基礎(chǔ)化工行業(yè)深度研究

1、一、碳纖維的性能優(yōu)異，下游應(yīng)用廣泛碳纖維是一種性能優(yōu)異的材料 碳纖維是由聚丙烯腈、黏膠纖維、瀝青纖維等有機(jī)纖維在 1000以上裂解 碳化形成的含碳量高于 90%的無機(jī)纖維，碳纖維呈黑色，其質(zhì)輕、強(qiáng)度高，密度僅是鋼的四分之一，而強(qiáng)度卻是鋼的十倍，同時(shí)具有易于成型、耐腐 蝕、耐高溫等多種優(yōu)良性質(zhì)，廣泛用于航空航天、風(fēng)電葉片、汽車工業(yè)、 體育休閑等領(lǐng)域。圖表 1：碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈航空航天體育休閑風(fēng)電葉片汽車工業(yè)壓力容器建筑補(bǔ)強(qiáng)碳纖維制品碳絲碳纖維復(fù)合材料預(yù)氧絲碳纖維中間體聚丙烯腈原絲聚丙烯腈基碳纖維丙烯腈聚丙烯腈原油 輕油 丙烯 丙烯腈行業(yè)下游碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈行業(yè)上游來源：新材料在線， 碳纖維在力學(xué)性能方面

2、，兼有碳材料的強(qiáng)抗拉力和纖維的柔軟可加工性，高強(qiáng)度、高模量；在物理性能方面，具有耐高低溫、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、摩擦系數(shù)小和各向異性；在化學(xué)性能方面，具有耐腐蝕性。圖表 2：碳纖維與其他材料力學(xué)性能對(duì)比材料密度（g/cm3）拉伸強(qiáng)度（Mpa）拉伸模量（Gpa）碳纖維1.5-22000-7000200-700鋁合金2.847075鈦合金4.51000110鋼7.81080210玻璃纖維/聚酯2150042來源：立鼎產(chǎn)業(yè)研究， 碳纖維的應(yīng)用通常呈現(xiàn)為碳纖維復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料由基體材料和增強(qiáng)纖維材料組成，在性能上互相彌補(bǔ)，根據(jù)不同的基體材料可分為樹脂基復(fù)合材料（CFRP）、碳/碳復(fù)合材料（C/C）、金屬

3、基復(fù)合材料（CFRM）、陶瓷基復(fù)合材料（CFRC）和橡膠基復(fù)合材料（CFRR），目前主要以樹脂基復(fù)合材料為主，約占全部碳纖維復(fù)合材料的 90%以上。圖表 3：樹脂基復(fù)合材料是碳纖維復(fù)合材料的主要形式分類子分類特點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域樹脂基復(fù)合材料熱固性樹脂（TS）強(qiáng)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（酚醛樹脂基）、航空航天結(jié)構(gòu)材料（環(huán)氧樹脂基）、釣魚竿、建筑補(bǔ)強(qiáng)等（CFRP）熱塑性樹脂（TP）耐濕熱、強(qiáng)韌、優(yōu)良的成型加工性碳/碳復(fù)合材料（C/C）由碳纖維及其制品（碳布等）增強(qiáng)的復(fù)合材料低密度、耐燒蝕、抗熱震、高導(dǎo)熱、低膨脹、摩擦磨損性能優(yōu)異導(dǎo)彈彈頭、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管、航天飛機(jī)

4、、飛機(jī)剎車盤、人工骨骼等金屬基復(fù)合材料（CFRM） 陶瓷基復(fù)合材料（CFRC）錒、鋁、鎳、銅高比強(qiáng)度、高比模量、優(yōu)異的疲勞強(qiáng)度-改善韌性、提高機(jī)械沖擊/熱沖擊性宇航結(jié)構(gòu)材料、汽車、鐵道、機(jī)械等發(fā)動(dòng)機(jī)高溫部件等橡膠基復(fù)合材料（CFRR）-改善熱疲勞性、提高使用壽命管材、耐磨襯輪、特殊密封件等來源：光威復(fù)材招股說明書，碳纖維主要以聚丙烯腈基為主 碳纖維按原絲類型可分為粘膠基、瀝青基和聚丙烯腈（PAN）基。其中聚丙烯腈（PAN）基由于其工藝相對(duì)簡單，性能優(yōu)良，是目前主流產(chǎn)品，產(chǎn)量約占全球碳纖維總量的 90%以上，而粘膠基和瀝青基碳纖維仍然處于開發(fā)階段，只有小規(guī)模的生產(chǎn)。圖表 4：三種碳纖維分類（原絲

5、分類）對(duì)比分類優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)應(yīng)用現(xiàn)狀聚丙烯腈（PAN）基成品品質(zhì)優(yōu)異，工藝簡單，產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)良-已經(jīng)成為碳纖維主流瀝青基原料來源豐富，碳化收率高粘膠基高耐溫性原料調(diào)制復(fù)雜，產(chǎn)品性能較低目前規(guī)模較小碳化收率低，技術(shù)難度大，設(shè)備復(fù)雜，主要用于耐燒蝕材料和隔熱成本高材料來源：光威復(fù)材招股說明書，圖表 5：三種碳纖維分類（原絲分類）占比瀝青基, 8%粘膠基, 1%聚丙烯腈（PAN）基, 91%來源：新材料在線， 碳纖維按照力學(xué)性能可分位高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高模型和高強(qiáng)高模型，劃分的維度為碳纖維的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量。上述標(biāo)準(zhǔn)是我國 2020 年發(fā)布的 GB/T 26752-2020 所規(guī)定的聚丙烯腈基碳纖維

6、國家標(biāo)準(zhǔn)，由于日本東麗在全球碳纖維行業(yè)中具有領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，業(yè)內(nèi)一般以日本東麗的產(chǎn)品牌號(hào)為基礎(chǔ)，將碳纖維產(chǎn)品劃定為 T300、T700、T800 等不同級(jí)別，國內(nèi)大部分碳纖維廠商在此基礎(chǔ)上確定自身的產(chǎn)品牌號(hào)，根據(jù)吉林碳谷的年報(bào)，隨著我國碳纖維技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)整體達(dá)到了 T400 的技術(shù)能力，部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)了 T700 碳纖維規(guī)?；a(chǎn)，T800 及以上已經(jīng)進(jìn)入了小批量試驗(yàn)生產(chǎn)。例如中復(fù)神鷹相繼開發(fā)出 T700、T800、T1000、M30、M35、M40 等級(jí)別的碳纖維，光威復(fù)材的產(chǎn)品涵蓋 T300、T700、T1000、M40J、M55J等。圖表 6：碳纖維力學(xué)性能劃分與海內(nèi)外牌號(hào)對(duì)比GB_T 26

7、752-2020按力學(xué)性國家標(biāo)準(zhǔn)牌能分類號(hào)東麗牌號(hào)日本東麗絲束拉伸強(qiáng)度（MPa）拉伸模量（Gpa）中復(fù)神鷹國內(nèi)企業(yè)對(duì)應(yīng)牌號(hào)光威復(fù)材恒神股份中簡科技GQ3522T3001K/3K/6K3530230SYT45TZ300HF10GQ4522T4003K/6K4610250高強(qiáng)型GQ4522SYT45 STZ700SHF20GQ4523T700S6K/12K/24K4900230SYT49GQ4524TZ700GHF30SYT49 S高強(qiáng)中模型QZ5526QZ6026 QZ7026T800S12K/24K5880294SYT55 STZ800SHF40ZT8 ZT9TZ800HHF40 TT1000

8、 G12K6370294SYT65TZ1000 GHF50T1100 G12K/24K7000324QZ5526M30S18K5690294QZ4526M35J6K4610343SYM35QM4035M40J6K/12K4400377SYM40TZ40JHM37ZM40 J高強(qiáng)高模QM4040M46J6K/12K4200、4020436M50J6K4120475型QM4045QM4050M55J6K4020540QM3555M60J3K/6K3820588來源：日本東麗官網(wǎng)，GB/T 26752-2020，中復(fù)神鷹招股書，碳纖維按絲束大小可分為大絲束和小絲束。目前普遍把每條絲束含有 48000

9、 根以上單絲的碳纖維劃分為大絲束，反之為小絲束。小絲束產(chǎn)量低、成本高，常用于國防和軍工、航空航天、體育休閑等領(lǐng)域，被稱為“宇航級(jí) 材料”；大絲束成本低，但生產(chǎn)控制難度大，可廣泛用于工業(yè)與民用領(lǐng)域， 如風(fēng)電葉片、壓力容器、汽車、軌道交通、建筑補(bǔ)強(qiáng)、海洋工程等，被稱 為“工業(yè)級(jí)材料”。根據(jù)賽奧碳纖維的統(tǒng)計(jì)，2021 年全球大絲束需求量為5.14 萬噸，小絲束為 5.11 萬噸。圖表 7：碳纖維主要應(yīng)用領(lǐng)域性能要求應(yīng)用領(lǐng)域 強(qiáng)度 GPa 絲束類型 類比等級(jí) 備注 飛機(jī)3.5小絲束/中小絲束T300T700T800主要運(yùn)用于機(jī)身、機(jī)翼、整流罩、地板、地板梁等軍工3.5小絲束/中小絲束T300 以上運(yùn)用

10、于裝備的不同部位汽車3.5小絲束-大絲束T300T700主要運(yùn)用于車身、底盤、保險(xiǎn)杠、電池、氫氣燃料罐等風(fēng)電3.5大絲束T300 以上主要運(yùn)用于葉片、梁軌道交通3.5大絲束T300 以上主要為車體建筑3.5小絲束-大絲束T300 以上應(yīng)用于大型建筑物增加建筑物的強(qiáng)度、耐腐蝕性。體育3.5小絲束-大絲束T300 以上用于高檔體育器材來源：吉林碳谷公告，圖表 8：按力學(xué)性能分全球碳纖維需求量（噸）600005140051100457004830042200418004370029900500004000030000200001000002018標(biāo)模-大絲束2019標(biāo)模-小絲束2020中模量高模量2

11、021來源：賽奧碳纖維，碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展1959 年是碳纖維的元年，UCC 公司生產(chǎn)低模量粘膠基碳纖維，進(jìn)騰昭男發(fā)明 PAN 基碳纖維，1965 年太谷杉郎發(fā)明瀝青基碳纖維，日本牢牢抓住了技術(shù)領(lǐng)先的地位；1972 年，碳纖維開始應(yīng)用于體育領(lǐng)域，魚竿、高爾夫相繼使用碳纖維；1982 年，隨著石油危機(jī)引起的航空業(yè)降低油耗、追求結(jié)構(gòu)輕量化需求，碳纖維材料進(jìn)入到航空航天領(lǐng)域，波音 757、767 以及空客 A310 相繼采用；20 世紀(jì) 90 年代以后，隨著技術(shù)革新，成本的下降，碳纖維開始應(yīng)用于船艇、建筑、風(fēng)電葉片、新能源汽車等領(lǐng)域，進(jìn)入到了全面擴(kuò)張階段。圖表 9：碳纖維及其復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域不斷

12、拓展體育領(lǐng)域航空航天領(lǐng)域工業(yè)領(lǐng)域1972魚竿高爾夫1982波音757波音767空客A3101993船艇建筑風(fēng)電汽車從次承力結(jié)構(gòu)件擴(kuò)大到主承力結(jié)構(gòu)件來源：高分子網(wǎng)， 2008-2021 年，全球碳纖維需求量逐年增長，2021 年達(dá)到 11.8 萬噸，年復(fù)合增長率為 9.5%。而在供給端，由于中國產(chǎn)能在近兩年大幅擴(kuò)張，全球碳纖維產(chǎn)能也水漲船高，2021 年全球運(yùn)行產(chǎn)能 20.76 萬噸，同比增長 20.9%，其中中國產(chǎn)能 6.28 萬噸，同比增長 74%。圖表 10：2008-2021 年全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能、需求量及增速25000030%2000001500001000005000025%20%1

13、5%10%5%0%02008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021-5%全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能（噸）全球碳纖維需求量（噸）產(chǎn)能增速（%）需求量增速（%）來源：賽奧碳纖維， 全球風(fēng)電葉片對(duì)碳纖維需求量最大，航空航天用碳纖維市場(chǎng)規(guī)模第一。碳 纖維下游應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，主要有風(fēng)電葉片、航天航空、體育休閑、碳碳復(fù) 材和壓力容器等領(lǐng)域。從需求量角度看，風(fēng)電葉片的碳纖維需求最大， 2021 年全球風(fēng)電葉片用碳纖維需求量為 3.3 萬噸，占比 28%，其次為體育 休閑和航空航天，占比分別為 16%、14%。從市場(chǎng)規(guī)模來看，航

14、天航空領(lǐng) 域的市場(chǎng)規(guī)模最大，2021 年航空航天領(lǐng)域碳纖維市場(chǎng)規(guī)模達(dá) 11.88 億美元，占比 35%，其次為風(fēng)電葉片和體育休閑，占比分別為 16%、15%。從單價(jià) 角度看，風(fēng)電葉片用碳纖維價(jià)格最低，2021 年約為 16.8 美元/公斤，航空 航天用碳纖維價(jià)格最高，2021 年約為 72 美元/公斤。圖表 11：2021 年全球碳纖維分行業(yè)需求量（噸）圖表 12：2021 年全球碳纖維分行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模（億美元）35000143000012250001020000815000610000450002風(fēng)電葉片體育休閑 航空航天 壓力容器 混配模成型汽車碳碳復(fù)材建筑電子電氣船舶電纜芯其他航空航天風(fēng)電

15、葉片 體育休閑 壓力容器 混配模成型汽車碳碳復(fù)材建筑電子電氣船舶其他電纜芯00全球碳纖維分行業(yè)需求量（噸）全球碳纖維分行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模（億美元）來源：賽奧碳纖維，來源：賽奧碳纖維，圖表 13：2021 年碳纖維下游應(yīng)用領(lǐng)域價(jià)格（美元/公斤）80706050403020100全球碳纖維分行業(yè)單價(jià)（美元/公斤）來源：賽奧碳纖維， 我國碳纖維需求結(jié)構(gòu)中新能源占比高，航空航天與海外差距較大。2021 年我國碳纖維需求量達(dá)到 6.24 萬噸，同比增長 27.7%，需求結(jié)構(gòu)中，排名前四的行業(yè)分別是風(fēng)電葉片、體育休閑、碳碳復(fù)材和壓力容器，需求量分別為 2.25 萬噸、1.75 萬噸、0.7 萬噸和 0.3 萬噸

16、。近年來，受新能源行業(yè)的拉動(dòng)，碳纖維在風(fēng)電、碳碳復(fù)材和壓力容器領(lǐng)域的需求高速增長，三個(gè)行業(yè)需求量的三年 CAGR 分別為 48%、85%、36%，遠(yuǎn)超其他行業(yè)。而在全球市場(chǎng)規(guī)模最大的航天航空領(lǐng)域，我國目前需求量僅 2000 噸，在全球1.65 萬噸的需求體量中占比很小，未來有很大的提升空間。圖表 14：中國碳纖維分行業(yè)需求量近三年 CAGR圖表 15：2021 年中國和全球碳纖維下游應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ?00%80%60%40%20%0%-20%3500030000250002000015000100005000風(fēng)電葉片體育休閑 航空航天 壓力容器 混配模成型汽車碳碳復(fù)材建筑電子電氣船舶電纜芯其他0碳

17、碳復(fù)材風(fēng)電葉片壓力容器航空航天汽車混配模成型電子電氣 體育休閑建筑其他船舶電纜芯中國碳纖維18-21年需求量復(fù)合增速（%）全球需求量（噸）中國需求量（噸）來源：賽奧碳纖維，來源：賽奧碳纖維，二、新能源推動(dòng)碳纖維需求高速增長，航空航天等領(lǐng)域空間廣闊碳纖維因其優(yōu)異的性能在許多行業(yè)皆有滲透，近幾年來以風(fēng)電、光伏和氫燃料電池汽車為代表的新能源行業(yè)正在經(jīng)歷或具備爆發(fā)式增長的前景，受益于風(fēng)電葉片大型化、光伏硅片大尺寸和氫燃料電池車的大規(guī)模量產(chǎn)，碳纖維在新能源領(lǐng)域的滲透率有望提升，需求將迎來高速增長。在航空航天領(lǐng)域碳纖維也將受益于商用飛機(jī)的復(fù)蘇、無人機(jī)的高增長以及軍機(jī)換代帶來的需求增長。在交通領(lǐng)域，碳纖維在

18、汽車和軌道交通中的滲透率還有很大提升空間，尤其是軌道交通有望成為碳纖維未來新的增長點(diǎn)。風(fēng)電葉片：受益于葉片輕量化與海風(fēng)發(fā)展，碳纖維需求有望高速增長清潔能源政策推動(dòng)，風(fēng)電未來發(fā)展空間巨大。全球多個(gè)國家和地區(qū)鼓勵(lì)發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量從 2012 年的 283.2GW 增至截至 2021 年的 837.5GW，年復(fù)合增長率為 12.8%。我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量從 2012 年的 60.6GW 增至 2021 年的 328.5GW，年復(fù)合增長率為 20.7%，增長率位居全球第一。GWEC 預(yù)計(jì)，到 2026 年，全球和我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量將分別達(dá)到 1

19、394GW 和 617GW，近五年 CAGR 分別為 10.7%和 13.4%。盡管全球風(fēng)電裝機(jī)量快速上升，但 GWEC 預(yù)計(jì)，按當(dāng)前的發(fā)展速度，到 2030 年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量將不足巴黎協(xié)定設(shè)定的在本世紀(jì)將升溫幅度限制在 1.5以內(nèi)目標(biāo)及凈零排放路徑所需容量的 2/3，無法實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)。在全球環(huán)保政策推動(dòng)下，風(fēng)電未來發(fā)展空間巨大。圖表 16：全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量及增速（GW）圖表 17：中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量及增速（GW）10008006004002000全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量（GW）yoy（%）12%160018%70040%1400120016%14%60050035%30%10%8%6%

20、4%2%0%4003002001000中國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量（GW）yoy（%）25%20%15%10%5%0%來源：GWEC，來源：GWEC，W，圖表 18：為實(shí)現(xiàn) 1.5以內(nèi)升溫目標(biāo)所需風(fēng)電裝機(jī)容量測(cè)算（GW）來源：GWEC， 風(fēng)機(jī)降本需求推動(dòng)葉片大型化，從而帶動(dòng)碳纖維需求增加。降低風(fēng)機(jī)成本 是使風(fēng)力發(fā)電成為有競(jìng)爭力發(fā)電選擇的必由之路，根據(jù)理論發(fā)電量的計(jì)算 公式，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電能與葉片長度的平方成正比，增加葉片長度可以 帶來較為可觀的發(fā)電量提升，而大容量機(jī)組搭配長葉片，能夠減少同等裝 機(jī)規(guī)模項(xiàng)目所用的機(jī)組數(shù)量，相應(yīng)降低機(jī)組及其施工安裝等方面的投入。 因此，風(fēng)機(jī)葉片的大型化被視為增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組

21、捕風(fēng)能力以及降低風(fēng)電項(xiàng)目 成本的主要途徑之一。隨著葉片長度的增加，對(duì)于材料強(qiáng)度及剛度性能要 求具有更高的標(biāo)準(zhǔn)，研究表明，碳纖維的密度比玻璃纖維低 30%-35%，應(yīng) 用碳纖維可使葉片減重 20%以上，碳纖維的拉伸模量比玻璃纖維高 3-8 倍，因此未來大型葉片的碳纖維用量將進(jìn)一步增長。根據(jù)賽奧碳纖維的統(tǒng)計(jì)， 2021 年全球風(fēng)電市場(chǎng)碳纖維用量在 3.3 萬噸，預(yù)計(jì)到 2025 年將增長到 8.1 萬噸，四年 GAGR 達(dá) 25%。圖表 19：全球風(fēng)電葉片用碳纖維需求量（噸）圖表 20：2010-2020 年中國新增裝機(jī)風(fēng)輪直徑占比10000080000600004000020000060%50%

22、40%30%20%10%0%-10%-20%-30%-40%全球風(fēng)電葉片用碳纖維需求量（噸）yoy（%）來源：賽奧碳纖維，來源：CWEA， 風(fēng)電由內(nèi)陸向海上轉(zhuǎn)移，碳纖維滲透率有望進(jìn)一步提升。海風(fēng)相較于陸風(fēng)，具有發(fā)電量高、靠近負(fù)荷中心便于消納、不占用土地等優(yōu)勢(shì)，隨著海風(fēng)成 本的快速下降，未來海風(fēng)在風(fēng)力發(fā)電中的地位有望快速提升，GWEC 預(yù)計(jì)， 2026 年全球的海風(fēng)累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到 147.8GW，五年 GAGR 達(dá) 20.9%， 海風(fēng)在風(fēng)電中的占比將由 2021 年的 6.8%提升至 2026 年的 10.6%。在國 內(nèi)，由于 2022 年起海風(fēng)的國家補(bǔ)貼政策正式退出，2021 年我國海風(fēng)新增

23、 裝機(jī)容量達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的 16.9GW，2022 年后預(yù)計(jì)每年的海風(fēng)裝機(jī)會(huì)有下 滑，但根據(jù)地方多個(gè)省份提出的“十四五”的海風(fēng)裝機(jī)規(guī)劃以及部分省份 的海風(fēng)補(bǔ)貼計(jì)劃，預(yù)計(jì) 2022-2025 年我國海風(fēng)裝機(jī)仍會(huì)有較大增長，根據(jù) GWEC 預(yù)測(cè)，到 2026 年我國海風(fēng)裝機(jī)量將達(dá)到 66.7GW，五年 GAGR 達(dá) 19.2%。相對(duì)于陸風(fēng)機(jī)組，海風(fēng)機(jī)組大型化的降本作用更加明顯，根據(jù) Rystad Energy 的研究項(xiàng)目推算， 對(duì)于 1GW 的海上風(fēng)電項(xiàng)目，采用 14MW 的風(fēng)電機(jī)組將比采用 10MW 風(fēng)電機(jī)組節(jié)省 1 億美元的投資。因此海 風(fēng)機(jī)組將更有動(dòng)力使用大葉片，從而進(jìn)一步提升碳纖維的滲透率。

24、圖表 21：全球與國內(nèi)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量（GW）圖表 22：“十四五”各省規(guī)劃海上風(fēng)電裝機(jī)容量（GW）160140120100806040200全球海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量（GW)國內(nèi)海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量（GW）來源：GWEC，來源：各省政府公告，北極星風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)，VESTAS 拉擠梁工藝使得大絲束碳纖維廣泛應(yīng)用于風(fēng)電葉片，專利到期利 好國內(nèi)拉擠碳梁發(fā)展。從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，VESTAS 的拉擠碳梁工藝是碳 纖維得以在風(fēng)電葉片中大幅推廣的重要工藝。2015 年以前，碳纖維應(yīng)用在 風(fēng)電葉片的工藝主要采用預(yù)浸料或織物的真空導(dǎo)入，部分采用小絲束碳纖 維，導(dǎo)致成型葉片價(jià)格偏高，2015 年以后由 VESTAS

25、發(fā)明的葉片拉擠梁 工藝也使得成本更低的大絲束碳纖維廣泛應(yīng)用于風(fēng)電葉片，目前維斯塔斯 兆瓦級(jí)以上風(fēng)機(jī)葉片都使用碳纖維復(fù)合材料，極大的推動(dòng)了碳纖維在風(fēng)電 領(lǐng)域的應(yīng)用。根據(jù)賽奧碳纖維的數(shù)據(jù)，2022 年在風(fēng)電領(lǐng)域，VESTAS 和 GE 的碳纖維板材用量預(yù)計(jì)維持在 3 萬噸，其他企業(yè)如 GAMESA、NorDex，明陽、三一、上海電氣等的用量預(yù)計(jì)為 3500-4500 噸。在價(jià)格方面，2015年風(fēng)電用碳纖維價(jià)格為 23 美元/公斤，到了 2016 年以后，價(jià)格就穩(wěn)定在14 美元/公斤左右。近兩年中材科技、時(shí)代新材、中復(fù)連眾、艾朗等葉片廠家以及主機(jī)廠三一重工、明陽電氣、上海電氣等都陸續(xù)發(fā)布了使用碳纖維

26、或碳?；旌侠瓟D大梁葉片，2022 年 7 月 19 日，隨著 VESTAS 拉擠梁專利保護(hù)到期，國內(nèi)拉擠碳梁需求有望快速上升。葉片大型化與海風(fēng)的發(fā)展推動(dòng)國內(nèi)碳纖維需求增長，預(yù)計(jì) 2026 年國內(nèi)風(fēng) 電葉片用碳纖維需求量達(dá) 5.7 萬噸。根據(jù)賽奧碳纖維的統(tǒng)計(jì)，2021 年我國 風(fēng)電葉片碳纖維需求量為 2.25 萬噸，同比增長 12.5%，占全球風(fēng)電葉片用 碳纖維需求的 68.2%。隨著 2022 年以后我國風(fēng)電上網(wǎng)全面取消中央補(bǔ)貼，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)將逐步步入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代，為了降低度電成本，我國風(fēng)電機(jī)組將 繼續(xù)向大型化方向發(fā)展，同時(shí)各省對(duì)海風(fēng)的補(bǔ)貼也在陸續(xù)跟進(jìn)以實(shí)現(xiàn)海風(fēng) 平價(jià)上網(wǎng)的平穩(wěn)過渡。根據(jù) GWEC

27、 的預(yù)測(cè)，到 2026 年我國陸風(fēng)累計(jì)裝機(jī) 量將達(dá)到 550GW，海風(fēng)累計(jì)裝機(jī)量將達(dá)到 67GW，根據(jù)我們的測(cè)算，屆 時(shí)國內(nèi)風(fēng)電葉片用碳纖維需求量將從 2021 年的 2.25 萬噸增至 2026 年的5.69 萬噸，五年 CAGR 達(dá) 20.4%。圖表 23：中國風(fēng)電葉片用碳纖維需求量（噸）圖表 24：我國風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量（MW）5.64.92.625000140%6200001500010000120%100%80%60%54322.71.5 1.52.81.61.91.73.91.83.61.83.81.93.72.13.82.14.22.42.63.140%150000201620

28、17201820192020202120%00%中國風(fēng)電葉片用碳纖維需求量（噸）yoy（%）陸風(fēng)海風(fēng)來源：賽奧碳纖維，來源：CWEA，圖表 25：中國風(fēng)電市場(chǎng)碳纖維需求量測(cè)算202020212022E2023E2024E2025E2026E陸上風(fēng)電新增裝機(jī)容量（GW）68.530.146.350.249.750.152.8平均單機(jī)功率（MW）2.63.13.64.14.65.15.6葉片長度（米）52.056.961.365.469.372.976.4葉片重量（噸）13.917.220.523.827.230.734.3單葉片碳纖維重量（噸）2.43.03.64.24.85.46.0碳纖維滲透

29、率（%）8.0%7.0%9.0%12.0%15.0%18.0%21.0%碳纖維用量（噸）1539260921237618296230972848035557 海上風(fēng)電新增裝機(jī)容量（GW）3.816.94.06.08.010.011.0平均單機(jī)功率（MW）4.95.66.47.38.19.09.8葉片長度（米）71.476.081.686.991.896.5101.0葉片重量（噸）29.233.940.146.452.859.366.0單葉片碳纖維重量（噸）5.15.97.08.19.210.411.5碳纖維滲透率（%）38.3%30.3%35.0%40.0%45.0%50.0%55.0%碳纖維

30、用量（噸）46081640845938045123011738121362 合計(jì)碳纖維用量（噸）20000225001696926342353984586056919來源：賽奧碳纖維，GWEC，CWEA，CNKI，WINDnovation，注：電機(jī)功率與葉片長度換算公式：P=Cp*0.5*r2*V3，其中=空氣密度=1.225kg/m3、Cp 假設(shè)取 Cp_max=0.5、v=11m/s；葉片長度與葉片重量換算公式：m=1.3142*r2.3454；假設(shè)使用碳纖維使葉片減重 30%，主梁占葉片重量的 1/3，碳纖維主梁中碳纖維含量在 70%。碳碳復(fù)材：光伏裝機(jī)增長與單晶爐擴(kuò)容助力碳纖維需求高速

31、增長光伏行業(yè)大規(guī)模步入平價(jià)上網(wǎng)時(shí)代，未來裝機(jī)量將保持高速增長。近年來光伏行業(yè)技術(shù)不斷提升，轉(zhuǎn)換效率不斷提高，光伏發(fā)電成本快速下降， 2020 年以來，光伏行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展的平價(jià)上網(wǎng)新時(shí)期。未來，在光伏發(fā)電成本持續(xù)下降和全球綠色復(fù)蘇等有利因素的推動(dòng)下，全球光伏新增裝機(jī)仍將快速增長。CPIA 預(yù)計(jì)，“十四五”期間，全球光伏年均新增裝機(jī)將超過 240GW，中國光伏年均新增裝機(jī)將超過 70GW，我國發(fā)改委的“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃也計(jì)劃在“十四五”期間，實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、光伏發(fā)電量翻番，CPIA 預(yù)計(jì)，到 2025 年，在樂觀和保守假設(shè)下，我國光伏累計(jì)裝機(jī)量將分別達(dá)到 682GW 和 607GW，四年 C

32、AGR 達(dá) 22.1%和 18.6%。圖表 26：全球新增光伏裝機(jī)量（GW）圖表 27：中國新增光伏裝機(jī)量（GW）330240195275220300270245170102 106 115 1307030 32 38 43 53350300250200150100500120100806040200534435307560495310090807011090 樂觀情況保守情況樂觀情況保守情況來源：CPIA，來源：CPIA，單晶爐擴(kuò)容助碳碳復(fù)材滲透率提升，碳纖維需求有望迎來高增長。碳碳復(fù)材是由碳纖維及其織物增強(qiáng)碳基體所形成的高性能復(fù)合材料。該材料具有比重輕、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐腐蝕、摩擦系

33、數(shù)穩(wěn)定、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好等優(yōu)良性能，是制造高溫?zé)釄?chǎng)部件和摩擦部件的最佳候選材料。在光伏領(lǐng)域，碳碳復(fù)材主要應(yīng)用于光伏用單晶硅拉制爐熱場(chǎng)系統(tǒng)，主要產(chǎn)品包括坩堝、導(dǎo)流筒、保溫筒、加熱器等。隨著光伏行業(yè)發(fā)展，單晶硅拉制爐容量快速擴(kuò)張，已從 2011 年左右的 16 英寸-20 英寸熱場(chǎng)快速發(fā)展到現(xiàn)在的32 英寸和 36 英寸，而傳統(tǒng)的等靜壓石墨作為由石墨顆粒壓制成型的脆性材料，已經(jīng)在安全性方面不能適應(yīng)大熱場(chǎng)的使用要求，在經(jīng)濟(jì)性方面也已經(jīng)落后于碳基復(fù)合材料，因此碳碳復(fù)材在單晶爐中的滲透率有望進(jìn)一步提升。根據(jù)金博股份招股書，到 2020 年，碳基復(fù)材制成的坩堝、導(dǎo)流筒、保溫筒、加熱器的滲透率已分別處于 95

34、%、60%、55%、5%的水平。圖表 28：光伏單晶爐熱場(chǎng)系統(tǒng)圖表 29：碳碳復(fù)材用碳纖維預(yù)制體制作流程來源：金博股份招股書，來源：金博股份招股書，圖表 30：單晶拉制爐熱場(chǎng)產(chǎn)品替代率逐步提升年份產(chǎn)品2010 年碳基復(fù)合材料等靜壓石墨2016 年碳基復(fù)合材料等靜壓石墨2020 年碳基復(fù)合材料等靜壓石墨坩堝90%50%95%5%導(dǎo)流筒90%70%60%40%保溫筒90%70%55%45%加熱器99%97%95%其他95%80%40%48K不同參數(shù)絲束規(guī)格聚合組分純度要求一般，92%AN，MA（IA提純成本增加等）原絲純度允許一定雜質(zhì)嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量紡絲速度慢原絲性能重均分子量適中高重均分子量且分

35、子量分布窄聚合、紡絲成本增加氧化過程AN 含量少使得氧化快，需要控制放熱集中高AN 含量致使氧化慢長時(shí)高耗能致使成本增加碳化工藝碳化溫度相對(duì)較低有時(shí)需要較高溫度能耗高產(chǎn)品認(rèn)證相對(duì)簡單非常關(guān)鍵、過程復(fù)雜周期長、認(rèn)證昂貴來源：國產(chǎn)聚丙烯腈基大絲束碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀與分析， 大絲束碳纖維在海外集中度高，近幾年國內(nèi)實(shí)現(xiàn)重要技術(shù)突破。大絲束碳纖維主要借鑒民用腈綸原絲技術(shù)并優(yōu)化提升，上世紀(jì) 70 年代，英國考陶爾茲（Courtaulds）公司利用紡織用腈綸生產(chǎn)線研制 48K 以上聚丙烯腈大絲束原絲取得成功，大絲束碳纖維的技術(shù)在歐美得到推廣，日本企業(yè)則通過對(duì)歐美企業(yè)收購的方式掌握了大絲束的技術(shù)。目前，海外大絲束

36、碳纖維生產(chǎn)商主要有卓爾泰克（2014 年被東麗收購）、德國西格里、英國考陶爾茲等企業(yè)，集中度很高。近幾年，國內(nèi)以上海石化和吉林化纖為代表的，具有腈綸生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)，逐步突破大絲束的原絲和碳絲的制備技術(shù)，2018年 3 月，上海石化成功試制出了國內(nèi)真正意義上的 48K 大絲束碳纖維，并于 2021 年 1 月開啟“2.4 萬噸/年原絲、1.2 萬噸/年 48K 大絲束碳纖維”項(xiàng)目；吉林碳谷與 2018 年實(shí)現(xiàn)了 24K、25K 碳纖維原絲的規(guī)?；a(chǎn)，于 2019 年實(shí)現(xiàn)了 48K 原絲的規(guī)?；a(chǎn)，當(dāng)前已投產(chǎn)萬噸級(jí) 50K 的原絲產(chǎn)線；吉林寶旌于 2016 年開啟“8000 噸大絲束碳纖維項(xiàng)目

37、”，2018 年采用吉林碳谷 48K 的原絲成功實(shí)現(xiàn) 2000 噸產(chǎn)線的投產(chǎn)。圖表 69：吉林碳谷與卓爾泰克、西格里技術(shù)與關(guān)鍵業(yè)務(wù)對(duì)比廠商碳纖維產(chǎn)能大絲束碳纖維價(jià)格產(chǎn)品性能技術(shù)特點(diǎn)客戶對(duì)象與應(yīng)用原絲產(chǎn)能來源Zoltek2 萬噸/年$14-16/kgT400 左右的水平來自原腈綸經(jīng)驗(yàn)，走工業(yè)化民用道路主要是風(fēng)電、土自產(chǎn)自用木工程等領(lǐng)域SGL1.5 萬噸/年$14.5-17/kgT400，以及稍弱于 T700 水平，主要是配合汽車和風(fēng)電的需求；T700 水平為配合工業(yè)部件來自原絲精細(xì)化原則，走高性能產(chǎn)品道路主要是汽車（寶馬）、工業(yè)設(shè)備等領(lǐng)域自產(chǎn)自用一部分，剩余通過日本三菱采購廠商原絲產(chǎn)能大絲束原絲

38、價(jià)格產(chǎn)品性能技術(shù)特點(diǎn)客戶對(duì)象與應(yīng)用說明吉林原絲產(chǎn)能碳谷4.5 萬噸24-29 元/kg （碳纖維含稅價(jià)格約 105 元/kg）大絲束碳化后達(dá)到T400 水平來自原腈綸大工業(yè)經(jīng)驗(yàn)，自主創(chuàng)新后走民用道路主要是風(fēng)電領(lǐng)域?yàn)閲鴥?nèi)碳纖維企業(yè)供應(yīng)原料來源：吉林碳谷公開發(fā)行說明書，大絲束成為我國未來碳纖維擴(kuò)產(chǎn)的重要方向，風(fēng)電等領(lǐng)域有望迎來國產(chǎn)替 代。2021 年以來，國內(nèi)以大絲束為方向的產(chǎn)能規(guī)劃進(jìn)入了規(guī)模化釋放階段，根據(jù)我們對(duì)近幾年已投、待投碳纖維項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)，2021 年-2023 年間，大 絲束的新增名義產(chǎn)能分別占國內(nèi)當(dāng)前新增名義產(chǎn)能的 58%、93%、61%， 大絲束已成為我國碳纖維發(fā)展的重要方向，從而在

39、與大絲束相關(guān)的風(fēng)電葉 片、壓力容器、軌道交通、汽車輕量化等領(lǐng)域有望實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)替代，例如吉 林寶旌的 8000 噸大絲束項(xiàng)目便與 Vestas 簽訂了長期供貨協(xié)議。企業(yè)項(xiàng)目絲束類型產(chǎn)能（噸）圖表 70：我國大絲束碳纖維項(xiàng)目部分統(tǒng)計(jì)吉林化纖1.2 萬噸碳纖維復(fù)材項(xiàng)目 12000150006000025K 以上35K 以上1.5 萬噸碳纖維項(xiàng)目6 萬噸碳纖維項(xiàng)目吉林國興上海石化2.4 萬噸/年原絲、1.2 萬噸/年 48K 大絲束碳纖維項(xiàng)目48K12000吉林寶旌8000 噸大絲束碳纖維項(xiàng)目2550K 8000蘭州藍(lán)星5000 噸原絲+2500 噸碳絲項(xiàng)目 2500光威復(fù)材內(nèi)蒙古光威低成本碳纖維項(xiàng)目2

40、4K、36K、48K 20000恒神股份榆林 2 萬噸高性能碳纖維項(xiàng)目 20000創(chuàng)新碳谷3.8 萬噸原絲+1.9 萬噸大絲束+2.8 萬噸大絲束復(fù)合材料項(xiàng)目25K 19000新疆隆炬5 萬噸高性能碳纖維項(xiàng)目24K、35K 50000來源：公司公告，公司官網(wǎng)，環(huán)評(píng)報(bào)告，賽奧碳纖維，我國高性能碳纖維持續(xù)突破，政策支持為行業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航 我國高性能碳纖維持續(xù)突破。除了大絲束方向的發(fā)展，我國碳纖維在力學(xué) 性能方面也在進(jìn)步，國內(nèi)涌現(xiàn)出如中復(fù)神鷹、光威復(fù)材、中簡科技等在小 絲束領(lǐng)域有技術(shù)積累的企業(yè)。例如中復(fù)神鷹在國內(nèi)率先建成干噴濕紡 T700 級(jí)、T800 級(jí)碳纖維千噸級(jí)生產(chǎn)線，相繼開發(fā)出 T700、T

41、800、T1000、 M30、M35、M40 等級(jí)別的碳纖維，并規(guī)劃了下一代 T1100 級(jí)碳纖維的研 發(fā)；光威復(fù)材已開發(fā)出 T300、T700、T800、M40J、M50J 等型號(hào)的產(chǎn)品，其中去年投產(chǎn)的 M40J、M55J 產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)高強(qiáng)高模碳纖維的突破；中 簡科技于 2020 年投產(chǎn)的 T700 級(jí)碳纖維千噸線可批量穩(wěn)定生產(chǎn) ZT7 系列、ZT8 系列、ZT9 系列高性能碳纖維，募投的 1500 噸 12K 產(chǎn)線還將探索、M40J、M40X 和 M55J 等新的型號(hào)。 我國加大對(duì)碳纖維產(chǎn)業(yè)的扶持力度。隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，政府加大對(duì) 新興產(chǎn)業(yè)等尖端技術(shù)密集產(chǎn)業(yè)的扶持力度，碳纖維作為用途

42、廣泛的新材料，得到了眾多政策支持，國內(nèi)企業(yè)迎來機(jī)遇。圖表 71：我國對(duì)碳纖維復(fù)合材料發(fā)展相關(guān)政策時(shí)間部門文件內(nèi)容2015 年 5 月 8日國務(wù)院中國制造 2025以特種金屬功能材料、高性能結(jié)構(gòu)材料、功能性高分子材料、特種無機(jī)非金屬材料和先進(jìn)復(fù)合材料為發(fā)展重點(diǎn)；高度關(guān)注顛覆性新材料對(duì)傳統(tǒng)材料的影響，做好超導(dǎo)材料、納米材料、石墨烯、生物基材料等戰(zhàn)略前沿材料提前布局和研制。加快基礎(chǔ)材料升級(jí)換代。2016 年 8 月 8日2016 年 11 月國務(wù)院“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃十三五”國家戰(zhàn)略性重點(diǎn)研制碳纖維及其復(fù)合材料等，突破制備、評(píng)價(jià)、應(yīng)用等核心關(guān)鍵技術(shù)。2）以高性能纖維及復(fù)合材料等為重點(diǎn)，解決材料

43、設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)調(diào)控的重大科學(xué)問題，突破結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料制備及應(yīng)用的關(guān)鍵共性技術(shù)，提升先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料的保障能力和國際競(jìng)爭力。3）以高端碳纖維為代表的先進(jìn)碳材料等前沿新材料為突破口，搶占材料前沿制高點(diǎn)。面向航空航天、軌道交通、電力電子、新能源汽車等產(chǎn)業(yè)發(fā)展需 求，擴(kuò)大高強(qiáng)輕合金、高性能纖維、特種合金、先進(jìn)無機(jī)非金屬材日國務(wù)院工業(yè)和信息化新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃料、高品質(zhì)特殊鋼、新型顯示材料、動(dòng)力電池材料、綠色印刷材料等規(guī)?；瘧?yīng)用范圍；加強(qiáng)新材料產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)作配套，在碳纖維復(fù)合材料等領(lǐng)域開展協(xié)同應(yīng)用試點(diǎn)示范，搭建協(xié)同應(yīng)用平臺(tái)。 1）到 2020 年，在碳纖維復(fù)合材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn) 70 種以上重點(diǎn)新材2016 年 12

44、 月日部、發(fā)展改革 委、科技部、財(cái)政部四部委新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南料產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用；2）突破高強(qiáng)高模碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)、高性能芳綸工程化技術(shù)，開展大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件研究及應(yīng)用測(cè)試；3）加快碳纖維復(fù)合材料在高鐵車頭等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用；4）開展碳纖維等新材料應(yīng)用示范。2017 年 4 月14 日科技部“十三五”材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃提出“加強(qiáng)我國材料體系的建設(shè)，大力發(fā)展高性能碳纖維與復(fù)合材料、軍工新材料等，滿足我國重大工程與國防建設(shè)的材料需求。”2016 年 3 月16 日2017 年 8 月31 日2017 年 10 月十二屆全國人大四次會(huì)議工信部、財(cái)政部和保監(jiān)會(huì)中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)

45、五年規(guī)劃綱要關(guān)于開展重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用保險(xiǎn)機(jī)制補(bǔ)償試點(diǎn)工作的通知碳纖維及其復(fù)合材料高性能碳纖維是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)重點(diǎn)領(lǐng)域之一。 明確指導(dǎo)保險(xiǎn)公司提供定制化的新材料產(chǎn)品質(zhì)量安全責(zé)任保險(xiǎn)產(chǎn)品。從首批次承保新材料來看，碳纖維相關(guān)材料在總共 244 個(gè)項(xiàng)目中占到 11 項(xiàng)，而首批次保險(xiǎn)機(jī)制的推廣也將對(duì)新材料的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)作出分擔(dān)，突破碳纖維應(yīng)用的初期市場(chǎng)瓶頸，激活和釋放下游行業(yè)對(duì)碳纖維相關(guān)材料的有效需求。 1）汽車低成本專用碳纖維開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，主要技術(shù)內(nèi)容：優(yōu)化聚合和紡絲及碳化、（預(yù)）氧化等關(guān)鍵生產(chǎn)工藝；原絲的紡絲速度及紡絲液的含固量控制技術(shù)；滿足汽車典型零部件綜合性能要求的汽車大絲束低成本專

46、用碳纖維材料；碳纖維材料性能檢測(cè)技術(shù)。2）18 日工信部2017 年 11 月國家發(fā)展改革委20 日全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展指南（2017 年）增強(qiáng)制造業(yè)核心競(jìng)爭力三年行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020 年）量化與復(fù)雜液壓先進(jìn)制造及表面處理技術(shù)，主要技術(shù)內(nèi)容：增強(qiáng)型碳纖維或高分子材料等非金屬材料液壓元件的設(shè)計(jì)與制造工藝；分層制造工藝、金屬熔融激光加工增材制造工藝等復(fù)雜液壓閥塊先進(jìn)制造工藝；先進(jìn)的液壓缸活塞桿表面鍍鉻替代涂層工藝；密封的適應(yīng)性；疲勞耐久性等；等等。碳纖維被列入重點(diǎn)領(lǐng)域之一。2017 年 12 月26 日國家發(fā)展改革委新材料關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化實(shí)施方案設(shè)定碳纖維方面的發(fā)展指標(biāo)2020 年國產(chǎn)高強(qiáng)碳纖維及其

47、復(fù)合材料技術(shù)成熟度達(dá)到 9 級(jí)，實(shí)現(xiàn)2018 年 1 月26 日國家制造強(qiáng)國建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新路線圖（2017 年版）在汽車、高技術(shù)輪船等領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用;2025 年，國產(chǎn)高強(qiáng)中模、高模高強(qiáng)碳纖維及其復(fù)合材料技術(shù)成熟度達(dá)到 9 級(jí);力爭在 2025 年前，結(jié)合國產(chǎn)大飛機(jī)的研發(fā)進(jìn)程，航空用碳纖維復(fù)合材料部分關(guān)鍵部件取得CAAC/FAA/EASA 等適航認(rèn)證。碳纖維(T800 級(jí))拉伸強(qiáng)度5.8GPa，CV4%，拉伸模量 294GPa，CV4%。2018 年 3 月工信部、國家發(fā)15 日改委等九部委新材料標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃（20182020年）重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)完善碳纖維命名、分類等

48、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)規(guī)范碳纖維產(chǎn)業(yè)健康發(fā) 展。研制T800 級(jí)和M55J 級(jí)及以上工業(yè)級(jí)系列碳纖維制備相差技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)國產(chǎn)碳纖維廣泛應(yīng)用。開展高強(qiáng)高模碳纖維檢測(cè)方法研究，為碳纖維應(yīng)用選型定型提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。構(gòu)建高強(qiáng)高模碳纖維標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐國產(chǎn)高強(qiáng)高模碳纖維在衛(wèi)星和其他空間平臺(tái)上應(yīng) 用，達(dá)到“上星”標(biāo)準(zhǔn)。開展碳纖維復(fù)合材料與金屬基結(jié)合件相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究，制定電化學(xué)腐蝕、斷裂韌性、拉剪強(qiáng)度及擅勞等評(píng)價(jià)測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，為碳纖維材料結(jié)構(gòu)件提供穩(wěn)定性、可靠性和服役壽命等評(píng)價(jià)依據(jù)，支撐國產(chǎn)大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件性能表征和低成本制備技術(shù)應(yīng)用，滿足大型客機(jī)適航要求，達(dá)到“上機(jī)”標(biāo)準(zhǔn)。將高性能纖維及復(fù)合材料列為關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，重

49、點(diǎn)開發(fā)高強(qiáng)型、高2018 年 9 月工信部2019 年 2 月工信部用示范指導(dǎo)目錄（2018 版）盡快推出化工新材料補(bǔ)短板工程實(shí)施方案強(qiáng)中模型、高模型碳纖維及汽車用碳纖維復(fù)合材料要推動(dòng)碳纖維、電子化學(xué)品、膜材料、工程塑料在下游的應(yīng)用。針對(duì)碳纖維方案包括兩個(gè)方面，一是指導(dǎo)碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，推動(dòng)碳纖維在下游領(lǐng)域的應(yīng)用推廣；二是推動(dòng)成立汽車輕量化非金屬材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推動(dòng)工程塑料、碳纖維復(fù)合材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用。2019 年 11 月國家發(fā)展改革委產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019 年本)重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)將碳纖維等高性能纖維及制品的開發(fā)、應(yīng)用和生產(chǎn)列為國家產(chǎn)業(yè)架構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄的鼓勵(lì)類項(xiàng)目將應(yīng)

50、用于航空、航天、軌道交通、海工、風(fēng)電裝備、壓力容器等領(lǐng)2019 年 12 月工信部2020 年 9 月國家發(fā)展改革委2021 年 3 月十三屆全國人大四次會(huì)議來源：政府官網(wǎng)，用示范指導(dǎo)目錄(2019年版)關(guān)于擴(kuò)大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)投資培育壯大新增長點(diǎn)增長極的指導(dǎo)意 見中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和 2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要域的高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高模型等碳纖維列入關(guān)鍵戰(zhàn)略材料要求聚焦重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)投資領(lǐng)域，加快新材料產(chǎn)業(yè)強(qiáng)弱項(xiàng)。圍繞保障大飛機(jī)、微電子制造、深海采礦等重點(diǎn)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈穩(wěn)定，加快在光刻膠、高純靶材、高混合金、高性能纖維材料、高強(qiáng)高導(dǎo)耐熱材料、耐腐蝕材料、大尺寸硅片、電

51、子封裝材料等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。提出要加強(qiáng)碳纖維等高性能纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)應(yīng)用，為未來碳纖維行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供了良好的政策環(huán)境四、碳纖維的制備工藝：原絲和碳化碳纖維的工藝路線主要分位上、中、下游三個(gè)階段。上游為原絲的制備：通過對(duì)丙烯腈聚合，后經(jīng)紡絲形成碳纖維原絲；中游為碳纖維的生產(chǎn)：對(duì)原絲進(jìn)行預(yù)氧化、碳化、表面處理等制備碳纖維；下游為復(fù)合材料及制品的加工：一種是繞卷形成碳纖維絲束直接使用，另一種是上漿、編制后與基體材料復(fù)合成型，得到碳纖維復(fù)合材料。碳纖維生產(chǎn)技術(shù)上存在配方壁壘、工藝壁壘及工程壁壘，難度依次增加。 根據(jù)光威復(fù)材的公告，配方只要通過購買配方或者挖角技術(shù)人員等方式即 可獲取，獲取后可迅

52、速消化吸收，壁壘突破時(shí)間為 1-2 年；工藝需要在擁 有配方的基礎(chǔ)上，配合生產(chǎn)裝備、技術(shù)人員進(jìn)行不斷的工藝調(diào)整和磨合， 最后才能工業(yè)化生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，例如原絲生產(chǎn)過程中的蒸汽牽伸工藝，工藝壁壘突破時(shí)間為 3-5 年；多道生產(chǎn)工藝組成了全套工程體系，工程體 系需要每個(gè)生產(chǎn)工藝之間的協(xié)調(diào)配合，并需要企業(yè)的裝備設(shè)計(jì)、改造和調(diào) 整能力，對(duì)技術(shù)人員要求更高，需要企業(yè)大量的資本投入。工程壁壘突破 時(shí)間 5 年以上。圖表 72：碳纖維技術(shù)工藝路線碳纖維制品產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)業(yè)鏈中游產(chǎn)業(yè)鏈下游碳纖維制碳纖維復(fù)合材料品復(fù)合成型碳纖維中間材料丙烯腈繞卷理烘干碳絲聚丙烯腈碳纖維絲束上漿、編制、添加樹脂等聚丙烯腈基碳纖維

53、表面處聚合紡絲預(yù)氧化低溫、高溫碳化預(yù)氧絲聚丙烯腈原絲圖表 73：原絲制備過程來源：碳纖維低成本制備技術(shù)，碳纖維原絲環(huán)節(jié)：聚合-紡絲原絲制備是碳纖維制備中技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)，直接決定碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量和成本。原絲制備包括聚合和紡絲兩個(gè)環(huán)節(jié)，聚合是將丙烯腈單體聚合成紡絲液，紡絲是將紡絲液經(jīng)過噴絲、凝固、成型等工藝制成原絲，紡絲決定了原絲的性能。聚合脫色過濾中和脫單補(bǔ)聚一聚配料干燥上油水洗凝固浴噴絲頭過濾器紡絲液紡絲來源：碳纖維生產(chǎn)原絲工藝研究，牽伸定型收絲 丙烯腈聚合：按聚合工藝不同可分為一步法和二步法。聚丙烯腈（PAN） 是由單體聚丙烯（AN）經(jīng)過自由基聚合反應(yīng)得到的高分子材料，按照聚合 方法不同

54、可分為均相溶液聚合和水相沉淀聚合。均相溶液聚合的單體、引 發(fā)劑以及聚合產(chǎn)物均溶于溶劑，所獲得的 PAN 紡絲原液經(jīng)過脫單脫泡后， 可直接應(yīng)用于紡絲，故又稱為“一步法”；水相沉淀聚合屬于非均相聚合工 藝，以水為反應(yīng)介質(zhì)，反應(yīng)單體可溶于水，而反應(yīng)所得的聚合物不溶于水，沉淀后得到的 PAN 粉末在紡絲前需經(jīng)溶劑再次溶解成紡絲原液，故而稱為 “二步法”。一步法的聚合轉(zhuǎn)化率高，工藝流程短，有利于提高原絲產(chǎn)品質(zhì) 量，是小絲束主要采用的工藝，二步法中聚合釜的生產(chǎn)能力較大，且聚合 熱的移除效率也較高，適合生產(chǎn)大絲束。項(xiàng)目一步法二步法圖表 74：碳纖維聚合工藝比較聚合溶液懸浮液二甲基亞砜（DMSO）N,N-二甲

55、基甲酰胺（DMF)聚合介質(zhì)水硫氰酸鈉水溶液（NaSCN）氯化鋅水溶液（ZnCl2）聚合物是否純化否是聚合物分離/干燥否是二甲基乙酰胺（DMAC）N,N-二甲基甲酰胺（DMF)紡絲溶劑與聚合溶液相同硫氰酸鈉水溶液（NaSCN）二甲基亞砜（DMSO）來源：聚丙烯腈基碳纖維前驅(qū)體生產(chǎn)新方法，紡絲：目前主流的紡絲方法有濕法紡絲和干噴濕紡。通過聚合工藝得到紡絲原液后，紡絲原液進(jìn)入紡絲工段，包括紡絲（紡絲原液通過噴絲帽進(jìn)入凝固?。⑺磁c整理（熱水牽伸、上油、蒸汽牽伸）和組件噴絲板準(zhǔn)備（清洗）等過程形成 PAN 原絲。根據(jù)紡絲過程中噴絲帽與凝固浴液面之間是否存在空氣層介質(zhì)，可將紡絲工藝分為濕法紡絲和干噴濕

56、紡。濕法紡絲是原絲液從噴絲頭噴出直接進(jìn)入凝固浴，干噴濕紡是原絲液從噴絲孔出來不直接進(jìn)入凝固液，而是先經(jīng)過一段空氣段。干噴濕紡的優(yōu)點(diǎn)在于其噴絲時(shí)表層沒有接觸到水，因此表層和芯部的收縮率一樣，產(chǎn)生的缺陷較少，進(jìn)而導(dǎo)致最終碳纖維強(qiáng)度更高，此外，干噴濕紡可以進(jìn)行高倍速噴絲頭拉伸，紡絲速度是濕紡的 3-4 倍，但是干噴濕紡的單錠線密度較低，不能實(shí)現(xiàn)大產(chǎn)能，同時(shí)也不適用于大絲束碳纖維原絲制備，因此干噴濕紡主要適用于小絲束生產(chǎn)，濕法紡絲則適用于大絲束生產(chǎn)。油劑：碳纖維原絲紡絲及后加工處理的重要助劑。原絲在紡絲階段需 要上油，主要作用是保護(hù)纖維表面不產(chǎn)生熱粘連或熱融并現(xiàn)象，使原 絲能順利通過預(yù)氧化與低溫碳化等

57、過程。油劑是國產(chǎn)碳纖維向更高強(qiáng) 及高模方向發(fā)展時(shí)必須解決的一項(xiàng)核心技術(shù)，油劑質(zhì)量不過關(guān)就在生 產(chǎn)中造成原絲劈絲、粘連及表面損傷。高性能碳纖維油劑多為硅系油 劑，目前我國與海外差距較大，且成本很高，根據(jù)賽奧碳纖維的數(shù)據(jù)，油劑的降本可以將原絲單噸成本從數(shù)千元降低到數(shù)百元。圖表 75：PAN 原絲的紡絲工藝流程圖來源：干噴濕紡聚丙烯腈纖維微結(jié)構(gòu)研究，圖表 76：濕法紡絲和干濕法紡絲工藝對(duì)比項(xiàng)目濕法紡絲干濕法紡絲噴絲孔直徑小 0.05-0.075mm大 0.10-0.30mm紡絲液中、低分子量和固含量高分子量、高估含量、高粘度牽伸率噴絲后為負(fù)牽伸，一般為負(fù) 20%-50%噴絲后為正牽伸，一般正率 10

58、0%-400%紡速紡絲速度慢，一般 80m/min 左右放肆速度塊，可在 300m/min 左右紡維纖維表面有溝槽，體密度一般纖維表面光亮平滑，纖維致密，密度較高紡絲溫度紡絲溫度較高，一般為 50-50 度紡絲溫度較低，一般為 40-45 度來源：CNKI，圖表 77：海內(nèi)外主要碳纖維企業(yè)原絲制備工藝企業(yè)主要應(yīng)用領(lǐng)域聚合工藝聚合溶劑紡絲工藝光威復(fù)材 主要是國防和軍工，工業(yè)領(lǐng)域（風(fēng)電葉片）一步法 DMSO濕法、干噴濕法恒神股份重大設(shè)備、體育休閑等領(lǐng)域一步法 DMSO濕法、干噴濕法中簡科技航空航天一步法 DMSO濕法、干噴濕法中復(fù)神鷹航空航天、風(fēng)電葉片、壓力容器、軌道交通等領(lǐng)域一步法DMSO干噴濕

59、法吉林碳谷風(fēng)電、軍工等領(lǐng)域二步法 DMAC濕法上海石化風(fēng)電、體育休閑、石油鉆井等二步法 NaSCN濕法蘭州藍(lán)星一步法 NaSCN日本東麗航空領(lǐng)域比例最高，其他工業(yè)領(lǐng)域也廣泛應(yīng)用一步法DMSOT700、T800 和T1000 采用干噴濕法，其他為濕法日本東邦優(yōu)勢(shì)在于機(jī)械臂、高速回轉(zhuǎn)體、鐵道車輛等一步法ZnCl2濕法一步法DMF日本三菱航空航天、工業(yè)領(lǐng)域、體育休閑濕法二步法DMAC西格里主要是汽車領(lǐng)域 赫氏主要是國防和軍工及航空航天領(lǐng)域，風(fēng)電葉片和汽車等工業(yè)領(lǐng)域二步法NaSCN 陶氏風(fēng)電、軌道交通領(lǐng)域 來源：公司公告，環(huán)評(píng)報(bào)告，碳纖維碳化環(huán)節(jié)：預(yù)氧化-碳化-表面處理-上漿圖表 78：碳絲制備過程得

60、到原絲后，需要對(duì)原絲進(jìn)行碳化處理以去除材料中的非碳元素，使其含碳量超過 90%。主要流程包括將卷繞好的聚丙烯腈原絲進(jìn)行退絲，以提高絲線的強(qiáng)力和耐磨性，然后通入氧氣進(jìn)行預(yù)氧化，原絲經(jīng)預(yù)氧化處理后轉(zhuǎn)化為耐熱梯形結(jié)構(gòu)的預(yù)氧絲（PANOF），再經(jīng)低溫碳化和高溫碳化轉(zhuǎn)化為具有亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維（CF），隨后經(jīng)表面處理后進(jìn)行上漿，最后經(jīng)烘干得到碳纖維產(chǎn)品。原絲退絲一段氧化二段氧化表面處理高溫碳化低溫碳化三段氧化上漿烘干卷燒碳絲來源：中復(fù)神鷹招股說明書，預(yù)氧化：預(yù)氧化是制備碳纖維非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，是承接原絲與碳纖維之間的橋梁。原絲在大約 200-280范圍內(nèi)，經(jīng)脫氫、環(huán)化等過程，使線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的