碳纤维产业链国产替代势在必行。当前我国碳纤维市场处于发展阶段，对标美日碳纤维强国，在高端产品方向仍有一定的技术差距。同时，我国能够掌握高性能技术及规模化生产的企业数量较少，无法满足市场需求。我国碳纤维市场需求与日俱增，21年我国碳纤维需求为6.2万吨，同比增长26.53%，远超同期全球市场10.28%的增速。长期以来，我国碳纤维市场中进口量远超出口量。以21年为例，我国碳纤维总需求量为6.2万吨，但国产化率仅为47%，且现有产能集中于头部企业，我国碳纤维行业产能的CR5约达77.9%。因此碳纤维产业国产替代空间广阔，且势在必行。据Datayes数据显示，22年1-10月，我国碳纤维进口量为8579.13吨，同比增长85.24%；出口量为1612.83吨，同比增长325.46%。随着我国碳纤维产业蓬勃发展且前沿技术不断提升，我国碳纤维领域基本打破了国外的技术封锁。据《2021年全球碳纤维复合材料市场报告》数据显示，我国碳纤维国产化率已经从16年的20%提升至21年的47%，同时预计23年将突破50%，未来仍保持较高增速。
　　碳纤维市场下游应用广泛。碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，直径5-10微米，含碳量高达90%以上。同时，碳纤维也是高性能纤维中具有最高的比强度、比模量的纤维，且耐高温也是最好，被称为“21世纪新材料之王”。碳纤维力学性能优异，比重不到钢的1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7-9倍，同时具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。性其能中碳，纤高维是国家安全领域必不可少的战略新兴材料
　　公司湿法两步法原丝生产技术为国内首家。公司已经熟练掌握了聚合过程的技术控制，碳纤维原丝质量逐步稳定且下游碳化效果较好。公司发明了DMAC为溶剂的湿法两步法原丝生产技术与工艺，打破了国际碳纤维巨头在该原丝生产技术上的垄断情况。二步法生产工艺的特点是通过水洗过滤方式去除聚合物中的杂质和各种金属离子。二步法的聚合物纯度较一步法高；二步法生产工艺可解决一步法在聚合反应后期粘度增大导致换热和脱单困难等问题。二步法在水相中传热效果好，反应平稳均衡，聚合釜不易结疤。与一步法相比，聚合釜体积放大后质量更趋稳定，解决了目前单个聚合釜生产能力较小的问题。其制得的纤维结构均一、取向度高、缺陷少；纤维表面具有沟槽结构特征，与树脂材料进行复合时，对树脂基体的普适性强，复合材料的界面性能较好。公司所用的DMAC两步法，经水相悬浮聚合，原液和聚合的产量大。湿法成型的纤维纤度变化小、纤维上残留的溶剂少，容易控制原丝质量。公司独创工艺技术结合二步法与湿法工艺优势，尤其适合大丝束原丝生产。
　　盈利预测及估值：预计公司2022-2024年分别实现营收为21.56/31.65/40.50亿元，同比分别+78.24%/+46.80%/+27.99%；实现归母净利润7.04/10.03/12.10亿元，同比分别+123.75%/+42.32%/+20.72%；对应2022-2024年EPS分别为2.21/3.15/3.80元，对应最新PE分别为21/14/12倍，给予“增持”评级。
　　风险提示：客户集中的风险；国内碳纤维下游产品应用增长低于预期的风险；新产品开发的风险；原材料价格波动的风险和单一供应商的风险。
　　

研究报告全文：南京证券股份2有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD2022年12月28日公司研究报告吉林碳谷836077BJTableMainInfo下游市场需求旺盛产销双升业绩高增TableIndustryInfo近半年该股走势内容提要公司评级增持碳纤维产业链国产替代势在必行当前我国碳纤维市场处于发展阶段对标美日碳纤维强国在高端产品方向仍有一定的技术差距同时我国能够掌握高性能技术及规模化生产的企业数量较少无法满足市场需求我国碳纤维市场需求与日俱增21年我国碳纤维需求为62万吨同比增长2653远超同期全球市场1028的增速长期以来我国碳纤维市场中进口量远超出口量以年为例我国碳纤维总需求量为基础数据21总股本亿股31962万吨但国产化率仅为47且现有产能集中于头部企业我国碳纤可流通股亿股095维行业产能的CR5约达779因此碳纤维产业国产替代空间广阔且实际流通市值亿元44势在必行据Datayes数据显示22年1-10月我国碳纤维进口量为857913吨同比增长8524出口量为161283吨同比增长32546随着我国碳纤维产业蓬勃发展且前沿技术不断提升我国碳纤维领域基9327本打破了国外的技术封锁据2021年全球碳纤维复合材料市场报告数据显示我国碳纤维国产化率已经从16年的20提升至21年的47同时预计23年将突破50未来仍保持较高增速碳纤维市场下游应用广泛碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料直径5-10微米含碳量高达90以上同时碳纤维也是高性能纤维中具有最高的比强度比模量的纤维且耐高温也是最好被称为21世纪新材料之王碳纤维力学性能优异比重不到钢的14碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上是钢的7-9研究员李开宇倍同时具有轻质高强度高弹性模量耐高低温耐腐蚀耐疲劳投资咨询证书号S0620522010001等优异特性广泛应用于航空航天国防交通能源体育休闲等领联系方式025-58519164域性其能中碳纤高维是国家安全领域必不可少的战略新兴材料邮箱kylinjzqcomcn请务必阅读正文之后的重要法律声明南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-1-公司湿法两步法原丝生产技术为国内首家公司已经熟练掌握了聚合过程的技术控制碳纤维原丝质量逐步稳定且下游碳化效果较好公司发明了DMAC为溶剂的湿法两步法原丝生产技术与工艺打破了国际碳纤维巨头在该原丝生产技术上的垄断情况二步法生产工艺的特点是通过水洗过滤方式去除聚合物中的杂质和各种金属离子二步法的聚合物纯度较一步法高二步法生产工艺可解决一步法在聚合反应后期粘度增大导致换热和脱单困难等问题二步法在水相中传热效果好反应平稳均衡聚合釜不易结疤与一步法相比聚合釜体积放大后质量更趋稳定解决了目前单个聚合釜生产能力较小的问题其制得的纤维结构均一取向度高缺陷少纤维表面具有沟槽结构特征与树脂材料进行复合时对树脂基体的普适性强复合材料的界面性能较好公司所用的DMAC两步法经水相悬浮聚合原液和聚合的产量大湿法成型的纤维纤度变化小纤维上残留的溶剂少容易控制原丝质量公司独创工艺技术结合二步法与湿法工艺优势尤其适合大丝束原丝生产盈利预测及估值预计公司2022-2024年分别实现营收为215631654050亿元同比分别782446802799实现归母净利润70410031210亿元同比分别1237542322072对应2022-2024年EPS分别为221315380元对应最新PE分别为211412倍给予增持评级风险提示客户集中的风险国内碳纤维下游产品应用增长低于预期的风险新产品开发的风险原材料价格波动的风险和单一供应商的风险请务必阅读正文之后的重要法律声明-1-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-2-报告目录1公司概况-3-11主营业务-3-12财务分析-5-2行业概况-7-21全球碳纤维市场需求持续扩容-7-22我国碳纤维领域突破卡脖子的问题-11-3碳纤维市场下游场景应用广泛-15-31风电市场需求旺盛叶片转向轻量化-17-32航空航天全球需求回暖国内提升空间较大-20-33体育休闲高端产品打开市场空间-24-4公司分析-25-41技术公司大丝束原丝领域优势明显-25-42成本公司规模效应显著-26-5盈利预测及估值-27-6风险提示-27-请务必阅读正文之后的重要法律声明-2-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-3-1公司概况11主营业务国内碳纤维原丝生产龙头企业公司主要从事聚丙烯腈基碳纤维原丝的研发生产和销售公司在国内是首家采用三元水相悬浮聚合两步法生产碳纤维聚合物DMAC为溶剂湿法生产碳纤维原丝公司所属行业是国家重点支持发展的战略新兴产业中的碳纤维行业公司致力于成为国内领先国际知名的聚丙烯腈基碳纤维原丝及相关产品的供应商公司碳纤维原丝整体规模研制生产能力及技术水平在国内均处于行业先进水平产品品质优良且稳定性强公司不断丰富大丝束系列产品为降低碳纤维产业链成本打下坚实的基础深耕碳纤维原丝领域公司成立于2008年12月在原奇峰化纤20年腈纶制备经验基础上进行研发摸索创造性发明了DMAC为溶剂的湿法两步法原丝生产技术与工艺打破国际碳纤维巨头在原丝生产技术上的垄断情况同年公司研发产品碳化后就可达到T300标准2008-2016年公司开始研发碳纤维原丝主要攻关中小型丝束1K3K6K和12K等产品产品碳化后可部分实现T700级碳纤维2016年至今公司开始研发大丝束碳纤维原丝2018年公司实现了24K和25K产品的规模化生产2019年公司实现了48K产品的规模化生产产品碳化后可达到T400标准图1吉林碳谷发展历史资料来源公开资料南京证券研究所回归主业聚焦原丝环节按公司产品项目分类可分为四大类分别为碳纤维原丝带量试制品碳纤维和其他产品21年公司主营业务中碳纤维原丝营收贡献占比为9261排名第一分四个产品板块来看请务必阅读正文之后的重要法律声明-3-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-4-碳纤维原丝公司从成立之初的军工级小丝束产品发展到工业民用级大丝束产品并且大小丝束产品齐头并进16年之前公司产品主要致力于1K3K6K12K12KK和12S等军工级小丝束产品的研制16年之后公司改变战略规划涉足工业市场和民用市场积极开展大丝束的研发目前公司已经已经实现了24K25K35K48K和50K等级别产品的规模化生产同时公司规划未来五年实现75K100K和480K等系列产品市场验证20年公司宣布停止丙烯腈贸易业务碳纤维原丝贡献占比迅速提升21年碳纤维原丝业务营业收入为1120亿元同比增长9244毛利率为4142毛利占比9426带量试制品公司在物化指标产业化指标和用户使用指标要求下进一步进行大量的生产线带量试验形成较大的带量试验成本根据产出品的质量检验结果未达到物化指标的产品基本没有价值故确认为废品其承担的成本进入当期研发费用达到物化指标的后续有出售机会确认为带量试制品17年-18年公司主要实施2425K的带量试制该产品是公司首批研发的大丝束系列产品存在众多技术攻关点在研发试制期间就有较多的需求因此公司在研发期间为了达到研发指标和产业化指标进行了大量的试制产生较多的带量试制品19年-20年随着产品品质的逐渐稳定带量试制品新增减少并且对以前的库存进行了销售减少21年1-6月公司全力推动50K带量试制以及其他大丝束产品试验期末带量试制品库存量有所增加21年带量试制品业务营业收入为021亿元毛利率为2666毛利占比116碳纤维碳纤维产品即是碳丝碳纤维产业原料为石化产品通过化学与物理反应形成碳纤维原丝碳纤维原丝通过高温碳化形成碳丝挤压后形成复合碳纤维板材塑形后成为碳纤维制品21年碳纤维业务营业收入为059亿元毛利率为3330毛利占比400其他业务公司其他业务主要是丙烯腈贸易业务19年公司为锁定上游原材料丙烯腈的价格开展丙烯腈贸易业务增加丙烯腈采购的优势虽丙烯腈贸易业务营收金额较大但几乎没有毛利润21年公司决定终止丙烯腈贸易业务未来公司及子公司不再开展丙烯腈贸易业务专注于碳纤维原丝业务目前国内丙烯腈市场供应充足东北地区有多家供应商19-20年其他业务营业收入分别为753亿元和511亿元毛利率分别为001亿元和006亿元请务必阅读正文之后的重要法律声明-4-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-5-图2公司主营业务构成单位亿元图32021年公司主营业务毛利结构图资料来源同花顺iFinD南京证券研究所资料来源同花顺iFinD南京证券研究所12财务分析营业收入高速增长近五年公司实现营业收入从17年的172亿元增长至21年的1209亿元年均复合增长率为6283分年度来看19年公司营收端跨越式增长同比增长36528其大幅增长的主要原因是18年上游原材料丙烯腈的价格出现波动同年10月开始开展丙烯腈贸易业务进而影响19年的其他业务营收迅速扩大同时19年公司在大丝束端出现了业绩贡献碳纤维原丝业务营收实现稳步增长20年6月公司宣布丙烯腈贸易业务聚焦碳纤维原丝业务随着关键技术突破且产品品质进一步提升公司碳纤维原丝得到市场认可同时市场需求不断扩大进而公司业绩充分保障归母净利润扭亏为盈近三年公司归母净利润分别为139亿元315亿元和484亿元年均复合增长率为8660领先于营收端表现19年公司营业收入出现翻倍式增长主要由丙烯腈贸易业务影响但丙烯腈贸易业务增收不增利20年公司丙烯腈贸易业务占比开始下降同时随着技术突破规模效应管理优化原材料采购管控使得公司成本明显下降进而公司归母净利润实现扭亏为赢21年随着需求端不断扩大且新产能逐步释放公司归母净利润同比小幅走高进入高速发展阶段请务必阅读正文之后的重要法律声明-5-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-6-图4公司历史营收情况单位亿元图5公司历史归母净利润情况单位亿元资料来源同花顺iFinD南京证券研究所资料来源同花顺iFinD南京证券研究所随着产能释放毛利率与净利率同步增长近五年公司毛利率与净利率探底回升净利率波动率大于毛利率波动率18年公司处于大丝束产品带量试制的重要阶段产品刚完成定型市场刚开始开拓同时受到本年原材料丙烯腈单价高启的影响产品单位成本偏高产品不能实现盈利毛利率为负19年在公司大丝束系列产品完成定型市场逐步拓展同时新产品受到市场认可虽毛利率回正但净利率仍为负20年公司产品价格稳定产品认可度进一步提高市场需求增加规模效应逐步体现单耗有所下降同时丙烯腈价格有所下降整体毛利率持续改善21年公司毛利率与净利率创新高分别为4070和2603期间费用率总体上有所下降自17年起公司期间费用率已经由2444下降至1118盈利能力不断增强公司期间费用率或将进一步降低分项来看销售费用率逐年下降近年来公司营业收入持续扩大费用占营业收入比重随着公司丙烯腈贸易收入规模增加而减少进而导致销售费用率不断降低管理费用率整体上单边走低但小幅波动公司管理费用随主营业务的增长而增长主营业务管理费用率呈下降趋势规模效应逐渐体现财务费用率波动较大公司融资渠道单一生产经营所需资金主要通过银行及大股东借款筹集所致公司财务费用主要由利息支出构成故近年来公司财务费用随整体借款规模的增加而增加趋势基本一致研发费用率走势几乎与期间费用率趋同18年为了突破大丝束和部分小丝束的技术难关公司加大了研发投入进而导致研发费用较高随着12S24K25K48K产品的定型完成19-20年公司研发费用有所下降21年公司全力推动50K带量试制以及其他大丝腰子型3K碳纤维项目以及干喷湿法制备T700产品等研发费用率有所上升请务必阅读正文之后的重要法律声明-6-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-7-图6公司历史毛利率和净利率情况图7公司历史期间费用率及各项情况资料来源同花顺iFinD南京证券研究所资料来源同花顺iFinD南京证券研究所2行业概况21全球碳纤维市场需求持续扩容碳纤维被称为21世纪新材料之王碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料直径5-10微米含碳量高达90以上同时碳纤维也是高性能纤维中具有最高的比强度比模量的纤维且耐高温也是最好被称为21世纪新材料之王碳纤维力学性能优异比重不到钢的14碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上是钢的7-9倍同时具有轻质高强度高弹性模量耐高低温耐腐蚀耐疲劳等优异特性广泛应用于航空航天国防交通能源体育休闲等领域其中高性能碳纤维是国家安全领域必不可少的战略新兴材料图8碳纤维原丝横截面图资料来源公开资料南京证券研究所中游环节是产业链核心碳纤维产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程请务必阅读正文之后的重要法律声明-7-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-8-产业链上游企业先从石油煤炭天然气等化石燃料中制得丙烯并经氨氧化后得到丙烯腈中游为产业核心丙烯腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈PAN原丝产业链中下游企业再经过预氧化低温和高温碳化后得到碳纤维碳纤维可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料碳纤维与树脂陶瓷等材料结合可形成碳纤维复合材料最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品图9碳纤维产业链概况资料来源公开资料南京证券研究所PAN基碳纤维是最主要的碳纤维品种按原丝种类可以将碳纤维分为三大类分别是聚丙烯腈PAN基碳纤维沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类其中聚丙烯腈PAN基碳纤维力学性能优良成品品质优异和工艺难度相对较低目前占全球所有碳纤维总产量的90以上是最主要的碳纤维品种沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维的产量规模相对较小粘胶基碳纤维对设备和工艺技术的要求都很高且制备成本较高沥青基碳纤维强度较低产品重复性差稳定性不好表1按原丝种类分类分类优势劣势应用现状成品品质优异工艺较简聚丙烯腈PAN基--已经成为碳纤维主流单产品力学性能优良原料调制复杂产品性沥青基原料来源丰富碳化收率高目前规模较小能较低碳化收率低技术难度主要用于耐烧蚀材料粘胶基高耐温性大设备复杂成本高及隔热材料资料来源公开资料南京证券研究所PAN基碳纤维制备的核心是原丝制备技术PAN基碳纤维的发展过程大致可以归纳为4个阶段20世纪60年代突破了聚丙烯腈基碳纤维的连续制备技术路线为碳请务必阅读正文之后的重要法律声明-8-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-9-纤维从实验室走向工业化奠定了技术基础20世纪70年代实现了强度为30GPa左右的高强基本型碳纤维工业化规模生产推动了碳纤维在国防和工业领域的实用化进程20世纪80年代以民用航空的规模化应用为牵引拉伸强度为49GPa的新一代高强型碳纤维和高强中模碳纤维制备技术取得突破并实现工业化同时在高强基本型碳纤维的基础上发展了基本型高模碳纤维20世纪90年代以超高压气瓶应用为主的需求牵引下拉伸强度高达706GPa的新一代高强中模碳纤维实现规模化生产并相继研发出拉伸模量450GPa拉伸强度40GPa以上的高性能碳纤维PAN基碳纤维制备的核心是原丝制备技术经过长期的技术研发与工程化实践逐渐形成了PAN溶液湿法纺丝和干湿法纺丝两种原丝制备工艺日本东丽公司生产的所有碳纤维产品中只有T700和T1000两种碳纤维原丝是由干湿法纺丝工艺制备的而包括日本帝人集团在内的其它企业均采用湿法纺丝工艺制备碳纤维原丝各国碳纤维企业以不同的溶剂路线工艺研发出高强高强中模高模和高模高强等4个系列碳纤维产品随着碳纤维市场竞争的深入日本旭化成和英国考特尔公司因各自工艺的固有缺陷而逐渐被市场淘汰而日本东丽公司以独有的新一代高强中模和M70J高模高强碳纤维技术与产品占据着世界碳纤维技术与产品的领先地位美国依赖日本的原丝技术发展起本国的碳纤维工业但基于国家利益和战略考虑一方面采用日本东丽技术在Cytex建设了DMSO法原丝生产线同时以自主技术在Hexcel建设基于NaSCN法的碳纤维及原丝生产线图10典型碳纤维形貌资料来源高性能PAN基碳纤维国产化进展及发展趋势南京证券研究所大小丝束产品半几壁乎江各山占按碳纤维丝束规格可以将碳纤维分为两大类请务必阅读正文之后的重要法律声明-9-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-10-分别是大丝束碳纤维和小丝束碳纤维小丝束是指丝束规格为1-24K的碳纤维大丝束是指丝束规格48K的碳纤维小丝束碳纤维力学性能优异拉伸强度为3500-7000MPa拉伸模量为230-680GPa生产工艺难度大价格较高主要应用于航空航天领域被称为宇航级材料大丝束碳纤维拉伸强度为3500-5000MPa拉伸模量为230-290GPa生产成本低性价比高主要应用在汽车风电叶片能源建筑和体育用品等被称为工业级材料相比于小丝束碳纤维大丝束碳纤维最大的优势就是低成本和生产效率高可拓展碳纤维复合材料的应用途径是碳纤维发展的重点方向之一目前大小丝束碳纤维供应格局分别是小丝束碳纤维主要由日本和韩国供应大丝束碳纤维主要由美国德国与日本供应产量是小丝束碳纤维的30左右最大丝束拓展到480K据2021年全球碳纤维复合材料市场报告数据显示21年全球碳纤维产品市场份额分别为大丝束产品占比为435小丝束产品占比为433中模量产品占比为125高模量产品占比06表2大丝束碳纤维与小丝束碳纤维性能对比丝束规格拉伸强度拉伸模量应用领域价格小丝束1-24K3500-7000MPa230-680GPa航空航天较高汽车风电叶片能大丝束48K3500-5000MPa230-290GPa一般源建筑和体育用品资料来源国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析南京证券研究所图1121年全球碳纤维产品市场份额资料来源2021年全球碳纤维复合材料市场报告南京证券研究所请务必阅读正文之后的重要法律声明-10-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-11-全球碳纤维市场需求增速平稳伴随着全球科技不断进步碳纤维下游应用领域进一步扩大同时碳纤维的市场渗透率也随之提升进而导致全球碳纤维市场需求稳步增长据2021年全球碳纤维复合材料市场报告数据显示全球碳纤维市场需求从12年的46万吨增长至21年的118万吨屡创新高近十年的复合增长率为1103同时2021年全球碳纤维复合材料市场报告预计未来全球碳纤维市场需求或继续保持平稳增速25年全球碳纤维市场需求为1845万吨22我国碳纤维领域突破卡脖子的问题中国碳纤维市场需求处于快速发展阶段进入21世纪后全球碳纤维市场面临供应不足的难题同时碳纤维生产大国对我国采取出口限制政策进而导致我国碳纤维需求长期被压制因此我国重启碳纤维国产化计划随着我国在技术端取得重大突破成功解决了碳纤维领域的卡脖子问题据2021年全球碳纤维复合材料市场报告数据显示我国碳纤维市场需求从12年的11万吨增长至21年的62万吨屡创新高近十年的复合增长率为2118同时21年中国首次超过美国成为全球碳纤维最大产能地区我国已经基本建立起完整的碳纤维产业体系碳纤维产品已经涵盖高强高强中模高模和高强高模四个系列当前我国碳纤维市场仍处快速发展阶段未来或持续超越全球增速图12全球碳纤维市场需求单位万吨图13中国碳纤维市场需求单位万吨资料来源全球碳纤维复合材料市场报告南京证券研究所资料来源全球碳纤维复合材料市场报告南京证券研究所原丝质量决定碳纤维性能碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的核心环节碳纤维原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和生产成本原丝通常占碳纤维总生产成本的51碳纤维的强度显著地依赖于原丝的微观形态结构及其致密性如果原丝的分子结构和聚集态结构存在不同程度的缺陷必将严重影响碳纤维的质量和性请务必阅读正文之后的重要法律声明-11-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-12-能质量过关的原丝是产业化的前提是稳定生产的基础碳纤维原丝占碳纤维生产成本的一半以上其性价比与供应稳定性是碳纤维产业链的重要影响因素直接影响着碳纤维的应用领域的广度同时不同原丝工艺生产的原丝对碳化设备通过性能差异很大通过性好的原丝适应设备的能力强碳化设备与上游原丝特性匹配后碳化生产设备对于上游原丝特性适应能力具有较强的依赖性碳纤维原丝的工艺主要分为聚合过程制胶过程原液纺丝过程三个过程图14碳纤维原丝生产工艺资料来源公开资料南京证券研究所湿法纺丝易于生产干喷湿纺产品性能较高目前碳纤维原丝的制备按纺丝工艺分为三种方式分别为干法纺丝湿法纺丝和干喷湿纺由于干法纺丝生产的纤维中有少量溶剂残留且不容易洗净的特性所以碳纤维原丝市场生产工艺以湿法纺丝和干喷湿纺为主导湿喷湿纺操作流程相对简单且对生产环境要求较低但其生产碳纤维产品的性能不高该生产工艺主要用于生产T300和T400等性能较低的碳纤维因湿法纺丝工艺本身的限制其生产的碳纤维产品力学性能提高空间有限干喷湿纺纺丝效率较高约为湿喷湿纺的3-4倍同时其原丝产品体密度较高致密性较好制得高性能的碳纤维但对纺丝工艺和原液质量要求较高图15湿法纺丝工艺流程图资料来源湿法纺丝工艺制备聚丙烯腈氧化石墨烯复合纤维及性能研究南京证券研究所请务必阅读正文之后的重要法律声明-12-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-13-图16干喷湿纺工艺流程图资料来源江苏博实碳纤维南京证券研究所表3湿法纺丝与干喷湿纺性能对比项目湿法纺丝干喷湿纺喷丝孔直径小005-0075mm大010030mm纺丝液中低分子量和固含量高分子量高固含量高粘度牵伸率喷丝后为负牵伸一般负率20-50喷丝后为正牵伸一般正率100400纺速纺丝纺速速度慢一般80mmin左右纺丝纺速速度快可在300mmin左右纤维纤维表面有沟槽体密度一般纤维表面光亮平滑纤维致密密度较高纺丝温度纺丝温度较高一般为50-70度纺丝温度较低一般为40-45度资料来源公开资料南京证券研究所中国成为全球碳纤维最大的产能地区我国PAN基碳纤维技术研发源于20世纪60年代建立了硝酸法硫氰酸钠法和二甲基亚砜法等多种原丝制备工艺因为当时工艺基础薄弱和装备技术落后等因素所以导致我国生产的碳纤维质量低下性能稳定性差国产化技术长期徘徊在低水平状态20世纪90年代后期我国开展有机溶剂体系制备高强碳纤维原丝技术研究以间歇溶液聚合纺丝多道梯度凝固热水多道洗涤蒸汽定型等技术为核心的原丝工艺技术实现了有机溶剂体系制备具有圆形截面高强碳纤维原丝技术的突破我国碳纤维行业经过长期自主研发打破了国外技术装备封锁碳纤维产业化取得初步成果到2015年碳纤维产品方面T300级基本达标T700级年产百吨线试制T800级在实验室突破关键技术主体产品为12K及以下的小丝束PAN基碳纤维目前我国碳纤维行业基本达到了T400的技术能力部分企业实请务必阅读正文之后的重要法律声明-13-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-14-现了T700碳纤维规模化生产T800已经进入了小批量试验生产据2021年全球碳纤维复合材料市场报告数据显示21年我国已经超越美日等碳纤维大国成为全球碳纤维最大产能地区美日为传统碳纤维强国多年处于世界前列美国的碳纤维生产厂商主要为赫氏及部分日资企业如东丽日本碳纤维的供应主力为东丽帝人和三菱三大本土巨头21年我国美国和日本运行产能分别为722万吨487万吨和250万吨同时从各家碳纤维企业公布的扩产情况来看我国将在产能上较长期成为第一图1721年全球碳纤维运行产能分地区资料来源2021年全球碳纤维复合材料市场报告南京证券研究所碳纤维产业链国产替代势在必行当前我国碳纤维市场处于发展阶段对标美日碳纤维强国在高端产品方向仍有一定的技术差距同时我国能够掌握高性能技术及规模化生产的企业数量较少无法满足市场需求我国碳纤维市场需求与日俱增21年我国碳纤维需求为62万吨同比增长2653远超同期全球市场1028的增速长期以来我国碳纤维市场中进口量远超出口量以21年为例我国碳纤维总需求量为62万吨但国产化率仅为47且现有产能集中于头部企业我国碳纤维行业产能的CR5约达779因此碳纤维产业国产替代空间广阔且势在必行据Datayes数据显示22年1-10月我国碳纤维进口量为857913吨同比增长8524出口量为161283吨同比增长32546随着我国碳纤维产业蓬勃发展且前沿技术不断提升我国碳纤维领域基本打破了国外的技术封锁据2021年全球碳纤维复合材料市场报告数请务必阅读正文之后的重要法律声明-14-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-15-据显示我国碳纤维国产化率已经从16年的20提升至21年的47同时预计23年将突破50未来仍保持较高增速图18碳纤维国产化率水平图19碳纤维进出口量单位吨资料来源赛奥碳纤维南京证券研究所资料来源Datayes南京证券研究所3碳纤维市场下游场景应用广泛从全球碳纤维需求的应用数量来看21年全球碳纤维运用细分领域中风电叶片体育休闲和航空航天领域需求位列前三分别为330万吨185万吨和165万吨三者合计占比577风电市场为碳纤维应用领域的重要增长市场尤其是海上风电规模增长空间较大碳纤维具备质量轻强度高和刚性好特性也是大型风电机组叶片的主材21年体育市场碳纤维需求量同比增长为20位列全球第二大碳纤维应用领域航天航空市场碳纤维需求量出现小幅下滑主要原因仍是受制于疫情对民航业的冲击从全球碳纤维需求的应用金额来看21年全球碳纤维需求应用金额前三名是航空航天风电叶片和体育休闲分别占比为349163和150三者合计占比662超过需求量占比21年全球碳纤维需求的应用金额同比增长30其增长原因主要来自于两个方面一是供需不平等导致价格的大幅上涨二需求端的进一步大幅放量航空航天市场需求的应用金额连年第一主要原因为该领域碳纤维单价大幅高于其他领域均价凭借装机需求旺盛风电叶片市场碳纤维需求的应用金额不断上涨伴随随着技术突破和成本的管控碳纤维逐步成为风电叶片梁的主要材料或将保持较高增速体育休闲市场主要为存量替代逻辑虽市场规模较大但增速相对较慢请务必阅读正文之后的重要法律声明-15-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-16-图2021年全球碳纤维需求应用数量单位千吨图2121年全球碳纤维需求应用金额单位百万美元资料来源赛奥碳纤维南京证券研究所资料来源赛奥碳纤维南京证券研究所碳纤维主要应用领域覆盖范围较广凭借着碳纤维复合材料的优异性能其需求端处于持续扩容的状态目前碳纤维主要应用于风电叶片体育休闲航空航天和压力容器等多个领域按丝束类型来划分生活民用领域主要使用小丝束且材料强度需求相对较低非民用领域主要使用大丝束且材料强度需求相对较高伴随着碳纤维下游各应用领域的持续发展我国碳纤维需求或将进一步增长表4碳纤维主要应用领域应用领域强度GPa丝束类型类比等级具体部位主要运用于机身机翼整流罩飞机35小丝束中小丝束T300T700T800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主要运用于车身底盘保险杠汽车35小丝束-大丝束T300-T700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以上主要为车体应用于大型建筑物增加建筑物的强建筑35小丝束-大丝束T300以上度耐腐蚀性体育35小丝束-大丝束T300以上用于高档体育器材资料来源公开资料南京证券研究所请务必阅读正文之后的重要法律声明-16-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-17-31风电市场需求旺盛叶片转向轻量化大丝束碳纤维在风电叶片领域具有良好的应用场景随着技术和成本的突破碳纤维逐步成为风电叶片梁的主要材料因为碳纤维突破了玻璃纤维的性能上限所以碳纤维正逐步取代玻璃纤维碳纤维与传统玻璃纤维复合材料相比可实现20-30轻量化效果同时保持了更加有益的刚性和强度而通过采用气动效率更高的薄翼型和增加叶片长度能提高风能利用率和年发电量从而降低综合使用成本使得碳纤维及其复合材料在风电叶片领域使用广泛同时碳纤维材料具有很高的抗疲劳性耐腐蚀性碳纤维材质风电装备还可以延长寿命大丝束碳纤维性价比高的优势使其在风电叶片领域成为大势所趋尤其是近年来碳纤维行业采用大丝束碳纤维拉挤梁片工艺以降低成本大丝束碳纤维及其复合材料价格下降叠加需求提升引起风电叶片领域碳纤维用量的急剧增加风电叶片主要使用24K及以上的碳纤维图22风电叶片结构示意图资料来源国产碳纤维在风电叶片产业中的机会南京证券研究所请务必阅读正文之后的重要法律声明-17-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-18-表4碳纤维应用在风电领域的主要工艺大克重预浸料碳纤维织物加固碳板工艺压力袋真空导入拉挤成型部位蒙皮梁帽叶根梁帽梁帽资料来源碳纤维及其复合材料在风电机组全生命周期中的应用南京证券研究所全球风电装机容量线性扩张2020年全球400余家风能企业代表发布风能北京宣言规划了2020-2025年年度新增装机5000万千瓦以上2026-2030年年均新增装机6000万千瓦以上截至2021年全球已有130多个国家提出了零碳或碳中和气候目标双碳目标下以光伏和风电为代表的清洁能源将得到加速发展据iFinD数据显示全球风电装机容量已经从05年的59091兆瓦提升至21年的837451兆瓦近十年复合增长率为1280中国风电装机容量已经从05年的1260兆瓦提升至21年的338309兆瓦近十年复合增长率为1816超过世界平均水平同时中国风电装机容量占比也处于快速提升中截至21年全球占比已经提至4040在全球大力发展清洁能源的浪潮下风电领域将保持其增速的快速增长近年来风电装机容量线性扩张其中21年全球风电装机容量同比增加1241同时叠加全球能源市场的供需不对称等因素据GWEC预计25年全球风电累计装机1218GW年均复合增长率为990我国海上风电市场提升空间较大2020年中国在联合国大会承诺将力争2030年前实现碳达峰2060年前实现碳中和2021年国家发展改革委国家能源局等9部门联合印发十四五可再生能源发展规划2025年可再生能源年发电量达到33万亿千瓦时左右十四五期间可再生能源发电量增量在全社会用电量增量中的占比超过50风电和太阳能发电量实现翻番在一系列节能减排需求的推动下据国家能源局数据显示19年我国新增风电装机2574万千瓦20年新增风电装机7167万千瓦同比增长1784421年我国新增风电装机4757万千瓦为十三五以来年投产第二多其中陆上风电新增装机3067万千瓦海上风电新增装机1690万千瓦近两年分别是陆上和海上风电政策补贴的最后一年所以市场出现抢装潮进而导致同比大增22年1-6月我国新增风力发电装机容量1294万千瓦同比增长1937中国逐渐成长为全球第一大风电市场据GWEC数据数据21年全球风电装机新增936GW我国风电装机新增全球占比突破50其中我国海上风电市场提升空间较大近五年复合增长率为9533据彭博新能源财经数据显示21年全球风电新增装机容请务必阅读正文之后的重要法律声明-18-南京证券股份有限公司NANJINGSECURITIESCOLTD-19-量达到992GW的历史最高水平其中陆上风电装机823GW占比83海上风电装机168GW同比增长161在前十大整机制造商中中国企业占有六个席位国际巨头维斯塔斯位列第一图23全球及中国风电装机容量单位兆瓦图24国内风电新增装机容量单位兆瓦资料来源同花顺iFinD南京证券研究所资料来源Datayes南京证券研究所风电领域碳纤维需求总量长期向好伴随着风电行业的高景气度大丝束碳纤维需求量或将快速增长据全球碳纤维复合材料市场报告数据显示全球风电叶片碳纤维需求量从04年的800吨提升至21年的33000吨近五年复合增长率为131521年风电叶片碳纤维需求总量出现同比放缓的现象主要受制于原材料涨价和主机降价等不利因素虽然风电行业短期内受到行业政策影响但碳纤维在风电叶片领域的市场空间依然很大据全球碳纤维复合材料市场报告预计25年风电叶片碳纤维需求总量达80566吨21-25年复合增长率为25碳纤维需求总量长期依旧向好近两年中国风电领域碳纤维需求量全球占比维持在65左右伴随着我国如期实现2030年前碳达峰和2060年前碳中和的目标国内碳纤维需求总量在风电领域仍将快速增长图25风电叶片碳纤维需求资料来源2021年全球碳纤维复合材料市场报告南京证券研究所请务必阅读正文之后的重要法律声明-19-