碳纖維行業(yè)市場前景及投資研究報告：航空航天,機器人需求熱點

證券研究報告基礎化工2024年1月5日碳纖維行業(yè)深度報告之三：底部漸現(xiàn)，航空航天和機器人有望成需求熱點評級：推薦(維持)相關報告最近一年走勢《新材料產(chǎn)業(yè)周報：五部委推動全國算力網(wǎng)構建，深藍航天開發(fā)可回收火箭（推薦）*基礎化工*李永磊，董伯駿》——2024-01-0211%5%基礎化工滬深300《新材料產(chǎn)業(yè)周報：前十晶圓代工廠Q3產(chǎn)值環(huán)增7.9%，擬部署超10萬全液冷超充充電樁（推薦）*基礎化工*李永磊，董伯駿》——2023-12-12《碳纖維行業(yè)動態(tài)研究：吉林化纖上調(diào)碳纖維價格，碳纖維有望探底回升（推薦）*基礎化工*李永磊，董伯駿》——2023-11-22-1%-7%-13%-20%2023/01/042023/05/042023/09/042024/01/04滬深300表現(xiàn)表現(xiàn)1M3M12M基礎化工滬深300-1.8%-3.3%-4.5%-9.3%-16.2%-14.0%2核心觀點：碳纖維行業(yè)發(fā)展進入新階段u

國內(nèi)大絲束和中低端小絲束碳纖維面臨虧損壓力，碳纖維價格逐步見底根據(jù)百川盈孚，截至2023年12月底國內(nèi)大絲束碳纖維不含稅市場均價為6.6萬元/噸，小絲束T300(12K)、T300(24/25K)、T700(12K)分別為7.5、6.8、12.8萬元/噸。根據(jù)我們測算，大絲束碳纖維單噸營業(yè)成本約為7.4萬元/噸（現(xiàn)金成本約為6.4萬元/噸），小絲束碳纖維單噸營業(yè)成本約為9.0萬元/噸（現(xiàn)金成本約為8.0萬元/噸）。目前市場價格下，大絲束和低端小絲束碳纖維面臨虧損壓力，碳纖維價格逐步探底。此外，根據(jù)百川盈孚，

截至2023年12月底，T300(12K)、T300(24/25K)原絲不含稅價分別為3.4、3.2萬元/噸，目前尚有相對可觀的盈利空間。u

航空航天、機器人等新應用有望帶來碳纖維需求新增量根據(jù)賽奧碳纖維，2022年全球碳纖維需求量13.5萬噸，其中中國7.44萬噸（2021年分別為11.8/6.24萬噸），預計2025年國內(nèi)碳纖維需求總量將達到13.2萬噸，2021-2025年CAGR達到20.6%。2022年國內(nèi)碳纖維下游應用主要包括風電葉片(23.5%)、體育休閑(30.9%)、航空航天軍工(10.5%)、碳碳復材(9.1%)、壓力容器(8.1%)等領域，其中2022年航空航天軍工需求量同比增長290%，呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢。隨著國內(nèi)高品質碳纖維不斷突破和放量，以及下游軍工、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、AI等領域不斷發(fā)展，衛(wèi)星、火箭、機器人等有望成為碳纖維新的需求增量。u

碳纖維發(fā)展進入新階段，充分洗牌下龍頭企業(yè)有望受益在碳纖維庫存累積、價格下行的情況下，碳纖維產(chǎn)品盈利能力和企業(yè)經(jīng)營均面對挑戰(zhàn)，大規(guī)模擴產(chǎn)有望放緩，龍頭企業(yè)依靠規(guī)模、成本、技術、資金等優(yōu)勢有望進一步聚攏資源。光威復材為碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈布局，內(nèi)蒙古項目一期4000噸即將投產(chǎn)；中復神鷹為民用小絲束碳纖維龍頭，現(xiàn)有產(chǎn)能2.85萬噸，在建3萬噸，成本和規(guī)模優(yōu)勢顯著；吉林碳谷為碳纖維原絲龍頭，2023年在手訂單10萬噸，2023H1實現(xiàn)銷售近4萬噸；吉林化纖集團為國內(nèi)大絲束碳纖維龍頭，現(xiàn)有產(chǎn)能約5萬噸，十四五目標10萬噸。u

行業(yè)關注標的(1)基本實現(xiàn)與東麗對標的民用高性能碳纖維領導者：中復神鷹；(2)碳纖維全產(chǎn)業(yè)龍頭：光威復材；

(3)碳纖維原絲龍頭：吉林碳谷；(4)粘膠長絲龍頭，依托集團力量快速擴張?zhí)祭w維產(chǎn)能：吉林化纖；(5)建設國內(nèi)首套萬噸級48K大絲束碳纖維國產(chǎn)化裝置：上海石化；(6)軍用碳纖維龍頭：中簡科技；

(7)碳纖維-預浸料-復材一體化發(fā)展，軍民碳纖維均覆蓋：恒神股份；(8)碳纖維碳化設備龍頭：精工科技。此外，碳纖維復合材料生產(chǎn)企業(yè)有望受益于碳纖維價格下行，建議關注金博股份、天宜上佳等。考慮到碳纖維行業(yè)價格逐步探底，且下游需求長期仍然具有較好的增長空間，應用場景仍有望進一步拓展，維持碳纖維行業(yè)“推薦”評級。u

風險提示：碳纖維價格大幅波動，碳纖維產(chǎn)能擴張不及預期，碳纖維應用推廣不及預期，風電、航空航天、碳碳熱場等下游需求增長不及預期，原材料價格大幅波動，國際局勢動蕩，行業(yè)政策大幅變動，重點關注公司項目推進及業(yè)績不及預期，碳纖維進程的不確定性等。3碳纖維價差明顯下降，目前已低于2019年水平圖表：碳纖維市場均價及價差走勢（單位：元/噸）資料

：Wind，百川盈孚，鄭州商品交易所，中復神鷹招股說明書，北京建筑節(jié)能研究發(fā)展中心，鄭鍋股份官網(wǎng)，國海證券研究所（注：此處價差考慮丙烯腈及能耗影響）4碳纖維價格呈下行態(tài)勢，進口則相對穩(wěn)定

不同規(guī)格碳纖維價格均呈下跌態(tài)勢，碳纖維在T700及以下級別的中低端市場展開比較激烈的價格戰(zhàn)。

進口碳纖維價格則保持了相對穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯下滑反而呈波動向上的走勢，推測可能由于國內(nèi)碳纖維企業(yè)陸續(xù)擴產(chǎn)，國內(nèi)中低端碳纖維供應由緊缺到逐步滿足需求，預計進口碳纖維以中高端產(chǎn)品為主，價格保持堅挺。圖表：不同規(guī)格碳纖維價格走勢圖表：碳纖維進口單價走勢（截至2023.11）資料：百川盈孚，國海證券研究所資料：Wind，海關總署，國海證券研究所5碳纖維成本拆分-中復神鷹（小絲束碳纖維）圖表：中復神鷹碳纖維成本拆分201835002980273597473826133103783-2019202035003777376184343995172364098326202114500633361412155010508360328174371202214500106409374產(chǎn)能，噸產(chǎn)量，噸350033423422101384682157914094-銷量，噸直接材料（萬元）直接人工（萬元）制造費用（萬元）其中：折舊28459182165593715441666運輸費（萬元）噸直接材料（萬元/噸）噸直接人工（萬元/噸）噸制造費用（萬元/噸）其中：噸折舊（萬元/噸）噸運輸費（萬元/噸）噸營業(yè)成本（萬元/噸）噸現(xiàn)金成本（萬元/噸）營業(yè)收入（萬元）單噸售價（萬元/噸）毛利（萬元）3.271.284.471.27-3.031.404.731.23-2.233.402.671.061.661.714.565.695.261.081.291.450.090.060.069.027.753031911.0934361.269.167.934111012.01104993.077.9410.819.529.716.868.265275114.03227606.0511632218.94478627.7919802921.129475010.11噸毛利（萬元/噸）資料：中復神鷹招股說明書及公司公告，Wind，國海證券研究所（注：表中價格為不含稅價）6碳纖維成本拆分-吉林碳谷（碳纖維原絲）圖表：吉林碳谷碳纖維原絲成本拆分20182019146501189611558216198132020245002295321681299391309720357021.302021H1176501655813774194381132442438161.172022500005000050000產(chǎn)能，噸產(chǎn)量，噸106008233796018270415銷量，噸直接材料（萬元）直接人工（萬元）制造費用（萬元）其中：折舊（萬元）噸直接材料（萬元/噸）噸直接人工（萬元/噸）噸制造費用（萬元/噸）其中：噸折舊（萬元/噸）噸營業(yè)成本（萬元/噸）噸現(xiàn)金成本（萬元/噸）營業(yè)收入（萬元）單噸售價（萬元/噸）毛利（萬元）353034852.22541435311.82107310.050.070.060.070.430.460.310.270.420.300.250.230.211.892.702.341.681.512.282.041.431.281.67168032.11298172.58582032.68416033.021572203.14-669-0.0832880.28205940.95188471.37629161.26噸毛利（萬元/噸）資料

：吉林碳谷招股說明書及公司公告，Wind，國海證券研究所（注：由于公司未披露2021年全年數(shù)據(jù)，故表中2021為2021H1數(shù)據(jù)；表中價格為不含稅價）7碳纖維成本拆分-吉林化纖國興（大絲束碳纖維）圖表：吉林國興6萬噸碳纖維項目成本拆分（原絲對外采購）吉林化纖-國興60000噸碳纖維項目-外采原絲（總投資630553.73萬元）1、直接材料①碳纖維原絲2、直接人工項目定員（人）3、制造費用3.1能源⑤蒸汽116110數(shù)量（萬立方米）金額（萬元）86數(shù)量（噸）12000030000025000人均人工支出（萬元/人）直接人工（萬元）①新鮮水12862150.26金額（萬元）單價（元/噸）②樹脂漿料（環(huán)氧樹脂）數(shù)量（噸）116100.19數(shù)量（萬立方米）金額（萬元）單價（元/噸）②循環(huán)水4823860.80單價（元/立方米）⑥天然氣噸直接人工（萬元/噸）數(shù)量（萬立方米）金額（萬元）6905232063.3614402304金額（萬元）數(shù)量（萬立方米）金額（萬元）單價（元/立方米）③脫鹽水1198820340.17單價（元/立方米）能源合計（萬元）噸能耗（萬元/噸）單價（元/噸）③碳酸氫銨16000388640.65數(shù)量（噸）10531053.2折舊金額（萬元）數(shù)量（萬立方米）金額（萬元）單價（元/立方米）④電1613652.27項目總投資（萬元）折舊（萬元/年）630553.73630551.05單價（元/噸）直接材料（萬元）噸直接材料（萬元/噸）10003024095.04噸折舊（萬元/噸/年）制造費用（萬元）1319192.20數(shù)量（萬度）金額（萬元）單價（元/度）1711噸制造費用（萬元/噸）0.65成本由以上直接材料、直接人工、制造費用三項構成：噸營業(yè)成本（萬元/噸）7.436.38噸現(xiàn)金成本（萬元/噸）資料：吉林國興環(huán)評報告，吉林碳谷招股說明書，Wind，國海證券研究所（注：表中價格為不含稅價）8低端小絲束碳纖維和大絲束碳纖維面臨虧損壓力

通過對碳纖維及原絲的成本拆分，可大致判斷目前碳纖維市場價格下的盈利情況：1、對于小絲束碳纖維，大部分企業(yè)為原絲+碳絲一體化發(fā)展：?

根據(jù)百川盈孚，截至2023年12月底小絲束碳纖維T300(12K)、T700(12K)不含稅價分別為7.5萬元/噸和12.8萬元/噸。?

根據(jù)中復神鷹碳纖維成本拆分，小絲束碳纖維單噸營業(yè)成本約為9萬元/噸，單噸現(xiàn)金成本約為8萬元/噸?？紤]到作為行業(yè)龍頭，中復神鷹具有一定規(guī)模與成本優(yōu)勢，因此我們可以判斷，較低端的T300小絲束碳纖維或面臨虧損壓力，中高端的T700碳纖維仍有一定毛利空間但毛利率下降。2、對于大絲束碳纖維，則需要從原絲生產(chǎn)和碳絲生產(chǎn)兩個環(huán)節(jié)來看：a)

原絲：?

根據(jù)百川盈孚，截至2023年12月底T300(24/25K)、T300(12K)碳纖維原絲不含稅價分別為3.19萬元/噸和3.36萬元/噸。48K原絲由于成本低，預計將低于上述價格。?

根據(jù)對吉林碳谷原絲的成本拆分，碳纖維原絲的單噸營業(yè)成本為2萬元/噸，單噸現(xiàn)金成本約為1.7萬元/噸，因此原絲環(huán)節(jié)或仍具備較好的盈利空間。b)

碳絲：?

根據(jù)百川盈孚，截至2023年12月底國內(nèi)大絲束碳纖維不含稅市場均價為6.59萬元/噸，T300(48/50K)為6.37萬元/噸。?

以吉林國興6萬噸碳纖維項目為例，根據(jù)我們測算，其單噸營業(yè)成本約為7.4萬元/噸，單噸現(xiàn)金成本約為6.4萬元/噸，因此，若對外采購原絲進行大絲束碳纖維生產(chǎn)，大概率已處于虧損狀態(tài)。9國內(nèi)碳纖維企業(yè)群雄逐鹿圖表：碳纖維相關企業(yè)產(chǎn)能及經(jīng)營情況一覽，于2023年12月統(tǒng)計（營收單位：億元）碳纖維產(chǎn)品經(jīng)營情況碳纖維業(yè)務布局公司簡稱光威復材現(xiàn)有產(chǎn)能在建產(chǎn)能2022FY

2022FY

2023H1

2023H1營收毛利率營收毛利率碳梁1190萬平/年-原絲、碳纖維、

預浸料復材碳纖維1460萬平/年3655噸/年87萬平/年，已經(jīng)建設完成，待驗收通過后投入使用13.8666.31%7.6860.94%4030噸/年，包頭項目規(guī)劃產(chǎn)能1萬噸，一期4000噸預計2023年內(nèi)投產(chǎn)3萬噸/年，連云港3萬噸項目，項目建設周期為2023年4月至2026年8月中復神鷹中簡科技原絲、碳纖維28500噸/年1400噸/年(12K)或300噸/年(3K)19.806.2247.85%76.06%10.472.4838.75%*77.65%*碳纖維、碳纖維織物1500噸/年(12K)，建設期為4年，2022年開工建設，預計在第5年達產(chǎn)50%、第6年達產(chǎn)100%大絲束原絲、碳纖維原絲15000噸/年，碳纖維7500噸/年上海石化1.2萬噸原絲、6000噸碳纖維，預計2024年投產(chǎn)----原絲-2萬t/a項目一期5000t/a配套原絲生產(chǎn)線碳纖維5000噸/年2萬t/a項目一期5000t/a，建設周期約20個月大/小絲束原絲、碳纖維、預浸料、復材恒神股份10.7439.85%4.3930.56%織物及預浸料1500萬平方米/年--復材5000噸/年資料

：Wind，各公司公告，環(huán)評報告，中國石化新聞網(wǎng)，上海證券報，紹興政府網(wǎng)站，騰訊網(wǎng)，吉林化纖集團官網(wǎng)，寶武碳業(yè)招股說明書，國海證券研究所（*注：公司整體毛利率）10國內(nèi)碳纖維企業(yè)群雄逐鹿圖表：碳纖維相關企業(yè)產(chǎn)能及經(jīng)營情況一覽，于2023年12月統(tǒng)計（續(xù)上表）（營收單位：億元）碳纖維產(chǎn)品經(jīng)營情況碳纖維業(yè)務布局公司簡稱現(xiàn)有產(chǎn)能在建產(chǎn)能2022FY

2022FY

2023H1

2023H1營收毛利率營收毛利率碳絲復材1.2萬噸-吉林化纖碳纖維、復材1.272.25%1.753.31%-1.2萬噸/年碳纖維復材項目，預計2023年內(nèi)投產(chǎn)吉林寶旌（吉林化纖持股49%）大絲束碳纖維8000噸/年4000噸/年，預計2025年年底形成12000噸/年產(chǎn)能----吉林化纖集團吉林凱美克小絲束碳纖維大/小絲束原絲600噸/年-----6萬噸/年，預計2024年全部投產(chǎn)吉林碳谷13.5萬噸/年2.7萬噸/年15.7240.02%9.5636.02%3萬噸/年高性能碳纖維原絲，一期預計2024年中投產(chǎn)國興碳纖維（集團全資子公司）大絲束碳纖維碳纖維設備碳纖維6萬噸/年，“十四五”期間完成-15.37--33.07%--3.23--39.21%-未來將形成年產(chǎn)高性能碳纖維成套裝備20臺/套、復材專用裝備150臺/套、復材裝備模具及部件加工200臺/套的生產(chǎn)能力碳纖維生產(chǎn)線整線年產(chǎn)能10臺套精工科技年產(chǎn)1萬噸碳纖維及6萬噸差別化腈綸項目，分三期建設，一、二期分別為1萬噸/年差別化腈綸、0.5萬噸/年碳纖維；三期4萬噸/年差別化腈綸，建設期72個月蒙泰高新-資料：Wind，各公司公告，環(huán)評報告，中國石化新聞網(wǎng)，上海證券報，紹興政府網(wǎng)站，騰訊網(wǎng)，吉林化纖集團官網(wǎng)，寶武碳業(yè)招股說明書，國海證券研究所11國內(nèi)碳纖維企業(yè)群雄逐鹿圖表：碳纖維相關企業(yè)產(chǎn)能及經(jīng)營情況一覽，于2023年12月統(tǒng)計（續(xù)上表）（營收單位：億元）碳纖維產(chǎn)品經(jīng)營情況碳纖維業(yè)務布局公司簡稱現(xiàn)有產(chǎn)能在建產(chǎn)能2021FY

2021FY

2022FY

2022FY營收毛利率營收毛利率浙江寶旌（寶武碳業(yè)控股子公司）小絲束碳纖維2500噸/年1.55萬噸/年吉林寶旌（浙江寶旌持股51%）大絲束碳纖維8000噸/年4000噸/年，預計2025年年底形成12000噸/年產(chǎn)能精業(yè)新材寶武碳業(yè)

（將被浙江寶（擬上市）

旌吸收合并）*碳纖維

2000噸/年大/小絲束碳纖維、復材--復材2000噸/年13.2626.33%13.0312.00%寶旌復材（寶武碳業(yè)控股子公司）碳纖維復合材料大/小絲束原絲1000噸/年浙江寶萬（寶武碳業(yè)控股子公司，萬華化學持股49%）紹興柯橋年產(chǎn)12萬噸PAN基碳纖維原絲項目（一期6萬噸，一期一階段2.5萬噸，預計一期2023年底建成，2025年底實現(xiàn)全部規(guī)劃產(chǎn)能）-資料

：Wind，各公司公告，環(huán)評報告，中國石化新聞網(wǎng)，上海證券報，紹興政府網(wǎng)站，騰訊網(wǎng)，吉林化纖集團官網(wǎng)，寶武碳業(yè)招股說明書，國海證券研究所（*注：寶武碳業(yè)2023H1碳纖維業(yè)務虧損）12碳纖維行業(yè)產(chǎn)銷兩旺，進口依存下降，產(chǎn)能大幅增長

長期以來，我國碳纖維消費高度依賴進口，進口比例超50%。隨著國產(chǎn)碳纖維不斷縮小技術和性能差距，尤其是吉林化纖、中復神鷹等主要碳纖維廠商大量擴產(chǎn)，碳纖維國產(chǎn)化率持續(xù)提升，未來對外依存度有望持續(xù)下降。需求端國內(nèi)下游新能源、航空航天等領域需求旺盛，預計碳纖維行業(yè)將迎來快速發(fā)展。圖表：碳纖維供需平衡表2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023E

2024E

2025E產(chǎn)能，萬噸/年產(chǎn)量，萬噸/年產(chǎn)能利用率2.60

2.68

2.67

3.62

6.34

8.50

14.41

21.57

29.400.94

1.06

1.42

2.25

3.41

5.15

7.30

10.23

13.8136%40%53%62%54%61%51%47%47%表觀消費量，萬噸/年

2.35

3.10

3.79

4.89

6.24

7.44

8.93

11.16

13.96進口量，萬噸/年進口依存度1.61

2.20

2.58

3.04

3.31

2.94

2.50

2.12

1.8168%

71%

68%

62%

53%

40%28%

19%

13%0.20

0.16

0.22

0.40

0.48

0.65

0.87

1.19

1.66出口量，萬噸/年資料：Wind，賽奧碳纖維技術公眾號，百川盈孚，各公司公告，國海證券研究所13國內(nèi)碳纖維企業(yè)群雄逐鹿圖表：碳纖維相關上市公司產(chǎn)銷數(shù)據(jù)表2021年2022年公司簡稱碳纖維相關產(chǎn)品小絲束碳纖維產(chǎn)量，噸6333銷量，噸6141產(chǎn)量，噸10640銷量，噸9374中復神鷹光威復材小絲束碳纖維及織物2082183225612179吉林碳谷*吉林化纖碳纖維原絲16558-13774-50000以上111850000以上805大絲束碳纖維小絲束碳纖維及織物中簡科技恒神股份146156-312299-大/小絲束碳纖維49375142資料：各公司公告，吉林碳谷招股說明書，Wind，國海證券研究所（*注：吉林碳谷2021年為上半年數(shù)據(jù)）14重點關注公司及盈利預測2024/1/4EPS2023EPE2023E重點公司代碼股票名稱投資評級股價20222024E20222024E688295.SH300699.SZ836077.BJ000420.SZ600688.SH300777.SZ002006.SZ中復神鷹光威復材吉林碳谷吉林化纖上海石化中簡科技精工科技30.650.670.411.030.810.040.011.300.820.5962.5774.1926.1620.4370.29418.0822.0317.9352.18買入27.0116.632.931.121.98-0.04-0.271.350.641.271.070.080.081.731.1640.1423.88-21.2415.5137.3337.2116.6312.76買入未評級未評級未評級未評級未評級2.91-28.7614.7636.2838.79資料：Wind資訊，國海證券研究所（未評級公司盈利預測來自Wind一致預期）15目錄u碳纖維性能優(yōu)越，工藝復雜u多重拉動，需求快速增長u產(chǎn)能釋放疊加提質增效u行業(yè)關注標的u風險提示16碳纖維是“21世紀新材料之王”

碳纖維(CarbonFiber)是一種絲狀碳素材料，由有機纖維經(jīng)碳化以及石墨化處理而得到的微晶石墨材料，直徑5-10微米，含碳量高達90%以上。碳纖維力學性能優(yōu)異，同時具有輕質、高強度、高彈性模量、耐高低溫、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異特性，廣泛應用于航空航天、國防、交通、能源、體育休閑等領域。圖表：碳纖維主要性能特點性能特點強度高簡介抗拉強度在3,500MPa以上彈性模量在230GPa以上模量高密度是鋼的1/4，是鋁合金的1/2比強度比鋼大16倍，比鋁合金大12倍密度小，比強度高耐超高溫耐低溫在非氧化氣氛條件下，可在2,000°C時使用，在

3,000°C的高溫下部分熔融軟化在-180°C低溫下，鋼鐵變得比玻璃脆，而碳纖維依舊具有彈性能耐濃鹽酸、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、耐腐蝕性能耐酸、耐油、耐腐蝕熱膨脹系數(shù)小，導熱系數(shù)大可以耐急冷急熱，即使從3,000°C的高溫突然降到室溫也不會炸裂資料：中復神鷹招股書，《高科技纖維與應用》，國海證券研究所17聚丙烯腈碳纖維為目前主流碳纖維產(chǎn)品

聚丙烯腈(PAN)基碳纖維為目前碳纖維主流產(chǎn)品。世界碳纖維產(chǎn)業(yè)已形成了黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈基三大原料體系，其中黏膠基和瀝青基碳纖維用途較單一，產(chǎn)量也較為有限，而聚丙烯腈基碳纖維兼具良好的結構和功能特性，是碳纖維發(fā)展和應用的主要品種。圖表：聚丙烯腈（PAN）基碳纖維為市場主流（2021年統(tǒng)計）

圖表：碳纖維性能指標及優(yōu)劣勢聚丙烯腈基碳纖維＞3000瀝青基碳纖維黏膠基碳纖維2000~3000410~5602.0抗拉強度/Mpa抗拉模量/GPa密度/(g·cm-3)斷后延伸率/%18003501.61.0>2501.75~1.980.5~1.50.6成品品質優(yōu)異，工藝較簡單，產(chǎn)品力學性能優(yōu)越原料豐富，優(yōu)勢劣勢高耐溫性碳化收率高碳化收率低，技術難度大，設備復雜，成本高原料調(diào)制復雜，產(chǎn)品性能較低-資料：碳纖維及其復合材料技術公眾號，國海證券研究所資料研究所：光威復材招股書，《碳纖維的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展簡析》皇甫慧君等，國海證券18碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈長，技術壁壘高

PA

N基碳纖維的制備過程一般分為原絲制備和碳絲制備兩個階段，其中原絲制備包括聚合、紡絲工段，碳絲制備包括預氧化、碳化工段。碳纖維工藝復雜，生產(chǎn)條件要求嚴格，整個工藝流程中涉及技術參數(shù)控制點3000-5000個。圖表：碳纖維生產(chǎn)各環(huán)節(jié)難點圖表：碳纖維材料生產(chǎn)流程環(huán)節(jié)重要性難點按照聚合工藝的連續(xù)性，可以分為一步法、兩步法；按照紡絲工藝，可以分為濕法和干噴濕紡法。其中，紡絲工藝的選擇及控制為穩(wěn)定生產(chǎn)高性能原絲的關鍵因素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(chǎn)成本紡絲溶液和原絲制備預氧化過程是碳纖維制備過程中能耗最高，耗時最長，

預氧化受纖維張力、熱處理溫度、處理介制約PAN基碳纖維生產(chǎn)效率

質等因素影響的關鍵工序預氧化碳化是將預氧絲轉變?yōu)楦邚?/p>

碳化溫度、碳化時間、碳化張力/牽伸、碳纖維的過程，是碳纖維類

碳化過程的升溫速率等均會影響碳纖維的碳化石墨結構形成的關鍵因素質量性能預浸料是把基體浸漬在強化纖維中制成的預浸片材產(chǎn)品，是復合材料的重要中間材料工藝重點在于兩個方面，一是碳纖維的分散，二是成型工藝預浸料資料

：《碳纖維材料高溫碳化過程研究進展概述》歐陽艷艷等，國海

資料

：中復神鷹招股書，賽奧碳纖維技術公眾號，《聚丙烯腈基碳纖維原絲與預氧化過程證券研究所結構的研究》華夏等，《碳纖維材料高溫碳化過程研究進展概述》歐陽艷艷等，《高性能聚丙烯腈基碳纖維制備技術幾點思考》張澤等，國海證券研究所19小絲束碳纖維力學性能優(yōu)異、成本高

碳纖維按纖維數(shù)量不同可分為小絲束和大絲束。小絲束性能優(yōu)異，但成本較高。碳纖維的開發(fā)起初應用于航空航天領域，小絲束性能更能滿足航空航天、軍工復材的需要，但受成本制約，難以在風電葉片等領域實現(xiàn)推廣應用。大絲束在保持碳纖維優(yōu)良性能的前提下，通過提高單線產(chǎn)能，大幅降低成本，打開碳纖維廣泛運用于工業(yè)和民用領域大門。

小絲束碳纖維性能優(yōu)異但價格較高，大絲束碳纖維性能相對較低但成本亦較低。相比小絲束，大絲束碳纖維最大的優(yōu)勢就是在相同的生產(chǎn)條件下可大幅度提高碳纖維的單線產(chǎn)能，實現(xiàn)生產(chǎn)的低成本化。而且在復合材料制備過程中的鋪層效率也更高，生產(chǎn)成本能降低約30%以上，有助于打破碳纖維因價格較高帶來的應用局限，為碳纖維復合材料進一步拓展應用市場奠定基礎。圖表：大絲束和小絲束碳纖維對比圖表：小絲束碳纖維成本較高大絲束碳纖維小絲束碳纖維純度要求高小絲束成本高的原因提純成本增加小絲束碳纖維＜24K（1K代表一束碳纖維中有1000根絲）大絲束碳纖維≥24K聚合組分原絲純度純度要求一般允許一定雜質絲束數(shù)量拉伸強度嚴格控制雜質含量紡絲速度慢高重均分子量且分子量分布窄原絲性能氧化過程重均分子量適中聚合、紡絲成本增加3500-7000MPa3500-5000MPaAN含量少使得氧化快、需控制放熱集中長時間高耗能致使成本增加拉伸模量價格230-680GPa較高230-290GPa一般高AN含量致使氧化慢有時需要較高溫度，石墨化溫度高碳化工藝

碳化溫度相對較低產(chǎn)品認證

相對簡單能耗高產(chǎn)能分布應用領域日本歐美、航空航天工業(yè)領域非常關鍵、過程復雜

周期長、認證昂貴資料

：吉林碳谷招股說明書，《國產(chǎn)聚丙烯腈基大絲束碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀與分析》彭公秋等，產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)，國海證券研究所資料

：《國產(chǎn)聚丙烯腈基大絲束碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀與分析》彭公秋等，國海證券研究所20大絲束碳纖維生產(chǎn)技術難度大

根據(jù)賽奧碳纖維發(fā)布數(shù)據(jù)，2022年全球標模-大絲束碳纖維需求量67.5萬噸，占比50%。

大絲束碳纖維生產(chǎn)技術難度更大，體現(xiàn)在原絲、預浸料和碳化等多個環(huán)節(jié)的均勻性和毛絲控制等方面。圖表：2022年全球碳纖維需求占比圖表：大絲束碳纖維生產(chǎn)技術難度更大環(huán)節(jié)原絲指標指標解釋內(nèi)容生產(chǎn)50k大絲束碳纖維，要求一個噴絲板上的50000個孔里噴出來的每根絲的均勻度都CV值

離散程度，體現(xiàn)碳纖維的均

一樣，相比小絲束碳纖維難度升級。此外，勻性大絲束在凝固成型、牽伸、預氧化、碳化、上漿等的均勻性難度極大。因此，大絲束碳纖維的離散系數(shù)一般較大。在張力作用下產(chǎn)生應力集中，

原絲的缺陷主要包括內(nèi)部孔洞、內(nèi)部裂紋、毛絲

超過其承載能力時，缺陷部

表面裂紋和機械損傷等，大絲束碳纖維毛絲位發(fā)生斷裂，產(chǎn)生毛絲調(diào)控更難。①絲束較大、易于集聚，因此展紗效果不好，進而造成樹脂對大絲束纖維束內(nèi)部浸潤性較差，絲束間容易產(chǎn)生孔隙且容易造成樹脂相的富集與分離等缺陷；②在大絲束碳纖維展紗過程中會出現(xiàn)毛絲甚至斷紗，影響預浸料的制備工藝性，導致復合材料力學性能分散性較大。將纖維均勻展開從而降低單層厚度增加，進行鋪層設計預浸料碳化展紗碳化環(huán)節(jié)會發(fā)生劇烈的化學反應，有可能會導致大絲束纖維分子結構中的某些鍵斷裂。--資料

：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料

：北京市碳纖維工程技術研究中心，《國產(chǎn)聚丙烯腈基大絲束碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀與分析》彭公秋等，《PAN基碳纖維毛絲成因分析和解決方法》馬祥林等，國海證券研究所21碳纖維長期被日美歐企業(yè)壟斷，中國企業(yè)取得長足進步

PAN基碳纖維的生產(chǎn)起步于20世紀60年代，日美領先。日本高度重視高性能PAN基碳纖維及能源和環(huán)境友好相關技術開發(fā)，培育出了東麗、三菱等一批碳纖維行業(yè)領軍企業(yè)。1988年，美國國會通過法令，軍用碳纖維所用聚丙烯腈原絲要逐步實現(xiàn)自給，由此扶持了赫氏、氰特等本土碳纖維企業(yè)的發(fā)展。上世紀90年代卓爾泰克開始研發(fā)并推進低成本大絲束在工業(yè)領域的應用，形成了高性能小絲束和低成本大絲束兩種技術路線，2014年，卓爾泰克被東麗收購。目前，世界碳纖維技術仍主要掌握在日本公司手中，其生產(chǎn)的碳纖維無論質量還是數(shù)量上均處于世界領先地位，日本東麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產(chǎn)“領頭羊”。

我國碳纖維工業(yè)總體上與日本碳纖維的研發(fā)同步進行，經(jīng)歷了長期低水平徘徊、技術轉型和快速發(fā)展3個階段。依靠長期自主研發(fā)，打破了國外技術裝備封鎖，碳纖維產(chǎn)業(yè)化目前取得長足進步。圖表：碳纖維發(fā)展歷史國內(nèi)中復神鷹、吉林化纖等企業(yè)紛紛突破碳纖維生產(chǎn)技術并將產(chǎn)能規(guī)模提升至萬噸以上2022資料：賽奧碳纖維技術公眾號，《美國卓爾泰克公司炭纖維的發(fā)展》趙稼祥，國海證券研究所22碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)環(huán)相扣圖表：碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈及相關公司梳理資料：新材料在線,中簡科技招股書,光威復材招股書,吉林碳谷公司公告,國海證券研究所23目錄u碳纖維性能優(yōu)越，工藝復雜u多重拉動，需求快速增長u產(chǎn)能釋放疊加提質增效u行業(yè)關注標的u風險提示24碳纖維廣泛應用于國防工業(yè)以及高性能民用領域

碳纖維應用于高端領域，發(fā)展前景廣闊。碳纖維具有目前其他材料難以比擬的高比強度（強度比密度）及高比剛度（模量比密度）性能，還具有耐腐蝕、耐疲勞等特性，廣泛應用于國防工業(yè)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，是一種國家亟需、應用前景廣闊的戰(zhàn)略性新材料。圖表：碳纖維重點應用領域示意資料：中簡科技招股說明書，國海證券研究所252022年中國碳纖維需求已占全球總量的一半以上

根據(jù)賽奧碳纖維和Wind數(shù)據(jù)推算，2015-2022年全球碳纖維需求年均復合增速達14.3%，中國碳纖維需求年均復合增速達23.7%。

根據(jù)賽奧碳纖維和Wind，中國碳纖維需求從2015年的1.68萬噸增長至2022年的7.44萬噸，全球占比從31.7%提升至55.1%。圖表：2015-2022年，全球碳纖維需求CAGR達14.3%圖表：2015-2022年，中國碳纖維需求CAGR達23.7%資料：Wind，賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料：Wind，賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所26碳纖維需求多點開花，風電仍具潛力

從下游應用結構上看，風電葉片和體育休閑依然占據(jù)絕對主流。根據(jù)賽奧碳纖維，2022年全球碳纖維需求量占比前三的領域依次是風電葉片25.7%、體育休閑

17.8%、航空航天軍工14.9%，國內(nèi)碳纖維需求量占比前三的領域依次是體育休閑30.9%、風電葉片23.5%、碳碳復材9.1%。

從中國與全球應用對比來看，國內(nèi)多領域發(fā)力，風電碳纖維在國內(nèi)有較大發(fā)展空間。航空航天軍工及壓力容器迅猛發(fā)展，大幅度縮小與國際差距，達到相當水平，2022年碳纖維需求量同比分別+290%/+100%

；國內(nèi)體育休閑、碳碳復材、建筑、電子電氣已成為特色優(yōu)勢應用市場，2022年需求量同比分別+31%/-3%/+24%/+43%；風電(扣除大量來料加工，只統(tǒng)計國內(nèi)風電廠家用量)與國際依然有巨大差距，2022年風電碳纖維用量同比-22%；汽車及混配模成型因中國新能源車高速發(fā)展而潛力巨大，2022年碳纖維需求量同比分別+50%/+33%。圖表：2022年中國碳纖維下游需求結構圖表：2022年全球碳纖維下游需求結構資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所27航空航天領域有望成為碳纖維需求熱點

目前在航空航天領域，全球碳纖維需求主要集中在商用飛機、軍用飛機和無人機三大領域。根據(jù)賽奧碳纖維發(fā)布報告，隨著疫情逐步消散，商用航空持續(xù)回暖，2023年加速回暖，回到2019年水平；其他航空市場如無人機、軍機等受疫情影響不大，依然保持較高速穩(wěn)定增長。

2022年全球航天航天領域碳纖維需求量達到2.01萬噸，同比增長超20%。根據(jù)賽奧碳纖維，2025年及2030年需求量有望分別達到2.82萬噸和4.98萬噸，持續(xù)保持可觀的增速。

2022年我國航空航天領域碳纖維需求量為0.78萬噸。隨著人工智能、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等尖端技術快速發(fā)展，碳纖維在衛(wèi)星、火箭、大飛機、機器人等領域有望實現(xiàn)需求持續(xù)增長。圖表：2022年航空航天領域碳纖維需求結構圖表：全球航空航天領域碳纖維需求量及未來預測資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所28衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)持續(xù)催化，衛(wèi)星、火箭有望打開碳纖維應用新格局

我國在航天領域對碳纖維復合材料（CFRP）結構的研究始于上世紀70年代，自從1984年我國東方紅1號衛(wèi)星上首次使用碳纖維/環(huán)氧復合材料以后，CFRP

在我國衛(wèi)星的結構件、大型運載火箭以及空間相機上獲得了廣泛的應用。

在衛(wèi)星方面，目前我國自行研制的衛(wèi)星結構中，大量采用CFRP結構。因為衛(wèi)星結構純屬有效載荷，減重的經(jīng)濟效益很大，又因其空間環(huán)境惡劣，要求衛(wèi)星結構的尺寸和性能穩(wěn)定、變形一致，所以在衛(wèi)星的主體骨架結構、外殼結構、太陽能電池板組件、桁架結構、天線結構、儀器安裝板和支架結構等都在不斷擴大使用CFRP。

根據(jù)李威等《碳纖維復合材料在航天領域的應用》一文研究，運載火箭上所采用的CFRP件在質量上比鋁合金構件節(jié)省約10%-25%。在運載火箭方面，由于CFRP具有耐高溫、比強度和比模量高等力學特性，常被應用在火箭的排氣錐體、發(fā)動機蓋、殼體、燃燒室、發(fā)動機噴管、喉襯、擴散段及整流罩等部位。圖表：國內(nèi)衛(wèi)星應用碳纖維復合材料的結構件圖表：碳纖維復合材料在我國運載火箭上的應用名稱結構要素應用結構件名稱波紋承力筒夾層結構板最大件尺寸/mm產(chǎn)品結構要素碳纖維蒙皮、桁條、對接框、彈簧支架、開口加強的衛(wèi)星支架碳纖維蒙皮、鋁蜂窩芯子夾層結構衛(wèi)星支架碳纖維蒙皮、桁條、對接框、彈簧支架、開口加強的加筋結構碳纖維“工”形截面整體成型碳纖維“口”形截面整體成型碳纖維工字型截面梁、構成組合梁,形成外圓直徑3000mm碳纖維帽形加強框,各類直徑均可實現(xiàn)質量:約1000kg碳纖維蒙皮、鋁蜂窩芯子構成的夾層結構。直徑達到4.2m，長達11m碳纖維蒙皮、鋁蜂窩芯子夾層結構，上端φ2700mm，下端φ3240mm，高550mm由4根變截面“工”字型梁整體成型而成，形成外圓φ2700mmCZ-2E火箭CZ-3火箭火箭結構碳纖維波紋簡、對接框、環(huán)框、縱桁組成衛(wèi)星接口支架高:1983，錐段大端內(nèi)徑:11621668x158：1250x1985碳纖維面板、鋁蜂窩芯子加筋殼梁太陽電池陣基板碳纖維網(wǎng)格面板、鋁蜂窩芯子火箭結構儀器艙結構1755x2581連接架支架2581x750：2581x810碳纖維方管、鈦合金接頭碳纖維型材、鋁合金接頭“K”形梁儀器艙結構950x2030環(huán)向加強框碳纖維筒箭體加筋殼結構8根碳纖維管(長652)、鋁合金消旋支架高:580，大端外徑：887接頭CZ-3火箭、CZ-2E火箭等CZ-2C/FP支承有效載荷整流罩電池梁喇叭天線支撐筒“工”字型，750x54x44高約280，大端直徑約250高約300，大端直徑約140碳纖維和鈦合金混雜結構CFRP本體，鍍銅、金等CFRP、雙錐兩端法蘭有效載荷支架“井”字梁CZ-2C/FP分配資料：《碳纖維復合材料在航天領域的應用》李威等，國海證券研究所資料：《碳纖維復合材料在航天領域的應用》李威等，國海證券研究所29航空航天領域碳纖維復材應用比例提升

據(jù)中簡科技招股說明書，用碳纖維復合材料代替鋼或鋁，減重效率可達到20%-40%。飛機結構材料約占起飛總重量30%左右，減輕結構材料重量可帶來諸多好處。對軍機而言，減重在節(jié)省燃油的同時擴大了作戰(zhàn)半徑，提高了戰(zhàn)場生存力和戰(zhàn)斗力；對客機而言，減重節(jié)省了燃油、提高了航程和凈載能力，具有顯著的經(jīng)濟效益。以碳纖維復材為主應用于飛機的機頭、尾翼、機翼蒙皮等，滲透率持續(xù)提升。

1）軍用方面：國外軍用飛機從最初將復合材料用于尾翼級的部件制造到今天用于機翼、口蓋、前機身、中機身、

整流罩等。

2）民用方面：早期的A310、B757和B767上，碳纖維復合材料的占比僅為5%-6%。目前，波音B787機身中復合材料占比約50%，碳纖維使用量大大提升。圖表：各種飛行器減重的經(jīng)濟效益數(shù)據(jù)分析表圖表：復合材料在商用飛機滲透率不斷提升種類效益/(美元/KG)60輕型民航機直升機100航空發(fā)動機戰(zhàn)斗機450450復合材料占比干線飛機450超音速民航機近地軌道衛(wèi)星同步軌道衛(wèi)星航天飛機100020002000030000資料

：《碳纖維及石墨纖維》賀福，中簡科技招股說明書，國海證券研究所資料

：HEXCELCORP，中簡科技招股說明書，國海證券研究所30國產(chǎn)大飛機為碳纖維帶來確定性增量

目前的國產(chǎn)大型客機主要有中國商飛制造的C919與ARJ21兩款機型。2014年12月，ARJ21支線客機取得型號合格證。2022年9月，C919客機成功取證，標志著我國擁有了一款可以投入航線運營的單通道干線客機。此前中國商飛共收到來自28家客戶的815架C919訂單；2022年11月8日，七家租賃公司與中國商飛又簽署300架C919飛機和30架ARJ21飛機確認訂單；2023年9月28日，中國商飛與東航簽訂C919最大單筆訂單100架。因此，據(jù)我們不完全統(tǒng)計，C919擁有1215架訂單總量。

遠期看，1215架C919訂單全部交付對應碳纖維需求量約5882噸，對應約13.4億元市場空間；根據(jù)商飛規(guī)劃，C919采取分步走策略，碳纖維復合材料將逐步從10%-15%提升到23%-25%，若達25%則對應碳纖維需求量約12788噸和29.1億元市場空間。假設：1）現(xiàn)有1215架C919訂單按期交付；2）碳纖維機身重量占比11.5%，單架飛機碳纖維用量4.8噸；3）所需碳纖維價格按照22.8萬元/噸計。圖表：國產(chǎn)大型客機C919產(chǎn)能及預測圖表：碳纖維在國產(chǎn)大飛機中的應用資料：《大飛機引領先進材料發(fā)展》吳光輝資料：鈦媒體，中國商飛，國海證券研究所31機器人有望打開碳纖維新的增量市場

碳纖維高性能復材有望逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬材料制作機器人零部件。相較于傳統(tǒng)機械臂的鋁、鋼等金屬材料，碳纖維復合材料的密度更低，在機器人關節(jié)、機械手臂、手臂連桿等機器人零部件上幫助機器人顯著減重，降低慣量，提高操作速度，降低撓度。此外，碳纖維在強度、比模量、導電性、熱膨脹系數(shù)、抗振吸能性、耐蝕性等各方面特性的優(yōu)勢都更為突出。

人形機器人有望帶來大市場。工信部印發(fā)《人形機器人創(chuàng)新發(fā)展指導意見》指出，人形機器人有望成為繼計算機、智能手機、新能源汽車后的顛覆性產(chǎn)品。到2025年，人形機器人創(chuàng)新體系初步建立，“大腦、小腦、肢體”等一批關鍵技術取得突破，整機產(chǎn)品達到國際先進水平，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)；到2027年，人形機器人技術創(chuàng)新能力顯著提升，構建具有國際競爭力的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，綜合實力達到世界先進水平。圖表：碳纖維機械臂與傳統(tǒng)金屬材料機械臂性能對比對比圖表：碳纖維機械臂密度/g·cm-2抗拉輕比強度拉伸模比模量材料度/MPa

MPa/(g·cm-2)

量/GPa

GPa/(g·cm-2)不銹鋼（SUS301）7.82.7820420105156195722527鋁合金340-2100高強鋼7.844-26920827α鈦合金4.5100017592221171402689碳纖維復合材料1.571120資料：國家材料腐蝕與防護科學數(shù)據(jù)中心，國海證券研究所資料：《機器人輕量化材料應用的研究進展》于成濤等32碳纖維是風電葉片的增強材料，拉擠工藝成本最低

碳纖維應用于風電葉片中關鍵結構如梁帽、主梁等。碳纖維主梁的工藝主要有三種，分別為預浸料工藝、碳布灌注工藝和拉擠碳板工藝。維斯塔斯專利技術拉擠板工藝效率最高、成本最低，且纖維含量高，質量穩(wěn)定，適合大批量生產(chǎn)。2019年風電葉片行業(yè)用碳纖維量超過2萬噸，

其中80%用于生產(chǎn)拉擠碳梁片材。

維斯塔斯專利2022年7月到期，有望提高碳纖維在葉片中的滲透率。2020年其他風電巨頭如西門子-歌美颯、GE-LM、Nordex等，均在新的機型中采用了碳纖維拉擠板制造與測試樣機。國內(nèi)廠商光威復材擁有碳梁自主專利技術，目前已開展對國內(nèi)風電葉片碳梁的應用推廣。圖表：風電葉片主體結構示意圖圖表：3種工藝加工的主梁用碳纖維復合材料力學性能對比資料：上緯新材招股說明書資料：《碳纖維在風電葉片中的應用進展》牟書香等，國海證券研究所33風機大型化推動碳纖維滲透率提升

風機大型化推動碳纖維在葉片中滲透率不斷提高，降低機組的綜合成本。風機大型化是未來的發(fā)展趨勢，葉片重量隨著長度增加呈幾何級數(shù)增長，使得風機載荷增大、風機部件成本增加。在滿足剛度和強度的前提下，采用碳纖維的風輪葉片比玻璃鋼葉片質量輕30%以上，雖然碳纖葉片成本上升，但其帶來的傳動鏈上相關部件以及塔筒的優(yōu)化減重，使得風電機組的整體成本降低10%以上。例如120m的碳纖維風輪葉片可以減少總體自重達38%，使得風電機組的整體成本下降14%。圖表：風電機組平均風輪直徑不斷增加圖表：碳纖維滲透率與葉片長度呈正相關136100%90%1291401201008012011280%10570%60%50%40%30%20%10%0%99948985817860402002010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020<80m80~89m110~119m≥140m90~99m100~109m130~139m120~129m平均風輪直徑資料：CWEA，國海證券研究所資料：Sandia國家實驗室，《碳纖維在風電葉片中的應用進展》牟書香等34碳纖維拉擠板在風電葉片中的應用將大幅提升

隨著低速風機和海上風機不斷發(fā)展，輕質高強的碳纖維是超大型葉片增強材料的必然選擇。風電葉片主流結構材料是玻璃纖維，但目前玻璃纖維性能已經(jīng)趨于極限，已經(jīng)難以滿足葉片大型化、輕量化的要求，輕質高強的碳纖維是超大型葉片增強材料的必然選擇。根據(jù)Wood

Mackenzie，預計到2030年陸上風電將有超80%應用碳纖維拉擠板，而海上風電則100%應用碳纖維拉擠板。

碳玻混主梁葉片綜合了玻璃纖維的低成本和碳纖維的高性能，為目前折中路線。中復連眾、西門子歌美颯、艾爾姆、Repower、明陽智能、運達股份等，均在研發(fā)制造碳?；熘髁喝~片技術。2022年6月11日，運達股份10MW

級110米海上葉片YD110通過全尺寸靜力測試，采用雙梁三腹板、碳?；齑罅旱慕Y構形式。圖表：2021-2030年陸上和海上風電葉片主梁材料占比發(fā)展趨勢資料：《碳纖維在風電葉片中的應用進展》牟書香等，WoodMackenzie，國海證券研究所（*代表預測值）35風電招標量高位推動行業(yè)持續(xù)發(fā)展

2022年風電招標容量達歷史新高，2023年前三季度招標量依然可觀。2022年國內(nèi)風電裝機并網(wǎng)容量有所下滑，但風電設備招標容量創(chuàng)歷史新高，達近100GW；2023年前三季度，風電招標量依然可觀，超60GW，為未來風電裝機量奠定了堅實基礎。

多省市發(fā)布“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃，風電新增裝機規(guī)模將超300GW。內(nèi)蒙古、新疆、甘肅、河北等在內(nèi)的多省市發(fā)布“十四五”遠景目標綱要，“十四五”期間風電新增容量累計313GW。圖表：全國風電設備招標容量持續(xù)高位圖表：“十四五”期間，29省市風電新增規(guī)劃容量313GW風電新增規(guī)劃容量（GW）6050403020100內(nèi)

蒙新古疆甘

肅河

北廣

東吉

林廣

西江

蘇海

南河

南黑

龍遼江寧山

東云

南青

海四

川湖

南湖

北貴

州浙

江寧

夏福

建重

慶安

徽江

西上

海天

津北

京資料：金風科技官網(wǎng)，國家能源局，中電聯(lián)，國海證券研究所資料：金風科技官網(wǎng)，國海證券研究所36預計2025年國內(nèi)風電企業(yè)碳纖維需求量3.7萬噸，遠期有望13.1萬噸

風電維持高景氣度，帶動碳纖維持續(xù)向好。我們預計2023~2025年國內(nèi)風電吊裝容量達47GW/55GW/70GW，其中海上風電吊裝容量達2/5/10GW。

多因素助推碳纖維滲透率提升。根據(jù)賽奧碳纖維，2020-2022年國內(nèi)風電企業(yè)碳纖維需求量約為0.25/0.45/0.480萬噸（不含維斯塔斯），對應滲透率約為3%/6%/7%。未來隨著維斯塔斯拉擠工藝專利到期、國內(nèi)碳纖維持續(xù)降本增效、海上風電快速滲透及風機大型化趨勢等多重利好因素疊加，假設2023年-2025年碳纖維滲透率為12%/25%/40%，則預計對應碳纖維需求量為0.73/1.80/3.67萬噸。遠期假設我國年新增風電裝機達100GW且碳纖維滲透率達100%，則理論最大碳纖維需求有望達13.1萬噸。圖表：國內(nèi)企業(yè)風電領域碳纖維需求量及預測（不含維斯塔斯）2020202120222023E2024E2025E遠期中國陸上風電新增裝機量，GW中國海上風電新增裝機量，GW中國風電新增裝機量總計，GW葉片使用碳梁時：50.583.8541.4414.4855.9244.675.1644.641.9150.005.0060.0010.0070.0070.0030.0054.4349.8346.5555.00100.00單位GW碳梁理論需求量，萬米/GW平均每米碳梁消耗碳纖維質量，Kg單位GW碳纖維理論需求量，噸/GW碳纖維理論需求量，噸1870.71870.71870.71870.71870.71870.71870.71310713193%1310732726%1310652927131072066251310131030100%滲透率，%（實際需求量/理論需求量）碳纖維實際需求量，噸25004500480073191801736688131030資料

：國家能源局，CWEA，BNEF，賽奧碳纖維技術公眾號，光威復材投資者問答，北極星風力發(fā)電網(wǎng)，《風能》，風芒能源，《碳纖維在風電葉片中的應用進展》牟書香等，《碳纖維及其復合材料在風電機組全生命周期中的應用》張可可等，國海證券研究所37成本是碳纖維在風電大規(guī)模應用的關鍵因素

碳纖維主梁葉片能否實現(xiàn)大規(guī)模應用與成本息息相關。結合北極星風力發(fā)電網(wǎng)、中材科技風電葉片股份有限公司等測算，當碳纖維價格降低到80元/kg時，風電行業(yè)對葉片規(guī)?；瘧锰祭w維的接受度會比較高；此外，世界風能協(xié)會、中國可再生能源學會風能專業(yè)委員會認為，當碳纖維價格下降至70-100元/kg時，將對風電行業(yè)帶來翻天覆地的變化。目前碳纖維頭部供應商卓爾泰克批量供應的碳纖維價格（約13美元/kg）可以作為大絲束碳纖維企業(yè)的參照。因此綜合來看，我們認為碳纖維價格達到80元/kg以下時有望為逐步打開碳纖維在風電行業(yè)的大規(guī)模應用。

根據(jù)百川盈孚，截至2023年12月，國內(nèi)大絲束碳纖維已降至80元/kg以下，碳纖維在風電領域的應用有望逐步進入放量階段。圖表：國內(nèi)大絲束碳纖維和玻璃纖維價格走勢資料：百川盈孚，國海證券研究所38碳纖維為碳基復材重要原料

先進碳基復合材料是指以碳纖維為增強體，以碳或碳化硅等為基體，以化學氣相沉積或液相浸漬等工藝形成的復合材料，主要包括碳/碳復合材料產(chǎn)品（碳纖維增強基體碳）、碳/陶復合材料產(chǎn)品（碳纖維增強碳化硅）等。圖表：碳/碳復材制備工藝原理步驟一:碳纖維經(jīng)過織布、成網(wǎng)、準三維成型、復合針刺等技術，形成碳纖維預制體(毛坯)。步驟二:甲烷經(jīng)過高溫裂解，分解出碳和氫。步驟三:碳沉積附著于預制體中的碳纖維上，形成碳/碳復合材料，該工藝過程需要重復多個沉積周期。步驟四:把經(jīng)過重復多次化學氣相沉積的碳/碳復合材料在2200度以上的高溫中純化和石墨化，使產(chǎn)品性能達到使用要求。資料：金博股份招股書，國海證券研究所39碳碳復材在光伏熱場領域更具優(yōu)勢，消耗品屬性日益凸顯

碳碳復材相比傳統(tǒng)石墨材料具有顯著的優(yōu)勢。采用碳碳復合材料相比傳統(tǒng)石墨材料具有更優(yōu)異的保溫性、強度、韌性，且不易破碎，可有效降低生產(chǎn)能耗、提升設備使用壽命，從而降低整個生產(chǎn)成本。碳碳復材熱場部件主要包括坩堝、導流筒、保溫筒、加熱器等，是單晶拉制爐熱場系統(tǒng)的關鍵部件，在性價比方面相比傳統(tǒng)石墨材質展現(xiàn)出了非常大的優(yōu)勢。

碳碳復材呈現(xiàn)消耗品屬性。碳碳復材熱場部件為消耗品，每年存在新增需求、替換需求和改造需求。坩堝的替換周期為2個/年，加熱器的替換周期為2-3個/年，其他部件的替換周期為2個/3年。硅料技術路線差異對熱場無實質性影響，拉晶路線迭代將加大熱場部件的損耗。在單晶硅棒生產(chǎn)上，目前以直拉法為主，直拉法分為連續(xù)拉晶(CCZ)和重復拉晶(RCZ)。行業(yè)內(nèi)主流方法為RCZ，目前正處于由RCZ向CCZ過渡階段。CCZ路線中，雙層石英坩堝引入了更多的氧，會加大對熱場部件的損耗。圖表：碳碳復合材料熱場部件在單晶爐中的應用名稱坩堝簡介承載石英坩堝，保持液面穩(wěn)定，具有安全、經(jīng)濟和可設計等特點，能最大限度提高裝料量引導氣流，形成溫度梯度，具有安全、節(jié)能和高效等特點，能提高單晶硅生長速率導流筒構建熱場空間，隔熱保溫，具有節(jié)能、可設計特點，大幅度提高使用壽命和節(jié)能保溫筒加熱器提供熱源，熔化硅料，具有安全、經(jīng)濟和可設計等特點板材電極導流筒定位與承載，具有安全、節(jié)能等特點連接發(fā)熱體與水冷銅電極，具有節(jié)能等特點資料：金博股份招股書，國海證券研究所40碳碳復材在光伏熱場滲透率持續(xù)攀升據(jù)金博股份公告，碳基復合材料在光伏熱場中對傳統(tǒng)石墨的替代率約為60%~65%，未來仍有較大提升空間：

趨勢一：大尺寸硅片市占率快速提升，我國部分企業(yè)已經(jīng)產(chǎn)線全部轉成182、210mm大尺寸。制備大直徑的產(chǎn)品時，傳統(tǒng)石墨熱場材料成型困難，而且純度要求高，制備成本高昂，制備周期和交貨周期較長。碳碳復合材料熱場產(chǎn)品性價比更高，通過做得更薄，從而可以利用現(xiàn)有設備生產(chǎn)直徑更大的單晶產(chǎn)品，

節(jié)約新設備投資費用。

趨勢二：P

型電池轉換效率已接近極限，N型電池將成為下一代主流電池技術。P型、

N型單晶熱場部件的純度要求分別為<200ppm和<100ppm，N型電池純度要求更高，石墨件中揮發(fā)出來的雜質或石墨降解形成的顆粒會污染硅熔體，影響晶體品質。圖表：大尺寸硅片將成為主流圖表：N型電池片迎來窗口期資料：CPIA，國海證券研究所資料：CPIA，國海證券研究所41光伏仍有較大的發(fā)展空間

當前光伏發(fā)電在全部發(fā)電方式中占比仍然較低。盡管全球能源轉型步伐加速，但當前世界仍以不可再生能源為主，2020年全球不可再生能源發(fā)電量在全球發(fā)電量占比為71%，光伏發(fā)電占比從2015年的1.0%逐步提升至2020年的3.1%，占比仍然較低。根據(jù)國家能源局，2022年我國發(fā)電裝機容量約25.6億千瓦，其中火力發(fā)電為13.3億千瓦，占比52%；太陽能發(fā)電3.9億千瓦，占比15%。

我國光伏發(fā)電仍有較大發(fā)展?jié)摿驮鲩L空間。2023年1-9月我國光伏新增發(fā)電裝機容量達128.94GW，同比增加76.33GW，同比增長145%，實現(xiàn)大幅增長，景氣度有增無減。據(jù)中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會預測，2025年全球新增光伏裝機量有望達到550GW，2021-2025年復合增速達到34.1%。圖表：全球太陽能光伏發(fā)電量占比仍較低圖表：全球光伏新增裝機容量及預測資料：歐洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會，國海證券研究所資料：CPIA，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會，國海證券研究所42碳碳復材在光伏中滲透率增長迅速

隨著單晶規(guī)格的增大，碳纖維在碳碳熱場領域的滲透率快速提升。以坩堝為例，2010年碳基復合材料的滲透率不足10%，到2020年，滲透率已經(jīng)超過95%，其余的部件還有較大的替代空間。圖表：中國碳碳熱場領域碳纖維復合材料滲透率快速提升年份產(chǎn)品2010年碳基復合材料2016年碳基復合材料2020年碳基復合材料等靜壓石墨>90%等靜壓石墨<50%等靜壓石墨<5%坩堝<10%<10%<10%<1%>50%<30%<30%<3%>95%>60%>55%<5%導流筒保溫桶加熱器其他>90%>70%<40%>90%>70%<45%>99%>97%>95%<5%>95%<20%>80%>40%<60%資料：金博股份公告，國海證券研究所43預計2025年碳碳熱場碳纖維需求量近1.5萬噸

基于光伏裝機持續(xù)大幅增長以及碳碳熱場部件滲透率增加，我們預計2023年碳碳熱場領域碳纖維需求量將接近10000噸，2025年需求量有望接近15000噸。圖表：中國碳碳熱場領域碳纖維市場規(guī)模測算年份202117096%65%60%6%202223097%70%65%7%2023E3502024E4502025E550全球光伏新增裝機量(GW)坩堝98%99%100%85%導流筒保溫筒加熱器75%80%碳碳復合材料滲透率70%75%80%8%9%10%中國碳碳復合材料需求（t）401036096251562611092998313613122521638314745中國碳碳復合材料領域碳纖維需求（t）資料

：CPIA，IEA，中國有色金屬工業(yè)協(xié)會硅業(yè)分會，國海證券研究所44預計2025年全球體育休閑碳纖維需求達3.19萬噸，2021-2025CAGR達15%

體育休閑領域應用是碳纖維應用基本盤之一。體育領域碳纖維主要用于球桿球拍、滑雪桿、自行車及釣魚竿等。

碳纖維在體育休閑領域的應用預計總體保持平穩(wěn)增長。2020年受疫情影響，群體運動器材大幅下滑，個人運動休閑器材有所上升，整體增速有所回落。2021年，部分國家開始放開群體運動，體育器材需求回升。近三年，中國碳纖維應用主引擎風電需求疲軟，而整個市場需求依然保持高速增長，主要源于體育器材這一碳纖維需求的“壓艙石”。圖表：2022年全球休閑體育碳纖維需求結構圖表：全球體育休閑碳纖維需求及預測資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所45預計2025年全球汽車領域碳纖維需求達1.44萬噸，2021-2025CAGR為11%

碳纖維復合材料應用于汽車領域具有質量輕、強度高、抗沖擊性好、減震隔音性能高的優(yōu)勢，同時提高汽車集成度，減少零部件，有助于降低汽車生產(chǎn)線投資規(guī)模。

前期由于成本高企，碳纖維主要應用于F1賽車、豪華車等高端車，目前逐步擴大應用的趨勢。2020年推出的雪佛蘭C8車架部分采用了弧形拉擠的碳纖維復合材料。2021年3月，廊坊的飛澤復材為蔚來ES6（中國第一款批量采用碳纖維的車款）生產(chǎn)的5萬套碳纖維復材后地板開始下線。

汽車輕量化是大勢所趨，同時新能源車對減重需求更高，將帶動對碳纖維的需求逐漸放量。根據(jù)賽奧碳纖維，預計2025年全球汽車領域碳纖維需求達1.44萬噸，2021-2025年CAGR為11%左右。圖表：HCR碳纖維車身圖表：全球汽車碳纖維需求及預測資料：蓋世汽車社區(qū)資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所46壓力容器保持較高景氣度，預計2021-2025CAGR達27%

高壓氣態(tài)儲氫是目前唯一商用的儲氫技術，儲氫氣瓶是未來壓力容器用碳纖維主要增長點。2021年國內(nèi)壓力容器碳纖維需求約3000噸，其中呼吸氣瓶用量約600噸，天然氣氣瓶約500噸，儲氫氣瓶約1900噸。

氫燃料電池汽車助推氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。據(jù)高工氫電統(tǒng)計，2021年中國市場氫燃料電池車載儲氫系統(tǒng)出貨4129套，同比增長67.85%；車載儲氫瓶出貨量為30284支，同比增長122.43%。至2025年我國氫燃料電池汽車總計規(guī)劃推廣數(shù)量達6.6萬輛，有望全部落地助推氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。圖表：IV型碳纖維纏繞儲氫瓶結構和2022年國內(nèi)壓力容器碳纖維需求結構

圖表：全球壓力容器碳纖維需求及預測資料

：《IV型儲氫瓶用復合材料及制備工藝》，賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料

：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所47目錄u碳纖維性能優(yōu)越，工藝復雜u多重拉動，需求快速增長u產(chǎn)能釋放疊加提質增效u行業(yè)關注標的u風險提示48中國成為全球碳纖維最大產(chǎn)能國

2021年，中國首次超越美國成為全球碳纖維最大產(chǎn)能國。根據(jù)賽奧碳纖維，

2021年國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能6.34萬噸，占全球總產(chǎn)能20.76萬噸的31%；2022年中國碳纖維產(chǎn)能占比持續(xù)提升，已達到43%。

國內(nèi)企業(yè)已克服低達產(chǎn)率瓶頸。產(chǎn)能利用率從2015年的10.5%達到了2022年的53.3%。圖表：中國碳纖維需求量及全球占比持續(xù)走高圖表：2022年中國大陸碳纖維產(chǎn)能占比43%，全球第一資料：賽奧碳纖維技術公眾號，國海證券研究所資料：賽奧碳纖維技術公眾號49國內(nèi)碳纖維企業(yè)群雄并起，2022年進口比例降至40%以下

國內(nèi)碳纖維企業(yè)產(chǎn)能提升，多家企業(yè)逐鹿碳纖維行業(yè)。以吉林化纖、中復神鷹等企業(yè)為代表，多家企業(yè)布局包括碳纖維原絲、碳纖維在內(nèi)的產(chǎn)能。

國內(nèi)碳纖維需求仍依賴進口，但進口比例明顯降低。根據(jù)賽奧碳纖維，2021年中國碳纖維需求僅46.9%于中國大陸，仍有超50%依賴進口；2022年中國碳纖維需求

61%來自于中國大陸，進口比例降至39%，但仍存在較大進口替代空間。圖表：2022年國內(nèi)碳纖維企業(yè)的原絲及碳纖維產(chǎn)能（噸）資料：賽奧碳纖維技術公眾號50國內(nèi)供應發(fā)力，碳纖維進口明顯減少，出口呈增加趨勢

根據(jù)賽奧碳纖維信息，2022年，中國臺灣、韓國、德國對中國大陸出口均有不同程度降低，主要原因是；匈牙利及美國對中國大陸出口降低，而墨西哥大增，主要原因是匈牙利因為天然氣短缺的停產(chǎn)，卓爾泰克對中國大陸出口對比2021年減少8.2%，主要是因為風電市場疲軟的原因；日本對中國大陸出口保持了高增長，這充分說明了日本產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢及客戶忠誠度。從進口碳纖維原產(chǎn)地來看：日本及韓國主要是小絲束產(chǎn)品，美國、墨西哥、匈牙利、德國主要是大絲束產(chǎn)品，而中國臺灣則是大小絲束兼顧。

總體來看，隨著國產(chǎn)碳纖維供應逐漸增加，我國碳纖維進口量持續(xù)降低，出口則呈增長態(tài)勢。圖表：碳纖維產(chǎn)品進口量及增速圖表：碳纖維產(chǎn)品出口量及增速資料：Wind，百川盈孚，國海證券研究所資料：Wind，百川盈孚，國海證券研究所51國內(nèi)企業(yè)大規(guī)模擴產(chǎn)，碳纖維行業(yè)迎來爆發(fā)期

國內(nèi)碳纖維龍頭大規(guī)模擴產(chǎn)，將改變世界碳纖維產(chǎn)能格局。從全球碳纖維企業(yè)的后續(xù)擴產(chǎn)計劃來看，碳纖維產(chǎn)能擴張主要以中國企業(yè)為主。國內(nèi)碳纖維行業(yè)目前產(chǎn)能集中度較高，根據(jù)百川盈孚，2022年CR4為67.3%。國產(chǎn)碳纖維廠商擴產(chǎn)持續(xù)推進，將改變?nèi)蛱祭w維供應格局，國產(chǎn)碳纖維迎來發(fā)展黃金機遇期。圖表：2022年全球碳纖維運行產(chǎn)能及后續(xù)擴產(chǎn)計劃（單位：千噸）資料：賽奧碳纖維技術公眾號52國內(nèi)迎來碳纖維擴產(chǎn)爆發(fā)期，但需關注落地程度

未來幾年國內(nèi)碳纖維企業(yè)擴產(chǎn)計劃總量預計接近30萬噸，但需關注各企業(yè)的項目落地性以及落地時間和實際產(chǎn)能，在供給短缺的背景下，率先實現(xiàn)項目落地并穩(wěn)定生產(chǎn)的企業(yè)將具備明顯的先發(fā)優(yōu)勢，搶占更多的市場份額。圖表：國內(nèi)碳纖維企業(yè)擴產(chǎn)計劃，2023年12月統(tǒng)計（產(chǎn)能單位：噸/年）預計投產(chǎn)節(jié)奏預計當年實際新增產(chǎn)能*2023E

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2025E生產(chǎn)商項目在建產(chǎn)能項目情況2023E20.62024E2025