碳纖維行業深度報告：龍頭擴張提速迎行業高增+國產替代歷史機遇-211214（39頁）.pdf

1、 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 、 證券研究報告證券研究報告/ /行業深度報告行業深度報告 2 2021021 年年 1 12 2 月月 1 14 4 日日 新材料/碳纖維行業 龍頭龍頭擴張提速擴張提速，迎迎行業高增行業高增+ +國產替代國產替代歷史機遇歷史機遇 碳纖維行業深度報告碳纖維行業深度報告 評級：評級：增持增持（維持維持） 基本狀況基本狀況 上市公司數 10 行業總市值(億元) 1690 行業流通市值(億元) 912 行業行業- -市場走勢對比市場走勢對比 相關報告相關報告 【公司深度】光威復材：碳纖維行 業 領 軍 企 業 ， 民 用 業 務 放

2、 量 （20210824） 【公司深度】光威復材：碳纖維全 產業鏈龍頭，軍民雙賽道高速成長 （20200217） 重點公司基本狀況重點公司基本狀況 簡稱 股價 (元) EPS PE PB 評級 2020 2021E 2022E 2023E 2020 2021E 2022E 2023E 光威復材 84.58 1.24 1.51 1.94 2.46 68.21 56.01 43.60 34.24 10.86 增持 中材科技 37.90 1.22 2.12 2.64 3.21 31.07 17.88 14.36 11.81 4.59 增持 備注:股價取自 2021 年 12 月 14 日收盤價 報告

3、摘要 報告摘要 新材料之王，技術、工藝和資金壁壘高。新材料之王，技術、工藝和資金壁壘高。碳纖維性能優越，具備強度、模量高，密度碳纖維性能優越，具備強度、模量高，密度 小，耐超高、低溫等特點，主要應用在風電、航天航空、汽車等領域。小絲束碳纖維小，耐超高、低溫等特點，主要應用在風電、航天航空、汽車等領域。小絲束碳纖維 性能優異、價格高，多用于航空航天等領域；大絲束性價比高，多用于風電、軌交等性能優異、價格高，多用于航空航天等領域；大絲束性價比高，多用于風電、軌交等 民品領域。碳纖維生產包含民品領域。碳纖維生產包含“聚合聚合-紡絲紡絲-氧化氧化-碳化碳化”等環節，其中原絲制備工藝、技術等環節，其中原

4、絲制備工藝、技術 壁壘高，碳化環節資金壁壘高。碳纖維的性能和成本很大程度上由原絲決定，因此原壁壘高，碳化環節資金壁壘高。碳纖維的性能和成本很大程度上由原絲決定，因此原 絲制備是核心技術環節，工藝壁壘主要體現在紡絲過程。碳纖維屬于重資產行業，投絲制備是核心技術環節，工藝壁壘主要體現在紡絲過程。碳纖維屬于重資產行業，投 資門檻高，萬噸線投資額約資門檻高，萬噸線投資額約 20 億。億。 風、 光、 氫等新能源領域需求爆發， 預計風、 光、 氫等新能源領域需求爆發， 預計2025年全球需求約年全球需求約25萬噸。萬噸。 我們預計我們預計2021-2025 年全球碳纖維需求年全球碳纖維需求 CAGR+1

5、8.8%，2025 年望達到年望達到 25.3 萬噸。萬噸。2020 年全球需求中，風年全球需求中，風 電、航天航空、體育休閑、汽車、碳碳復材占比為電、航天航空、體育休閑、汽車、碳碳復材占比為 28.6%/15.4%/14.4%/11.7%/4.7%。 從占比和增速看從占比和增速看，風電仍將扮演重要角色，核心驅動力是海風迎大發展且風機大型化，風電仍將扮演重要角色，核心驅動力是海風迎大發展且風機大型化 對性能和減重要求高，預計對性能和減重要求高，預計 2025 年風電領域需求達年風電領域需求達 9.9 萬噸，萬噸，CAGR+27%。我們預計。我們預計 2025 年光伏碳碳復材碳纖維需求量為年光伏

6、碳碳復材碳纖維需求量為 2.1 萬噸，萬噸，CAGR+33%。儲氫瓶對碳纖維需求亦。儲氫瓶對碳纖維需求亦 會迎爆發式增長，源于燃料電池汽車的快速發展，我們預計會迎爆發式增長，源于燃料電池汽車的快速發展，我們預計 2025 年此領域需求為年此領域需求為 3.3 萬噸，萬噸，CAGR+62%。 行業集中度高，國產龍頭已完成追趕，未來看產能擴張、成本下降帶來民用領域超越。行業集中度高，國產龍頭已完成追趕，未來看產能擴張、成本下降帶來民用領域超越。 20 年全球年全球/國內行業國內行業 CR5 分別達分別達 62%/81%。 其中美日企業在碳纖維技術和應用方面具。 其中美日企業在碳纖維技術和應用方面具

7、 備先發優勢。早備先發優勢。早期受限于技術封鎖和價格競爭等因素，國內企業發展曲折。在經歷了期受限于技術封鎖和價格競爭等因素，國內企業發展曲折。在經歷了 10 年以上的沉淀和積累后，年以上的沉淀和積累后，恰逢恰逢“海外出口受限海外出口受限”，國內龍頭企業在技術、工藝、成本，國內龍頭企業在技術、工藝、成本 走向成熟的同時，緊抓風、光、氫等市場需求爆發，在民品領域逐步完成國產替代，走向成熟的同時，緊抓風、光、氫等市場需求爆發，在民品領域逐步完成國產替代， 并實現全行業扭虧為盈。并實現全行業扭虧為盈。我們認為在國產龍頭的主導擴產下，行業產能擴張拐點已至我們認為在國產龍頭的主導擴產下，行業產能擴張拐點已

8、至 且有望提速； 我們預計且有望提速； 我們預計 21/22 年全球碳纖維有效產能為年全球碳纖維有效產能為 12.1/14.1 萬噸，萬噸， YoY+3%/17%。 過去幾年過去幾年國內國內碳纖維價格受供需碳纖維價格受供需以及原材料成本上漲以及原材料成本上漲影響逐年抬升， 我們預計影響逐年抬升， 我們預計 22 年仍年仍 將保持較好韌性。中長期看將保持較好韌性。中長期看，民用碳纖維滲透率提升或依賴民用碳纖維滲透率提升或依賴于以于以“價格價格”換換“需求需求”，價價 格中樞或下移。格中樞或下移。 民品降本是核心，規模和技術是關鍵。民品降本是核心，規模和技術是關鍵。民用碳纖維成本是下游應用拓展、滲

9、透率提升民用碳纖維成本是下游應用拓展、滲透率提升 的關鍵因素，企業競爭力主要集中在成本和技術端。從降本的方式來看，一是通過發的關鍵因素，企業競爭力主要集中在成本和技術端。從降本的方式來看，一是通過發 揮規模效應，降低噸折舊和噸能耗。碳纖維成本中制造成本占比揮規模效應，降低噸折舊和噸能耗。碳纖維成本中制造成本占比 50%-80%（其中折舊（其中折舊 和電費占制造成本的和電費占制造成本的 50%-70%） ，存在規模效應。二是通過提升技術降本。在原材料） ，存在規模效應。二是通過提升技術降本。在原材料 消耗上，消耗上，行業行業丙烯腈噸耗量仍有下降空間。在工藝方面，可通過優化紡絲、氧化、碳丙烯腈噸耗

10、量仍有下降空間。在工藝方面，可通過優化紡絲、氧化、碳 化工序實現效率提升?；ば驅崿F效率提升。 投資建議：投資建議：受風受風/光光/氫等新能源領域拉動，以及碳纖維滲透率提升，碳纖維需求有望持氫等新能源領域拉動，以及碳纖維滲透率提升，碳纖維需求有望持 續快速增長。國內企業主導新增產能，行業產能擴張有望提速，產銷量增長同時有望續快速增長。國內企業主導新增產能，行業產能擴張有望提速，產銷量增長同時有望 帶來成本快速下降，國產化率有望加速提升。我們建議重點關注碳纖維龍頭中復神鷹帶來成本快速下降，國產化率有望加速提升。我們建議重點關注碳纖維龍頭中復神鷹 （未上市） 、光威復材、原絲龍頭吉林碳谷、吉林化纖

11、、中簡科技、恒神股份；碳纖維（未上市） 、光威復材、原絲龍頭吉林碳谷、吉林化纖、中簡科技、恒神股份；碳纖維 設備廠商精功科技；下游復合材料廠商設備廠商精功科技；下游復合材料廠商中材科技、中材科技、金博股份、天宜上佳、宏發新材等。金博股份、天宜上佳、宏發新材等。 風險提示：風險提示：技術變革；需求不及預期；產能投放過多；價格大幅下滑；原材料和能源技術變革；需求不及預期；產能投放過多；價格大幅下滑；原材料和能源 單價大幅上漲單價大幅上漲；市場空間測算偏差風險市場空間測算偏差風險；使用信息滯后或更新不及時風險使用信息滯后或更新不及時風險。 -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20%

12、 30% 40% 20-12 21-01 21-02 21-03 21-04 21-05 21-06 21-07 21-08 21-09 21-10 21-11 碳纖維(長江)滬深300 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 2 - 行業深度行業深度報告報告 內容目錄內容目錄 一、新材料之王，技術、工藝和資金壁壘高一、新材料之王，技術、工藝和資金壁壘高 . - 6 - 1.1 碳纖維性能優越；大、小絲束產品工藝、壁壘、應用場景不同 . - 6 - 1.2 原絲工藝、技術壁壘高；碳化環節資金壁壘高 . - 9 - 二、風電、光伏、氫能等新能源領域需求迎爆發二、風電

13、、光伏、氫能等新能源領域需求迎爆發 . - 11 - 2.1 定量測算風、光、氫等領域需求 . - 13 - 2.2 航天航空和其他應用領域需求穩健增長 . - 19 - 2.3 長周期價格中樞下移，短期受供需及成本影響價格抬升 . - 21 - 三、三、龍頭擴張提速，迎國產替代黃金時代龍頭擴張提速，迎國產替代黃金時代. - 22 - 3.1 美日企業壟斷，國產龍頭迅速崛起 . - 22 - 3.2 全球/國內行業集中度高，CR5 分別達 62%/81% . - 23 - 3.3 產能擴張拐點已至，國內企業占主導，國產化率有望提升 . - 25 - 四、民品降本是核心，規模和技術是關鍵四、民品

14、降本是核心，規模和技術是關鍵. - 27 - 4.1 制造費用占比高，規模效應明顯 . - 28 - 4.2 提升技術/優化工藝，帶來長期成本曲線下移 . - 29 - 五、海外龍頭積淀深厚，國內龍頭乘勢追擊五、海外龍頭積淀深厚，國內龍頭乘勢追擊 . - 30 - 5.1 東麗：工業碳纖維之母，產能全球第一 . - 30 - 5.2 中復神鷹：國內碳纖維產業化引領者，產能快速擴張 . - 32 - 5.3 赫氏：美國最大復材廠商，航空航天領域標桿 . - 34 - 5.4 光威復材：碳纖維行業領軍企業，軍民業務雙輪驅動 . - 35 - 5.5 吉林碳谷：碳纖維原絲龍頭，迎來發展新階段 . -

15、 37 - 六、風險提示六、風險提示 . - 39 - TUkUhUbWmUbWyXMB6MbP6MnPnNnPpOiNnMnPfQmNrM8OnNzQwMmQrNMYpNnN 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 3 - 行業深度行業深度報告報告 圖表目錄圖表目錄 圖表圖表1：碳纖維的主要性能特點：碳纖維的主要性能特點 . - 6 - 圖表圖表2：碳纖維復合材料與其他材料主要性能特點比較：碳纖維復合材料與其他材料主要性能特點比較 . - 7 - 圖表圖表3：東麗產品牌號：東麗產品牌號. - 7 - 圖表圖表4：2020年全球碳纖維需求結構（年全球碳纖維需求結構

16、（%，按模量），按模量） . - 7 - 圖表圖表5：各公司產品型號性能對比各公司產品型號性能對比 . - 7 - 圖表圖表6：大絲束和小絲束碳纖維制造工藝對比：大絲束和小絲束碳纖維制造工藝對比 . - 8 - 圖表圖表7：碳纖維主要應用領域性能要求：碳纖維主要應用領域性能要求 . - 8 - 圖表圖表8：2020年碳纖維各應用領域產品均價（萬元年碳纖維各應用領域產品均價（萬元/噸）噸）. - 8 - 圖表圖表9：PAN原絲生產流程原絲生產流程 . - 9 - 圖表圖表10：PAN原絲到碳纖維流程原絲到碳纖維流程 . - 9 - 圖表圖表11：碳纖維產業鏈全景圖：碳纖維產業鏈全景圖 . - 9

17、 - 圖表圖表12：碳纖維的成本構成（：碳纖維的成本構成（%） . - 10 - 圖表圖表13：濕法紡絲和干噴濕法紡絲對比：濕法紡絲和干噴濕法紡絲對比 . - 11 - 圖表圖表14：碳纖維企業：碳纖維企業紡絲工藝對比紡絲工藝對比 . - 11 - 圖表圖表15：碳纖維行業各企業總投資和萬噸投資額對比：碳纖維行業各企業總投資和萬噸投資額對比 . - 11 - 圖表圖表16：2008-2020年全球碳纖維需求（萬噸）年全球碳纖維需求（萬噸） . - 12 - 圖表圖表17：2008-2020年中國碳纖維需求（萬噸）年中國碳纖維需求（萬噸） . - 12 - 圖表圖表18：2020年年全球碳纖維下

18、游需求結構（全球碳纖維下游需求結構（%） . - 12 - 圖表圖表19：2020年年中國碳纖維下游需求結構（中國碳纖維下游需求結構（%） . - 12 - 圖表圖表20：2008-2025E全球碳纖維需求（全球碳纖維需求（萬噸萬噸） . - 13 - 圖表圖表21：2008-2025E中國碳纖維需求（中國碳纖維需求（萬噸萬噸） . - 13 - 圖表圖表22：20-25E全球陸上全球陸上/海上風電裝機量（海上風電裝機量（GW） . - 13 - 圖表圖表23：中國新增陸上：中國新增陸上/海上風電機組平均容量（海上風電機組平均容量（MW） . - 14 - 圖表圖表24：風電葉片呈現大型化趨勢

19、風電葉片呈現大型化趨勢 . - 14 - 圖表圖表25：典型葉片尺寸與重量的情況：典型葉片尺寸與重量的情況. - 14 - 圖表圖表26：不同型號葉片中碳纖維重量占比（：不同型號葉片中碳纖維重量占比（%） . - 15 - 圖表圖表27：2020-2025E全球風電用碳纖維需求測算表全球風電用碳纖維需求測算表 . - 16 - 圖表圖表28：2011-2025E全球光伏新增裝機量（全球光伏新增裝機量（GW） . - 16 - 圖表圖表29：2004-2025E全球碳碳復材用碳纖維需求全球碳碳復材用碳纖維需求（噸）噸） . - 16 - 圖表圖表30：單晶拉制爐熱場系統構成：單晶拉制爐熱場系統構

20、成 . - 17 - 圖表圖表31：熱場系統中各零部件滲透率（熱場系統中各零部件滲透率（%） . - 17 - 圖表圖表32：2020-2025E全球碳碳復材用碳纖維需求測算表全球碳碳復材用碳纖維需求測算表 . - 18 - 圖表圖表33：IV型儲氫瓶結構型儲氫瓶結構 . - 18 - 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 4 - 行業深度行業深度報告報告 圖表圖表34：氫燃料電池汽車結構示意圖：氫燃料電池汽車結構示意圖. - 18 - 圖表圖表35：不同類型高壓氣態儲氫瓶對比：不同類型高壓氣態儲氫瓶對比 . - 19 - 圖表圖表36：全球車用氫：全球車用氫氣

21、瓶碳纖維需求測算表氣瓶碳纖維需求測算表. - 19 - 圖表圖表37：2019/2020年航空航天碳纖維需求結構（年航空航天碳纖維需求結構（%） . - 20 - 圖表圖表38：2004-2025E全球航空航天碳纖維需求全球航空航天碳纖維需求（噸）噸） . - 20 - 圖表圖表39：2020年體育休閑碳纖維需求結構（年體育休閑碳纖維需求結構（%） . - 20 - 圖表圖表40：2004-2025E全球體育休閑碳纖維需求全球體育休閑碳纖維需求（噸）噸） . - 20 - 圖表圖表41：2020-2025E全球碳纖維需求測算表（萬噸）全球碳纖維需求測算表（萬噸） . - 21 - 圖表圖表42

22、：2010.1-2021.9碳纖維進口單價（萬元碳纖維進口單價（萬元/噸）噸） . - 21 - 圖表圖表43：國內碳纖維價格（萬元：國內碳纖維價格（萬元/噸）噸） . - 21 - 圖表圖表44：全球碳纖維發展歷史里程碑全球碳纖維發展歷史里程碑. - 22 - 圖表圖表45：海外及國內碳纖維行業發展歷程對比：海外及國內碳纖維行業發展歷程對比 . - 23 - 圖表圖表46：2020全球碳纖維運行產能分布（全球碳纖維運行產能分布（%） . - 24 - 圖表圖表47：2020年年全球碳纖維行業競爭格局（全球碳纖維行業競爭格局（%） . - 24 - 圖表圖表48：2020年年中國碳纖維行業競爭

23、格局（中國碳纖維行業競爭格局（%） . - 24 - 圖表圖表49：2020年末年末海外市場主要公司產品、技術和運行產能情況海外市場主要公司產品、技術和運行產能情況 . - 25 - 圖表圖表50：2015-2020年全球碳纖維運行產能（萬噸）年全球碳纖維運行產能（萬噸） . - 25 - 圖表圖表51：2015-2020年全球碳纖維產量（萬噸）年全球碳纖維產量（萬噸） . - 25 - 圖表圖表52：2020和和2021E年底各企業碳纖維產能（噸）年底各企業碳纖維產能（噸） . - 26 - 圖表圖表53：2022E年底各企業碳纖維產能（噸）年底各企業碳纖維產能（噸） . - 26 - 圖表

24、圖表54：2020-2022E全球碳纖維有效產能測算表（噸）全球碳纖維有效產能測算表（噸） . - 26 - 圖表圖表55：海外：海外/國內其他碳纖維企業擴產規劃（噸）國內其他碳纖維企業擴產規劃（噸） . - 27 - 圖表圖表56：2008-2025E中國進口中國進口/國產碳纖維（萬噸）國產碳纖維（萬噸） . - 27 - 圖表圖表57：2008-2025E中國國產化率（中國國產化率（%） . - 27 - 圖表圖表58：2021E底各碳纖維企業產能（萬噸）底各碳纖維企業產能（萬噸） . - 28 - 圖表圖表59：各碳纖維企業噸成本（萬元：各碳纖維企業噸成本（萬元/噸）噸） . - 28

25、- 圖表圖表60：各公司成本構成（：各公司成本構成（%） . - 28 - 圖表圖表61：中復神鷹：中復神鷹/中簡科技中簡科技制造費用結構（制造費用結構（%） . - 29 - 圖表圖表62：不同生產規模下原絲和碳纖維成本構成（萬元）：不同生產規模下原絲和碳纖維成本構成（萬元） . - 29 - 圖表圖表63：2018-21H1中復神鷹原材料構成（中復神鷹原材料構成（%） . - 30 - 圖表圖表64：各企業噸丙烯腈消耗量（噸：各企業噸丙烯腈消耗量（噸/噸）噸） . - 30 - 圖表圖表65：東麗碳纖維營收及增速（億日元）東麗碳纖維營收及增速（億日元）. - 31 - 圖表圖表66：東麗碳

26、東麗碳纖維營業利潤及利潤率（億日元）纖維營業利潤及利潤率（億日元） . - 31 - 圖表圖表67：東麗碳纖維產能及分布（噸東麗碳纖維產能及分布（噸/年）年） . - 31 - 圖表圖表68：2020年東麗碳纖維下游應用結構（年東麗碳纖維下游應用結構（%） . - 31 - 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 5 - 行業深度行業深度報告報告 圖表圖表69：中復神鷹碳纖維部分產品型號性能優于東麗：中復神鷹碳纖維部分產品型號性能優于東麗 . - 32 - 圖表圖表70：2018-21H1中復神鷹收入結構（中復神鷹收入結構（%） . - 33 - 圖表圖表71：2

27、019-21H1中復神鷹大客戶收入（百萬）中復神鷹大客戶收入（百萬） . - 33 - 圖表圖表72：2018-21H1中復神鷹產能中復神鷹產能/產量（噸）產量（噸） . - 33 - 圖表圖表73：2018-21H1中復神鷹噸成本（萬元中復神鷹噸成本（萬元/噸）噸）. - 33 - 圖表圖表74：2018-21H1中復神鷹收入中復神鷹收入/凈利潤（億）凈利潤（億）. - 34 - 圖表圖表75：2018-21H1中復神鷹毛利率中復神鷹毛利率/凈利率（凈利率（%） . - 34 - 圖表圖表76：2006-2020年赫氏碳纖維營收（億美元）年赫氏碳纖維營收（億美元）. - 34 - 圖表圖表7

28、7：2006-2020年赫氏碳纖維利潤（億美元）年赫氏碳纖維利潤（億美元）. - 34 - 圖表圖表78：2005-2020年赫氏碳纖維收入結構（年赫氏碳纖維收入結構（%） . - 35 - 圖表圖表79：碳纖維材料在航空領域滲透率不斷提升：碳纖維材料在航空領域滲透率不斷提升 . - 35 - 圖表圖表80：光威復材發展歷程：光威復材發展歷程 . - 35 - 圖表圖表81：光威復材：光威復材“521”發展戰略發展戰略 . - 36 - 圖表圖表82：光威復材產品結構（：光威復材產品結構（2020年）年） . - 36 - 圖表圖表83：光威復：光威復材碳梁材碳梁/碳纖維及織物毛利率（碳纖維及

29、織物毛利率（%） . - 37 - 圖表圖表84：20年光威復材產能及產能利用率情況年光威復材產能及產能利用率情況 . - 37 - 圖表圖表85：14-21Q3光威復材營業收入（億元）光威復材營業收入（億元） . - 37 - 圖表圖表86：14-21Q3光威復材歸母凈利潤（億元）光威復材歸母凈利潤（億元） . - 37 - 圖表圖表87：2018-21H1吉林碳谷收入（億）吉林碳谷收入（億）. - 38 - 圖表圖表88：2018-21H1吉林碳谷歸母凈利潤（億）吉林碳谷歸母凈利潤（億） . - 38 - 圖表圖表89：吉林碳谷各型號產品銷量（噸）：吉林碳谷各型號產品銷量（噸） . - 3

30、8 - 圖表圖表90：吉林碳谷滿筒一級品率吉林碳谷滿筒一級品率/基礎紡速基礎紡速 . - 38 - 圖表圖表91：吉林碳吉林碳谷噸成本結構（萬元谷噸成本結構（萬元/噸）噸） . - 39 - 圖表圖表92：吉林碳谷大：吉林碳谷大/中小中小/小絲束毛利率（小絲束毛利率（%） . - 39 - 圖表圖表93：21H1吉林碳谷前五大客戶銷售情況吉林碳谷前五大客戶銷售情況 . - 39 - 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 6 - 行業深度行業深度報告報告 一、新材料之王一、新材料之王，技術、工藝和資金壁壘高技術、工藝和資金壁壘高 1.1 碳纖維碳纖維性能優越性能優

31、越；大、小絲束產品工藝大、小絲束產品工藝、壁壘壁壘、應用場景不同應用場景不同 碳纖維碳纖維性能優越， 被譽為性能優越， 被譽為21世紀新材料之王。世紀新材料之王。 碳纖維是由聚丙烯腈 （PAN） （或瀝青、粘膠）等有機材料在高溫環境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主鏈結構無機纖維。碳纖維性能優越，根據高科技纖維與應 用 ，碳纖維強度高（抗拉強度在 3500MPa 以上） ，模量高（彈性模量 在 230GPa 以上） ， 且密度小 （碳纖維密度是鋼的 1/4， 是鋁合金的 1/2） ， 比強度高（比強度比鋼大 16 倍，比鋁合金大 12 倍） 。此外，碳纖維耐 超高溫（非氧化氣氛條件下，可

32、在 2000時使用） 、耐低溫、耐酸、耐 腐蝕、熱膨脹系數?。梢阅图崩浼睙?，即使從 3000的高溫突然降到 室溫也不會炸裂） ，導熱系數大。 圖表圖表1：碳纖維的主要性能特點碳纖維的主要性能特點 來源： 高科技纖維與應用 、中泰證券研究所 PAN 基碳纖維是主流?；祭w維是主流。 按照原材料不同， 碳纖維可分為聚丙烯腈 （PAN） 基、瀝青基、粘膠基碳纖維。根據中復神鷹招股說明書，PAN 基碳纖維 由于生產工藝相對簡單，產品力學性能優異，用途廣泛，占碳纖維總量 的 90%以上，因此目前碳纖維一般指 PAN 基碳纖維。瀝青基由于在材 料制備、紡絲和氧化等過程中比 PAN 基碳纖維困難，從而成本

33、較高，沒 有得到大規模應用。但由于高性能瀝青基碳纖維具備高剛性、高導熱和 高功能性，在航空航天領域仍占有一席之地。粘膠基碳纖維由于生產效 率較低，制備成本相對更高，因此產量規模較小。 碳纖維最終以碳纖維復合材料形式碳纖維最終以碳纖維復合材料形式應用應用在輕量化在輕量化/高強高強/高模等領域高模等領域。碳 纖維最終以碳纖維復合材料形式用于下游。相較其他材料，碳纖維復合 材料密度最低，根據碳纖維復合材料在汽車輕量化中的應用 ，高強度 型/高模量型碳纖維復合材料密度分別為 1.5/1.6g/cm ，減重率達到 55%-60%。同時，碳纖維復合材料強度/模量也高于大部分材料，高強 度型/高模量型碳纖維

34、復合材料抗拉強度分別為 1400/1100Mpa，彈性模 量分別為 130/190Gpa（碳纖維復合材料的抗拉強度/彈性模量會小于碳 纖維碳絲） 。因此在輕量化/高強/高模等應用領域，碳纖維復合材料的性 能優勢明顯。隨著碳纖維成本和價格的下降，碳纖維復合材料應用領域 有望快速擴大。 性能特點性能特點簡介簡介 強度高抗拉強度在3500MPa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 耐超髙溫 在非氧化氣氛條件下，可在2000 C時使用，在3000 C的 高溫下部熔融軟化 耐低溫 在-180 C低溫下，鋼鐵

35、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3000 C的高溫突然降到室溫也 不會炸裂 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 7 - 行業深度行業深度報告報告 圖表圖表2：碳纖維碳纖維復合材料與其他材料復合材料與其他材料主要性能特點主要性能特點比較比較 來源： 碳纖維復合材料在汽車輕量化中的應用 、中泰證券研究所 碳纖維應用以標模為主碳纖維應用以標模為主，大，大/小絲束小絲束占比占比各接近一半各接近一半。按照拉

36、伸強度和拉 伸模量，碳纖維可分為標模、高強、高模、超高強、超高模碳纖維等。 目前業內產品分類主要參考日本東麗的牌號，并以此為基礎確定自身產 品的牌號及級別，如 T300-T1100G 系列以及 M35J-M60J 系列，其中 T 代表強度，M 代表模量。按照每束碳纖維中單絲根數，碳纖維可以分為 小絲束和大絲束兩大類別。1K 表示一束碳纖維中有 1000 根單絲，通常 將 24K 以內的碳纖維稱為小絲束（包括 1K、3K、6K、12K、24K 等） ， 將 48K 以上的型號稱為大絲束（包括 48K、50K、60K 等） 。目前標模 碳纖維有大絲束和小絲束的區分，標模以上的碳纖維暫無大絲束出現。

37、 根據2020 年全球碳纖維復合材料市場報告 ，2020 年標模大絲束/標 模小絲束/中模/高模碳纖維分別占比 45.2%/40.9%/13.3%/0.6%。 圖表圖表3：東麗產品牌號東麗產品牌號 圖表圖表4：2020年全球碳纖維需求結構（年全球碳纖維需求結構（%，按模量），按模量） 來源：東麗官網、中泰證券研究所 來源： 2020 年全球碳纖維復合材料市場報告 、中泰證券研究所 圖表圖表5：各公司產品型號性能對比各公司產品型號性能對比 來源：各公司公告和招股說明書、中泰證券研究所 密度密度 （g g/ /cmcm3 3） 抗拉強度抗拉強度 /Mpa/Mpa 彈性模量彈性模量 /MPa/MPa

38、 比強度比強度 比模量比模量 耐腐蝕耐腐蝕 性性 減重減重 率率，% % 工藝工藝 難度難度 材料成本材料成本 （元元/ /kgkg） 回收率回收率應用情況應用情況 7.8010002140001.30.27一般1525低5060高中短期內使用 2.80420710001.50.25較強4050較低2050最高大量推廣 1.79280450001.60.25差5560高85高限于零部件 4.509421120002.10.25強4050高100低國內仍較少 2.001100400005.50.20強2535低12低逐步推廣 高強度型1.5014001300009.30.87非常強 高模量型1.

39、6011001900006.21.20非常強 鈦合金 玻璃纖維復合材料 碳纖維 復材 材料種類材料種類 高強度鋼 鋁合金 鎂合金 逐步推廣5560最高120200較低 東麗產品牌東麗產品牌 號號 拉伸強度拉伸強度 (MPa)(MPa) 拉伸模量 (Gpa)拉伸模量 (Gpa) 拉伸斷裂度拉伸斷裂度 (%)(%) 體密度體密度 (g/cm3)(g/cm3) T30035302301.51.76 T700S49002302.11.80 T800S58802942.01.80 T1000G63702942.21.80 T1100G70003242.01.79 M35J4510、47003431.31

40、.75 M40J44003771.21.77 M50J41204750.91.88 M55J40205400.81.91 M60J38205880.71.93 標模-大 絲束, 45.2% 標模-小 絲束, 40.9% 中模量, 13.3% 高模量, 0.6% 牌號 拉伸強度 (MPa) 拉伸 (GPa) 牌號 拉伸強度 (MPa) 拉伸模量 (GPa) 牌號 拉伸強度 (MPa) 拉伸 (GPa) 牌號拉伸強度(MPa) 拉伸模量 (GPa) 牌號 拉伸強度 (MPa) 拉伸(GPa) T3003530230SYT454000230TZ3003530230HF1038504200230-24

41、0- SYT45S4500230TZ700S4900230HF2044504600235-240 SYT494700230 SYT49S4900230 TZ800S5880294HF405500-5700295 TZ800H5490294HF40T6000295 T1000G6370294SYT656400295TZ1000G6370294HF506500295 M35J4510、4700343SYM354900340- M40J4400377SYM404700375TZ40J4410377HM374900-5000380ZM40J440038010 日本東麗日本東麗中復神鷹中復神鷹光威復材光

42、威復材恒神股份恒神股份中簡科技中簡科技 295 T700S4900230ZT7 TZ700G4900255HF30 T800S5880294SYT55S5900 ZT8、ZT9 5500、 5800 29010、 33010 4900-4950235-245 4900235-265 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 8 - 行業深度行業深度報告報告 大、小絲束產品工藝大、小絲束產品工藝/壁壘壁壘/應用場景不同。應用場景不同。從工藝和壁壘來看，小絲束 工藝技術要求高，在生產中雜質含量嚴格控制，原絲性能要求高，氧化 過程較慢，碳化過程中有時需要較高溫度，同時需要

43、進行產品認證；而 大絲束在生產中允許有一定雜質，氧化過程快，碳化溫度相對較低，無 需認證，因此大絲束性能不如小絲束。性能/價格的不同，導致大、小絲 束應用場景不同。小絲束成本/價格更高，一般用于航天軍工等領域，稱 為“宇航級”碳纖維；大絲束產品性能相對較低但制備成本亦較低，因 此往往應用于風電、軌交等工業領域，也被稱為“工業級”碳纖維。 圖表圖表6：大絲束和小絲束碳纖維制造工藝對比大絲束和小絲束碳纖維制造工藝對比 圖表圖表7：碳纖維主要應用領域性能要求碳纖維主要應用領域性能要求 來源：中國知網、中泰證券研究所 來源：吉林碳谷公開發行說明書、中泰證券研究所 航天航空價格高，民品普遍注重性價比。航

44、天航空價格高，民品普遍注重性價比。從下游各應用領域產品單價來 看，根據2020 全球碳纖維復合材料市場報告 ，2020 年航空航天領域 產品單價最高，達 41.4 萬元/噸，主要由于航空航天領域對產品性能要 求較高，且一般采用小絲束，而小絲束的生產成本偏高。風電葉片/碳碳 復材單價相對較低，2020 年均價分別為 9.7/12.4 萬元/噸。 圖表圖表8：2020年碳纖維各應用領域產品均價（萬元年碳纖維各應用領域產品均價（萬元/噸）噸） 來源： 2020 全球碳纖維復合材料市場報告 、中泰證券研究所 注：按照 20 年美元兌人民幣平均匯率 6.9 進行換算 參數參數大絲束碳纖維大絲束碳纖維小絲

45、束碳纖維小絲束碳纖維小絲束高成本原因小絲束高成本原因 絲束規格48K24K 聚合組分92%AN，MA（IA 等） 氧化過程慢 原絲純度允許一定雜質雜質含量嚴格控制紡絲速度慢 原絲性能重均分子量適中高重均分子量/高性能聚合/紡絲成本增加 氧化過程AN 含量少,氧化快高 AN 含量致使氧化慢長時高能耗 碳化工藝碳化溫度相對較低有時需要較高溫度碳化時間短影響有限 產品認證無需非常重要非常昂貴 應用領域應用領域絲束類型絲束類型類比等級類比等級備注備注 飛機小絲束/中小絲束T300T700T800 主要運用于機身、機翼、整流 章、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

46、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 碳碳復材小絲束T300以上 主要運用于熱場中坩堝、導流 筒、保溫筒、加熱器 氫能小絲束T700/T800主要應用于儲氫瓶 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以上用于高檔體育器材 41.4 15.9 15.9 15.9 15.9 13.8 13.8 13.8 12.4 12.4 12.4 9.7 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 請務必閱讀正

47、文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 9 - 行業深度行業深度報告報告 1.2 原絲工藝、技術壁壘高；碳化環節資金壁壘高原絲工藝、技術壁壘高；碳化環節資金壁壘高 碳纖維流程復雜，存在工藝碳纖維流程復雜，存在工藝/技術技術/資金壁壘。資金壁壘。碳纖維生產流程分為原絲 制備環節/碳絲生產環節/復材生產環節。 首先， 產業鏈上游企業先從石油、 煤炭、天然氣等化石燃料中制得丙烯，并經氨氧化后得到丙烯腈；丙烯 腈經聚合和紡絲之后得到聚丙烯腈（PAN）原絲。然后，產業鏈中下游 企業再經過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維；碳纖維可制成碳纖 維織物和碳纖維預浸料；碳纖維與樹脂、陶瓷等材料

48、結合，可形成碳纖 維復合材料， 最后由各種成型工藝得到下游應用需要的最終產品。 其中，其中， 原絲制備環節工藝原絲制備環節工藝/技術壁壘相對較高，技術壁壘相對較高，碳化碳化環節資金壁壘環節資金壁壘相對相對較高。較高。 圖表圖表9：PAN原絲原絲生產生產流程流程 圖表圖表10：PAN原絲到碳纖維流程原絲到碳纖維流程 來源：吉林碳谷公開發行說明書、中泰證券研究所 來源：帝人官網、中泰證券研究所 圖表圖表11：碳纖維碳纖維產業鏈全景圖產業鏈全景圖 來源：新材料在線、中泰證券研究所 請務必閱讀正文之后的重要聲明部分請務必閱讀正文之后的重要聲明部分 - 10 - 行業深度行業深度報告報告 碳纖維的核心技

49、術為原絲制備技術。碳纖維的核心技術為原絲制備技術。碳纖維原絲制備是碳纖維產業鏈的 核心環節，碳纖維原絲的質量和成本很大程度上決定了碳纖維的質量和 生產成本。 碳纖維的強度顯著地依賴于原絲的微觀形態結構及其致密性。 如果原絲的分子結構和聚集態結構存在不同程度的缺陷，必將嚴重影響 碳纖維的質量和性能。質量過關的原絲是產業化的前提，是穩定生產的 基礎。根據碳纖維企業如何跨過高成本這道坎 ，碳纖維原絲占碳纖維 生產成本的一半以上，其性價比與供應穩定性是碳纖維產業鏈的重要影 響因素，直接影響著碳纖維的應用領域的廣度。同時，不同原絲工藝生 產的原絲對碳化設備通過性能差異很大，通過性好的原絲適應設備的能 力

50、強，碳化設備與上游原絲特性匹配后，碳化生產設備對于上游原絲特 性適應能力具有較強的依賴性。 圖表圖表12：碳纖維的成本構成（碳纖維的成本構成（%） 來源： 碳纖維企業如何跨過高成本這道坎 、中泰證券研究所 碳纖維原絲制備的技術壁壘碳纖維原絲制備的技術壁壘/工藝差別主要體現在紡絲過程。工藝差別主要體現在紡絲過程。 碳纖維原絲 的工藝主要分為聚合過程、制膠過程（原液） 、紡絲三個過程。在紡絲過 程中，經過長期的技術研究和工程化實踐，國際上形成了濕法紡絲和干 噴濕法紡絲兩種原絲制備工藝。干噴濕法紡絲工藝具有碳纖維表面缺陷 少、拉伸性能和復合材料加工工藝性能優越、紡絲速度快等優點。根據 中復神鷹招股說