化工行業碳纖維系列報告1：大絲束原絲競爭要素看成本成本看大腈綸體系、耗量管控、單線產能-20220326（30頁）.pdf

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1、1證券研究報告作者：行業評級：上次評級：行業報告 | 請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明碳纖維系列報告碳纖維系列報告1大絲束原絲：大絲束原絲：強于大市強于大市維持2022年03月26日（評級）分析師 孫瀟雅 SAC執業證書編號：S1110520080009競爭要素看成本，成本看大腈綸體系、耗量管控、單線產能競爭要素看成本，成本看大腈綸體系、耗量管控、單線產能行業深度研究摘要2請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明核心觀點：核心觀點：1、碳纖維下游需要多而分散，但展望未來，增速快、占比提升高、有前景的三個細分賽道分別系風電、碳碳復材和壓力容器但展望未來，增速快、占比提升高、有前景的三個細分賽

2、道分別系風電、碳碳復材和壓力容器。以2020年為例，全球需求10.7萬噸，其中風電3.1萬噸，占比29%； 碳碳復材0.5萬噸，占比5%； 壓力容器0.88萬噸，占比8%。但這三個市場對產品參數和性能要求不同，其中風電對成本較為敏感，主流產品為T300-25K/50K（代表詞，也可能是24k/49k），一方面產品技術壁壘不算高成本要求高，另一方面由于風電在碳纖維占比之高，幾乎成為各家碳纖維企業必爭之地。針對風電市場的碳纖維產能快速擴張，而短期產能增量上，原絲小于碳絲，原絲供不應求而短期產能增量上，原絲小于碳絲，原絲供不應求。因此，需求端，在風電碳纖維全產業鏈，我們更因此，需求端，在風電碳纖維全

3、產業鏈，我們更加關注原絲的投資機會。加關注原絲的投資機會。2、而供給端，原絲競爭要素、而供給端，原絲競爭要素-技術技術/工藝和成本工藝和成本：其中技術和工藝上，復盤海外大絲束龍頭的成長路徑，腈綸生產經驗較為重要，歐洲蒙特、土耳其阿克薩以及美國卓爾泰克，均有一定的腈綸經驗積淀。腈綸生產工藝與大絲束原絲較為接近，能夠縮短技術突破時間，降低投產難度。成本上，同樣復盤海外巨頭，既有腈綸產能的溶劑回收體系可以提升原絲的溶劑回收效率，降低溶劑回收成本既有腈綸產能的溶劑回收體系可以提升原絲的溶劑回收效率，降低溶劑回收成本。此外，此外，原料耗量管控、單線原料耗量管控、單線產能優勢以及設備國產化和自產的差距都構

4、成了較強的成本壁壘產能優勢以及設備國產化和自產的差距都構成了較強的成本壁壘。需求端需求端從總量角度看，從總量角度看，預計到2025年全球碳纖維需求量22.7萬噸，CAGR16.2%。分下游看，分下游看，風電的占比最高，增速最快。2020年全球風電碳纖維需求量3.1萬噸，預計到2025達到9.3萬噸，CAGR25%。2020年全球風電碳纖維需求占比年全球風電碳纖維需求占比29%（第二名航空航天（第二名航空航天15%），到），到2025年預計風電需求年預計風電需求占比占比40%以上（第二名航空航天以上（第二名航空航天12%）。）。ZVkXjUdUrVvYrQoMtQaQdN7NmOnNnPtRfQ

5、oOoNjMmOuM8OmMyRMYrMrRuOsRoR摘要3請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明風電需求高增的原因：風電需求高增的原因：1、風機大型化趨勢明顯，近期招標，陸上最大單機容量6MW，海上最大單機容量11MW。5MW風機對碳纖維需求增加，10MW90米以上的風機葉片均需要使用碳纖維。2、維斯塔斯專利今年7月到期，目前國內整機廠東方電氣、上海電氣、明陽智能等均有碳纖維葉片應用。產品方面，產品方面，風電對于價格敏感度較高，故風機葉片的應用在強度滿足要求的前提下（T300即可），會盡可能去降低碳纖維采購價格（通過大絲束產品24K/50K），因此，我們更看好風電下游對應的因此，我們更看好

6、風電下游對應的T300大絲束產品。大絲束產品。 供給端供給端短期供給：短期供給：風電對T300需求的高增刺激碳纖維廠商擴產，據我們不完全統計，國內碳纖維擴產計劃超過25萬噸。而目前原絲產能增速較慢，市場上萬噸以上的獨立原絲供應商僅有吉林碳谷。長期供給：長期供給：2023年下半年，上海石化、國泰大成、廣東金輝等廠商陸續補齊原絲產能缺口，一體化程度提升，原絲供需趨于平衡，但獨立原絲供應商如吉林碳谷，也可依托化纖集團的碳化產能轉型自供。因此，我們更看好上游原絲環節的格局。 原絲工藝原絲工藝聚合環節：聚合環節：分為一步法和兩步法，一步法穩定性強、速度慢；兩步法產能彈性強、速度快。出于成本考慮，大絲束產

7、線多使用反應速度較快出于成本考慮，大絲束產線多使用反應速度較快的兩步法；而出于對產品質量穩定性的考慮，小絲束產線均使用一步法的兩步法；而出于對產品質量穩定性的考慮，小絲束產線均使用一步法。紡絲環節：紡絲環節：分為干法、濕法和干噴濕紡，目前主流廠商應用集中在濕法和干噴濕紡。與濕法相比，干噴濕紡的產品表面結構和拉伸強度更好，因此T700以上的產品主要采用干噴濕紡，而T300/T400產品主要采用濕法。摘要4請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明 從兩個方面考慮大絲束原絲的競爭壁壘從兩個方面考慮大絲束原絲的競爭壁壘回溯海外龍頭發展歷程：回溯海外龍頭發展歷程：土耳其阿克薩，從1971年開始生產腈綸；歐

8、洲蒙特，從2017年開始生產腈綸；美國卓爾泰克（被東麗收購）：1992年收購匈牙利腈綸公司。三家海外碳纖維龍頭都具有腈綸的生產經驗，可帶來兩點優勢：第一，腈綸與大絲束原絲生產工藝接近，從腈綸轉原絲生產難度小。第一，腈綸與大絲束原絲生產工藝接近，從腈綸轉原絲生產難度小。第二，既有腈綸產能的溶劑回收體系可以提升原絲的溶劑回收效率，降低溶劑回收成本。第二，既有腈綸產能的溶劑回收體系可以提升原絲的溶劑回收效率，降低溶劑回收成本。從成本端考慮：從成本端考慮：大絲束產品的主要競爭點并不在性能上而在成本端，因此成本優勢是大絲束產能最重要的競爭要素。成本差異主要來源于三點：1、原料耗量；2、單線產能增大帶來的

9、規模效應；3、設備國產化甚至自產帶來的制造費用優勢。 投資建議投資建議建議關注吉林碳谷：建議關注吉林碳谷：1、從產品端來看：從產品端來看：公司集中精力做T300/T400大絲束產品，目前70%以上產品為25K，今年有望實現50K的突破。此外，公司積極研發針對T700市場的高端產品，與公司工藝相似的土耳其阿克薩已經實現T700產品的穩定生產，我們認為公司未來也有望實現濕法T700的突破。2、從成本端來看：從成本端來看：公司產品集中度高，規模效應明顯，相較其他牌號較多的廠商，生產效率更高。公司單線產能逐年高增，通過提升噴絲孔徑，基礎紡速提升，18、19、20年基礎紡速分別為75、85、100m/m

10、in。此外，公司充分利用集團大腈綸體系的廢液回收系統，在溶劑的回收效率和回收成本上顯著優于其他碳纖維企業，從溶劑耗量上看，吉林碳谷（DMAC）僅為0.7kg/t，而中復神鷹（DMSO）和上海石化（NaSCN）分別為73.49kg/t和2.99kg/t。 風險提示：下游需求不及預期；技術變革風險；風險提示：下游需求不及預期；技術變革風險；50K大絲束產品進度不及預期；大絲束產品進度不及預期；T700產品研發進度不及預期；測算具有一定主觀性，僅供產品研發進度不及預期；測算具有一定主觀性，僅供參考參考1、碳纖維：性能優越，未來最值得期待的下游之一、碳纖維：性能優越，未來最值得期待的下游之一系風電，對

11、應的產能系風電，對應的產能T300-大絲束大絲束1）碳纖維材料比強度高、穩定性強，目前受制于價格滲透率較低）碳纖維材料比強度高、穩定性強，目前受制于價格滲透率較低2）碳纖維產業鏈條短，工藝難度體現在產品一致性和穩定性）碳纖維產業鏈條短，工藝難度體現在產品一致性和穩定性丙烯腈原絲碳絲復合材料3）下游應用廣泛，未來增長可期）下游應用廣泛，未來增長可期整體上，碳纖維到2025年CAGR16%風電葉片2020年3.1萬噸，占總碳纖維需求比例29%；2025年9.3萬噸，CAGR25%，占需求比例超過40%T300需求T700需求，看好T300大絲束原絲競爭格局5請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明6

12、數據來源：中復神鷹招股書 ，天風證券研究所碳纖維材料比強度高、穩定性強，目前受制于價格滲透率較低碳纖維材料比強度高、穩定性強，目前受制于價格滲透率較低與常見的鋼鐵材料相比，碳纖維有明顯優勢：與常見的鋼鐵材料相比，碳纖維有明顯優勢：碳纖維擁有摩擦系數較高，良好的導電性，較低的比熱容，X光穿透性等優勢性能。故在現實應用中，碳纖維的材料特性能夠為產品帶來顯著的性能提升，近年來，下游不同領域對碳纖維的需求逐步增長。不過由于目前的碳纖維成本過高目前的碳纖維成本過高，21年全年，碳纖維價格持續上漲，更加限制了應用層面的碳纖維開發與替代。所以受困于價格考量，材料之王碳纖維目前市場滲透率仍有待提升。圖：中復神

13、鷹不同牌號碳纖維產品圖：中復神鷹不同牌號碳纖維產品性能特點性能特點簡介簡介強度高抗拉強度在 3,500MPa 以上模量高彈性模量在 230GPa 以上密度小，比強度高密度是鋼的 1/4，是鋁合金的1/2；比強度比鋼大 16 倍，比鋁合金大 12 倍耐超高溫在非氧化氣氛條件下，可在 2,000時使用，在 3,000的高溫下部熔融軟化耐低溫在-180低溫下，鋼鐵變得比玻璃脆，而碳纖維依舊具有彈性耐酸、耐油、耐腐蝕能耐濃鹽酸、磷酸等介質侵蝕，其耐腐蝕性能超過黃金和鉑金，同時擁有較好的耐油、耐腐蝕性能熱膨脹系數小，導熱系數大可以耐急冷急熱，即使從 3,000的高溫突然降到室溫也不會炸裂表：碳纖維主要特

14、性表：碳纖維主要特性7碳纖維產業鏈條短，工藝難度體現在產品一致性和穩定性碳纖維產業鏈條短，工藝難度體現在產品一致性和穩定性數據來源：華經情報網，科工力量公眾號，中復神鷹招股說明書，天風證券研究所 碳纖維材料產業鏈前端：碳纖維材料產業鏈前端：產業鏈的起點是從主要原油開采國或者大宗商品交易獲得原油，原油經過煉制得到輕油，進而裂解制成丙烯、再通過氨氫化生成丙烯腈。成品丙烯腈能夠作為產品直接向下游銷售，國內市場主要碳纖維廠商均采購丙烯腈作為原材料。國內市場主要碳纖維廠商均采購丙烯腈作為原材料。 碳纖維材料產業鏈中段：碳纖維材料產業鏈中段：通過聚合丙烯腈方式獲得聚丙烯腈（雖然聚合本身的技術難度不是很高，

15、但是要獲得能夠在后續過程中適合紡絲、氧化，碳化等流程的成品丙烯腈較為困難）。將聚丙烯腈置于紡絲設備中，經高壓釜和噴頭紡絲得到聚丙烯腈原絲（即PAN原絲）。國內有部分碳纖維廠商通過外購原絲，再經過自己碳化產線完成碳化流程制成碳纖維。國內有部分碳纖維廠商通過外購原絲，再經過自己碳化產線完成碳化流程制成碳纖維。 碳纖維材料產業鏈末端：碳纖維材料產業鏈末端：原絲先通過預氧化制成預氧絲，達到增加纖維密度和形成更加熱穩定的鍵合模式的目的，氧化階段氧化階段需要1-2小時，是產業鏈末端耗時最長的工藝。預氧絲通過碳化（耗時以分鐘為時間單位）提升碳元素占比，過程中會造成非碳元素的流失，所以根據我們估計，生產生產1

16、噸碳纖維所需的原絲耗量在噸碳纖維所需的原絲耗量在2.2-2.5噸左右。噸左右。原油輕油聚丙烯腈丙烯腈丙烯煉制裂解氨氫化碳纖維復合材料樹脂碳纖維預氧絲PAN原絲聚合紡絲碳化氧化成型圖：碳纖維產業鏈流程一覽圖：碳纖維產業鏈流程一覽8下游應用廣泛，以風電、航空航天、體育休閑等為主下游應用廣泛，以風電、航空航天、體育休閑等為主數據來源：制造界公眾號，賽奧碳纖維技術，2020全球碳纖維報告，天風證券研究所 碳纖維應用：碳纖維應用：碳纖維結合樹脂材料通過改變浸漬法、溫度、步驟等程序控制碳纖維性能可以得到受力結構用碳纖維、耐焰碳纖維、活性碳纖維(吸附活性)、導電用碳纖維、潤滑用碳纖維、耐磨用碳纖維，輔以成型

17、工藝得到相應的碳纖維復合材料應用于航空航天、風電葉片、汽車用品等下游行業。目前國內的主要碳纖維產品以通用碳纖維為主，目前國內的主要碳纖維產品以通用碳纖維為主，受限于國內技術工藝仍處于碳纖維初期，市場滲透率還有受限于國內技術工藝仍處于碳纖維初期，市場滲透率還有待提升，短期沒有看到根據下游需求做定制化趨勢，但碳待提升，短期沒有看到根據下游需求做定制化趨勢，但碳纖維長期有望根據應用場景獲取差異化優勢。纖維長期有望根據應用場景獲取差異化優勢。碳纖維復合材料樹脂碳纖維成型體育用品壓力容器碳碳復材混模成型建筑風電葉片汽車零件航空航天應用圖：碳纖維產業鏈下游應用方向圖：碳纖維產業鏈下游應用方向圖：圖：202

18、0年全球碳纖維產業鏈下游應用占比（千噸）年全球碳纖維產業鏈下游應用占比（千噸）30.616.4515.412.59.58.854.14.51風電葉片航空航天體育休閑汽車混配模成型壓力容器碳碳復材建筑其他9風機大型化趨勢明朗，風電需求占比大、增速高風機大型化趨勢明朗，風電需求占比大、增速高數據來源：制造界公眾號，賽奧碳纖維技術， 2020全球碳纖維報告，CWEA，天風證券研究所30,600 8,800 5,000 93,384 21,897 18,565 - 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,00

19、020202025圖：圖：2025年全球分行業碳纖維需求量預測（噸）年全球分行業碳纖維需求量預測（噸）圖：圖：2018-2025E全球風電葉片碳纖維需求（噸）全球風電葉片碳纖維需求（噸） 細分賽道增速較高，風電占比大、增速高：細分賽道增速較高，風電占比大、增速高：賽奧碳纖維預計，2025年全球碳纖維需求22.7萬噸，2020-2025年CAGR16%以上。其中，風電葉片、碳碳復材和壓力容器的增速較快，均在20%以上，2025年碳碳復材和壓力容器的需求合計約4萬噸，占總需求的20%，而風電需求將會達到9.3萬噸，占總需求超過40%。 風電需求高增原因主要是風機大型化趨勢：風電需求高增原因主要是風

20、機大型化趨勢：2020年我國海上風電單機容量4.9MW，陸上2.6MW，同比+0.7和0.2MW，而近期招標中，陸上單機容量最高達到6MW，海上達到11MW。大兆瓦風機葉片長度增加，出于減重考慮，碳纖維葉片的滲透率將提升，目前來看，10MW/90米以上的風機葉片都需要采用碳纖維。此外，維斯塔斯的碳纖維專利今年7月到期，國內東方電氣、上海電氣、明陽智能等企業都開始有碳纖維葉片應用。220002600030600385004800060000750009338418.2%17.7%25.8%24.7%25.0%25.0%24.5%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%0

21、100002000030000400005000060000700008000090000100000風電葉片碳纖維需求趨勢同比（%）2.6 2.7 2.8 1.9 3.9 3.6 3.8 3.7 3.8 4.2 4.9 1.5 1.5 1.6 1.7 1.8 1.8 1.9 2.1 2.1 2.4 2.6 0.01.02.03.04.05.06.020102011201220132014201520162017201820192020海上陸上圖：圖：2010-2020年我國風機平均單機容量（年我國風機平均單機容量（MW）10碳纖維下游規格需求不同，大絲束碳纖維下游規格需求不同，大絲束T300

22、應用更加廣泛應用更加廣泛數據來源：吉林碳谷公告，中復神鷹招股書，天風證券研究所表：東麗產品牌號對應力學性能表：東麗產品牌號對應力學性能應用領域應用領域絲束類型絲束類型強度要求強度要求備注備注飛機小絲束/中小絲束 T300T700T800主要運用于機身、機翼、整流罩、地板、地板梁等軍工小絲束/中小絲束 T300以上運用于裝備的不同部位汽車小絲束-大絲束T300T700主要運用于車身、底盤、保險杠、電池、氫氣燃料罐等風電大絲束T300以上主要運用于葉片、梁軌道交通大絲束T300以上主要為車體建筑小絲束-大絲束T300以上應用于大型建筑物增加建筑物的強度、耐腐蝕性。體育小絲束-大絲束T300以上用于

23、高檔體育器材 從強度上分類：從強度上分類：碳纖維的力學性能是最重要指標，由于日本東麗發展較早、產品覆蓋較廣，業內均采用其牌號作為力學性能的參考，從T300至T1100，力學性能逐漸增強。從絲束上分類：從絲束上分類：可分為大絲束和小絲束，以K來表示，1K即1個絲束含1000根碳纖維，大小絲束無明確定義，一般以24K以上（包括24K）為大絲束，以下為小絲束。大絲束的生產成本低，但較難做成T700以上的高性能產品，小絲束的生產成本高，但產品性能較好。 下游對大絲束下游對大絲束T300需求旺盛，以風電最為突出：需求旺盛，以風電最為突出：目前碳纖維市場的主要需求領域對于碳纖維的要求都在T300以上，因此

24、目前T300的需求量是最大的，其中風電需求的產品主要都集中在T300，而25K、50K的大絲束產品均能滿足T300強度要求，滿足了風電葉片對性價比的需求，因此以風電為代表的對價格敏感度較高的行業需求均以大絲束T300產品為主。東麗產品牌號拉伸強度（Mpa）拉伸模量（Gpa）拉伸斷裂度（%）體密度（g/cm）T30035302301.51.76T700S49002302.11.8T800S588029421.8T1000G63702942.21.8T1100G700032421.79M35J451047003431.31.75M40J44003771.21.77M50J41204750.91.8

25、8M55J40205400.81.91M60J38205880.71.93表：不同領域對碳纖維產品的要求表：不同領域對碳纖維產品的要求11請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明2、原絲供需關系：短期供不應求，長期趨于合理；、原絲供需關系：短期供不應求，長期趨于合理；大絲束大絲束-風電市場原絲格局優于下游風電市場原絲格局優于下游1）短期）短期供給不足供給不足碳纖維需求高增下，碳化線產能急速增長，未來2-3年碳纖維新增產能超過25萬噸，市場上獨立原絲供應商稀缺2）未來原絲產能放量）未來原絲產能放量2023年下半年開始，碳纖維廠商一體化程度加深，外購原絲需求量下降，供需格局趨穩，獨立原絲供應商將逐步

26、轉向自供12一體化碳纖維企業原絲自供為主，吉林碳谷原絲供應一家獨大一體化碳纖維企業原絲自供為主，吉林碳谷原絲供應一家獨大數據來源：制造界公眾號，賽奧碳纖維技術， 2020全球碳纖維報告，天風證券研究所 原絲市場競爭程度極低：原絲市場競爭程度極低：國內主要原絲生產企業吉林碳谷在原絲供給層面一家獨大，具備腈綸改造原絲產線能力的上海石化沒有大額原絲擴產計劃，預計只有2.4萬噸產能，其仍將重心放到了傳統主營業務上。未來或沒有激烈的競爭關系。市面上的原絲供給主要需要依靠吉林碳谷的銷售。 國內其他原絲制造商自供不足：國內其他原絲制造商自供不足：中復、光威等碳纖維生產企業也具備原絲生產能力，但這些企業大都選

27、擇小絲束方向主推軍工碳纖維份額，其原絲產能受限于原絲性能的要求，只能采用干法紡絲生產，所以出于對自身產品性能和原料供給的考量，我們認為，他們的原絲產線主要用于自身配套碳化產線配套。從下圖中可知，假設不同企業用于生產碳纖維的原絲耗量在2-2.5t/t之間，除了吉林化纖集團相關的吉林碳谷原絲之外，其他廠商所擁有的原絲產能即使能夠對外銷售，也只是少量出貨，無法和碳谷原絲萬噸以上的量級競爭。圖：圖：2020年國內主要企業碳纖維及原絲產能（噸）年國內主要企業碳纖維及原絲產能（噸）400002125013750127504500375031503125150012508500850055005100180

28、0150012501250500500050001000015000200002500030000350004000045000吉林碳谷+化纖中復神鷹江蘇恒神光威復材蘭州藍星上海石化中簡科技太鋼鋼科中油吉化河南永媒原絲產能碳纖維產能13數據來源：PVinfolink，IEA，CPIA，天風證券研究所圖：國內主要碳纖維企業未來產能規劃（噸）圖：國內主要碳纖維企業未來產能規劃（噸） 原絲、碳化產能極速攀升：原絲、碳化產能極速攀升：未來2-3年內國內市場碳纖維新增產能將超過25萬噸，而2024年之前，碳化的產能增速仍然高于原絲產能增速，原絲供應存在缺口，而市場上規模較大的獨立原絲供應商僅有吉林碳谷一

29、家。 長期看，一體化程度加深，原絲供需緩解：長期看，一體化程度加深，原絲供需緩解：2023年后，上海石化、國泰大成、廣東金輝等企業的原絲產能也將陸續投放，屆時，原絲供應缺口將縮窄，預計2024年后原絲供應不再緊張。我們認為，獨立原絲供應商在長期來看也將走向一體化路徑，如吉林碳谷，可以依托化纖集團的碳化產能，逐步轉型內部自供。圖：國內原絲擴產規劃（噸）圖：國內原絲擴產規劃（噸）暫時原絲供給不足，未來放量在即暫時原絲供給不足，未來放量在即150000240002500050000020000400006000080000100000120000140000160000吉林碳谷上海石化國泰大成廣東金

30、輝60000240001000012000400012000100003600010000200001100500000100002000030000400005000060000700003、原絲：決定碳纖維性能的關鍵環節、原絲：決定碳纖維性能的關鍵環節1）原絲對于碳纖維至關重要）原絲對于碳纖維至關重要性能上，原絲性能對于最終碳纖維性能起到決定性作用成本上，原絲成本占碳纖維總成本的一半以上2）原絲的兩個重要環節：聚合和紡絲）原絲的兩個重要環節：聚合和紡絲聚合：分為一步法和兩步法，一步法穩定性強、速度慢；兩步法彈性強、速度快。紡絲：主要工藝為濕法和干噴濕紡，濕法成本更低，干噴濕紡產品質量更佳。

31、14請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明15原絲是碳纖維關鍵半成品：決定最終碳纖維性能，成本占比超原絲是碳纖維關鍵半成品：決定最終碳纖維性能，成本占比超50%數據來源：西格里官網， 碳纖維企業如何跨過高成本這道坎，北京玻璃鋼研究設計院 ，天風證券研 原絲具有碳纖維性能決定性：原絲具有碳纖維性能決定性：在原絲生產階段，會因為工藝細節與材料配比的區別產生一定程度的空隙、毛絲、絲線不均一等問題，原絲的這些缺陷并不會在碳化階段中消失。好的碳纖維應該具備均一性特質，遺傳了原絲的缺陷之后，每段碳纖維的均一性會出現差異，造成碳纖維拉伸強度不足。所以成品碳纖維的質量直接取決于用于生產碳纖維的原絲質量。雖然碳

32、纖維可以結合樹脂材料可以通過改變浸漬法、溫度、步驟等程序控制碳纖維性能，但在原絲制造過程中，也可以通過添加氣體，液體和其他材料，為碳纖維中創建各種特性應用于不同下游。所以從原絲階段做起更加能夠生成特定性能更優的定制化碳纖維產品。從原絲階段做起更加能夠生成特定性能更優的定制化碳纖維產品。 原絲的成本占比高：原絲的成本占比高：從碳纖維成本來看，原絲在碳纖維中的占比達到了51%，是第二成本占比碳化的兩倍以上，所以碳纖維的成本直碳纖維的成本直接取決于原絲的成本接取決于原絲的成本，半成品原絲也是碳纖維未來實現降本目標收益最高的渠道。 PAN原絲的性能主要取決于其中的PAN分子的結構和排列形式，其中PAN

33、分子結構的控制主要集中在聚合工藝，而PAN分子的排列形式則主要在紡絲工藝中形成。所以性能優良的碳纖維，首先要具備性能優良的所以性能優良的碳纖維，首先要具備性能優良的PAN原絲。原絲。原絲51%氧化16%碳化23%上漿4%卷繞6%圖：碳纖維成本占比一覽圖：碳纖維成本占比一覽圖：碳纖維原絲產線及產品圖：碳纖維原絲產線及產品16數據來源：聚丙烯腈溶解行為的研究，宋文迪，生意社，吉林碳谷公告，天風證券研究所 聚合工藝主要分為兩種，均相溶液聚合（一步法）和非均相溶液聚合（兩步法）：聚合工藝主要分為兩種，均相溶液聚合（一步法）和非均相溶液聚合（兩步法）：一步法指所用溶劑既能溶解單體、又能溶解生成的聚合物，

34、因此反應完成后聚合液可直接用作紡絲。兩步法指溶劑只能溶解單體而不能溶解生成的聚合物（一般采用水作為介質，又稱水相沉淀聚合），紡絲前再用溶劑重新溶解聚合物制成紡絲溶液。 從生產彈性和速度來考慮，從生產彈性和速度來考慮，首先兩步法較容易掌握，且可以實現間歇生產，產能彈性更強；其次，兩步法可以在生產過程中持續填料，生產速度更快。但若從聚合熱、聚合物質量、操作難度等來考慮但若從聚合熱、聚合物質量、操作難度等來考慮，一步法對規模工業化生產而言，更加有利于生產工藝控制和產品質量穩定性。目前來看，國內外主要廠商采用一步法生產工藝路線較多，海外的陶氏和蒙特以及國內的吉林碳谷采用兩步法。 溶劑的使用上，溶劑的使

35、用上，DMAC、DMSO和和NaSCN為主流：為主流：一步法使用的主要溶劑有DMSO、DMF、DMAC、NaSCN、ZnCl2；兩步法使用的溶劑主要有DMSO、DMF、DMAC。從海內外的廠商選擇來看，主流溶劑為DMAC、DMSO和NaSCN，其中DMAC和NaSCN更適合大絲束產品，而DMSO更適合小絲束產品，因此即便DMSO的價格遠高出其他溶劑，但聚焦小絲束的廠商大多數仍選擇DMSO。表：不同溶劑溶解度和價格（以表：不同溶劑溶解度和價格（以3月月10日價格為參考）日價格為參考）表：海內外不同公司聚合環節技術路線表：海內外不同公司聚合環節技術路線溶劑類型溶劑類型PANPAN固體含量固體含量價

36、格（元價格（元/ /噸）噸）DMF28%-32%16500DMAC22%-27%17800DMSO20%-25%48500NaSCN+水10%-15%7500ZnCL2+水8%-12%14000硝酸8%-12%1060碳酸乙烯酯（EC）15%-18%15000海外廠商海外廠商工藝路線工藝路線溶劑溶劑國內廠商國內廠商工藝路線工藝路線溶劑溶劑日本東邦一步法ZnCl2吉林碳谷兩步法DMAC卓爾泰克（日本東麗）一步法DMSO上海石化一步法NaSCN日本東邦一步法ZnCl2中復神鷹一步法DMSO三菱麗陽一步法/兩步法 DMF/DMAC光威復材一步法DMSO赫氏 (Hexcel) 一步法NaSCN恒神股份

37、一步法DMSO陶氏兩步法DMAC 中簡科技一步法DMSO蒙特兩步法DMAC原絲的兩個關鍵步驟原絲的兩個關鍵步驟-聚合：一步法穩定性強、速度慢；兩步法產能彈性大、速度快聚合：一步法穩定性強、速度慢；兩步法產能彈性大、速度快17數據來源： 腈綸NaSCN濕法紡絲與杜邦干法紡絲的比較，林繼銳，中國化工貿易，紡織導報，天風證券研究所圖：濕法紡絲示意圖圖：濕法紡絲示意圖圖：干法紡絲示意圖圖：干法紡絲示意圖1-噴絲板；噴絲板；2-空氣層；空氣層；3-凝固浴液；凝固浴液；4-導絲輥；導絲輥；5-卷繞輥；卷繞輥；6-紡絲管；紡絲管；7-凝固浴槽；凝固浴槽；8-凝固浴液循環槽；凝固浴液循環槽；9循環泵循環泵圖：

38、干濕法（干噴濕紡）紡絲示意圖圖：干濕法（干噴濕紡）紡絲示意圖 干法紡絲：干法紡絲：將紡絲原液經噴絲頭形成細流，溶劑被紡絲甬道中熱空氣揮發帶走的同時，聚合物通過濃縮和固化形成初生纖維，方法操作簡單，溶劑的回收率大。干法紡制的原絲截面更規則，所以遺傳到后續預氧化和炭化環節的缺陷更少，有利于生產高性能原絲，T700以上的碳纖維生產工藝都基本采用干法。 濕法紡絲：濕法紡絲：將紡絲原液經過濾、脫泡，通過計量泵從噴絲頭擠出，在凝固浴的作用下，原液細流凝固形成一層膜，凝固劑擴散到細流內部，而細流中的溶劑也通過皮層擴散到凝固浴中，經過雙擴散成型，適當的噴絲頭拉伸形成初生纖維，濕法成本較低，但紡速較慢。 干濕法

39、（干噴濕紡）：干濕法（干噴濕紡）：干噴濕紡結合了干法和濕法的技術優勢，在操作流程上和濕法更相似，紡絲原液經噴絲孔噴出后不立即進入凝固浴，而是先經過空氣層再進入凝固浴進行雙擴散、相分離和形成絲條。原絲的兩個關鍵步驟原絲的兩個關鍵步驟-紡絲：干法產品性能好，濕法成本低紡絲：干法產品性能好，濕法成本低18數據來源：腈綸NaSCN濕法紡絲與杜邦干法紡絲的比較，林繼銳，吉林碳谷公告，中復神鷹招股書，上海石化環評書，天風證券研究所 干法干法VS濕法：從紡絲階段看，濕法：從紡絲階段看，由于噴絲板孔數的差異，濕法更適合于大絲束產品。牽伸速度上，干法明顯快于濕法，但通過改進，目前濕法的牽伸速度也有了明顯提升。由

40、于干法需要原液在熱空氣中蒸發，其成形溫度和原液溫度都要明顯高于濕法。干法濕法干法濕法的工藝不僅影響紡絲階段的工藝不僅影響紡絲階段，由于工藝不同，其對紡絲原液的要求也有較大差異，從而對聚合階段造成影響。無論從粘度、聚合物含量和溶劑濃度來看，干法對紡絲原液的要求都更高。 紡絲路線選擇紡絲路線選擇：由于干法對工藝要求較高，成本相對較高，主流碳纖維原絲生產企業較少采用干法，此前干法工藝的企業也逐漸轉向干噴濕紡。以中復神鷹、光威復材以及海外的卓爾泰克為代表的小絲束產品生產企業以干噴濕紡為主；以吉林碳谷、上海石化以及海外的蒙特、東邦為代表的大絲束產品生產企業則以濕法為主。名稱名稱紡絲方法紡絲方法吉林碳谷濕

41、法意大利蒙特纖維濕法上海石化濕法中復神鷹干噴濕紡光威復材干噴濕紡恒神股份濕法、干噴濕紡中簡科技濕法、干噴濕紡卓爾泰克（日本東麗）干噴濕紡日本東邦濕法三菱麗陽濕法濕法干法對原液的要求聚合物平均分子量50000-8000030000原液表觀粘度（Pa.S.）20-35（25）65-80（80）原液中聚合物含量（%）12.2-13.529-33所用溶劑濃度（%）44.50.599.8-100紡絲階段的差異凝固劑的溶劑濃度（%）10-120成形溫度（）9-12370-420噴板孔數（孔）20000-600001120-2800孔徑（mm）0.06-0.1250.1-0.2噴絲壓力（Mpa）0.4-0.

42、82.1-5.3牽引輥速度（m/min）4-6200-354原液溫度（）35-50120-140圖：干法和濕法對比圖：干法和濕法對比圖：主要企業紡絲技術路線圖：主要企業紡絲技術路線紡絲不同工藝路線對比：濕法和干濕法為主流，小絲束采用干濕法、大絲束采用濕法紡絲不同工藝路線對比：濕法和干濕法為主流，小絲束采用干濕法、大絲束采用濕法19數據來源：上海聯凈，安慶安納特種纖維，天風證券研究所 紡絲單線產能：紡絲單線產能：決定紡絲單線產能的因素較多，包括基礎紡速、年工作小時數、紡位數（錠數）、噴絲孔數、纖度、成品率和收縮率等。從紡速來看從紡速來看，不同技術路線差異較大，一般干法干噴濕法濕法，相同技術路線下

43、，各家企業的紡速又有差異，差異形成的原因包括噴絲孔孔徑、紡絲液粘度等。從噴絲孔數來看，從噴絲孔數來看，這直接取決于產線生產的產品類型，24K的生產線就需要2.4萬個噴絲孔，而12K產線就需要1.2萬個噴絲孔，因此，理論上看，絲束數與單線產能成正比，但實際上，由于不同產品造成紡速、紡位數的變化實際會有差異。 熱輥牽伸熱輥牽伸提升紡速：提升紡速：傳統紡絲線的牽伸和烘干流程中均采用蒸汽加熱，由于蒸汽傳導熱能效率較低，因此牽伸的線速度較慢，大致為80240 m/min。而熱輥牽伸采用電磁感應直接加熱導絲輥，在同等輥徑條件下熱效率增加，能有效提升基礎紡速。即使大尺寸的導絲輥，預計線速度也在500m/mi

44、n以上，紡速提升將有效增加單線產能。圖：紡絲單線理論產能計算公式圖：紡絲單線理論產能計算公式圖：熱輥設備及參數圖：熱輥設備及參數Q：年產量（噸/年）V：紡速（米/分鐘）H：工作小時數（小時）N：紡位數n：噴絲孔數D：纖度（denier）R：成品率K：收縮率紡絲環節決定單線產能，紡速、絲束數影響較大，干法紡速大于濕法紡絲環節決定單線產能，紡速、絲束數影響較大，干法紡速大于濕法4、大絲束原絲的競爭要素、大絲束原絲的競爭要素腈綸經驗和成本控制腈綸經驗和成本控制1）從海外龍頭看）從海外龍頭看腈綸生產經驗較為重要，歐洲蒙特、土耳其阿克薩以及美國卓爾泰克，均有一定的腈綸經驗積淀。腈綸生產工藝與大絲束原絲較

45、為接近，能夠縮短技術突破時間，降低投產難度。既有腈綸產能的溶劑回收體系可以提升原絲的溶劑回收效率，降低溶劑回收成本。2）從成本端來看）從成本端來看大絲束產能主要比拼成本，成本優勢為大絲束原絲的最重要競爭要素。未來成本優勢主要來源于原料耗量優勢、單線產能較大帶來的規模優勢以及設備國產化帶來的制造成本優勢20請務必閱讀正文之后的信息披露和免責申明21從海外看，大絲束的核心競爭力：腈綸生產經驗及體系從海外看，大絲束的核心競爭力：腈綸生產經驗及體系 土耳其阿克薩：土耳其阿克薩：從1971年開始生產腈綸，2013年擁有腈綸產能30萬噸，2008年試生產碳纖維原絲，到2013年，年銷量突破1000噸。 蒙

46、特：蒙特：2017年開始生產腈綸，產量達到5000噸，2018年開始生產碳纖維原絲，目前產能達到1.7萬噸。 卓爾泰克（東麗）：卓爾泰克（東麗）：1995年收購匈牙利腈綸公司，此后持續擴張，在2014年被日本東麗集團收購，目前總產能超過2萬噸。 從海外原絲廠商來看，許多都擁有腈綸生產從海外原絲廠商來看，許多都擁有腈綸生產經驗，我們認為這能帶來兩點優勢：經驗，我們認為這能帶來兩點優勢：1、腈綸生產與大絲束碳纖維原絲生產工藝相似性較高，掌握腈綸生產再過渡至碳纖維原絲，可以縮短技術突破時間，降低技術摸索成本。2、腈綸產能配有溶劑回收體系，碳纖維原絲產線可以依托腈綸溶劑回收系統，提升溶劑回收效率，降低

47、溶劑回收成本。圖：海外三家碳纖維原絲生產企業發展歷程圖：海外三家碳纖維原絲生產企業發展歷程表：吉林碳谷碳纖維表：吉林碳谷碳纖維2020年年21,833噸原絲成本粗拆噸原絲成本粗拆數據來源：土耳其AKSACA碳纖維發展狀況及其對我國的借鑒，白雪垠，申屠年，高科技纖維與應用，ZOLTEC官網，Monte官網，天風證券研究所22 腈綸產能的溶劑回收體系帶來的優勢：腈綸產能的溶劑回收體系帶來的優勢：從國內原絲廠商中復神鷹、吉林碳谷和上海石化對比來看，擁有腈綸產能的吉林碳谷（集團下面的奇峰化纖）和上海石化，在溶劑的回收效率上顯著高于中復神鷹，因此中復神鷹的溶劑耗量（DMSO）高達73.49kg/t，而上

48、海石化（NaSCN）和吉林碳谷（DMAC）僅為2.99和0.7kg/t。從溶劑回收體系上具體來看，吉林碳谷完全依托于奇峰公司，紡絲廢液直接接入奇峰的四效蒸發器，回收DMAC重復利用，剩余凝水回用于奇峰的水牽引工序，不凝氣仍可進一步通過奇峰的溶劑制造單元制造DMAC。而無腈綸產能的企業需自建溶劑回收車間，且僅通過四效蒸發和廢氣處理，回收損失較多。 根據各家環評書，碳谷最新15萬噸產能的DMAC三廢年損失45.3噸，1萬噸對應損失3噸；而中復神鷹僅3萬噸原絲產能的DMSO三廢年損失就達到41.7噸，1萬噸對應損失14噸。圖：國內主要廠商原絲溶劑成本測算（價格使用圖：國內主要廠商原絲溶劑成本測算（價

49、格使用3月月10日數據）日數據）圖：吉林碳谷依托集團下屬奇峰公司的溶劑回收工序圖：吉林碳谷依托集團下屬奇峰公司的溶劑回收工序中復神鷹吉林碳谷上海石化溶劑類型DMSODMACNaSCN溶劑價格（元/噸）48500178007500溶劑耗量（kg/t）73.490.702.99溶劑成本（元/噸）31541120數據來源：吉林碳谷公告，生意社，各公司環評書，天風證券研究所從海外看，大絲束的核心競爭力：腈綸生產經驗及體系從海外看，大絲束的核心競爭力：腈綸生產經驗及體系23從成本看，大絲束的核心競爭力：成本控制水平從成本看，大絲束的核心競爭力：成本控制水平 成本是大絲束產品的關鍵要素：成本是大絲束產品的

50、關鍵要素：相較于小絲束，大絲束產能在性能上偏弱，但性價比較強，應用在T300、T400的領域較多，因此，成本控制水平是大絲束產品較為重要的核心競爭力。因為吉林碳谷作為市場上主要的原絲提供廠商，故我們結合吉林碳谷披露的信息，對碳纖維原絲成本進行拆分。成本結構方面，成本結構方面，2018-2020年直接材料占比穩定在60%左右，其中丙烯腈為其最為主要的原材料；制造費用和能源成本基本保持一致在17%左右。但2021年上半年由于原油影響，丙烯腈價格漲幅較大，導致直接材料占比出現較大提升。整體來看，整體來看，碳纖維原絲的成本快速下降，從2018年的2.73萬元/噸，降至2021年上半年的1.65萬元/噸