碳纤维行业研究：需求提升，技术突破和产能扩张加速国产替代
（报告出品方/作者：中银证券，余嫄嫄）
碳纤维：刚柔并济、性能卓越的“黑色黄金”
碳纤维是性能优异、用途广泛的国家战略性新材料
碳纤维是性能优异的军民两用新材料。碳纤维是一种由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向堆砌所 得、含碳量高于 90%的材料，由上游原料丙烯腈聚合、碳化所得。碳纤维“刚柔并济”，密度比铝 低、强度比钢高，在目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量，同时具有 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，被誉为 21 世纪的“黑色黄金”，在国防军工及民 用领域均有广泛的应用前景，是不可或缺的国家战略性物资。
碳纤维行业起步于 20 世纪 60 年代，国外巨头占据全球市场主要地位。国际上碳纤维生产始于上世 纪 60 年代，日本进藤昭男发明了以 PAN 纤维为原料制取碳纤维的方法，为碳纤维工业化发展奠定 了基础。20 世纪 70 年代，日本东丽开发出高性能 PAN 基碳纤维。经过 50 多年发展，碳纤维生产 工艺已经较为成熟，目前日本、美国等国家的巨头企业掌握了碳纤维生产的核心技术。我国碳纤维行业正快速发展。21 世纪以来，我国大力发展碳纤维产业，国内企业逐渐打破国外技术 封锁，逐步缩小与世界碳纤维先进生产技术的差距。目前我国已突破 T700、T800 等高性能碳纤维 的千吨级产业化；2019 年中复神鹰率先实现干喷湿纺 T1000 级超高强度碳纤维工程化，提升了我国 碳纤维行业整体技术水平；此外，国产 T700S-12K 小丝束碳纤维的复丝拉伸强度与模量也已达到日 本东丽同级别碳纤维性能水平。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年我国 碳纤维运行产能达 6.34 万吨，同比增长 75.14%，占全球碳纤维运行产能的 30.5%，产能规模全球第 一，我国碳纤维行业进入快速发展阶段。
碳纤维可以根据其原丝类型、丝束规格、力学性能进行分类：1）从原丝类型划分，碳纤维可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三 大类。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维由于产品性能优异、工艺简单且无明显缺陷，逐步成为碳纤维市 场主流，在碳纤维产品中产量占比达 91%；沥青基碳纤维原料调制复杂、产品性能较低，目前规模 较小；粘胶基碳纤维碳化收率低、技术难度大、设备复杂、成本高，产量较小，主要用于耐烧蚀材 料及隔热材料。PAN 原丝经历预氧化、碳化、石墨化三个过程，最终转变成为具备片状的石墨纤维 结构。根据中复神鹰及吉林碳谷披露，生产 1 吨碳纤维约需消耗丙烯腈 1.96 吨。2）从丝束规格划分，根据每条碳纤维丝束中单丝数量，可划分为 1K-24K 的小丝束与 48K-80K 的大 丝束。小丝束产品抗拉能力更强，生产成本更高，大多应用在国防军工以及体育用品中，而大丝束 主要应用在工业、能源领域；3）从力学性能划分，根据聚丙烯腈基碳纤维国家标准 GB/T 26752-2020，可以分为高强型（GQ）、 高强中模型（QZ）、高模型（GM）、高强高模型（QM），其中高强指拉伸强度大于 3,500 MPa， 高模量指拉伸弹性模量大于 350 GPa。根据光威复材招股说明书披露，国产的碳纤维型号性能对等 东丽：GQ3522（T300）、GQ4522（T700S）、QZ5526（T800S/T800HB）、QM4035（M40J），其 中 GQ3522 等指代产品拉伸模量大于 3,522 MPa、T700 指代产品强度约为 700 PSI。
碳纤维产业链包括从上游丙烯到下游终端应用的完整工艺流程。首先，上游企业从石油、煤炭、天 然气等化石燃料中制得丙烯，经氨氧化后得到丙烯腈（AN）。丙烯腈经聚合和纺丝后，得到聚丙烯 腈（PAN）原丝。原丝再经过预氧化、低温（90%以上含碳量，1,000-2,000℃）和高温碳化后，得 到碳纤维（99%以上碳含量，2,000-3,000℃）。碳纤维经过表面处理后，可制成碳纤维织物和碳纤 维预浸料（中间料）。另外，碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合还可形成碳纤维复合材料。最后经各 种成型工艺，可得到下游终端应用产品。碳纤维产业链下游应用包括风电、航空航天、体育休闲等 领域。
原丝和碳化是碳纤维生产的关键环节
碳纤维生产包括原丝和碳化两个过程。原丝生产按照聚合和纺丝的连续性分为一步法和两步法，一 步法包括聚合、纺丝，两步法则包括聚合、制胶、纺丝；按照纺丝工艺，主要分为湿法纺丝和干湿 法纺丝。纺丝工艺的选择及控制是保证高性能原丝稳定生产的关键因素。原丝经过一段氧化、二段 氧化、三段氧化、低温碳化和高温碳化，再经过浆料表面处理，然后上浆，即可生产出碳纤维。
原丝环节成本约占碳纤维生产成本的 51%，是碳纤维生产的核心环节。碳纤维强度依赖于原丝的微 观形态结构及其致密性。若原丝品质有所缺陷，如表面孔洞、沉积、刮伤、单丝间黏结等，在后续 加工中很难消除，将对碳纤维性能产生较大影响。根据美国橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory），原丝成本约占碳纤维生产成本的 51%。低质量原丝将增加碳纤维的生产成本，也将降 低产品的市场竞争力。
碳纤维行业规模效应显著，生产成本长期有望下降
2022 年碳纤维价格上涨后回落。根据百川盈孚统计，2022 年上半年碳纤维价格稳定增长，国产小丝 束 T700 最高涨至 270.00 元/千克，同比上升 14.89%。下半年由于国内碳纤维企业大幅扩产、供应量 增加，碳纤维价格有所回落。进口方面，2022 年 1-10 月碳纤维进口总量达 8,596.35 吨，相较于去年 同期增长 85.48%。2022 年 1-10 月碳纤维进口平均单价为 21.01 美元/千克，与 2021 年全年进口均价 相比上涨 12.78%。
碳纤维生产具有规模经济性。碳纤维生产设备价值高，各期折旧较大，且生产所需高温加热耗电量 大。根据中简科技与光威复材招股说明书数据统计，折旧、燃料分别占碳纤维生产成本大约 38%、 24%，原材料聚丙烯腈原丝占比 10%。根据朱波《PAN 基碳纤维制备成本构成分析及其控制探讨》 统计，1500 吨线相较于 500 吨线总生产建造成本由 15.89 万元/单吨下降至 11.67 万元/单吨。根据 Oak Ridge National Laboratory 测算，若单线规模由 1,000 吨上升到 2,000 吨，成本可以降 10%；2,000 吨到 3,000 吨，成本可能降 15%；万吨线理论成本降幅在 30%左右，可降至约 17.44 美元/千克。我 们预计未来碳纤维生产成本将因规模经济效应持续下降。
原料丙烯腈价格有望回落。我国在 2020 年以前是丙烯腈进口国，2021 年我国丙烯腈出口量首次超 过进口量。根据百川盈孚数据，2021 年我国丙烯腈出口 21.02 万吨，同比增长 188.69%；进口量 20.38 万吨，同比减少33.55%；2021年我国丙烯腈产能289.90万吨，产量238.17万吨，产能利用率达82.16%。2019-2021 年我国丙烯腈产能、产量复合增长率分别为 12.25%、7.41%。根据生意社统计，丙烯腈行 业自 2021 年陆续新增 130 万吨产能，叠加疫情对物流、下游 ABS 树脂需求的影响，丙烯腈供需错 配，2022 年丙烯腈价格整体有所下滑。根据隆众资讯，预计 2023-2027 年仍有 300 万吨丙烯腈新产 能投放，加上丙烯腈上游原油价格震荡回落，我们预计丙烯腈价格将持续下跌。综上所述，碳纤维 生产成本长期有望下降。
政策助力我国碳纤维行业发展
国家出台多项碳纤维相关政策。2018 年 11 月，国家统计局出台《战略性新兴产业分类（2018）》， 将高性能碳纤维及制品制造列入战略性新兴产业分类；2019 年 11 月，工信部将应用于航空、航天、 轨道交通、海工、风电装备、压力容器等领域的高强型、高强中模型、高模型等碳纤维列入关键战 略材料；2021 年 3 月发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远 景目标纲要》提出要加强碳纤维等高性能纤维及复合材料的研发应用，为未来碳纤维行业的技术进 步提供了良好的政策环境。国家相关政策的出台将大力促进我国碳纤维行业发展。
需求端：新能源等领域带动碳纤维需求高速增长
我国是全球最大的碳纤维市场
碳纤维需求持续上涨，我国逐渐成为全球最大的需求市场。根据华经产业研究院数据，2021 年全球 碳纤维市场规模为 34.0 亿美元，同比增长 30.1%；我国碳纤维市场规模为 15.9 亿美元，同比增长 54.6%， 占全球市场规模的 46.7%。2021 年全球碳纤维需求量为 11.8 万吨，同比增长 10.4%；我国碳纤维需 求量为 6.2 万吨，同比增长 27.6%，占全球需求量的 52.9%。广州赛奥预测，2025 年全球碳纤维需求 量将增长至 20.0 万吨，2021-2025 年复合增长率约为 14.1%；2025 年碳纤维国内市场需求量预计达 到 15.9 万吨，占 2025 年全球总需求的 79.6%，2021-2025 年复合增长率约为 26.4%。
碳纤维主要应用在风电叶片、体育休闲、航空航天、碳/碳复材等领域。根据广州赛奥《2021 全球碳 纤维复合材料市场报告》，从全球来看，2021 年全球碳纤维需求量占比前三的领域为风电叶片、体 育休闲、航空航天，需求量分别为 3.30 万吨、1.85 万吨、1.65 万吨，占比分别为 28.0%、15.7%、14.0%；从国内来看，碳纤维需求量占比前三的领域为风电叶片、体育休闲、碳/碳复材，需求量分别为 2.25 万吨、1.75 万吨、0.70 万吨，占比分别为 36.1%、28.1%、11.2%。
大、小丝束碳纤维应用场景不同。小丝束碳纤维力学性能优异，拉伸强度 3.5-7.0 GPa，拉伸模量 230-650 GPa，主要应用于航空航天、国防军工、高端体育休闲用品等领域，因此被称为“宇航级” 碳纤维。大丝束碳纤维拉伸强度 3.5-5.0 GPa、拉伸模量 230-290 GPa，一般应用于纺织、医药卫生、 机电、土木建筑、交通运输、能源等领域，因此被称为“工业级”碳纤维。
风电叶片：碳纤维主要应用领域，渗透率提升空间大
全球风电新增装机容量持续提升。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年全 球风电叶片碳纤维需求量为 3.3 万吨，占总需求的 28%，为目前碳纤维最主要的下游产品之一。根 据全球风能理事会（GWEC）发布的 2022 年版《全球海上风电报告》，2021-2026 年风电新增装机 容量复合年均增长率预计为 6.6%。2022 年全球海上风电新增量预计将减缓至 8.7 GW，风电整体新 增装机容量预计仍将持续增高。
风电叶片大型化趋势明显，叶片材料急需轻量化。李倩《浅谈风电叶片碳纤维复合材料应用》指出， 风机功率越大，单位发电成本越低。叶片长度一般与风机功率成正比。GWEC 表示，竞价机制在全 球范围内的推广迫使整机制造商不断推出大叶轮直径的新机型，以获得更高的利用系数和年发电量， 从而降低度电成本。根据 GWEC 数据，风机叶轮直径持续增长。2014 年，叶轮直径在 91-110 米的 风机占当年全球新增装机的 49.5%；而在 2018 年，叶轮直径为 111-130 米的风机成为了市场主流， 占当年全球新安装风机的 57%。在风机大型化背景下，叶片轻量化是必然趋势。由于碳纤维具备高 比强度及高比模量的特殊性能，其在叶片中的应用可以在保证叶片强度的同时降低重量，实现更大 扫风面积和更小的机组负荷，提升机组的发电效率。因此相较于玻璃纤维，碳纤维是更为理想的叶 片材料。
碳纤维在风电叶片应用中相较于玻璃纤维具有多种优势。根据博实碳纤维的统计，碳纤维相比玻璃 纤维存在几大优势：1. 提高叶片刚度、降低叶片质量；2. 提高叶片的抗疲劳性能、抗恶劣环境的能 力；3. 叶片生产可弯曲化、自适应化；4. 较轻的叶片减少了运输、安装的成本；5. 风机输出功率 更平衡，提高风能利用率。碳纤维是制造大型叶片的关键材料，其可弥补玻璃纤维的性能不足，但 长期以来出于成本因素，碳纤维在叶片制造中只被用于梁帽、叶根、叶尖和蒙皮等关键部位。目前 大丝束碳纤维的高成本依旧是制约其在风电叶片应用的关键，然而根据风电行业巨头维斯塔斯 （Vestas）的统计，使用碳纤维拉挤工艺相较于玻璃纤维成本提升了 10%，但是减重效果达 40%， 净发电效率仍然有所提高。
碳纤维主要应用在较大功率、较长叶片的海上风机。在双碳背景下，风电已成为全球重点发展领域。近年来随着碳纤维价格稳中有降，加之叶片长度进一步增加，碳纤维应用部位增加，用量也有较大 提升。根据美国 Sandia 国家实验室统计，碳纤维材料在大功率 3.0 MW 以上的风机叶片上有较多应 用，而 10 MW 以上的风机全部由碳纤维主梁叶片构成。该实验室同时发现当叶片长度大于 70 m 时， 碳纤维渗透率可达 55%。在叶片大型化发展趋势下，未来叶片平均长度大概率将超过 90 m 甚至 100 m，碳纤维渗透率将进一步提高。公司方面，德国 Nodex 公司的碳/玻混杂叶片长 56 m，专为 5 MW 海上风电机组开发；该公司还研制了长 43 m 的碳/玻璃叶片，用于 2.5 MW 的陆上风电机组。LM 公 司以 GRP 为主要材料研制长达 61.5 m 的风机叶片。维斯塔斯申请的碳纤维梁风电叶片专利于 2022 年 7 月 19 日失效，或将加快风电大梁碳纤维替代。
风电叶片应用领域碳纤维渗透率较低。根据 GWEC 数据，2020 年全球陆上风电、海上风电新增装 机量分别为 88.4 GW、6.9 GW，2021年全球陆上风电、海上风电新增装机量分别为 72.5 GW、21.1 GW；2020 年全球风电叶片碳纤维需求量为 3.06 万吨，2021 年全球风电叶片碳纤维需求量为 3.30 万吨， 由此我们可测算出 2020-2021 年单 GW 陆上风电、海上风电大约需要 306 吨、512 吨碳纤维。根据 中国巨石 2021 年年度报告，1 GW 风电装机容量对应 1 万吨玻璃纤维用量，可得 2020-2021 年陆上 风电、海上风电碳纤维渗透率仅为 3.1%、5.1%左右。此外，塔筒产业网数据显示 2021 年风电叶片 碳纤维渗透率约为 4.7%，与我们的测算相近（注：测算中，渗透率=碳纤维需求量/玻璃纤维用量，， 即假定 1 吨碳纤维替代 1 吨玻璃纤维）。维斯塔斯核心专利到期，有望打开国内碳纤维风电叶片市场空间。2022 年 7 月 19 日，维斯塔斯碳 纤维叶片核心专利拉挤工艺正式到期。该专利能够将碳纤维条带通过拉挤成型工艺应用于叶片中心 内支撑梁，相比于传统的预浸料和灌注成型工艺具有力学性能优势及成本优势。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年全球风电叶片碳纤维用量为 3.3 万吨，仅维斯塔斯的用量 就有 2.5 万吨。专利到期后，国内风电叶片制造商将可利用该技术推出碳梁风电叶片，有利于提高 未来碳纤维在风电叶片领域的渗透率。
预计 2025 年我国风电叶片领域碳纤维需求将达 4.3 万吨，市场规模将达 6.1 亿美元。根据过去国内 风电新增装机量以及风电叶片碳纤维用量、价格情况，我们对相关参数进行以下假设：
1）我国陆上、海上风电新增装机容量：根据中银电新组预测，2022-2025 年我国陆上风电新增装机 容量分别为 43.0 GW、60.0 GW、70.0 GW、70.0 GW，2022-2025 年国内海上风电新增装机量分别为 5.0 GW、10.0 GW、15.0 GW、20.0 GW；
2）陆上、海上风电单机平均容量：根据 Nature Energy 预测，2035 年陆上、海上风机平均功率将分 别由 2019 年的 2.5 MW、6.0 MW 提升至 5.5 MW、17.0 MW，其 CAGR 分别为 5.1%、6.7%。我们 假设 2019-2025 年 CAGR 保持不变，由此我们预测 2025 年陆上、海上风电单机平均容量将达到 3.4 MW 和 8.3 MW；
3）陆上、海上风电碳纤维渗透率：上文我们测算得出 2021 年陆上风电、海上风电碳纤维渗透率分 别为 3.1%、5.1%。风电叶片大型化、轻量化是必然趋势，因此我们假设碳纤维渗透率逐年增加。由 于海上风电碳纤维用量大于陆上风电，且海上气候更为复杂，而碳纤维具有耐腐蚀性良好、热及湿 膨胀系数低等特性，我们假设碳纤维在海上风电渗透率提升速度快于陆上风电，2022-2025 年陆上、 海上风电渗透率逐年提升 5.0 pcts、8.0 pcts；
4）陆上、海上风机碳纤维使用量：根据复材云集，至少需要使用 1 吨碳纤维，才能制造足够的风机 叶片来产生 1 MW 的功率。由此我们可根据陆上、海上风电单机平均容量，测算每台风机所需的碳 纤维使用量；
5）海外维斯塔斯碳纤维总需求：根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，在全球风 电叶片 3.3 万吨需求量中，维斯塔斯用量为 2.5 万吨，我国风电企业消耗约 0.45 万吨，欧美其他企 业消耗约 0.35 万吨。2021 年我国风电叶片碳纤维需求为 2.25 万吨，由此我们测算可得 2021 年维斯 塔斯在国内的碳纤维用量约为 1.8 万吨。2022 年受成本因素影响，广州赛奥预计维斯塔斯碳纤维板 材用量基本不会增长，我们假设 2022-2025 年维斯塔斯在我国碳纤维需求量小幅增长。
6）风电叶片碳纤维均价：风电叶片中主要使用大丝束碳纤维。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复 合材料市场报告》公布的 2021 年风电叶片碳纤维单价 16.8 美元/千克，以及百川盈孚数据显示的碳 纤维过去一年均价表现，随着国产碳纤维逐步扩产放量，我们预计碳纤维均价每年约下降 4.3%。基于以上假设，我们预测 2025 年我国风电叶片领域碳纤维需求将达 4.6 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 25.4%；2025 年我国风电叶片领域碳纤维市场规模将达 6.4 亿美元，2022-2025 年 CAGR 为 20.0%。
碳/碳复合材料：光伏热场推动需求增加
碳/碳复合材料逐渐替代高纯石墨在热场系统中的应用。单晶拉制炉热场系统是光伏、半导体行业中 生产单晶硅的关键设备，单晶拉制法是在惰性气体保护下，在熔化的多晶硅料中引入籽晶，在单一 方向上拉伸得到单晶产品。传统的大尺寸单晶拉制炉中使用的高纯石墨材料依赖进口，新型碳/碳复 合材料逐渐开始替代高纯石墨在热场系统中的各种坩埚、板材、保温筒、导流筒、加热器、电极螺 母等部件的应用。相较传统石墨材料，碳/碳复合材料经过多次表面碳原子气相沉积，具有更高强度、 更耐高温等特点。
光伏新增装机量持续增长，单晶硅片市场份额快速提升。根据国家能源局统计，2021 年中国光伏新 增装机容量为 54.88 GW，同比增长 13.9%。在风光大基地、分布式光伏发展下，国内光伏新增装机 容量预计仍将持续增长。下游光伏行业稳步前进推动晶硅需求增加，根据中商情报网数据，单晶硅 片（P 型+N 型）市场占比逐年增加，预计 2022 年将占据主要市场，市场份额达到 96.4%。
光伏热场碳/碳复材的需求可拆分为新增需求、替换需求、改造需求。1）新增需求：光伏热场碳/碳 复材新增需求与当年单晶硅新增产能有关。根据金博股份招股说明书，每 GW 单晶硅产能需要单晶 拉制炉约 75-80 台，每台单晶拉制炉平均需要 0.27 吨碳/碳复合材料；2）替换需求：根据金博股份 招股说明书，在不更换单晶拉制炉的情况下，光伏热场消耗件（如坩埚、保温筒、导流筒）也需定 期更换，每台单晶拉制炉对碳基复合材料热场部件的替换性需求约为 0.225 吨/年；3）改造需求：在 光伏热场碳/碳复材寿命未到期时，因不满足大尺寸或 N 型硅片性能要求，而对原有光伏热场进行升 级改造，需求量根据具体生产情况而定。
预计 2025 年我国光伏热场碳/碳复材碳纤维需求将达 0.5 万吨，市场规模将达 1.0 亿美元。根据过去 国内单晶硅产能以及碳/碳复材需求情况，我们对相关参数进行以下假设：
1）我国光伏新增装机容量：根据中银电新组预测，2022-2025 年我国光伏新增装机容量分别为 90 GW、 130 GW、170 GW、220 GW；
2）光伏电站容配比：假设 2021-2025 年我国光伏电站容配比为 1:1.2；
3）我国单晶硅片市场份额：根据中商情报网数据，2022 年单晶硅片市场份额将达到 96.4%，我们假 设 2022-2025 年我国单晶硅片市场份额逐年提升，于 2025 年达到 99%；
4）我国单晶硅产能利用率：根据 CPIA，2020 年我国单晶硅片整体产能利用率不足 60%。我们假设 2021 年我国单晶硅片产能利用率为 59%，2022-2025 年产能利用率缓慢上升；
5）每 GW 单晶硅产能对应单晶拉制炉数量：随着生产技术升级，我们假设每 GW 单晶硅产能对应 单晶拉制炉数量逐年递减，在 2025 年达到 76 台；
6）单晶硅产能存量改造比率：考虑到单晶硅片生产要求，我们假设 2021-2015 年单晶硅产能存量改 造比率稳定在 10%；
7）每年单晶拉制炉碳/碳复材新建需求：当年新增单晶拉制炉数量×0.27 吨；
8）每年单晶拉制炉碳/碳复材替换需求：上一年单晶拉制炉存量×0.225 吨；
9）光伏热场改造碳/碳复材需求：我们假设光伏热场改造碳/碳复材需求（吨/台）=（0.27 吨+0.225 吨）/2=0.25 吨/台；
10）碳/碳复材中碳纤维质量占比：我们假设为 60%；
11）碳/碳复材碳纤维均价：根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年碳/碳复 材碳纤维单价 21.6 美元/千克。碳/碳复材碳纤维采用小丝束，我们预计未来价格下滑趋势相较于大 丝束更为缓慢。参考百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现，随着国产碳纤维逐步扩产放量， 我们预计压力容器碳纤维均价每年下降约 2.3%。
基于以上假设，我们预测 2025 年我国光伏热场碳/碳复材碳纤维需求将达 0.5 万吨，2022-2025 年 CAGR为 32.1%；2025 年我国光伏热场碳/碳复材碳纤维市场规模将达 1.0亿美元，2022-2025年 CAGR 为 29.1%。
压力容器：氢燃料电池车产业扩张带动储氢瓶需求增长
储氢是氢能应用关键环节，全球储氢瓶呈现从 I型到IV型的技术发展趋势。氢能使用包括氢的生产、 储存、运输、应用等，决定氢能应用的是安全高效的储氢技术。高压气态储氢是最常见、应用最广 泛的储氢方式，利用气瓶作为储存容器，通过高压压缩方式储存气态氢。其优点是成本低、能耗小， 可以通过减压阀调节氢气释放速度，充放气速度快，动态响应好，未来有望成为储氢主流技术。储 氢瓶可以分为四类：I 型金属气瓶、II 型纤维缠绕金属钢内胆气瓶、III 型纤维缠绕金属钢/铝内胆气 瓶、IV 型纤维缠绕塑料内胆气瓶。目前市场上主流的车载储氢瓶是 III 型和 IV 型，IV 型相比于 III 型气瓶储氢密度高约 9 g/L，且承压能力更高、制造成本更低、不易疲劳失效，未来 IV 型储氢瓶渗 透率有望持续提升。
车用高压储氢瓶主要为 III 型、IV 型瓶，外层可用碳纤维包覆提升性能。目前技术最成熟且成本较 低的是钢制氢瓶和钢制压力容器，但钢制氢瓶重量大，并不适合车用。目前车用高压储氢瓶的国际 主流技术是采用铝合金/塑料内胆，外层用碳纤维进行包覆（即 III 型、IV 型瓶），以提升氢瓶的结构 强度，并尽可能减轻整体质量。氢燃料电池车需要满足高效、安全、低成本等要求，储氢技术滞后 限制了氢能在各类交通工具上的大规模应用，未来车载储氢技术的改进是氢燃料电池车发展的重点。
氢燃料电池车产业迅速扩张，带动储氢压力容器碳纤维复合材料（CFRP）需求高涨。根据 JATO Dynamics 数据，2021 年全球氢燃料电池汽车的总销量约为 15,500 辆，同比增长 84%。根据中汽协 数据，2019 年、2020 年、2021 年我国市场销售的氢燃料电池汽车总数分别为 2,737 辆、1,177 辆、 1,586 辆，市场规模较小。2022 年随着补贴政策落地，氢燃料电池汽车销量增长加速，中汽协数据 显示 2022 年 1-7 月我国氢燃料电池汽车销量为 1,633 辆，同比增长 130%。车载氢气瓶作为氢燃料电 池车储能的关键设备，未来需求有望大幅增长。
我国储氢瓶碳纤维大部分由国外厂商供应，部分国内碳纤维企业开始进入高压储氢气瓶市场。根据 势银（TrendBank）研究数据，国内高压储氢气瓶碳纤维供应商主要有中复神鹰、上海石化、光威复 材等。中复神鹰是目前国内唯一批量供货车载储氢瓶碳纤维的企业；上海石化拥有约 23 万吨/年的 制氢能力，建有两套氢气提纯装置，所产氢气均符合国家氢燃料电池质量标准，目前上海石化正积 极推进碳纤维用于缠绕气瓶的制造工艺技术研发，已在金属、非金属内胆纤维全缠绕气瓶方面取得 突破性成果；光威复材采用干湿法生产的 T700S 级碳纤维可用于缠绕工艺生产（包括储氢瓶在内） 的高压气瓶。
预计 2025 年我国压力容器碳纤维需求将达 1.1 万吨，市场规模将达 2.4 亿美元，其中 2025 年储氢瓶 碳纤维需求将达 0.3 万吨。根据过去我国氢燃料电池车产量等数据，以及国内储氢瓶中碳纤维用量、 价格情况，我们对相关参数进行以下假设：
1）单个储氢瓶碳纤维用量：根据中研网数据，单个储氢瓶需要氢气量约为 5-6 kg，平均每储存 1 kg 氢气所需 CFRP 量为 10 kg，我们假设碳纤维材料在 CFRP 材料中占比 60%，即单个储氢瓶碳纤维用 量约为 33 kg；
2）我国氢燃料电池车保有量：根据中汽协数据，2021 年我国新增氢燃料电池车 1,586 辆，同比增长 34.8%；我国新增氢燃料电池车保有量持续增长，2021 年达到 8,938 辆，同比增长 21.6%。2022 年 3 月，国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，提出到 2025 年我国氢燃料电池车辆保有量约 5 万辆。基于《规划》，我们假设 2025 年我国氢燃料电池车保有量 为 5 万辆，测算得 2021-2025 年 CAGR 为 53.79%，同时假设每年增速保持不变，可测算得 2022-2024 年我国氢燃料电池车保有量；
3）我国氢燃料乘用车、商用车比例：根据观研报告网的统计，2021 年我国燃料电池汽车销量中基 本全为商用车，商用氢燃料乘用车占比仅为 0.58%。根据中汽协数据，2022 年 1-11 月我国氢燃料电 池乘用车销量为 204 辆。四季度是汽车传统消费旺季，我们预计 2022 年全年氢燃料电池乘用车销售 288 辆，占 2022 年氢燃料电池车新增量的 6%。由于储氢罐体积较大，商用车更方便布局，多数车 企选择发展氢燃料商用车，我们假设 2022-2025 年氢燃料电池乘用车与氢燃料电池商用车比例保持 不变，分别为 6%、94%；
4）氢燃料电池乘用车、商用车储氢瓶平均个数：根据势银能链统计，平均每辆乘用车需要使用 2 个 储氢瓶，每辆商用车需要使用 6 个储氢瓶。我们假设 2022-2025 年乘用车、商用车平均每车储氢瓶 个数均保持不变；
5）压力容器碳纤维均价：根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年压力容器 碳纤维单价为 24.0 美元/千克。压力容器中采用 T700 级小丝束，我们预计未来价格下滑趋势相较于 大丝束更为缓慢。参考百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现，随着国产碳纤维逐步扩产放 量，我们预计压力容器碳纤维均价每年下降约 2.3%。
基于以上假设，我们预测 2025年我国压力容器碳纤维需求将达1.1万吨，2022-2025年 CAGR为 31.0%；2025 年我国压力容器碳纤维市场规模将达 2.4 亿美元，2022-2025 年 CAGR 为 27.6%。其中储氢瓶 碳纤维需求预计将达到 0.3 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 53.8%。
航空航天：军民两用领域需求持续提升
碳纤维是航空航天领域理想的材料。碳纤维材料由于自身结构轻量化、耐用性良好，被广泛运用在 机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等。根据牟书香等《碳纤维增强复合材料在航空航天领域的 应用》，飞行器每减少 1 kg 将带来 25 美元-30,000 美元的经济效益，尤其在飞行速率较大的飞行器 中更为明显，因此采用先进轻量化材料是目前的有效方法之一。根据广州赛奥发布的《2021 全球碳 纤维复合材料市场报告》，民用客机、无人机、军用飞机是碳纤维在航空航天需求端的主力，2021 年分别占比 35%、21%、16%。2022 年全球航空航天碳纤维复合材料需求约 1.65 万吨，受疫情影响 预计2024年需求有望恢复。国外小丝束出口政策严格管制，国内航空航天碳纤维需求显著低于全球， 2022 年仅 2,535.9 吨。国内受新型军用飞机以及国产民用大飞机 C919 逐步放量，国内航空航天碳纤 维需求保持高速发展，预计 2016-2025 年 CAGR 约为 25.90%。
碳纤维复合材料的应用反映了军用机的先进程度。美军从 F-14A 战机 1%的碳纤维用量，到如今第 四代 F-22、F-35 战机，碳纤维用量分别达到 24%、36%。我国目前第四代战机仅占 1%，与美国存 在代差，更新换代需求强烈。“十四五”期间我国国防军费支出持续增长，根据十三届全国人大五 次会议消息，2022 年中国国防支出预算为 14,504.5 亿元人民币。根据马晓荣《军机+航天航空+风电， 让碳纤维派上大用场》，未来 15 年国内新增军机约 6,500 架，军用碳纤维需求或将达到 1.4 万吨。
民用客机相较于军机碳纤维用量更高，是航空航天的主要需求端。碳纤维复合材料在民用客机的应 用可以反映在美国波音公司和欧洲空客公司的竞争中，自 A310、B757 到 A-350XW、B-787，复合 材料的用量从 1980 年的不到 3%、到 2010 年提升至接近 60%。根据映象要闻，国产大飞机 C919 碳 纤维用量为 12%。这是民用大型客机首次大面积使用碳纤维材料，在同等强度下，它的重量比传统 材料轻 80%、疲劳寿命更长。根据立鼎产业研究中心，由于大规模采用先进材料， C919 整体减重 可达 7%左右。根据智通财经网，C919 于 2022 年 9 月通过认证，目前第一批订单在中国东航。中国 民航局将对验证结果进行审定和检查，确认东航具备安全运行 C919 飞机能力之后颁发相应运营许可；东航争取在 2023 年春季将 C919 正式投入商业载客运营。而继 C919 后，中国与俄罗斯合作设计的 新 CR929 碳纤维用量更是达到了 51%。
预计 2025 年我国航空航天碳纤维需求将达 0.8 万吨，市场规模将达 5.1 亿美元。根据过去我国民用 航空、军用航空、无人机数量等数据，以及国内航空航天领域碳纤维用量、价格情况，我们对相关 参数进行以下假设：
1）我国民用客机数、新增客机数：根据交通运输部《2021 年民航行业发展统计公报》，2021 年我 国民航全行业运输飞机期末在册架数 4,054 架。根据《中国商飞公司市场预测年报（2022-2041）》， 未来 20 年我国将接收民航客机 9,284 架。我们假设 2041 年我国民用客机数为 13,338 架，测算得 2021-2041 年我国民用客机数量 CAGR 为 6.1%。我们假设 2021-2025 年我国民用客机数量 CAGR 保 持 6.1%不变，可测算得 2022-2025 年我国民用客机数量及新增数量；
2）平均每台客机使用碳纤维：根据立鼎产业研究院数据，2020 年平均每架民用客机使用碳纤维 15 吨。我们假设 2021-2025 年每架民用客机碳纤维用量逐年增加；
3）我国军用机数、新增军用机数：根据智研咨询，2021 年我国军用飞机数量为 3,285 架。根据马晓 荣《军机+航天航空+风电，让碳纤维派上大用场》，未来 15 年我国预计新增军用飞机 6,500 架。我 们假设 2036 年我国军用飞机数为 9,785 架，测算得 2021-2036 年我国军用飞机数量 CAGR 为 7.5%。我们假设 2021-2025 年我国军用飞机数量 CAGR 保持 7.5%不变，可测算得 2022-2025 年我国军用飞 机数量及新增数量；
4）我国平均每台四代机碳纤维使用重量比：根据马晓荣《军机+航天航空+风电，让碳纤维派上大用 场》，2021 年我国四代机歼-20、歼-31 碳纤维用量为 27%，而美军第四代 F-22、F-35 战机碳纤维用 量为 24%、36%。未来随着军机更新换代需求提升，我们假设 2022-2025 年我国平均每台四代机碳 纤维使用重量比逐年提升；
5）我国无人机碳纤维需求量：根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年全球 无人机碳纤维需求量为 3,450 吨，占全球航空航天碳纤维用量的 21.0%。我们假设我国无人机碳纤维 用量占比同样为 21.0%。根据 Mordor Intelligence 数据，预计 2021-2025 年全球无人机市场规模 CAGR 为 15.3%。基于以上数据，同时叠加无人机碳纤维渗透率增加、价格下降预期，我们假设 2021-2025 年我国无人机碳纤维需求量 CAGR 为 20.0%，可测算得 2022-2025 年我国无人机碳纤维需求量；
6）航空航天碳纤维均价：航空航天领域多采用 T700 级小丝束，我们预计未来价格下滑趋势相较于 大丝束更为缓慢。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》公布的 2021 年航空航天碳 纤维单价 72.0 美元/千克，以及百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现，随着国产碳纤维逐步 扩产放量，我们预计航空航天碳纤维均价每年下降约 2.3%。
基于以上假设，我们预测 2025年我国航空航天碳纤维需求将达0.9万吨，2022-2025年 CAGR为 15.2%；2025 年我国航空航天碳纤维市场规模将达 6.0 亿美元，2022-2025 年 CAGR 为 12.5%。
体育休闲：消费需求稳步增长
高强度、高模量的特性使碳纤维在体育休闲领域的需求稳步增长。根据广州赛奥《2021 全球碳 纤维复合材料市场报告》，体育休闲领域碳纤维主要应用在钓鱼竿、高尔夫、自行车、球拍等， 其中钓鱼竿占比最高，2021 年钓鱼竿碳纤维需求约为 6,500 吨。2020 年受新冠疫情影响，下游 群体运动的碳纤维器材需求减少。自 2021 年后大多国家逐步放开后，碳纤维在体育休闲领域需 求增至 1.85 万吨，同比增长 21.7%。广州赛奥预测 2025 年体育休闲碳纤维需求将达到 2.25 万吨， 2022-2025 年 CAGR 为 5.2%。随着经济形势好转以及人均消费力提升，我们预计未来体育休闲 碳纤维市场将长期平稳增长。
预计 2022-2025 年我国碳纤维需求量 CAGR 将达 21.7%
碳纤维具有优异的导电、导热、高模、高强、耐腐蚀、耐疲劳、低密度等特性，相较于传统金属材 料、玻璃纤维等拥有显著优势。目前碳纤维下游应用领域包括风电叶片、碳/碳复材、航空航天、汽 车、体育用品、混配模成型、建筑、压力容器、电子电气、船舶、电缆芯等诸多领域，其中新能源 应用领域更加具有前景。
结合上述假设与测算，假设汽车、混配模成型、建筑等领域需求平稳增长，我们预计 2025 年我国碳 纤维需求将达到 13.2 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 21.7%；2025 年我国碳纤维市场规模将达到 29.2 亿美元，2022-2025 年 CAGR 为 16.0%。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2025 年我国碳纤维需求将达到 15.9 万吨。
供给端：国内企业打破技术垄断，国产替代正当时
全球碳纤维产能持续扩张，国内产能建设加快
全球碳纤维市场属于国际巨头垄断市场。从产能分布上，小丝束产品主要集中在日本企业，大丝束 产能则主要在欧美。日本企业在全球小束丝碳纤维市场上有绝对优势，2020 年日本企业全球市场份 额达到 49%。全球大束丝碳纤维市场集中度更高，基本被美国 Hexcel 和德国 SGL 两家控制，2020 年二者全球市场份额分别为 58%、31%。
日本龙头企业运行产能领先，国内企业奋起直追。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报 告》，2021 年全球碳纤维运行产能共计 20.76 万吨，同比增长 20.91%。从制造商角度，2021 年东丽 +卓尔泰克运行产能一枝独秀，共计 2.9 万吨，其次为吉林化纤 1.6 万吨、赫氏 1.6 万吨、东邦/帝人 1.5 万吨、三菱 1.4 万吨、西格里 1.3 万吨、中复神鹰 1.2 万吨、宝旌 1.1 万吨。从区域角度，广州赛 奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》指出，2021 年随着国内各企业扩产项目的落地投产，中国 首次超过美国成为碳纤维运行产能最大的地区，2021 年产能为 6.3 万吨，占比为 30.5%；其次为美 国 4.9 万吨，占比 23.5%；日本 2.5 万吨，占比 12.0%。
我国碳纤维企业数量逐年增加，碳纤维产能迅速扩张。2002 年，安徽华皖集团从英国引进 AMEC （DR.ROSE）的 PAN 和 CF 技术和设备，碳化能力 200 吨/年，中国才具备了工业化生产碳纤维的 能力。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年我国碳纤维运行产能为 6.34 万吨，同比增速达 75.14%，取得了快速发展。对企查查中经营范围中包含“碳纤维”且经营状态为 “存续和在业”的制造业企业数据进行整理分析，可知 2022 年（截至 12 月 13 日）我国碳纤维企业 新成立数量为 1,427 家，与 2021 年相比成立数量增加了 540 家，增长率达 60.88%。
国内厂商产能建设加快，但与国际头部企业仍有差距。中复神鹰、光威复材、吉林化纤等厂商均有 万吨级以上的扩产规划，中国厂商的产能占比有望在未来持续提高，全球第一产能国的地位有望保 持。扩产步伐最大的吉林化纤将从现有 1.6 万吨/年运行产能扩充至 4.3 万吨/年，但与东丽+卓尔泰克 扩产后 6.4 万吨/年的产能仍存在一定差距。
国内产能利用率较低，碳纤维进口受限
行业产能利用率较低，实际产出有提升空间。由于较多国产碳纤维企业尚未实现关键技术的突破， 生产线运行及产品质量不稳定，国产碳纤维行业长期存在“有产能，无产量”的现象。近年来随着 国内越来越多企业实现规模化稳定量产，国内碳纤维行业低产能利用率情况有显著好转，已由 2017 年仅 28.5%提升至 2022 年 55.8%，而国际产能利用率通常为 65%-85%，仍有一定差距。
日本与美国加大对碳纤维出口的管控。2020 年 12 月 22 日，因日本东丽子公司出口碳纤维流入了未 获日本《外汇及外国贸易法》许可的中国企业，日本经济产业省对该公司实施了行政指导警告，要 求东丽子公司防止再次发生此类事件，并彻底做好出口管理，因此从 2020 年底开始东丽限制对华出 口碳纤维业务。2021 年 2 月 24 日，美国总统拜登签署了行政命令，在联邦机构间展开为期 100 天 的审查，以解决四个关键产品供应链中的漏洞，其中包括碳纤维，主要目标是增强供应链的弹性， 使美国未来免于面临关键产品短缺的处境。目前来看，进口受限的碳纤维品种主要集中在航空航天 领域的高性能小丝束碳纤维。
进口份额减少，国产替代迎来良机。从供给结构上看，2021 年，我国碳纤维总需求为 6.24 万吨，其 中进口量与国内供应量分别为 3.31 万吨、2.93 万吨，分别占总需求量的 53.1%、46.9%，进口量小幅 超过国内产量。从供给来源上看，2021 年大陆地区进口碳纤维中有 11.3%来自日本，11.2%来自中国 台湾，6.7%来自美国。2021 年受日本东丽断供影响，日本对中国大陆的碳纤维供给占比有所减少。与此同时国产碳纤维供给占比从 2020 年的 38%攀升到 2021 年的 47%，国内市场份额正逐渐提高。广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》预测 2022 年国产碳纤维份额将突破 50%。
技术突破加速碳纤维国产替代进程
技术难点主要集中在高强高模小丝束与低成本大丝束。从 20 世纪 60 年代 PAN 基碳纤维技术突破开 始到现在，市场产品一直以小丝束碳纤维为主，大丝束直至上世纪 90 年代中期拉伸强度取得技术突 破后才开始广泛应用。从性能来看，丝束越大，聚集越容易，但同时展纱效果、浸润胶液效果也就 越差，同时大丝束单丝中较容易产生空隙，会对性能产生较大影响；从成本和价格来看，根据智上 新材料，大丝束生产成本比小丝束低上不少，市场售价是小丝束的 50%-60%。大丝束生产技术复杂， 所需资金较多，因此主要集中在几个大企业：美国卓尔泰克（ZOLTEK）（2014 年被日本东丽收购）、 德国西格里（SGL）、英国考陶尔兹（COURTAULDS）等。目前我国企业大丝束碳纤维生产水平与 国际先进水平相比仍有较大进步空间。
国内企业在大丝束碳纤维制备方面逐渐取得进展，已开始产业化布局。2018 年，上海石化和吉林化 纤先后成功试生产 48K 大丝束碳纤维。2019 年，上海石化启动 12,000 t/a 大丝束碳纤维项目，吉林 化纤完成首批120t 48K大丝束碳纤维原丝出口订单。中蓝集团兰州纤维有限公司能够生产约1,000 t/a 大丝束碳纤维，2020 年 3 月该公司 2.5 万吨 50K 大丝束项目在山东淄博启动。近年来小丝束 PAN 基碳纤维企业逐步进军低成本大丝束 PAN 基碳纤维生产。2019 年，新疆碳谷新材料有限公司 8,000 t/a 大丝束碳纤维项目、光威复材内蒙古包头大丝束碳纤维项目筹建，浙江精功、齐齐哈尔天九碳纤 维科技有限公司等也开始生产大丝束碳纤维。
技术壁垒突破助力国产化进程。干喷湿纺是当前国际碳纤维巨头的主要纺丝方法，日本东丽的主流 型号 T700、T800、T1000 和 T1100 碳纤维均采用干喷湿纺制备而成。国内中复神鹰、江苏恒神、光 威复材已经成功应用了高性能碳纤维原丝干喷湿纺技术，中简科技部分高性能碳纤维制备技术已实 现关键突破。国内龙头企业逐步打破国外技术垄断，主流碳纤维产品规模化生产有望加快国产替代 进程。
国产碳纤维产品基本实现对标日本东丽甚至更优。国产碳纤维产品覆盖 T300 级至 T1000 级、M35 至 M65 级，部分产品的性能甚至超越日本东丽同级别碳纤维产品，如中简科技 ZT7（T700 级）、 中复神鹰 SYT55S（T800 级）均具有较高的拉伸强度和拉伸模量优势，恒神股份 HM37（M40J 级） 的拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂度更高，光威复材 TZ46J（M45J 级）拉伸强度表现更优。国产碳 纤维产品主要集中在高强型、高强中模型与高模型上，高强高模型产品产业化技术攻关亟待解决。
供需格局展望：短期内供需偏紧，中长期供需或趋于宽松
受益于垄断技术突破及下游需求驱动，国内企业进入大规模扩产阶段，国产替代进程前景乐观。国 内各大碳纤维企业专攻方向不同，例如吉林化纤主要生产大丝束碳纤维，产品应用于风电叶片等领 域；中复神鹰主要生产民用小丝束碳纤维，产品应用于体育休闲、碳/碳复材等领域；中简科技与光 威复材主要生产高性能小丝束碳纤维，产品多应用于军工等领域。目前国内碳纤维运行产能集中于 几家龙头公司，扩产有利于形成规模效应、稳质降本。随着国家加大政策扶持力度、下游需求维持 高景气度以及国内企业产业化技术不断攻关，碳纤维国产替代进程有望加速推进。
碳纤维小丝束供需有望保持紧平衡，大丝束供需或趋向宽松。小丝束主要应用于军工、航天航空等 领域，国内高端产能有限，供需较为稳定，特别是高端小丝束由于其较高的技术壁垒，未来仍有望 维持有序竞争格局，特色领域高性能碳纤维仍有可能供不应求。能生产高规格、低成本大丝束的国 内企业集中在少数大厂商，供给取决于实际投产节奏。
预计碳纤维行业短期供需偏紧，中长期供需缺口有望改善。根据我们的测算，预计 2022-2025 年我 国碳纤维产量分别为 4.7 万吨、7.2 万吨、9.4 万吨、12.5 万吨，2022-2025 年 CAGR 为 38.2%；2022-2025 年我国碳纤维行业供需缺口分别为 2.6 万吨、1.8 万吨、1.6 万吨、0.7 万吨。近年来我国碳纤维行业 供不应求的格局导致碳纤维价格持续走高，随着 2022 年国内企业产能逐渐释放，碳纤维价格逐渐回 落。短期来看，我国碳纤维行业供需仍旧偏紧。中长期来看，未来随着我国碳纤维产能快速释放， 供需缺口有望改善，碳纤维价格有望下降。
国内主要碳纤维企业
光威复材：技术沉淀持续创新，军品民品双重驱动业绩增长
率先实现技术突破，致力于碳纤维国产化与高端化。公司于 2005 年实现 GQ3522 碳纤维各项指标达 到 T300 级水平，成为国内第一家实现碳纤维工程化企业，打破了国外垄断。此后公司致力于更高性 能碳纤维的研制，形成并积累了一系列具有自主知识产权的工艺制造技术等，成为公司在碳纤维及 复合材料领域持续创新发展的重要支撑。根据公司 2022 年度业绩快报，公司 2022 年实现营业总收 入 25.18 亿元，同比下降 3.41%；归母净利润 9.32 亿元，同比增长 22.88%。其中碳纤维及织物业务 实现营业收入 13.94 亿元，同比增长 9.27%；碳梁业务实现营业收入 6.62 亿元，同比下降 18.12%；碳纤维预浸料业务实现营业收入 3.00 亿元，同比下降 16.60%。
多年技术沉淀助力公司快速发展。公司主持制定了《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准（2011 年发布） 以及《碳纤维预浸料》国家标准（2013 年发布）两项国家标准，自成立以来承担了包括科技部“863” 计划项目等众多高科技研发项目。截至 2021 年，公司累计获得专利证书 429 件，其中发明专利 31 件，实用新型专利 350 件，外观设计专利 33 件，国防专利 15 件。
公司在研发投入方面持续发力。碳纤维属于技术密集型产业，研发周期长、技术壁垒高，尤其航空 航天等高端应用对产品性能及质量稳定性有非常苛刻的要求。公司积极投身研发，在 2021 年度研发 投入金额达 2.32 亿元，2022 年研发费用恢复同比增长，前三季度研发投入金额达 1.62 亿元，同比 增长 7.28%。总体来看公司研发费用率维持在 11%的水平，在行业内中处于领先地位。
军品客户粘性高，公司确立市场先入优势。军用碳纤维在质量稳定性要求上远高于民用碳纤维产品， 复杂而漫长的验证流程决定了军工企业一般不会更换碳纤维供应商。公司自 2005 年实现 T300 级技 术突破后，锚定高端碳纤维产品，经过多年的研发、验证、生产，形成了军品的稳定供货局面。2014 至 2016 年，公司总收入主要由军品收入构成。2017 年后，公司军品、民品齐头并进。未来随着我 国军用航空航天领域投入力度的加大，公司在军品市场的供应优势将持续凸显。
手握大订单支撑公司业绩。2021 年 12 月 31 日，公司与客户 A 签订三个定性纤维订货合同，合计金 额达 20.98 亿元，占公司 2021 年营业收入的 77.50%，合同履行时间达 2 年半。据公司 2022 中报披 露，该销售合同执行率为 26.25%，产品价格有望在较长时间内保持相对稳定，大订单落地后将对公 司业绩形成较大支撑。与风电巨头深度合作，稳固民品碳梁市场地位。2016 年公司与维斯塔斯合作在全球率先推出风电碳 梁产品，2017 年公司为其开发的风电碳梁迅速上量，碳梁营业收入同比增长 697.86%，碳梁业务成 为公司重要的业务支撑。公司 2021 年碳梁产量与销量分别为 848.03 万米、898.49 万米，产销率达 到 105.95%。维斯塔斯碳纤维叶片核心专利拉挤工艺已于 2022 年 7 月 19 日到期，意味着中国叶片 企业可以在全球使用相关技术，应用碳梁的风电叶片产品占比有望增大。未来风电碳梁仍将是公司 业绩增长的重要引擎。
中复神鹰：民用碳纤维龙头，干喷湿纺工艺领先者
公司拥有四大核心技术体系。公司现已形成“大容量聚合与均质化原液制备技术”“高强/中模碳纤 维原丝干喷湿纺关键技术”“PAN 纤维快速均质预氧化、碳化集成技术”“干喷湿纺千吨级高强/ 百吨级中模碳纤维产业化生产体系构建技术”四大核心技术体系。截至中复神鹰招股说明书签署日， 公司已拥有 67 项专利，2 次参与《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准的制定，1 次参与《聚丙烯腈基碳 纤维原丝》行业标准的制定。根据公司 2022 年半年度报告，公司 2022 年上半年碳纤维业务实现营 业收入 8.55 亿元，同比增长 125.59%。
公司于 2013 年在国内率先突破千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术。公司经过十几年的技术 研发，突破了超大容量聚合、干喷湿纺纺丝、快速均质预氧化碳化等核心技术工艺，系统掌握了碳 纤维 T300 级、T700 级、T800 级、M30 级、M35 级千吨级技术和 M40 级、T1000 级百吨级技术， 在国内率先实现高性能干喷湿纺碳纤维产业化，奠定了公司在国内碳纤维领域的技术领先地位。
新增项目大幅提升公司供应能力。公司连云港生产基地现有产能 3,500 吨/年，目前已满负荷运转。西宁一期、二期碳纤维项目 2023 年全部投产后，公司产能将扩大至 2.85 万吨/年。此外，公司拟在 连云港新设全资子公司神鹰连云建设“年产 3 万吨高性能碳纤维建设项目”，项目总投资 59.62 亿 元，可在西宁万吨生产技术的基础上提高生产线智能化水平和能源综合利用率，进一步提升公司高 性能碳纤维产品在航空航天、新能源等领域的规模化应用，对加大公司竞争力、扩大市占率具有重 要的推动作用。随着年产 3 万吨项目的推进和达产，公司产能有望接近 6 万吨/年。
新建产能释放有望降低产品单位成本，形成规模效应。2018-2020 年由于原材料丙烯腈的市场价格 降幅较大，导致公司碳纤维产品的单位成本有所下降。2021 年 1-6 月，由于丙烯腈涨价叠加西宁万 吨碳纤维项目处于投产初期，单位成本同比增加 22.95%。随着公司产能释放形成规模化生产，产品 盈利能力有望持续提升。
吉林化纤：粘胶长丝龙头，转型前景可期
公司为粘胶长丝行业龙头，新建粘胶短纤扩充产品矩阵。根据百川盈孚数据，2022 年粘胶长丝国内 产能合计约为 23.5 万吨/年，其中公司粘胶长丝产能已达 8 万吨/年，市占率为 34.04%。随着国内粘 胶长丝落后产能陆续退出，公司抓住时机投资 1.5 万吨差别化连续纺长丝项目，进一步巩固了公司 在长丝领域的领跑地位。粘胶短纤方面，2020 年公司 12 万吨粘胶短纤建成投产，有效补充了公司 粘胶纤维产品的空白。公司 2022 年上半年碳纤维业务实现营业收入 0.39 亿元。疫情逐渐好转，公司业绩回升。2020 年受持续反复的新冠疫情影响，化纤市场价格总体在低位运行， 公司化纤产品产销量虽显著增加但营收有所下滑，粘胶长丝营收仅为 17.00 亿元,同比下降 27.81%。2020 年公司营业收入为 25.00 亿元，同比明显回落，随着国内疫情逐渐好转，全产业链加快推进复 工复产，纺织终端需求逐步回暖，公司业绩呈现回升态势，未来仍具有发展潜力。
公司依托化纤行业优势，积极向碳纤维新材料转型。2021 年 2 月 6 日，全资子公司吉林凯美克拟引 进年产 600 吨的碳纤维生产线，聚焦小丝束特殊领域应用的碳纤维。2021 年 9 月 30 日，公司持有 大丝束碳纤维生产企业吉林宝旌 49%股权。2021 年 11 月 4 日，公司募集资金建设 1.2 万吨碳纤维复 材项目，该项目第一、第二、第三条碳化线分别于 2022 年 11 月 18 日、2022 年 12 月 8 日、2023 年 1 月 18 日成功开车。碳纤维成为公司业绩新增长点。
吉林碳谷：原丝产业化龙头，独创 DMAC 两步湿法工艺
公司专注于碳纤维原丝的研发、生产和销售，产品由小丝束扩展到以大丝束为主。公司成立于 2008 年 12 月，2016 年在新三板挂牌，2021 年 8 月于北交所上市，成为首批在北交所上市的 81 家公司之 一。2008-2016 年，公司开始研发碳纤维原丝，主要攻关中小型丝束 1K、3K、6K、12K 等产品，产 品碳化后可部分实现 T700 级碳纤维。公司于 2016 年下半年开始研发大丝束碳纤维原丝，已于 2018 年实现 24K、25K 产品的规模化生产，于 2019 年实现 48K 产品的规模化生产，产品碳化后可达到 T400 水平，目前正在研发实现 50K 产业化。根据公司 2022 年半年度报告，公司 2022 年上半年碳纤 维原丝业务实现营业收入 8.39 亿元，毛利润 3.70 亿元，分别同比增长 101.68%、96.81%。公司是国内主要的碳纤维原丝供应商。根据公司招股说明书，2020 年我国碳纤维消耗量约为 4.89 万吨，其中 1.85 万吨为国产。换算成碳纤维原丝，2020 年国产碳纤维原丝共消耗约 3.89 万吨，而 公司 2020 年国内销量合计为 1.95 万吨（扣除出口部分），占国内碳纤维原丝消耗约 50%的份额。
公司原丝业务快速增长，盈利水平创历史新高。公司产品在工业和民用应用领域得到拓宽，原丝销 售放大，大丝束新产品逐渐完成定型，主要产品产销两旺，平均售价同比上涨。根据公司公告，2022 年前三季度公司实现营业收入 15.19 亿元，同比增长 110.01%；实现归母净利润 4.84 亿元，同比增 长 170.10%。2021 年公司原丝收入达 11.20 亿元，同比增长 92.45%。随着产能利用率提升、产能逐 步释放，公司盈利能力迅速提升，原丝毛利率从 2018 年的-3.98%提升至 2021 年的 41.42%。
公司独创 DMAC 两步湿法工艺，大丝束生产技术迎来突破。公司是国内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，打破了国际碳纤维巨头对原丝生 产技术的垄断。公司所用的 DMAC 两步法，经水相悬浮聚合，纺丝原液和聚合的产量大；而其他厂 家所采用的一步法，在聚合物和原液制造方面限制了纺丝的产量。此外，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两步法与湿法工艺优势，尤 其适合大丝束原丝生产。碳纤维原丝项目支撑碳纤维产业链发展。公司新建年产 15 万吨碳纤维原丝项目于 2021 年 4 月正式 启动，分三期建设，建设周期为 4 年。一期设计年产碳纤维原丝 5 万吨；二期、三期均为聚合、原 液制备及纺丝工序生产线扩建，建设规模与一期相同，三期建成后形成年产碳纤维原丝 15 万吨的规 模。2022 年 5 月公司拟新建年产 6 万吨高性能碳纤维原丝项目，总投资 12.64 亿元，随着产能陆续 投放，公司未来将进一步巩固国内原丝产业化的龙头地位。
中简科技：专注高附加值领域，超级订单助力业绩增长
公司着眼于高性能碳纤维研发与生产。2008 年至 2011 年，公司完成 T700 级碳纤维工程产业化，历 经十余年的技术沉淀，公司生产的 ZT7（高于 T700 级）系列碳纤维已在航空航天八大军品型号定型 应用。同时，公司具备高强型 ZT8 系列（T800 级）、ZT9 系列（T1000/T1100 级）碳纤维和高模型 ZM40J（M40J 级）石墨纤维工程产业化能力，ZM55J（M55J 级）和 ZM60J（M60J 级）石墨纤维已 实现关键技术突破。未来公司有望在深入开拓航空航天高性能碳纤维领域之外，继续在民用高端碳 纤维领域实现多层次突破，形成公司市场拓展的独特优势。根据公司 2022 年半年度报告，公司 2022 年上半年碳纤维业务实现营业收入 2.64 亿元，同比增长 69.23%；碳纤维织物业务实现营业收入 0.51 亿元，同比增长 13.33%。公司盈利水平显著高于同业。得益于高性能碳纤维高产品附加值的特点，近五年公司销售毛利率、 销售净利率中枢分别在 80%、55%左右，显著高于可比公司。由于航空航天产品研发周期长，均需 经过立项、方案论证、工程研制、定型等阶段，才可实现批量销售，因此短期内公司将维持其在航 空航天领域的产品竞争优势，高盈利水平有望延续。
超级订单对公司业绩形成有力支撑。公司自 2017 年以来，合同金额成倍增长。2017 年公司与客户 A 仅签订物料零星采购合同，合同金额为 0.26 亿元，2019 年签订产品订货合同达到 3.3 亿元，实现了 快速飞跃。2021 年与客户 A 签订 6.36 亿元合同，其中 2021 年履行 3.56 亿元，剩余 2.81 亿元合同 将在 2022 年继续履行。2022 年 3 月，公司再次与客户 A 签订《产品订货合同》，分两年履行，合 同金额高达 21.69 亿元，占 2021 年营业收入的 556.94%。
恒神股份：全产业链发展模式，前瞻布局新兴领域
全产业链国产碳纤维代表型企业。公司确立了“原丝-碳纤维-织物-预浸料-树脂-复合材料结构设计 制造技术服务”全产业链发展模式，是国内仅有的拥有垂直产业链的碳纤维及复合材料企业。公司 建立了完整运行系统，可根据客户需求进行定制化开发，为客户提供从材料供应、研发服务到各环 节产品的全产业链解决方案。公司 2022 年上半年碳纤维业务实现营业收入 3.08 亿元，同比增长 23.69%；碳纤维预浸料业务实现营业收入 1.97 亿元，同比增长 26.28%。公司产品下游应用广泛，客户结构多元。中航工业所属公司自 2014 年起即成为公司主要客户之一， 2020 年以来，商用飞机、交通、风光氢等新能源领域碳纤维需求快速增长，公司逐步拓展了中国商 飞、中国中车、隆基绿能、宁德时代、蔚来汽车等下游终端客户，业务前景广阔。
研发支出长期积累，在研项目前瞻布局。公司 2017-2021 年年均研发支出 0.96 亿元，2022 年上半年 研发支出为 0.46 亿元，与上一年度基本持平。2019 年之前研发费用率高达 30-50%。公司在研项目 围绕大飞机、风电叶片、储氢气瓶等战略新兴领域。公司与客户开展共同研发，促进碳纤维复合材 料的应用的同时也将带动公司产品销售大幅增长。
2021 年扭亏为盈，前期投入逐步转化。2017-2021 年公司营业总收入持续增长，年复合增长率为 45.17%，由于公司在碳纤维及复合材料的战略性投资较大，2017-2020 年连续承担亏损压力。后续随 着公司新产品开发和生产水平进一步提升，高附加值产品的收入稳步增长。2021 年公司实现营业收 入 9.06 亿元，同比增长 67.11%；实现归母净利润 1.50 亿元，同比大幅增长 252.27%，实现扭亏为盈。2022 年 4 月，公司拟在陕西省榆林市投资建设 2 万吨/年高性能碳纤维生产基地。一期项目投资 13.2 亿元，拟先建设 5,000 吨产能，包括一条干喷湿纺碳化线及一条大丝束碳化线。公司产能扩建进程 逐步推进，前期大额投入有望向经济效益转化。
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