碳纖維輕量化應(yīng)用前景廣闊的特種纖維

1、內(nèi)容目錄 HYPERLINK l _TOC_250019 碳纖維行業(yè)技術(shù)壁壘高，制備工藝復(fù)雜 5 HYPERLINK l _TOC_250018 碳纖維材料性能優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域廣 5 HYPERLINK l _TOC_250017 制備工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，高精尖技術(shù)有待完善 7 HYPERLINK l _TOC_250016 大絲束纖維成市場主流發(fā)展，技術(shù)難題有待攻克 8 HYPERLINK l _TOC_250015 需求端：下游應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，驅(qū)動(dòng)碳纖維發(fā)展 9 HYPERLINK l _TOC_250014 碳纖維國內(nèi)外需求結(jié)構(gòu)差異大，國內(nèi)市場進(jìn)口依賴嚴(yán)重 9 HYPERLINK l _TOC_2

2、50013 航空航天：更新?lián)Q代，啟用碳纖維新型材料 12 HYPERLINK l _TOC_250012 風(fēng)電市場：潛力巨大，碳纖維作葉片提高發(fā)電效率 13 HYPERLINK l _TOC_250011 新能源汽車：應(yīng)運(yùn)而生，碳纖維是最理想的輕量化材料 15 HYPERLINK l _TOC_250010 體育休閑：發(fā)展穩(wěn)定，著重控制成本克服同質(zhì)化問題 16 HYPERLINK l _TOC_250009 供給端：日美龍頭優(yōu)勢明顯，國產(chǎn)企業(yè)需迎頭趕上 18 HYPERLINK l _TOC_250008 全球碳纖維產(chǎn)能擴(kuò)張，國內(nèi)市場供不應(yīng)求 18 HYPERLINK l _TOC_25000

3、7 他山之石國際龍頭的成長之路 18 HYPERLINK l _TOC_250006 國內(nèi)新興企業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)前景任重道遠(yuǎn) 21 HYPERLINK l _TOC_250005 國內(nèi)上市公司盤點(diǎn) 23 HYPERLINK l _TOC_250004 光威復(fù)材（300699.SZ） 23 HYPERLINK l _TOC_250003 中簡科技（300777.SZ） 24 HYPERLINK l _TOC_250002 精功科技（002006.SZ） 24 HYPERLINK l _TOC_250001 吉林化纖（000420.SZ） 25 HYPERLINK l _TOC_250000 風(fēng)險(xiǎn)

4、提示： 26分析師承諾 27風(fēng)險(xiǎn)提示 27證券投資咨詢業(yè)務(wù)的說明 27圖表目錄圖 1：碳纖維特征 5圖 2：碳纖維生產(chǎn)鏈（以丙烯腈路線為例） 6圖 3：碳纖維生產(chǎn)工藝流程 7圖 4：國內(nèi)公司碳纖維企業(yè)近期研究進(jìn)展 8圖 5：全球碳纖維需求（千噸） 10圖 6：2019 全球碳纖維下游需求量結(jié)構(gòu)（千噸） 10圖 7：2019 全球碳纖維需求產(chǎn)值結(jié)構(gòu)（百萬美元） 10圖 8：中國碳纖維需求量（噸） 11圖 9：中國碳纖維下游需求結(jié)構(gòu)（噸） 11圖 10：2019 年中國碳纖維需求量來源占比 12圖 11：2019 年中國碳纖維需求額來源占比 12圖 12：全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量（噸） 12圖

5、 13：2019 年全球航空航天碳纖維市場需求結(jié)構(gòu)（噸） 12圖 14：民用飛機(jī) C919 13圖 15：全球 2019 年新增風(fēng)電裝機(jī)容量（單位：GW） 13圖 16：全球風(fēng)電陸上裝機(jī)總?cè)萘勘壤?14圖 17：全球風(fēng)電非陸上裝機(jī)總?cè)萘勘壤?14圖 18：風(fēng)輪直徑擴(kuò)大的趨勢 14圖 19：新能源汽車 2012-2020H1 產(chǎn)量統(tǒng)計(jì) 15圖 20：新能源汽車 2012-2020H1 銷量統(tǒng)計(jì) 15圖 21：2019 全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能區(qū)域占比 18圖 22：國際小絲束碳纖維產(chǎn)能占比 19圖 23：國際大絲束碳纖維產(chǎn)能占比 19圖 24：東麗碳纖維發(fā)展史 19圖 25：赫氏公司工業(yè)、商業(yè)飛機(jī)銷額

6、（百萬美元） 20圖 26：赫氏公司商業(yè)飛機(jī)銷額（百萬美元） 20圖 27：赫氏公司民用飛機(jī)發(fā)展歷程 20圖 28：2019 年國內(nèi)產(chǎn)業(yè)碳纖維產(chǎn)能（單位：噸） 21圖 29：光威復(fù)材 2012-2019 年?duì)I業(yè)總收入（萬元） 23圖 30：光威復(fù)材 2012-2019 年歸母凈利潤（萬元） 23圖 31：中簡科技 2013-2019 年?duì)I業(yè)收入（萬元） 24圖 32：中簡科技 2013-2019 年歸母凈利潤（萬元） 24圖 33：精功科技碳纖維發(fā)展歷程 24圖 34：精功科技 2001-2019 年?duì)I業(yè)收入（萬元） 25圖 35：精功科技 2001-2019 年歸母凈利潤（萬元） 25表 1

7、：碳纖維及其余材料性能對比 5表 2：三類原材料碳纖維對比 6表 3：兩類絲束碳纖維對比 7表 4：原絲生產(chǎn)過程 8表 5：國內(nèi)外生產(chǎn)碳纖維對比 9表 6：風(fēng)電葉片大梁的制備工藝 15表 7：汽車企業(yè)碳纖維應(yīng)用發(fā)展情況 16表 8：碳纖維電池箱加工工藝 16表 9：碳纖維在體育用品的應(yīng)用 17表 10：上市公司產(chǎn)品技術(shù)對比 21表 11：光威復(fù)材核心技術(shù)研究歷程 23碳纖維行業(yè)技術(shù)壁壘高，制備工藝復(fù)雜碳纖維材料性能優(yōu)異，應(yīng)用領(lǐng)域廣碳纖維是一種碳含量在 90%以上的高強(qiáng)度高模量纖維材料，耐高溫性能居所有化纖之首。它的結(jié)構(gòu)主要是由石墨微晶等有機(jī)物纖維，沿最優(yōu)方向軸向堆砌形成，經(jīng)過碳化及石墨化等復(fù)雜

8、工藝處理，得到微晶石墨的集合體。圖 1：碳纖維特征資料來源: 赫氏公司、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理作為新一代纖維，碳纖維密度低，質(zhì)量比金屬輕，強(qiáng)度卻是鋼鐵的 16 倍，楊氏模量是凱夫拉纖維的 2 倍，傳統(tǒng)玻璃纖維的 2-3 倍。它既具纖維的柔軟性，又不失碳材料本征的固有屬性。在非氧化環(huán)境下耐高溫，熱膨脹系數(shù)小，耐疲勞性、耐腐蝕性好，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹。表 1：碳纖維及其余材料性能對比材料名稱拉伸強(qiáng)度（MPa）彈性模量斷裂伸長率（%）密度（g/cm ）Q235 鋼鐵420210257.852A12 鋁合金41075122.82E 玻璃纖維3430734.82.54芳綸 1414 纖維360

9、01312.81.44T300 碳纖維35302301.51.76T1000G 碳纖維63702942.21.8T800H 碳纖維54902941.51.81M55J 碳纖維40205400.81.91資料來源:高性能纖維，中國知網(wǎng)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理碳纖維復(fù)合材料是由碳纖維與金屬、陶瓷、樹脂等基體制作而成。碳纖維和樹脂制作的復(fù)合材料，其比強(qiáng)度和比模量在所有現(xiàn)存的工程材料中居首位。碳纖維復(fù)合材料具有各類優(yōu)異性能，材料密度低、熱膨脹系數(shù)小、比熱容高，具有超強(qiáng)拉伸彈性，耐高溫，耐腐蝕性以及優(yōu)越的能量吸收性能。因此，碳纖維復(fù)合材料在軍工、航天、交通、汽車以及體育領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。碳纖維屬于復(fù)雜技

10、術(shù)產(chǎn)業(yè)的典型代表，通過不同的制作工藝得到的產(chǎn)品也差異巨大。上游原材料的要求高，中間過程產(chǎn)出復(fù)雜，需要大量穩(wěn)定的核心機(jī)械設(shè)備。圖 2：碳纖維生產(chǎn)鏈（以丙烯腈路線為例）資料來源:新材料在線、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理注：以上相關(guān)上市公司僅為產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)崂肀P點(diǎn)列示，不作為投資評級建議按原材料的不同，碳纖維可分為三類。世界上能夠達(dá)到工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)的主要有聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和黏膠基碳纖維三種，其中 PAN基碳纖維占據(jù)絕對主要地位，份額達(dá) 90%以上，其次是瀝青基碳纖維約占 6-8%，黏膠基碳纖維產(chǎn)量最低。產(chǎn)業(yè)中最早開發(fā)的是黏膠基碳纖維，該類纖維強(qiáng)力較低，主要應(yīng)用于耐燒蝕材料及隔熱材料。瀝青

11、基碳纖維彈性模量好，熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率高、但抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度低，且瀝青的提取成本較高。PAN 綜合性能最好，價(jià)格適中，生產(chǎn)難度較瀝青更低，品種多，是全球碳纖維市場的主流產(chǎn)品。表 2：三類原材料碳纖維對比分類特征劣勢份額PAN 基PAN 為前驅(qū)體碳化后得到，生產(chǎn)工藝難度低，品種多，價(jià)格適中/90%瀝青基導(dǎo)熱性高，拉伸模量高，抗沖擊性強(qiáng)制作工藝復(fù)雜，成本高黏膠基開發(fā)早，耐溫性高碳化收益率低，本高6%-8%1%資料來源:新材料在線、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，碳纖維按照絲束大小通?？梢苑譃榇蠼z束碳纖維和小絲束碳纖維。一般將 48 K（每束含有 48 000 根碳纖維）及以上稱為大絲

12、束碳纖維，也稱為工業(yè)級碳纖維，主要有 50、60、120、240、360 K 等；反之則稱為小絲束碳纖維，也稱為宇航級碳纖維，主要有 1、3、12、24 K 等。從 20 世紀(jì) 60 年代 PAN 基碳纖維的技術(shù)突破開始到現(xiàn)在，市場一直以小絲束碳纖維為主要產(chǎn)品。大絲束碳纖維雖然過去就有生產(chǎn)，但是由于其抗拉強(qiáng)度不高，與小絲束有較大差距，所以大絲束碳纖維一直沒有得到重視，也沒有被廣泛應(yīng)用。直至近年來，大絲束碳纖維性能提升，價(jià)格優(yōu)勢更加明顯，在工業(yè)領(lǐng)域里具有更強(qiáng)的競爭力，尤其是 2013 年，德國寶馬部分款型汽車采用 SGL 公司生產(chǎn)的大絲束碳纖維，打開了大絲束碳纖維在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用之門。大絲束碳纖

13、維應(yīng)用的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)也取得突破性進(jìn)展，大絲束碳纖維迎來了發(fā)展的“春天”。表 3：兩類絲束碳纖維對比分類絲束尺寸拉伸強(qiáng)度領(lǐng)域小絲束48K高國防軍工、航天航空、體育器材大絲束48K低風(fēng)電能源、汽車行業(yè)資料來源: 大絲束碳纖維發(fā)展現(xiàn)狀及我國技術(shù)瓶頸和發(fā)展建議、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理制備工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，高精尖技術(shù)有待完善碳纖維制造過程核心是將通過紡絲過程獲得的原絲經(jīng)過一系列高溫?zé)崽幚砉こ剔D(zhuǎn)變?yōu)樘祭w維的過程。以主流產(chǎn)品 PAN 基碳纖維為例：從 PAN 原絲開始，通過丙烯腈單體聚合再通過濕法或干濕法紡絲得到原絲，經(jīng)過預(yù)氧化、碳化、石墨化的過程，使高分子發(fā)生氧化、熱解以及環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)，形成石墨態(tài)的

14、碳纖維。圖 3：碳纖維生產(chǎn)工藝流程資料來源:新材料在線、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理PAN 原絲是制造碳纖維的原材料，原絲的性能很大程度可以決定碳纖維的性能。 PAN 聚合溶液制備通常是丙烯腈在二甲基亞砜（DMSO）中聚合，經(jīng)脫單脫泡 后過濾，用于 PAN 原絲制備?；诰酆涎b備和技術(shù)傳統(tǒng)，國內(nèi)大部分碳纖維生產(chǎn)廠家采用該法，結(jié)合間歇或半連續(xù)聚合工藝流程。間歇聚合即聚合主題過程在獨(dú)立設(shè)備和時(shí)段內(nèi)一次完成，進(jìn)出料均為間歇過程，嚴(yán)格按批次操作。從生產(chǎn)性和可行性角度考慮，大部分企業(yè)采取 PAN 基碳纖維的主流紡絲方法是濕法紡絲。其中，國內(nèi)的濕法紡絲僅限濕噴濕紡，即噴絲板浸入凝固浴中，紡絲原液通過噴絲板直接浸

15、入凝固浴，把干噴濕紡稱為“干濕法”，即噴絲板不直接與凝固浴接觸，紡絲原液從噴絲板噴出后經(jīng)過空氣段進(jìn)入凝固浴。干噴濕紡技術(shù)可以明顯提高在紡絲過程中的牽伸倍率，因此 T300 碳纖維生產(chǎn)線中普遍適用濕噴濕紡，而 T700 碳纖維需要的牽伸力度更大，適用干噴濕紡。加工處理原絲是碳纖維生產(chǎn)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，在整個(gè)制備過程中，高溫處理設(shè)備最為關(guān)鍵核心，設(shè)備的穩(wěn)定性直接關(guān)系到生產(chǎn)鏈的運(yùn)轉(zhuǎn)能力和產(chǎn)品性能。表 4：原絲生產(chǎn)過程工序設(shè)備工程溫度/主要反應(yīng)預(yù)氧化過程預(yù)氧化爐200-300在氧化性氣氛中施加一定的張力，在 PAN 直連基礎(chǔ)上形成大量環(huán)狀結(jié)構(gòu)300-400PAN 直連發(fā)生斷裂，進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)碳化過程碳化爐

16、400-900開始熱分解反應(yīng)900-1500纖維發(fā)生收縮，碳元素迅速升高石墨化過程石墨爐2000高溫使得纖維內(nèi)部形成發(fā)達(dá)的石墨網(wǎng)面結(jié)構(gòu)資料來源:中國知網(wǎng)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理大絲束纖維成市場主流發(fā)展，技術(shù)難題有待攻克大絲束碳纖維復(fù)合材料具有更大的市場。企業(yè)選擇大絲束品種重要的目標(biāo)是追求低成本和大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，工業(yè)用碳纖維方面對碳纖維的價(jià)格更加敏感，而對碳纖維的性能要求不像航空航天和軍工要求那么高，因此，從產(chǎn)業(yè)升級和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度來看，大絲束碳纖維復(fù)合材料具有更大的市場。就目前情況來看，我國碳纖維市場主要以小絲束為主，隨著近幾年工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維需求量的大幅度增加，大絲束生產(chǎn)開始起步，企業(yè)開始著手

17、于大絲束碳纖維的研究。圖 4：國內(nèi)公司碳纖維企業(yè)近期研究進(jìn)展資料來源:公司公告、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理雖然大部分龍頭企業(yè)已投入大量資金積極研發(fā)創(chuàng)新大絲束纖維，但由于我國整體起步較晚，產(chǎn)品與國外有較大差距，產(chǎn)業(yè)鏈不完備，基礎(chǔ)薄弱，技術(shù)相對落后，開展大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)還存在較多技術(shù)難題。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和性能測試缺失：性能測試與表征方法還是空白，缺少了準(zhǔn)確的檢驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)支撐，給研發(fā)和生產(chǎn)增加了難度。大絲束碳纖維沒有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，大、小絲束碳纖維由于其所含碳纖維根數(shù)的不同，在浸漬環(huán)氧樹脂制備試樣時(shí)，其浸漬程度不同，對力學(xué)性能測試結(jié)果準(zhǔn)確性有較大影響，而且測試時(shí)加載的速率及試樣儀器的設(shè)置、加強(qiáng)片的要求等都會(huì)對

18、測試結(jié)果造成差異，結(jié)果會(huì)造成大絲束碳纖維力學(xué)性能測試結(jié)果與真實(shí)值之間存在較大偏差。新型碳纖維前驅(qū)體化合物的開發(fā)難題：PAN 的化工合成和 PAN 纖維的紡絲上游原絲技術(shù)不過關(guān)，國內(nèi)企業(yè)在高端原絲自主研發(fā)方面實(shí)力差，還處于第二階段，而國外龍頭公司的高端原絲研發(fā)已進(jìn)入第三階段，產(chǎn)品差異化明顯，具有產(chǎn)品優(yōu)勢。例如日本 NEDO 在聚丙烯腈聚合時(shí)完成了熱穩(wěn)定化，原絲生產(chǎn)線出來的纖維是預(yù)氧絲。另外，原絲原料的替代方面，主要思路有瀝青、聚烯烴及木質(zhì)素等，目前并未有重大突破。除中簡科技的聚合物專利中有對所得紡絲原液中聚合物分子量分布進(jìn)行檢測外，其他公司紡絲原液專利均未提及所得原液分子量性能參數(shù)，且大多是“能

19、有效 將官能團(tuán)控制在聚合物鏈內(nèi)”“官能團(tuán)在大分子鏈上分布均勻，分子量均勻穩(wěn)定”等定性描述，且方法均為傳統(tǒng)的一次性聚合法，與日本東麗公司技術(shù)水平相差較大。國際研究表明，在預(yù)氧化過程中牽伸比為 1.1-1.3 的碳纖維性能最好，而牽伸比較低時(shí)，所得預(yù)碳化纖維的取向度以及致密性不充分，會(huì)導(dǎo)致碳纖維的股拉伸彈性模量降低。石墨化過程同理，牽伸比在 1-1.05 時(shí)，碳纖維性能最好。表 5：國內(nèi)外生產(chǎn)碳纖維對比處理過程標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)成果國際成果溫度/300-900300-800牽伸比1-1.051-1.3溫度/1000-18001000-2000牽伸比0.96-10.96-1.05預(yù)氧化過程石墨化過程資料來源:

20、東麗公司、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理在原絲制備過程中，濕法紡絲是極為重要的核心環(huán)節(jié)。衡量濕紡紡絲工藝的著重點(diǎn)是考察制備過程中的條件均一性，環(huán)境干擾容易造成碳纖維的內(nèi)部缺陷和性能下降。例如干噴濕紡的凝固浴液面波動(dòng)要求小于 0.05mm，牽引過程中輥的轉(zhuǎn)速恒定，摩擦力需盡量控制防止產(chǎn)生毛絲，凝固過程中凝固浴的水流溫度和速度需要保持恒定，預(yù)氧化和碳化過程中氣體通入排除需要爐內(nèi)受溫均衡等等。展紗技術(shù)高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求：生產(chǎn)過程中絲束難以延展成平帶，單絲厚度增加，不利于鋪層設(shè)計(jì)，容易出現(xiàn)粘連、 斷絲現(xiàn)象，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品外觀，材料性能得不到有效轉(zhuǎn)換，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定。由于絲束較粗，單層厚度較大，樹脂不容易浸透纖維

21、束內(nèi)部，不能夠均勻浸潤，單絲之間容易產(chǎn)生空隙等缺陷，成形過程中出現(xiàn)纖維屈曲及鋪層角度錯(cuò)位的可能性增加，力學(xué)性能分散性變大，在后續(xù)的織物編織和預(yù)浸料制備過程中工藝性變差，難以滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，不利于界面粘連。碳化結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及制備技術(shù)受限：從 PAN 基到碳纖維需高效的設(shè)備處理，主要是指提“束”(大絲束)與提“速”(高速)。涉及增產(chǎn)的邊際效益以及規(guī)模經(jīng)濟(jì)。預(yù)氧化過程在一定溫度梯度的熱環(huán)境下，對原絲進(jìn)行較長時(shí)間熱處理，使其成為具有熱穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的纖維。生產(chǎn)工藝中最大的難點(diǎn)在于預(yù)氧化過程中容易出現(xiàn)集中放熱，產(chǎn)生失火等安全事故，造成重大損失。碳化爐高溫處理設(shè)備穩(wěn)定性和可靠性不足，很難規(guī)?；?，機(jī)械設(shè)備占

22、比成本大，碳化爐技術(shù)缺失沒有能力生產(chǎn)高強(qiáng)高模系列。石墨化爐溫度要達(dá)到 2800，而能穩(wěn)定耐受這一高溫的爐體原材料受限。需求端：下游應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，驅(qū)動(dòng)碳纖維發(fā)展碳纖維國內(nèi)外需求結(jié)構(gòu)差異大，國內(nèi)市場進(jìn)口依賴嚴(yán)重新材料在線統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，全球碳纖維市場穩(wěn)定增長，2019 年需求總量約為10.37 萬噸，較去年 9.26 萬噸同比增長 10.03%，較 2008 年 3.64 萬噸，CAGR為 9.81%，預(yù)計(jì) 2020 年全球總需求將達(dá)到 11.24 萬噸。經(jīng)歷了 60 年的努力，全球碳纖維的需求第一次做到 10 萬噸以上。這說明下游需求正在不斷擴(kuò)大規(guī)模，這是碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈的復(fù)雜性決定的。前期對

23、碳纖維的大力投入隨著研究端不斷產(chǎn)生新突破得到回報(bào)，一步步開發(fā)碳纖維行業(yè)的潛能和價(jià)值。一旦核心技術(shù)取得突破，技術(shù)難關(guān)被攻破，需求端將在短時(shí)間內(nèi)將急劇擴(kuò)張。圖 5：全球碳纖維需求（千噸）資料來源: 2019 全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理2019 年全球碳纖維市場，航空航天、體育器材、汽車、建筑補(bǔ)強(qiáng)、模塑混配等經(jīng)典大需求端穩(wěn)步發(fā)展，風(fēng)電、壓力容器等新興領(lǐng)域?qū)⒊蔀橛忠粋€(gè)驅(qū)動(dòng)市場的重要引擎。全球下游需求中，風(fēng)電和航空航天占比接近一半，其次是體育休閑和汽車市場。下游需求產(chǎn)值來看，2019 年全球碳纖維銷售金額為 28.7 億美元，同比增速為 11.6%，其中航空航天下游產(chǎn)值占比近 5

24、0%，風(fēng)電葉片雖然需求量大，但是單價(jià)低，產(chǎn)值占比較低，僅為 12%。風(fēng)電葉片：2019 年需求增速為 16%，主要是風(fēng)電巨頭維斯塔斯需求大增。航空航天：2019 年需求增速為 12%，主要是波音 787 和空客 350 產(chǎn)能增加。體育休閑：每年按照 4%-5%的增速穩(wěn)定增長。 圖 6：2019 全球碳纖維下游需求量結(jié)構(gòu)（千噸）圖 7：2019 全球碳纖維需求產(chǎn)值結(jié)構(gòu)（百萬美元）電子電氣,電纜芯,船舶, 1.1,其他,建筑,壓力容器,148, 5%混配模成形, 156.6, 6%汽車, 212.4,7%航空航天,1410, 49%體育休閑, 345,12%風(fēng)電葉片, 357,12%碳碳復(fù)材,電子

25、電氣,電纜芯,船舶,其他,碳碳復(fù)材, 2.8, 3%壓力容器, 7.4, 7%1.4, 1%建筑,3.9, 4% 1.1, 1%1%風(fēng)電葉片,1.5, 1%78, 3% 50.4, 2%32.2, 1%25.3, 1% 25.3, 1%30, 1%混配模成形, 8.7, 8%汽車, 11.8,11%體育休閑, 15,15%25.5, 25%航空航天, 23.5, 23% 資料來源: ：賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理中國碳纖維總需求已從 2008 年的 8.2 千噸，增長到 2019 年的 34.7 千噸， CAGR 為 14.01%，

26、高于全球平均水平。2019 年中國碳纖維總需求占全球總需求 34%，預(yù)計(jì) 2020 年中國總需求將達(dá)到 38.94 千噸。當(dāng)前國內(nèi)碳纖維仍嚴(yán)重依賴進(jìn)口，2019 年國內(nèi)產(chǎn)量為 1.2 萬噸，僅占到總需求量的 31.7%，但是國內(nèi)產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)兩年增速超過 30%，預(yù)計(jì)在 2025 年國內(nèi)產(chǎn)量將超過進(jìn)口量。圖 8：中國碳纖維需求量（噸）資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理中國碳纖維需求結(jié)構(gòu)和全球范圍內(nèi)差距較大，體育用品需求占比最高達(dá)到37%，其次是風(fēng)電葉片占比為 36.5%，航空航天領(lǐng)域需求占比僅為 3.7%，遠(yuǎn)低于全球范圍內(nèi) 23%的占比。2019 年國內(nèi)風(fēng)電葉片市場高速增長拉動(dòng)了

27、行業(yè)需求增長，2019 年風(fēng)電市場消耗碳纖維 1.38 萬噸，同比增速達(dá)到 72.5%，其中國產(chǎn)風(fēng)電葉片碳纖維約 1000噸，基本實(shí)現(xiàn)了從零到一的突破，其余 1.28 萬噸碳纖維基本都來自進(jìn)口的維斯塔斯企業(yè)。除此之外，航空航天工業(yè)碳纖維仍處于起步階段，未來空間巨大。圖 9：中國碳纖維下游需求結(jié)構(gòu)（噸）電子汽電車, 700,碳碳復(fù)材, 1200,氣, 1.8% 航空航天, 3.2%電纜芯,500,1.3%船舶,其他, 340,100,0.3%0.9%800,2.1%1400, 3.7%混配模成型, 1500, 4.0%壓力容器, 1500,4.0%體育, 14000,37.0%建筑, 2000,

28、 5.3%風(fēng)電葉片, 13800,36.5%資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理國內(nèi)碳纖維進(jìn)口依存度仍在 70%左右，國內(nèi)進(jìn)口主要源自日本、美國等龍頭企業(yè)，分別占總需求量的 20.3%、7.3%，總和接近總需求的 3 成。其中日本及其韓國公司主要供給小絲束碳纖維，優(yōu)越的核心技術(shù)和品牌效應(yīng)幫助企業(yè)牢牢穩(wěn)固在全球市場前茅。2019 年中國的小絲束市場容量大約有 18000 噸，其中國產(chǎn) 7000 噸。 在大絲束是市場方面，以美國為首，墨西哥匈牙利為輔建立的卓爾泰克體系提供了大約 6000 噸規(guī)模的體量，土耳其的 1324 噸主要也集中在大絲束市場。國內(nèi)市場需求大絲束市場大約有 140

29、00 噸，其中國產(chǎn) 1000 噸，幾乎 90%以上是進(jìn)口需求。經(jīng)過對比國內(nèi)市場需求量和需求額，分析向中國銷售碳纖維及中間制品（預(yù)浸料+織物）的需求額，可以發(fā)現(xiàn)，日資企業(yè)以排名第二（20.3%）的需求量在需求額中名列榜首（27.8%），日資企業(yè)的碳纖維均價(jià)非常高，美國企業(yè)的價(jià)格也明顯高于國際價(jià)格。 圖 10：2019 年中國碳纖維需求量來源占比圖 11：2019 年中國碳纖維需求額來源占比 英國4.0%土耳其匈牙利 3.5%2.9%其他進(jìn)口3.4%韓國5.5%中國大陸31.7%哥國%中國臺灣日本土耳其 其他進(jìn)口匈牙利 2.1%3.2%英國3.7%墨西哥3.8%6.6%日本27.8%國.5%美國2

30、.0%中國臺灣中國大陸墨西韓6.5%4美7.3115.0%20.3%10.7%25.5% 資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理航空航天：更新?lián)Q代，啟用碳纖維新型材料航天航空是碳纖維全球最大的需求市場，2019 年需求量為 2.35 萬噸，全球占比 23%，需求市場達(dá)到 14.1 億美元，占比 49%。當(dāng)前市場處于高速增長階段，預(yù)計(jì)到 2025 年需求量將翻倍達(dá)到 4.64 萬噸。具體來看，商用飛機(jī)需求貢獻(xiàn)最大，2019 年達(dá)到 1.62 萬噸，占比約 70%。2019 年三大因素對該應(yīng)用市場有巨大影響：一是波音 737 系列停飛停

31、產(chǎn)，國際航空器市場形成巨大的不確定性；二是新的單通道飛機(jī)平臺，是否會(huì)同雙通道飛機(jī) B787、A350 一樣，廣泛地使用碳纖維；三是數(shù)量是雙通道飛機(jī) 10 倍的單通道飛機(jī)，會(huì)采用何種復(fù)合材料工藝。 圖 12：全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量（噸）圖 13：2019 年全球航空航天碳纖維市場需求結(jié)構(gòu)（噸）通用無人飛機(jī), 機(jī), 440, 650,1.9%2.8%直升機(jī), 1250,5.3%軍用飛機(jī), 2300, 9.8%公務(wù)機(jī), 2380, 10.1%商用飛機(jī), 16240,69.1%航天, 240,1.0% 資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料來源: 賽奧碳纖維技術(shù)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究

32、所整理國內(nèi)航空航天碳纖維領(lǐng)域處于起步階段，2019 年國內(nèi)需求量僅為 3700 噸，占到國內(nèi)總需求的 3.7%。國產(chǎn)飛機(jī)正處研發(fā)關(guān)鍵階段，碳纖維行業(yè)亟待擴(kuò)大生產(chǎn)力。航空領(lǐng)域應(yīng)用包括軍機(jī)和民機(jī)兩個(gè)市場。該市場的特點(diǎn)是產(chǎn)品主要采用熱壓罐成型（占 90 以上），低成本的設(shè)計(jì)技術(shù)與制造工藝是發(fā)展趨勢，也是碳纖維在航空航天領(lǐng)域擴(kuò)大應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)力。航空航天領(lǐng)域碳纖維技術(shù)含量極高，精密度要求也非常高，產(chǎn)品價(jià)格也顯著高于平均水平，國內(nèi)正在加大研發(fā)生產(chǎn)。國內(nèi)的主要研究項(xiàng)目是大型民用飛機(jī) C919，以及正在與俄羅斯合作研制寬體客機(jī) C929，前者復(fù)合材料用量占結(jié)構(gòu)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 12%，后者預(yù)計(jì)不少于 30%。若進(jìn)入批

33、生產(chǎn)后，碳纖維需約 2 000 t/a。目前國內(nèi)主要依靠赫氏和東麗兩家巨頭企業(yè)進(jìn)口碳纖維。圖 14：民用飛機(jī) C919資料來源:百度百科、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理風(fēng)電市場：潛力巨大，碳纖維作葉片提高發(fā)電效率風(fēng)電市場發(fā)展空間巨大，成為碳纖維市場新增量。過去 10 年風(fēng)電度電成本的降低從根本上改變了其競爭地位。在過去 5 年中，風(fēng)電的成本平均下降了 50%以上，僅在 2018 至 2019 年期間，新建海上風(fēng)電的價(jià)格就下降了三分之一。隨著過去幾年內(nèi)風(fēng)電成本的大幅下降，技術(shù)不斷進(jìn)步，2019 年全球市場的風(fēng)電新增裝機(jī)容量為 60.4GW，較 2018 年新增 19%，成為史上新增比例第二的年份，僅次于

34、 2015 年新增 63.8GW。圖 15：全球 2019 年新增風(fēng)電裝機(jī)容量（單位：GW）陸地非陸地70605040302010020152016201720182019資料來源: 全球風(fēng)電發(fā)展報(bào)告 2019、GWEC、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測2019 年全球風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘砍^ 651GW，較 2018 年增長 10%。其中，中美兩國是全球最大的陸上風(fēng)電市場，分別占據(jù)了 36.8%和 16.8%的份額。英國、德國的內(nèi)陸面積不足，主要發(fā)展海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，占據(jù)了 33%以及 26%的份額，中國緊隨其后，占據(jù) 23%的份額。由此可見，我國在新能源風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展十分迅猛，國內(nèi)風(fēng)電市場大。 圖 16：

35、全球風(fēng)電陸上裝機(jī)總?cè)萘勘壤龍D 17：全球風(fēng)電非陸上裝機(jī)總?cè)萘勘壤?意大利加拿大2.0% 2.0%英國2.0%其他15.8%其他比利時(shí)8.0%丹麥4.0%6.0%英國33.0%中國23.0%德國26.0%中國36.6%巴西3.0%法國3.0%西班牙4.0%印度5.9%德國8.9%美國16.8% 資料來源: 全球風(fēng)電發(fā)展報(bào)告 2019、GWEC、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測資料來源: 全球風(fēng)電發(fā)展報(bào)告 2019、GWEC、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測風(fēng)電已經(jīng)越過了世界上大多數(shù)地方化石燃料發(fā)電成本的競爭臨界點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電葉片尺寸迅速發(fā)展，2010 到 2019 年，葉片的長度從 100 米逐步增長到125 米

36、，預(yù)計(jì)未來葉片尺寸還將進(jìn)一步增大到 150 米甚至更高。風(fēng)輪直徑擴(kuò)大，必然導(dǎo)致葉片剛度下降，更加容易變形。原有鋼鐵材料做成的大葉片質(zhì)量非常大，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦力非常大，容易造成葉片損耗，不利用發(fā)電效率。在控制質(zhì)量的前提下，提高葉片剛度，碳纖維（主要是大絲束碳纖維）作為質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、模量高的新型材料在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的應(yīng)用必將進(jìn)一步提升。圖 18：風(fēng)輪直徑擴(kuò)大的趨勢資料來源: GE、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測VESTAS 是全球領(lǐng)先的風(fēng)電設(shè)備制造巨頭，經(jīng)過研發(fā)創(chuàng)新，在大梁結(jié)構(gòu)上采用了革命性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將從前作為整體成型的主梁主體受力部分拆分為拉擠梁片標(biāo)準(zhǔn)件的組合過程，提高了生產(chǎn)效率，降低了成

37、本。在此領(lǐng)先的新型工藝下，碳纖維為主要材料的碳梁應(yīng)用前景廣闊。表 6：風(fēng)電葉片大梁的制備工藝項(xiàng)目/材料碳纖維浸料碳纖織物碳纖板材工藝真空袋壓成型真空導(dǎo)入拉擠成型葉片部位蒙皮、梁帽、葉根梁帽梁帽資料來源: 國產(chǎn)碳纖維在風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)中的機(jī)會(huì)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測2020 年將是風(fēng)電發(fā)展創(chuàng)紀(jì)錄的一年，GWEC 預(yù)測將有 76GW 的新增容量，其中我國呈現(xiàn)強(qiáng)勁增長態(tài)勢。GWEC 對全球風(fēng)電市場仍保持樂觀態(tài)度，預(yù)計(jì)未來5 年的年均增長率為 4%。風(fēng)電市場的蓬勃發(fā)展成為碳纖維市場的重要驅(qū)動(dòng)力，國內(nèi)碳纖維供應(yīng)商如光威復(fù)材與 VESTAS 的合作已于 2019 年開始，標(biāo)志著碳纖維的需求又將實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)的進(jìn)展。

38、新能源汽車：應(yīng)運(yùn)而生，碳纖維是最理想的輕量化材料新能源汽車成為碳纖維下游應(yīng)用的中流砥柱。各大車企爭相布局新能源汽車，行業(yè)競爭越來越激烈。根據(jù)國家規(guī)劃，2020 年，新能源汽車產(chǎn)銷要達(dá) 200 萬輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過 500 萬輛；到 2025 年，中國新能源汽車年銷量要達(dá)到汽車市場需求總量的 20%，市場前景廣闊。根據(jù)中汽協(xié)數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國新能源汽車總計(jì)生產(chǎn) 124.2 萬輛，占汽車產(chǎn)量的 4.83%，相較 2018 年下滑 4%，主要原因?yàn)樾履茉雌囌咄似拢灰咔橛绊?，新能源汽車產(chǎn)銷情況增速減緩。截止至 2020 年 1-6 月中國新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到 39.7 萬輛，同比下降 36.

39、5%。 圖 19：新能源汽車 2012-2020H1 產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)圖 20：新能源汽車 2012-2020H1 銷量統(tǒng)計(jì) 140120100806040200400%新能源汽車產(chǎn)量（萬）350%300%250%200%150%100%50%0%-50%140120100806040200400%新能源汽車銷量（萬）增長率350%300%250%200%150%100%50%0%-50% 資料來源:中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測資料來源: 中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測在 2020 年 3 月 30 日，國務(wù)院聯(lián)防聯(lián)控機(jī)制舉行新聞發(fā)布會(huì)上，工信部就

40、明確表示將穩(wěn)定和擴(kuò)大汽車消費(fèi)的政策建議，督促各地區(qū)加快出臺刺激汽車消費(fèi)的政策措施；并且調(diào)整新能源汽車政策，進(jìn)一步推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)健康發(fā)展。疫情結(jié)束后我國新能源汽車市場份額在汽車行業(yè)整體中的占比有望提升。當(dāng)前汽車輕量化是產(chǎn)品和行業(yè)的首要目標(biāo)。2016 年 10 月 26 日，中國汽車工程學(xué)會(huì)編制的節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖正式發(fā)布，明確新能源汽車作為未來汽車行業(yè)發(fā)展方向的必要和必然性，更是確定了汽車輕量化作為七大領(lǐng)域之一，為新能源汽車產(chǎn)業(yè)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐的重要地位。路線圖中明確了按高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金和碳纖維復(fù)合材料的順序逐步過渡的輕量化技術(shù)總體思路，從用材、工藝、設(shè)計(jì) 3 個(gè)方面闡述了 20

41、30 年整體比 2015 年減重 35%的輕量化規(guī)劃，足見輕量化技術(shù)在新能源汽車開發(fā)中占據(jù)了舉足輕重的地位。實(shí)現(xiàn)輕量化歸根到底需要車身的材料輕量化，而碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是最理想的輕量化材料。迄今為止碳纖維綜合性能最好，并能在工程上應(yīng)用，替代鋼材可減重 60%以上。碳纖維復(fù)合材料制造汽車車身和底盤，汽車整車的重量可以減少 40%-60%，相當(dāng)于鋼結(jié)構(gòu)的 1/3-1/6，拉伸輕度是同類鋼結(jié)構(gòu)的 7-8 倍。 以碳纖維復(fù)合材料為結(jié)構(gòu)的汽車不僅在整車質(zhì)量上減小 10%，還可以提高 6%-8%的燃油效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。表 7：汽車企業(yè)碳纖維應(yīng)用發(fā)展情況項(xiàng)目工藝/效果寶馬 Z-9、Z-22全碳纖維承

42、載式車身總質(zhì)量只有 112.2 kg德國大眾汽車“2L”CC1 研究碳纖維復(fù)合材料用于車身的比例高達(dá) 45%北汽 純電動(dòng)汽車 ARCFOX- 1采用了整體成型碳纖維復(fù)合材料上車體前途 K50車殼材質(zhì)全部采用碳纖維材料，29 個(gè)碳纖維復(fù)合材料零部件總質(zhì)量僅為 46.7 kg資料來源:公開資料、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測碳纖維在燃料電池方面的應(yīng)用也有極大優(yōu)勢。目前燃料電池汽車的復(fù)合壓縮天然氣以及氫氣瓶需要碳纖維優(yōu)良的耐高溫、抗沖擊性能。電池箱體是電池模塊的承載件，電池模塊需要通過它連接到車身上。其次，動(dòng)力電池一般安裝在車體下部，考慮到電池模塊的工作環(huán)境，電池箱體需要具有對模塊的防護(hù)功能，需要考慮模塊的

43、防水防塵以及道路環(huán)境對電池箱體的腐蝕，同時(shí)電池箱體考慮承受車輛運(yùn)行過程中的振動(dòng)和沖擊等。表 8：碳纖維電池箱加工工藝工藝優(yōu)勢模壓適用零件批量大生產(chǎn)RTM適用零件批量大生產(chǎn)真空輔助成型（VARI）所需摸具成本低，適用于批量要求小、成本低的零件生產(chǎn)資料來源:挪恩復(fù)材、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測在鋪層設(shè)計(jì)方面，電池箱體的碳纖維編織布可采用 T3003K 和 T30012K兩種織布混合的方式，共 10 層碳纖維平紋織布加樹脂的設(shè)計(jì)。同時(shí)由于電池模塊需要通過電池箱體連接在車體上，電池箱體在連接處采用了金屬緊固件進(jìn)行連接，這些緊固件部分采用埋入方式，通過控制埋入的深度使連接處能夠承受較高的拉伸強(qiáng)度；部分緊固件

44、和碳纖維本體之間采用結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)在一起。 電池箱是新能源汽車的心臟，高性能的電池箱在任何類型的新能源汽車都是不可或缺的。碳纖維復(fù)合材料可以滿足動(dòng)力電池箱的要求：高強(qiáng)度、輕量化以及優(yōu)良的耐腐蝕性。隨著新能源汽車的需求和產(chǎn)能不斷提高，電池箱這樣的重要部件需求自然隨之增長。作為碳纖維行業(yè)的下游需求端，新能源汽車必將帶動(dòng)碳纖維長足發(fā)展。體育休閑：發(fā)展穩(wěn)定，著重控制成本克服同質(zhì)化問題體育休閑領(lǐng)域是碳纖維最早應(yīng)用的領(lǐng)域之一。碳纖維復(fù)合材料質(zhì)量輕、比強(qiáng)度和比模量高、疲勞強(qiáng)度大、阻尼性能好，相比其他工業(yè)，碳纖維的破損安全性能好，設(shè)計(jì)自由度大，作為體育器材不會(huì)傷害人體，并能最大限度地發(fā)揮使用效果。2019 年全球

45、體育領(lǐng)域的碳纖維復(fù)合材料需求達(dá)到 15 千噸，占總需求的 14%，相比 2013 年的 9 千噸增長了 66.67%。體育應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)入發(fā)展爬坡期，企業(yè)轉(zhuǎn)化為控制成本端以提高利潤的戰(zhàn)略思路，市場趨于飽和，碳纖維單價(jià)較穩(wěn)定。早在 1970 年代，碳纖維就被應(yīng)用于釣竿的制作，現(xiàn)在，在體育休閑領(lǐng)域，碳纖維主要用于釣竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等產(chǎn)品的制作。碳纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度愈高，構(gòu)件自重愈?。槐饶Ａ坑?，構(gòu)件的剛度愈大。因此充分利用碳纖維復(fù)合材料的特性，可提升諸多體育項(xiàng)目的成績。表 9：碳纖維在體育用品的應(yīng)用項(xiàng)目/體育用品優(yōu)勢撐桿碳纖維撐竿可以保證撐竿既柔韌結(jié)實(shí)又不會(huì)斷裂或扭結(jié)，它可將運(yùn)動(dòng)員持竿快速助跑

46、的動(dòng)能部分轉(zhuǎn)變成撐竿的彈性變形能，當(dāng)撐竿被壓彎到最大弧度后，這部分彈性變形能再釋放出來，轉(zhuǎn)變成運(yùn)動(dòng)員的勢能，幫助運(yùn)動(dòng)員騰空躍起，飛越橫桿。高爾夫球桿頭重桿輕便于提高揮桿速度，可使球獲得較大的初速度。碳纖維復(fù)合材料具有高阻尼特性，可使擊球時(shí)間延長，球被擊得更遠(yuǎn)。網(wǎng)球拍可以承受比木質(zhì)拍框更強(qiáng)的網(wǎng)線拉力，以保證擊球時(shí)不變形。減振阻尼性好的碳纖維復(fù)合材料，在賦予運(yùn)動(dòng)員舒適感的同時(shí)也使網(wǎng)球獲得了較大的初速度。弓箭提高弓和箭的比彈性，由碳纖維復(fù)合材料制作的弓臂(弓片)可承受 50 kgHun2 的彎曲應(yīng)力，賦予箭最大的初速度和最遠(yuǎn)的射程。碳纖維復(fù)合材料的耐疲勞特性是玻璃鋼和金屬材料所無法比擬的。自行車賦予

47、了車體良好的剛性和減震性能，車體重量進(jìn)一步下降，騎乘舒適性更好。資料來源:國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測體育休閑市場國際競爭激烈，行業(yè)發(fā)展階段已經(jīng)從最初的技術(shù)競爭進(jìn)入了成本競爭，要求企業(yè)需要在成本控制端上下功夫。體育休閑領(lǐng)域?qū)儆诿裼妙I(lǐng)域，對于性能要求不如航空航天高，并且體育類的產(chǎn)品都有一定的可替代性，目前的行業(yè)進(jìn)入壁壘較以前更低。國內(nèi)目前的小絲束碳纖維產(chǎn)能穩(wěn)定，主要都是集中在 T300-T700 級別碳纖維，但低端碳纖維的生產(chǎn)線容易出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)率高、同質(zhì)化嚴(yán)重的問題。據(jù)賽奧碳纖維技術(shù)發(fā)布的報(bào)告， 2017 年相比于航空航天大多都在 1000 元/kg 以上的價(jià)格，體育休閑 領(lǐng)域的碳纖維售價(jià)僅僅在 10

48、0-140 元/kg。國內(nèi)企業(yè)有能力生產(chǎn)但進(jìn)口量遲遲無法下降，其中一個(gè)很大的原因是國產(chǎn)碳纖維價(jià)格高，產(chǎn)能不達(dá)標(biāo)、生產(chǎn)效率低，下游成本高于加過關(guān)稅后的進(jìn)口碳纖維成本。供給端：日美龍頭優(yōu)勢明顯，國產(chǎn)企業(yè)需迎頭趕上全球碳纖維產(chǎn)能擴(kuò)張，國內(nèi)市場供不應(yīng)求在 2019 年，全世界產(chǎn)能增速較前幾年有所下滑，預(yù)計(jì)本年全球運(yùn)行產(chǎn)能為154.9 千噸。這是由于世界龍頭企業(yè)的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃紛紛在 2018 年或者 2019 年年中達(dá)成，符合上升企業(yè)的發(fā)展規(guī)律，例如卓爾泰克在匈牙利增產(chǎn) 5000 噸的計(jì)劃以及美國龍頭企業(yè)赫氏公司的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃均在今年達(dá)成。從全球產(chǎn)能分區(qū)域份額圖來看，美國、日本依舊領(lǐng)跑全球，在行業(yè)中占據(jù)舉足輕重

49、的地位。大陸地區(qū)緊隨其后，達(dá)到 17.3%左右的份額。世界碳纖維份額的競爭，充分反映該區(qū)域的綜合投資水平。美國地區(qū)綜合投資環(huán)境較好，地廣人稀，具有生產(chǎn)要素優(yōu)勢，產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)完備，其主要困境在于人工，碳纖維行業(yè)需要高精尖技術(shù)人才，生產(chǎn)線上也需要訓(xùn)練有素的員工。日本的投資環(huán)境、生產(chǎn)要素低于世界平均水平，但該區(qū)域企業(yè)擁有頂尖的技術(shù)以及研發(fā)手段，利用價(jià)格優(yōu)勢仍然能夠領(lǐng)跑全球。中國的投資環(huán)境處于全球中等水平，在人工上占有巨大優(yōu)勢，主要困境在于技術(shù)研發(fā)，產(chǎn)品還有大量提升空間。圖 21：2019 全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能區(qū)域占比俄羅斯德國1.29% 3.28%0.39% 6.43%1.35%中國大陸17.27%法國

50、5.66% 土耳其2.32%英國 2.57%韓國4.63%墨西哥6.43%中國臺5.6美國西班牙匈牙利 其他進(jìn)口 日本18.72%灣6%23.99%資料來源: 2019 全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測2019 年全國碳纖維理論產(chǎn)能為 26800 噸，國產(chǎn)纖維供應(yīng)量為 12000 噸（占總需求的 31.7%，供應(yīng)量比 2018 年增長了 33%）。銷量/產(chǎn)能比為 45%，該數(shù)據(jù)比去年增長 11.4 個(gè)百分點(diǎn)，與國際 65%85%的平均水平仍有差距。結(jié)合國內(nèi)總需求 34.7 千噸的數(shù)據(jù)，可以明確得到：2019 年中國碳纖維市場的總體情況是供不應(yīng)求。他山之石國際龍頭的成長之路目前

51、全球碳纖維生產(chǎn)主要集中在日、美、德、中、韓等國。其中日本、美國供給頭部市場比例遠(yuǎn)超其他國家或地區(qū)，兩者作為碳纖維研發(fā)的領(lǐng)軍者，發(fā)展較早，工藝技術(shù)完備，產(chǎn)品性能好，出品率高，在下游應(yīng)用端擁有品牌效應(yīng)。在小絲束范圍里，日本碳纖維產(chǎn)業(yè)排名首位，掌握主要話語權(quán)，與高精尖科技如航空航天領(lǐng)域聯(lián)系緊密，正逐步開拓新能源汽車市場。而美國碳纖維產(chǎn)業(yè)在大絲束研發(fā)中取得突破性成果，憑借自身地理、技術(shù)以及應(yīng)用優(yōu)勢，吸引大量碳纖維上游生產(chǎn)企業(yè)在本土投資，加強(qiáng)與下游企業(yè)的合作，深化技術(shù)互利共享。 圖 22：國際小絲束碳纖維產(chǎn)能占比圖 23：國際大絲束碳纖維產(chǎn)能占比 其他26.0%東麗（日）26.0%SGL（德） 31.0

52、%AKSA（土） 4.0%Cytec（美） 6.0%Hexcel（美）7.0%臺塑8.0%三菱（日）10.0%東邦（日）13.0%藍(lán)星（中）1.0%東麗（日）三%菱（日）1.0%Hexcel（美）58.0% 資料來源:賽奧碳纖維、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測資料來源:賽奧碳纖維、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測東麗（Toray）東麗株式會(huì)社（Toray）起步于民用碳纖維行業(yè)，后不斷研發(fā)新型科技，逐漸在航空等高端領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟。最初東麗碳纖維主要適用于釣魚竿、高爾夫球桿等體育生活用品，需求量處于 10 噸級別，而后 1975 年研究實(shí)現(xiàn)了碳纖維在波音737 承力結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，這使得東麗迎來了 1000 噸級別的需求

53、及量產(chǎn)。進(jìn)入 20世紀(jì) 90 年代，航空領(lǐng)域逐步推進(jìn)碳纖維材料的應(yīng)用，碳纖維占波音 787 機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量的 50% ，推動(dòng)?xùn)|麗擴(kuò)大到萬噸級別的量產(chǎn)，將東麗從長期虧損的泥潭中挽救出來，幫助其穩(wěn)固行業(yè)龍頭的地位。圖 24：東麗碳纖維發(fā)展史資料來源:東麗官網(wǎng)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測在深度參與波音復(fù)合材料研發(fā)與批產(chǎn)過程中，東麗公司依靠其深厚的航空領(lǐng)域背景，成功走出了一條碳纖維的產(chǎn)業(yè)化之路。其背后主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：通過長期的使用和生產(chǎn)，不斷改進(jìn)性能和不斷降低成本，東麗 T300 優(yōu)于目前國產(chǎn)同類碳纖維；在上游原材料環(huán)節(jié)中，東麗公司可以獲得性能與之匹配的(包括成本和工藝性)樹脂、預(yù)浸料以及原絲，在生產(chǎn)過

54、程中提高了優(yōu)質(zhì)碳纖維的出品率；東麗公司在波音長期駐有幾百名技術(shù)人員，給予碳纖維應(yīng)用指導(dǎo)，實(shí)時(shí)反應(yīng)下游應(yīng)用端需求，調(diào)整產(chǎn)品性能及研究方向，雙方協(xié)同波音的技術(shù)攻關(guān)；東麗公司有足夠承受長期虧損的財(cái)力(碳纖維只是東麗集團(tuán)的一小部分)和承受外界壓力(包括董事會(huì)成員)的能力。赫氏（Hexcel）赫氏成立于 1948 年，是美國碳纖維的領(lǐng)先生產(chǎn)商，在航天項(xiàng)目中擁有超過 45年的經(jīng)驗(yàn)，擁有廣泛的認(rèn)證。赫氏生產(chǎn)范圍廣泛的高性能碳纖維，用于一般工業(yè)以及航空航天，是美國軍用碳纖維的領(lǐng)先供應(yīng)商。他們擁有大絲束纖維的高超研究成果，產(chǎn)量居全球首位。 圖 25：赫氏公司工業(yè)、商業(yè)飛機(jī)銷額（百萬美元）圖 26：赫氏公司商業(yè)飛

55、機(jī)銷額（百萬美元） 工業(yè)銷額商業(yè)飛機(jī)銷額18001600140012001000800600400200020142015201620172018201925002000150010005000銷售額調(diào)整后營業(yè)利潤201420152016201720182019 資料來源: 赫氏官網(wǎng)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測資料來源: 赫氏官網(wǎng)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測公司自建立起至 21 世紀(jì)開端長期向軍工行業(yè)提供復(fù)合材料，并隨美國國防計(jì)劃的側(cè)重起伏不定，從 2002 年起公司進(jìn)入盈利穩(wěn)定期，參與大型軍民飛機(jī)項(xiàng)目后才實(shí)現(xiàn)長期持續(xù)增長。圖 27：赫氏公司民用飛機(jī)發(fā)展歷程資料來源:赫氏官網(wǎng)、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測赫

56、氏公司的碳纖維產(chǎn)業(yè)之路主要依靠投入大量資本，提升產(chǎn)業(yè)規(guī)模。大絲束纖維在工業(yè)中需求很高，且精密程度要求比航空領(lǐng)域低，同時(shí)價(jià)格也略低。赫氏主要著重提高大絲束纖維產(chǎn)量，把控核心技術(shù)，并向全球進(jìn)行出口。2014 年底，赫氏正式在法國開設(shè)新的碳纖維生產(chǎn)線，提高了公司全球產(chǎn)能，同時(shí) 2019 年第一季度推出 3500 平方米的研發(fā)中心，支持高性能復(fù)合材料的創(chuàng)新，并繼續(xù)擴(kuò)大其在用于航空結(jié)構(gòu)應(yīng)用的復(fù)合材料方面的市場份額。國內(nèi)新興企業(yè)快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)前景任重道遠(yuǎn)我國從 20 世紀(jì) 60 年代開始研發(fā)聚丙烯腈基碳纖維，起步落后于歐美日本。研發(fā)人員篳路藍(lán)縷，從無到有，在短短 50 年內(nèi)取得了重大突破。隨著國內(nèi)下游行業(yè)

57、發(fā)展興起，國家大力扶持，碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化程度加速發(fā)展，奮起直追，進(jìn)入前所未有的新階段。圖 28：2019 年國內(nèi)產(chǎn)業(yè)碳纖維產(chǎn)能（單位：噸）70006000500040003000200010000資料來源:賽奧碳纖維、國信證券經(jīng)濟(jì)研究所預(yù)測目前國內(nèi)碳纖維行業(yè)仍處于初級階段，競爭不充分，熟練掌握核心技術(shù)并能使起生產(chǎn)規(guī)?；钠髽I(yè)相對較少。加之國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能利用率不足，碳化單線能力僅 1000 噸/年，遠(yuǎn)低于國際標(biāo)準(zhǔn) 2700 噸/年，缺少國際競爭優(yōu)勢。國內(nèi)行業(yè)領(lǐng)軍碳纖維上市公司為光威復(fù)材、中簡科技、精功科技。上述三家公司均屬于國內(nèi)碳纖維行業(yè)國產(chǎn)企業(yè)的領(lǐng)跑者，在產(chǎn)品性能、生產(chǎn)線設(shè)備

58、、核心技術(shù)三方面具有大優(yōu)勢。光威復(fù)材主打 GQ 系列，針對 T300 的小絲束纖維，中簡科技著重研究 T700 的大絲束纖維，而精功科技主要產(chǎn)品是千噸碳纖維成套生產(chǎn)線和微波石墨化生產(chǎn)線。專利數(shù)目上，光威復(fù)材要遠(yuǎn)高于其他兩家公司。表 10：上市公司產(chǎn)品技術(shù)對比公司名稱主營業(yè)務(wù)主要產(chǎn)品技術(shù)水平光威復(fù)材中簡科技精功科技專業(yè)從事碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預(yù)浸料、碳纖維復(fù)合材料制品及碳纖維核心生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)與銷售的高新技術(shù)企業(yè)。從事高性能碳纖維及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)的高新技術(shù)企業(yè)。主要從事碳纖維復(fù)合材料裝備、機(jī)器人智能裝備等高新技術(shù)產(chǎn)品的研制開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和技術(shù)服務(wù)等。規(guī)模化生產(chǎn)碳

59、纖維新高為 GQ3522 系列碳纖維；主要收入和利潤來自 GQ3522。公司收入和利潤主要來自于規(guī)?；a(chǎn)的產(chǎn)品 ZT7系列碳纖維。公司收入和利潤主要來自于千噸碳纖維生產(chǎn)線以及碳纖維石墨化生產(chǎn)。GQ3522 型碳纖維（T300 級）在航空航天領(lǐng)域穩(wěn)定供貨；GQ4522 型碳纖維（T700 級）處于試驗(yàn)狀態(tài)或小批量試產(chǎn)；QM4035 型碳纖維（M40J級）經(jīng)過第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到；M40J 水平，已掌握了 M40J級碳纖維工程化生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備與技術(shù)；QM4050 型碳纖維（M55J 級）承擔(dān)國家科技部“863”計(jì)劃項(xiàng)目。ZT7 系列（高于 T700 級）碳纖維產(chǎn)品全面應(yīng)用于航空航天領(lǐng)

60、域，可批量穩(wěn)定供貨；ZT8 系列（T800 級）碳纖維通過了科技部專家現(xiàn)場取樣評價(jià)，產(chǎn)品性能達(dá)到科技部“863”項(xiàng)目指標(biāo)；ZT9 系列碳纖維研發(fā)產(chǎn)品已通過第三方取樣和北京航空航天大學(xué)檢測，性能水平達(dá)到 T1000/T1100 級；在高模高強(qiáng)碳纖維方面，M40J 碳纖維具備穩(wěn)定生產(chǎn)能力，M55J 和 M60J碳纖維于 2017 年通過北京航空航天大學(xué)檢測。公司共有 27 條碳纖維生產(chǎn)線，千噸級碳纖維生產(chǎn)線由該企業(yè)與國際先進(jìn)技術(shù)公司合作完成，聯(lián)合數(shù)十年終于得到成果。有效付款 1 米的碳纖維石墨化生產(chǎn)研究出突破性成果。與大啊公司簽訂了大絲束碳纖維的研發(fā)合同。資料來源:中簡科技招股說明書、公司公告、國