作者 | 弗雷迪
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在二级市场，主题投资的旋律尾声，往往是从“过剩”的只言片语开始。
三年前，被誉为“黑色黄金”的碳纤维在新能源的爆发阶段接住了泼天的富贵，当暴力扩产碰上了下游需求调整，技术升级尚无法适应新兴领域要求时，碳纤维的故事也就暂时戛然而止。从前两年的供不应求很快进入到去年的内卷状态，产能释放后随即历经价格腰斩，库存大量堆积，和绰号“白色石油”的锂金属颇有几分类似。不过，部分龙头上市公司表态乐观，认为当前价格水已经见底。近期化工股的大爆发，不少品种背着涨价逻辑，其中就包括碳纤维的主要原材料——丙烯腈，涨价传导或将加快消耗库存。广泛的应用场景还是给了碳纤维触底反弹的希望，尤其是前两年装机量低迷的风电，以及未来潜力巨大的飞行汽车、人型机器人，都是碳纤维能够发挥作用的对口领域。黑色黄金的行情，才刚刚经过一段峡谷，正在蓄力上爬。
碳纤维是由粘胶、腈纶、芳纶、聚酰亚胺等纤维在高温下烧制而成，属于化纤的高端品种。优点是抗拉力强，纤维柔软可加工，质量轻于铝，强度却大于铁，且具有高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等特性。因为性能优异被广泛应用到风电行业、航空航天、汽车工业、建筑行业等领域，被誉为21 世纪的“新材料之王”。从聚丙烯腈（PAN）原丝，碳纤维制品到终端复合材料，碳纤维的制备经历PAN溶液制备、原丝制备、预氧化、炭化、预浸料等多个过程，工艺流程复杂，资金投入量较大，具有较高的进入壁垒。在工艺流程上，原丝制备耗费大量丙烯腈聚合物材料；氧化步骤对设备能耗要求最高，决定了产出效率。4月份局部工厂生产重启时间的推迟使得丙烯腈整体供应量下降，推动价格行情大幅走高，但碳纤维价格还依旧维持在低位没有启动，下游需求清淡。拉长时间线看，从2020年起，随着供需力量变化，碳纤维逐渐成为了一门供应过剩的品种。2020年投入建设的产能陆续投放，不断堆积的库存逼迫价格水平调整。根据百川盈孚，去年下半年开始行业已经陷入亏损，3月整体毛利率下降至4.96%。2023年，碳纤维的市场需求量达到11.5万吨，国内需求量占到60%。需求场景上，全球与国内大同小异，往年用于风电叶片的碳纤维至少占去1/4的用量，但去年航空航天取代其位置，占比达到19.1%，价值量更占到了将近一半的体量。从2022年开始，供需关系就发生了翻天覆地的改变。2020年下游风电需求快速增长推动一轮碳纤维的大幅扩产，国内企业是那一轮扩产的主力，产能于21年底，22年集中释放，两年前新增产能分别达到2.96万吨，2.65万吨。碳纤维较高的生产成本和单价阻碍了下游应用领域的推广，作为碳纤维第一大市场的风电，2022年风电装机不及预期，且招标价格明显下降、整机厂降本诉求上升，严重限制了碳纤维渗透率提升。从22年下半年开始出现快速累库现象，同时伴随着价格下降，目前各种规格的国产碳纤维均价在96.25元/千克，较22年高点下滑了几乎整整一半。去年碳纤维市场仍然不乐观，需求量比2022年的74429吨下降了7.2%，而运行产能比2022年的11.21万吨增长了25.7%。截至今年3月底，正式投产的产能达12.7万吨。业内产能领先的几家企业业绩遭受重创。中复神鹰归母净利润同比下滑47.45%，吉林碳谷下滑61.72%；光威复材从预浸料到下游碳纤维制品的营收均受到不同程度的下滑。碳纤维价格从高光步入低谷震荡的经历同光伏硅料有几分相似，但不同于硅料的是，凭借更丰富的应用场景，在长期的需求用量上，碳纤维材料的替代渗透率还有很大的上升空间。碳纤维可以按照丝束纤维数量划分，24K以下称为小丝束，24K以上称为大丝束。小丝束的力学性能更加出色，但制备成本也非常高，多用于航天军工领域；而大丝束胜在以规模分摊成本，多用于风电、机电、交通运输等工业领域。风电叶片在主机零部件成本中占比最大，随着风电大型化趋势明确，叶片的长度、重量都将随之迅速增大，对材料的强度和刚性要求提高。使用碳纤维复材能够降低净重，减小单位功率重量，最终起到节省成本的作用。与同级别高模玻纤主梁相比，采用碳纤维可实现减重20-30%。不过，风电装机自21年底海风补贴取消后陷入低潮，招标量虽然大幅提高，但是新增装机需求因为疫情、成本等因素影响得不到释放。大丝束碳纤维性能虽然不错，但当时价格依然高企，厂家没有意愿去推广，而且部分海外加工订单向成本更低的区域转移，使得去年这块的渗透率无法继续提高。2023年全国风电新增装机同比增长59.3%，海上风机大型化趋势更加明显，去年增加了7.2GW，在前期积压需求释放和政策推动下，未来新增装机量有望突破10GW。现在碳纤维价格下降，在风电领域的应用也就有望加深。根据机构，23-25年全球风机叶片碳纤维总使用量将达2.7/4.9/8.3万吨，复合增速超过60%。小丝束规格的碳纤维制品，最广泛的应用场景体现在航空航天领域。前段时间因为开放飞行试点区域广受关注的飞行汽车eVTOL，作为小型载人飞行器，续航时间、飞行速度、安全性的要求推动eVTOL制造尽量去减轻自重。碳纤维的密度要远远低于金属制品，也就意味着相同体积的重量也要远低于它们，并且自身抗拉力强又耐腐蚀耐高温，同样能够满足eVTOL的要求。去年用于飞行汽车仅200吨的体量，占全球航空航天领域不到1%。随着下游eVTOL使用场景的拓宽，有望增加航空航天这一应用领域里头碳纤维的用量。照机构估算，24-30年eVTOL碳纤维需求超过8000吨，平均每年带来1200吨的体量。高强度的小丝束碳纤维有替代金属材料的可行性已经具备，有较大成长空间的潜在场景还包括，人性机器人。碳纤维系汽车、机器人等下游应用轻量化的理想材料。和飞行汽车一样，减重意味着更好的续航，外观耐腐蚀耐磨的特性有助于延长机器人的使用寿命。碳纤维既可以用于制造机械臂和外科，还可以用于制造传感器和电池。假若人形机器人的销量规模最终能达到百万之巨，每台机器人消耗10-15kg的碳纤维，那么一年的用量可以突破万吨，拉动超过10亿元的市场。国内碳纤维产业发展与日美同时起步，目前高性能碳纤维技术以日本东丽保持领先，而国内依靠自主研发打破了技术垄断，率先在大丝束碳纤维的产业化上取得突破。但从2022年起，国内吉林化纤、中复神鹰等企业纷纷将产能规模提升至万吨以上，国内碳纤维企业新增产能落地及技术迭代，国产替代不断提速，彻底改变了全球供应格局。随着国产碳纤维供应增加，进口比例也逐渐降低。2023年，我国碳纤维的运行产能为140830吨，同比增长25.7%，在全球的占比达到47.7%，位居全球第一；国产碳纤维在国内市场的占有率达到76.7%，创下历史新高。从价值量来看，碳纤维产业链条长，中间经过复杂的工艺流程，资金投入和技术壁垒都很高，所以从原丝制备到下游碳纤维制品，复合材料，平均单价和毛利率是越来越高的。吉林系是碳纤维行业中的主力。吉林市的碳纤维是龙头产业，整个产业链由国资委牵头重组，其中，吉林碳谷主要负责原丝的开发，形成以大丝束为主，中小丝束全覆盖的产品矩阵。中游吉林化纤承接了吉林碳谷的原丝并加工成碳纤维复材，用于风电叶片为主的工业领域。在小丝束上，国外东丽、帝人、Hexcel的产能领先，国内公司产能以中复神鹰和光威复材为主，与国外有一定差距，但产品范围、性能方面已经逐渐靠拢，高端产品质量和规模与下游应用的适配上仍待进步。由于国内小丝束碳纤维生产技术有限，无法批量供应T800 强度以上的小丝束碳纤维。这也是碳纤维需求朝航空航天高端领域拓展的关键，这块目前国内占比仅为11.6%，和全球市场有7.5个百分点的差距。目前需求尚未全面复苏，价格筑底，库存堆积，产能利用率还较低的情况下，成本控制能力是企业坚持下来必需的技能。但成本结构上，不同环节影响因素大同小异。例如，丙烯腈的价格波动会影响上游原丝生产成本，直接材料在吉林碳谷的单吨成本中有着接近六成的比重，需要借助工艺端优化和规模化生产降低单吨消耗。但在中游，制造费用变成了大头。根据中复神鹰成本拆分，以丙烯腈为主的直接材料成本占比约30%，而制造费用占比约50%。细拆之下，电力成本占比最高，约占总成本的15-19%，其次折旧成本占比约为总成本的12-14%。从生产流程来看，除了原丝制备（54%），碳化和预氧化这两项中间环节合计占了33%的成本。通过调整用电结构和升级工艺，制造费用还有很大的降本空间。下游广阔的需求有望通过不断降低生产成本来释放，但碳纤维项目的初始投入非常高，从各碳纤维头部企业生产线投入成本来看，每万吨投资额动辄几十、上百亿，除了丙烯腈材料成本和工艺改造，设备也是压缩成本的关键。因此，国产设备存在较大的替代空间，设备国产化有利于降低前期投入和后续折旧成本。精工科技为国内碳纤维生产设备龙头，具备千吨级碳纤维成套生产线供应能力，单套碳纤维生产线均价约为1.36-1.83亿元，显著低于进口设备造价。经历了前几年供不应求的大好行情后，连涨多年的碳纤维价格显露疲态，扩建速度过快远超需求增长，库存的堆积可能使得行业调整期更加漫长。这些令碳纤维企业的经营普遍承压，不过整体还处于盈利状态，同样是几十、上百亿的产能投资项目，业内还尚未有一家龙头企业市值达到曾经通威、中环的高度。从远期市场前景看，国产碳纤维行业有巨大的想象空间。这种价格调整将通过行业技术进步，设备本土化来降低产业链成本，再次打开下游应用的大门。（全文完）
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