2022年航天航空碳纖維市場需求、供給格局及上市企業分析報告（51頁）.pdf

1、2022 年深度行業分析研究報告 目目 錄錄 1 碳纖維：輕質高強的碳纖維：輕質高強的“黑色黃金黑色黃金”. 1 1.1 碳纖維不同維度的分類 . 1 1.2 中游環節是產業鏈核心 . 3 1.2.1 重要中間產品：碳纖維織物和預浸料 . 3 1.2.2 低成本大絲束發展推動民用領域應用 . 6 1.2.3 干噴濕紡技術速度和性能優勢明顯 . 7 1.3 航空需求牽引高性能碳纖維發展 . 9 2 碳纖維市場需求碳纖維市場需求 . 10 2.1 全球市場需求穩定增長 . 10 2.2 中國市場近年需求提速 . 12 3 高端需求領域以航空航天和風電為主高端需求領域以航空航天和風電為主. 15 3

2、.1 航空航天領域 . 15 3.1.1 先進戰機碳纖維用量提升 . 16 3.1.2 國產大飛機帶來商用航空巨大市場 . 18 3.1.3 無人機發展迅速 . 19 3.1.4 導彈與航天應用增長 . 20 3.2 風電領域：中國需求占全球比重超過 60%. 23 4 4 高性能碳纖維市場供給格局高性能碳纖維市場供給格局 . 24 4.1 日美技術領先 . 25 4.2 中國企業追趕與突破 . 27 4.2.1 政策引導與碳纖維國產化之路 . 28 4.2.2 高端領域研發相繼取得突破 . 30 4.3 積極擴產加速進口替代 . 31 5 主要上市企業主要上市企業 . 33 5.1 中航高科

3、：航空復材龍頭 . 33 5.1.1 資產重組進入航空新材料賽道 . 33 5.1.2 聚焦主業，中航復材盈利能力不斷提升 . 34 5.2 光威復材：國內碳纖維產業鏈最完整企業 . 36 5.2.1 系列化產品，軍民品業務雙輪驅動 . 36 5.2.2 應用領域拓展，三大板塊共同推進 . 38 5.3 中簡科技：專注航空航天，高性能碳纖維主力供應商 . 40 5.3.1 發源并深耕于航空航天領域 . 40 5.3.2 高技術壁壘帶來高盈利能力 . 41 5.4 中復神鷹：國內干噴濕紡工藝領導者 . 43 5.4.1 高性能產品全覆蓋，產能優勢顯著 . 43 5.4.2 下游應用廣泛，業績跨越

4、式增長 . 45 nMtMoPmPxPmRsQmPuNpNnM9P8QaQmOoOoMpNkPmMmRfQpNqQ6MqRoOuOqQqNwMnOqO 插圖目錄 圖 1：碳纖維產業鏈 . 3 圖 2：聚丙烯腈（PAN）基碳纖維生產工藝示意圖 . 3 圖 3：碳纖維織物生產流程圖 . 4 圖 4：預浸料生產流程圖 . 4 圖 5：碳纖維中游產品及對應國內供應商 . 5 圖 6：濕法紡絲示意圖 . 7 圖 7：干法紡絲工藝過程 . 7 圖 8：干噴濕紡工藝過程 . 8 圖 9：日本東麗高性能碳纖維產品 . 9 圖 10：2007-2021 年全球碳纖維市場需求及增長率 . 10 圖 11：2021

5、 年全球碳纖維下游需求量及比重（萬噸） . 11 圖 12：2021 年全球碳纖維下游需求金額及比重（百萬美元） . 11 圖 13：2020-2021 年全球碳纖維不同下游應用單價（萬美元/噸） . 11 圖 14：2007-2021 年中國碳纖維市場需求 . 12 圖 15：碳纖維國產化率水平 . 12 圖 16：2020-2021 年中國碳纖維需求量來源 . 13 圖 17：2020-2021 年中國碳纖維需求金額來源 . 13 圖 18：2020-2021 年中國不同需求來源碳纖維單價（萬美元/噸） . 13 圖 19：2021 年中國碳纖維下游需求量及比重（萬噸） . 14 圖 20

6、：2021 年全球與中國主要碳纖維下游需求領域比重 . 14 圖 21：碳纖維主要應用領域 . 15 圖 22：2015-2021 年全球及中國航空航天領域碳纖維需求增長情況 . 15 圖 23：2021-2025 年全球航空航天領域碳纖維需求增長趨勢 . 15 圖 24：2021 年全球航空航天領域碳纖維分市場需求占比 . 16 圖 25：2020-2021 年全球航空航天領域碳纖維分市場需求量（千噸） . 16 圖 26：碳纖維復合材料在航空產品應用比例圖 . 17 圖 27：我國戰斗機中碳纖維的應用 . 17 圖 28：全球軍機數量前十國家 . 18 圖 29：中美戰斗機代際對比 . 1

7、8 圖 30：美國“全球鷹”無人偵察機 . 19 圖 31：我國“雷鳥”碳纖維復合材料無人機 . 19 圖 32：20182023 年我國無人機產業規模及增長預測 . 20 圖 33：碳碳復合材料用于火箭發動機噴管 . 20 圖 34：碳纖維在航天飛行器中的應用 . 20 圖 35：2020-2021 我國火箭發射情況 . 22 圖 36：20062020 年我國衛星導航與位置服務產業產值 . 22 圖 37：風電葉片直徑發展趨勢 . 23 圖 38：2015-2021 年全球及中國風電葉片碳纖維需求增長情況 . 23 圖 39：2021-2025 年全球風電葉片碳纖維需求增長趨勢 . 23

8、圖 40：2015-2021 年全球及中國運行總產能（萬噸）及增速 . 24 圖 41：2021 年全球碳纖維主要生產企業運行產能及擴產計劃（千噸） . 24 圖 42：2021 年中國主要生產企業原絲及碳纖維運行產能（千噸） . 25 圖 43：PAN 基碳纖維的主要發展歷程 . 25 圖 44：全球小絲束碳纖維的市場分布 . 26 圖 45：全球大絲束碳纖維的市場分布 . 26 圖 46：中國碳纖維發展歷程 . 27 圖 47：我國碳纖維產業化情況 . 30 圖 48：中航高科公司及業務發展歷程 . 33 圖 49：中航高科 2017-2022Q1 營收及增速 . 34 圖 50：中航高科

9、 2017-2022Q1 歸母凈利潤及增速 . 34 圖 51：中航高科 2017-2022Q1 毛利率與凈利率 . 34 圖 52：中航高科 2017-2022Q1 期間費用率 . 34 圖 53：中航復材 2017-2021 年營收及增長率 . 35 圖 54：中航復材 2017-2021 年凈利潤及增長率 . 35 圖 55：中航復材 2017-2021 年凈利率 . 35 圖 56：光威復材技術發展歷程 . 36 圖 57：光威復材“521”發展戰略 . 37 圖 58：光威復材 2017-2022Q1 營收及增速 . 38 圖 59：光威復材 2017-2022Q1 歸母凈利潤及增速

10、 . 38 圖 60：光威復材 2017-2022Q1 毛利率與凈利率 . 38 圖 61：光威復材 2017-2022Q1 期間費用率 . 38 圖 62：光威復材 2018-2021 年三大板塊收入（億元） . 39 圖 63：光威復材 2018-2021 年三大板塊毛利率 . 39 圖 64：中簡科技 2017-2022Q1 營收及增速 . 41 圖 65：中簡科技 2017-2022Q1 歸母凈利潤及增速 . 41 圖 66：中簡科技 2017-2022Q1 毛利率與凈利率 . 42 圖 67：中簡科技 2017-2022Q1 期間費用率 . 42 圖 68：中復神鷹發展歷程 . 43

11、 圖 69：中復神鷹 2021H 下游銷售量（噸） . 45 圖 70：中復神鷹 2021H 下游銷售收入（萬元） . 45 圖 71：中復神鷹 2018-2022Q1 營收及增速 . 45 圖 72：中復神鷹 2018-2022Q1 歸母凈利潤及增速 . 45 圖 73：中復神鷹 2018-2022Q1 毛利率與凈利率 . 46 圖 74：中復神鷹 2018-2022Q1 期間費用率 . 46 表格目錄 表 1：不同原絲種類的碳纖維對比 . 1 表 2：小絲束與大絲束的性能對比 . 1 表 3：各形態碳纖維對比 . 2 表 4：高性能碳纖維分類 . 2 表 5：碳纖維復合材料分類 . 5 表

12、 6：小絲束碳纖維和大絲束碳纖維制備過程成本對比 . 6 表 7：大絲束碳纖維增產項目 . 6 表 8：三種紡絲工藝對比 . 7 表 9：國內公司干噴濕紡技術及產業化水平匯總 . 8 表 10：國內主要企業產品與日本東麗性能對比 . 9 表 11：各種飛行器減重的經濟效益 . 16 表 12：碳纖維復合材料在民機中的應用情況 . 19 表 13：碳纖維復合材料在民機領域的需求預測 . 19 表 14：各種飛行器減重的經濟效益 . 21 表 15：國外部分固體火箭發動機殼體應用碳纖維材料的情況 . 21 表 16：日、美主要碳纖維材料性能 . 26 表 17：碳纖維相關政策梳理 . 28 表 1

13、8：碳纖維部分國家專項支持項目 . 29 表 19：國內廠商/研究機構近年來技術突破 . 30 表 20：碳纖維核心生產商擴產計劃 . 31 表 21：中航高科子公司情況及主要業務 . 33 表 22：光威復材主要產品 . 37 表 23：中簡科技碳纖維技術發展歷程 . 40 表 24：中簡科技主要碳纖維產品 . 41 表 25：中復神鷹核心技術 . 43 表 26：中復神鷹主要產品 . 44 1 1 碳纖維：輕質高強的“黑色黃金”碳纖維：輕質高強的“黑色黃金” 碳纖維是一種含碳量高于 90%的無機纖維，是由有機纖維（粘膠基、瀝青基、聚丙烯腈基纖維等）在 1000以上的高溫環境下裂解碳化形成的

14、。其有著“輕質高強”的力學性能，比重只有鋼材的五分之一左右，但強度可達到鋼材的 57 倍，且具備耐高溫、耐腐蝕、導電導熱性好等優良性質，被稱為新材料之王，也被稱為“黑色黃金”。 碳纖維以其高強、高模、質輕的優異性能，成為發展國防軍工與國民經濟的重要戰略物資。不僅在航空航天等軍工領域有不可替代的地位，在風電葉片、體育休閑、壓力容器、建筑防護、汽車交通等領域也大放異彩。 1.1 碳纖維不同維度的分類碳纖維不同維度的分類 碳纖維可以按照原絲種類、絲束規格、形態、力學性能等不同維度進行分類。 按照原絲類型分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和粘膠基，其中 PAN 基由于其力學基由于其力學性能優良，應用領域

15、廣泛，是當今碳纖維中的主要產品，產量占全球所有碳纖維總產量性能優良，應用領域廣泛，是當今碳纖維中的主要產品，產量占全球所有碳纖維總產量的的 90%以上以上，因此目前碳纖維一般指 PAN 基碳纖維。后續內容中涉及碳纖維若無特殊說明，均指 PAN 基碳纖維。 表 1：不同原絲種類的碳纖維對比 分類分類 優勢優勢 劣勢劣勢 應用現狀應用現狀 聚丙烯腈（聚丙烯腈（PANPAN）基）基 成品品質優異，工藝較簡單 已經成為碳纖維主流 瀝青基瀝青基 原料來源豐富，碳化收率高 原料調制復雜，產品性能較低 目前規模較小 粘膠基粘膠基 高耐溫性 碳化收率低，技術難度大，設備復雜，成本高 主要用于耐燒蝕材料 及隔熱

16、材料 資料來源：光威復材招股說明書，首創證券 按絲束規格可以分為24K以下的宇航級小絲束碳纖維(1K的含義為一條碳纖維絲束含 1000 根單絲）和 48K 以上的工業級大絲束碳纖維。目前小絲束碳纖維目前小絲束碳纖維主要由日本和主要由日本和韓國提供韓國提供。而大絲束碳纖維主要生產國是美國、德國與日本，產量大約是小絲束碳纖維。而大絲束碳纖維主要生產國是美國、德國與日本，產量大約是小絲束碳纖維的的 33%左右，最大支數發展到左右，最大支數發展到 480K。 表 2：小絲束與大絲束的性能對比 絲束規格絲束規格 拉伸強度拉伸強度 拉伸模量拉伸模量 應用領域應用領域 主要供應商主要供應商 小絲束小絲束 1

17、24K 35007000MPa 230680GPa 航空航天 日本東麗、日本東邦、日本三菱 大絲束大絲束 48K 35005000MPa 230290GPa 汽車、風電葉片、能源建筑、體育用品 美國卓爾泰克、德國西格里、日本東麗 資料來源：國產聚丙烯腈基大絲束碳纖維發展現狀與分析，首創證券 按形態可分為長絲、短纖維和短切纖維。長絲應用在工業結構件和宇航結構件中，短纖維主要應用在建筑行業， 如短碳纖維石墨低頻電磁屏蔽混凝土、 工業用碳纖維氈等，短切纖維主要與各類基體塑料混合做成改性碳纖維工程塑料， 再銷售給注塑機廠制造成零部件。 2 表 3：各形態碳纖維對比 形態形態 纖維保留長度（纖維保留長度

18、（mmmm） 主要應用領域主要應用領域 長絲長絲 125 工業結構件和宇航結構件 短纖維短纖維 1 建筑行業 短切碳纖維短切碳纖維 19 碳纖維工程塑料 資料來源：短切碳纖維增強熱塑性復合材料性能影響因素，首創證券 按力學性能分為通用型和高性能型， 通用型強度為 1000MPa、 模量為 100GPa 左右，高性能型碳纖維又分為高強型 （強度高性能型碳纖維又分為高強型 （強度 2000MPa、 模量、 模量 250GPa） 和高模型 （模量） 和高模型 （模量 300GPa以上），強度大于以上），強度大于 4000MPa 的又稱為超高強型；模量大于的又稱為超高強型；模量大于 450GPa 的稱

19、為超高模型。的稱為超高模型。 表 4：高性能碳纖維分類 力學性能分類及表示力學性能分類及表示 拉伸強度分類及表示拉伸強度分類及表示 拉伸彈性模量分類及表示拉伸彈性模量分類及表示 力學性能分類力學性能分類 表示表示 拉伸強度范圍拉伸強度范圍MPaMPa 表示表示 拉伸彈性模拉伸彈性模量范圍量范圍 GPaGPa 表示表示 高強型高強型 GQGQ 35004500 35 220260 22 45005500 45 高強中模型高強中模型 QZQZ 45005000 45 260350 26 50005500 50 55006000 55 60006500 60 65007000 65 70007500

20、 70 高模型高模型 GMGM 30003500 30 350400 35 高強高模型高強高模型 QMQM 55007000 55 350400 35 40005500 40 350400 35 400450 40 450500 45 500550 50 35004000 35 550600 55 600650 60 650700 65 資料來源：聚丙烯腈基碳纖維國家標準 GB/T26752-2020，首創證券 3 1.2 中游環節是產業鏈核心中游環節是產業鏈核心 碳纖維生產流程長，工藝、技術和資金壁較高，完整的碳纖維產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程。 上游主要為化工原材料供應環節

21、，從石油、煤炭、天然氣等經過提煉、氨化等一系列流程后得到丙烯腈。中游為產業核心，由聚丙烯腈紡絲之后得到聚丙烯腈（中游為產業核心，由聚丙烯腈紡絲之后得到聚丙烯腈（PAN）原）原絲，再經過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維絲，再經過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維；并可制成碳纖維織物和碳纖維預浸并可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料，作為生產碳纖維復合材料的原材料料，作為生產碳纖維復合材料的原材料。碳纖維經與樹脂、陶瓷等材料結合，形成碳纖維復合材料，最后由各種成型工藝得到下游各領域需要的最終產品。 圖 1：碳纖維產業鏈 資料來源：中簡科技招股說明書，首創證券 碳纖維產業鏈的核心是中游各環節， 從原絲到

22、碳纖維復合材料涉及到的工藝流程長，設備及生產線復雜，產品種類廣泛，是典型的資本密集型和技術密集型行業。產業鏈中產業鏈中游涉及到的產品形式主要有碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預浸料和碳纖維復合材料制品游涉及到的產品形式主要有碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預浸料和碳纖維復合材料制品四大類。四大類。 1.2.1 重要中間產品：碳纖維織物和預浸料重要中間產品：碳纖維織物和預浸料 聚丙烯腈（PAN）基碳纖維由于生產工藝相對簡單，產品力學性能優異，為碳纖維主流，占市場份額的 90%以上。 圖 2：聚丙烯腈（PAN）基碳纖維生產工藝示意圖 資料來源：中簡科技招股說明書，首創證券 聚丙烯腈（PAN）基碳纖維的生產主要

23、分為兩步，第一步是聚丙烯腈通過聚合、紡絲形成碳纖維原絲，第二步是原絲經過整理后，送入氧化爐制得預氧化纖維（俗稱預氧絲），預氧絲進入碳化爐制得碳纖維，碳纖維經表面處理、上漿即可得到碳纖維產品。全過程流程長，工序多，技術和生產壁壘非常高。 4 碳纖維織物是碳纖維織物是碳纖維重要的應用形式。碳纖維重要的應用形式。碳纖維織物是通過連續碳纖維的相互交叉、繞結等構成的片狀材料，按生產工藝的不同又分為碳纖維機織物、碳纖維針織物、碳纖維氈和碳纖維異型織造織物，國內主要以碳纖維機織物為主。國內供應碳纖維織物的企國內供應碳纖維織物的企業主要有光威復材和中簡科技。業主要有光威復材和中簡科技。 圖 3：碳纖維織物生產

24、流程圖 資料來源：光威復材招股說明書，首創證券 預浸料是原材料和最終復合材料制品之間的一種中間產品預浸料是原材料和最終復合材料制品之間的一種中間產品。 它的制造方法主要是將碳纖維按照一個方向一致排列，并將碳纖維或布料經樹脂浸泡使其轉化成片狀，包括單項預浸料（無緯布）、雙向預浸料(帶、布)、束絲預浸料，是熱壓罐、模壓、袋壓、卷制等工藝中極其重要的中間材料，用于壓力容器、航空航天、軌道交通、汽車輪船、體育器材、醫療器械等領域。國內提供預浸料的上市公司主要有光威復材和中航高科。國內提供預浸料的上市公司主要有光威復材和中航高科。 圖 4：預浸料生產流程圖 涂膜涂膜 預浸預浸 資料來源：光威復材招股說明

25、書，首創證券 5 碳纖維復合材料主要是以碳纖維為增強材料，以樹脂等作為基體材料，經過復合制成的結構或功能材料。目前碳纖維復合材料以樹脂基復合材料（目前碳纖維復合材料以樹脂基復合材料（CFRP）為主，占全部）為主，占全部碳纖維復合材料市場份額的碳纖維復合材料市場份額的 90%以上。以上。碳碳復合材料也是碳纖維復合材料家族的重要碳碳復合材料也是碳纖維復合材料家族的重要一員，其以極強的耐溫性廣泛應用于光伏熱場部件和航天部件等領域，近年來隨著光伏一員，其以極強的耐溫性廣泛應用于光伏熱場部件和航天部件等領域，近年來隨著光伏行業的迅猛發展，帶動碳碳復材的需求激增行業的迅猛發展，帶動碳碳復材的需求激增；20

26、21 年國內碳碳復材收入約年國內碳碳復材收入約 74 億，成為億，成為國內第三大應用市場。國內第三大應用市場。 表 5：碳纖維復合材料分類 分類分類 子分類子分類 特點特點 應用領域應用領域 樹脂基復合材樹脂基復合材（CFRPCFRP） 熱固性樹脂（TS） 強度、剛度高；酚醛樹脂基耐熱性好 宇宙飛行器外表面防熱層及火箭噴嘴、航空航天結構材料、釣漁竿、建筑補強等 熱塑性樹脂（TP） 耐濕熱、強韌、優良的成型加工性 碳碳/ /碳復合材料碳復合材料(C/C)(C/C) 由碳纖維及其制品(碳布等)增強的復合材料 低密度、耐燒蝕、抗熱震、高導熱、低膨脹、摩擦磨損性能優異 導彈彈頭、固體火箭發動機噴管、航

27、天飛機、飛機剎車盤、人工骨骼等 金屬基復合材料金屬基復合材料(CFRM)(CFRM) 錒、鋁、鎳、銅 高比強度、高比模量、優異的疲勞強度 宇航結構材料、汽車、鐵道、機械等 陶瓷基復合材料陶瓷基復合材料(CFRC)(CFRC) 改善韌性、提高機械沖擊/熱沖擊性 發動機高溫部件等 橡膠基復合材料橡膠基復合材料(CFRR)(CFRR) 改善熱疲勞性、提高使用壽命 管材、耐磨襯輪、特殊密封件等 資料來源：光威復材招股說明書，首創證券 我國從 20 世紀 60 年代開始研發聚丙烯腈基碳纖維。到目前為止，我國已經建立起了自己的碳纖維技術體系和較完整的碳纖維產業，涉及 10 多家企業和科研院所。產業鏈主要的

28、上市公司有中簡科技、中復神鷹、中航高科以及光威復材。 圖 5：碳纖維中游產品及對應國內供應商 資料來源：公司公告整理，首創證券 6 1.2.2 低成本大絲束發展低成本大絲束發展推動民用領域應用推動民用領域應用 碳纖維按絲束大小分類可分為小絲束和大絲束， 小絲束一般指絲束規格為 124K 的碳纖維，大絲束一般指絲束規格48K 的。小絲束力學性能優異，主要應用于航空航天小絲束力學性能優異，主要應用于航空航天領域；大絲束主要用于能源、交通運輸、紡織等工業領域。領域；大絲束主要用于能源、交通運輸、紡織等工業領域。 表 6：小絲束碳纖維和大絲束碳纖維制備過程成本對比 參數參數 大絲束碳纖維（大絲束碳纖維

29、（48K48K） 小絲束碳纖維（小絲束碳纖維（124K124K） 小絲束成本高的原因小絲束成本高的原因 聚合組分聚合組分 純度要求一般，92%AN，MA 等 純度要求高，92%AN，MA（IA 等） 提純成本增加 原絲純度原絲純度 允許一定雜質 嚴格控制雜質含量 紡絲速度慢 原絲性能原絲性能 重均分子量適中 高重均分子量且分子量分布窄 聚合、紡絲成本增加 氧化過程氧化過程 AN 含量少使得氧化快、需控制放熱集中 高 AN 含量致使氧化慢 長時高能耗致使成本增加 碳化工藝碳化工藝 碳化溫度相對較低 有時需要較高溫度 能耗高 產品認證產品認證 相對簡單 非常關鍵、過程復雜 周期長、認證昂貴 資料來

30、源：國產聚丙烯腈基大絲束碳纖維發展現狀與分析，首創證券 相較小絲束， 大絲束具有低成本和生產率高的優勢。 大絲束采用低價的民用 PAN 絲作為原絲，其性能與制造小絲束碳纖維的特種原絲相差無幾，但價格只是制備小絲束碳纖維原絲的四分之一；而通常原絲價格約占碳纖維制備成本的 60%，因此，大絲束碳纖維的價格只有小絲束碳纖維的 50%60%。 20 世紀 80 年代到 90 年代，休閑體育用品幾乎全部由小絲束碳纖維制成。但自 20世紀 90 年代中期以來，大絲束碳纖維以較低的價格逐漸取代小絲束碳纖維，成為制備休閑體育用品的主要增強材料之一。并且隨著汽車工業、風機葉片等相關行業的發展，隨著汽車工業、風機

31、葉片等相關行業的發展，大絲束的需求量也快速增長，大絲束的需求量也快速增長，2019 年大絲束碳纖維市場份額為年大絲束碳纖維市場份額為 42.2%、2020 年達到年達到45.2%。 由于其低成本、高性價比、應用廣的特點，大絲束碳纖維具有廣闊的市場空間和發展潛力。國內企業也都在積極規劃建設大絲束碳纖維擴產項目，未來 35 年將會是低成本大絲束發展的黃金時期。 表 7：大絲束碳纖維增產項目 擴產項目擴產項目 新增大絲束碳纖維產能新增大絲束碳纖維產能 預計達產時間預計達產時間 光威復材光威復材 內蒙古光威低成本碳纖維項目規劃產能 1 萬噸 10000 噸 2022 年投產 4000噸 上海石化上海石

32、化 12000 噸大絲束碳纖維項目 12000 噸 預計 2022 年實現6000 噸產能，2024年全面完成 新創碳谷新創碳谷 大絲束碳纖維及結構件項目 19000 噸 2022 年 資料來源：賽奧碳纖維，首創證券 7 1.2.3 干噴濕紡技術速度和性能優勢明顯干噴濕紡技術速度和性能優勢明顯 原絲制備工藝為碳纖維的核心技術，一般質量穩定的合格原絲，用 2.2kg 左右的原絲可生產出 1kg 碳纖維，而質量差的原絲，則需要 2.5kg 甚至更高，這就加大了生產成本。在碳纖維生產中原絲要占總成本的在碳纖維生產中原絲要占總成本的 50% 65%，所以原絲質量的好壞直接決定了碳，所以原絲質量的好壞直

33、接決定了碳纖維產品的質量、產量、生產成本和市場競爭能力。纖維產品的質量、產量、生產成本和市場競爭能力。 原絲生產工藝有濕法紡絲、干法紡絲和干噴濕紡三種，目前應用較多的是濕紡和干噴濕紡。 表 8：三種紡絲工藝對比 濕法紡絲濕法紡絲 干法紡絲干法紡絲 干噴濕紡干噴濕紡 紡速紡速 紡絲紡速速度慢，一般 80 米/分左右 紡絲速度一般，200500 米/分 紡絲紡速速度快，一般600 米/分 纖維質量纖維質量 纖維表面有溝槽，體密度一般 耐氯性較差 纖維表面光亮平滑，纖維致密，密度較高 生產成本生產成本 較高 居中 較低 資料來源：公開資料整理，首創證券 濕法紡絲是 PAN 基碳纖維生產中應用最早和最

34、廣泛的一種。這種紡絲方法是噴絲板浸入在溶液中，紡絲細流由于濃度差異、產生由表及里的劇烈凝固過程。但是由于外層與內層擴散的劇烈程度不同，開始擴散的時間存在差異，通常會使得纖維內部和表層結構差異性比較大，表皮結構致密、芯層結構松散，化學結構雜亂。這些缺陷會遺傳給碳纖維，且速度受溶劑和凝固劑雙擴散速度和凝固浴的流體阻力等限制較低，工藝流程復雜，生產成本較高。 干法紡絲和濕法紡絲一樣，都是溶液紡絲中的一種。若成纖高聚物可以找到一種沸點較低、溶解性能又好的溶劑制成紡絲液，此時可以將紡絲溶液從微細的小孔吐出，進入加熱的氣體中；紡絲液中的溶劑揮發，高聚物絲條逐漸凝固，經拉伸定型洗滌干燥等后處理過程便可得到成

35、品纖維。干法紡絲可以進行連續生產，且紡絲速度高、產量大、對環境污染少，并且纖維質量及耐化學性和染色性能比濕紡纖維好。缺點在于生產的纖缺點在于生產的纖維耐氯性較差、工藝技術難度較大，生產成本比干濕法高，比濕法低。維耐氯性較差、工藝技術難度較大，生產成本比干濕法高，比濕法低。 圖 6：濕法紡絲示意圖 圖 7：干法紡絲工藝過程 資料來源：干濕法與濕法PAN基碳纖維制備過程中纖維結構性能的差異性研究，首創證券 資料來源：賽奧碳纖維，首創證券 8 干噴濕紡工藝有效結合了干法和濕法， 將成纖高聚物溶解在某種溶劑中制備成具有適宜濃度的紡絲溶液，再將該紡絲溶液從微細的小孔吐出。首先經過一段很短的空氣夾層，在此

36、處由于絲條所受阻力較小，處于液晶態的高分子有利于在高倍拉伸條件下高度取向；而后絲條再進入低溫的凝固浴完成固化成型，并使液晶大分子處于高度有序的凍結液晶態，制得的成品纖維，具有高強度、高模量的力學性能。干噴濕紡在紡絲速度和干噴濕紡在紡絲速度和原絲性能方面均具有明顯優勢，具有生產效率高、碳纖維品質好、生產成本低等優點。原絲性能方面均具有明顯優勢，具有生產效率高、碳纖維品質好、生產成本低等優點。目前國際高端牌號碳纖維主要采用干噴濕紡技術，如目前國際高端牌號碳纖維主要采用干噴濕紡技術，如 T700、T800、T1000。 圖 8：干噴濕紡工藝過程 資料來源：光威復材招股說明書，首創證券 國際上日本東麗

37、和美國赫氏率先實現了干噴濕紡工藝的突破，紡絲速度高達國際上日本東麗和美國赫氏率先實現了干噴濕紡工藝的突破，紡絲速度高達6001200 米米/分。我國干噴濕紡工藝由中復神鷹于分。我國干噴濕紡工藝由中復神鷹于 2013 年突破，使紡絲速度達到每分鐘年突破，使紡絲速度達到每分鐘400 米米/分以上，是傳統濕法紡絲的分以上，是傳統濕法紡絲的 5 倍。倍。但由于干噴濕紡工藝技術難度較大，僅有少量企業掌握該生產技術并形成成熟的碳纖維產品， 目前國內大部分碳纖維制造企業仍以濕法紡絲工藝為主。 表 9：國內公司干噴濕紡技術及產業化水平匯總 公司公司 干噴濕紡技術水平及對應產業化水平的對比干噴濕紡技術水平及對應

38、產業化水平的對比 中復神鷹中復神鷹 在國內率先實現了千噸級干噴濕紡關鍵技術突破，建成了國內首條千噸級干噴濕紡碳纖維產業化生產線，已實現成熟的干噴濕紡碳纖維工業化生產，產品覆蓋 T700、T800、T1000、M30、M35、M40 等級別，現對外銷售碳纖維均為干噴濕紡產品。 光威復材光威復材 2020 年實現了干噴濕紡原絲線全紡位高速運行，對外銷售干噴濕紡碳纖維產品主要為 T700 級別。 中簡科技中簡科技 目前規?；a產品為 ZT7 系列濕法產品，曾受讓取得山西煤化所“干噴濕紡高性能 CCF-3 制備技術”。 恒神股份恒神股份 已掌握碳纖維原絲干噴濕紡產業化技術，建成年產量達 2200 噸

39、的干噴紡原絲生產線，目前對外銷售產品大部分為濕法產品。 資料來源：中復神鷹招股說明書，首創證券 9 1.3 航空需求牽引高性能碳纖維發展航空需求牽引高性能碳纖維發展 拉伸強度和拉伸模量是衡量碳纖維性能最主要的兩大指標。 2011 年我國 聚丙烯腈基碳纖維標準正式發布實施，對標日本東麗產品性能將高性能碳纖維按拉伸模量和強度分為高強型（GQ）、高強中模型（QZ）、高模型（GM）、高強高模型（QM）四種類型。 圖 9：日本東麗高性能碳纖維產品 資料來源：日本東麗官網，首創證券 在航空需求的牽引下，國產碳纖維高性能化技術不斷研發成功，已進入有序化發展階段。目前目前國內碳纖維企業已國內碳纖維企業已實現了

40、國產實現了國產 T300 級和級和 T700 級碳纖維級碳纖維規?；幠；a生產與穩定與穩定供應，性能均已達到甚至高于國際水平供應，性能均已達到甚至高于國際水平，例如光威復材的 GQ3522（T300 級）、中簡科技的 ZT7 系列（高于 T700 級）均為國內航空航天領域穩定供貨產品。還實現了 T800級、M40J 級碳纖維的工程化生產，T1000 級、T1100 級、M55J 級高性能碳纖維也已經突破關鍵制備技術，批量化生產與應用指日可待。 表 10：國內主要企業產品與日本東麗性能對比 資料來源：中復神鷹招股說明書，首創證券 牌號拉伸強度(MPa)拉伸模量(GPa)牌號拉伸強度(MPa)

41、拉伸模量(GPa)牌號拉伸強度(MPa)拉伸模量(GPa)牌號拉伸強度(MPa)拉伸模量(GPa)T3003530230TZ3003530230SYT454000230SYT45S4500230SYT494700230T700S4900230 SYT49S4900230 TZ700S4900230TZ700G4900255ZT74900235265TZ800H5490294ZT85,50029010T800S5880294TZ800S5880294ZT95,80033010SYT55S5900295T1000G6370294TZ1000G6370294SYT656400295M35J4510、

42、4700343SYM354900340M40J4400377SYM404700375TZ40J4410377ZM40J4,40038010日本東麗中復神鷹光威復材中簡科技T300級T700級T800級T1000級高強高模類別 10 2 碳纖維市場需求碳纖維市場需求 碳纖維具有目前其他任何材料無可比擬的綜合性能， 被廣泛應用于國防工業以及高性能民用領域，涉及航空航天、海洋工程、新能源裝備、工程機械、交通設施等行業，是一種國家亟需、應用前景廣闊的戰略性新材料。 2.1 全球市場需求穩定增長全球市場需求穩定增長 全球碳纖維需求穩步增長。2020 年全球碳纖維需求在疫情的影響仍然突破年全球碳纖維需求在

43、疫情的影響仍然突破 10 萬噸萬噸級，達到級，達到 10.69 萬噸，同比增長萬噸，同比增長 3%；2021 年又同比增長年又同比增長 10.4%、需求達需求達 11.8 萬噸萬噸。從從2015 年至年至 2021 年，年，全球全球碳纖維需求碳纖維需求量量 CAGR 為為 12.2%。 圖 10：2007-2021 年全球碳纖維市場需求及增長率 資料來源：2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 全球市場看，2021 年碳纖維需求前三領域依次為風電葉片、航空航天和體育休閑，三者總計占比 57.7%。其中，風電葉片需求量為 3.3 萬噸、占比 28%，占比較 2020 年下降 0.6 個百分

44、點；風電葉片被普遍認為是碳纖維最重要的增長市場，特別是制造超大型風電機組所需葉片，必須使用質量輕、強度高、剛性好的碳纖維。體育市場對比 2020 年有強勁的增長、增幅高達 20%，回到了全球第二大市場地位。第三為航空航天，需求量與 2020 年持平、均為 1.65 萬噸，占比 15%、較 2020 年下降 1.4%，主要是因為民航業受疫情沖擊影響較大。 從需求金額來看， 2021 年全球碳纖維的銷售金額為 34 億美元， 同比 2020 年的 26.15億美元增長了 30%；一方面需求量增長 10.4%，另一方面由于供不應求、碳纖維總體價格上漲 20%左右。其中，航空航天領域需求金額連續居于首

45、位，2021 年銷售金額高達11.88 億美元、 占全球碳纖維銷售金額的 34.9%， 該領域碳纖維價格約為其他領域均價的3 倍。金額占比第二和第三的分別為風電葉片和體育休閑領域。 11 圖 11：2021 年全球碳纖維下游需求量及比重（萬噸） 圖 12：2021 年全球碳纖維下游需求金額及比重（百萬美元） 資料來源： 2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 資料來源： 2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 2021 年由于整個碳纖維市場的緊缺，價格行情在 2020 年基礎上持續走高，均價總體上漲 20%左右。細分來看，除航空航天領域外，碳纖維的單價相差不大、基本在 2.5萬美元

46、/噸上下浮動。 航空航天領域價格高達 7.2 萬美元/噸， 這與航空航天領域整體較高的技術壁壘以及旺盛增長的需求有關。 圖 13：2020-2021 年全球碳纖維不同下游應用單價（萬美元/噸） 資料來源：2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 12 2.2 中國市場近年需求中國市場近年需求提速提速 20062011 我國碳纖維的需求量呈波動狀態，主要原因是在全球碳纖維供應不足的情況下， 美國、 日本對中國實行出口限制， 導致中國碳纖維需求長期被抑制。 尤其是 2008年和 2010 年，國內碳纖維市場的需求量甚至出現負增長。2011 年開始，國內碳纖維需年開始，國內碳纖維需求量快速增長求

47、量快速增長，并在，并在 2018 年以來保持年以來保持 25%以上增速，以上增速，20152021 年國內碳纖維年國內碳纖維需求量需求量CAGR 達達 23.2%。 圖 14：2007-2021 年中國碳纖維市場需求 資料來源：2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 2021 年，我國碳纖維需求為 6.24 萬噸，較 2020 年增長 27.7%，遠超同期全球市場10.4%的增幅。一方面因為全球風電葉片對碳纖維需求大幅增長，國際風電葉片代工由歐洲轉向國內，帶來國內該領域的碳纖維需求激增；另一方面，國內民航領域的需求占比遠小于全球民航領域需求占比，因此受疫情負面影響相對較小。 圖 15：碳

48、纖維國產化率水平 資料來源：2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 長期以來， 國內碳纖維市場中進口碳纖維的供給量遠超國產碳纖維， 2009 年國產率僅有 12.7%； 但隨著我國碳纖維技術升級和產業化發展， 國產碳纖維已逐漸打破了日本、 13 美國長期對我國的技術封鎖和市場壟斷。 2021 年國產碳纖維銷量為 2.9 萬噸， 相比 2020年的 1.85 萬噸增長 58.1%；連續多年超 30%的增長率，說明國產碳纖維的巨大進步。2021 年國產化比率已達 46.9%， 較 2020 年提升 9.1 個百分點。 賽奧碳纖維之前預計 2025年國產能超過進口，現在基本可以確認 2022

49、年就會提前完成。 從碳纖維供應來看，日本和韓國仍為我國主要碳纖維進口地區。2021 年，我國從日本、中國臺灣、美國、墨西哥等地區的碳纖維進口量均有不同程度的降低，尤其日本與韓國， 進口量占比從 2020 年的 15%降至 11%； 除了日本對中國碳纖維出口管制的原因，碳纖維國產化步伐的加快也是關鍵的因素。 由于國內進口小絲束主要供應商為日本東麗和韓國曉星，2020 年 8 月日本開始限制出口，韓國進口量增長較大，占比從 2020 年的5%增長至 8.5%。 2021 年，由于整個碳纖維市場的供不應求，價格行情在 2020 年基礎上持續走高；進口碳纖維及其制品數量同比僅增加了 9.2%，而金額增

50、加了 26%。國產碳纖維也呈現相同情況，數量同比增加 58.1%，但金額同比增加了 105.5%。 圖 16：2020-2021 年中國碳纖維需求量來源 圖 17：2020-2021 年中國碳纖維需求金額來源 資料來源： 2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 資料來源： 2021全球碳纖維復合材料市場報告，首創證券 從碳纖維單價來看，日本的碳纖維進口價格最高，3.4 萬美元/噸，主要由于從日本進口的碳纖維主要是應用于航空航天領域的高端碳纖維，且以小絲束產品為主；美國、墨西哥、匈牙利則主要提供大絲束產品。 圖 18：2020-2021 年中國不同需求來源碳纖維單價（萬美元/噸） 資料來源