研究报告全文：化学纤维行业深度分析报告20221230碳纤维行业系列报告供需格局分析证券研究报告投资评级看好首次大国之材骐骥一跃黑金时代未来可图最近12月市场表现核心观点化学纤维沪深300碳纤维被誉为黑色黄金国产碳纤维把握管制机遇实现国产替代上证指数碳纤维是一种无机高分子纤维其力学性能出色密度比铝更低强度约是钢2的7倍是目前已经量产的高性能纤维中具有最高比强度比模量的纤维并-4且具有良好的化学稳定性应用领域广泛近年来美日对中国碳纤维进行管-11制对于美国来说碳纤维一直在商业控制清单中对于日本2017年提出-17的外汇法修订草案对高端碳纤维和技术的出口需取得国家许可国内碳-24纤维把握机遇逆势突破上下游产业协同共同研发最终实现技术突破并稳定-30量产目前国内产能已开始铺开并且技术也在不断迭代实现突破管制并实现进口替代分析师毕春晖SAC证书编号S0160522070001碳纤维国产替代稳步推进下游领域成多点开花状态风电叶片体育bichctseccom休闲及航空航天覆盖近6成碳纤维需求其中风电叶片应用的碳纤维价格最低消耗的量也最多航空航天领域应用价格最高并且市场规模产值也是最大国内市场看国产替代稳步推进但在高端领域比如航空航天压力相关报告容器等与国际水平差距较大从应用领域来看风电领域应用以大丝束1炼化-聚酯专题报告二2018-107-10为主Vestas相关专利到期叶片拉挤工艺有效降低叶片加工物料损耗催化碳纤维在风电领域应用我们预计2025年需求可达63万吨2压力容器目前应用以小丝束T700级别以上碳纤维为主双碳政策催化我们预计2025年该领域应用可达6316吨3碳碳复材目前主要应用在单晶拉制炉碳陶刹车中通常应用T700级别碳纤维也有部分T300级别碳纤维得益于光伏行业高景气度我们预计2025年国内应用可达33万吨4航空航天应用以高端小丝束为主国内目前该领域应用处于验证阶段预计未来随着军机换代和C919交付或可持续放量预计到2030年每年可释放1708吨5体育休闲该领域应用量大根据赛奥碳纤维预计2025年以前可实现平均每年约5的增长预计2025年需求可达22万吨6汽车随着碳纤维降本增效成本对汽车领域应用制约日渐减少待未来碳纤维材料在汽车领域应用的技术有所突破有望成为豪车标配预计2025年需求可达13693吨行业技术壁垒高国内厂商突破大规模量产后产能快速铺出碳纤维行业壁垒主要体现在两个方面1原丝环节技术难度大无论干喷湿纺还是湿法的技术路线都很难突破而且不同技术路线生产出的产品适应的领域也不同除此以外一步法或者两步法生产工艺路线的选择也都会影响原丝品质上限及生产成本2碳化环节资金壁垒高万吨原丝产线投资可能仅需1-2亿人民币但是碳化环节万吨碳纤维投入需要10亿以上目前国内碳纤维原丝和碳化环节均已实现技术突破产能快速铺开2021年国内产能已达63万吨近年来产能利用率也达到了50左右的水平根据各公司扩产计划25年大丝束原丝产能可达372万吨大丝束碳纤维产能可达208万吨小丝束碳纤维产能可达119万吨请阅读最后一页的重要声明化学纤维行业深度分析报告20221230行业深度分析报告证券研究报告从供需平衡关系来看我们预计中长期内国内高端小丝束碳纤维持续紧缺小丝束厂家通常一体化发展原丝与碳丝产能相对匹配大丝束碳纤维碳化环节有所过剩大丝束原丝略微短缺从供给格局来看1小丝束厂家先发优势更强某些高端市场应用切入后不可替代性强但是目前每家企业面对的市场仍有所差异且行业景气度高竞争压力小但是长期看竞争会愈发激烈2大丝束碳化环节资本密集由于碳纤维品质继承于原丝碳化环节的差异性较小目前竞争已经相对激烈目前已经有大丝束碳纤维企业试图向原丝环节延伸3大丝束原丝环节目前来看大丝束原丝主要由吉林碳谷供应议价能力强未来若有新的原丝供应厂商成功量产出优质产品则竞争可能会恶化投资建议国内碳纤维企业技术近年来在碳纤维品质以及生产成本两个方向持续突破国内碳纤维已经实现国产替代除了国内市场未来仍有国际市场可期建议关注技术产品过硬深度布局民用小丝束并向航天延伸的中复神鹰生产上持续扩产布局低电价地区西宁生产基地未来成本可进一步下探持续降本增效的大丝束碳纤维的核心标的吉林碳谷国内产能有望持续保持优势的国内大丝束原丝龙头标的和吉林化纤国内大丝束碳化环节龙头企业深耕军用以及航空航天盈利能力显著更强并且有扩张计划的中简科技和光威复材上游设备端也有望受益于国内扩张浪潮建议关注精功科技风险提示下游需求释放不及预期扩产不及预期行业竞争加剧价格下滑原材料和能源价格波动风险表1重点公司投资评级总市值收盘价EPS元PE代码公司投资评级亿元12292021A2022E2023E2021A2022E2023E688295中复神鹰3843042700350671021220637419增持000420吉林化纤10917444-006-001007--678增持836077吉林碳谷148744668104206304447226154增持002006精功科技1134324920240841231038297202-300777中简科技216054915050103156983475316-300699光威复材376587265146190240498383302-数据来源wind数据财通证券研究所注除中复神鹰吉林化纤吉林碳谷外均采用Wind一致预期谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准2行业深度分析报告证券研究报告内容目录1碳纤维材料性能出色性质稳定应用领域广811碳纤维性质优异被誉为黑色黄金812碳纤维复材下游应用广泛102国产替代稳步推进下游应用多点开花1221海内外碳纤维需求稳增高端领域应用有所分化12211全球市场风电领域需求高增航天领域应用价值量最高12212国内市场逐步实现进口替代政策推动未来广阔市场可期1322碳纤维下游应用领域广泛新能源领域是看点15221风电领域中短期看风电应用有望随价格下行放量15222压力容器长期看氢储用碳纤维市场空间大并且价值量相对更高19223碳碳复材光伏高景气带动碳碳复材领域应用20224航空航天航空航天领域高价值量国产替代正在进行22225体育休闲疫情影响体育休闲子领域出现分化总体维持平稳26226汽车汽车市场发展受限于成本往后看有望成为豪车标配273打破技术壁垒缩小生产差距国产替代正当时2831碳纤维材料全产业链复杂参与厂商众多2832碳纤维行业属于技术密集型资金密集型29321原丝价值量高重要性强技术路线复杂且壁垒极高29322碳化环节资金门槛高3433全球供给以美日企业为主中国企业快速发展34331日美仍是中高端碳纤维主要参与者34332我国碳纤维产能快速铺开产能利用率也明显提升3634技术壁垒突破供给市场火热37341大丝束原丝碳丝实现规模化生产重大突破产能快速铺开37342高端小丝束性能不断提升初步实现国产替代384行业先发优势明显有望维持强者恒强的局面3941高端小丝束短缺大丝束原丝短缺3942小丝束市场市场有望持续高景气3943大丝束各个环节格局产生分化41431碳丝环节资本密集行业产品差异性小竞争激烈41谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准3行业深度分析报告证券研究报告432原丝环节受益供给集中对下游议价权相对较强盈利水平较好415行业公司概览4251精功科技国内碳纤维设备龙头充分受益国产替代4252中复神鹰民用碳纤维先行者技术创新引领国产替代4353吉林碳谷大丝束原丝领域龙头未来有望持续维持优势4554吉林化纤吉林系核心标的深度布局碳纤维行业4755中简科技军用碳纤维龙头企业供需两旺业绩持续高增4856光威复材产品覆盖领域广军民双领域驱动4957恒神股份小丝束产品在多个领域实现应用506投资建议517风险提示51图表目录图1原丝及碳纤维图例白色的为碳纤维原丝黑色的为碳纤维碳丝8图2以东丽为例不同力学性质的碳纤维的应用领域不同9图3碳纤维复材加工流程工艺图10图4全球碳纤维需求千吨12图52021年全球碳纤维市场需求以量拆分12图62021年全球碳纤维市场需求以价拆分13图7航空领域应用均价最高美元Kg13图8中国碳纤维需求近年来CAGR277保持持续景气吨13图92021年中国碳纤维市场需求以量拆分14图102021中国及全球碳纤维应用对比千吨14图11风机单瓦时成本美元kWh16图12不同功率风机新增装机容量占比16图13风电叶片尺寸分布16图14大型风电叶片需要高强材料16图15风电叶片结构示意图17图16拉挤工艺生产流程18图17压力容器领域碳纤维需求量20图18单晶拉制炉结构21谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准4行业深度分析报告证券研究报告图19保时捷PCCB碳陶刹车21图20国内及全球范围航天领域碳纤维使用情况千吨23图21随着时代推进飞机中碳纤维占比提升23图22B787材料使用分布图23图23复合材料在A380上的应用分布23图24国内外民用客机先进复合材料应用情况23图25先进复合材料在军机上的应用25图26中美部分无人机复合材料占比25图27国外直升机复材材料应用25图28复合材料在无人机结构中的应用情况25图292015-2021年体育休闲各领域占比吨27图30体育用品碳纤维需求及预测27图31蔚来ES6碳纤维后地板27图32汽车领域碳纤维需求及预测27图33碳纤维材料发展历史28图34碳纤维材料全流程29图35碳纤维的成本拆分29图36吉林碳谷毛利率水平29图37干法碳纤维表面30图38湿法碳纤维表面30图39干法和湿法的对比31图40一步法和两步法流程对比32图41全球产能分布千吨35图42全球企业扩产计划千吨35图43小丝束产能分布36图44大丝束产能分布36图45国内产能及利用率逐年提升36图46国内逐步摆脱进口依赖37图472021年国内碳纤维及原丝产能情况吨37图48中复神鹰光威复材中简科技碳纤维均价万元吨40图49国内复材验证过程40图50原油到丙烯价格传递顺畅42图51丙烯到丙烯腈价格传递顺畅42谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准5行业深度分析报告证券研究报告图52精功科技发展历程43图53精功科技营收及业绩43图54精功科技主营业务结构43图55中复神鹰营收及业绩44图56中复神鹰碳纤维应用领域44图57吉林碳谷营收及业绩45图58吉林碳谷主营业务结构45图59吉林碳谷产品均价提升同时成本下降46图60吉林碳谷单位成本持续下降元吨46图61公司依托奇峰公司溶剂回收体系46图62公司丙烯腈单耗下降46图63公司丙烯腈采购单价具备优势元吨46图64吉林化纤营收及业绩47图65吉林化纤主营业务结构47图66中简科技营收及业绩49图67中简科技业务结构49图68光威复材营收及业绩49图69光威复材主营业务结构49图70恒神股份营收及业绩50图71恒神股份主营业务结构50表1碳纤维具有密度低强度高模量高的特性8表2不同种类碳纤维性能及优劣势对比9表3复材在不同领域的应用11表4不同领域应用的碳纤维种类14表5碳纤维行业相关政策15表6从性能角度来看碳纤维相对玻璃纤维更适合做风电叶片主梁16表7风电叶片工艺对比17表8风电领域预计2025年需求可达63万吨18表9不同类型氢瓶的主要材料及性能19表10国内压力容器碳纤维需求到2025年预计可达6316吨20表11热场部件中碳基符合材料应用比例逐渐提升21表12预计2025年国内碳碳复材碳纤维用量33万吨21谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准6行业深度分析报告证券研究报告表132021到2030年平均每年民用飞机碳纤维需求约907吨24表14部分卫星碳纤维增强复合材料使用情况25表152021到2030年平均每年军用飞机碳纤维需求年均约800吨26表16不同纺丝方法对比30表17不同企业采用工艺及产品主要应用领域32表18能够大规模量产大丝束的企业通常都有腈纶生产线33表19碳纤维碳丝环节投资额显著高于原丝环节34表20国内主流企业原丝扩产计划吨37表21国内主流企业碳丝扩产计划吨38表22碳纤维小丝束企业扩产计划吨38表23碳纤维大丝束大丝束原丝及小丝束供需平衡表吨39表24公司产品与东丽产品纸面参数相媲美44表25国际大丝束领军企业大丝束产品性能45表26公司产品与东丽相媲美48谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准7行业深度分析报告证券研究报告1碳纤维材料性能出色性质稳定应用领域广11碳纤维性质优异被誉为黑色黄金碳纤维CarbonFiberCF是由聚丙烯腈PAN最主要的原材料沥青粘胶等有机母体纤维在1000摄氏度以上高温的惰性气体下碳化高温分解法去除碳以外绝大多数元素制成的一种含碳量在90以上的无机高分子纤维图1原丝及碳纤维图例白色的为碳纤维原丝黑色的为碳纤维碳丝数据来源光威复材招股说明书财通证券研究所碳纤维力学性能出色并且具有良好的化学稳定性应用领域广泛从密度和强度来看碳纤维密度比铝更低强度比钢更高是目前已经量产的高性能纤维中具有最高比强度比模量的纤维除此以外由于碳纤维还具有低密度耐腐蚀耐高温耐摩擦抗疲劳震动衰减性高电及热导性高热及湿膨胀系数低X光穿透性高非磁体但有电磁屏蔽效应等特点应用范围广泛是目前发展国防军工与国民经济的重要战略物资除此以外在航空航天体育用品汽车工业能源装备医疗器械工程机械交通运输建筑及其结构补强等领域也有广泛应用表1碳纤维具有密度低强度高模量高的特性密度抗拉强度拉伸模量材料优点缺点gmGPaGPa成本较高承载能力耐高温铝合金2804775制造技术成熟物理性能良好性较弱钛合金45096114热膨胀系数低可塑性良好抗腐蚀成本较高比重较大高强钢7810214制造技术成熟耐腐蚀性好成本低廉机械性能较弱强度偏低玻璃纤维21542优秀的绝缘耐高温抗腐蚀能力性脆耐磨性较差碳纤维15-220-70200-700力学性能优异轻量化程度高成本高制造工艺复杂难度大数据来源王浩静PAN基碳纤维的生产及应用孙少杰碳纤维复合材料CFRP在汽车轻量化中的应用财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准8行业深度分析报告证券研究报告碳纤维可以按照原丝类型制造方法以及力学性能丝束大小等不同维度进行分类按照原丝类型分类聚丙烯腈PAN基沥青基各向同性中间相粘胶基纤维素基人造丝基表2不同种类碳纤维性能及优劣势对比碳纤维原丝种类聚丙烯腈PAN基碳纤维沥青基碳纤维粘胶基碳纤维抗拉强度Mpa35162128抗拉模量Gpa230379414552密度gcm-3176194172断后延伸率0612107成品品质优异工艺较简单产原料来源丰富碳化收率优势高耐温性品力学性能优良高原料调制复杂产品性能碳化收率低技术难度劣势较低大设备复杂成本高已应用于航空航天体育用品目前规模较小主要应用隔热材料防电磁波服主要应用风电叶片汽车工业建筑等在航空航天工程材料保装防静电材料是碳纤维的主流温材料等占比9181数据来源光威复材招股说明书亿欧智库财通证券研究所按照制造条件和方法可以分为1碳纤维800-16002石墨纤维2000-30003活性碳纤维4气相生长碳纤维按力学性能分类碳纤维可以分为通用级CF和高性能CF后续可以根据碳纤维的强度和模量进行更细致的分类碳纤维在应用领域更多是由于其出色的力学性能从而作为增强材料使用所以在使用中行业通常以其力学性质进行分类基于材料的力学性质通常会应用在不同领域比如高拉伸强度的材料会用于压力容器高拉伸弹性的材料会用于宇宙领域成本敏感的风电领域会选用拉伸强度和弹性不是那么强的材料图2以东丽为例不同力学性质的碳纤维的应用领域不同数据来源东丽官网Brochures财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准9行业深度分析报告证券研究报告按丝束大小分类碳纤维还可划分为小丝束和大丝束小丝束碳纤维初期以1K3K6K为主逐渐发展到12K甚至24K主要应用于国防军工等高科技领域以及体育休闲用品如飞机导弹火箭卫星和渔具高尔夫球杆网球拍等通常将48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维包括48K60K80K等主要应用于工业领域包括纺织医药卫生机电土木建筑交通运输和能源等12碳纤维复材下游应用广泛复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通常通过物理或化学的方法组成具有新性能的材料各种材料在性能上互相取长补短产生协同效应使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求以碳纤维作为增强材料制成的复合材料主要包括热硬化性树脂CFRP和热可塑性树脂CFRTPCFRP包括环氧树脂聚酯苯酚热硬化性聚酰亚胺等CFRP特性因树脂种类而异CFRTP是由热可塑树脂制成的复合材料其成型周期短可二次成型且CFRTP可高温软化加工的自由度大幅增加图3碳纤维复材加工流程工艺图数据来源光威复材招股说明书财通证券研究所碳纤维复材特性优秀应用领域广泛碳纤维复材通常比较轻量化其次耐疲劳及耐热性能好可以用在飞机的一级结构材料主翼尾翼机体或者二级结构材料副翼方向舵升降舵也可以应用在刹车盘刹车片中隐形战斗机中因为其耐磨损且导热性优可以用作结构隐身材料宇宙飞行器中由于其轻量化以及尺寸稳定性的特征可以用做卫星材料体育休闲领域因为其刚性和敏感性可以用作钓具球拍高尔夫球杆以及自行车赛车赛艇等谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准10行业深度分析报告证券研究报告表3复材在不同领域的应用领域用途使用示例利用碳纤维的特性1级结构材料主翼尾翼机体轻量化耐疲劳耐热性2级结构材料辅翼方向舵升降舵轻量化耐疲劳耐热性飞机内部装饰材料舵底盘行李架厕所座椅轻量化耐疲劳耐热性制动刹车盘刹车片轻量化耐疲劳耐热性隐身材料结构隐身材料耐磨损导热性航空航天卫星抛物面天线太阳能电池梁壳体结构轻量化尺寸稳定性宇宙飞行器材料航天飞机机翼头锥刹车盘轻量化耐烧蚀耐热导弹火箭喷管发动机壳体隔热材料仪器舱轻量化耐烧蚀耐热其他宇宙空间站卫星发电器太空望远镜轻量化尺寸稳定性耐热钓具钓竿滑轮轻量化刚性敏感性网拍类网球拍羽毛球拍轻量化刚性敏感性文体器材高尔夫球高尔夫球杆棒头轻量化刚性敏感性冰球棒滑雪板自行车赛车赛艇游其他轻量化刚性敏感性吸能减震性艇弓箭乒乓球拍并球鞋天然气压缩罐CNG轻量化高速化耐疲劳汽车传动轴板簧刹车片减震车体发动机罩车轮-线性发动机牵引列车的车厢座椅行李架轻量化高速化耐疲劳火车制动刹车瓦转向滑块超导支撑件减震耐磨摩托车发动机罩消音器盖头盔刹车盘轻量化减震吸音燃料电池电极氯酸电池栅板导电性耐蚀性核变第一壁材分离轴转筒轻量化耐蚀抗辐射风力发电机叶片发动机护环飞轮轻量化耐疲劳减震海底有天用管绳索耐蚀轻量化电磁屏蔽材料导电性加工性能源防静电材料防静电刷防静电地板-非磁导线-抛物面天线微波器件尺寸稳定性耐候性VTR部件CD部件IC托架轻量化导电性刚性精度工业领域OA部件摄像机激光唱片-传感材料-碳纤维增强水泥CFRC轻量化强度刚性耐蚀性碳纤维增强木材CFRW轻量化刚性耐火性土木建筑加固修补建筑物及基础设施施工性易操作大跨度桥梁管道隧道涵洞耐候性刚性轻量化密封填料面伏加热保温材料耐候性耐磨性自润滑性导电性化学化工油压机压力泵真空泵-搅拌机管道罐槽-X射线诊断仪器板头托X射线透过性生物材料假牙假眼假肢假骨头纬医疗器械生物相容性带绷带轮椅CT床板密着板暗盒-消除静电刷棕丝框导电性轻量化耐疲劳纺织机械箭杆箭杆带兔子头梭减震吸音谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准11行业深度分析报告证券研究报告喇叭纸盒高模量刚性减震音响器材拾音臂音板-机器人手臂及手搬运机器的搬运臂轻量化刚性耐疲劳造纸印刷的罗拉滚筒轻量化刚性减震精华湖泊沼泽的水源生物相容性其他精密机械照相机壳体及部件尺寸稳定性轻量化碳纤维复合信电缆轻高比强度高比模量太阳能光伏产业的热场材料高纯度耐高温导电数据来源贺福碳纤维及石墨纤维财通证券研究所2国产替代稳步推进下游应用多点开花21海内外碳纤维需求稳增高端领域应用有所分化211全球市场风电领域需求高增航天领域应用价值量最高全球碳纤维需求稳步增长风电叶片体育休闲及航空航天覆盖近6成需求根据赛奥碳纤维数据2021年全球碳纤维需求约118万吨同增104除2020年受疫情影响增速放缓全球碳纤维需求稳步上升2008年-2021年CAGR约为95近年来风电领域体育器材碳碳复材等领域一直保持较快增速风电领域20202021年分别同增2078带动行业整体提升从需求领域占比来看2021年风电叶片需求达33万吨是应用最多的领域占比280其次是体育休闲和航空航天占比分别为157和140图4全球碳纤维需求千吨图52021年全球碳纤维市场需求以量拆分全球碳纤维需求汽车电缆芯电子电气船舶其他50081航空航天09171314400140300建筑风电叶片28020036100混配模成型90体育休闲0157碳碳压力容器复材20192021201620172018202020159372202320242025202620272028202920302022数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所从市场规模看航空航天价值量高市场份额超风电领域和体育休闲应用总和分行业来看航空航天领域应用的碳纤维均价最高达到72美元Kg风电领域应用均价最低仅17美元Kg主因是由于航空航天级碳纤维通常采用高性能小丝束各方面性能要求最高因此在消费量上虽然排名第三但是市场规模达到最大航空航天市场规模约119亿美元占比349风电叶片通常使用大丝束谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准12行业深度分析报告证券研究报告并不追求碳纤维的极致性能所以风电领域用碳纤维是行业内均价最低的碳纤维市场规模55亿美元占比163其次是体育休闲体育休闲领域用碳纤维性能极差较大通常依据消费者的需求进行生产市场规模51亿美元占比150图62021年全球碳纤维市场需求以价拆分图7航空领域应用均价最高美元Kg汽车电子其他船舶电缆芯2020均价2021均价8060电气1112091660风电叶片163航空航天40体育休闲349150200碳碳复材混配模成型建筑压力容器54673078数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所212国内市场逐步实现进口替代政策推动未来广阔市场可期国产替代叠加需求增长国内碳纤维持续景气中国市场2021年碳纤维需求62万吨2017年到2021年CAGR达277目前国产碳纤维需求29万吨进口33万吨2017-2021国产碳纤维需求量CAGR为410对比进口碳纤维需求量同期CAGR198国产碳纤维需求增速更高目前国内碳纤维总体情况是供不应求碳纤维价格长期维持在高位碳纤维国产化后产能快速增长叠加成本降低后市场能够进一步扩大预判未来碳纤维市场能够维持高景气度图8中国碳纤维需求近年来CAGR277保持持续景气吨进口国产200000150000100000500000数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所从需求结构的角度看我国碳纤维需求集中在风电叶片和体育休闲领域航空航天压力容器领域和国际有较大差距近年来国内碳纤维需求快速扩张主要来源于风电叶片压力容器和碳碳复材的增长从绝对的量来看2017-2021年分别提升1944020006100吨对应CAGR分别达647316670主要系近年来国家碳中和碳达峰相关政策驱动叠加碳纤维质量轻且高强高模耐腐蚀等的优谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准13行业深度分析报告证券研究报告良特性给项目直接带来的经济效益以及碳纤维成本不断下降所以在新能源领域应用不断增长并直接推动国内总体碳纤维需求的提升值得注意的是2021年国内航空航天需求量仅2000吨仅占国内总需求量的32和国际需求占比140的水平还有较大差距未来仍有较大空间图92021年中国碳纤维市场需求以量拆分图102021中国及全球碳纤维应用对比千吨电子电气电缆芯压力船舶400002206容器05300004820000体育休闲风电叶片10000281361碳碳复材0混配112模成航空建筑型航天汽车其他4048322619中国国际数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所从大小丝束需求种类看大小丝束份额相当丝束做大是降本的主要思路从2021年需求角度来看小丝束民用航空市场相对疲软大丝束风电市场维持高增包含部分24K合股丝和部分25K从成本角度来看成本下降是碳纤维工业应用的永恒追求从目前技术路线来看丝束数量提升能够提升碳纤维的生产效率是目前主要的降低成本的思路所以丝束在不降低品质的前提下不断做大不仅会通过低成本扩大工业方面的应用也会不断吞噬成本较敏感的小丝束传统市场表4不同领域应用的碳纤维种类应用领域强度GPa丝束类型类比等级备注飞机35小丝束中小丝束T300T700T800主要运用于机身机翼整流罩地板地板梁等军工35小丝束中小丝束T300以上运用于装备的不同部位汽车35小丝束-大丝束T300T700主要运用于车身底盘保险杠电池氢气燃料罐等风电35大丝束T300以上主要运用于叶片梁轨道交通35大丝束T300以上主要为车体建筑35小丝束-大丝束T300以上应用于大型建筑物增加建筑物的强度耐腐蚀性体育35小丝束-大丝束T300以上用于高档体育器材数据来源吉林碳谷招股说明书财通证券研究所政策积极推动叠加海外管制碳纤维发展正当时政府在碳纤维的发展规划行业标准以及应用领域等均推出了相关政策2015年国务院对碳纤维及复合材料制定未来发展指标要求2018年提出将完善碳纤维行业各项标准建立并完善测试评价体系2020年明确要求聚焦重点产业投资领域加快新材料产业强弱项国家不断提出要加强碳纤维的研发与应用为未来碳纤维行业的发展提供了良好的谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准14行业深度分析报告证券研究报告政策环境而近几年海外对国内碳纤维的管制也加速了国内碳纤维研发进程碳纤维国产替代需求迫切表5碳纤维行业相关政策政策名称发布时间发行部门主要内容及影响中华人民共和国国民提出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应经济和社会发展第十四十三届全国人大四次20213用为未来碳纤维行业的技术进步提供了良好的政策环个五年规划和2035年会议境远景目标纲要要求聚焦重点产业投资领域加快新材料产业强弱项关于扩大战略性新兴围绕保障大飞机微电子制造深海采矿等重点领域产产业投资培育壮大新增国家发改委科技20209业链供应链稳定加快在光刻胶高纯靶材高温合长点增长极的指导意部工信部财政部金高性能纤维材料高强高导耐热材料耐腐蚀材见料大尺寸硅片电子封装材料等领域实现突破指出将完善碳纤维行业各项标准建立并完善测试评价新材料标准领航行动工信部国家发改体系有利于促进碳纤维等新材料关键技术产业化提计划2018202020183委科技部国防科升先进复合材料生产及应用水平重点发展高性能碳纤年工局中国科学院等维等高性能纤维及其应用新材料产业发展指工信部国家发改明确高性能碳纤维为国家关键战略材料要求突破高强20171南委科技部财政部高模碳纤维产业化技术组织开展碳纤维应用示范1鼓励碳纤维及其复合材料核心关键技术的研发将其列十三五国家科技入科技创新2030重大工程2将高性能纤维及复合材料20167国务院创新规划列入先进结构材料技术发展核心鼓励以高端碳纤维为代表的先进碳材料突破技术难题抢占材料前沿制高点对国家碳纤维及复合材料技术发展制定未来发展指标要中国制造202520155国务院求促进高性能碳纤维及其复合材料技术研发的持续推进数据来源国务院工信部发改委科技部财政部财通证券研究所22碳纤维下游应用领域广泛新能源领域是看点221风电领域中短期看风电应用有望随价格下行放量双碳政策下风电行业持续高景气风机大型化催生碳纤维需求近年来受益于双碳政策风电作为清洁能源风电新增装机量持续提升在风电整个环节中风机成本占比约50风机大型化所带来的单瓦时成本降低显著有利于实现平价装机近年来国内风电新增装机呈现出大功率的趋势相应的叶片直径也呈现出明显的提升趋势而风电叶片是风力发电机的主要结构部件叶片尺寸大小直接决定发电机功率大小在叶片尺寸越做越大的过程中材料的强度和刚度成为制约叶片尺寸的限制因素谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准15行业深度分析报告证券研究报告图11风机单瓦时成本美元kWh图12不同功率风机新增装机容量占比陆风海风0201MW1-15MW15-2MW2-25MW25-3MW3MW100015800106040005200000数据来源IRENA财通证券研究所数据来源CWEA财通证券研究所图13风电叶片尺寸分布图14大型风电叶片需要高强材料80m80-90m90-100m100-110m110-120m120100806040200数据来源CWEA财通证券研究所数据来源东丽官网财通证券研究所碳纤维凭借优异性能成为大尺寸叶片中玻纤的替代品碳纤维拉挤叶梁应用有望助力快速放量为了满足大尺寸叶片的强度和刚度的需求叶片用材料从玻纤转向碳纤维根据北极星风力发电网碳纤维的密度比玻璃纤维的密度小约30强度高40左右模量高3倍8倍大型叶片采用碳纤维增强材料可充分发挥其高模轻质的优点行业通常认为叶片长度超过80时采用碳纤维已经具备必要性根据风能以E8级别玻璃纤维性能测试结果为例采用碳纤维拉挤的主梁重量仅为高模玻璃纤维浇筑的约39对应到叶片整体重量能降低约1020表6从性能角度来看碳纤维相对玻璃纤维更适合做风电叶片主梁比刚度比强度抗拉伸模抗拉伸强度密度材料品类Gpagcm-Mpagcm-量GpaMpagcm-333单向板481245224623玻璃纤维织物22550211275单向板561795228898S-玻璃纤维织物26820213410T300碳纤单向板130176016811100维结构铺层608101638506数据来源董博复合材料及碳纤维复合材料应用现状财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准16行业深度分析报告证券研究报告图15风电叶片结构示意图数据来源沈真国产碳纤维在风电叶片产业中的机会七论国产碳纤维产业化之路财通证券研究所拉挤工艺加速碳纤维在风电领域应用相比于预浸料真空袋压成型和碳纤维织物灌注工艺Vestas的拉挤碳板制备的叶片大梁能够显著提高生产容错率减少废料产生降低生产成本并且能够提高部件的纤维体积含量保证产品性能一致性和稳定性的情况下降低运输成本和组装成本有效推进碳纤维在风电领域的应用从目前市场情况来看风电领域碳纤维应用主要也来源于Vestas目前Vestas的碳纤维风力涡轮叶片相关专利已经在2022年7月到期并且国内企业已经有相关技术储备受益于生产容错率提升以及未来碳纤维价格进一步下探我们预计风电叶片碳纤维产品需求有望实现高增表7风电叶片工艺对比风电叶片拉挤工艺预浸料真空袋压成型碳纤维织物灌注工艺将纤维束或纤维布经过树脂固化剂以甲基四氢苯酐为主的酸酐类固化剂浸润后形成的均匀预固化材用多元胺类作为固化剂料工艺复杂工艺流程上明显不同于传风电领域预浸料的应用可以由于容易出现灌注不完全的统灌注和预浸料成型工艺若不进行工艺性借鉴在航空航天领域的成熟风险以及灌注时间长对充分的工艺验证试验而进行模仿容体系现场工艺控制上的要求严格易在批量生产时出现质量问题具有最高的力学强度和模量其拉伸其拉伸模量和压缩强度较灌力学强度与拉伸模量都低于力学性能模量较灌注碳纤提升了25压缩强注工艺提升1520其他两种成型方式度提升了42生产容错率容错率高可替换报废板容错率低容错率低纤维体积含量体积含量最高体积含量中等体积含量低进口材料成本高但国内材成本成本优势显著成本高料具有成本优势数据来源牟书香碳纤维在风电叶片中的应用进展财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准17行业深度分析报告证券研究报告图16拉挤工艺生产流程数据来源李光友国产碳纤维在风电叶片主梁上的应用研究财通证券研究所根据我们测算2025年国内风电叶片中碳纤维需求有望达到63万吨我们预计2025年风电装机能达到600GW以上并且海风装机维持较高增速海风目前叶片长度较大并且工作工况更加复杂对叶片的强度和耐腐蚀性能提出更高的要求碳纤维主梁叶片能更好的适应海风的需求海风方面渗透率有望随着碳纤维价格下行持续走高陆风装机维持稳增渗透率逐年有略微提升表8风电领域预计2025年需求可达63万吨中国2019202020212022E2023E2024E2025E2030E累计装机GW23632907338337874419526960488048新增装机GW2685444764046328507792000新增装机yoy-103-13-155635-8碳纤维需求万吨--2316355763240海风累计装机GW6910827735754684411552155新增装机GW2538169801892983111000海风全碳用碳量万吨--5124578993300假设100渗透率渗透率假设354045505565陆风累计装机GW22942800310634303873442548935893新增装机GW2435063073244425534671000新增装机yoy10820-393656936382503-1548陆风全碳用碳量万吨--9297133166140300假设100渗透率渗透率假设606570758015数据来源国家能源局财通证券研究所谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准18行业深度分析报告证券研究报告222压力容器长期看氢储用碳纤维市场空间大并且价值量相对更高政策推进氢能产业快速发展十四五规划纲要提出在氢能与储能等前沿科技和产业变革领域组织实施未来产业孵化与加速计划谋划布局一批未来产业而氢能本身就更适用于大规模长周期远距离的储能应用场景氢能可以以固相方式存储在储氢材料中也可以液态或者气态存储在高压器皿中并且储存时间较长同时也便于运输根据中国氢能联盟测算中国2030年氢气需求量可达3500万吨2050年氢能在国内终端能源体系中的占比至少10未来氢能市场大有可为压力气态储氢是主流方式碳纤维是压力容器主要材料目前有四种常见的储氢技术高压液态低温液态固态储氢和有机物液体储氢技术目前压力气态储氢是国内主流的储氢方式国内目前主要应用35MPa和70MPaIII型储氢瓶而国际上目前已经广泛使用70MPaIV型储氢瓶表9不同类型氢瓶的主要材料及性能型号I型瓶型瓶型瓶型瓶图例制作工艺纯钢质金属钢质内胆纤维缠绕铝内胆纤维缠绕塑料内胆纤维缠绕工作压力MPa175-20263-3030-7070以上产品重容比09-1306-095035-103-08KgL使用寿命15年15年1520年1520年储氢密度1428-17231428-1723404488成本低中等最高高应用场景加氢站等固定式储氢应用-国内车载国外车载造价美元--3084392128653485数据来源华经产业研究院财通证券研究所压力容器是碳纤维复合材料增长最快的市场之一新能源车载储氢产业快速发展车载储氢瓶市场有望成为下一个需求爆点根据赛奥碳纤维2021年全球气瓶碳纤维用量约3000吨2017-2021年CAGR达316其中呼吸气瓶用量约600吨天然气气瓶约500吨储氢气瓶用量约1900吨氢能产业发展中长期规划2021-2035年中指出氢能是未来国家能源体系的重要组成部分是用能终端实现绿色低碳转型的重要载体也是战略性新兴产业和未来产业重点发展方向到2025年实现燃料电池保有量约5万辆并且根据中国氢能联盟预计2030年燃料电池汽车销量可达36万辆谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准19行业深度分析报告证券研究报告图17压力容器领域碳纤维需求量压力容器领域碳纤维需求量吨增速3500600300050025004002000300150020010005001000002015201620172018201920202021数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所短期来看根据赛奥碳纤维2022年国能新增至少1万辆氢能源车主要在物流车重卡和大巴领域其中重卡6000台平均每台车装备6-8个氢瓶每个重40-45kg重卡总体使用量可达2160吨根据赛奥碳纤维推算其他车辆种类客车物流车平均200kg辆根据国家能源局制定的发展目标2025年预计燃料电池汽车可达5万辆则预计汽车领域2025年碳纤维需求可达4240吨根据赛奥碳纤维对市场的判断在此假设CNG气瓶与呼吸气瓶碳纤维需求增速逐年递减则预计到2025年国内压力容器碳纤维使用量年均可达6316吨表10国内压力容器碳纤维需求到2025年预计可达6316吨年份20212022E2023E2024E2025E2030E氢燃料电池车保有量辆892216922269223892252922412922氢燃料电池车新增量辆15708000100001200014000360000新增重卡数量辆6000700080009000100000单卡储氢气瓶数量个88888单气瓶碳纤维用量千克4545454545重卡碳纤维需求量吨216025202880324036000新增客车物流车辆2000300040005000260000客车物流车碳纤维需求量吨400600800100052000储氢气瓶重卡客车物流车1900256031203680424088000CNG气瓶5006507808589447000呼吸气瓶等应用600780936103011337000压力容器领域碳纤维需求量吨30003990483655686316102000数据来源林刚2021全球碳纤维复合材料市场报告财通证券研究所223碳碳复材光伏高景气带动碳碳复材领域应用碳碳复材材料性能表现优异下游应用丰富碳碳复材是以碳纤维或者石墨纤维为增强体以碳或者石墨为基体的复合材料主要应用于刹车盘航天部件以及热场部件其中热场部件近年来应用增长最快单晶硅炉内主要有碳毡功能材料和坩锅保温桶导流通加热器等用到碳碳复材结构材料通常需求12K以谨请参阅尾页重要声明及财通证券股票和行业评级标准20