碳纤维行业研讨：新兴范畴需求发作，航空航天范畴需求静待清醒

（报告出品方/作者：海通国际，刘威，孙维容，李智）

中心看法：

碳纤维是一种轻质高强度高模量的新型质料。碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维质料。它的单丝直径通常仅有5到10微米，相当于一根头发丝的十到十二分之一，强度却在铝合金4倍以上。400kg平凡钢所能到达的强度，碳纤维仅需160kg即可抵达，减重可达60%。别的，碳纤维还具有耐低温、抗摩擦、导热及耐腐化等特性，很受古代产业的接待。碳纤维的制备流程长且繁复，此中的原丝制备、预氧化等环节均对工艺提出了较高的要求，具有一定的武艺壁垒。

举世碳纤维需求持续增长，多范畴使用全盘吐花。2021年举世碳纤维需求总量11.8万吨，同比2020年增长10.4%，2008-2021年均复合增长率9.5%。碳纤维在多个产业领域均有使用，此中2021年需求量最多的四个范畴为风电叶片3.3万吨，占比28.0%；体育休闲1.9万吨，占比15.7%；航空航天1.7万吨，占比14.0%；压力容器1.1万吨，占比9.3%。按增速来看，四个范畴中增长较快的是压力容器和体育休闲，需求量同比2020年分比增长了25.0%和20.1%。别的，风电叶片需求增长了7.8%，航空航天增长了 0.3%。单价方面，航空航天范畴是其他各范畴均匀售价的3倍支配。

1、碳纤维是一种轻质高强度高模量的新型质料

1.1、碳纤维：一种高强度高模量的新型质料

碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维质料。它的单丝直径通常仅有5到10微米，相当于一根头发丝的十到十二分之一，强度却在铝合金4倍以上，并且具有耐低温、抗摩擦、导热及耐腐化等特性。由于其具有碳质料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代加强纤维，这也使其在航空航天、风电、压力容器及体育活动制品中很受接待。碳纤维由于其密度较小，因此比强度和比模量比力高，经过与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，可制造种种先进复合质料。碳纤维加强环氧树脂复合质料，其比强度及比模量在现有工程质料中是最高的。

1.2、碳纤维的物理特性：强抗拉力、柔软可加工、纤度好

碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa，密度约为1.5到2.0克每立方厘米，在一切高功能纤维中具有最高的比强度和比模量。想要到达400公斤平凡钢的强度，必要优质钢320公斤，铝合金240公斤，使用镁合金的话则必要200公斤，而使用碳纤维则仅需160公斤，质料减重后果明显。而经过与种种质料在弹性模量、拉伸强度等参数方面的比力，可以看出碳纤维干系于其他质料在力学功能上的宏大上风。别的，碳纤维还具有柔软可加工、纤度好（寻常仅约为19克）等特点。

1.3、碳纤维的化学特性：对寻常酸碱均显惰性

碳纤维的化学实质与碳相似，它除能被强氧化剂氧化外，对寻常的天然溶剂、酸、碱都具有精良的耐腐化性，不溶不胀，耐蚀性卓尔不群，完全不存在生锈的成绩。有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强碱氢氧化钠溶液中，时间已已往30多年，它仍坚持纤维外形。由于碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值，当碳纤维复合质料与与铝合金组合使用时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐化征象，因此碳纤维在使用前须举行外表处理。碳纤维另有耐油、抗辐射、抗放射、吸取有毒气体和缓速中子等特性。

1.4、碳纤维的分类：依照产物规格可分为小丝束和大丝束

碳纤维按产物规格的不同被区分为小丝束和大丝束。碳纤维大丝束和小丝束区分的根原本源于碳纤维原丝数目，如1K、3K、 6K、12K、24K和48K等，K就是千的意思。一簇碳纤维丝束，可以包含不计其数根的碳纤维原丝。原丝数目越多，丝束越大，反之越小，轻重丝束就此区分。寻常来说，小丝束碳纤维是指原丝数目每簇不凌驾24,000根的碳纤维，现在主要用于要求高功能和高质量的高端使用场景，如航空航天，是最早产业量产的碳纤维；大丝束碳纤维寻常指丝束在48,000根以上的碳纤维，本钱及售价干系于小丝束均较低，实用于对本钱比力敏感的范畴，如风电、压力容器等。

1.5、PAN基碳纤维制造工艺：从原油到使用

碳纤维产业链高明属于石油化工行业，主要经过原油炼制、裂解、氨氧化等工序取得丙烯腈；碳纤维企业经过对以丙烯腈为主的原质料举行聚合反响天生聚丙烯腈，再以其纺丝取得聚丙烯腈原丝，继而颠末氧化炉、碳化炉、石墨化炉、外表处理、上浆等工艺，将以聚丙烯腈布局为主的原丝颠末碳化等工艺变为以石墨纤维布局为主的碳纤维，最初经过对碳纤维和高质量树脂的加工取得满意使用需求的碳纤维复合质料。

1.6、碳纤维消费工艺的武艺要点：原丝制备、缺陷控制、预氧化等均很紧张

完成原丝高纯化、高强化、致密化以及外表光亮没空是制备高功能碳纤维的主要职责。碳纤维体系工程需从原丝的聚合单体开头。原丝质量既决定了碳纤维的实质，又制约其消费本钱。优质PAN原丝是制造高性能碳纤维的主要必备条件。杂质缺陷最少化是提高碳纤维拉伸强度的基本办法。杂质和缺陷在很大水平上会影响原丝的一律性，对碳纤维强度影响很大。在某种意义上说，提高强度的历程本性上就是变小、减小缺陷的历程。

1.7、碳纤维的使用范畴：小丝束主要用于航空航天，大丝束用于寻常产业

小丝束碳纤维的抗拉强度较为安定，散伙型较小，变异系数控制在5%以下，这是由于胶液的浸透更到位。而大丝束碳纤维的变异系数在15- 18%支配，散伙型更好，但综合功能安定水平较低。这是由于丝束越大，会萃越容易，但同时展纱后果也就越差，浸润胶液的后果也就越差，加上单丝中容易产生清闲等成绩，招致大丝束碳纤维的功能现在不如小丝束。因此小丝束现在在对功能及安定性要求较高的范畴，如航空航天中使用较广，而大丝束则主要使用于对本钱较为敏感的寻常产业范畴。

2、举世碳纤维需求持续增长，重点眷注航空航天、风电、压力容器等范畴

2.1、需求量风电占比最高，贩卖额航空航天占比第一

依据赛奥碳纤维的测算，2021年举世碳纤维需求总量118,000吨，同比增长10.4%；贩卖额34亿美元，同比增长30.1%，主要是由于2021年碳纤维求过于供招致了价格上增。需求量方面，排名前三位的范畴分散为风电叶片33,000吨，体育休闲18,500吨，航空航天16,500吨，占比14.0%。贩卖额方面，前三位的范畴分散为航空航天11.9亿美元，风电叶片5.5亿美元，体育休闲5.1亿美元。

2.2、各地区碳纤维的需求范畴存在布局性差别

依据东丽的测算，各地区碳纤维的需求范畴存在一定的布局性差别。2021年，除日本以外的亚洲地区对碳纤维的需求量最高，为53,700吨，其中前两位的需求来自于风力发电及体育休闲范畴；欧洲对碳纤维的需求量为33,100吨，前三位的需求范畴分散是风力发电、汽车及航空航天；北美对碳纤维的需求为23,600吨，前三位的需求分散为风力发电、压力容器及航空航天；日本需求量约为2,800吨，前三位需求来自复合材料、修建及航空航天。

2.3、2021年举世碳纤维运转产能20.8万吨

2021年举世碳纤维运转产能20.8万吨，此中东丽以5.8万吨的产能遥遥抢先，其他产能较高的消费厂商为吉林化纤1.6万吨，赫氏1.6万吨，帝人东邦1.5万吨，三菱丽阳1.4万吨。2021年风电行业的快速增长及风电叶片的武艺提高使得该行业对碳纤维的需求快速增长，碳纤维求过于供，我国产商纷繁启动扩产方案，此中吉林化纤估计增长产能2.7万吨，宝旌估计增长产能2.1万吨，其他厂商除中简科技之外的扩产方案也在1万吨及以上。而外洋厂商则体现的较为克制，除日本东丽、韩国晓星及土耳其DowAksa之外，均无扩产方案。

2.4、估计2030年举世碳纤维市场范围将达115亿美元

随着疫情的缓解，航空航天业对碳纤维的需求将渐渐规复，我们估计至2025年碳纤维举世市场范围将到达58亿美元，年均复合增长率14.1%。 2030年市场范围将相对2025年翻倍，到达115亿美元，时期年均复合增长率约为14.9%。

2.5、碳纤维价格受本钱、需求、需求以及其他不确定要素影响

碳纤维价格厘革主要遭到本钱、需求、需求以及其他不确定要素影响。2019年以来，随着国内碳纤维市场需求的快速增长，国产碳纤维全体展现求过于供的场面，产物价格渐渐提高。2022年国表里碳纤维需求走弱，碳纤维价格有所回落。

2.6、航空航天：贩卖额最高的碳纤维卑劣使用市场

只管遭到疫情的影响，航空航天业对碳纤维的需求显现不小的下降，但是由于实用于该范畴的碳纤维的单价较高，该范畴仍然是贩卖额最高的碳纤维卑劣使用市场。2021年航空航天业碳纤维需求约1.6万吨，占比14%，贩卖额11.9亿美元，占比34.9%。我们估计航空航天范畴的碳纤维需求将自2024年开头规复增长，2025年需求量可能重新打破2万吨。从细分板块来看，2021年商用飞机需求量为5800吨，占比35.3%；无人机需求量3450吨，占比21.0%；军用飞机需求量2600吨，占比15.8%。这三个细分范畴也是航空航天业中碳纤维使用最为成熟的范畴。

2.7、风电：举世风电装机容量增长势头不减

风电由于其干净无沾染的特点，在举世“碳中和”的背景下，装机容量比年敏捷增长。2021年举世风电累计装机837GW，同比2020年增长 12.6%。GWEC估计至2025年举世风电累计装机1218GW，年均复合增长率为9.9%。俄乌战争发作后，举世石化动力市场需求告急，叠加“碳中和”的背景，估计将来风电装机量仍将维持较高速率的增长。

2.8、压力容器：氢动力车可能快速增长

只管如今提到新动力车，人们都市默许指电动车，但是干系于电动车，氢动力车有着增补动力时间短但排放仍然为零的优点。关于重卡等需要长续航的车辆，氢动力车是电动车的很好增补。依据《美国氢能经济路途图》公布的方案，美国方案至2030年推行氢动力车530万辆，估计在全美范围内建立5600个加氢站。Precedence Research报告指出，2021年举世氢动力市场范围6.5亿美元，估计2030年将增长至432亿美元，年均复合增长率约59%。

2.9、体育休闲：疫情增速了需求的增长速率

体育休闲是碳纤维商业化使用最早的范畴，很多碳纤维消费商包含龙头东丽均是从这个范畴切入的碳纤维市场。在2021年之前，体育休闲对碳纤维的需求不休呈安稳上增的态势，但2021年需求上升速率忽然增速，东丽也表现2021年对公司碳纤维需求增长最快的范畴为体育休闲。这主要是由于只管2021年疫情有所缓解，但是旅游业仍然没有规复。作为旅游交换的体育休闲因此显现了快速增长。2021年体育休闲对碳纤维的需求约为1.9万吨，同比上年增长20.1%。需求占比前三位的细分范畴为垂纶竿、高尔夫及自行车，占比分散为35.1%，22.2%及19.5%。我们估计2025年体育休闲对碳纤维的需求将凌驾2.2万吨，年均复合增长率5.0%。

3、重点企业分析

3.1.1、东丽：举世碳纤维领军企业

东丽是一家总部位于日本东京的质料公司，其碳纤维业务可以追溯至1971年。现在东丽碳纤维业务的市场份额在碳纤维全体市场及轻重丝束分市场均属第一。依据公司数据，2020年东丽小丝束碳纤维业务在全体市场的市占率为17%，大丝束的市占率为25%，全体市占率为42%。分市场来看，东丽在小丝束市场市占率为33%，大丝束市场市占率为51%。2022年3月财年，公司业务收入为22285亿日元，同比增长 18.3%；业务利润1321亿日元，同比增长46.3%，业务利润率为5.9%。公司估计，2023年3月财年营收为26250亿日元，同比增长17.8%，业务利润1400亿日元，同比增长6.0%，业务利润率5.3%。

3.1.2、帝人：聚焦小丝束碳纤维业务

帝人是一家日本化学公司，主要消费种种构成纤维，也涉足医药和IT业，其在日本东京及大阪均设有总部。帝人团体的碳纤维业务归属于其旗下东邦公司，其2020年在小丝束碳纤维市场的市占率约为13%，仅次于东丽。2022年3月财年，公司业务收入为9261亿日元，同比增长10.7%；业务利润442亿日元，同比下降19.5%，业务利润率为4.8%。公司估计，2023年3月财年营收为10000亿日元，同比增长8.0%，业务利润500亿日元，同比增长13.1%，业务利润率5%

3.1.3、三菱化学：器重碳纤维吸收循环商业模子的构建

三菱化学自1950年建立至今已有57年的汗青，以石油化学，功效产物，卫生保健范畴为支柱，已提高成为拥有部下企业371家，其中113家在天下17个国度展开业务的跨国企业。2020年公司在小丝束碳纤维市场的份额为10%支配。2022年3月财年，公司业务收入为39769亿日元，同比增长22.1%；业务利润2723亿日元，同比增长55.9%，业务利润率为6.8%。公司估计，2023年3月财年营收为44360亿日元，同比增加12%，业务利润2750亿日元，同比增长1%，业务利润率6.2%。

3.1.4、赫氏：美国军工航空碳纤维主要需求商

赫氏是美国最大的碳纤维消费公司，也是美国军工航空碳纤维的主要需求商。2021年公司业务收入13.2亿美元，同比上年下降 11.8%，业务利润0.59亿美元，同比下降58.7%，主要缘故是疫情对商用航空的影响尚未阑珊，业界对公司产物的需求未完全规复。公司估计 2022年整年营收将在15亿美元到16亿美元，调停EPS为美股1美元到1.24美元，本钱付出7500万美元，自在现金流将凌驾1.5亿美元。

3.1.5、中简科技：持续扩产高功能碳纤维强化竞争上风

公司主要消费ZT7及以上司高功能碳纤维系列产物，在基本研发、武艺要求、工艺标准等方面与寻常民用产物有所不同，是航空航天高端碳纤维使用高武艺壁垒和超过发点竞争的体现。公司前三季度完成业务收入5.19亿元，同比增长72.8%，归属于上市公司股东的净利润3.2亿元，同比增长120.84%。

3.1.6、光威复材：国内碳纤维行业领军企业，新产物取得打破性历程

公司是国内碳纤维抢先企业，2022年前三季度归母净利润完成快速提高。2022年前三季度公司完成业务收入约19.40亿元，同比下降1.14%，实现归属于上市公司股东净利润约7.50亿元，同比增长21.36%；此中，第三季度完成业务收入6.26亿元，同比下降7.87%，完成归属于上市公司股东净利润2.45亿元，同比增长32.86%。

3.1.7、中复神鹰：国内率先打破干喷湿纺武艺

公司碳纤维产物涵盖了高强型、高强中模子、高强高模子等，已基本完成对行业龙头日本东丽的主要碳纤维产物的对标，主要碳纤维产物型号包含SYT45S、SYT49S、SYT55S、SYT65和SYM40等，产物在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合质料、交通建立等范畴广泛使用。停止2022年6月30日，公司产能为14500吨/年，包含连云港消费基地的3500吨/年产能，以及西宁万吨碳纤维项目于2022年5月建成并投产的11000吨/年产能，产能及产量均处于国内碳纤维消费企业前线。

3.1.8、吉林化纤：增速布局碳纤维产业链，完成战略转型

公司2021年增速布局碳纤维产业链，完成战略转型。2021年2月公司投资1.98亿元引进优秀装备用于消费年产600吨的1K、3K小丝束特别范畴使用的碳纤维；10月，一条消费线以前告捷开车，另一条消费线也在调试中。公司于2021年9月以1.37亿元收买国兴新质料持有的吉林宝旌 31%股权，置办完成后公司持有吉林宝旌49.00%股权。吉林宝旌主要从事25K-50K大丝束、低本钱碳纤维的研发、消费、贩卖，具有年产0.8万吨碳纤维才能，依据公司告示，估计2025年年底构成1.2万吨碳纤维产能。别的，2022年召募资金12亿元全部用于1.2万吨碳纤维复材项目等，主要接纳拉挤工艺消费碳纤维拉挤板材，产物主要用于风电叶片的消费。

3.1.9、吉林碳谷：持续扩产碳纤维原丝产能

公司主要从事聚丙烯腈基碳纤维原丝的研发、消费和贩卖，持续扩产碳纤维原丝产能。停止21年底公司拥有4.5万吨柔性化产能，现在公司产品有1k-50k碳纤维原丝，消费线并不范围于消费单一品种，具有柔性化这个功效。公司15万吨项目中2条原丝消费线以前在3季度投产，单线产能达1万吨/年以上。2022年10月份连续再投产两条原丝消费线，公司估计本年年底柔性化产能到达8万吨以上，力图完成柔性化产能10万吨。

3.1.10、台塑：碳纤维产物武艺坚持抢先

公司碳纤维新产物TC-55消费武艺现在仅有公司和日本三大厂商具有。2021年公司碳纤维完成收入新台币35.8亿元，同比+9.1%。公司碳纤维产品可使用于：(a)航太使用：飞机布局材质料。(b)产业使用：风力发电叶片、修建补强质料、汽车、游艇、产业用滚轮、机器手臂、燃料电池配件、油井布局、电缆芯、高压气瓶等。(c)活动用品使用等。公司新产物TC-55可用于脚踏车、钓竿等活动东西以及船舶、航空航天等范畴，消费条件要具有优质原丝品格及特别烧成武艺，现在仅有日本三大厂家及公司有今消费才能。