用悬浮聚合法聚合的方式，2h内丙烯月青（AN）及共聚单体转化率可达85%,单釜产能500030000t/a。PAN粉体经水洗干燥溶于二甲基亚碉（DMSO）中湿纺，碳化后所得纤维的拉伸强度5576MPa,离散系数1.6%,拉伸模量252GPa,离散系数3.5机据称用此工艺生产成本可降低30%,目前该公司正寻找
5、投资方拟在哈尔滨或大庆兴建约2万t/a的生产工厂。在碳纤维生产设备方面，浙江精功科技（JGST）公司先后于2013、2020和2021年开发了500、IOoo和2500t/a大丝束生产线，并成功应用于吉林精功碳纤维有限公司的生产，卷绕速度可达16nmino该公司还可生产炉口宽度1m的高性能丝束碳纤维（IK、3K、6K）生产线。2020年初，其2000t/a高性能碳纤维用预氧化炉成功出口至韩国，其2项有关风速和温控的关键技术被确认达到国际先进水平。在CFRP方面，中国台湾南宝集团于2020年2月在江苏淮安投资5000万元兴建年产千万件热塑性碳纤维增强树脂（CFRTP）部件项目；中国恒瑞于2020
6、年6月在常熟投资1亿美元，兴建航空用高性能CFRP部件基地，包括机身结构件、引擎结构件与叶片、内饰件、座椅等；惠柏新材则计划投资1.3亿元建设复合材料技术研发检测与销售中心。在碳/碳复合材料方面，我国发展迅猛，已形成湖南博云新材料股份有限公司、湖南金博碳素股份有限公司、湖南顶立科技股份有限公司、烟台鲁航炭材料科技有限公司、江苏天鸟高新技术股份有限公司、宜兴市飞舟高新科技材料有限公司、张家港伟诺复合材料有限公司、北京北摩高科摩擦材料股分有限公司、北京天力九陶新材料有限公司、西安超码科技有限公司、江油天力新陶碳碳材料科技有限公司等企业。多项调研表明，到2025年我国有望一跃成为世界最大的碳纤维生产
7、国和消费国，进口占比有望从2020年的62.8%(30351.6t)减至3成以下。一、PAN基碳纤维成为市场主流，原丝成本占据半壁江山聚丙烯聘(PAN)基碳纤维工艺简单、品质优良，在碳纤维中占比90%以上。聚丙烯月青(PAN)基碳纤维制造主要分为原丝和碳化两个环节。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。原丝经预氧化、低温碳化、高温碳化工艺即可制成碳纤维，再经石墨化即可制得石墨纤维，石墨纤维是含碳量高于99%的碳纤维。理论上，每吨碳纤维理论耗用丙烯月青1.96吨；从丙烯精到原丝、再到碳纤维，生产效率越高、损耗越少，越接近理论耗用值。以聚丙烯月青(PAN)基
8、碳纤维为例分析碳纤维制造成本：从工艺步喋来看，碳纤维生产成本主要包括原丝、预氧化、碳化、表面上浆和卷绕成本。其中，PAN原丝成本约ILIl美元kg,占碳纤维生产成本的51%,是主要因素；其次是碳化和预氧化，成本为5.12美元kg和3.40美元kg,占比分别为23%、16%o按照30%的毛利率计算，碳纤维均价在28美元kg左右。从成本要素平均构成来看，原材料和燃料各占碳纤维生产成本的30%,人工占20%,折旧占10%o大丝束碳纤维成本整体较低，原材料成本占比相对更高；小丝束在燃料和折旧方面成本占比更高。二、碳纤维价格上涨叠加丙烯庸降价，毛利率空间显著增厚国内碳纤维价格连续3年上涨，当前维持高位运
9、行。2022年一季度国内碳纤维市场均价维持在180元/公斤以上，其中国产T300级别12K碳纤维市场价格参考180-200元/千克；国产T300级别24/25K碳纤维市场价格参考150T55元/千克；国产T300级别48/50K碳纤维市场价格参考140-145元/千克；国产T700级别12K碳纤维市场价格参考260-270元/千克。需求端：风光氢持续高景气，航空航天创造长期空间全球碳纤维市场需求稳步增长，中国碳纤维需求加速提升。根据赛奥碳纤维的数据，过去10年全球碳纤维需求量CAGR达10.37%；2021年全球碳纤维需求量同比增长10.38%至11.80万吨，增速显著提升7.59个百分点。同
10、期中国市场由于应用比例基数较低,CAGR达20.97%o但由于新兴行业需求快速释放，中国市场增速处在持续上升的态势；截至2021年中国市场需求量为6.24万吨，同比增长27.69%,需求量全球占比首次超过50%,增速及需求规模均全球领先。从应用领域来看，全球碳纤维主要用于风电叶片、体育休闲、航空航天三大领域上。2021年风电叶片碳纤维需求增长7.84%至3.30万吨，占全球总需求的27.97%,依旧是碳纤维下游最大市场；体育休闲市场同比增长20.13%至L85万吨，占比15.68%；航空航天需求增长0.30%至1.65万吨，占比13.98%。压力容器、碳碳复材需求分别增长25乐70%至1.10
11、万吨、0.85万吨，与体育休闲成为全球碳纤维市场增长的主力。中国75%碳纤维需求集中在风电叶片、体育休闲与碳碳复材，2021年需求量达到2.25、L75、0.70万吨，分别对应细分领域全球总需求的68%、95%、82%；2021年受益于全球光伏行业的快速增长，中国碳碳复材需求量增加4000吨，增幅高达133%,逐渐成为国内优势领域。从全球碳纤维市场需求金额行业占比来看，航空航天超过风电叶片与体育休闲总和。航空航天用碳纤维丝束小、质量要求最高，2021年达到72美元/公斤的最高均价，同比增长20%,因此具有最高的市场需求金额。2021年全球航空航天碳纤维需求金额11.88亿美元，占比高达34.9
12、4%o风电叶片作为近年来发展起来的碳纤维应用领域，已成为销量第一的碳纤维应用市场。但其所用碳纤维在各领域所用碳纤维中价格最低，为17美元/公斤，市场总需求金额5.54亿美元，占比16.29%。体育休闲用碳纤维市场发展较为完善，需求稳步增长，所用碳纤维价格仅次于航空航天用碳纤维，为28美元/公斤，2021年市场需求金额5.11亿美元，占比15.03吼风电叶片：“双碳”政策推动风电长期发展，叶片大型化提升碳纤维需求碳达峰、碳中和政策助推新时代能源革命,低碳绿色转型利好风电发展。得益于双碳政策，2020年我国陆风新增装机达到高位，2021年海上风电资源优势明显。在我国重视并大力支持风电行业发展的背景
13、下，我国风电装机容量呈现出加速增长的态势，2021年新增风电并网装机47.57GW,其中陆风新增并网装机30.67GW,海风同比增长452%至16.9GWo截至2021年，我国风电累计并网装机329.26GW,同比增长16.8%,其中陆、海风累计并网装机分别约为303.37GW、25.89GWo海风资源优势更加明显,未来在海风装机增速将领先于陆风；由于海上风电叶片尺寸及功率普遍高于陆风，叶片大型化趋势将持续加速。集中式和分散式陆风齐头并进，海风抢装年后新增装机逐步提升。2020年抢装潮透支2021年陆上风电发展势头，预计未来陆风发展趋势将由政策驱动的抢装模式向集中式+分散式风电的稳健模式切换。
14、海上风电资源优势明显，2021年新增装机达16.9GW,在经历了2021年的海风抢装年后，预计2022-2025年海风新增并网装机容量仍将从高于2019年的基数逐年提升，但难以超越2021年的高点。根据测算，2022年之后中国风电新增装机将逐年持续增长，到2024-2025年陆风有望突破每年50GW的新增并网装机，海风整个十四五期间年均新增并网装机有望超过8G肌风机产品功率加速迭代，叶片大型化趋势明显。为了提高风力发电效率并降低度电成本，风电机组大型化已成为发展的必然趋势。随着风电机组功率，叶片直径，塔架高度，容量系数的提高，风机大型化一方面可减少风机制造过程中单位功率原材料用量，另一方面推动
15、风电场配套建设和运维成本的下降。据CWEA数据，2020年，中国新增装机的风电机组平均单机容量为2668KW,同比增长8.7%,其中海上风电机组平均单机容量为4885KW,同比增长15.2%o在新增风电机组中，2.OMW（不含2.OMW）以下的新增装机仅占1%；2.0MW（2.0MW）2.9MW新增装机占比达61.1%,比2019年下降了11%；3.0MW（含3.OMW）3.9MW新增装机占比27.8%,同比增长10.l%o大兆瓦风机要求大尺寸叶轮，风电叶片大型化趋势也十分明显。根据赛奥碳纤维基础数据及以下假设，我们对2022-2025年中国风电领域碳纤维需求进行测算：根据中国巨石、重庆国际等
16、玻纤企业数据，IGW风电装机需用玻璃纤维材料1万吨。2020年中国新增风电装机容量7L67GW,风电叶片用碳纤维的需求量为2万吨，平均IGW风电装机需要约279吨碳纤维，其中陆风新增装机占比近96%,意味着2020年陆上风电叶片碳纤维在整体纤维材料中渗透率为2.8%左右，以此为基础进行测算。海上风电面对的环境更加复杂，对风机性能的要求更高，轻量化、大型化要求更加明显，预计海上风电碳纤维渗透率将高于陆上风电碳纤维渗透率，并且逐年快速提升。我们假设到2025年海上风电碳纤维渗透率达15%,而陆风碳纤维渗透率达7.5%。据预测，到2025年中国陆上风电碳纤维需求为4.39万吨，海上风电碳纤维需求为1
17、.50万吨。两者合计总需求达5.89万吨，复合增速达27.2%o预计到2025年，中国风电领域碳纤维需求将占全球风电领域碳纤维总需求（8.06万吨）的73.08%。三、碳碳复材：热场材料受益于光伏行业高景气碳/碳复合材料热场产品逐渐成为市场主流，将充分受益于光伏产业的快速发展。碳/碳复合材料是碳纤维（或石墨纤维）为增强体，以碳（或石墨）为基体的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料；其中热场材料是重要的应用场景。热场是指为了融化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下进行的整个系统，主要应用场景包括培堪、导流简、加热器、保温筒、板材和电极等。由于碳/碳复合材料热场产品具有质量轻、损伤容限高、强度高等
18、突出特点，正在逐渐成为主流热场材料，在上述多个热场应用中都有较高的渗透率；不断往大直径、高强度、长使用寿命方向发展，以适应单晶硅往大型方向发展的需要。由于目前硅基太阳能电池占80%以上，因此光伏产业的急剧发展直接带动了上游关键配套碳/碳热场材料的迅猛发展。根据金博股份公司公告提供的基础数据及以下假设，我们以全球光伏新增装机量作为计算起点，对20222025年我国碳碳复材用碳纤维需求量进行测算：新增需求：新增单晶炉装机带来的需求。据金博股份公司公告，目前单GW产能所需单晶拉制炉约7580台，我们假设未来单晶炉尺寸的大型化，单GW产能所需单晶拉制炉数量将逐年下降，至2025年降至69台/GW。更换
19、需求：碳碳复材热场部件为消耗品，用炳、加热器的使用寿命约68个月，导流筒的使用寿命约为2年左右，保温筒的使用寿命约为1年半左右（每套热场系统含上、中、下3个保温筒）。在单晶拉制炉不更换的情况，上述消耗件因寿命问题也需定期更换。改造需求：通过热场改造，以提升原有设备生产效率或适应硅片发展趋势。例如在硅片尺寸增大的趋势下，为增加产能、降低成本，2020年出现大规模热场改造需求。我们假设每年的热场改造率为20%o热场碳纤维渗透率：根据金博股份给出的201（2019年碳基材料在热场产品中的渗透率数据，我们假设碳基复合材料渗透率将逐年提升。预计在2025年，碳基复合材料在增埸/导流筒/保温筒/加热器的渗
20、透率分别为100%、85%、80%.10%o四、压力容器：受益于氢能产业发展，储氢气瓶市场前景可观受益于氢能产业发展，储氢气瓶市场前景可观。2020年十四五规划中提到在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划。根据中国氢能联盟的测算，2030年中国氢气需求量将达到3500万吨，到2050年氢能将在中国终端能源体系中占比至少达到10%。目前氢的储存主要有气态储氢、液态储氢和固体储氢三种方式，且高压气态储氢已得到广泛运用。高压气态储氢具有充放氢速度快、容器结构简单等优点Q是现阶段主要的储氢方式，分为高压氢瓶和高压容器两大类。其中钢质氢瓶和钢质压力容器技术最为成熟，成本最低
21、。20MPa钢制氢瓶已得到了广泛的工业运用，并与45MPa钢质氢瓶、98MPa钢带缠绕式压力容器组合应用于加氢站中。碳纤维缠绕高压氢瓶的开发应用实现了高压气态储氢由固定式应用向车载储氢应用的转变Q70MPa碳纤维缠绕IV型瓶已是国外燃料电池乘用车车载储氢的主流方式Q35MPa碳纤维缠绕HI型瓶目前仍是我国燃料电池商用车的车载储氢方式，70MPa碳纤维缠绕III型瓶已少量用于我国燃料电池乘用车中。未来随着IV型瓶技术的普及，以及燃料电池商用车的市场打开,储氢气瓶带来的碳纤维需求量有望快速增长。五、航空航天：全球市场缓慢复苏，中国市场潜力巨大航空航天领域碳纤维应用愈加成熟，应用范围更加广泛。与常规
22、材料相比，碳纤维复合材料可使飞机减重，并有能力克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，是大型整体化结构的理想材料。在航天领域，碳纤维复合材料作为结构功能一体化构件，最早被用于人造卫星天线和卫星支架的制造；又因其耐热耐疲劳的特性，碳纤维也广泛应用于固体火箭发动机壳体和喷管上。在航空领域，碳纤维复合材料在20世纪70年代首次被应用在飞机上的一些二级结构，如整流罩、控制仪表盘和机舱门等Q近三十年来，随着高性能碳纤维和预浸料-热压罐整体成型工艺的成熟，碳纤维复合材料的使用逐步进入到机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中。航空航天市场缓慢复苏，高附加值碳纤维使得该领域前景可观。2021年全球航空航天领
23、域中，商用飞机对碳纤维的需求量最大，为5800吨，占比为35.3%；其次是无2也，需求量3450吨，占比21%；军用飞机碳纤维需求量2600吨，占比15.81机受疫情影响，全球民用航空市场萎缩，对航空航天领域用碳纤维的需求端造成不利影响，预计2024年以后将迎来明显恢复。我国航空航天市场过去基数小、增速快，随着新军机型的列装以及国产大飞机C919的逐步量产和C929的研发推进，十四五期间较全球仍有望获得显著的超额增速。1、军用航空：“十四五”期间新型战机更新换代需求大，推动碳纤维需求增长“十四五”期间军机列装提速，新型战机更新换代需求大。“十三五”时期提出我国在装备建设总体形态上，要淘汰一代装
24、备、压减二代装备、批量列装三代以上装备。基本建成以三代为主体、四代为骨干的装备体系。“十四五”纲要正式提出要加快国防和军队现代化，贯彻落实新时代军事战略方针。我国目前军机数量相较于美俄仍有较大差距，且产品结构偏落后,二代机占比较高。在存量方面，2020年我国军机数量为3260架，占世界军机总量的6%,占美国军机总量的25%,数量差距较大。其中我国战斗机总量1571架，虽排名第三但远低于美国的2717架。受益于“十四五”强军强国政策的大力推进实施，实现“把人民军队全面建成世界一流军队”的目标，我国军机增补空间很大。在结构方面，我国军机与美国相比存在代差。美国目前已淘汰二代机，战斗机主要以FT5、
25、F-16和F-18为代表的三代机为主，占比达83%,部分空军和海军已经使用以F-22和F-35为代表的四代机。我国目前以歼-7、歼-8代表的二代机占比51%,以歼-10、歼-11和歼-15为代表的三代机占比47.6%,歼-20和歼-31为代表的四代机尚未大规模投入使用。目前歼-20仅列装19架。这与我国到2020年基本跨入战略空军门槛，构建以四代装备为骨干、三代装备为主体的武器装备体系不相符，军机结构亟需优化。未来我国军机更新换代需求强烈，“十四五”期间新型战机有望实现批量生产、加速列装Q2、民用航空：碳纤维复合材料应用范围不断扩大，质量占比不断提升碳纤维复合材料应用范围不断扩大，质量占比不断
26、提升。由于碳纤维复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、可设计性强等优点。在飞机上采用碳纤维复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性，提高飞机的综合性能，大批量飞机零部件相继采用碳纤维复合材料，并且采用复合材料的面积、部位和重量也日趋增加。碳纤维复合材料最早在20世纪80年代应用于客机的非承力构件上，早期碳纤维复合材料占比仅为5（T6机随着技术的不断进步,碳纤维复合材料逐渐作为次承力构件和主承力构件应用在客机上，其质量占比也开始逐步提升。空客的A380中复合材料占比达到23%,最新的B787和A350,复合材料的用量接近甚至超50%,如机头、尾翼、机翼蒙皮等部位也采用了碳纤维复合材料。
27、单通道喷气客机仍为主流，国产C919前景广阔。据中国商飞预测数据，到2039年中国航空市场将拥有9641架客机，其中单通道喷气客机6521架，双通道喷气客机2174架，喷气支线客机946架。20202039年间，预计将有8725架飞机交付中国市场，新机交付量约占全球的21.5%,将是全球新机交付的最大市场。单通道喷气客机交付近6000架，占二十年交付总量的68.0%其中近八成的单通道喷气客机机队为160座级；双通道喷气客机1868架，占总交付量的21.4%,以250座级喷气客机机队为主占双通道喷气客机交付总量的75.3%；其余为喷气支线客机，二十年时间里将交付近千架,均为90座级Q预计未来二十
28、年，全球航空市场需求最大的依旧是单通道喷气客机。到2039年末，预计现役机队中约87.6%（超过14000架）的单通道喷气客机将被替代，接近3万架的单通道喷气客机将交付市场。基于上述资料及假设预测，20年间中国国产大飞机C919、C929机型中碳纤维总需求量将达到28,974吨，年均需求增量为1448.7吨。其中，第一阶段(20202029)年均需求增量1127吨，第二阶段(203(2039)年均需求增量1170吨。结合军用航空航天市场,预计第一阶段年均碳纤维增量需求2071吨。考虑到目前国内航空航天碳纤维需求正处在逐年爬升阶段，预计到2025年将在当前2000吨需求基础上实现2071吨的年均
29、增量，2021-2025年复合增速达19.44%o六、新兴应用市场不断扩展，碳纤维需求多点开花体育休闲成熟发展，碳纤维应用平稳增长。由于碳纤维的高比强度和高比模量以及诸多优良特性，使其可用来制造轻而强和刚而坚的各种制品，在体育休闲器材上得到了广泛运用Q如高尔夫球杆、自行车等。2021年，全球体育休闲领域碳纤维需求1.85万吨，其中钓鱼竿对碳纤维需求量最高，为6500吨，占比35.14%,其次是高尔夫和自行车，分别占比22.16%和19.46%。中国在20162021年间，体育休闲领域碳纤维需求量稳步上涨，复合增速达12.532020年，中国体育休闲领域碳纤维需求量首次被风电领域碳纤维需求量超过
30、。预计未来将维持此格局；运动健康理念的普及，以及人均消费能力的提升，将驱动体育休闲市场长期平稳增长。城市更新与路桥改造背景下，建筑补强作用凸显。建筑补强市场除了通常意义的建筑，也包括了建筑机械、桥梁、隧道及工业管道等领域。其中有80-90%的碳纤维用于建筑及桥梁结构加固补强。2021年12月，国内首座千吨级碳纤维斜拉索车行桥在聊城举行挂索仪式，成为世界上最大跨度碳纤维索斜拉桥。斜拉索大桥模式的推广将为碳纤维拓宽应用场景。2021年中国建筑补强碳纤维需求量2500吨，同比增长13.64%,过去5年CAGR达10.76%o国内碳纤维需求综述：基于以上测算，并结合赛奥碳纤维对于远期规模的判断，我们预
31、计2025年中国碳纤维需求量达15.92万吨，2021-2025年CAGR达26.40%,占比全球总需求的79.62%。2025年我国风电叶片、体育休闲、碳碳复材预计成为万吨级碳纤维市场，需求量分别达5.89.2.75、L64万吨；压力容器用碳纤维需求量有望达到8130吨。预计将逐步发展成第四个万吨级市场。航空航天、汽车复材、建筑补强领域碳纤维需求量将分别达到4071、4570、3934吨。拆分2025年应用结构，大丝束与高端小丝束需求预计分别占比46%.30%o在风机持续降本压力下，预计未来风电叶片将主要使用的T300级大丝束（48K及以上）；碳碳复材由于对碳纤维纯度等指标要求较高，干喷湿纺
32、工艺生产的T700及以上小丝束将构成主要材料供应。高端体育休闲、压力容器、航空航天、建筑补强等领域半数以上需求预计为T700及以上产品。汽车复材等工业领域预计将带动大丝束需求。基于合理假设，我们预计国内2025年T300级大丝束、T300级小丝束、T700及以上小丝束碳纤维依次面临7.31、3.90s4.72万吨需求，分别占比45.91%.24.47%、29.62%o供给端：国产替代正当时，高端小丝束格局长期向好，原丝环节高技术壁垒，碳化环节高资金门槛七、完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。从石油、煤炭或天然气得到丙烯，丙烯经氨氧化后得到丙烯庸，丙烯月青合和纺丝之后得到聚
33、丙烯精(PAN)原丝，原丝再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维Q流程复杂技术水平要求高，任何一道工序技术、材料不达标都会影响碳纤维的稳定生产以及最终的产品质量。在整个产业链中，原丝质量既决定了碳纤维的质量，又制约其生产成本。实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。高技术壁垒：聚丙烯脂原丝制造主要分为聚合、制胶、纺丝三个过程，纺丝环节主要有干法、湿法、干喷湿法三条工艺路线。干法：干法纺丝是将高聚物在溶剂中配成纺丝原液后，经喷丝头形成细流，溶剂被纺丝甬道中热空气挥发带走的同时，使得高聚物浓缩和固化成初生纤维的方法。此方法操作简单，溶剂回收率大。利用干法纺丝可
34、以获得致密的原丝，但由于其生产能力差，未能在碳纤维原丝领域获得工业应用。湿法：湿法纺丝是将纺丝原液经过滤、脱泡，通过计量泵从喷丝头挤出，在凝固浴的作用下，粘液细流内的溶剂扩散以及凝固剂像粘液细流中渗透，经过适当的喷丝头拉伸形成初生纤维的方法。该技术较为成熟，是目前PAN基碳纤维原丝生产中应用最广的纺丝工艺。干喷湿法：干喷湿纺法（干湿法）是指纺丝液经喷丝孔喷出后,先经过空气层，再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过空气层发生的物理变化使得分子取向开始规整，有利于形成细特化、致密化和均质化的丝条。与纯湿纺相比，干喷湿纺法具有纺丝速度快、纤维表面缺陷少、工艺性能优异、溶剂回收便捷等优势
35、，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Q里知螳的干湿法纺丝可以进行高倍的喷丝头拉伸，纺丝速度是湿法的34倍，明显提高了生产效率同时降低了成本。高资金门槛：碳纤维行业属于重资产行业，尤其是碳化环节资金门槛较高，万吨产线投资额约为20亿元。据各碳纤维企业投产公告测算，万吨原丝生产线投资额约为2亿元。万吨碳纤维生产线（原丝+碳化）投资额约为20亿元。根据生产线产品的不同，部分航空航天高性能碳纤维投资门槛更高。八、日、美企业占据国际市场，碳纤维国产替代持续推进从全球碳纤维市场的份额划分看，国际碳纤维市场为日、美企业所垄断。在小丝束碳纤维市场
36、上，日本企业东丽、东邦、三菱三家公司合计所占有的市场份额为全球产能的49%o大丝束市场上，日本东丽旗下的卓尔泰克为全球主要的大丝束供应商，占据了58%的全球市场份额，其次是占比31%的德国SGL,和占比9%的日本三菱，其他企业仅占剩余的2机碳纤维应用广泛，整体可按军工、民用、工业大丝束对国内外企业进行对标分析。军工：国内光威复材、中简科技可以对标美国赫氏,在军工领域优势明显民用：中复神鹰产品系列可以较好地对标日本巨头东丽,在T700/T800方面优势明显。工业大丝束：上海石化定位大丝束,目前已经试制成48K大丝束，未来有望对标美国卓尔泰克。吉林化纤系企业:形成了碳纤维产业链的全面布局，凯美克专
37、业生产IK、3K小丝束，定位军工与民用航空航天，吉林国兴定位大丝束，吉林碳谷+吉林化纤实现了T400级民用市场的优势地位。日本东丽对中国断供，叠加疫情影响海运受阻，国内碳纤维厂商迎来进口替代发展机遇。从供给结构来看，我国碳纤维国产化率从2016年的18.41%快速提升至2021年的46.89%,2021年较2020年提升9个百分点。2021年境外进口碳纤维中有11.31%来自于日本，中国台湾占比11.19%,美国占比6.70%o2020年12月，因日本东丽子公司出口碳纤维流入了未获日本外汇及外国贸易法许可的中国企业，日本经产省对该公司实施了行政指导警告，要求东丽子公司防止再次发生此类事件，彻底
38、做好出口管理。从2020年底开始，东丽暂停了对华出口碳纤维业务。禁运叠加海运费高增加快了国产替代的步伐，2022年碳纤维国产化率将进一步提升，逐步摆脱进口依赖。行业产能大幅扩张，高端小丝束格局有望长期向好2021年，全球碳纤维运行产能为20.76万吨，其中国内碳纤维产能6.34万吨，占全球总产能的30.5%,首次超过美国成为全球最大产能国。据赛奥碳纤维统计，2021年新增产能中，吉林化纤集团扩产步伐最大，新增产能近16,000吨；常州新创碳谷新入行，新建产能6,000吨；卓尔泰克在墨西哥新建3,000吨；中复神鹰在西宁基地新增6,000吨，宝旌增加2,000吨，东邦增加1,900吨。从各碳纤维
39、企业的扩产计划来看，行业产能在近两年将迎来大幅扩张。根据赛奥碳纤维的统计，目前进行中的扩产项目有：吉林化红27,000吨（2022年完成）,宝旌21,000吨（2023年完成）,中复神鹰14,000吨（2023年完成），上海石化12,000吨（2023年完成），新创碳谷12,000吨（2022年完成），光威包头4,000吨（2022年完成）O还有部分企业宣布了“十四五”期间的长线扩产计划，共计20万吨左右。行业进入者逐渐增加并计划扩建万吨级别的碳纤维，短期内将使得行业更为分散，但长期中有助于激发企业创新，从而实现国产替代。预计2022-2023年是当前规划产能密集落地的时点，到2025年国内落
40、地的碳纤维总产能或将达到19.38万吨，其中吉林化纤集团（含吉林国兴、吉林宝旌）、中复神鹰、光威复材、上海石化预计达到6.08.2.75、1.37、1.35万吨。九、2022-2025年供需格局研判基于3点原因我们判断国内碳纤维不会面临严重产能过剩：产能实际落地少：未来实际落地产能仍集中在目前的优势企业，集中在当前已开工建设的产能中；远期规划里，除了吉林化纤集团积极筹备,大多数新进入者的“十四五”规划实际落地概率不大或将大打折扣；产能利用率不高：国内碳纤维产能整体产能利用率不高，2019年以来产能利用率中枢64%,2021年以来中枢70%,2022年以来略有下调。未来预计潜在产量仅为整体产能的
41、70%o高端、低端供需结构分化：T700级别以上的高端小丝束产能目前主要集中在中复神鹰一家，光威复材、中简科技亦配备部分产能Q大丝束领域，吉林化纤集团、上海石化具备技术和产能上的优势，因此市占率较为突出Q低端小丝束领域由于技术壁垒相对较低，因此出现过剩的概率更大整体而言，假如不依赖进口且产能利用率为70%,预计2022年仍将面临5816吨的供给缺口，2023年过剩8327吨，主要体现在低端产品上。预计随着2024-2025年需求的快速提升，将逐渐供需平衡并再次出现一定的供给缺口干喷湿纺工艺技术门槛将长期存在，高端小丝束有望持续景气。2025年预计碳碳复材、压力容器、航空航天、高端体育休闲、建筑
42、补强等领域带来的T700及以上级别碳纤维需求有望达到4.72万吨（占比29.6%）；大丝束领域碳纤维需求有望达到7.31万吨（占比45.9%）o考虑中复神鹰、光威复材、中简科技3家优势企业，即便按照100%产能利用率计算，2025年我国仍面临3734吨高端小丝束碳纤维产能缺口Q技术门槛将使得高端小丝束处于长景气区间。考虑吉林化纤集团、上海石化2家大丝束企业，100%产能利用率下富余产能仅1196万吨，在95%产能利用率下将面临2519吨的缺口，长期中持续降本以深耕大丝束领域，仍有望供需平衡。十、关注国内企业：降本提效持续突破，术业专攻各有所长价格：中简科技、光威复材定位军工领域，产品均价高、毛
43、利厚:中复神鹰、吉林碳谷、恒神股份深耕民用领域，盈利能力逐年显著提升。中简科技主要供应ZT7-3K（T700级）军用航空航天碳纤维,产品均价中枢在3000元/公斤，光威复材主要供应T300级小丝束碳纤维，均价600-1000元/公斤。中复神鹰以中高端民品为主，航空航天持续发力，产品均价逐渐提升至200元/公斤左右，尚有较大提升空间。随着2021年丙烯月青涨价、以及原丝需求旺盛，吉林碳谷原丝均价逐渐从27元/公斤提升至40元/公斤左右。军品供应门槛极高，毛利率长期中枢80%；近年来随着民品碳纤维涨价，行业逐渐扭亏为盈，2021年优势企业实现40%左右的毛利率Q成本：民用碳纤维受益于景气度提升，持
44、续降本夯实盈利空间。2018-2020年，军民领域碳纤维成本均呈现下降趋势，一方面受益于原材料丙烯月青降价。另一方面得益于制造端持续降本增效、降低损耗。2021年原材料涨价使得各家成本有所提升，2022年以来将逐步缓解。持续降本将显著夯实民品盈利空间。制造成本：高附加值小丝束制造费用占比明显较高，以折旧、电力、蒸汽为主。基于产品均价依次排列，从吉林碳谷到中简科技,制造费用在成本中占比显著提升。原丝环节丙烯月青、溶剂等直接材料成本占比超过60%,涉及的直接人工、制造费用较少；民品原丝+碳化环节材料占比约30%,制造费用超过50%o对于严格认证的高端3K小丝束而言，设备折旧、能源成本不具备明显规模
45、效应，因此占比极高，光威复材成本结构中制造费用占比超过65%；中简科技产品强度要求更高,碳化环节电耗更多，制造费用占比77%o以中复神鹰为例,单公斤碳纤维成本约98元，折旧、电力、蒸汽成本分别为12、14、11元/公斤，为制造费用的主要构成。折旧、电力：碳纤维单位折旧与单位电力成本整体逐年下降。生简社技单位折旧与电力成本均10倍于中复神鹰，但整体趋势均保持下降趋势。2016-2018年，中简科技单位折旧从268.6元/公斤下降至182.8元/公斤，单位电耗从172.8元/公斤下降至132.4元/公斤；2018-2021H1,中复神鹰单位折旧从13.8元/公斤下降至12.0元/公斤，单位电耗从1
46、6.4元/公斤下降至14.2元/公斤。电耗、材料损耗：生产工艺成熟将节省损耗，带来巨大的降本空间。随着产线逐渐成熟，中复神鹰单吨电耗从2018年的2.79万度下降至2020年的2.67万度，2021年西宁新线投产使得电耗暂时提升。后续存明显下降空间。史萱羽L技原丝及碳纤维生产中废丝占比大幅下滑，其中原丝生产中废丝占比从2016年的32.96沿快速下降至2018年的8.16%,同期碳纤维中废丝占比从22.47%下降至9.14%o纺丝速度：纺速提升扩大单线产能，追赶国际先进企业干喷湿纺工艺纺丝速度是湿法纺丝3-4倍，国内吉林碳谷、中简科技湿法纺丝速度分别达100.130米/分钟。其中，吉林碳谷湿法
47、纺丝速度从早期的55米/分钟逐步提升至2020年的100米/分钟，体现了国产碳纤维原丝纺丝速度的突飞猛进。中复神鹰干喷湿纺的纺速达到400米/分钟，原丝单线规模达到5000吨/年，西宁基地有望持续实现突破。2019年4月，光威复材全资子公司威海拓展通过干喷湿纺工艺生产GQ4522级（TZ700S、CCF700S）碳纤维，实现了500米/分钟级原丝纺丝速度的稳定运行。国际巨头日本东丽纺丝速度达到700米/分钟以上，碳化单线4000吨/年（对应原丝8000吨/年）。生产线产能=生产线锭数*纺速*计划生产时间*线密度，国内企业纺速仍有待提升，单线产能亦存较大提升空间。中复神鹰：中建材旗下碳纤维翘楚，
48、募资扩产助力“神鹰”腾飞中高端民品碳纤维龙头，业绩快速释放中复神鹰碳纤维股份有限公司（简称“中复神鹰”）专注于T700及以上高性能碳纤维的研发、生产和销售。公司于2006年成立于江苏连云港，2007年注资后隶属于中国建材集团，是集团三大业务中新材料板块的重要构成，2022年于科创板上市。公司长期自主研发碳纤维技术，2013年在国内率先突破了千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术，建成国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线。公司目前建有连云港、西宁两个生产基地，合计产能达到1.35万吨；到2023年西宁将再落地L4万吨产能，夯实民品碳纤维龙头地位。公司碳纤维产品下游应用均衡发展，体育休闲、碳/碳复合材料、风电叶片为前3大应用。20182021Hl,随着公司碳纤维生产技术的成熟，体育休闲、交通建设等传统领域收入占比下滑；风电叶片、航空航天、压力容器、碳/碳复合材料（例如单晶硅炉热场材料）的应用占比快速提升。2020年，受到碳纤维拉挤板代工由欧洲转入国内，以及国内光伏市场的高速增长的影
