大丝束碳纤维——民用工业新材料佼佼者。碳纤维具有除一般碳素材料耐高温，耐磨擦，导电，导热及耐腐蚀等特性，还可表现出稳定的化学性能及物理性能。将每束碳纤维中所含单纤维的根数作为标准进行分类，24K以上的为大丝束，与小丝束相比大丝束受到制作工艺的限制其模量与强度稍显逊色，但是制作成本与售价具备高性价比，在泛工业领域尤其是风电领域得到了较为广泛应用。
　　需求方面：
　　1、工业领域应用繁多，风电叶片为需求提振主力。无论是全部碳纤维类别还是大丝束碳纤维的应用领域中，风电叶片需求应用均排名第一。其中，2021年我国大丝束需求中风电叶片需求占比超过70%。风电叶片在技术与材料的不断变革中，尺寸更大、质量更轻、性能更强成为核心诉求，能够满足上述诉求的增强材料屈指可数，碳纤维走进人们视野.
　　2、海风的发展为碳纤维在风电叶片上的应用提供机遇。《“十四五”可再生能源发展规划》提供政策支撑，重点建设山东半岛、长三角、闽南、粤东和北部湾五大海上风电基地。2021年中国累计海上风电装机容量为26.39GW。海风叶片大型化趋势相比陆风更加明显，目前最长叶片已经超过120米，且大型叶片运输相比陆地便捷。加之维斯塔斯碳梁拉挤工艺专利到期，我国在拉挤工艺上已实现技术突破，后续拉挤碳梁规模应用将会进一步推动碳纤维在叶片应用渗透率提升。
　　3、大丝束碳纤维在2023年总需求为4.75万吨，同比增长48.38%。其中风电领域碳纤维需求为3.8万吨，同比增加61.31%。其中海风贡献了1.4万吨需求。按照正文测算在2025年我国风电领域碳纤维需求量达到7.82万吨，复合增长率超过40%。若碳纤维制造成本逐渐降低，碳纤维风电领域需求释放节奏将进一步加快。
　　供给方面——产能加速投放，价格下行推动应用拓展
　　1、预计2023年我国大丝束碳纤维产能为8.2万吨，同比增加超过70%。有效产能（考虑到公司产线的投产日期，以及历年来的产能利用率）为4.46万吨，至“十四五”末的2025年，预期共20.8万吨产能投放。
　　2、供给创造需求的动态平衡有望是未来常态。若随着产能提升——规模效应体现——成本下降，而带来的价格下降，则下游应用领域的渗透率将会得到提升，未来大丝束碳纤维价格将会呈现：供给增加——价格下降——需求增加——价格上升——供给增加的动态平衡中，整体价格趋势将波动式下降。
　　投资建议：大丝束碳纤维供需动态平衡下，国产替代进行时，风电领域积极向好，建议关注碳纤维产能缺口较大成本要求高的原丝制造环节；
　　风险提示：产能投放超预期，成本下降不及预期。

研究报告全文：TableInfo1TableDate建筑材料发布时间2023-01-05TableTitleTableInvest证券研究报告行业深度报告优于大势风电叶片提振需求动态平衡产业快速增长上次评级优于大势碳纤维行业深度报告大丝束供需研判报告摘要TablePicQuote历史收益率曲线大丝束碳纤维TableSummary民用工业新材料佼佼者碳纤维具有除一般碳素材料耐高温耐磨擦导电导热及耐腐蚀等特性还可表现出稳定的化学建筑材料沪深300性能及物理性能将每束碳纤维中所含单纤维的根数作为标准进行分类1024K以上的为大丝束与小丝束相比大丝束受到制作工艺的限制其模量0与强度稍显逊色但是制作成本与售价具备高性价比在泛工业领域尤-10其是风电领域得到了较为广泛应用-20需求方面-301工业领域应用繁多风电叶片为需求提振主力无论是全部碳纤维类-40202212022420227202210别还是大丝束碳纤维的应用领域中风电叶片需求应用均排名第一其中2021年我国大丝束需求中风电叶片需求占比超过70风电叶片在技术与材料的不断变革中尺寸更大质量更轻性能更强成为核心诉TableTrend涨跌幅1M3M12M绝对收益求能够满足上述诉求的增强材料屈指可数碳纤维走进人们视野-36-26相对收益-34-42海风的发展为碳纤维在风电叶片上的应用提供机遇十四五可再生能源发展规划提供政策支撑重点建设山东半岛长三角闽南行业TableMarket数据粤东和北部湾五大海上风电基地2021年中国累计海上风电装机容量为成分股数量只742639GW海风叶片大型化趋势相比陆风更加明显目前最长叶片已经总市值亿9890流通市值亿7818超过120米且大型叶片运输相比陆地便捷加之维斯塔斯碳梁拉挤工市盈率倍1411艺专利到期我国在拉挤工艺上已实现技术突破后续拉挤碳梁规模应市净率倍147成分股总营收亿用将会进一步推动碳纤维在叶片应用渗透率提升9089成分股总净利润亿9743大丝束碳纤维在2023年总需求为475万吨同比增长4838其成分股资产负债率4988中风电领域碳纤维需求为38万吨同比增加6131其中海风贡献了14万吨需求按照正文测算在2025年我国风电领域碳纤维需求量达到相关报告TableReport782万吨复合增长率超过40若碳纤维制造成本逐渐降低碳纤维防水材料年产量同比下降2023年挑战与机风电领域需求释放节奏将进一步加快遇并存供给方面产能加速投放价格下行推动应用拓展--202301031预计2023年我国大丝束碳纤维产能为82万吨同比增加超过7011月楼市仍探底中央经济工作会议提出确有效产能考虑到公司产线的投产日期以及历年来的产能利用率为保房地产市场平稳发展446万吨至十四五末的2025年预期共208万吨产能投放--202212192供给创造需求的动态平衡有望是未来常态若随着产能提升低端产能出清建陶龙头集中度有望提升规模效应体现成本下降而带来的价格下降则下游应用领域的--20221212渗透率将会得到提升未来大丝束碳纤维价格将会呈现供给增加价格下降需求增加价格上升供给增加的动态平衡中TableAuthor整体价格趋势将波动式下降证券分析师濮阳投资建议大丝束碳纤维供需动态平衡下国产替代进行时风电领执业证书编号S0550522070002域积极向好建议关注碳纤维产能缺口较大成本要求高的原丝制造环15316658048puyangnesccn节证券分析师陶昕媛风险提示产能投放超预期成本下降不及预期执业证书编号S05505221000020755-33975865taoxynesccn请务必阅读正文后的声明及说明建筑材料行业深度TablePageTop目录1大丝束碳纤维民用工业新材料佼佼者42需求端风电叶片为目前我国大丝束需求核心增量621风电叶片核心诉求更强更轻更大622海上风电为碳纤维提供广阔天地1123碳纤维价格走高平价上网时代的到来制约碳纤维在风电领域的应用1624大丝束碳纤维2023年需求增速超45183供给端产能加速投放价格下行推动应用拓展194主要公司介绍2241吉林碳谷正在崛起的大丝束碳纤维原丝龙头2242吉林化纤大丝束民品是重点2343上海石化扛起碳纤维产业发展国之重任245风险提示24附录碳纤维在风电叶片应用的公司各产品介绍25图表目录图1湿法纺丝工艺过程4图22021中国碳纤维需求-应用吨5图32021中国主要大丝束需求-应用吨6图42021全球碳纤维大丝束主要生产商产能千吨6图5叶片内部结构立体7图6叶片内部结构横截面7图7风电叶片中部结构关键材料8图8风电叶片材料构成8图9我国风电叶片的材料演变与制作工艺整合8图10木质叶片10图11金属叶片10图12玻璃纤维左和碳纤维右11图132016-2021年全球和中国风电叶片领域对碳纤维需求单位万吨12图142011-2021年全球风电累计装机容量走势单位兆瓦12图15叶片大型化发展趋势14图162010-2021年中国陆上与海上风电新增装机容量占比14图17全球海上风电累计装机容量单位兆瓦15图18拉挤碳板工艺介绍15图192022年国内碳纤维下游消费比例16图20碳纤维进口价格累计值单位万美元16请务必阅读正文后的声明及说明229建筑材料行业深度TablePageTop图21近两年国内碳纤维大丝束价格走势元千克21图22丙烯腈价格21图23未来碳纤维大丝束价格动态平衡过程22图24吉林系公司股权关系23图25碳玻混合MySE11-99A1叶片下线25图26碳玻混合1115米的叶片抗台风叶片25图27东方电气海上风电机组首次采用碳纤拉挤工艺26图28时代新材首款碳纤维海上风电叶片26表1大小丝束对比4表2大小丝束性能成本对比5表3大丝束碳纤维主要应用领域5表4风电叶片制作工艺9表5碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的主要性能特点比较11表6海上风电行业相关政策13表7我国陆上风电标杆电价指导电价元kWh变化情况17表8我国海上风电上网电价元kWh变化情况17表9风电领域大丝束需求测算18表10碳纤维大丝束需求测算万吨19表11我国大丝束产能现状及未来规划单位吨19表12其他规划中碳纤维扩产项目计划20表13一步法与两步法对比23表14各公司碳纤维在风电叶片产品中的应用情况27请务必阅读正文后的声明及说明329建筑材料行业深度TablePageTop1大丝束碳纤维民用工业新材料佼佼者碳纤维按照丝束大小可分为小丝束和大丝束碳纤维的一个重要的指标是每束碳纤维中所含单纤维的根数小丝束碳纤维通常指碳纤维根数在48000根以下不含48000的纤维束包括1K3K6K12K24k等主要用于国防军工航空航天等高端技术领域产量低成本高价格高被称为宇航级材料大丝束碳纤维通常指碳纤维根数在48000根即48k或以上的纤维束包括48K50k60K广泛用于纺织医药卫生机电土木建筑交通运输和能源等工业和民用领域成本低但生产控制难度大被称为工业级材料表1大小丝束对比丝束数量价格应用领域大丝束48K较低工业领域小丝束48K较高军工航空航天领域数据来源东北证券吉林碳谷招股说明书碳纤维大丝束的制作工艺主要采用聚合的两步法和纺丝的湿法在碳纤维的制备过程中原丝的制备过程是决定碳纤维性能的关键原丝的两个重要环节为聚合和纺丝聚合是将丙烯腈单体聚合成纺丝液纺丝决定了原丝的性能聚合按工艺不同可分为一步法和二步法小丝束主要采用聚合转化率高工艺流程短的一步法大丝束更适合二步法纺丝过程分为干法湿法干湿法大丝束主要采用湿法工艺将聚合物溶于溶剂中通过喷丝孔喷出细流进入凝固浴形成纤维最后再将初生纤维卷装或直接进行后处理湿法成本较低但纺速较慢图1湿法纺丝工艺过程数据来源东北证券公开资料相较于小丝束大丝束产能在性能上偏弱但性价比较强从大丝束生产工艺可看出其生产成本较低这也是大丝束的核心竞争力从性能上来看大丝束碳纤维拉伸强度35-50GPa拉伸模量230-290GPa相比之下小丝束碳纤维力学性能更加优异拉伸强度35-70GPa拉伸模量230-650GPa从成本上看大丝束原丝成本请务必阅读正文后的声明及说明429建筑材料行业深度TablePageTop比小丝束低且大丝束碳纤维售价只有小丝束的50-60表2大小丝束性能成本对比拉伸强度GPa拉伸模量GPa成本价格大丝束35-50230-290较低较低小丝束35-70230-650较高较高数据来源东北证券吉林碳谷招股说明书也正是因为大丝束性价比高的特点常把大丝束碳纤维运用于工业领域碳纤维大丝束的性能虽然不比小丝束但是其成本更低随着科技的发展大丝束的运用也更加广泛其主要可以应用于机电交通运输土木建筑能源纺织等工业领域因此也被称为工业级碳纤维表3大丝束碳纤维主要应用领域主要领域具体应用风电风电叶片碳梁轨道交通车体车道等建筑加固补强维修养护部分建筑构件汽车车身底盘保险杠氢气燃料管等碳纤维功能饮料碳纸碳毡等数据来源东北证券赛奥碳纤维2021年国内碳纤维的主要应用领域均是风电叶片根据赛奥碳纤维20162021全球碳纤维复合材料市场报告2021年国内碳纤维需求量占比前三的领域分别是风电叶片3610体育休闲2810和碳碳复材1130图22021中国碳纤维需求-应用吨数据来源东北证券2021全球碳纤维复合材料市场报告请务必阅读正文后的声明及说明529建筑材料行业深度TablePageTop2021年国内大丝束的主要应用领域中风电叶片占比第一国内碳纤维大丝束的主要具体细分应用领域有风电叶片混配模成型建筑电缆芯与船舶根据2021全球碳纤维复合材料市场报告中的数据风电叶片占主要大丝束应用领域需求的784位居第一第二与第三分别为占比105的混配模成型与87的建筑图32021中国主要大丝束需求-应用吨数据来源东北证券2021全球碳纤维复合材料市场报告2021全球主要增量产能中国内厂家贡献颇多全球十强厂家中包含了吉林化纤集团中复神鹰与宝旌三家中国大陆企业其中除中复神鹰主要生产小丝束外其他两家均为大丝束厂家2021年全世界主要增加的产能是吉林化纤集团增长近16000吨含收购江城的产能常州新创碳谷新入行新建产能6000吨卓尔泰克在墨西哥增加的3000吨宝旌增加2000吨东邦增加了1900吨可见国内大丝束主要生产厂家为全球碳纤维大丝束产能提供了很大的帮助图42021全球碳纤维大丝束主要生产商产能千吨数据来源东北证券2021全球碳纤维复合材料市场报告2需求端风电叶片为目前我国大丝束需求核心增量21风电叶片核心诉求更强更轻更大风电叶片为风机的关键构件主梁为叶片的核心叶片的尺寸形状决定了能量转请务必阅读正文后的声明及说明629建筑材料行业深度TablePageTop化效率也直接决定了机组功率和性能所以叶片在设计中处于核心地位同时叶片在风电整体成本体系中占比最高可达20-30叶片是由复合材料制成的薄壳结构主要分为三部分根部圆柱段中部气动翼型段尖部段根部圆筒段结构简单主要是纯玻璃钢中部气动翼型段内部结构复杂尖部段外形为气动翼型一般仅为玻璃钢薄壳图5叶片内部结构立体图6叶片内部结构横截面数据来源东北证券公开资料数据来源东北证券公开资料风电叶片主梁起到关键的支撑作用其由增强材料构成除了主梁部分腹板等重要部件一般采用夹芯结构将叶片所受的剪切力从表层向内部传递以提高叶片的承载能力基体树脂则是整个叶片的材料包裹体包裹了纤维材料和芯材目前国内叶片总成本的80源于原材料其中增强纤维与基体树脂占比超过60粘接胶与芯材占比各超过10构成叶片主梁的增强材料主要有碳纤维增强复合材料CFRP和玻璃纤维增强复合材料GFRP风电叶片传统以玻璃纤维增强复合材料为主材制造但玻璃纤维材料密度大于碳纤维同时力学性能尤其是模量远低于碳纤维复合材料为了避免大尺寸风电叶片在受力变形后与支撑柱产生碰撞就需要采用质量轻强度高模量高的碳纤维增强复合材料来制造叶片请务必阅读正文后的声明及说明729建筑材料行业深度TablePageTop图7风电叶片中部结构关键材料图8风电叶片材料构成数据来源东北证券国际先进材料与制造工程学会数据来源东北证券公开资料未来随着技术发展高性能玻纤提质降本叶片的生产成本进一步降低将助力风电行业更多参与到平价时代在风电叶片大型化趋势下碳纤维物理性能优势凸显但是短期来看碳纤维仍难以完全替代玻纤在风电叶片的发展过程中为了达到更高的发电效率满足叶片更大更强更轻的诉求叶片的制作工艺和材料也随着技术和科技的发展不断进步图9我国风电叶片的材料演变与制作工艺整合数据来源东北证券选择适合的制造工艺制造出低成本高性能的产品是风电产业永恒的话题风电叶片的制造工艺总共有七种但是当下主流的工艺为预浸料和灌注工艺灌注工艺被普遍认为是低成本的工艺因为其原材料价格较低而预浸料制造的叶片拥有更好的性能更轻的质量同时保证了生产工艺和成品质量稳定性随着风电事业的蓬勃发展未来复合材料风机叶片将向复杂化大型化的方向发展各种工艺在风力机叶片制造中都会得到应用但是叶片的制造工艺最终都会向着能请务必阅读正文后的声明及说明829建筑材料行业深度TablePageTop够制造出质量更强长度更长发电效率更高的方向发展表4风电叶片制作工艺工艺内容优点缺点手糊工艺手糊是一种传统工艺将纤手糊方法成本低设备简已淘汰维基材铺放于单模内然后单用滚子或毛刷涂敷玻璃布和树脂常温固化后脱模模压成型模压成型工艺首先将增强材这项工艺的优点在于纤维模压成型适用于生产简单的复料和树脂置于双瓣模具中含量高和孔隙率低并且生合材料制品如滑雪板很难制造然后闭合模具加热加压然产周期短精确的尺寸公差包括蒙皮芯材和梁的叶片等复后脱模进行后固化及良好的表面处理杂形状部件预浸料铺放预浸料方法依其所使用的预生产过程中纤维增强材料选择预浸料生产风机叶片的主工艺浸增强材料而得名在这种排列完好可以制造低纤维要缺陷是成本高这种材料通常工艺中部分固化树脂和增缺陷以及性能优异的部件比普通树脂和增强材料贵5-10强材料铺放在单模中加热碳纤维预浸料广泛应用于倍固化目前市场上商业化的航空业中因为他们可以用预浸料一般需要较高的固化来制造复杂结构的部件温度90-l10拉挤工艺拉挤成型工艺一般用于生产拉挤制品的纤维含量高质拉挤工艺曾经成功制造立轴风具有一定断面连续成型制量稳定由于是连续成型易机叶片以及一些小型水平轴风品的生产中这种连续成型于自动化适合大批量生机叶片却不可能制造变截面的工艺中增强材料通过树脂产而且产品无须后期休风机叶片I型梁和其他实体截浸胶槽固化成型整质量一致无须检测动面对于拉挤工艺只是小挑战而平衡成品率95与其他中空部分包括梁和芯材才是难工艺成本相比可降低点40纤维缠绕纤维缠绕主要用于制造容器缠绕工艺可控制纤维张力个缺陷是在叶片纵向不能进行和管道工艺中连续纤维浸生产速度及缠绕角度等变缠绕长度方向纤维的缺乏使叶入浸胶槽后在机器控制的芯量能够制造不同尺寸及厚片在高拉伸和弯曲载荷下容易模上进行缠绕度的部件产生问题树脂传递模树脂传递模塑工艺属于半机与手糊工艺相比不但节约RTM工艺生产较少的依赖工人塑RTM械化的复合材料成型工艺了粘接工艺的各种工装设的技术水平工艺质量仅仅依赖工人只需将设计好的干纤维备而且节约了工作时间确定好的工艺参数产品质量易预成型体放到模具中并合提高了生产效率降低了生于保证产品的废品率低于手糊模随后的工艺则完全靠模产成本同时由于采用了低工艺RTM在叶片生产中的限具和注射系统来完成和保粘度树脂浸润纤维以及采制因素首先是成本RTM的模证没有任何树脂的暴露并用加温固化工艺大大提高具设备非常昂贵另外由于因而对工人的技术和环境的了复合材料质量和生产效RTM属于闭模工艺很难预测要求远远低于手糊工艺并可率树脂流动状况容易产生不合格有效地控制产品质量产品真空灌注成将纤维增强材料直接铺放在产品质量稳定性高重复性型工艺模具上在纤维增强材料顶能好制品表观质量好相上铺设一层剥离层剥离层同铺层而厚度薄强度高通常是一层很薄的低孔隙相对于手糊成型拉伸强度请务必阅读正文后的声明及说明929建筑材料行业深度TablePageTop率低渗透率的纤维织物剥提高20以上该工艺对模离层上铺放高渗透介质然具要求不高模具制作简后用真空薄膜包覆及密封单与传统RTM工艺相比真空泵抽气至负压状态树其模具成本可降低50-70脂通过进胶管进入整个体系通过导游管引导树脂流动的主方向数据来源东北证券国际能源网在材料的选择演变上叶片材料的演变经历三个时期木质材料金属材料复合材料叶片成本中材料占大头最开始的叶片材料为木质叶片但是由于木质叶片不易扭曲成型强度不高在潮湿环境下也容易被腐蚀随着大中型风力发电机的发展木质叶片越来越无法满足叶片尺寸增加的要求因此逐渐被淘汰金属叶片虽然克服了木质叶片的缺点但由于金属叶片对于叶跟到叶尖渐缩的部分加工特别困难因此也逐渐被淘汰图10木质叶片图11金属叶片数据来源东北证券碳纤维复合材料风电叶片技术数据来源东北证券碳纤维复合材料风电叶片技术随着叶片制造技术的不断发展与提升纤维增强复合材料原材料体系被逐步开发其潜在性能优势不断被发掘随着应用技术的积累长纤维增强聚合物基复合材料以其优异的力学性能工艺性能和耐环境侵蚀性能成为当今大型风力发电机叶片材料的首选这种复合材料主要分为玻璃纤维与碳纤维请务必阅读正文后的声明及说明1029建筑材料行业深度TablePageTop图12玻璃纤维左和碳纤维右数据来源东北证券碳纤维复合材料风电叶片技术我国玻璃纤维的叶片长度已经能够达到110米但是根据专家描述这种长度已然达到上线由于我国对于风电叶片长度的需求将会只会更大因此110米长度的玻璃纤维已经无法满足国内对于风机发电效率以及叶片长度的诉求在这种情况下具备高强高模低密度的碳纤维复合材料成为了人们的重点考虑的对象碳纤维复合材料是一种新型的材料将其应用在风电叶片的制造中可以很好的满足风力发电装置的大功率需求其突破了玻璃纤维复合材料的性能极限而且可以保证风电叶片在增加长度的同时重量大大降低因此玻纤复合材料能够提供足够的刚度与强度而碳纤维复合材料密度低更适合大型风电叶片生产制造表5碳纤维复合材料与玻璃纤维复合材料的主要性能特点比较密度抗拉强度弹性模量比强度比模量耐腐蚀性减重率gcm3MPAGPA玻璃纤维复合211004000055025强25-35材料碳纤维复材15140013000093025非常强55-60高强度碳纤维复材16110019000062025非常强55-60高模量数据来源东北证券当代石油石化碳纤维复合材料在汽车轻量化中的应用22海上风电为碳纤维提供广阔天地使用碳纤维后叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的空气动力学性能减少了对塔架和轮毂的负载从而使风机的输出功率更平滑更均衡提高了风能利用效率同时碳纤维的轻质高强特性可使叶片能够设计成更薄更有效的结构形式叶片更长提高了能量的输出效率相同叶片长度下采用碳纤维复合材料制作的重量远远低于玻璃纤维复合材料制作的重量叶片质量的减小和刚度的增加可以有效改善叶片的空气动力学性能降低叶片对机塔和轮轴的负载风机的输出功率更平滑更均衡运行效率更高更有利于风机的风力收集因此碳纤维在风电叶片中的应用快速增长在2021年中国风电叶片领域对碳纤维的需求量达到225万吨全球风电叶片领域对碳纤维的需求量达到33万吨请务必阅读正文后的声明及说明1129建筑材料行业深度TablePageTop图132016-2021年全球和中国风电叶片领域对碳纤维需求单位万吨数据来源东北证券赛奥碳纤维2016-2021年报告全球风电叶片需求量快速增长推动海上风电叶片的增长随着世界各国对环境问题认识的不断深入以及可再生能源综合利用技术的不断提升风力发电作为新型能源在许多国家的战略能源结构中扮演着重要角色近年来全球风力发电行业高速发展风电装机容量呈现不断上升的趋势根据iFinD数据显示2021年全球风电累计装机容量达到57176兆瓦增长率达到585可见近年增势较快图142011-2021年全球风电累计装机容量走势单位兆瓦数据来源iFinD全球风电累计装机容量的不断增大拉动对于风电叶片的大型化轻量化的发展要求而大型叶片的风电装机尤其以海上风电使用量较高近年来由于我国陆上风电的建设技术已逐渐成熟同时海上风电资源更为广阔国家风电发展政策的重心逐渐向海上发电转移海上风电作为我国可再生能源发展的重点领域十四五期间进入到了新的发展时期多地相继出台规划海上风电规模有望大幅提升2022年6月国家发改委等九个部门联合印发十四五可再生能源发展规划提出要有序推进海上风电基地建设加快推动海上风电集群化开发重点建设山东半岛长三角闽南粤东和北部湾五大海上风电基地风电叶片领域中海上风电叶片的应用未来将逐步加强请务必阅读正文后的声明及说明1229建筑材料行业深度TablePageTop表6海上风电行业相关政策发布时间文件名称文件内容2021年3月中华人民共和国国加快发展非化石能源坚持集中式和分布式民经济和社会发展第并举大力提升风电光伏发电规模加快十四个五年规划和发展东中部分布式能源有序发展海上风2035年远景目标纲电加快西南水电基地建设安全稳妥推进要沿海核电建设建设一批多能互补的清洁能源接地非化石能源占能源消费总量比重提高到20左右2021年10月2030年前碳达峰坚持陆海并重推动风电协调快速发展完行动方案善海上风电产业链鼓励建设海上风电基地到2030年风电太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上2022年2月关于完善能源绿色符合条件的海上风电等可再生能源项目可低碳转型体制机制和按规定申请减免海域使用金政策措施的意见2022年3月十四五现代能源鼓励建设海上风电基地推进海上风电向深体系规划水远岸区域布局重点建设广东福建浙江江苏山东等海上风电基地安全有序推动沿海地区核电项目建设统筹推动海上风电规模化开发积极发展风能太阳能生物质能地热能等新能源2022年6月十四五可再生能有序推进海上风电基地建设开展省级海上源发展规划风电规划制修订同步开展规划环评优化近海海上风电布局鼓励地方政府出台支持政策积极推动近海海上风电规模化发展加快推动海上风电集群化开发重点建设山东半岛长三角闽南粤东和北部湾五大海上风电基地2022年9月关于支持山东深化支持山东大力发展可再生能源打造千万千新旧动能转换推动绿瓦级深远海海上风电基地打造集成风能开色低碳高质量发展的发氢能利用海水淡化及海洋牧场建设等意见海上能源岛开数据来源东北证券公开资料整理风力发电叶片大型化轻量化发展带动海上风电对碳纤维需求增长风力发电叶片是风力发电机实现能量转化功能的关键部件叶片的尺寸大小直接影响风力发电机对风能的捕捉叶片在经过多年的发展后有一个最为明显的变化-叶片大型化20世纪80年代国内外风电叶片长度是17m而现在的叶片最长则已经超过120m叶片不断往大型化发展是必然趋势为了能在有限的土地面积上实现大规模发电提高风力发电效率叶片需要往大型化的方向发展叶片的尺寸形状直接决定了能量转化效率也直接决定了机组功率和性能因此大叶片意味着直径越长扫风面积越大发电量就越大实现规模发电的同时还可以降低成本在总发电量相同的情况下需要安装的风机数量将会减少从而使分摊下来的原材料运输吊装和土地资源等成本就得以降低请务必阅读正文后的声明及说明1329建筑材料行业深度TablePageTop图15叶片大型化发展趋势数据来源艾朗科技招股说明书风机大型化意味着风机需要更大的占地面积因此海上风电逐渐成为全球风电发展的新趋势2016年以来低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展另外海上风机功率普遍高于陆上风机海风的快速发展将进一步加强风机大型化趋势海风相对陆风存在多方面优势从分布区域和占地方面来看海上风电场机组传输损耗更低占地面积更小因此近年来海风领域应用更为广阔2021年中国风电累计装机量为3285GW累计海上风电装机容量为2639GW未来风电叶片在海上风电的占比也将进一步提升图162010-2021年中国陆上与海上风电新增装机容量占比数据来源2021北京国际风能大会暨展览会专刊风电回顾与展望2021全球海上风电叶片的增长及叶片呈大型化轻量化的发展趋势正逐步扩大海上风电在未来的发展空间随着叶片的大型化轻量化使用高刚性高比强度高比拉伸模量的材料制造作为叶片刚性的主梁非常必要传统的叶片制造材料玻璃纤维复合材料无法满足这些要求而碳纤维复合材料密度更低强度更高是风电叶片大型化轻量化的首选材料并且随着叶片复合材料工艺得到创新风电领域对碳纤维等轻质高模高强增强材料用量剧增因此未来海上风电叶片对于碳纤维的需求请务必阅读正文后的声明及说明1429建筑材料行业深度TablePageTop不断增长图17全球海上风电累计装机容量单位兆瓦数据来源iFinD新变量维斯塔斯专利到期带动碳纤维需求向好今年7月19日全球风电整机巨头维斯塔斯碳纤维叶片核心专利拉挤工艺到期维斯塔斯通过核心专利技术解决了碳纤维板应用在风电叶片上的工艺问题将拉挤碳板成功运用到风电叶片通过这一拉挤工艺大幅提高了碳纤维体积含量减轻了主体承载部分的质量且降低了碳纤维成本由于专利的保护风电叶片用碳纤维主要集中于维斯塔斯图18拉挤碳板工艺介绍数据来源东北证券复材应用技术风电叶片大丝束碳纤维最大的下游应用且近几年风电叶片对碳纤维的需求量不断增加维斯塔斯专利正式到期意味着国内其他风电叶片厂商可以不受限制地推出应用碳梁的风电叶片产品其他风电叶片制造商碳梁叶片将更多地推向市场未来将带动碳纤维需求增加请务必阅读正文后的声明及说明1529建筑材料行业深度TablePageTop图192022年国内碳纤维下游消费比例数据来源百川盈孚23碳纤维价格走高平价上网时代的到来制约碳纤维在风电领域的应用碳纤维虽在性能上具有显著优势但其在风电领域的应用受到高成本的制约目前碳纤维处于高位碳纤维价格每公斤140-150元碳纤维单价远高于玻璃纤维且工艺要求更高导致芯材及碳梁耗用的成本金额持续上升这会使得很多厂家对于使用碳纤维望而却步制约碳纤维在风电叶片领域的应用但由于碳纤维本身制造成本并不高以及国内碳纤维供给量的提升在未来风电叶片厂商对于碳纤维的使用量会进一步改善图20碳纤维进口价格累计值单位万美元数据来源iFinD自2018年以来我国风电产业相关政策密集出台通过取消财政补贴风电资源竞争性配置等方式推动风电平价上网2021年发改委发布公告对海上风电新建项目实施平价上网政策上网电价自2021年起由当地省级价格主管部门制定我国风电上网电价的持续走低平价上网的不断推行以及我国海上风电成本目前仍处于较高水平实现平价上网较难因此降本成为推动实现平价上网的关键小型发电机组采用玻纤更具性价比而大型风电机组使用碳纤维可在保持叶片强度的同时减重20但成本上升80因此我国风电厂商使用小型机组为主碳纤维应用较请务必阅读正文后的声明及说明1629建筑材料行业深度TablePageTop少这在一定程度上制约了碳纤维在风电叶片领域中的应用但在未来随着厂商降本增效取得一定效果后碳纤维的应用会进一步扩大表7我国陆上风电标杆电价指导电价元kWh变化情况资源区2009-201420152016-2017201820192020类05104904704034029类05405205045039034类058056054049043038类06106106057052047数据来源东北证券节能风电年报表8我国海上风电上网电价元kWh变化情况资源区2009-20142014-20192019指导价2020指导价2021近海特许权招标08508005不高于潮间带075不高于项目当年指所在资源区导价陆上风电指导价数据来源东北证券节能风电年报请务必阅读正文后的声明及说明1729建筑材料行业深度TablePageTop24大丝束碳纤维2023年需求增速超45风电领域碳纤维需求有望快速释放2025年或达到78万吨根据过去风电装机情况我们对未来装机情况以及相关参数进行以下假设1陆风平均单机容量每年上升04MW海风平均单机容量2025年上升至10MW2叶片平均长度按照下表长度增长3叶片长度与重量关系按照y重量0527x2473公式计算公式来源基于工程经济学评估的风力及叶片长度设计4根据北极星电力网以及公开资料收集整理假设碳纤维占叶片重量的145海外方面2021年国内维斯塔斯碳纤维用量18万吨左右参考GWEC数据假设其增长率维持4左右表9风电领域大丝束需求测算2022202320242025陆风平均装机功率MW35394347叶片长度米60646668陆风装机总功率GW5056888896056422222叶片重量1135132914321540碳纤维主梁重量占比14141414陆风每兆瓦碳纤维需求吨243256250246陆风碳纤维渗透率30354040陆风碳纤维总需求吨364964508819604571631457海风平均装机功率MW75857910叶片长度米8895103110海风装机总功率GW51316521叶片重量吨2887348042374974碳纤维主梁重量占比14141414海风每兆瓦碳纤维需求吨289305353373海风碳纤维渗透率10355065海风碳纤维总需求吨1443726138552729131825091884内需总计5093364189434635177535723341海外维斯塔斯需求吨1872019468820247552105745全口径总计吨2381336384122655425087829086yoy584613144294126数据来源东北证券海上风电的快速发展碳纤维在风电尤其是大叶片制造领域全面替代玻纤的将成为现实预计2022年我国风电领域碳纤维需求同比2021年增长5842023年我国风电领域碳纤维需求为38万吨同比增加6131其中海风贡献了14万吨需求按照上表测算在2025年我国风电领域碳纤维需求量达到782万吨复合增长率超过40若碳纤维制造成本逐渐降低碳纤维风电领域需求释放节奏将进一步加快请务必阅读正文后的声明及说明1829建筑材料行业深度TablePageTop全部大丝束领域需求2023年由于风电发展迅速若混配模成器建筑传播电缆芯领域按照复合增长率10计算其他应用按照15计算则大丝束碳纤维在2023年总需求为475万吨同比增长4838表10碳纤维大丝束需求测算万吨201720182019202020212022202320242025风电叶片031070138200225238384554783yoy33312581971444931250584613144294126混配模成器013016015017030033036040044yoy8332308-6251333764710101010建筑018020020022025028030033037yoy200011110001000136410101010船舶001003001001003003004004004yoy20000-66670002000010101010电缆芯004006005004004004005005006yoy33335000-1667-200000010101010其他008011006007012014016018021yoy-11113750-45451667714315151515总计075126185251299320475655895yoy8706800468335681912707483837903659风电需求占比4135567467977537448098468753供给端产能加速投放价格下行推动应用拓展预计2023年我国大丝束碳纤维产能为82万吨同比增加超过70我国大丝束主要产能厂家中吉林系为最大最主要的碳纤维生产商根据目前厂家中已公布的扩产计划与运行产能从碳丝方面来看2021年产能共285万吨主要来源于吉林国兴的12万吨吉林宝旌08万吨浙江宝旌025万吨新创碳谷的045万吨兰州蓝星015万吨2023年预期共82万吨产能投放有效产能考虑到公司产线的投产日期以及历年来的产能利用率为446万吨至十四五末的2025年预期共208万吨产能要投放表11我国大丝束产能现状及未来规划单位吨企业原碳丝20212022E2023E2024E2025E原丝4500080000120000150000200000吉林碳谷碳丝原丝吉林化纤碳丝9000120001200012000吉林国兴原丝请务必阅读正文后的声明及说明1929建筑材料行业深度TablePageTop碳丝1200015000250004000060000原丝吉林宝旌碳丝8000800080001000012000原丝60000浙江宝旌碳丝250025002500250018000原丝120002400024000上海石化碳丝60001200012000原丝40004000100001000050000兰州蓝星碳丝150015004500450025000原丝38000新创碳谷碳丝4500450060001200019000原丝新疆隆炬碳丝6000180003000050000原丝4900084000142000184000372000设计产能合计碳丝285004650082000123000208000yoy6316763450006911预计有效产能碳丝28500325504464112yoy14212000数据来源东北证券公司公告表12其他规划中碳纤维扩产项目计划宣告日期企业项目计划2020年6月霍尔果斯旭航复总投资100亿元建12000吨年T800高性能碳纤维及碳合材料有限公司纤维装备制造产业基地项目全部达产后预计实现年产值100亿元利税20亿元解决就业1200人左右2020年12月杭州超探新材料总投资32亿元新建10000吨高性能碳纤维生产线项科技有限公司目2500吨碳-碳复合材料及碳素产品生产线项目等6个子项目和后期产业链延伸项目约50个全部达产后预计年总产值100亿元利润及税收18亿元2020年12月广东金辉碳纤维在茂名滨海新区投资30亿元人民币建设碳纤维原丝材料科技公司50000吨年碳纤维20000吨年碳纤维增强复合材料40000吨年的生产基地年产值预计60亿元人民币2021年3月山东国泰大成科建设年产25000吨原丝及10000吨高端碳纤维及复合材料技有限公司深加工销售收入突破50亿元税收过5亿元数据来源东北证券公开资料根据上述供需盘点2023年若按照常规投产计划我国大丝束供需处于紧平衡状态但若上表中尚未由明确投产计划的企业提前投产则可能面临供过于求的局面反观我国大丝束纤维已经出现价格下降情况从2020年开始国内大丝束价格不断爬坡式上涨在2022年年初上涨至近两年最高点149元千克但后续开始出现下滑截至2022年12月国内碳纤维大丝束价格下降至129元千克从价格的涨幅数据来看国内大丝束价格年涨幅-18年初至今涨幅-195季涨幅为-35请务必阅读正文后的声明及说明2029