碳纖維行業(yè)市場分析報告二

碳纖維行業(yè)市場分析報告二

目錄一、碳纖維性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛1.1碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)壁壘高，尤其對于大絲束產(chǎn)品二、碳纖維行業(yè)發(fā)展：美日引領(lǐng)，歐洲緊隨，中國追趕三、碳纖維行業(yè)供需：供應(yīng)高度集中，風(fēng)電葉片拉動需求快速增長四、國內(nèi)化工企業(yè)積極布局碳纖維行業(yè)4.1腈綸產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗是發(fā)展大絲束碳纖維的基礎(chǔ)4.2吉林化纖——粘膠長絲龍頭切入碳纖維賽道4.3吉林碳谷——碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長4.4上海石化——具備“原油——復(fù)合材料”全產(chǎn)業(yè)鏈一體化優(yōu)勢一、碳纖維性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛碳纖維是一種一維碳素材料，輕，且力學(xué)性能優(yōu)異，應(yīng)用場景廣泛。碳纖維是由聚丙烯腈或瀝青、粘膠等有機纖維，在高溫環(huán)境下經(jīng)碳化形成碳主鏈結(jié)構(gòu)而得到的無機高分子纖維，直徑5-10微米，含碳量高達90%以上。碳纖維具有碳材料的固有本性特征，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。特性之一是輕質(zhì)，比重不到鋼的1/4，同時力學(xué)性能優(yōu)異，抗拉強度是鋼的倍，高強度、高彈性模量、耐高低溫、耐腐蝕、抗疲勞等。通常與樹脂、金屬、陶瓷等材料復(fù)合后形成碳纖維復(fù)合材料，可廣泛應(yīng)用于軍工、航天、交通、新能源、汽車輕量化以及體育用品等領(lǐng)域。圖1碳纖維輕、力學(xué)性能優(yōu)異，應(yīng)用廣泛資料來源：中國復(fù)合材料學(xué)會，中關(guān)村硬創(chuàng)空間，市場研究部一、碳纖維性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛根據(jù)制造原料不同可以分為聚丙烯腈（）基碳纖維、瀝青基碳纖維、黏膠基碳纖維。其中，聚丙烯晴（）基碳纖維成品品質(zhì)優(yōu)異、力學(xué)性能優(yōu)良，且相較于其他兩種碳纖維制造工藝難度更低，是最主要的碳纖維產(chǎn)品，占全球高性能碳纖維的90%以上。根據(jù)纖維數(shù)量不同可以分為小絲束和大絲束。一般將絲束數(shù)量小于24K的碳纖維稱為小絲束（就代表一束碳纖維中有1000根絲），初期以1K、3K、6K為主，逐漸發(fā)展為12K，主要用于國防軍工、航空航天等高端技術(shù)領(lǐng)域，產(chǎn)量低、成本高，價格高，被稱為“宇航級材料”；24K及以上的為大絲束，廣泛用于紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等工業(yè)和民用領(lǐng)域，成本低，但生產(chǎn)控制難度大，被稱為“工業(yè)級材料”。大絲束碳纖維核心驅(qū)動力就是在保持碳纖維優(yōu)良性能的前提下，大幅降低其成本，打開碳纖維廣泛運用于工業(yè)和民用領(lǐng)域大門。根據(jù)不同的強度和模量的力學(xué)性能分為高強型、高強中模型、高模型、高強高模型。作為碳纖維龍頭，日本東麗制定的T系列和M系列性能指標(biāo)是實踐中被運用最廣的分類指標(biāo)。航天航空領(lǐng)域往往要求材料更輕、力學(xué)性能更好，因此多采用T300-T800強度的碳纖維，而民用如風(fēng)電、體育領(lǐng)域則多采用T300強度的碳纖維。表1碳纖維大絲束和小絲束分類資料來源：賽奧碳纖維技術(shù)，市場研究部碳纖維應(yīng)用之航空航天航天領(lǐng)域如飛機、火箭對材料輕量化的追求，早已達到以克為計量單位的程度，在安全的基礎(chǔ)上不斷追求更輕。用碳纖維制造的飛機，可以大幅節(jié)約能耗，擴展飛行航程，提高載荷，提高靈活性，延長飛行壽命等。美國早在1969年就已經(jīng)把碳纖維復(fù)合材料用在了F-14A戰(zhàn)斗機上，但由于工藝和造價的限制，當(dāng)時僅僅使用了飛機自重用量的碳纖維。到了以F-22和為代表的第四代戰(zhàn)斗機，碳纖維的使用比例提升到飛機重量的24%和36%。發(fā)展到今天，X-47B、“神經(jīng)元”、“雷神”等幾個型號的無人機上，碳纖維的使用比例高達90%。民用飛機領(lǐng)域，在早期A310、B757和B767上，碳纖維復(fù)合材料占比僅為5%-6%，隨著技術(shù)的不斷進步，至A380時，復(fù)合材料占比達到23%，最新的B787和A350機身上，復(fù)合材料的用量達到50%。中國人自己的民用大飛機C919的復(fù)合材料使用比例就達到了12%，而CR929更是要達到總重的51%，超過波音787的50%用量。圖5飛機制造中碳纖維占比越來越高根據(jù)波音出具的《2020-2039商用飛機市場預(yù)測》：在綜合考慮2020年疫情的全面影響下，未來20年預(yù)計客運量將以年均的速度增長，全球商用飛機機隊規(guī)模預(yù)計將從目前的25,900架飛機增加到48,400架；中國市場未來20年客運量每年將增長5.5%，預(yù)計未來20年中國將需要6,450架新單通道飛機、1,590架寬體飛機。民用航空方面碳纖維行業(yè)將有很大的發(fā)展空間。資料來源：中簡科技照顧說明書，市場研究部碳纖維應(yīng)用之風(fēng)電葉片風(fēng)電葉片是風(fēng)電機組將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能的關(guān)鍵部件。葉片結(jié)構(gòu)和用材會直接影響風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率，是風(fēng)機獲取更高風(fēng)電機組利用小時數(shù)和實現(xiàn)經(jīng)濟效益的基礎(chǔ)。從風(fēng)電葉片結(jié)構(gòu)來看，其主要由增強材料（梁）、夾芯材料、基體材料、表面涂料及不同部分之間的結(jié)構(gòu)膠組成。葉片80%成本來自于原材料，而60%原材料成本來自于纖維材料——增強纖維與基體樹脂。碳纖維將逐步替代玻璃纖維。在滿足剛度和強度的前提下，碳纖維風(fēng)葉比傳統(tǒng)玻璃纖維風(fēng)葉輕20%-30%。大絲束碳纖維由于其減重、耐腐蝕性，性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料，隨著技術(shù)和成本的突破，碳纖維逐步成為風(fēng)電葉片、梁的主要材料。大風(fēng)機背景下，葉片直徑屢創(chuàng)新高，風(fēng)電葉片直徑和風(fēng)塔高度大型化成主要趨勢。葉片直徑的增長意味著更大的掃風(fēng)面積，可有效增強捕風(fēng)能力，從而帶動發(fā)電效率的提升。從葉片直徑來看，2013-2015年，105、和米的葉片替代了原來的93米葉片，成為行業(yè)主流。2016年和2017年，米和121米葉片是絕對主力葉型。2018年，121米葉片占領(lǐng)了大部分市場，131米葉片也開始批量生產(chǎn)。目前新增裝機的平均直徑已超過120米。圖6碳纖維主要用作風(fēng)電葉片的大梁資料來源：《國產(chǎn)碳纖維在風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)中的機會》等，市場研究部碳纖維應(yīng)用之體育休閑碳纖維在體育休閑市場中，主要應(yīng)用于高爾夫球桿、曲棍球棍、網(wǎng)球拍、釣魚竿、自行車架、滑雪板、賽艇等高端體育休閑領(lǐng)域。這些應(yīng)用同樣主要基于碳纖維的輕質(zhì)、高強度、高模量、耐腐蝕等特點。例如碳纖維復(fù)合材料制作的高爾夫球桿比金屬桿減重近50%，碳纖維自行車較鋁材減重40%且實現(xiàn)更高的車架精度。釣魚竿、球拍、滑雪板、高爾夫球桿等體育用品的碳纖維多使用大絲束碳纖維（24K）。體育休閑是國內(nèi)碳纖維應(yīng)用的強勢領(lǐng)域，中國主導(dǎo)的體育休閑器材，大約占據(jù)全球的90%因為疫情的原因，大家有更多時間投入在體育休閑中，這帶動了器材較高速的增長?？梢哉f體育休閑領(lǐng)域是中國碳纖維復(fù)合材料市場的壓艙石。圖7碳纖維在體育休閑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛資料來源：賽奧碳纖維技術(shù)，市場研究部碳纖維應(yīng)用之壓力容器得益于輕量化和優(yōu)異的力學(xué)性能，碳纖維纏繞氫氣瓶得以運用。對于氫燃料車來說，儲氫罐是目前主流的燃料儲存方式，通過將氫氣能源以氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)三種狀態(tài)儲存在儲氫罐中，能夠保證氫能源車的能源供給，通過高壓壓縮儲存氣態(tài)氫，能夠賦予氫燃料車成本低、能耗小、充放氣速度快的等特點，也是目前氫燃料車的動力供給的主流解決方案。Ⅲ、Ⅳ型碳纖維全纏繞是移動式儲氫罐的主流解決方案。高壓儲氣瓶共有種基本類型，分別是：型瓶——金屬氣瓶；型瓶——金屬內(nèi)膽環(huán)向纏繞氣瓶；型瓶——金屬內(nèi)膽全纏繞氣瓶；型瓶——塑料內(nèi)膽全纏繞氣瓶，其中、Ⅱ型儲氫罐由于工作壓力小、重量大、成本低，多用在固定式的應(yīng)用場景之中，如儲氫站的固定式儲氫裝置中，而Ⅲ、Ⅳ型瓶采用了碳纖維全纏繞的方式對罐體進行加強，不僅有效降低了氣瓶的質(zhì)量，還能夠承受更高的壓力，成為移動式儲氫罐的主流解決方案。壓力容器有望在十五五期間引領(lǐng)碳纖維需求。日本豐田、挪威Hexagon等車企均公布了自己的氫能源車的儲氫方案，根據(jù)FuelCell預(yù)測，乘用車中的碳纖維用量約為75kg，商用車320kg，“我國至2025年燃料電池車銷量將達到5萬輛年，至2050年將達到520萬輛/年，對應(yīng)碳纖維需求有望在2030年達到17.1萬噸，對應(yīng)2025-2030年CAGR61%，有望成為十五五期間碳纖維的又一推動力。圖8碳纖維應(yīng)用于燃料電池汽車儲氫罐資料來源：智能機器ABC等，市場研究部碳纖維應(yīng)用之碳/碳復(fù)材碳碳復(fù)材是指以炭纖維或石墨及其織物為增強材料，以碳或石墨為基體，通過加工處理和碳化處理制成的全碳質(zhì)復(fù)合材料。作為碳纖維增強碳基本復(fù)合材料，碳/碳復(fù)材具有質(zhì)量輕、耐燒蝕性好、抗熱沖擊好、損傷容限高、高溫強度高、可設(shè)計性強等突出特點，尤其是其強度隨著溫度的升高，不僅不會降低反而還可能升高，它是所有已知材料中耐高溫性最好的材料。熱場核心材料，盡享光伏高景氣。碳/碳復(fù)材的主要應(yīng)用領(lǐng)域有三個，剎車盤市場、航天部件，熱場部件，其中前兩個領(lǐng)域市場發(fā)展平穩(wěn)，而受光伏行業(yè)帶動，熱場部件需求迅速增長，極大地帶動了該領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。光伏新增裝機量逐步提升，下游企業(yè)對熱場產(chǎn)品的需求持續(xù)增長。在單晶硅棒的拉制過程中，單晶爐熱場的保溫部件由于單晶爐熱度高，替換頻率較高，如加熱器、坩堝件年，保溫筒2件/年，導(dǎo)流筒0.67件年。碳基復(fù)合材料單晶拉制爐熱場系統(tǒng)產(chǎn)品，作為光伏、半導(dǎo)體單晶硅棒制造成本下降的重要一環(huán)，伴隨碳纖維市場發(fā)展，份額快速增長。根據(jù)智研咨詢預(yù)測，替換需求將成未來碳/碳熱場的主要需求，預(yù)計將在2025年帶來7038噸的替換需求，遠超新增需求（2253噸），和改造需求（916噸）。根據(jù)智研咨詢預(yù)測，碳/碳熱場預(yù)計在2025年達到73.9億的市場空間，對應(yīng)5年復(fù)合增速33%。圖9碳/碳復(fù)材應(yīng)用于剎車盤和熱場部件資料來源：啊車網(wǎng)，前沿石墨資訊，市場研究部1.1碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)壁壘高，尤其對于大絲束產(chǎn)品完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從原油到終端應(yīng)用的完整制造過程：1、產(chǎn)業(yè)鏈上游企業(yè)從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中經(jīng)裂解等過程制得丙烯，并經(jīng)氨氧化后得到丙烯腈；2、丙烯腈經(jīng)聚合和紡絲之后得到聚丙烯腈（）原絲；3、產(chǎn)業(yè)鏈中下游企業(yè)再經(jīng)過預(yù)氧化、低溫碳化和高溫碳化后得到碳纖維；4、碳纖維可制成碳纖維織物和碳纖維預(yù)浸料；5、碳纖維與樹脂、陶瓷等材料結(jié)合，可形成碳纖維復(fù)合材料，6、最后由各種成型工藝得到下游應(yīng)用需要的最終產(chǎn)品。圖2碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈資料來源：《吉林碳谷公開發(fā)行股票說明書》，市場研究部1.1碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)壁壘高，尤其對于大絲束產(chǎn)品原絲環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘高碳纖維原絲制備是碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，碳纖維原絲的質(zhì)量和成本很大程度上決定了碳纖維的質(zhì)量和成本。碳纖維的強度顯著地依賴于原絲的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)及其致密性。如果原絲的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)存在不同程度的缺陷,必將嚴重影響碳纖維的質(zhì)量和性能。質(zhì)量過關(guān)的原絲是產(chǎn)業(yè)化的前提，而原絲成本占碳纖維生產(chǎn)成本的一半以上，直接影響著下游應(yīng)用領(lǐng)域的廣度。碳纖維原絲的生產(chǎn)工藝主要分為聚合、紡絲和后處理三個過程。盡管小絲束的碳纖維在我國已經(jīng)在航空航天等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，優(yōu)質(zhì)的碳纖維生產(chǎn)廠商如光威復(fù)材等已經(jīng)具備了生產(chǎn)T1000級別小絲束的能力，但是大絲束的生產(chǎn)與小絲束差異性很大，對于大絲束來說，仍具備較強的工藝壁壘。（1）當(dāng)紡絲數(shù)量增加之后，保持紡絲一致性的難度驟然加大，如果原絲打結(jié)、粘黏，將極大影響后續(xù)碳纖維的力學(xué)性能；（2）大絲束的終端應(yīng)用在民用居多，具備較強的成本敏感性，對原絲廠商的成本控制提出了較高的要求。由于發(fā)展歷程、產(chǎn)業(yè)背景不同，原絲廠商在聚合、紡絲工段選擇的工藝路徑也不盡相同。如紡絲過程就形成了濕法紡絲和干噴濕紡兩種工藝，其中濕法紡絲更適合大絲束原絲生產(chǎn)，日本東邦等廠商即采用濕法紡絲，干噴濕紡更適合小絲束原絲生產(chǎn)，日本東麗、中簡科技、中復(fù)神鷹均采取干噴濕紡技術(shù)生產(chǎn)原絲。圖3原絲環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘高丙烯腈引發(fā)劑助劑聚合凈化脫泡凝固浴成型卷繞收絲紡絲過濾上油劑沸水牽伸水洗干燥致密化蒸汽牽伸熱定型基原絲資料來源：市場研究部1.1碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈長，技術(shù)壁壘高，尤其對于大絲束產(chǎn)品碳化環(huán)節(jié)投資壁壘高由原絲生產(chǎn)碳纖維的過程也叫做碳化，主要包括預(yù)氧化和碳化兩個過程。碳纖維生產(chǎn)設(shè)備定制化程度高，導(dǎo)致了設(shè)備投資需要大量資金。國外碳纖維龍頭企業(yè)一般根據(jù)自身技術(shù)特點進行自主設(shè)計，在專有設(shè)備的基礎(chǔ)上改進升級，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專有碳纖維生產(chǎn)裝備。碳化過程中最關(guān)鍵的設(shè)備是氧化爐和碳化爐。碳化爐應(yīng)滿足碳化工藝的要求，可分為低溫碳化爐和高溫碳化爐。與此配套的還有非接觸式迷宮密封裝置、加熱系統(tǒng)、廢氣排出和處理系統(tǒng)以及牽伸裝置，由它們集成組合為一個完整的碳化爐，可實現(xiàn)穩(wěn)定規(guī)模化生產(chǎn)。根據(jù)各行業(yè)內(nèi)公司公告顯示，碳化環(huán)節(jié)對應(yīng)的單噸投資金額約12億元/萬噸，而原絲環(huán)節(jié)的資金要求相對較低，約2億元萬噸的資金需求。盡管每噸碳纖維生產(chǎn)約需要2.2噸原絲，但是單噸碳纖維投資金額也顯著超過了原絲。碳化環(huán)節(jié)除了設(shè)備采購成本高之外，生產(chǎn)過程能耗高，企業(yè)的用電成本也是影響碳纖維單位成本的關(guān)鍵因素。圖4碳化環(huán)節(jié)投資壁壘高基原絲二段氧化三段氧化低溫碳化退絲一段氧化水洗處理電解處理高溫碳化干燥上漿處理干燥收卷基碳纖維資料來源：市場研究部二、碳纖維行業(yè)發(fā)展：美日引領(lǐng)，歐洲緊隨，中國追趕全球碳纖維行業(yè)發(fā)展：美日引領(lǐng)，歐洲緊隨1959-1989：全球碳纖維市場拉開序幕，批量化生產(chǎn)逐步實現(xiàn)。1959年，碳纖維在日本大阪工業(yè)試驗所中誕生。日本大阪工業(yè)試驗所發(fā)明了基碳纖維制備技術(shù)。同年美國空軍材料實驗室和美國聯(lián)合碳化公司首次用人造絲作為原料制備出碳纖維。但是往后的十年，碳纖維產(chǎn)業(yè)始終局限于實驗室技術(shù)的研發(fā)。20世紀(jì)70-80年代，碳纖維實現(xiàn)了工業(yè)化突破。碳纖維復(fù)合材料在航天航空結(jié)構(gòu)上的工程化得以應(yīng)用和批量生產(chǎn)，同期日本東麗公司基本開發(fā)完成現(xiàn)有的絕大部分產(chǎn)品型號——T300、T800、T1000、M60J，產(chǎn)能達到上千噸年，卓爾泰克作為美國第一個工業(yè)碳纖維的廠家誕生。美國聯(lián)合碳化公司主動找到日本東麗公司達成合作協(xié)議，用自己比較成熟的碳化技術(shù)與東麗公司的聚丙烯腈原絲技術(shù)交換。美日兩國各取所需，形成了碳纖維技術(shù)的雙雄壟斷。1990-1999：并購熱潮興起，上下游巨頭爭相搶占市場。20世紀(jì)年代，行業(yè)龍頭爭相并購爭搶市場份額。美國航空材料廠赫氏并購美國赫拉克勒斯的碳纖維產(chǎn)業(yè)，美國石油巨頭阿莫科整合了大部分美國的碳纖維資源，主要有美國聯(lián)碳公司，該公司是歷史上唯一一家同時擁有粘膠、瀝青、聚丙烯腈基碳纖維的企業(yè)。德國石墨巨頭西格里（SGL）在1997年收購了英國考陶爾茲留下的carbon。2000年至今：應(yīng)用領(lǐng)域向風(fēng)電、汽車等民用領(lǐng)域拓展，世界各國掀起投資熱潮。2007年卓爾泰克與風(fēng)電巨頭維斯塔斯建立合作，開拓碳纖維在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的使用，同期中國、韓國、俄羅斯等國家開啟碳纖維的投資熱潮。年和2014年，碳纖維飛機B787與A350分別完成首架交付，應(yīng)用于航空航天方向的碳纖維需求激增。依托于拉擠板成功應(yīng)用于葉片梁帽，風(fēng)電巨頭維斯塔斯對碳纖維需求空前增長，碳纖維產(chǎn)業(yè)內(nèi)部加劇了整合。2014年月，東麗完成了卓爾泰克的收購計劃（收購前，東麗集團在高性能、高品質(zhì)小絲束碳纖維方面集中經(jīng)營，主要面向于航空航天、壓力容器等尖端領(lǐng)域，大絲束纖維的品種不齊全，而卓爾泰克對大絲束生產(chǎn)技術(shù)有多年沉淀，能夠以較低的成本生產(chǎn)出高性能的大絲束碳纖維產(chǎn)品，具有較高的市場地位和知名度）。二、碳纖維行業(yè)發(fā)展：美日引領(lǐng)，歐洲緊隨，中國追趕中國碳纖維行業(yè)發(fā)展：基礎(chǔ)薄發(fā)展慢，正加速追趕上世紀(jì)60~70年代，中國碳纖維行業(yè)起步，政策投入資金支持。1962年，中科院長春應(yīng)用化學(xué)所成立“聚丙烯腈基碳纖維的研制”課題組，標(biāo)志著我國碳纖維行業(yè)的起步。為了國防需要，全國各大研究所、研究院展開對于碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的研究。上世紀(jì)六七十年代，中央投入到承擔(dān)碳纖維原絲等碳纖維民用研究資金2600多萬元，建成原絲試制力約50噸/年，碳纖維長絲的試制能力約2.0噸/年。上世紀(jì)80~90年代：引進國外碳化設(shè)備受阻，生產(chǎn)效率低下，研發(fā)及工業(yè)化停滯。因為國外碳纖維技術(shù)嚴格封鎖，盡管當(dāng)時國家科委鼓勵引進國外的先進技術(shù)，并提供資金支持，但僅有英國RK公司愿意以高價出售大絲束預(yù)氧化爐和炭化爐。隨后我國委托公司加工制造了一套10噸級（12K）預(yù)氧化、碳化中試線，項目歷經(jīng)磨難，險遭封殺。國內(nèi)大部分研發(fā)單位退出該領(lǐng)域，全國僅有3家碳纖維工廠維持小批量生產(chǎn)，行業(yè)發(fā)展陷入停滯。2000至今：舉國上下積極研發(fā)，國內(nèi)龍頭逐漸顯現(xiàn)。由于美日對于碳纖維技術(shù)的壟斷和禁運，我國的碳纖維技術(shù)一直在低水平徘徊，市場T300-3K碳纖維的價格飛速攀升且有價無市，嚴重影響國防需要。2001年1月，80歲的師昌緒院士給江澤民主席寫了《關(guān)于加速開發(fā)高性能碳纖維的請示報告》，各主要領(lǐng)導(dǎo)對我國碳纖維的發(fā)展有了清晰的認識，相關(guān)研發(fā)項目再次啟動。以2002年入選國家863計劃為新起點，科技部設(shè)立碳纖維專項，聯(lián)合各研究所、高校等科技機構(gòu)，組成專家小組研究碳纖維材料，我國碳纖維開啟了沖出壟斷的逆襲之旅。據(jù)不完全統(tǒng)計，參與碳纖維項目企業(yè)數(shù)量超過40家，投資規(guī)模超過300億元人民幣。我國碳纖維行業(yè)經(jīng)過長期自主研發(fā)，打破了國外技術(shù)裝備封鎖，碳纖維產(chǎn)業(yè)化取得初步成果。行業(yè)整體達到了T400的技術(shù)能力，部分企業(yè)實現(xiàn)了T700碳纖維規(guī)?；a(chǎn)，T800已經(jīng)進入了小批量試驗生產(chǎn)。21世紀(jì)10年代，碳纖維市場出現(xiàn)明顯的優(yōu)勝劣汰局面，碳纖維企業(yè)縮至余家。光威復(fù)材、中簡科技于創(chuàng)業(yè)板成功上市，中復(fù)神鷹扭虧為盈、吉林碳谷成為國內(nèi)原絲龍頭，認真積累技術(shù)的企業(yè)市場地位在競爭中不斷提升?？傮w來說，國內(nèi)碳纖維行業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了“從無到有”的跨越，但是在產(chǎn)品質(zhì)量、穩(wěn)定性、成本等方面還面臨“從有到優(yōu)”的挑戰(zhàn)。三、碳纖維行業(yè)供需：供應(yīng)高度集中，風(fēng)電葉片拉動需求快速增長全球碳纖維市場需求增速預(yù)計為15%據(jù)賽奧《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年盡管商用航空依舊低迷，但是體育企業(yè)生意火爆，全球碳纖維需求約為萬噸，同比增長10.4%。風(fēng)電、體育器材、碳碳復(fù)材及壓力容器是市場需求保持增長的主力。從銷售金額方面看，2021年全球碳纖維的銷售額為34.00億美元，除了需求量的影響之外，還有碳纖維價格的上漲。全球碳纖維前三大主要應(yīng)用從質(zhì)量需求來看，依次為風(fēng)電葉片、航空航天、體育休閑。由于航空航天領(lǐng)域所用碳纖維價格較高，所以從市場規(guī)?？?，前三大依次為航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑。未來十年，受益于風(fēng)能、氫能、光伏等行業(yè)的快速發(fā)展，碳纖維需求有望持續(xù)增長，預(yù)計2025年將達到20萬噸，2030將達到40萬噸，年均復(fù)合增長率約為15%。圖全球碳纖維需求領(lǐng)域市場規(guī)模占比圖全球碳纖維需求領(lǐng)域質(zhì)量占比混配模成型,航空航天,14.0%其他,13.2%6.7%其他,16.0%混配模成型,航空航天,34.9%9.0%壓力容器,7.8%壓力容器,9.3%風(fēng)電葉片,28.0%汽車,6.0%汽車,8.1%體育休閑,15.0%風(fēng)電葉片,16.3%體育休閑,15.7%資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部全球風(fēng)機葉片用碳纖維市場需求增速預(yù)計為25%（全球風(fēng)能理事會）發(fā)布2021年全球風(fēng)電行業(yè)發(fā)展報告稱，2021年全球新增風(fēng)電裝機容量93.6GW，比2020年創(chuàng)紀(jì)錄水平下降1.8%，其中中國47.7GW占比51%，美國占比14%，巴西占比。從分布來看，其中72.5GW來自陸上風(fēng)電場（占比77%），21.1GW來自海上風(fēng)電場（占比23%）。預(yù)測未來5年，全球風(fēng)電裝機容量將達到557GW，年均復(fù)合增長率為6.6%。陸上風(fēng)電：的數(shù)據(jù)顯示，2021年中國陸上風(fēng)電新增裝機量約為3007萬千瓦，仍是全球陸上風(fēng)電新增裝機量最高的國家。美國位居第二，去年新增陸上風(fēng)電并網(wǎng)裝機容量為1270萬千瓦。海上風(fēng)電：指出，2021年全球海上風(fēng)電新增并網(wǎng)量達到萬千瓦，創(chuàng)下歷史新高，中國可謂“一枝獨秀”，占全球新增總量的80%，以17GW的海上新增裝機容量成為新的海上風(fēng)電領(lǐng)導(dǎo)者，這也讓中國首次成為全球海上風(fēng)電累計裝機最多的國家。從風(fēng)電對碳纖維需求來看，主力為掌握拉擠板工藝專利的維斯塔斯，其他企業(yè)，如以及國內(nèi)的風(fēng)電主機廠已經(jīng)分別進行了碳纖維拉擠板材制造與樣機測試。預(yù)計2022年月，維斯塔斯碳纖維拉擠板材專利到期后，在風(fēng)機逐步向大兆瓦發(fā)展的趨勢中，高性價比碳纖維拉擠板工藝將帶動主梁材料從玻纖向碳纖維轉(zhuǎn)型。據(jù)賽奧《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年風(fēng)電葉片的碳纖維需求為3.3萬噸，2025年將增長至8.06萬噸，年均復(fù)合增速25%。圖2021-2025風(fēng)電葉片用碳纖維年均復(fù)合增速25%圖122021年全球十大風(fēng)電整機制造商新增裝機容量，GW15.2161412.04121088.648.468.37.717.536.85.3463.37420資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部資料來源：，市場研究部全球碳纖維市場供應(yīng)——中美日三足鼎立2021年，全球碳纖維理論產(chǎn)能約20.76萬噸，其中中國大陸地區(qū)首次超過美國，成為全球最大產(chǎn)能國，碳纖維理論產(chǎn)能達到6.34萬噸，占比30.5%，美國4.87萬噸，占比23.5%，日本2.5萬噸，占比12%。而且從國內(nèi)各家碳纖維企業(yè)公布的擴產(chǎn)情況看，中國將在產(chǎn)能上較長期保持第一的地位。盡管中國大陸產(chǎn)能眾多，但需要注意到2021年我們的進口量有3.3萬噸，超過國產(chǎn)數(shù)量，說明國內(nèi)產(chǎn)能與海外巨頭相比仍有較大差距，無論在性能、質(zhì)量水平及成本水平上，進口碳纖維依然有強大的優(yōu)勢。未來中國碳纖維產(chǎn)業(yè)仍需努力形成具有國際競爭優(yōu)勢的產(chǎn)能。美國：本土主力碳纖維企業(yè)，赫氏與氰特公司（被比利時索爾維集團收購）承擔(dān)圖2021年中國成為全球最大產(chǎn)能國著美國軍用碳纖維的制造，剩余部分服務(wù)于民用。東麗旗下的卓爾泰克在美國也有部分大絲束生產(chǎn)（主力在匈牙利與墨西哥）；日本東麗在美國的生產(chǎn)能力比本土還大，東邦通過并購美國的發(fā)展碳纖維，為了與東麗競爭波音市場，布局了龐大的擴產(chǎn)計劃；三菱通過并購美國的GRAFIL碳纖維工廠進入韓國,4.20%其他,11.90%美國市場，后又收購了德國西格里在懷俄明州的碳化線；德國西格里在MOSA湖旁邊建立了汽車碳纖維工廠。全球碳纖維6大巨頭在美國均有工廠。歐洲：德國西格里通過收購英國碳纖維資產(chǎn)進入碳纖維領(lǐng)域；東麗與東邦分別在法國與德國投資碳纖維工廠；赫氏分別在法國與西班牙建立碳纖維工廠。東麗集團旗下的卓爾泰克在匈牙利有碳纖維工廠；全球碳纖維6大巨頭中，有4家在歐洲有投資。中國臺灣,4.20%中國大陸,30.50%墨西哥,6.30%匈牙利,美國,23.50%日本,日本：主體是本土三巨頭的碳纖維工廠，以及三菱與德國西格里合資的原絲工廠。韓國：除了東麗的工廠，主要曉星集團的碳纖維工廠。中國：除了臺灣地區(qū)的臺塑及永虹，在大陸區(qū)域，均是本土的碳纖維工廠。資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，市場研究部全球碳纖維市場供應(yīng)——巨頭壟斷由于碳纖維行業(yè)復(fù)雜的工藝流程、高額的研發(fā)投入以及很長的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化周期，使得國際上真正具有研發(fā)和生產(chǎn)能力的公司屈指可數(shù)，碳纖維市場屬于高度集中寡占型市場。從細分市場來看，小絲束產(chǎn)品主要集中在日本企業(yè)，大絲束產(chǎn)品則主要在歐美，包括美國的Zoltek和德國的。日本東麗公司，作為全球最大的碳纖維生產(chǎn)商之一，其產(chǎn)品從小絲束到大絲束，已經(jīng)做到了全系列覆蓋，代表著碳纖維工業(yè)化技術(shù)的最高水平。其對高端碳纖維材料的壟斷，占據(jù)著航天航空的國際市場。產(chǎn)能角度，日本東麗與美國卓爾泰克合并后，總產(chǎn)能達約5.75萬噸，占據(jù)絕對龍頭地位。近年來隨著中國碳纖維技術(shù)的發(fā)展，中國的企業(yè)產(chǎn)能也有所上升，2021年吉林化纖集團增長近1.6萬噸產(chǎn)能（含收購江城的產(chǎn)能），另外中復(fù)神鷹的產(chǎn)能在2021年達到1.15萬噸，寶旌的產(chǎn)能達到1.05萬噸，進入全球十強。圖2021年全球碳纖維運行產(chǎn)能及擴產(chǎn)計劃表22022年全球擴產(chǎn)中的產(chǎn)能運行產(chǎn)能，千噸并購產(chǎn)能，千噸擴產(chǎn)計劃，千噸706050403020100資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，市場研究部資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，市場研究部中國碳纖維市場需求——供不應(yīng)求，快速發(fā)展2021年中國碳纖維的總需求為6.24萬噸，同比增長了27.7%，其中，進口量為3.31萬噸（占總需求的53.1%，比2020增長了9.2%），國產(chǎn)纖維供應(yīng)量為2.93萬噸（占總需求的46.9%，比2020年增長了58.1%）。風(fēng)電葉片是中國碳纖維需求的主要領(lǐng)域。2021年國內(nèi)風(fēng)電葉片所需碳纖維為2.25萬噸，占比36.1%，穩(wěn)居第一的位置。其次為體育休閑，占比約為28.1%。受光伏行業(yè)驅(qū)動快速發(fā)展的碳碳復(fù)材，占比已經(jīng)達到。國產(chǎn)碳纖維2021保持進步，市場份額從2019年的31.7%，2020年的38%，繼續(xù)攀升到46.9%，充分表現(xiàn)出國產(chǎn)碳纖維的巨大進步。而日本、中國臺灣、美國等對華出口均有不同程度降低，主要是由于全球碳纖維緊缺而導(dǎo)致的對華供應(yīng)減少。從進口國別來看：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。圖中國碳纖維需求快速增長圖中國碳纖維需求領(lǐng)域質(zhì)量占比圖中國碳纖維來源地占比國內(nèi)產(chǎn)量，萬噸進口量，萬空航天,其他,15.40%3.20%美國,6.7%建筑補強,4.00%其他,混配模成型,中國,46.9%4.80%風(fēng)電葉片,36.10%壓力容器,4.80%韓國,8.5%碳碳復(fù)材,611.20%中國臺灣,11.2%4日本,11.3%體育休閑,28.10%202016201720182019202020212022202320242025資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部中國風(fēng)電葉片用碳纖維市場高達60%2021年中國風(fēng)電新增裝機高位回落。2021年，我國風(fēng)電新增并網(wǎng)裝機4757萬千瓦，同比下降33.6%，主要因為2020年陸上風(fēng)電出現(xiàn)搶裝潮，裝機量達到7167萬千瓦的歷史高點，隨著搶裝潮結(jié)束，2021年陸上新增裝機量高位回落。但2021年海上風(fēng)電異軍突起，全年新增裝機1690萬千瓦，是此前累計建成總規(guī)模的1.8倍，目前累計裝機規(guī)模達到2638萬千瓦，躍居世界第一。預(yù)計未來中國年均增加風(fēng)電裝機5000萬千瓦。2020年10月，來自全球400余家風(fēng)能企業(yè)代表發(fā)布《風(fēng)能北京宣言》，稱為達到與碳中和目標(biāo)實現(xiàn)起步銜接的目的，需保證年均新增裝機5000萬千瓦以上。根據(jù)全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，“十四五”期間我國規(guī)劃風(fēng)電項目投產(chǎn)約2.9億千瓦，2025年規(guī)劃風(fēng)電總裝機達5.36億千瓦，年均增加超過5000萬千瓦。風(fēng)電葉片是拉動碳纖維需求增長的重要引擎——受益于風(fēng)電裝機以及風(fēng)電組件巨頭維斯塔斯的推動，風(fēng)電葉片成為帶領(lǐng)碳纖維需求量快速增長的關(guān)鍵引擎，2017年至2021年分別為3,060噸、8,000噸、13,800噸、20,000噸，22500噸，年均復(fù)合增速為65%，2020年起就已經(jīng)超過體育休閑成為中國碳纖維最大的應(yīng)用領(lǐng)域。風(fēng)電新增裝機疊加滲透率提升，中國風(fēng)電葉片用碳纖維需求有望達到60%。目前我國碳纖維的需要主要是由海外的風(fēng)機裝機需求帶來，而國內(nèi)受制于終端成本束縛與主機廠設(shè)計能力不足，碳纖維滲透率仍處于較低水平，21年國內(nèi)風(fēng)電葉片的碳纖維需求僅為5289.6噸。但是隨著碳纖維生產(chǎn)成本的進一步下降，以及風(fēng)電主機廠的設(shè)計能力進一步提高，國內(nèi)的風(fēng)電需求有望在2023年加速，突破1.5萬噸/年，21-25年約60%。圖2021年中國十大風(fēng)電整機制造商新增裝機容量，萬千瓦1200圖2021年中國可再生能源新增裝機10008006004002000資料來源：CWEA，市場研究部資料來源：CWEA，市場研究部中國碳纖維市場供應(yīng)集中，快速增長據(jù)賽奧碳纖維，2021年中國碳纖維原絲的運行產(chǎn)能約為13.6萬噸，碳纖維運行產(chǎn)能約為6.3萬噸。其中大部分企業(yè)的原絲統(tǒng)計，只是用碳絲產(chǎn)能乘以2.5的估算數(shù)據(jù)，這個只是為了說明這些廠家具備全部或部分原絲供應(yīng)能力，并非該企業(yè)的真實原絲產(chǎn)能，其中只有吉林化纖集團的6萬噸產(chǎn)能是準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，除了自供，還向海內(nèi)外市場銷售原絲。國內(nèi)碳纖維行業(yè)同樣產(chǎn)能集中。以運行產(chǎn)能統(tǒng)計，行業(yè)前三大企業(yè)吉林化纖集團、中復(fù)神鷹和寶旌碳纖維，同樣也為全球前十大企業(yè)，產(chǎn)能占比達到60%，與全球碳纖維行業(yè)格局相似。2021年，碳纖維行業(yè)眾多企業(yè)擴產(chǎn)。吉林化纖集團：在十四五期間完成20萬噸原絲，6萬噸碳纖維及萬噸復(fù)合材料的宏偉計劃規(guī)劃了龐大的擴產(chǎn)計劃：組建了國興碳纖維及凱美克，在2021年完成了1.6萬噸碳纖維的擴產(chǎn)，2022年預(yù)計2.7萬噸新增碳纖維產(chǎn)能；中復(fù)神鷹在快馬加鞭實施其西寧20,000噸的擴產(chǎn)計劃；寶武旗下的寶旌碳纖維在2021年擴建了一條2,500噸碳化線，在2022年初宣布并開工了寶萬原絲建設(shè)計劃。旗下另一服務(wù)于航空航天的太鋼鋼科，在2021年內(nèi)完成了1,800噸碳纖維產(chǎn)能建設(shè)。新創(chuàng)碳谷建設(shè)萬噸大絲束項目，完成了其中的6,000噸產(chǎn)能建設(shè)，2022年正在加緊安裝調(diào)試另外1.2萬噸的產(chǎn)能，預(yù)計今年內(nèi)投入生產(chǎn)。上海石化的1.2萬噸大絲束項目正在抓緊建設(shè)，預(yù)計在今年實現(xiàn)6,000產(chǎn)能輸出；中簡科技也宣布了定增擴產(chǎn)的18.67億元的1,500噸碳纖維及制品計劃。圖中國碳纖維原絲及碳纖維運行產(chǎn)能原絲，噸碳纖維，噸盡管2021的產(chǎn)能眾多，但市場依然緊張，這主要是因為吉林化纖集團、中復(fù)神鷹、新創(chuàng)碳谷等的產(chǎn)能建設(shè)是在下半年或年底完成的，這些產(chǎn)能在2022年將會充分釋放了。700006000050000400003000020000100000如前所述，盡管中國大陸產(chǎn)能眾多，但需要注意到2021年我們的進口量有3.3萬噸，超過國產(chǎn)數(shù)量，說明國內(nèi)產(chǎn)能與海外巨頭相比仍有較大差距，無論在性能、質(zhì)量水平及成本水平上，進口碳纖維依然有強大的優(yōu)勢。未來中國碳纖維產(chǎn)業(yè)仍需努力形成具有國際競爭優(yōu)勢的產(chǎn)能。資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，市場研究部全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場需求快速增長碳纖維復(fù)合材料：一維碳纖維與基體充分結(jié)合變成致密的三維結(jié)構(gòu)過程。根據(jù)碳纖維在樹脂基碳纖維復(fù)合材料中65%的比例計算，2021年全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求量約為18.15萬噸，同比增10.4%，預(yù)計2025年達到28.51萬噸，未來4年年均增速約12%。2021年，全球的碳纖維復(fù)材收入約為200.5億美元，同比增長33%，盡管依然有商用航空市場低迷的影響，但是，其他如軍機、無人機市場急劇增長；除了汽車行業(yè)受2021年中停產(chǎn)I3的影響外，其他應(yīng)用分市場均有增長。從細分領(lǐng)域來看，類似于碳纖維需求，盡管航空航天的質(zhì)量需求占比不及風(fēng)電葉片，但是航空航天的市場規(guī)模占比卻遠超風(fēng)電葉片。這主要是因為除了兩者所需的碳纖維價格有差別，各自的復(fù)合材料制造工藝及附加值也大不相同。航空復(fù)材有碳纖維-預(yù)浸料-分切自動鋪放熱壓罐檢驗-機加裝配等繁瑣的工藝，而風(fēng)電則是碳纖維-拉擠成型-碳板，之后就直接進入葉片的大總成的環(huán)節(jié)，兩者的研發(fā)繁瑣程度完全不同。另外，航空結(jié)構(gòu)通常采用積木式驗證方法，從材料到結(jié)構(gòu)，一步步驗證，而風(fēng)電碳板主要對碳板做性能測試。兩者的研發(fā)周期也完全不同，一款新的復(fù)材要進入機型，周期起碼十年，風(fēng)電碳梁通常1-2年完成。圖全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場規(guī)模占比圖全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場質(zhì)量占比其他,3.9%碳碳復(fù)材,7.2%其他,8.8%混配模成型,2.2%航空航天,14.0%碳碳復(fù)材,壓力容器,4.0%14.1%混配模成型,9.0%航空航天,45.6%汽車,5.2%風(fēng)電葉片,28.0%壓力容器,9.3%汽車,8.0%體育休閑,19.6%體育休閑,15.7%風(fēng)電葉片,5.3%資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場需求快速增長2020年，由于疫情對美國航空航天市場的重挫，中國市場第一次趕超美國，成為全球最大復(fù)合材料市場。2021年，中國市場繼續(xù)占據(jù)第一的地位。其中體育器材幾乎占據(jù)全球的，這是中國復(fù)合材料市場的壓艙石；風(fēng)電碳梁的收入，幾乎占據(jù)全球市場的60%，這是對市場的重大貢獻。另外中國航空航天市場也有一定的規(guī)模，這是激發(fā)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步的重要源泉。2020年，由于航空航天市場受疫情重挫，以及風(fēng)電葉片和氣瓶領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展，纏繞拉擠工藝第一次超越預(yù)浸鋪放工藝，成為碳纖維世界第一大工藝。2021年，纏繞拉擠工藝再次超越預(yù)浸鋪放工藝，保持業(yè)界第一大工藝的地位。隨著風(fēng)電與氣瓶應(yīng)用的增長，這個第一的地位短期內(nèi)無法撼動。預(yù)浸鋪放工藝，作為實用性最廣、應(yīng)用經(jīng)驗最成熟的材料形態(tài)及成型工藝，幾乎所有的應(yīng)用均會在第一時間想到它，然后在應(yīng)用過程中再摸索特點，發(fā)現(xiàn)更高效簡化工藝，比如風(fēng)電梁帽的開發(fā)歷史，就是從預(yù)浸鋪放過渡到厚重織物，再到拉擠板材。預(yù)制體工藝近幾年增長很快，主要是因為光伏爐所需的熱場碳碳復(fù)材的迅猛發(fā)展而推動的。樹脂基占據(jù)碳纖維復(fù)合材料的81%，是最重要的復(fù)合材料類型，除此之外，還有陶瓷基、金屬基等。圖全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場區(qū)域、制造工藝及基體占比區(qū)域占比制造工藝占比基體占比預(yù)制體,其他,1.4%7.2%其他,混雜,金屬,陶瓷,真空灌注,7.0%日本,RTM,7.2%中國,纏繞拉擠,36.1%西歐,混配模成型,12.3%樹脂,北美,預(yù)浸鋪放,28.8%資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場需求快速增長據(jù)賽奧測算，2021年，中國碳纖維復(fù)合材料的總量約為9.6萬噸，產(chǎn)值約為699.18億元。2020年，體育復(fù)材的領(lǐng)導(dǎo)地位首次被風(fēng)電葉片大幅度超越，2021年，體育復(fù)材的領(lǐng)導(dǎo)地位再次被風(fēng)電大幅度超越，這個格局預(yù)計會繼續(xù)延續(xù)下去，而且風(fēng)電與體育兩大應(yīng)用主導(dǎo)市場的格局會持續(xù)多年。在產(chǎn)值方面，2020年，航空航天復(fù)材首次超越了體育器材，成為最大金額的分市場。但是2021年，由于體育器材的較高速增長，又反超航空航天，成為第一的分市場。2021年，碳碳復(fù)材收入約74億，迅速成為第三大應(yīng)用市場。圖中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場質(zhì)量占比圖中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料市場銷售收入占比壓力容器,3.0%航空航天,3.2%其他,7.6%建筑,2.5%其他,12.6%壓力容器,4.8%航空航天,30.8%風(fēng)電葉片,36.1%碳碳復(fù)材,10.6%建筑補強,4.0%風(fēng)電葉片,8.3%碳碳復(fù)材,11.2%體育休閑,28.1%體育休閑,37.2%資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部資料來源：《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》市場研究部四、國內(nèi)化工企業(yè)積極布局碳纖維行業(yè)4.1腈綸產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗是發(fā)展大絲束碳纖維的基礎(chǔ)腈綸即為聚丙烯腈纖維，同基碳纖維原絲相同，均是由丙烯腈單體聚合紡絲而得，只是兩者對分子量、紡絲長度等要求有所不同?？梢哉f腈綸“大而粗獷”，碳纖維“小而精致”，腈綸產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗是發(fā)展碳纖維的基礎(chǔ)，尤其是大絲束。近些年，由于其他化纖的競爭替代，腈綸市場逐年萎縮，而基碳纖維則處于蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。世界碳纖維巨頭，大都曾是腈綸工業(yè)的巨頭，原絲制備技術(shù)是源于腈綸工業(yè)的。東麗旗下的卓爾泰克在墨西哥和匈牙利擁有9萬噸腈綸裝置，已經(jīng)基本改造成原絲裝置。三菱的腈綸裝置因為虧損而關(guān)閉了一些，目前僅剩下萬噸/年產(chǎn)能，大絲束原絲技術(shù)很強，一直供應(yīng)SGL。國內(nèi)同樣是腈綸行業(yè)龍頭積極向碳纖維轉(zhuǎn)型。吉林化纖集團是國內(nèi)最大的腈綸產(chǎn)業(yè)集團，旗下包括吉林吉盟、吉林奇峰、河北艾科瑞共36萬噸年腈綸產(chǎn)能，而中石化上海石化具有12萬噸年腈綸產(chǎn)能，均積累有多年的原絲制造經(jīng)驗。我們所關(guān)注的布局碳纖維領(lǐng)域的化工企業(yè)包括吉林化纖、吉林碳谷和上海石化，其中吉林化纖和吉林碳谷均來自于國內(nèi)最大的化纖產(chǎn)業(yè)集團吉林化纖集團，而上海石化本身就具有多年腈綸產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗。圖國內(nèi)腈綸市場萎縮圖國內(nèi)企業(yè)腈綸產(chǎn)能產(chǎn)能產(chǎn)量進口量出口量表觀需求量產(chǎn)能利用率908070605040302010080%70%60%50%40%30%20%10%0%20172018201920202021資料來源：百川盈孚，市場研究部資料來源：百川盈孚，市場研究部4.2吉林化纖：粘膠長絲龍頭切入碳纖維新賽道圖粘膠纖維產(chǎn)業(yè)鏈公司主要從事粘膠纖維的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品以粘膠長絲為主，同時配套粘膠短纖。近年來不斷向碳纖維領(lǐng)域拓展，培育新的利潤增長點。粘膠纖維是以天然植物纖維（棉、木、竹等）為原料制造出來性能更好的再生纖維素纖維。100%純天然材質(zhì)，自然生物降解、無添加、無重金屬、無有害化學(xué)物，對皮膚親和無刺激，是一種性能優(yōu)良的環(huán)保型“綠色”纖維，產(chǎn)品分為粘膠長絲和粘膠短纖。粘膠長絲又叫人造絲，是天然真絲的替代品，具有光滑涼爽、透氣、抗靜電、染色絢麗等特性，在主要紡織纖維中含濕率最符合人體皮膚的生理要求，主要應(yīng)用于高端服裝和家用紡織品。資料來源：市場研究部圖吉林化纖控股股東為吉林化纖集團粘膠短纖又稱人造棉，具有“出于棉而優(yōu)于棉”的特點，其生產(chǎn)原料資源豐富，制造成本低，具有吸濕性好，易于染色，織物穿著舒適的特點，廣泛應(yīng)用于紡織領(lǐng)域。公司控股股東為吉林化纖集團，實際控制人為吉林市國資委。資料來源：公司公告，市場研究部4.2吉林化纖：粘膠長絲龍頭切入碳纖維新賽道表5公司粘膠短纖產(chǎn)能占比較小公司為全球粘膠長絲行業(yè)龍頭。目前粘膠長絲全球產(chǎn)能約28萬噸/年，主要分布在中國和印度。國內(nèi)吉林化纖、新鄉(xiāng)化纖、宜賓絲麗雅等為主的幾家企業(yè)產(chǎn)能合計約20萬噸/年左右，占據(jù)了全球產(chǎn)能的絕大部分，其中公司產(chǎn)能8萬噸/年，約占全球的30%，處于龍頭地位。隨著消費升級和行業(yè)集中度繼續(xù)提升，從長期來看，粘膠長絲市場前景良好。123456789804035323232303030公司粘膠短纖產(chǎn)能占比較小。公司粘膠短纖經(jīng)過工藝優(yōu)化和流程再造，實際產(chǎn)能已達到12萬噸/年，雖然在國內(nèi)不算大，但有效補充了公司粘膠纖維產(chǎn)品的缺項，與粘膠長絲配合有利于擴大總體銷售。10111213141516171819202122252520181612109表4公司為全球粘膠長絲龍頭表3公司粘膠纖維產(chǎn)能886510資料來源：公司公告，市場研究部資料來源：百川盈孚，市場研究部資料來源：百川盈孚，市場研究部4.2吉林化纖：粘膠長絲龍頭切入碳纖維新賽道2020年，公司新增加12萬噸年粘膠短纖產(chǎn)能，貢獻了6.94億元的營收，營收占比27.7%，但是由于行業(yè)產(chǎn)能過剩，而國內(nèi)及出口需求下滑，價格下跌，企業(yè)虧損，公司粘膠短纖毛利虧損1.47億元。公司作為粘膠長絲行業(yè)龍頭企業(yè)，具有一定市場影響力和控制力，盈利能力相對平穩(wěn)，但是因為疫情影響，需求下滑，粘膠長絲營收僅為17億元，同比下降27.8%，多重不利因素影響下，公司歸母凈利潤虧損2.33億元。2022年3—5月期間，由于吉林市疫情影響，公司未能在月31日之前發(fā)布2021年報。據(jù)業(yè)績預(yù)告，2021年國內(nèi)外市場較2020年有所好轉(zhuǎn)，尤其產(chǎn)品銷售量的增長帶來一定減虧作用，但受原輔材料及能源價格上漲影響，導(dǎo)致產(chǎn)品成本大幅上升、毛利下降，預(yù)計2021年凈利潤仍然虧損1.05—1.3億元。疫情終將過去，化纖行業(yè)需求終會復(fù)蘇，特別是2021年底公司1.5萬噸/年差別化連續(xù)紡長絲二期項目建成投產(chǎn)，公司粘膠長絲的盈利能力將進一步增強，龍頭地位愈加穩(wěn)固。另外，公司積極布局碳纖維領(lǐng)域，切入新材料賽道，培育新的利潤增長點。圖吉林化纖近年來歸母凈利潤虧損圖吉林化纖營業(yè)收入保持穩(wěn)定資料來源：wind，市場研究部資料來源：wind，市場研究部吉林化纖在碳纖維領(lǐng)域的布局多點開花1、吉林凱美克（公司持股100%）主要從事小絲束碳纖維生產(chǎn)，擁有600噸年、3K小絲束碳纖維生產(chǎn)能力。2021年2月，凱美克擬投資1.98億元引進國際國內(nèi)先進設(shè)備，生產(chǎn)1K、小絲束特殊領(lǐng)域應(yīng)用的碳纖維，形成年產(chǎn)碳纖維600噸的規(guī)模。2021年10月，凱美克年產(chǎn)600噸、3K碳纖維的一條生產(chǎn)線開車成功，另一條生產(chǎn)線也在調(diào)試中。2、吉林寶旌（公司持股49%，浙江寶旌持股51%）主要從事大絲束碳纖維生產(chǎn)，具備8000噸年25-50K大絲束碳纖維生產(chǎn)能力，計劃2025年底前形成1.2萬噸碳纖維產(chǎn)能。浙江寶旌最終控股股東為中國寶武鋼鐵集團有限公司，實際控制人為國務(wù)院國資委，因此，吉林寶旌最終控股股東為中國寶武，實際控制人為國務(wù)院國資委。3、2021年月，吉林化纖宣布投入14.59億元，用于1.2萬噸碳纖維拉擠板材的建設(shè)，向碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域延伸。4、吉林國興碳纖維（吉林化纖集團持股100%）主要從事大絲束碳纖維生產(chǎn)，具備1萬噸年大絲束碳纖維生產(chǎn)能力，在建產(chǎn)能5000噸/年，未來有望注入上市公司。國興碳纖維原名方大江城，是方大炭素的控股子公司（當(dāng)時方大炭素持股70%，吉林炭素持股30%）。2020年7月和12月，吉林化纖集團先后承接了方大炭素持有的70%股權(quán)和吉林炭素持有的30%股權(quán)，至此國興碳纖維成為吉林化纖集團的全資子公司。國興碳纖維長期虧損，資不抵債。自化纖集團控股以來，生產(chǎn)經(jīng)營逐步好轉(zhuǎn)，2021年1-9月，國興碳纖維第一次實現(xiàn)經(jīng)營盈利，但是由于歷史負擔(dān)沉重，截至2021年9月末，其凈資產(chǎn)仍為負數(shù)。國興碳纖維作為化纖集團先行收購并培育的資產(chǎn)，由于生產(chǎn)管理及財務(wù)狀況等原因，尚不具備注入上市公司的條件。2022年3月18日，吉林化纖集團出具承諾：自本承諾出具之日起3年內(nèi)，化纖集團將采取包括將國興碳纖維控股權(quán)注入上市公司在內(nèi)的符合國有資產(chǎn)監(jiān)管、證券監(jiān)管的相關(guān)措施，以進一步保護上市公司和中小股東利益。2021年月，吉林化纖集團宣布，在十四五期間完成萬噸原絲、萬噸碳纖維及萬噸復(fù)合材料的宏偉計劃，公司作為其中重要的參與者，未來有望與吉林碳谷攜手創(chuàng)造國內(nèi)碳纖維“原絲—碳絲—復(fù)材”一體化產(chǎn)業(yè)集群，開啟發(fā)展新篇章。4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長公司于2008年12月由吉林奇峰化纖出資組建，具有20多年腈綸產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，主要從事聚丙烯腈基碳纖維原絲的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售。2015年，奇峰化纖將其所持有的吉林碳谷100%股權(quán)經(jīng)過吉林市國盛資產(chǎn)管理有限公司而最終轉(zhuǎn)讓給吉林市國興新材料產(chǎn)業(yè)投資有限公司，同年將國興新材料所持有的35%股份轉(zhuǎn)讓給吉林九富資產(chǎn)經(jīng)營管理有限公司。經(jīng)過多年發(fā)展變遷，至2021年底，吉林市國興新材料產(chǎn)業(yè)投資有限公司持有公司49.98%股份，為公司的控股股東，吉林市國資委是國興新材料的控股股東，持股比例100%，故吉林市國資委為公司實際控制人。公司碳纖維原絲的發(fā)展與國際碳纖維巨頭類似，在多年腈綸產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)已經(jīng)從軍工級別小絲束產(chǎn)品（1K、3K、6K、12K、12S)為主，發(fā)展到工業(yè)民用級別大絲束產(chǎn)品（24K、25K、48K）為主，小絲束、大絲束產(chǎn)品齊頭并進的新局面，全部產(chǎn)品碳化后均可以達到T400的穩(wěn)定大規(guī)模生產(chǎn)，部分產(chǎn)品亦實現(xiàn)了碳化后T700的穩(wěn)定規(guī)模生產(chǎn)。公司目前具備4.5萬噸年碳纖維原絲生產(chǎn)能力，已發(fā)展成為全球知名的大絲束碳纖維原絲供應(yīng)商。圖公司的原絲產(chǎn)品品類齊全圖公司實際控制人為吉林市國資委資料來源：公司公告，市場研究部資料來源：公司公告，市場研究部4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長公司自2008年成立以來，一直專注于碳纖維原絲的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售，產(chǎn)品從最初的小絲束碳纖維原絲，擴展到目前以銷售大絲束碳纖維為主，同時擁有全品類碳纖維原絲，發(fā)展歷程可以以2016年為界，分為兩個階段。1、2008-2016年，主要攻關(guān)小絲束碳纖維原絲碳纖維強度顯著依賴于原絲的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)及其致密性，質(zhì)量過關(guān)的原絲是碳纖維穩(wěn)定生產(chǎn)、行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。吉林碳谷在原奇峰化纖20年腈綸制備基礎(chǔ)上進行研發(fā)、摸索，創(chuàng)造性發(fā)明了為溶劑的濕法兩步法原絲生產(chǎn)技術(shù)與工藝，并成功實現(xiàn)了軍工級別的1K、3K、6K等小絲束產(chǎn)品，在此技術(shù)基礎(chǔ)上，公司繼續(xù)研發(fā)了12K/S類中小絲束碳纖維原絲，于2016年、2017年逐步實現(xiàn)了12K/S的產(chǎn)業(yè)化穩(wěn)定生產(chǎn)，碳化后可部分達到T700的水平，打破了國際碳纖維巨頭在原絲生產(chǎn)技術(shù)上的壟斷情況。2、2016年至今，研發(fā)并突破大絲束碳纖維原絲吉林碳谷順應(yīng)工業(yè)、民用市場對碳纖維的需求逐年增長，以及我國大絲束碳纖維市場的潛力，于2016年下半年開始研發(fā)大絲束碳纖維原絲。公司研發(fā)伊始即定位于做高性價比的工業(yè)用大絲束碳纖維原絲，已于2018年實現(xiàn)了24K、25K產(chǎn)品的規(guī)?；a(chǎn)，于2019年實現(xiàn)了48K產(chǎn)品的規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品碳化后可達到水平；未來公司將繼續(xù)在大絲束領(lǐng)域加大研發(fā)投入，力爭未來五年實現(xiàn)35K、50K、75K、100K、480K等系列產(chǎn)品穩(wěn)定大規(guī)模生產(chǎn)，使公司成為全球知名的大絲束碳纖維原絲供應(yīng)商。圖公司先后攻克小絲束和大絲束原絲生產(chǎn)技術(shù)資料來源：公司公告，市場研究部4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長主營業(yè)務(wù)進入成長快車道公司營收在2019年出現(xiàn)大幅增長，主要因為公司在2019.6—2020.6期間進行了丙烯腈貿(mào)易，2020年下半年開始就終止了丙烯腈貿(mào)易，2021年未開展貿(mào)易業(yè)務(wù)，其他業(yè)務(wù)收入大幅下降，但仍然實現(xiàn)營業(yè)收入12.09億元，同比增長9.71%，主要原因是隨著大絲束民用、工業(yè)用產(chǎn)品市場迅速開拓，公司產(chǎn)能有序釋放，主要產(chǎn)品碳纖維原絲銷售快速放大，主營業(yè)務(wù)收入較2020年增長104.14%。2019年以前，公司連續(xù)多年虧損，主要是因為當(dāng)時大絲束產(chǎn)品尚未成熟，市場認可度不高，產(chǎn)能產(chǎn)量低，同時持續(xù)進行大絲束碳纖維原絲產(chǎn)品的研發(fā)和定型，直至2019年公司基本產(chǎn)品定型完成，實現(xiàn)了規(guī)?；€(wěn)定生產(chǎn)，質(zhì)量不斷提升，市場認可度越來越高，產(chǎn)能逐步釋放，2020年實現(xiàn)扭虧為盈。2021年，公司產(chǎn)品獲得市場廣泛認同，市場需求旺盛，產(chǎn)能繼續(xù)釋放，同時產(chǎn)品售價上漲，實現(xiàn)歸母凈利潤3.15億元，同比增長126.09%，盈利保持高速增長。圖吉林碳谷營業(yè)收入保持穩(wěn)定圖吉林碳谷利潤進入快速增長期資料來源：wind，市場研究部資料來源：wind，市場研究部4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長除2019年、2020年公司開展丙烯腈貿(mào)易業(yè)務(wù)之外，其他年份碳纖維原絲均是公司主要利潤來源，2021年碳纖維原絲營業(yè)收入占比92.6%，毛利占比達到94.3%。近年來碳纖維原絲毛利率整體穩(wěn)步提升，2021年達到41.42%，預(yù)計未來隨著原絲產(chǎn)能持續(xù)釋放，規(guī)模效應(yīng)日益顯著，毛利率仍有上升空間。在碳纖維原絲的成本構(gòu)成中，原料成本占據(jù)大部分，2020年這一數(shù)值為61%，其次為制造費用，占比18.7%，能源動力占比16.9%。圖吉林碳谷原絲毛利率逐步走高圖吉林碳谷原絲的原料成本最大圖吉林碳谷回歸原絲主業(yè)碳纖維原絲碳絲帶量試制品碳纖維其他主營業(yè)務(wù)其他業(yè)務(wù)碳纖維原絲碳纖維碳絲帶量試制品其他業(yè)務(wù)1412108其他主營業(yè)務(wù)人工,3.4%12010080能源動力,16.9%6040620制造費用,原料,61.0%18.7%0420172018201920202021-20-40-60-802020172018201920202021資料來源：wind，市場研究部資料來源：wind，市場研究部資料來源：wind，市場研究部4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長表7吉林碳谷柔性生產(chǎn)線靈活滿足市場需求公司自2008年建廠以來，初始產(chǎn)能5,000噸，設(shè)計了4條紡絲線，主要是A、、、D線。2016年起開始立項建設(shè)4萬噸碳纖維原絲項目，2017年正式開工以來分批建設(shè)投產(chǎn)，其中、F線2019年投產(chǎn)并轉(zhuǎn)固，G、線2020年投產(chǎn)并轉(zhuǎn)固，公司目前總產(chǎn)能達到4.5萬噸/年。公司所有生產(chǎn)線均為柔性生產(chǎn)線，可以隨著產(chǎn)品需求不同而調(diào)整生產(chǎn)線產(chǎn)品，各線每年的生產(chǎn)安排均隨著公司當(dāng)年主力產(chǎn)品的變動而變動。隨著公司產(chǎn)品質(zhì)量、性價比獲得客戶認可，銷量持續(xù)擴大，2020年碳纖維原絲達22953噸，其中國內(nèi)銷售19,524.64噸，較2019年大幅增長，產(chǎn)品售價也呈上升趨勢。2021年底公司產(chǎn)能達到4.5萬噸，預(yù)計產(chǎn)銷量達到3.6萬噸左右，未來隨著產(chǎn)能迅速擴產(chǎn)，產(chǎn)銷量仍將維持上升態(tài)勢，帶動業(yè)績快速增長。表6吉林碳谷原絲產(chǎn)銷量穩(wěn)步提升資料來源：公司公告，市場研究部資料來源：公司公告，市場研究部4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長吉林碳谷的技術(shù)優(yōu)勢表8吉林碳谷核心二步法聚合技術(shù)優(yōu)勢碳纖維原絲的生產(chǎn)工藝主要分為聚合過程、制膠過程（原液）、紡絲過程三個過程。公司在國內(nèi)是首家采用三元水相懸浮聚合兩步法生產(chǎn)碳纖維聚合物，為溶劑的濕法兩步法紡絲技術(shù)，配以后續(xù)的原絲凝固成型技術(shù)和初生纖維的后處理技術(shù)，形成了貫穿全流程的技術(shù)組合，形成了較高的技術(shù)壁壘。聚合是制備原絲至關(guān)重要的步驟。公司所特有的三元水相懸浮聚合技術(shù)聚合反應(yīng)速率快，克服了溶液聚合后期體系粘度增大導(dǎo)致?lián)Q熱、脫單困難等難題，具有傳熱效果好、反應(yīng)平穩(wěn)均衡、聚合釜不易結(jié)疤等優(yōu)點，聚合釜體積放大后質(zhì)量更趨穩(wěn)定，解決目前單個聚合釜生產(chǎn)能力較小問題，易于大規(guī)模、低成本、工業(yè)化生產(chǎn)。圖吉林碳谷原絲生產(chǎn)工藝資料來源：公司公告，市場研究部資料來源：公司公告，市場研究部吉林碳谷擁有貫穿生產(chǎn)全流程的主要關(guān)鍵技術(shù)（1）無機氧化還原三元水相懸浮聚合工藝技術(shù)依托自主研發(fā)的無機氧化還原引發(fā)劑，三元水相懸浮聚合法合成共聚物生產(chǎn)技術(shù)，公司建成了萬噸級基碳纖維原絲生產(chǎn)線。經(jīng)過7-8年的工藝調(diào)整和摸索，合成工藝條件已經(jīng)固化，聚合物的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定提升，為紡絲的穩(wěn)定原液制膠提供了保證。該方法解決了聚合釜易結(jié)疤的問題，減少了聚合引發(fā)體系中金屬離子的含量，提高了下游原絲碳化強度。同時水相體系內(nèi)部熱量的均衡性更易把控，聚合反應(yīng)過程可以均勻進行，使聚合物的分子量分布變窄，有效提高聚合物溶解效果，提高后續(xù)紡絲纖度均一性。（2）濕紡兩步法紡絲技術(shù)國內(nèi)其他碳纖維原絲生產(chǎn)廠家都采用一步法，而濕法兩步法紡絲工藝屬公司非專利技術(shù)。與一步法相比，二步法的特點是增加了水洗去除聚合物中的雜質(zhì)和金屬離子的過程，所以聚合物純度更高。（3）碳纖維原絲凝固成型技術(shù)在濕紡過程中，原液細流進入凝固浴后，表層首先與凝固浴接觸，進行傳質(zhì)、傳熱，很快凝固成一薄層，凝固劑通過這一薄層擴散至原液細流內(nèi)部，同時原液中溶劑向凝固浴擴散，這是一個雙擴散過程。影響紡絲成形的因素包括原液中固含量、原液粘度、原液壓力、凝固浴條件等。經(jīng)過凝固成型，細流轉(zhuǎn)化為初生纖維。（4）初生纖維的后處理技術(shù)初生纖維應(yīng)進行后續(xù)處理才能獲得高質(zhì)量原絲，牽伸處理使纖維中聚合物分子鏈沿纖維軸取向排列，進一步提高其取向度，改善纖維的力學(xué)性能。通常采用多次牽伸達到，甚至在飽和蒸汽條件下高溫牽伸，由此可以獲得高強度、低纖度的高質(zhì)量原絲。表9吉林碳谷貫穿生產(chǎn)全流程的核心技術(shù)資料來源：公司公告，市場研究部4.3吉林碳谷——全球碳纖維原絲龍頭厚積薄發(fā)，快速成長經(jīng)過十多年的技術(shù)、管理積淀，公司突破了大絲束碳纖維原絲穩(wěn)定大規(guī)模的生產(chǎn)技術(shù)，一級品率、滿筒率逐步提升，產(chǎn)品碳化后主要性能介于T400—T700之間，可以滿足軍工、航天、風(fēng)電、軌道交通、汽車、體育及建筑等領(lǐng)域的絕大部分性能要求。碳纖維原絲市場競爭程度低，公司一家獨大。據(jù)賽奧碳纖維，2020年全年國內(nèi)碳纖維消耗量為48,851噸左右，其中1.85萬噸為國產(chǎn)。換算成碳纖維原絲，2020年國產(chǎn)碳纖維原絲共消耗約3.885萬噸。公司2020年國內(nèi)銷量合計19524.64噸（扣除出口部分），約占國內(nèi)碳纖維原絲消耗的一半份額。其余原絲多是碳纖維企業(yè)自備，并不向市場出售，僅有零星企業(yè)的小批量出售，以及零星的進口，如果計算公司在市場中銷售的原絲占比，預(yù)計達到90%左右。公司原絲產(chǎn)能快速擴張，龍頭地位更加穩(wěn)固。根據(jù)公司產(chǎn)能規(guī)劃，計劃未來年時間，新增15-20萬噸左右的原絲產(chǎn)能。2022年預(yù)計新增4