碳纤维产业研究报告

如需报告请登录【未来智库】。1、碳纤维行业概况1.1碳纤维简介碳纤维具有高比强度及高比刚度等特性。碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）是由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构的无机纤维，是一种含碳量高于90 的无机纤维。碳纤维具有目前其他任何材料无可比拟的高比强度（强度比密度）和高比刚度（模量比密度），还具有低比重、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等特性，被誉为“新材料之王”，广泛应用于国防工业以及高性能民用领域，主要包括航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料.碳纤维可按多维度进行分类。（1）按照原丝种类，碳纤维的原丝主要有聚丙烯腈（PAN）原丝、沥青纤维和粘胶丝，由这三大类原丝生产出的碳纤维分别称为聚丙烯腈（PAN） 基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据主流地位，目前产量占碳纤维总量的 90以上。（2）按照形态可分为长丝、短纤维和短切纤维。（3）按制造条件和方法的不同，可分为碳纤维、石墨纤维、氧化纤维、活性炭纤维、气相生长碳纤维。（4）按力学性能，可分为高强型、高强中模型、高模型和高强高模型四类。（5）按用途可分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和大丝束。1.2 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的制备与应用完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。我们以目前主流碳纤维-聚丙烯腈（PAN）基碳纤维为例，其制备方法如下：从石油、 煤炭、天然气均可以得到丙烯，丙烯经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝，原丝经过整理后，送入氧化炉制得预氧化纤维（俗称预氧丝），预氧丝进入碳化炉制得碳纤维，碳纤维经表面处理、上浆即可得到碳纤维产品。在制备碳纤维的同时还可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，作为生产碳纤维复合材料的原材料； 碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合，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。1.3 沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维与聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的比较三种碳纤维在生产工艺上较为类似。在生产工艺上，沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维与聚丙烯腈（PAN）基碳纤维较为类似，都经历了由原丝——预氧化——碳化的过程， 主要区别在于前处理工序上：聚丙烯腈（PAN）原丝通过丙烯腈的聚合反应再经过纺丝可以得到，沥青纤维可以通过原料沥青的缩聚反应和纺丝工艺制备，粘胶基碳纤维较其他两种碳纤维多了水洗和催化浸渍的步骤。三种碳纤维在性能上各有所长。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温等一系 列优异的性能，三种原丝制造的碳纤维具有一定的通性，但在具体的性能上各有所长。相对而言，聚丙烯腈基碳纤维具有更强的综合性，也是目前的主流碳纤维，其中最突 出的优势是力学强度与弹性模量；聚丙烯腈基碳纤维的主要不足在于生产过程中影 响因素较多，小丝束性能优越但生产价格过高，这在一定程度上制约了聚丙烯腈基碳 纤维的发展。粘胶基碳纤维具有更显著的轻量效果、导热系数小、碱土金属含量低、 生物相容性好等特点；主要不足是由于实际生产中操作条件难以控制，会生成左旋葡 萄糖等副产物造成实际碳收率较低, 碳纤维强度不理想，此外还存在整体性能相对较差、工艺条件苛刻、生产成本较高等问题。沥青基碳纤维具有低热膨胀、耐磨耐疲 劳、广泛的弹性模量、导热性好等特点，但目前国内在沥青基碳纤维方面的研发水平 较国外还有很大差距，高性能沥青基碳纤维还处于研发阶段，产品的稳定性和设备的 合理性还需要经过长期的技术积累。2、碳纤维世界格局2.1 全球碳纤维的发展历程碳纤维的发展兼具阶段性与连续性。碳纤维在世界的发展已有百年，最早萌芽于 19世纪 80 年代白炽灯的发明，经过约半个世纪的停滞，随着 20 世纪中期基础研究的发展与化学纤维的出现，高性能碳纤维在美国得以问世。尤其是 70 年代以后，碳纤维凭借其优异的特性在下游产业中迅速商业化，更多的企业尝试将碳纤维应用于自身产品中，自此碳纤维迈入高速发展期。20 世纪 70 年代，碳纤维在体育休闲领域大放异彩；80 年代，碳纤维越来越多地应用于航空航天与汽车领域；到 21 世纪，以VESTAS 为首的风电生产企业尝试将碳纤维应用于风电叶片中。2018 年，全球碳纤维理论产能已达到 154.8 千吨，并在风电叶片、航空航天、体育休闲等多个领域得到广泛应用。2.2 全球碳纤维的主要应用全球碳纤维主要应用于风电叶片、航空航天、体育休闲与汽车等领域。碳纤维 2018年全球需求量达到 92.6 千吨，总价值达到 25.71 亿美元。在细分市场的应用上，风电叶片、航空航天、体育休闲及汽车领域的需求达到 68.1 千吨，占据碳纤维全球需求总量的 73.5；而从价值上看，航空航天、体育休闲、风电叶片和汽车领域合计达到 20.91 亿美元，占比进一步提升，达到 81。航空航天领域碳纤维单价与总价最高，远超其他应用领域。就数量上而言，2018 年航空航天的碳纤维需求量 21 千吨，占当年总需求量的 23，稍落后于风电叶片 22 千吨；但在价值上，航空航天需求高达 12.6 亿美元，占当年碳纤维市场总价值的 49， 约为其他应用领域之和，造成差异的主要原因是航空航天用的碳纤维单价大幅高于其他民用碳纤维：航空航天领域碳纤维的单价为 6 万美元/吨，远高于碳纤维整体单价 2.78 万美元/吨。2.3 全球碳纤维需求逐年增长碳纤维的需求量保持10 的增速稳定增长，近年有加速趋势。2008年全球碳纤维需求量36.4千吨，2018年达到92.6千吨，十年间的平均增长率为9.8 ，且近年来增长率有所提升，2015-2018年间的增长率分别为28 、15 、7、10 ，平均而言高于此前的增长率。若按每年10 的增长率计算，预计2019与2020年全球碳纤维的需求量将分别达到101.9与112.1千吨。2.4 全球碳纤维供给呈现日美垄断格局国际碳纤维供给市场主要由日、美等企业垄断。2018年全球碳纤维的理论产能达到154.8千吨，相较于2017年的147.1千吨，同比增长5.23 ，碳纤维供给主要为日、美等企业所垄断。2017年碳纤维理论产能有5家都达到10千吨以上，分别是东丽集团（日本）、西格里（德国）、卓尔泰克（美国，被东丽收购）、三菱（日本）和东邦（日本）， 5家企业理论产能合计85.2千吨，占当年全球总产能的57.92 。细分大丝束与小丝束来看，根据中国化学纤维工业协会，2014年全球碳纤维产能约为128.15千吨，其中小丝束产能达到91.85千吨，大丝束为36.3千吨。小丝束中产能最 高的三家企业是日本东丽、日本东邦和日本三菱，分别占当年全球小丝束产能的28.4 、15.1 和11 ；大丝束中产能最高的日本卓尔泰克和德国西格里，分别占当年全球大丝束产能的48.5 和33.1 。日本东丽集团是世界上高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”。2017年全球碳纤维理论产能最大的五家企业合计占比57.92 ，此处选择生产规模最大的日本东丽集团进行简要介绍。日本东丽成立于1926年，1961年开始从事PAN基碳纤维的研发生产。受益于70年代碳纤维在体育休闲领域的应用，东丽集团进入碳纤维下游制品市场，在积累技术的同时也逐渐扩大自身的市场份额。90年代东丽卡碳纤维预浸材料被认定为波音公司客机的一次结构材料，自此成为波音公司碳纤维的主要供应商之一。2013年东丽集团收购大丝束生产商卓尔泰克公司的全部股权，进一步扩张碳纤维领域的市场份额。目前东丽集团是世界最大的碳纤维制造商，也是目前唯一一家碳纤维理论产能超过20千吨的公司，长期以来是波音公司和空中客车公司稳定供货商。经过多年的持续研发与应用实践，日本东丽集团已成为碳纤维生产行业中的标杆企业，国内碳纤维制造厂商的碳纤维产品也多以日本东丽集团的相应产品作为参考和比较基准。由于碳纤维市场潜力巨大，主要碳纤维生产厂商近年来纷纷宣布扩产。日本东丽集团在2018年完成对墨西哥产能的扩建，将墨西哥工厂的产能由5千吨/年扩增至10千吨/ 年。德国西格里公司的英国生产基地由于原丝成本等原因，多年来维持现状。卓尔泰克2018年宣布在匈牙利新增产能5千吨/年，到2020年卓尔泰克总产能将达到25千吨/ 年。三菱于2018年投资1.22亿美元生产2千吨/年的大丝束产品。东邦公司2017年底在美国投资3.2亿美元新建碳纤维生产线，预计2020年会有较高产能增长。美国赫氏2018 年在法国花费2.5亿美元的碳纤维工厂开始运营，估计产能3千吨，同时该公司在美国三地扩产，2020年预计总产能15千吨。上述主要的碳纤维生产企业如按计划进行生产，在2020年的理论总产能将增加约30千吨，平均增长率为9.26 ，略低于碳纤维需求端10 的增长率，供求结构较为均衡。3、国内碳纤维产业的发展与现状3.1 国内碳纤维的发展历程国内碳纤维近年来取得较快发展。我国聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的研究起步于20世纪60年代，最早从事碳纤维研发的机构主要为中科院山西煤化所、长春应用化学研究所、化学研究所（北京），但由于工艺基础薄弱、装备技术落后、西方国家技术封锁等原因，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维国产化技术长期徘徊在较低水平。2002年建成第一条二甲基亚砜原丝工程化线后，国产化聚丙烯腈（PAN）基碳纤维实现转型升级， 国家科技部设立了“863”计划，重点支持国产聚丙烯腈基碳纤维的工程化研究，国家发改委、工信部等也加大支持工程化、产业化及其应用，国产碳纤维进入有序发展阶段.目前国内碳纤维产业主要聚集于江苏、山东、吉林等地，具有较高的市场集中度。21 世纪以来，在国家大力扶持下，国内碳纤维产业取得了重大突破，初步形成了以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地。据不完全统计，截止2018年，全国约有20 余家聚丙烯腈基碳纤维生产企业和6家碳纤维研究单位，其中产能千吨以上的企业有 8家，这8家占据了国内大部分碳纤维市场。2018年全国碳纤维理论产能为26.8千吨，8家千吨级碳纤维企业的理论产能已经达到23.3千吨，占比86.94 ，具有较高的市场集中度。近年来国家出台系列政策支持碳纤维产业的发展。自21世纪以来，碳纤维得到政府的高度重视，国家出台一系列政策支持碳纤维产业的发展，自此碳纤维步入快速发展期。国家在《国务院关于印发“十三五”国家科技创新规划的通知》中明确提出“重点研制碳纤维及其复合材料、高温合金、先进半导体材料、新型显示及其材料、高端装备用特种合金、稀土新材料、军用新材料等，突破制备、评价、应用等核心关键技术”；《中国制造2025》中碳纤维被列为关键战略材料之一，并要求到2020年，国产碳纤维复合材料要满足大飞机技术要求，国产碳纤维用量要达到4000吨以上；到2025年高性能碳纤维基本实现自主保障。在国家的大力推动下，碳纤维行业将吸引越来越多的资金和人才加入其中，随着下游产业应用范围的扩大，碳纤维行业未来有望获得广阔发展。3.2 国内碳纤维的主要应用国内碳纤维目前主要应用于体育休闲和风电叶片领域。全球碳纤维主要应用于风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车领域，其中数量占比最大的是风电叶片，2018年达到22千吨，占当年全球碳纤维需求量的23 ；以金额统计，占比最大的是航空航天， 2018年达到12.6亿美元，占当年全球碳纤维应用领域的49 。目前国内对于碳纤维的需求主要集中于体育休闲和风电叶片，2018年国内碳纤维的总需求量为31千吨，体育休闲和风电叶片领域对碳纤维的需求量为19.5千吨，占比达到国内总需求量的66.2 ， 航空航天的占比仅3.2 ，假设应用于航空航天领域碳纤维的单价是其他领域的3倍， 按金额计算则航空航天领域的碳纤维占比仅9，远低于国际水平。参照国外发展情况，未来国产碳纤维将更多应用于航空航天领域，这将极大地促进国内碳纤维的发展.军用飞机更新换代将拉动高端碳纤维复合材料的需求。由于碳纤维复合材料在结构轻量化中无可替代的材料性能，在军用航空的应用领域得到了广泛应用和快速发展， 从1969年起，美国F14A战机碳纤维复合材料用量仅有1，到美国F-22和F35为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量达到24和36，在美国B-2隐身战略轰炸机上， 碳纤维复合材料占比更是超过了50，用量与日俱增。我军战斗机以二代和三代机为主，老式战机占比较高。根据飞行国际的数据，我国约60 的军用飞机面临退役，换成以三代、四代战斗机为标志的新一代空战力量，这将在很大程度上推动军用飞机的需求，为我国军用飞机制造业提供了难得的发展机遇，将拉动对高端碳纤维复合材料的需求。根据飞行国际统计，2018年中国现役战斗飞机为3187架，若按60 的比例进行更新换代约需更换1912架，以歼20作为新机参考标准，复合材料约为20 ，空机的重量为17吨，则全面更新换代后需要复合材料6501.5吨。假设全部使用碳纤维复合材料，以每吨6万美元的均价计算，将带来3.9亿美元的市场。以C919飞机为代表的大型客机商业化将推动碳纤维在民航领域的发展。随着国民经济持续高速增长，航空运输需求旺盛，中央和地方政府不断加大对民用机场建设的投入，民用机场建设掀起新一轮发展高潮，极大促进了国内民用航空产业的高速发展， 客机需求数量激增。同时，国内民用飞机对于碳纤维复合材料的使用占比较低。目前最新的B787和A350，碳纤维复合材料的用量达到了50以上，而中国的C919飞机复合材料约为12 。根据中国商飞官网，C919已累计有815架订单，每架空机重量为42吨， 则总计需要4107.6千吨复合材料。假设所需复合材料均为碳纤维复合材料，以每吨6 万美元的均价计算，则C919飞机既有订单的全面交付将带来2.46亿美元的市场。未来以C919为代表的国产大型客机商业化，将为碳纤维在民用航空领域提供了更大的发 展机遇。3.3 国内碳纤维需求国内碳纤维的需求以加速趋势增长。2018年国内碳纤维需求达到31千吨，占全球碳纤维需求的33.48 ，对比2017年的23.5千吨，增速达到32 ，同期全球碳纤维需求的增长率约为10 。2008-2018十年间，国内碳纤维的需求量从8.2千吨增长至31千吨，年均增长率达到14.22 ，高于9.8 的世界平均增长率；自2015年以来，国内碳纤维需求的增长率始终维持在较高水平，并有加速上升的趋势。若按14 的增长率计算，预计到2020年，国内碳纤维的需求将达到40.29千吨。国内碳纤维需求的国产化比例逐年提升。根据《2018全球碳纤维复合材料市场报告》， 2008年国内碳纤维的需求为8200吨，其中国产碳纤维为200吨，占比2.44 ；2018年国内碳纤维的需求为31千吨，其中国产碳纤维为9千吨，占比29.03 。国内需求中国产碳纤维的年增长率约46.33，高于国内碳纤维需求的增长率（14.22），碳纤维国产化率逐年上升。若以40 的增长率计算，2020年国内碳纤维40.29千吨的需求中将有17.64千吨的国产碳纤维，占比提升至43.79 。3.4 国内碳纤维供给国内碳纤维的实际销量仍有较大提升空间。2018年全球碳纤维理论产能为154.8千吨， 其中中国大陆的理论产能为26.8千吨，占比17 ，仅次于美国（24 ）和日本（19 ）。 国产碳纤维的实际销量与理论产能相比仍有较大差距，2018年国产碳纤维实际销量 约为9千吨，销量/产能比达到33.6，较2017年的28.5 有一定提升，但距离全球销量/产能比的59.8 仍有较大差距。目前国内碳纤维的销量/产能比仍处于较低水平，未来随着销量/产能比的提高，国内碳纤维的实际销量有望大幅增加.国产碳纤维是国内需求的最大供应地，日产碳纤维在国内需求中具有最高成交额。从国别（地区）来看，数量上，2018年中国大陆碳纤维是国内需求的最大供应地，国内对中国大陆碳纤维的需求达到9千吨，占到当年国内总需求的29 ；金额上，2018年国内碳纤维的市场规模达到7.11亿美元，日本是国内需求的最大供应地，国内对日本碳纤维的需求2.3亿美元，占比为33 ，中国大陆以23 的占比位居第二。综合而言，国内碳纤维仍处于较快的发展阶段。从总量来看，受益于下游需求的增长、国产化率的提高以及国家政策的支持，过去十年间国内碳纤维需求量的年化增长率达到14.22 ，且近年来始终维持较高的增长率，预计未来仍有望保持10 以上的增长率。从结构来看，目前国内碳纤维主要应用于体育休闲与风电叶片，应用于航空航天领域的较少，预计未来国内碳纤维的应用领域将逐渐与国际趋于一致，随着军用飞机的更新换代以及以C919为代表的国产大型客机的商业化，碳纤维在航空航天领域占比将逐渐提升。4、国内碳纤维行业格局4.1 光威复材光威复材是国内碳纤维行业的领导者。光威复材成立于1992年，是一家致力于高性能碳纤维及复合材料研发和生产的高新技术企业。公司1998年引入国内首条宽幅碳纤维预浸料生产线，填补了国内空白。2007年公司GQ3522型碳纤维（T300级）应用验证经总装批准立项，自此持续为军方稳定供货。2016年碳纤维民品应用取得突破，实现了风电叶片碳梁的产业化，成为全球风电整机巨头VESTAS的主要供货商之一。公司以高端装备设计制造技术为支撑，形成了从原丝开始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸材料、复合材料制品的完整产业链布局，是目前国内碳纤维行业生产品种最全、生产技术最先进、产业链最完整的龙头企业之一。公司积极开拓民用碳纤维市场，形成了以军用碳纤维及织物、风电叶片主结构碳梁为双核心的业务布局，2018年公司碳纤维及织物、碳梁的收入分别为6.03亿元、5.21亿元，分别占总收入的44.22 、38.2 。近年来公司营业收入与归母净利润持续增长，2012年以来，公司营业收入分别是4.23 亿元、4.99亿元（+18.18 ）、4.68亿元（-6.21 ）、5.43亿元（+15.94 ）、6.33亿元（+16.64 ）、9.49亿元（+49.87 ）、13.64亿元（+43.63 ），年复合增长率为21.56 ； 同期归母净利润分别是0.83亿元、0.75亿元（-10.67 ）、0.51亿元（-31.53 ）、1.76 亿元（+245.73 ）、1.99亿元（+13.01 ）、2.37亿元（+18.99 ）、3.77亿元（+58.76 ）， 年复合增长率为28.56。4.2 中简科技中简科技是国内碳纤维行业的后起之秀。中简科技成立于2008年，是一家专业从事高性能碳纤维及相关产品研发、生产、销售和技术服务的高新技术企业，于2019年5月在创业板挂牌上市。目前公司生产的ZT7系列(高于T700级)高性能碳纤维率先实现国产航空航天重点型号的全面批量稳定应用，同时也实现ZT8系列（T800级）碳纤维稳定生产，并成功研制了高模型ZM40J（M40J级）以及高强中模型ZT9（T1000/T1100级） 石墨纤维。公司的高性能碳纤维产品客户主要是国内大型航空航天集团，因此具有相对较高的稳定性和毛利率。公司近年来的营业收入与净利润都具有较高的增长，2013- 2018年，中简科技的营业收入分别为0.21亿元、0.6亿元（+185.86 ）、1.36亿元（+125.96）、1.5亿元（+10.4）、1.69亿元（+12.4）、2.13亿元（+25.75），年复合增长率为58.74 ；归母净利润分别为-0.07亿元、0.13亿元（+290.38 ）、0.47亿元（+268.14）、0.57亿元（+21.46）、1.1亿元（+94.23）、1.21亿元（+9.15），年复合增长率为80.29 。4.3 江苏恒神江苏恒神已拥有部分高性能碳纤维的成熟技术，但盈利能力有待提升。江苏恒神成立于2007年，主要从事碳纤维、碳纤维织物、预浸料及其复合材料的研发、生产、销售和技术服务。2010年公司第一批碳纤维经国家质量监督检验中心检验，达到T300水平， 此后先后研制出HF10（T300级）、HF30G（T700G级）、HF40H（T800H级）、HF30S（T700S 级）、HF40S（T800S级）碳纤维。目前公司拥有单线千吨级碳纤维生产线 5 条，并拥有先进的织机设备、预浸机设备和复合材料生产设备，主要设备均采用具有国际先进水平的进口装置。公司碳纤维年产能 4,500 吨，织物和预浸料1,500万平米，复合材料制件 5,000 吨，是国内最具规模的碳纤维及复合材料制件生产企业之一。公司具有较高规模的碳纤维产能，但实际产量与理论产能之间仍有差距，盈利能力仍有待提升。2013年以来，江苏恒神的营业收入分别为0.9亿元、1.08亿元（+20.12 ）、1.44 亿元（+33.23 ）、1.91亿元（+32.82 ）、2.02亿元（+5.76 ）、1.68亿元（-17.1 ）， 归母净利润分别为0.05亿元、-2.51亿元（-4857.44 ）、-1.48亿元（+41.15 ）、-2.27 亿元（-53.57 ）、-3.32亿元（-46.29 ）、-2.26亿元（+32.07 ）。4.4 精功科技精功科技在碳纤维领域的主要产品是碳纤维生产线。精功科技创始于1968年，公司定位于专用装备技术的引领者与产业升级的推动者，目前主要从事太阳能光伏专用装备、碳纤维复合材料装备、新型建筑节能专用装备、轻纺专用装备、机器人智能装备等高新技术产品的研制开发、生产、销售和技术服务。公司在碳纤维领域的主要产品是碳纤维成套生产线和碳纤维微波石墨化生产线。碳纤维成套生产线以12K、24K、48K 及以上原丝为原料，具备年生产1千吨以上碳纤维生产能力，整线核心设备和工艺采用德国、意大利等国外知名公司为供应商，技术处于国内领先水平。碳纤维微波石墨化生产线主要采用微波石墨化工艺技术，以国产普通碳丝为基础，利用微波与碳纤维直接耦合加热实现石墨化，整线具有超高升温速度、低系统需求、重塑碳纤维结构、大幅提升碳纤维性能等特性，在该生产线上所生产的系列碳纤维产品，具有强度高、模量高、成本低、规格多样化等特性。2015年-2018年，精功科技在碳纤维生产线方面的营业收入分别为2.16亿元、0.06亿元（-97.37 ）、1.84亿元（+3151.33 ）、1.21 亿元（-34.29）， 毛利润分别为1.83 亿元、-0.01 亿元（-100.45）、0.58 亿元（+7113.74 ）、0.34亿元（-42.13 ），精功科技业务范围相对较广，缺乏在碳纤维领域的归母净利润数据，公司在碳纤维领域的营业收入与毛利润逐年下滑。4.5 四家上市公司综合比较财务数据上，光威复材军民市场齐发力，中简科技毛利率独占鳌头。光威复材的毛利率经历了先上升后下降的过程，主要是积极开拓民用碳纤维市场、公司的风电叶片碳梁业务降低了整体毛利率所致。中简科技的ZT7系列（高于T700级）碳纤维产品全面应用于航空航天领域，公司已成为批量稳定供货商，而在航空航天装备生产过程中， 一旦型号确定，所用原材料不会轻易更改，因此中简科技的毛利率持续较高。江苏恒神毛利率持续为负，但有逐年好转的趋势，精功科技自上市以来毛利率呈下滑趋势， 暂无明显好转。从净利润来看，光威复材起步早，GQ3522型（T300级）碳纤维能够持续稳定为军方供货，近年来的碳梁业务成为公司又一核心业务，成为净利润新的增长极。中简科技积极投入研发，成为上市公司中净利润仅次于光威复材的企业，且净利润能够逐年增长。江苏恒神在2013年的取得正的净利润，此后净利润呈逐年下滑之势， 公司在成本控制上仍有待加强。产品与技术上，四家上市公司各有侧重。光威复材与江苏恒神主要产品分别是GQ3522 型(T300级)与HF10型（T300级）碳纤维及碳纤维织物，中简科技的主要产品是ZT7系列（高于T700级）碳纤维及碳纤维织物，精功科技主要产品是千吨级碳纤维生产线与碳纤维微波石墨化生产线。从技术水平来看，光威复材与中简科技相对较高，在T1000 级与M系列的碳纤维产品技术上都有所突破，江苏恒神的M系列产品尚处于研发阶段， 精功科技千吨级碳纤维生产线的核心设备和工艺主要来自国际引进。从专利上来看， 光威复材与江苏恒神专利数量较高，中简科技与精功科技（碳纤维领域）的专利数量相对较低。产能建设方面，光威复材与中简科技均有产能扩张的计划。2019年光威复材为扩大产能，计划在内蒙古包头市建设年产能10千吨的大丝束碳纤维生产项目，由公司与威海光威集团有限责任公司共同投资设立的内蒙古光威碳纤有限公司负责生产经营，目前该项目的两方股东已合计出资1000万，占内蒙古光威注册资本的10 。2019年中简科技公司通过发行股票的方式募投资金计划在现有高性能碳纤维生产线的基础上， 对公司原丝纺丝线进行扩建，同时在公司现有土地新建一条千吨级规模的氧化碳化生产线，新增T700级碳纤维生产能力1000吨/年。项目建成后，将进一步提升公司高性能碳纤维产品的产能和工艺水平，可以生产ZT7系列（高于T700级）、ZT8系列（T800 级）和试制ZT9系列（T1000/T1100级）碳纤维，满足不同高端客户和业务发展的需求。江苏恒神在2019年引入陕西化工集团成为公司的第一大股东，这将极大地改善公司的财务状况，未来能够更好地支撑公司向碳纤维全产业链的方向发展。精功科技的千吨级碳纤维生产线在2019年通过了中国纺织工业联合会的科技成果鉴定，截止到2019 年4月已累计签单4条，但由于公司控股股东精功集团有限公司受流动性危机、破产重组等影响，公司未来融资能力可能受到一定影响，并且此前与控股股东的子公司浙江精功碳纤维有限公司签订总金额为2.25亿元的2条碳纤维生产线的合同已进行终止， 公司财务状况可能恶化。四家上市公司中，光威复材与中简科技的市场占有率相对较高。四家上市公司中光威复材与江苏恒神的主要产品都是T300级碳纤维及碳纤维织物，构成直接正面竞争，中简科技与精功科技的主要产品分别是T700级碳纤维及碳纤维织物与碳纤维生产线， 不构成正面竞争。光威复材长期以来为军方稳定供货，碳纤维及其织物的客户与毛利率相对更有保障，2018年公司碳纤维及织物的营业收入同比增加21.22 ，毛利率达到79.99 。江苏恒神的实际产量与理论产能仍有差距，公司尚未实现盈利，据此推测光威复材在T300级的碳纤维及织物中占有相对较高的市占率。中简科技生产的ZT7系列碳纤维产品已正式进入批量生产阶段，公司也成为国内航空航天领域国产T700级碳纤维稳定批量供应商，在航空航天装备生产过程中，一旦型号确定，具有所用原材料不会轻易更改的特点，公司在T700级碳纤维及织物中具有较为稳固的市场地位。精功科技的主要产品是碳纤维生产线，截止到2019年4月的4条生产线订单均系与关联方签订，未来商业化应用还需进一步推广。综合而言，上市公司中光威复材是行业领导者，中简科技作为后起之秀正奋力前行。光威复材率先进入民用碳梁领域，目前已形成以军用碳纤维及织物、风电叶片主结构碳梁为双核心的业务布局，盈利能力稳定，目前已在内蒙古计划进一步扩张产能。中简科技的T700级碳纤维率先打破国外对高性能碳纤维的封锁限制，目前公司成为国内航空航天领域国产T700级碳纤维的稳定批量供应商，具有较高的毛利率和盈利成长能力，目前公司计划新建一条千吨级规模的氧化碳化生产线，新增T700级碳纤维生产能力1000吨/年。江苏恒神近年来经营状况有所好转，但碳纤维的实际产量与理论产能仍有差距，公司尚未实现盈利，在引入陕西化工集团成为公司第一大股东后公司的财务状况有所好转，未来能够更好地支持公司的发展。精功科技的碳纤维生产线有待进一步商业化推广，母公司陷入流动性危机可能对公司未来的融资能力带来不利影响。综合而言，四家上市公司中光威复材作为行业领导者，已经形成了完整的产业链布局，盈利能力稳定；中简科技作为后起之秀在T700级碳纤维的研发生产中独树一帜，并积极研发T800、T1000级等更高性能的碳纤维，未来成长可期。4.6 四家非上市公司概览中复神鹰是国内碳纤维行业的领导企业。中复神鹰碳纤维有限责任公司成立于2006 年，隶属于中国建材集团有限公司。经过十余年的发展，系统掌握了T700级、T800级碳纤维千吨规模生产技术以及T1000级的中试技术，在国内率先实现了干喷湿纺的关键技术突破和核心装备自主化，率先建成了千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线。目前累计向市场供应碳纤维超万吨，碳纤维市场的国产占有率连年保持在50以上，产品广泛应用于航空航天、碳芯电缆、体育休闲、压力容器、风电叶片等领域。2019年， 中复神鹰年产20千吨高性能碳纤维及配套原丝项目落地西宁，预计2025年建成西宁20千吨碳纤维生产基地，产能进一步扩大，并能够满足产品在航空航天、轨道交通等关键领域的应用。中安信深陷康得集团债务风波。中安信科技有限公司成立于2011年，主要业务是研发、生产和销售工业及民用碳纤维及其复合材料制品。2013年康得集团入股中安信并持 有中安信30 的股份，2016年公司完成首条1700吨/年高性能碳纤维、5000吨/年高性 能碳纤维原丝生产线的投产，并实现T700、T800、T1000高性能碳纤维稳定量产。2017 年，康得集团与荣成市政府签订《投资合作协议》，约定双方共同出资500亿，在荣成 市建设“康得碳谷科技项目暨年产66千吨高性能碳纤维项目”。2018年，由于康得集 团资金未能及时到位，项目已停摆。2019年，中安信收到《民事判决书》需对康得集 团的14.63亿本金及利息承担连带保证责任，所拥有的三宗土地一度被拍卖，并有多 家媒体报道中安信拖欠工资，预计中安信短期内无法回归碳纤维的正常生产经营活 动。兰州蓝星的碳纤维业务主要来源于母公司的收购。兰州蓝星纤维有限公司成立于2008年，隶属于“财富五百强”的中央企业中国化工集团。兰州蓝星的原丝技术来源于2007年中国蓝星（集团）总公司全资收购的英国老牌碳纤维生产企业，且具有自主知识产权及与世界同步水平的工艺技术，以大丝束低成本碳纤维为特色，产品广泛用于预浸布，塑料改性，缠绕气瓶等行业，目前碳纤维产能3100吨/年。太钢钢科的高端碳纤维千吨级基地稳步推进。山西钢科碳材料有限公司始建于2012 年，是一家集高端碳纤维及其复合材料生产、研发、贸易为一体的新材料企业。母公司太原钢铁（集团）有限公司是集铁矿山采掘和钢铁生产、加工、配送、贸易为一体的特大型钢铁联合企业，也是全球不锈钢行业领军企业。公司目前高端碳纤维产业基地建设稳步推进。一期工程-T800级聚丙烯腈碳纤维百吨级生产专线稳定连续运行， 具备向用户批量提供6K、12K和24K规格产品的能力，是国家级研发项目的正式参与单位。二期工程-年产500吨高性能碳纤维项目已建成进入试生产阶段。以低成本为特征的高端碳纤维三期工程正在紧锣密鼓筹建中。高端碳纤维产业基地已具备向国家重要领域长期供应关键新材料的保障能力。综合而言，四家非上市公司中中复神鹰是国内碳纤维行业的领导企业，太钢钢科研发生产能力正稳步推进。中复神鹰2018年的理论碳纤维产能达到6000吨，位居全国首位，碳纤维的国产占有率连年保持在50 以上，公司计划在西宁建造20千吨碳纤维生产基地，未来产能进一步扩大。太钢钢科依托母公司太钢集团的强大实力，具有稳定的研发生产能力，2018年太钢钢科的理论产能达到1200吨，公司目前已经建成的一期工程-T800级碳纤维生产专线能够稳定运行，二期工程已进入试生产阶段，正在筹建以低成本为特征的高端碳纤维三期工程。中安信由于深陷康得集团债务风 波，原本计划年产66千吨的康得碳谷项目已停摆，正常的生产经营活动可能也会深受影响。兰州蓝星的产品以大丝束低成本碳纤维为特色，与其他主要应用于航空航天、体育休闲等领域不同，兰州蓝星的产品广泛用于预浸布，塑料改性，缠绕气瓶等行业，2018年的产能达到3100吨。5. 投资建议（1） 国内碳纤维的增长空间巨大。随着碳纤维技术的不断发展，碳纤维应用领域不断扩大，需求也呈上升趋势，预计到2020年，全球碳纤维需求总量将达到112.1千吨， 年均复合增长率达到9.83 ；预计2020年国内碳纤维需求将达到40.29千吨左右，年均增长速率约14.19 。在市场规模增长方面，目前国内的碳纤维主要应用于体育休闲等领域，国外已经成熟运用的航空航天和工业领域将成为未来国内市场的主要增长来源。粗略估计国内军用飞机的更新换代与C919飞机的全面交付将分别带来3.9亿与2.46亿美元的需求市场，建议关注行业龙头。（2） 碳纤维的发展适应国家产业政策和地方发展需要。碳纤维产业是国家鼓励的基础性战略性新兴产业，目前国内碳纤维产业发展还处于初级阶段，为实现军事和民用重大装备的自主保障，近年来国家和地方政府出台多项产业政策，支持碳纤维产业的发展。在国家多项政策支持以及国家相关部委及地方政府等多部门重点扶持下，国内碳纤维产业发展迅速，对促进国民经济的发展，提升国家的综合实力将起到重要的作用。（3）碳纤维应用领域广阔，是我国亟需的战略新兴材料。高性能碳纤维产品具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐高温、耐腐蚀、抗冲刷及溅射以及良好的可设计性、可复合性等一系列其他材料所不可替代的优良性能，是一种与国民经济和国防安全密切相关的关键材料，是战略核武器和新一代战斗机等先进武器装备以及发展新型卫星、飞船等国防高技术必不可少的战略新兴材料。随着国内碳纤维技术的成熟与下游产业应用水平的提高，碳纤维将维持高速发展。（报告来源：万联证券）如需报告原文档请登录【未来智库】。

如需报告请登录【未来智库】。1、前言碳纤维(carbon fiber，简称CF)，是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。碳纤维由于其性能、形态、制造方法、起始原料的差异，因此碳纤维不仅有工业生产的产品，也有尚处于实验阶段，以及尚难以预测其前景的种类，产品范围非常广泛， 任何一种产品在不同生产阶段与应用阶段的技术开发都在持续的进步当中。本文主 要介绍市场上常见的碳纤维及其相关生产技术，实验室中的分类型号在此不做讨论。2、碳纤维分类简介2.1 以原料体系分类碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈（PAN）基三大种类，各有不同的使用场景和生产方法。其中沥青基碳纤维碳收率最高，可以达到80 -90 ，但是在实际生产中，为了从沥青中获得高质量、高性能的碳纤维，必须要对沥青精修精制、调制。此过程会大大增加生产成本，即使沥青原料来源丰富，价格低廉，也难以应用于大批量工业应用制造。而PAN基碳纤维综合性能最好、生产工艺成熟简单、应用最广、产量最高、品种最多，是目前全球碳纤维市场的主流碳纤维产品，产量占全球碳纤维总产量的90以上。2.2 以产品形态分类市场上常见的碳纤维产品都是绕着纸筒卷曲起来的连续纤维束，纤维束中包含1000 到数万根直径为5-8μm、断面为圆形或椭圆形的碳纤维细丝。目前碳纤维的基本形态有连续长纤维和短切纤维（长度为1-100mm的碳纤维）两种，在实际使用中，根据加工方法和最终制品的形状等，可以分为各种不同的形态。即通过对连续长纤维和短切纤维精修各种加工，从而获得织物、编织物、纸、毡等形态。2.3 按照力学性能分类碳纤维的机械性能会根据具体的型号、级别的差异而在一个很宽的范围内变动。其中最重要的几个性能指标为拉伸强度，弹性模量和密度。碳纤维的拉伸强度越高，则说明纤维轴线可以承受的载荷就越高，材料强度越大；弹性模量越大，表示纤维在一定的载荷下的变形量越小，即纤维的刚性越好；密度越小，同体积的纤维重量则越低， 相关复合材料的减重效果就越好。根据碳纤维力学性能的差异，我国已于2011年11月13日颁布了《聚丙烯腈（PAN）基碳纤维国家标准（GB/T26752-2011）》，将碳纤维分为高强，高强中模，高模与高强高模四种，由于日本东丽在全球碳纤维行业具有绝对领先优势，国内在一些相关报告中也会使用日本东丽的T系列与M系列标准进行分类。2.4 按照丝束大小分类碳纤维的相关技术标准中，K表示碳纤维单丝的数量，如1K代表一束纤维丝里包含了1000根单丝。一般而言，1K、3K、6K、12K和24K的被称为小丝束；48K、60K、80K、120K及以上的则称为大丝束。小丝束的产品是碳纤维的标准品，乃是碳纤维复合材料成品开发的基本素材。小丝束碳纤维在工艺控制上要求更严格，碳化等设备造价高， 主要应用于国防军工等高科技领域，以及体育用品，如飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球拍等。大丝束碳纤维成本相对较低，具有更高的性价比，不过在产品的开发初期，存在着性能难以提高、加工过程操作困难等问题。目前主要应用于医疗器械、机电、土木建筑、交通运输和能源等工业领域。3、PAN 基碳纤维的制作工艺流程分析我们以目前市场主流的丙烯腈（PAN）基碳纤维产业链为例，完整碳纤维产业链包含上游的原油化工产业，中游的原丝加工、碳纤维相关产物以及碳纤维复合材料生产加工、核心机械制造以及下游的应用市场组成。PAN基碳纤维的制备流程从PAN原丝制开始，通过丙烯腈（AN）单体聚合再通过湿法或干湿法纺丝制得PAN原丝；经过预氧化（200～300℃）、碳化（1000～1500℃）、石墨化（2500～3000℃）的过程，使线性的聚丙烯腈高分子产生氧化、热解、交联、环化等一系列化学反应并除去氢、氮、氧等原子形成石墨态的碳纤维；再通过气相或液相氧化等表面处理赋予纤维化学活性，施加上浆剂进行上浆处理来保护纤维并进一步提高与树脂的亲和性；最后收卷包装形成碳纤维单向带，或再通过编制形成碳纤维织物输出向下游销售.3.1 PAN原丝的制造工艺碳纤维产业的研发初期，主要产品为普通腈纶碳纤维，但是这种制作工艺难以获得高力学性的碳纤维产品，只有使用专门经过优化的PAN纤维，才能提高碳纤维的性能。这种为了获得高性能碳纤维而专门优化后的PAN纤维，就被称为原丝。PAN原丝是制造碳纤维的原材料，原丝的性能可以在很大程度上决定碳纤维的性能，也就是说，如果想要获得性能优良的碳纤维，必须首先有性能优良的PAN原丝。PAN原丝的性能，从本质上来说主要取决于其中的PAN分子的结构和排列形式。其中PAN分子结构的控制主要集中在聚合工艺，而PAN分子的排列形式则主要在纺丝工艺中形成。3.1.1 聚合工艺用于制备碳纤维的PAN聚合物必须经过特殊的优化设计，其中关键的是聚合工艺的设计，因为这将直接影响到原丝中PAN分子的结构。丙烯腈聚合属于自由基加成反应是一个放热过程。丙烯腈单体每一次加成聚合都需要打开一个C=C双键，同时生成两个σ单键，从而放出热量。且得到的PAN纤维中PAN分子链规整度较好、结晶度较高，但纤维缺乏柔性，不利于后续工序进行。另外，PAN均聚物的预氧化初始温度较高，由于在预氧化初始阶段会产生放热反应，集中放热会导致原丝中PAN分子链的断裂，并形成大孔缺陷结构，影响生产工艺稳定性和碳纤维质量，是制作的难点之一。因此在实际生产过程中，通常将丙烯腈与一些共聚单体进行共聚，可有效地控制预氧化过程中的放热反应，在后续步骤中获得质量更高的碳纤维。衣康酸（IA）、丙烯酸甲酯（AA）、甲基丙烯酸甲酯（MAA）等是常用的共聚单体，这些共聚单体可调节纺丝溶液的可纺性。并改善凝固浴中的相分离过程。获得结构较为致密的PAN原丝。此外，在预氧化时可引发分子内环化作用，使环化反应由自由基型转化为离子型，并增加原丝的氧渗透性，有利于预氧化过程工艺控制。丙烯酸酯中性共聚单体具有增塑作用，提高PAN的溶解性并改善溶液的流变性能，使其具备可纺性，同时改善预氧化过程中氧气向原丝中的渗透。而衣康酸等含羧酸基团共聚单体的存在可以改善PAN原丝凝固过程中凝固介质向纤维内部的渗透性，改善PAN 原丝凝固过程，提高凝固均匀性。此外，羧酸基团影响PAN原丝的预氧化难易程度、放热性能和碳产率。需要指出的是，共聚单体的存在也会影响PAN基碳纤维制备过程中的成环过程，从而影响碳纤维的结构和性能。因此，用于制备碳纤维的PAN树脂中共聚单体含量通常<5 。除了含量之外，共聚单体在PAN分子链上的序列分布对原丝结构均匀性、预氧化工艺稳定性乃至最终碳纤维的性能均会产生重要影响。因此，需要根据共聚单体特点，结合工艺过程控制以及聚合物设备的调整，实现共聚单体在 PAN 分子链上尽可能均匀分布，为制备高性能碳纤维奠定至关重要的物质基础。PAN聚合溶液制备主要有一步法和两步法：一步法通常是丙烯腈在二甲基亚砜（DMSO） 中聚合，经脱单脱泡后直接用于PAN原丝制备；两步法通常采用PAN水相沉淀聚合，所得PAN粉体经水洗、干燥后再溶解于DMSO和二甲基乙酰胺（DMAC）等溶剂中制备纺丝溶液。中国大部分碳纤维生产厂家的PAN原丝制备采用一步法，而吉林化纤集团生产PAN原丝则采用两步法。两步法技术较难，且较一步法成本更高，且容易引入杂质导致聚合物粒径较大而不易制得高质量的PAN原丝，使用难度较大，所以目前使用企业较少。在广泛采用的DMSO溶液聚合一步法制备PAN原丝工艺流程中，基于聚合装备和技术传统，我国碳纤维生产厂家大都采用间歇或半连续聚合工艺流程。因为连续聚合的聚合釜内始终充满物料，并采用全混合方式，难以避免超长停留时间的分子链出现， 而如果改用间歇聚合法能够杜绝这一弊端。间歇聚合，即聚合主体过程在独立设备和时段内一次完成，进出料均为间歇过程，严格按批次操作。其生产过程与连续聚合的不同之处在于，配制好的原料助剂溶液按批次间歇送入第一聚合釜，不与任何已反应物料发生混合，在其中完成由单体到高分子长链的全过程，达到工艺所需的转化率（90 左右）；此后的各工序与连续聚合没有大区别，但需要在适当位置增加贮存设备连接间歇和连续过程。相比于连续聚合工艺，间歇聚合为单釜聚合可以变条件少，操作弹性小。流程短，出现各种问题容易解决杜绝了超高分子量的丙烯腈链，获取的纺丝液质量更可靠，更适合我国碳纤维的生产情况。3.1.2 纺丝原液的制备纺丝原液是纺丝的原料，其性能直接关系到原丝的性能，因而对其有比较严格的限制。所谓的纺丝原液，是指溶液聚合后，通过一定的工艺过程脱除未反应的单体和体系中的微小气泡，调整聚合物到一定浓度的聚合物溶液。纺丝原液有两个需要注意的问题：第一是凝胶化。PAN聚合物溶液容易产生凝胶现象，通常储存温度越高，聚合物的浓度越大，凝胶产生的速度越快，因此防止凝胶是纺丝原液储存条件确定时需要主要考虑的问题；第二是纺丝原液的过滤。在纺丝之前，必须尽可能地除去纺丝原液中的固态杂物、未溶解的聚合物、聚合物凝胶等，否则会大大提高原丝和碳纤维制造过程中的断丝频率，严重者可能造成喷丝板堵塞，对生产的稳定性造成很大的影响。工业上通常采用两级过滤以提高滤芯的使用效率和寿命，滤芯的最小孔径为5μm,甚至为2μm。3.1.3 纺丝工艺在PAN原丝纤维的制备过程中，纺丝液从喷丝组件喷出，进入凝固浴后凝固成纤维状固体。对于初生的原丝纤维，其内部的PAN大分子几乎是无序排列的，这种无序排列不利于原丝拉伸强度的提高，从而直接影响碳纤维的性能。为了获取结构致密的PAN 原丝，必须对纤维进行牵伸，对原丝施加的牵伸倍率越高，原丝内的PAN大分子链的排列规整度越高，纤维的结构就越致密，越有可能获得高性能的碳纤维。PAN基碳纤维的纺丝方法通常有熔融法、干法和湿法。由于PAN聚合物的分解温度与其熔融温度接近，因而一般在工业化生产中无法采用熔融纺丝。干法纺丝是最早工业化的PAN纺丝方法，利用干法纺丝可以获得致密的原丝，这对获取高性能的碳纤维是十分有利的，但由于其生产能力差，未能在碳纤维原丝领域获得工业应用。从生产性和设备的复杂程度考虑，目前湿法纺丝是工业上普遍采用的纺丝方法。目前市场上的主流的湿法纺丝是指聚合物的凝固过程发生在液相中的纺丝方法。因而，喷丝板浸入在凝固浴中，纺丝原液通过喷丝板直接进入凝固浴的湿喷湿纺（wet jet wet spinning）和喷丝板不与凝固浴直接接触，纺丝原液从喷丝板喷出后首先经过一定距离的空气段，然后进入凝固浴中凝固，这种方法称为干喷湿纺（dry jet wet spinning），上述的两种方法都属于湿法纺丝。在国内，习惯将湿法纺丝仅指湿喷湿纺，而干喷湿纺有时候又被成为干湿法。与湿法相比，干喷湿纺技术可以明显提高在纺丝过程中的牵伸倍率，从而提高整体纺丝速度，更加方便调控纤维的结构形成过程以及其物理机械性能，在某些情况下还有利于溶剂回收和改善操作环境。这两种纺丝方法，在PAN基碳纤维原丝的工业化生产中都有应用，各有优劣。国内目前T300碳纤维生产主要采取的是湿法纺丝，也就是原丝液从喷丝头喷出来，直接进入凝固液。这样纤维内部产生的孔隙和缺陷相应的增多，同时由于溶剂向外扩散受阻，在预氧化碳化阶段溶剂分子挥发，会留下很多缺陷。这些缺陷最终会遗传给碳纤维，造成碳纤维强度低。T700碳纤维的生产则采取了不同的路线，大多使用了干喷湿纺技术，就是原丝液从喷丝孔出来，不直接进入凝固液，而是先经过一段空气段在进入凝固液。因为聚丙烯腈溶液粘度大，需要在一定压力下才能喷出纺丝孔，原丝液从孔中出来就会膨胀，这个时候在牵伸的作用下，原丝液直径慢慢变细。同时由于表层还没有接触水，所以表层和芯部的收缩率是一样的，牵伸不会产生表面塌陷。这样会使纺制出来的原丝截面更规则，表层和芯部物相均匀，产生的缺陷相对较少。所以后续的预氧化和炭化遗传的缺陷也会少，因此T700碳纤维的强度就会比T300高。实际应用中，这两种方法各有优劣势，湿法在对相应生产工艺进行一定的优化后，也能生产出T700，T800强度的碳纤维原丝。湿法产品表面结构相对更利于与树脂等基体材料复合进而通过成型制造加工成复合材料构制件，但是生产效率相对较低会使生产成本比较高，因此更适合应用在对性能及其稳定性要求比较高的高端装备领域；干湿法工艺生产效率相对较高，生产成本更低，产品更适合应用在对性能要求不是很高但是更关心经济性的一般工业和民用领域以及以缠绕为成型工艺的应用领域。因此选择湿法产品或是干湿法产品，很多时候不是由生产者决定的，而是由最终是由用户决定的。3.2 碳纤维的制造工艺碳纤维制造过程核心是将前述纺丝过程获得的PAN原丝经过一系列高温热处理工程转变为碳纤维的过程。碳纤维生产速度与原丝生产速度差别很大，国际的干喷湿法的速度最高已经到1000米/分，国内也达到了500米/分,但是碳纤维则基本小于20米/分。因此，这两个过程无法组织成一条连续的生产线，而只能分为两个相互独立的部分。在整个碳纤维制备过程中，高温处理设备是碳纤维生产线中最为核心和关键的设备， 设备的稳定性和可靠性对碳纤维生产线的连续运行和碳纤维的产品性能具有直接的 影响。整体来看，我国的高温技术和高温设备与国际先进水平相比，仍然具有一定的差距，国内新建的碳纤维生产线中，多数是采用国外进口的高温设备。3.2.1 预氧化预氧化是指在200-300℃的温度下，在氧化性气氛中施加一定的张力，对PAN原丝进行缓慢温和的氧化，通过在PAN直链基础上形成大量环状结构来达到可以耐高温处理的目的。预氧化后得到的纤维（一般为预氧化纤维）的密度可以提高到1.3g/m以上。通常为了达到这样的密度要求，需要纤维在氧化炉中的停留时间长达1h以上。因此， 预氧化过程是碳纤维制造全过程中最耗时、耗能的工序。所用的氧化性气氛从经济上考虑自然是空气最佳，其他一些氧化性气体如氧气、二氧化氮、二氧化硫、臭氧等也会在工业或实验中得到应用。预氧化纤维的结构均质是制备高性能碳纤维的前提，因为原丝预氧化过程中形成的纤维结构和缺陷都会遗传到碳化阶段，会最终影响碳纤维的各方面性能。氧化过程中的工艺参数主要包括温度及其梯度分布、预氧化气氛、预氧化时间、牵伸力等。碳纤维的芯部模量与纤维中皮层结构致密性和取向度有关，其中疏松而排列紊乱的预氧化纤维结构，其芯部模量较低。一般来说，纤维预氧化的时间短，皮层结构薄；预氧化时间较长时，生成碳纤维的皮层结构较厚。预氧化的生产工艺使用的相关参数低（如牵引力、温度等），加工时间长，则不易形成明显的皮芯结构，但相对的生产效率较低。在生产碳纤维的全过程中，防止纤维皮芯结构给碳纤维结构带来两相性现象是制取均质碳纤维的重要因素。其中热风循环系统是工业预氧化炉中技术含量最高的部分，也是不同预氧化炉生产商提供的预氧化炉中差别最大的部分。热风循环系统直接形成预氧化炉内部的等温区域，因此对炉体内部工作空间的温度均匀性有决定性的作用。PAN纤维的预氧化过程是一个放热过程，在预氧化过程中会产生大量的反应热，这些热量如果不能及时转移排除，会造成蓄热和局部过热，从而影响纤维的氧化均一性，严重的甚至会造成纤维烧断乃至起火燃烧。因而热风循环系统在设计时必须考虑这一点，在恒温区，温度波动最好控制在±2℃以下，需要通过对风量、风速、风向等进行严格的计算与巧妙的设计，来实现炉体内部温度的均一。此外，预氧化的时间也和成本直接挂钩，改进预氧化技术，减少碳纤维预氧化时间也是目前预氧化相关工艺的发展方向之一。目前我国鲜有企业制造的预氧化炉能把这所有相关指标全部做好，这也是我国碳纤维企业和世界龙头碳纤维企业的重要差距之一。3.2.2 碳化和石墨化预氧化纤维要紧接着进行碳化过程。碳化过程是将经过预氧化，在高温下不会燃烧的预氧化纤维在氮气护下于300-1500℃的高温中进行处理，在高温的作用下脱除大部分非碳纤维元素的过程。在碳化过程的初期，300-400℃的区间内，PAN直链发生断裂， 开始进行交联反应；400-900℃区间，PAN的热分解反应开始，释放出大量的小分子气体，石墨结构开始形成；900℃以上，残存的氮原子以氮气的形式开始脱落，碳元素含量迅速升高，石墨构造发达，纤维整体发生收缩并形成具有良好机械性能的碳纤维。处理后的纤维中碳元素质量分数至少达到92 以上，总计失重55 -56 。石墨化过程并不是碳纤维制备的必须过程，它是一个可以选择的过程。在传统工业化制备方法中，如果期望获得高弹性模量的碳纤维，则进行石墨化过程；如果期待获得高强度的碳纤维，通常则不需要进行石墨化过程。石墨化过程的处理温度在2000℃以上，时间很短，只要几秒即可，为了防止在此高温下氮气与碳元素反应，保护气氛需要采用惰性更强的氩气。保护气氛的作用第一是保持低高温炉内正压，第二个作用就是带走有毒的热解产物。经过石墨化后，碳纤维中的碳元素含量可以达到99.9 以上， 因此一些地方将这样的碳纤维称为石墨纤维。高温使得纤维内部形成发达的石墨网面结构，牵伸则使这些石墨结构规整化，两者对最终纤维的性能都有重要的影响。3.2.3 表面氧化处理经过碳化的纤维，表面基本由碳原子组成，因而具有很强的化学惰性，但是纤维需要与树脂等基材复合，要求其表面具有适当的活性，因而要通过表面氧化处理过程提高纤维表面的含氧活性官能团的数量。氧化方法有很多种，工业上主要使用电化学氧化法。电化学氧化处理利用了碳纤维的导电性,将碳纤维作为阳极置于电解质溶液中, 通过阳极电解所产生活性氧氧化碳纤维表面,从而引入含氧官能团,以提高复合材料界面粘接性能。碳纤维表面氧化程度可以通过改变反应温度、电解质浓度、处理时间和电流大小来进行控制。电化学氧化所使用的电解质有硝酸、硫酸、磷酸、醋酸、碳酸氢铵、氢氧化钠、硝酸钾等。目前最常使用的是碳酸氢铵等铵类电解液，因为其不腐蚀设备，且电解效果较好。3.2.4 上浆剂处理碳纤维表面是惰性的类石墨结构，虽然这样的结构使其具有良好的耐腐蚀性，但同时也使得纤维与树脂之间的浸润性降低。因此上浆剂的存在能有效地使碳纤维被树脂充分浸润，减少预浸料中的空气含量，降低复合材料的孔隙率。上浆剂是均匀覆盖在碳纤维表面的一层薄薄的树脂层，其在纤维中的质量分数为0.3～1.2，尽管其含量很低，但对碳纤维的性能及其编织布、预浸料的制备、复合材料的性能都有重要的作用。根据不同的规格，一束碳纤维中包含成千上万根碳纤维单丝，因此上浆剂的首要功能就是将大量的单丝集束成一束，防止纤维起毛松散；另外碳纤维在生产和编织的过程中会与多个滚轴摩擦，如果没有上浆剂层的保护，碳纤维单丝很容易断裂，从而使纤维本体的强度降低。目前上浆剂主要分为三类：溶液型上浆剂、乳液型上浆剂以及水溶性上浆剂，市面上目前主要应用的是乳液型上浆剂。3.3 碳纤维预成型织物生产预成型物的定义是在被置入模具进行树脂含浸之前，根据设计好的结构细节而提前赋型的碳纤维增强体。目的在于防止后续工业生产中对碳纤维造成损伤，以及提高在厚度方向上的强度。碳纤维预成型物有很多种类，用编织方式分类可以分为梭织物， 编织物，针织物等。梭织物是由两条或两组以上的相互垂直纤维束，以90度角作经纬交织而成织物，纵向的纤维束叫经纱，横向的纤维束叫纬纱。编织物是提供纤维束的锭子在圆周方向移动的同时，将纤维素引出，引出的纤维素通过在垂直方向组装，不断在长度方向上倾斜延伸形成彼此交叉的结构。针织物是由纱线顺序弯曲成线圈，而线圈相互串套而形成织物的过程，可以横向或纵向地进行，横向编织称为纬编织物， 而纵向编织称为经编织物。针织物具有良好的伸缩性和弹性，其生产过程自动化程度高，需要的人工数量少，是在3D织物的重要编织方式之一.3.4 碳纤维中间成型产物通常所说的碳纤维中间成型产物，包括预浸料，预混料，CFRTP颗粒，SMC和BMC等， 各自用于各种不同的目的和用途。其中，预浸料和SMC是最为重要、使用最广泛的两种中间产物。预浸料是用来满足制造高精度、高性能的纤维增强复合材料的前置要求， 通常使用环氧树脂作为基体树脂。SMC等则更加重视在产品制造过程中的成型性，而且使用的增强纤维均为短切纤维。随着碳纤维在一般工业领域，特别是汽车工业内的应用展开，SMC配合模压成型技术一起高效率、低成本的优势，成为备受关注的一种成型技术.3.4.1 预浸料预浸料是将增强纤维与树脂一体化后，以提高品质和作业效率为目的的二次加工产品。主要作为高精度、高性能纤维增强树脂材料的成形中间基材使用。以CFRP（碳纤维复合材料）为代表的先进复合材料中，过半数都是通过预浸料成形的。预浸料作为复合材料的中间材料是把增强纤维浸渍在基体中所制成的预浸料片材产品，所用的增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等。所用的基体主要有聚酯树脂、环氧树脂、热可塑性树脂等。预浸料的制备即用树脂浸渍纤维或织物，有很多的生产工艺方法，因树脂基体的不同而采用不同的工艺。目前预浸料的生产多采用热固性树脂，如环氧树脂，酚醛树脂等。生产工艺主要有溶液法和热熔法。溶液法由工艺中树脂含量难以控制，而且存在污染环境等问题，因此在实际生产中多采用热熔法生产工艺。热熔法预浸料的优点是树脂含量可控，可以生产出规定克重的预浸料，控制精度高，树脂膜均匀性好，预浸料外观好，预浸料挥发份含量少，工艺安全。为了充分发挥碳纤维的增强效果，预浸料中使用的树脂材料一般是综合特效优良的环氧树脂，在一些特殊领域，也是用酚醛树脂和双马来酰亚胺树脂。3.4.2 SMC片状模塑料（SMC）是由织物预浸料发展而来的一种薄片状中间成型材料。SMC的成型过程是通过将树脂与短切碳纤维（6-50mm）在两张塑料薄膜之间压成片状（3mm左右的厚度）而得到的一种中间成型材料。首先将树脂均匀涂覆在塑料膜上，然后将切断的纤维散布在涂布面上，在通过压延、脱泡后即可得到SMC成品。SMC产品目前在企业工业领域使用较广。因为SMC作为一种中间产物，可以进行较长时间的储存，并且SMC对于设计者而言是一种熟悉的材料，现有大部分汽车生产商已经具有SMC部件的制造与使用能力，因而不需要大量的新投资，可以直接替代使用。3.5 碳纤维复合材料的生产碳纤维复合材料是指至少有一种增强材料是碳纤维的复合材料。无论形态如何，连续纤维或者短纤维，单向或者多项、编织或者非编织，都是碳纤维复合增强材料，其优异的比强度和比模量性能可以带来明显的耐用度与减重效果。并且，碳纤维作为添加物还可以提高复合材料的导电和导热性能，且由于碳纤维的热膨胀系数非常小，还可以用来提高复合材料的尺寸稳定性。因此，尽管有着固有的脆性，碳纤维还是成为先进复合材料领域中最为重要的增强纤维之一。碳纤维可以与不同的基体材料（如树脂、陶瓷等）进行复合，形成各种不同的复合材料。其中最常见的是树脂基碳纤维复合材料（CFRP），以其明显的减重增强的作用而广泛应用于航天航空、体育休闲用品以及压力容器、风力叶片、汽车制造、建筑补强等一般工业领域。良好的导热性和接近与零的热膨胀系数，使其在电器领域以及要求尺寸稳定性的空间结构领域也具有无可比拟的优势。对于碳纤维复合材料而言，可以根据在成型过程中对模具的使用情况将成型方法分为开模成型（手糊成型、喷射成型、缠绕成型、热压罐成型等）、对模成型（树脂传递成型，模压成型，注塑成型，真空袋成型）和其他成型方法（板材层压，连续拉挤成型）三大类，每一类下又具体有很多种不同的成型方法。不同的成型工艺各有优势、劣势以及局限，如果选择的成型工艺不合适，可能会大大增加产品的成本。一般来说， 如果产品尺寸较小，但是需要数量多，最好采用模压成型等可以机械化连续生产的成型方法，如果产品尺寸大、形状特殊，但是需要数量小，可以采用手糊法、热压罐法等，结余两者之间可以采用树脂传递成型法，管道、高压罐等回转体类的部件特别适用于缠绕法。3.5.1 手糊与喷射成型作为不主动进行湿式层压，加热加压的成型方法的代表，手糊成型法和喷射成型法是目前较为基础的碳纤维复合材料成型方法。手糊成型法是最早被使用的成型方法之一，可以所是所有成型方法的出发点，不需要特殊装备，成型的产品和大小自由度高， 因而至今仍是很多复合材料制品的首选成型方法。喷射成型法则是先通过切断装置 将纤维切断后，通过喷枪将切断的纤维与树脂一起喷射，使其均匀地沉积在模具上， 算是手糊成型法的一种机械化、省力化的一种改进手段，但是不适用与航空航天等需要高性能材料的应用领域.3.5.2 模压成型为了提高手糊成型法中产品的厚度精度和表面品质，在用预浸料等制备成的层合板上加保护膜，然后将其置入模具并在一定温度和压力下硬化的成型方法，即模压成型。模压成型最基本的是冲压，通过冲压形成机来提供压力，可以获得高性能的CFRP 板材和各种形状的产品。作为模压成型的各种延伸和发展出来的新成型技术，有真空袋成型、压力袋成型、热压罐成型等技术。其中热压罐成型是最早开发用于航空结构复合材料制造并仍普遍使用的一种技术，特别是针对于一些大尺寸、形状复杂的制件。热压罐成型工艺流程为：将单层预浸料按预定方向铺叠成的复合材料坯料放在热压罐内，在一定温度和压力下完成固化过程。这种成型工艺采用的原料也是碳纤维预浸料中间体，其具有可固化不同厚度的层合板、可制造复杂曲面零件、使用范围广泛、工艺稳定可靠等优点，但也存在设备投资成本高、工艺生产成本高、制品大小受热压罐尺寸限制等缺点，适用于制造飞机舱门、整流罩、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。3.5.3 缠绕成型技术纤维缠绕成型法（filament winding, FW）可以更大程度地发挥补强纤维的强度。其基本操作过程是将连续纤维束在液体树脂中浸渍后，缠绕在模芯上，常温或在炉内加热硬化，脱模后即得产品（湿法缠绕）。与此相对的则是干法缠绕，即使用相应的预浸料再加热的同时进行缠绕。缠绕成型多用于通用级别的管材、容器等圆筒状的产品，如钓鱼竿、高尔夫旗杆以及各种工业用管材、压力容器制品、火箭喷嘴等，也可以用于多边形的飞机部件、风车叶轮等复杂断面物体的成型。3.5.4 RTM成型技术树脂转移模塑成型(RTM: Resin Transfer Molding)技术是一种低成本复合材料的制造方法，最初主要用于飞机次承力结构件，如舱门和检查口盖，现已经成为近几年航空航天材料加工、汽车组件装配领域研究最为活跃的方向之一。RTM技术具有高效、低成本、制件质量好、尺寸精度高、受环境影响小等优点，可应用于体积大、结构复杂、强度高的复合材料制件的成型。RTM工艺的主要原理是在模腔(模腔需要预先制作成特定尺寸)中铺放按性能和结构要求设计的增强材料预成形体，在一定压力范围内， 采用注射设备将专用树脂体系注入闭合模腔，通过树脂与增强体的浸润固化成型。它是一种不采用预浸料，也不采用热压罐的成形方法。RTM主要的派生技术有真空导入模塑工艺、柔性辅助RTM、共注射RTM及高压RTM (HPRTM) 等。其中，HP-RTM采用预成型件、钢模、真空辅助排气，高压注射和高压下完成高性能热固性复合材料的浸渍和固化工艺，实现低成本、短周期(大批量)、高质量生产， 宝马在德国兰茨胡特工厂的碳纤维车身生产便是采用该工艺。HP-RTM可以生产高质 量、高精度、低孔隙率、高纤维含量的复杂复合材料构件，具有生产效率高、数分钟内即可固化、模具产品采用CAD设计、制造容易并可多次使用等优点。3.5.5 拉挤成型技术拉挤成型是通过连续的拉拔进行赋形的方法，即是将纤维束在树脂中浸渍后，通过预定内腔型面的模具，以微波加热等手段使其形成迅速进入凝胶化状态，从而实现固化赋型的目的，其典型的型面有圆形、方形、工字型等。航空设备制造企业JAMCO公司开发出的先进挤压成型（advanced pultrusion, ADP） 技术，是用碳纤维预浸料连续拉挤成型，理论上可以获得任意长度的CFRP材料。这种技术由于可以实现自动化的连续成型，因而加工效率高成本低，可以获得品质优良、内部孔隙率极低并且具有精确尺寸的产品。ADP技术特别适用于具有一定的断面形状（如 C、H、L、Ω等），且长度方向要求非常直的部件的成型，比如客机的主翼、垂直和水平尾翼等。目前，其产品已用于空客A300系列各型号飞机的垂直尾翼以及在A380中用于作为承力结构的二层地板。3.5.6 注塑成型注塑成型主要用于短纤维增强热塑性树脂,将调制好的树脂/短纤维混合物等储存在储罐中，在重力的作用下进入套筒，套筒外壁的加热装置将温度加热到树脂的熔点以上，并且螺杆的高速剪切也会产生大量的热量加速树脂的软化和熔解。在螺杆的作用下，物料被集中在套筒的前端，通过喷嘴将其摄入模具，冷却脱模后即可获得成品。目前注塑成型比冲压成型等技术更容易应对复杂形状成型，尺寸精度也很好，容易实现自动化。但由于螺杆的高速转动会对纤维造成一定的损伤，且难以控制纤维的取向性，因此只能获得各向同性的产品。即使如此，注塑成型仍然非常适合具有大规模生产要求，且对力学性能要求不是很严苛的CFRP部件的成型，例如汽车前端板的加工等。3.5.7 铺放成型技术一直以来，用于航空航天领域的CFRP构件大多使用预浸料工艺，但是预浸料工艺的成本较高，尤其是预浸料的裁减和铺叠过程，是人工成本和人工时间消耗最大的环节。在欧美等发达国家，由于技术工人的人力成本高昂，该问题尤为突出。并且手工铺叠和裁剪对于大型化和整体化的航天航空复合材料构件而言，无论是从工期保证还是 质量上都难以满足要求。铺放成型工艺是在纤维缠绕成型工艺的基础上发展起来的全自动制造技术，是自动铺丝成型（automated fiber placement, AFP）技术和自动窄带铺放成型（automated tape layer, ATL）技术的统称。自动铺放技术是由飞机制造商与材料供应商共同研究开发出来的成型技术，其主要目的是通过实现自动化和高速化，完成对大型复合材料部件的成型，提高生产效率、降低生产成本。目前为止，航空航天领域内最大的单一复合材料部件就是通过ATL技术来生产的。由于能够对大型部件一次成型，这也减少了部件的组装成本。正是由于自动铺放技术的出现，CFRP复合材料在商用客机上的规模化应用才能够成为现实。复材工艺不是不变的，反而，它也会随着技术的发展和市场的拓宽而改变。风电碳纤维的成型技术最早是采用经典的预浸料铺放，这种方法昂贵，且存在生产效率低下， 产品性能差等问题。后来，借鉴玻璃纤维的工艺方法，多层织物真空灌注，但是碳纤维相比玻纤拥有较好的浸润性，导致碳纤维织物在制作的过程中必须留出树脂的流 道，这就导致织物需要特殊的技术，带来了昂贵的成本，另外，织物很难保证在树脂的冲击之下，纤维的直线度，这就直接影响了复合材料的性能。当VESTAS采用了便于大规模生产的拉挤板之后，风电叶片采用碳纤维的用量飞速增长，因为这个技术路线体现了之前工艺不具备的性价比。目前，随着整个风电行业向大型化风机发展，世界各国均开始研发相应的拉挤碳梁技术以应对日益增长的市场需求。 4、中国碳纤维生产技术目前的发展情况2019年中国碳纤维的总需求为：37,840吨，对比2018年的31,000吨，同比增长了22 ， 其中，进口量为25,840吨（占总需求的68，比2018增长了17.5），国产纤维供应量进步,国产碳纤维产能逐步释放，连续两年超过30的高速增长，替代趋势明显预计在2025年前后，国产碳纤维在中国市场占比有望超过进口。这种国产占有率的大幅度增长与国内碳纤维制造技术和相关应用技术的进步密不可分。4.1 技术相继突破，国产碳纤维相继投产4.1.1 小丝束技术突破中国小丝束碳纤维材料发展始于军用，目前航空航天为重要应用领域。碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料。与常规材料相比，碳纤维复合材料可使飞机减重20-40 %，并有能力克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增强了飞机的耐用性；复合材料的良好成型性可以使结构设计成本和制造成本大幅度降低。在军用航空领域得到了广泛应用和快速发展，碳纤维复材渗透率不断上升。近几年来，中国T700与T800级军用碳纤维材料生产技术逐渐成熟。比如中复神鹰公司旗下投产的T700生产线是目前世界上第三个采用干喷湿纺工艺体系的商业化生产线， 2014年获得中国建筑材料集团有限公司科学技术奖进步类一等奖，具有重要的战略 意义。中复神鹰的这套湿纺法系统，包括适用于干喷湿纺的均质化聚合系统、低扰度空气层纤维成型系统以及高速高倍蒸汽牵伸系统。项目自主开发设计了快速换热的 全混式60立方米聚合釜、干喷湿纺纤维成型装备、蒸汽牵伸装备、全套碳化关键装备以及高效溶剂回收和废气处理系统。目前国产T700已经成功应用于风力叶片、电缆复合芯、压力容器和交通运输等新兴工业领域，并初步用于某航空机型和某航天设备。2016年1月，中国科学院所在国内率先实现了国产M55J制备技术重大突破，同年9月进行了制备技术验证，并获得拉伸强度4.15GPa、拉伸模量585GPa的高强高模碳纤维， 后续研究进一步实现了国产M55J高强高模碳纤维连续稳定生产，纤维主体性能批间批内离散系数＜5%。2018年，成功制备拉伸强度5.24GPa、拉伸模量593GPa的高强高模碳纤维，与日本东丽M60J高强高模碳纤维（拉伸强度3.92GPa、拉伸模量588GPa） 相比，继续保持了拉伸强度上的优势。2017年9月，中复神鹰碳化10号生产线，单线SYT55（T800）级碳纤维生产能力1000吨， 正式投入生产。10号线的正式投产，是继2016年5月份成功投产并连续稳定运行的千吨级T800原丝生产线，以及在现有的百吨级T800碳纤维生产线基础上，技术提升并迈出新的一步，是中国碳纤维发展史上具有里程碑意义的一件大事。2019年到2020年初，也有不少的企业宣布了扩产计划。2019年1月，中国科学院山西煤炭化学研究所研究员张寿春团队围绕T-1000级超高强度碳纤维制备，承担的中国科学院重点部署项目所制备的聚丙烯腈基超高强度碳纤维，顺利通过验收，并成功开发聚丙烯腈基新型中空碳纤维；2019年2月，中复神鹰宣布了投资50亿元、在西宁建设20,000吨碳纤维的重大扩建工程；2019年中，吉林精功集团扩建2,000吨碳化线一条，预计2020年中投产；江苏航科预计在2020年，将建成千吨级T1000碳纤维生产线和百吨级MJ系列高强度高模量碳纤维生产线，并开展T1200和M70J等更高性能纤维以及专用复合材料的研制及产业化工作；2020年3月，中国宝武战略规划部与浙江绍兴柯桥区人民政府签署《产业发展合作备忘录》，这其中涉及到精功碳纤维产业，宝武集团可能大举进入碳纤维产业；2020年3月，兰州蓝星碳纤维与山东省沂源县签订框架协议，开始二期项目建设，其中原丝50,000吨，碳纤维25,000吨。4.1.2 大丝束技术突破大丝束碳纤维连续性能虽然不比宇航级的小丝束，但是其技术壁垒也是相当高，作为工业级碳纤维，其核心驱动力在于低成本，因此在保证大丝束情况下如何有效控制成本极其重要。大丝束碳纤维制备属于低成本生产技术，其售价只有小丝束碳纤维的50-60 %，同样以PANEX35和T300两款碳纤维对比，目前国内市场上东丽T300每公斤销售价为1000元左右，而PANEX35每公斤售价则低于200元。数十年来，我国碳纤维跟随日本企业（尤其东丽）的技术路线，在小丝束制备上，取得了较大的成效。然而对于大丝束的制备，总体系统技术层面，我国还基本还是“门外汉”，尚有大量的装备及工程方面缺乏经验，不过目前越来越多的企业开始投身于大丝束的研发过程中。上海石化：2016年5月，开展碳纤维48K大丝束原丝工业化研究试验；2018年1月，成功开发大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化工艺技术，形成千吨级PAN基48K大丝束碳纤维成套技术工艺包；2018年3月，成功试制出48K大丝束碳纤维，并贯通工艺全流程，单丝强度高于T300级碳纤维水平；2018年8月，“聚丙烯腈（PAN）基大丝束原丝及碳纤维技术及工艺包开发”项目通过鉴定，标志着国内突破突破大丝束瓶颈。吉林化纤：2017年7月，在24k原丝研发经验基础上，开始研究48K大丝束碳纤维原丝， 通过原液流程再造、关键装备技术升级，于2018年7月成功开发出48K碳纤维原丝的聚合、纺丝工艺技术，形成了千吨级48K碳纤维原丝技术工艺包；2018年8月，100束48K 碳纤维原丝顺利通过碳化，经测试，48K碳纤维拉伸强度达到4000Mpa，拉伸模量达到240Gpa，层间剪切强度达到60Mpa；2019年5月，获得首批120吨48K大丝束碳纤维原丝出口订单，国产48K大丝束碳纤维原丝首次批量走出国门。兰州纤维：2019年6月，北京蓝星清洗与兰州纤维、南通星辰等单位采用国产的大丝束碳纤维（50K）与聚苯醚（PPE）树脂熔融共混，成功研发出具有独立自主知识产权的连续大丝束碳纤维增强改性聚苯醚（MPPE）热塑性复合材料，填补国内该领域产品的空白；2020年3月，兰州纤维公司负责人与沂源县人民政府签署招商引资战略合作框架协议，兰州蓝星25000吨50K大丝束碳纤维项目落户山东淄博沂源县.光威复材：2019年7月，光威复材与内蒙古包头市九原区人民政府及九原工业园区管委会、维斯塔斯共同签署了《万吨级碳纤维产业园项目入园协议》，拟投资20亿元， 分三期在包头市九原工业园区内建设万吨碳纤维产业化项目；项目主要依托内蒙古低价能源通过建设大丝束碳纤维，进一步提升风电碳梁业务竞争力。4.2 下游市场快速扩大，应用领域技术突破点众多复合材料界经常说；设计是龙头、材料是基础、制造是关键、应用是目的、维护是保障。我们认为，在旺盛的下游需求的带动下，会有越来越多的企业投入研制碳纤维复合材料的设计开发中来，从而掀起新一轮的碳纤维应用技术革命。在全球范围内，碳纤维的四大应用行业是航空航天、风电叶片、体育休闲、汽车，四大行业碳纤维需求量的占比分别为22.6 、24.5 、14.4 、11.3 。航空航天领域碳纤维的单价最高，按照金额计，航空航天领域碳纤维交易金额占全行业的50%。而在国内碳纤维需求主要来源于相对低端的体育休闲领域，中国市场目前碳纤维的两大应用行业是体育休闲与风电叶片，碳纤维需求量占比分别为37 、36.4 ，航空航天领域消费量占比只有3 ，发展潜力较大。现代碳纤维材料始于军用，目前航空航天为重要应用领域。碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料。与常规材料相比，碳纤维复合材料可使飞机减重20-40%，并有能力克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增强了飞机的耐用性；复合材料的良好成型性可以使结构设计成本和制造成本大幅度降低。在军用航空领域得到了广泛应用和快速发展，碳纤维复材渗透率不断上升。目前来看我国从现役主战二代机J-7碳纤维占比3%，J-10碳纤维占比6%，到第三代战机J-11碳纤维占比约为10 ，第四代战机J-20碳纤维占比20 ，技术进步明显。虽然与美国第四代战机30 的平均碳纤维用量仍有较大差距，但我国军机碳纤维使用比例仍有巨大提升空间。C919大飞机的生产线也带动了航天航空用碳纤维下游技术的增长，尤其在大尺寸复合材料一体化成型和低成本制造领域中均获得较大技术进展。在中国制造2025中，碳纤维被列入战略材料，规划预计2020年国产碳纤维用量达4000吨以上，满足大飞机技术要求，到2025 年高性能碳纤维基本实现自主保障。在风电领域，目前中国是全球最大的风电市场，风电市场体量大、发展快。预计未来几年中国新增装机容量仍将保持较高规模，风电市场需求量广阔。碳纤维替代玻璃纤维做叶片材料目前已成为市场上的主流趋势。当风力机超过3MW、叶片长度超过40米时，碳纤维叶片的优势已明显高于一般的玻璃钢复合材料所制造的扇叶，相应生产成本增加很少，效率却提升一倍。目前，Vestas是全球以碳梁开发大功率风电叶片的最主要的客户，在全球设有多处叶片工厂。另外，除Vestas以外，国内下游风电叶片厂家如金风科技，明阳智能等也同时积极研发相应技术，远景风电已经开始用拉挤板制作样机。目前国内碳纤维用量在风电叶片中的占比均快速提升，2015至2019年，国内风电用碳纤维用量的复合增速高达97.8 。新能源汽车市场也是碳纤维我国碳纤维需求潜力较大的市场之一。随着汽车行业轻量化的发展，碳纤维材料在汽车领域的应用也越来越多。目前消费者对纯电动汽车最大的障碍之一应该就是里程焦虑的问题，为了更有效的提高纯电动汽车的续驶里程， 车身的轻量化就至关重要。碳纤维除了可以制造更轻的车身结构之外，在新能源汽车中，也能用来制作燃料电池堆或者储存氢气的高压储气罐，从而更好地保证储气罐的安全。我们认为高压储气罐市场是先进复合材料，尤其是碳纤维缠绕复合材料用量最大、增长最快的市场之一。预计在2025年用于燃料电池车辆（FCV）的复合压缩天然气和氢气瓶所消耗的碳纤维几乎与风力涡轮机叶片的预计消耗量相同，比汽车，铁路和其他地面运输的底盘和车身部件预测的消耗量多50％，是航空航天领域的两倍5、中国碳纤维行业内目前存在的问题5.1 核心技术仍未本质突破，高端原丝与国外仍存在代差从原丝来看，目前国产碳纤维普遍存在性能调控能力弱，反映出工艺—成分—结构— 性能之间深层次的关联关系没有研究透，比如高性能PAN原丝质量问题就一直存在漏洞,尤其在对于分子量分布等微观指标控制上研究程度较低。稳定的原丝生产包括聚丙烯腈的化工合成和聚丙烯腈纤维的纺丝这两大工艺，过程工序很多，设备要求高， 影响因素也很多。碳纤维的性能好坏关键在于原丝的质量，原丝的内部缺陷在炭化后几乎形状不变地“遗传”到碳纤维中，我国相关技术积累较为薄弱，一些原丝在大批量生产中良品率不高，质量还有提升空间。并且高质量的原丝，原丝利用率是2.1， 即2.1kg可以生产1.0kg碳纤维；而我国的原丝质量较差，原丝平均利用率增加至2.5， 增加了生产成本。并且，国内碳纤维原丝生产工艺单一，普遍采用的是DMSO–一步法–湿法纺丝工艺路线，其他原丝技术发展相对滞后，造成产品的同质化，产品优缺点相同，不能形成互补效应，导致我国碳纤维企业之间封闭竞争严重。对比日本三大碳纤维企业，企业技术路线各不相同，产品差异化明显，例如东丽集团采用二甲基亚砜技术路线，三菱丽阳采用二甲基甲酰胺技术路线，东邦公司采用氯化锌技术路线。在高端原丝研发方面，2015年7月，美国佐治亚理工学院研究小组利用创新的PAN基碳纤维凝胶纺丝技术，将碳纤维拉伸强度提升至5.5-5.8GPa，拉伸弹性模量达354- 375GPa。虽然拉伸强度和IM7相当，但弹性模量实现了28-36%的大幅提升。这是目前报道的碳纤维高强度和最高模量组合。其机理是凝胶把聚合物链联结在一起，产生强劲的链内力和微晶取向的定向性，保证在高弹性模量所需的较大微晶尺寸情况下，仍具备高强度。这表明美国已经具备了第三代碳纤维产品的自主研发实力，目前我国还处于第二代碳纤维的研发使用阶段。5.2 关键设备制造技术的缺乏，对国外进口机械依赖较重从碳纤维的制造工艺来看，我国在关键的碳化炉相关技术与专用设备上与世界领先企业还有较大差距。碳化炉是纤维进行碳化的场所，根据最高工作温度，通常又可细分为低温碳化炉和高温碳化炉，为了获得高模量还需要使用超高温碳化炉或石墨化炉。高温处理设备是碳纤维生产线中最为核心和关键和设备，设备的稳定性和可靠性对碳纤维生产线的连续运行和碳纤维产品的性能具有直接的影响。由于国外对设备生产技术的垄断，国内只能制造较小的国产化碳化炉设备。由于国外高端碳化装备碳纤维生产设备对中国实行封锁，导致国内碳纤维生产企业很难规模化，机械设备占成本比例大，企业成本增高，影响碳纤维企业的生存和国际竞争。并且我国由于碳化炉技术的缺失还没有能力批量生产高强高模系列碳纤维，只有一些企业可以小批量生产性能接近的碳纤维产品。制备高强高模碳纤维需要石墨化炉，石墨化炉温度要达到2800以上，但国内受炉体原材料限制导致高温装备性能不稳定，而这些材料国外对我国实施禁运，所以生产研发难度较大。相比而言，国外的相关碳化技术则更为先进且处于不断革新之中。东丽利用传统的PAN溶液纺丝技术研制成功的T1100G碳纤维，通过精细控制碳化过程，在纳米尺度上改善碳纤维的微结构，对碳化后纤维中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等进行控制， 从而使强度和弹性模量都得到大幅提升。T1100G的拉伸强度6.6GPa，比T800提高12%；弹性模量324GPa，提高10 ，正进入产业化阶段。NEDO公司也开发了电磁波加热技术。电磁波碳化技术是指在大气压下，利用电磁波加热技术对纤维进行碳化处理。得到的碳纤维性能与高温加热生产的碳纤维基本相同，弹性模量可以达到240Gpa以上，断裂伸长率也在1.5%以上。美国RMX公司开发的等离子氧化炉对比传统氧化炉需停留80～ 120min进行氧化过程，其仅需要25～35min即可，同时实现了75%能耗降低；Composites World在2016年报道日本东邦正在开发微波加热的碳化炉以及等离子表面处理技术， 中国企业与这些世界知名企业差距依旧较大，在设备上存在明显的代差.5.3 下游应用程度较低，高端技术差距较大从下游应用来看，我国碳纤维复合材料应用程度较低，主要的市场应用还是在体育与风电的代加工上。上下游协同创新不足，下游复合材料企业不敢用、不会用的情况仍未得到明显改善。近年来，我国面对民用航空、汽车等交通领域碳纤维和复合材料的大规模投资并未达到预期的产出和效益，企业陷入困境，只在风电行业中展露些许曙光。我国先进复合材料在民用航空、高铁和汽车等交通运输领域规模化应用的产业成熟度很低，绝大部分产品尚处于实验室和工程化验证阶段，新市场尚未形成，产业成熟度处于萌芽期；尚需继续脚踏实地突破关键技术和各项成熟度。这也和我国第二代碳纤维技术尚未全面突破，未能及时跟进第三代碳纤维的技术开发有关，这将拉大我国与国外下一代航空武器装备性能以及碳纤维复合材料技术的研发差距，包括面向汽车、建筑修补等的轻量化、低成本大丝束碳纤维制备研究，碳纤维复合材料的增材制造技术、回收技术和快速成型技术等等。5.4 生产成本高，“有产能，无产量”特征明显国产碳纤维有产能无产量，主要因素是产业化技术成熟度不高，产品的性价比低、产品的应用服务能力缺失。2019年中国销量/产能比为45%，对比去年的33.6%有提升。但是离国际通常的65-85%产能比还有一定差距。由于缺乏下游市场的牵引，国产碳纤维用不起来，导致国产碳纤维产量表现较低。现阶段国产碳纤维仍以生产12K及以下小丝束产品为主，高质量、大丝束、低成本、大规模碳纤维工业化生产技术尚未完全突破，而国外已经开始将大丝束低成本与小丝束高质量碳纤维工业化生产技术融合， 持续提升产品质量和降低成本。导致中国碳纤维产业技术成熟度不高的主要原因在 于，碳纤维的产业化建设不是靠企业自主的技术，更多靠借鉴与仿制，企业缺乏技术底蕴和核心技术的“关键先生”。由于尊重知识产权的氛围有待建立，企业与科研院所的有效合作难以建立，产业化技术提升受制。装备国产化能力不足、对引进装备的二次改造能力弱，导致产业化工艺去迎合装备条件，失去了以工艺为核心的产业化准则，产品质量稳定性不高、产能释放率低等问题突出。针对于工程化技术方面，由于在此方面存在大量亟待解决的问题，造成了我国碳纤维单线规模小，成本高的问题。目前，国外主要碳纤维的单线产能达1500t/a，最大超过2000t/a，而我国除了几家龙头企业以外，国产碳纤维单线产能较小，大多不过千吨。单线规模小也导致了产品生产成本的提高。据计算，年产500t的生产线成本约为15.9万元/t，年产1500t的生产线成本约为11.7万元/t，与前者相比，后者产品成本降低了27%。目前中国的碳纤维生产线，大多是低水平重复建设，集中在T300-T700水平，T800军用领域还在验证中，现在处于少量量产阶段，其他领域目前应用水平较低，需求较小。而且由于成本降不下去，所以在市场上缺乏竞争力，目前国内碳纤维企业只有在航天航空领域相关的企业能获得利润，其余大多数企业都处于亏损状态。这是因为航空级碳纤维主要是供给高端市场需求，只需要满足高性能即可，短期来看利润依然可以保持在一个较高的水平线上。而工业级碳纤维通常是用于传统的低端市场，需要满足低成本前提下的高性能，主要是价格的竞争，在性能上没有严格的性能要求，若单纯打价格战，在国外低价倾销的策略下，国产碳纤维则无利可图.5.5 人才规模仍然较少，产业链发展结构不平衡经过几十年艰苦努力，中国制造碳纤维及复合材料研制取得长足进步，培养了一批专业技术人才。但由于中国制造碳纤维及其复合材料行业整体规模和技术水平均大大 落后于世界先进国家，碳纤维及其复合材料领域人才队伍规模有限，且掌握关键技术的人才严重匮乏。同时人才分布不均，大量复合材料设计和工艺技术人才主要集中在国防领域，而方兴未艾的工业应用领域设计和工艺技术人员严重匮乏，直接影响了碳纤维复合材料在工业领域的推广应用，难以支撑中国碳纤维及其复合材料行业的整 体发展近几年，虽然企业的产业化水平提高，但是对基础研究的支持力度不均衡，且受人才、专业基础以及生产任务的限制，无法真正展开基础研究；而高校与研究机构的研发，往往以型号产品为依托，以跟踪仿制国外指标为目标，基础研究投入不足中国军用高性能纤维及其复合材料与国外先进水平存在代差。同时，国产纤维系列化发展以跟踪仿制模式为主，自主创新能力不足，不适应高端装备比肩和引领发展的需求。国内产业链结构也存在发展不平衡的问题。我国企业集中度较低，难以在短时间内做大做强；我国碳纤维行业小企业过多，重复性高、品种单一，有资金却没有技术优势； 高端碳纤维及其复合材料研制和生产单位较少而低端企业较多竞争激烈。例如，大量碳纤维企业涌向国防军用领域，不仅对有限规模的军用市场造成严重冲击，而且装备与产品技术水平参差不齐，检测与标准体系难以统一，企业生存面临严重困难，严重影响国产碳纤维技术水平提升，对军用碳纤维复合材料创新发展产生了拖后腿效应。同时也有些地方行业主管部门监管不严，市场上也存在很多“忽悠”国家经费的企业也导致了国家资源的浪费，拖慢了我国碳纤维行业的整体发展。6、总结总体而言，碳纤维生产技术复杂，流程繁多，高质量的碳纤维的制造需要从原丝到复合材料之间的各项技术环环相扣才能制成。碳纤维产业链的核心环节包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及应用；工业链条从原丝、碳化、预浸料、复合材料，有甚高的一致性要求，体现为技术密集型产业。碳纤维制造工艺复杂，是一项集多学科、精细化、高尖端技术于一体的系统工程，其涉及物理、化学、纺织、材料、精密机械、自动化等多个学科领域；工艺流程包括温湿度、浓度、年度、流量等上千个参数的高精度控制，综合控制最终才能保证碳纤维性能与质量的稳定性。所以整个行业有技术壁垒高，研发周期长、投入高、粘性大、先发优势较强的特点。我国碳纤维生产技术相继突破，下游需求稳步增长。我国碳纤维生产企业相继突破技术封锁，目前小丝束方面已经拥有T300，T700，T800甚至少量T1000的稳定生产能力； 大丝束方面，吉林化纤、上海石化等多条产业线相继投产，光威复材、兰州纤维等公司也有多条产业线在建，中国大丝束有望走出国门。并且我国碳纤维相关的下游需求领域也呈现一个快速增长趋势，2019年中国碳纤维的总需求为37,840吨，对比2018年同比增长了22%，主要增长点依旧来源于风电领域，航天航空与新能源汽车有关需求潜力较大，下游市场增速喜人。尽管近年来我国碳纤维技术进步神速，但是高端碳纤维与国外仍存在代差，设备、技术、产能、配套产业链与人才储备依旧和美、日有较大差距。我国的主要差距还是来源于因为受到国外技术封锁所导致的高端碳纤维制造技术差距，核心技术与核心制造设备的差距也导致了我国生产成本的增加，并且目前国内人才储备较少，产业链结构不平衡也在一定程度上制约了我国碳纤维行业的发展。……（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：万联证券）如需报告原文档请登录【未来智库】。

中新网12月27日电 26日，由中国技术经济学会知识产权专业委员会主办，北京八月瓜科技有限公司承办的“全球碳纤维产业技术创新200强报告发布会”在北京举行。八月瓜在会上发布了“全球碳纤维产业技术创新200强报告”，其中，东丽株式会社居于首位。发布会现场合影据悉，八月瓜在总结完善今年前两次创新相关指数研究发布的基础上，构建了以专利信息为核心的三级指标框架的产业技术创新指标体系，并以2014-2018年全球碳纤维专利信息为基础数据源，结合相关经济指标，对近5年全球碳纤维产业领域3万余家技术创新主体的技术创新水平进行了量化评测，遴选出全球碳纤维产业技术创新200强。八月瓜此次发布的碳纤维产业技术创新指数指标体系共设置了技术创新能力、创新环境、创新影响力3个一级指标，技术创新成果、技术研发团队、经济环境、产学研协同、技术垄断度、技术影响深度、技术影响广度等7个二级指标，19个三级指标，比较全面地涵盖了产业技术创新影响要素和维度。报告根据碳纤维产业技术创新指标体系，以2014-2018年全球专利信息为基础数据源，结合相关国家或地区经济发展水平，对近5年全球碳纤维产业领域3万余家技术创新主体的技术创新水平进行了量化评测，遴选出全球碳纤维产业技术创新200强。据报告评测结果，全球碳纤维产业技术创新200强中，东丽株式会社居于首位，第2名为帝人株式会社，第3名为波音公司，第4至10名依次为三菱化学株式会社、东华大学、哈尔滨工业大学、福特全球技术公司、国家电网公司、三菱瓦斯化学株式会社和山东大学。报告显示，中国有东华大学等四个创新主体进入全球碳纤维产业技术创新10强，表明中国在碳纤维产业技术创新方面达到了较高的活跃度和强度。其中，东华大学和中复神鹰，2017年攻破了中科院和碳纤维相关高校几十年都没有攻克的难题，完成了中国T1000级别碳纤维干喷湿法的技术突破，获得2017年国家科技进步一等奖。报告分析显示，美国14个创新主体进入200强，平均得分0.225；日本有29个创新主体进入200强，平均得分0.175；中国有139个创新主体进入200强，平均得分0.151，这一方面表明我国碳纤维技术创新在全球横向比较中呈现较高的活跃度，另一方面表明我国碳纤维技术创新总体上与世界先进水平仍有不容忽视的差距。在我国技术创新主体结构的特点方面，在200强前100强中，我国高校院所居多；200强后100强中，企业居多。据报告分析，我国校与企业联合申请专利的现象十分普遍，表明我国碳纤维技术创新中产学研协同创新发展势头良好。此外，报告按“总体情况、创新主体全球布局、创新主体类型构成、技术分布情况”四部分内容，分别设独立章节分析了碳纤维产业技术创新主体北美情况、欧洲情况、亚洲情况和中国情况。据报告分析，中国碳纤维技术创新布局中有三点值得关注：一是中国技术创新主体创新实力优劣分化明显；二是中国创新主体海外专利布局十分薄弱；三是高校碳纤维技术科研实力明显高于企业，但同时意味着技术成果产业化有巨大市场空间。八月瓜知识产权代理有限公司与北京股权交易中心有限公司的签约仪式。据八月瓜创新研究院有关负责人介绍，八月瓜此次全球碳纤维产业技术创新200强报告研发有三个价值点：一是项目为社会各界和行业了解全球相关产业技术创新态势和格局提供了丰富的共享信息资源，这是八月瓜为科技创新提供公益服务的一个重要项目板块；二是项目在产业技术创新指数研究方面作出独到探索，研究成果对创新研发、行业管理和投资经营决策有重要参考价值；三是未来八月瓜将开展系列化的产业技术创新指数项目研发，形成系统化、高附加值的产业技术创新数据库，项目具有可观的综合效益远景。会上，八月瓜联合创始人孙鹏做了八月瓜创新服务云平台介绍，并举行了八月瓜知识产权代理有限公司与北京股权交易中心有限公司的签约仪式。与会嘉宾和专家对八月瓜发布的“全球碳纤维产业技术创新200强报告”的决策价值和资讯价值普遍给予较高评价，希望八月瓜沿着深度开发专利数据为科技创新提供高附加值信息服务的方向，不断取得新的研究成果。

1. 与全球顶尖公司相比，我国碳纤维企业仍存明显差距1.1. 全球碳纤维发展历程:需求引领与科研发展共同推动碳纤维行业发展军备竞赛带动碳纤维技术研究突破，20 世纪 50 年代高性能碳纤维材料正式问世。据王铭辉 《碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究》，碳纤维的诞生可以追溯到 1878 年英国斯旺 和 1879 年美国发明家爱迪生分别用棉纤维和竹纤维碳化制成的电灯泡灯丝。但是由于当时 灯泡钨丝的价格更加低廉，碳丝没有得到进一步的发展。直到美苏争霸期间，为了 战略武器 耐高温和耐烧蚀问题，美国 Wright-Patterson 空军基地于 1950 年成功研制了粘胶基碳纤维。 至此高性能碳纤维材料才算是正式问世。1959 年美国 UCC 公司研制成功了世界上最早上市 的黏胶基碳纤维 Thornel-25。20 世纪 60 年代日本研究所突破碳纤维核心制备技术。1962 年，日本大阪工业技术试验所 以 PAN 为原料制成碳纤维，同年日本碳公司(Nippon Carbon)开始低模量 PAN 基碳纤维 生产(0.5 吨/月)。1963 年，英国皇家航空研究所打通高性能 PAN 基碳纤维技术途经，并于 1964 年由 CM、RR 公司进行生产。1965 年，日本群岛大学发明沥青基碳纤维，同年美国 UCC 公司开始高模量黏胶基碳纤维生产。1967 年英国 Rollos-Royce 公司宣布在喷气式发动 机上采用 CFRP。日本东丽公司用腈纶纤维"东丽纶"制成碳纤维进行相关研究。随后各种碳 纤维制备技术不断涌现，最终形成了 PAN、沥青和黏胶三大碳纤维原料体系。70 年代日本领先厂商率先打开广阔的民用市场。1970 年，日本东丽公司与美国 UCC 进行 技术合作，并于 1971 年工业生产 PAN 基碳纤维 T300，率先实现工业化量产(1 吨/月)。在 1971 年之前，碳纤维的主要需求集中在美国军工大订单。1971 年后，日本东丽公司率先生 产了一系列一系列日常体育用品，比如鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等。碳纤维鱼竿质量减轻 一半，尽管价格贵了 4 倍，但市场需求旺盛。1975 年，日本川崎球拍为了弥补了日本人在 网球运动中力量的劣势，实现球拍的 100%碳纤维化，使得操作更加轻便。随着全球休闲体 育风尚的崛起，日本东丽抓住时代机遇，快速抢占市场，不断深入碳纤维在各个领域的应用， 成为全球最大的碳纤维制造商。80 年代高性能飞机、赛车、自行车等出现，碳纤维产品性能进一步提升。由于 70 年代中后 期，原油价格高涨，美国开始实行节能飞机计划。轻盈、耐高温碳纤维材料 T300 被应用于 飞机。1982 年，采用碳纤维零部件而更省燃料、噪音更小的波音 767 及空客 A310 完成首 飞。同时，碳纤维材料也开始被广泛运用于赛车、自行车等领域。1984 年，东丽公司研制 出高强中模碳纤维 T800;1986 年研制出高强中模碳纤维 T1000;1989 年研制出高强中模 碳纤维 M60。90 年代后技术不断进步，材料种类不断丰富，应用领域不断拓展。美国 Zoltek 公司大幅增 加大丝束 PAN 基碳纤维产能，1997-2000 年间增长 5 倍。1992 年，东丽公司研制出中强高 模碳纤维 M70J，同时公司产能 1997-2000 年间翻倍。目前已形成以纸基、朔料基、钛合金 等基体为依托的多种碳纤维结构材料，应用领域也从以前的高端奢侈品、军用品，逐渐扩展 到智能制造、机器人、新能源等多个领域。这些都为碳纤维材料在广泛的民品应用领域展开 多种应用做了充分准备。预计未来随着应用领域的不断增加，还会出现有特殊功能的碳纤维 复合材料，如具有电磁防护功能的碳纤维复合材料，高导电率碳纤维材料等。全球龙头企业的市场格局为美、日企业垄断。世界主要碳纤维生产企业有日本的东丽、东邦、 三菱，美国的 Cytec、Hexcel，德国的 SGL，土耳其的 AKSA 等企业。自 2019 年调整产能 定义，取消采用只要有生产线无论是否落后、淘汰就都算作产能的理论产能，改为采用生产 线处于生存状态、具备生产能力的运行产能。由于统计标准的变化，2019 年的运行产能为 154,900 吨，仅比 2018 年增加了 100 吨。1.1.1. 日本东丽据国搜百科，东丽集团是以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业。 公司于 1926 年东京成立，在全球 19 个国家和地区拥有 200 家附属和相关企业，是全球最 领先的碳纤维制造企业。公司主要生产原丝、碳纤维、碳纤维织物、预浸料、结构件。东丽 集团的下游客户包括波音、空客、戴姆勒公司、Space X 等航空航天和汽车制造巨头。 东丽从 20 世纪 60 年代开始生产碳纤维。上世纪 70 年代初期，日本东丽公司开发钓鱼竿和 高尔夫球杆，实现碳纤维工业化生产之路。70 年代中期，公司开发出 T300/5208 预浸料， 并与波音结成战略同盟，成为波音的原材料主供应商。80 年代公司开发出第二代碳纤维预浸 料(T800/3900-2)巩固了与波音的战略同盟，并在 T300 的基础上开发低成本的 T700S。 2015 年开始，公司 B787 碳纤维复合材料结构占比达 50%。2018 年，公司收购 ZOLTEK， 占领大丝束碳纤维市场，开发工业领域应用，收购 TenCate，应对热塑性树脂的大规模应用。日 本 东 丽的发展启示:1、把握下游发展趋势，开辟新市场，打开增量空间:公司第一桶金是通过开发广为市场接 受的高尔夫球杆得来，通过打开民用休闲体育这一全球新的市场实现了公司全新的发展。 2、抓住产业技术变革的机遇，与行业领先客户深度合作:1970 年代的 T300 性能远逊于国 产碳纤维目前的水平，但东丽发现并抓住了有轻量化迫切需求的民机产业的机会，而且波音 的结构设 计师可 以用 这样的 纤维设 计并制 造出能 保证安 全通过 适航 的民机 复合材 料结构部 件，实现了民机部件批量化生产，从而实现了东丽 T300 的产业化。3、深挖公 、司在核心民机 领域的性能优势 ，同时拓展工业 领域的应用: 碳纤维在民机结构的 应用不断增加，保证了碳纤维的持续生产和性能不断提高，才有目前性能稳定优异的东丽碳 纤维。在成为民机产业碳纤维主供应商的同时，公司也积极应对和拓展工业领域应用，如风 电、汽车等等。1.1.2. 美国 HexcelHexcel 成立于 1946 年，是一家全球领先的复合材料公司。Hexcel 一直以来都是创新的代名 词，向全球客户提供创新的先进复合材料解决方案。上世纪 70 年代，公司联合 Ciba、Hercules 等复合材料公司，成为美国航空航天领域预浸料主要供应商。1998 年，公司把 Ciba、Hercules 复合材料公司组合成 一个复合材料 公司，借助全 产业链优势( 碳纤维、树脂 、预浸料)，成 为美国航空航天领域预浸料的主要供应商，同时与空客联盟成为空客飞机公司的预浸料主要 供应商。2010 年，随着 A380、A350 和 A400M 碳纤维复合材料结构占比分别达到 28%、 52%和 40%，碳纤维实现盈利。公司产品矩阵丰富。 公司开发制造轻质、高性能的复合材料，包括碳纤维、增强织物、预浸 料、蜂窝芯、树脂系统、胶粘剂和复合材料构件，产品广泛应用于民用飞机、宇航、国防和 一般工业。公司航空航天领域碳纤维材料的应用渗透率不断提升，未来有望实现持续增长。1.1.3. 三菱丽阳据新材料在线，日本三菱丽阳株式会社成立于 1933 年 8 月 31 日。1962 年 10 月，公司开 始生产聚丙烯纤维，1975 年开始生产预浸料，1983 年开始生产碳纤维。三菱丽阳实现了从 丙烯纤维原料丙烯腈的合成到聚合、原丝、碳纤维、产品等一条龙生产。该公司自成立以来 应用合成纤维和合成树脂领域所积累的高分子技术，不断拓展中空纤维膜、光纤、碳素纤维等新兴业务领域。目前，该公司已经建立了世界上独特且强有力的丙烯系列业务实体(MMA (甲基丙烯酸甲酯)系列及 AN(丙烯腈)系列)，发展成为以此为支柱业务的高分子化学 制造企业。公司通过完善的的产品链，在体育用品、产业资材、航空航天、汽车及环境等领 域内广泛展开经营。1.2. 中国碳纤维发展历程:长期面临封锁，国产化十分迫切相对于全球碳纤维的发展历史，中国碳纤维 行业的发展面临国外技术封锁、研发进度落后的 问题。据赵稼祥《进一步发展我国碳纤维的经验与启示》，20 世纪 60 年代，由于航空航天 领域对碳纤维材料的迫切需求，中国碳纤维行业开始起步，但是进度严重落后于国外，直到 90 年代才在碳纤维核心技术上有一定突破。20 世纪 60 年代，中科院长春应化所李人元先生 开始最早研究，于 1963 年设立了聚丙烯氰基碳纤维研制的课题，开始大量基础研究工作。 20 世纪 70-80 年代，国家层面开始重视碳纤维的研发生产，并召开了第一次全国碳纤维会 议，制定了第一个碳纤维及其复合材料的十年研究发展计划。期间，关键技术尚未突破，工 程化水平较低。70 年代初，中科院化学所为了满足国家需要进一步成立 803 组和 804 组， 此后在两组的基础上组建了高分子复合材料物理研究室，重点研究“碳纤维连续化制备”和“缩 短碳纤维制备周期研究”，并取得“四氯化锡”催化等成果。1972 年，吉林化工研究院开展硝 酸法研制碳纤维 PAN 原丝，并在年产 3 吨装臵上取得硝酸一步法制取原丝，供山西燃化所 和长春应化所研究碳纤维。山西燃化所以间接预氧化和碳化研究，并开展连续预氧化和碳化 试验。上海合成纤维研究所开展硫氰酸钠法丙烯腈原丝研究，并于 1975 年提供 2 吨原丝给 上海碳素厂研制碳纤维。1975 年，全国碳纤维总产量 50 千克。1975-1990 年，国外碳纤维 进入飞速发展阶段，但国内仅实现从没有到有产品，不能够规模化生产。我国虽已建成碳纤 维原丝生产线，产品性能基本达到当时日本东丽 T200 级的水平，但产品质量及稳定性一直 未能突破，无法作为航空航天用结构材料。20 世纪 90 年代，国内第一批碳纤维生产企业成立，包括威海光威、中复神鹰等。PAN 碳纤 维国产化发 展转型， 国家“ 九五”攻 关项目 推动，为 国产化的 持续发 展奠定了 基础。1998 年硝酸一步法 PAN 基碳纤维原丝终止生产，吉林化工研究院、北京化工大学、长春工业大 学合作开展了 DMSO 一步法生产碳纤维原丝。2000 年前，我国只有山东、吉林等地有极少数企业涉足碳纤维产品，年生产线规模仅为几 十吨，且产品水平落后。21 世纪初至今，PAN 基碳纤维国产化发展迅速，T300 级碳纤维产 学研用链条已建成;M40 级碳纤维实现工程化;自主研发出 T700 级碳纤维制备技术，并实 施工程化;T800、M50J 碳纤维制备技术研发顺利，低成本碳纤维的研究，特别是干湿法、 熔体纺丝等高速纺丝法制备 PAN 碳纤维原丝的研究。2005 年，我国碳纤维行业总共仅有 10 家企业，合计产能仅占全球总产能的 1%左右。2005 年后，随着国家出台相关扶持政策，碳 纤维产业驶上发展快车道。2008 年，以国有企业为主的大量工业企业涌入碳纤维行业，但 大多数企业在一些关键技术上无任何突破，生产线运行及产品质量极不稳定，导致“有产能， 无产量”的现象出现。2010 年，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的 0.4% 左右，碳纤维需求严重依赖进口。2011 年，国内碳纤维企业中 7 家具备了 500 吨以上的产 能，其中 4 家建立起千吨级生产线。2012 年 1 月，国家工信部公布了新材料“十二五”规 划，碳纤维“十二五”期间规划产能为 1.2 万吨/年。2016 年，国内干喷湿纺碳纤维技术逐 渐成熟，部分企业建立了大规模干喷湿纺生产线，具备了T800 级碳纤维规模化生产的能力。 2018 年，我国完全自主研发的第一条百吨级 T1000 碳纤维生产线成功投产且运行平稳，高 性能碳纤维进一步发展，虽然在一定程度上削弱了日本及欧美等国在高性能碳纤维领域的垄 断地位，但是总体上还是落后日本、美国的领先企业 20 年。当前我国理论产能达到 2.68 万吨，已经成为世界三甲，但整体产能利用率仅为 34%，远低 于全球水平。而且，我国高端碳纤维产能严重不足、技术水平不高造成生产成本高 企，产品 在国际上竞争力低。国内具有规模化生产能力的企业包括威海光威、江苏恒神、中 简科技、 中复神鹰等。中 国碳纤维产业整体销售 /产能比例较低的原因仍然是技术问题，并由此衍生出 的 开 工 率和成本问题。2. 碳纤维战略意义重大，政策扶持不遗余力目前我国碳纤维对外依存率很高，按需求量算、达 71%。中国碳纤维生产企业长期受制于欧 美及日本企业，它们通过技 术及价格优势打压国内碳纤维企业。高性能碳纤维属于 敏感的国 防战略新材料，为确保国防 安全、避免长期受制于人的局面，国家出台相关政策， 大力扶持 国 产 高 性能碳纤维在航空航天等国防领域的广泛应用。我国从 20 世纪 60 年代开始研发聚丙烯腈基碳纤维，最早从事碳纤维研发的机构主要为中科 院山西煤化所、长春应用化学研究所、化学研究所(北京)。我国政府从 70 年代即开始大力 支持国产碳纤维的发展，由张爱萍将军组织召开的“7511”会议，奠定了国家扶持国产碳纤 维发展的基础，国家通过“十五”、“十一五”、“十二五”三个五年计划，强力支持了国产碳 纤维的技术攻关、工程产业化和应用牵引，使得国产碳纤维的发展取得了长足的进步。目前， 我国碳纤维及应用领域的技术水平和产业化程度出现了加速发展的势头，进入前所未有的发 展新阶段，在国内初步形成了以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地。随着我国 国防新装备需求的不断增长及国家军民融合政策的不断深化，国产高性能碳纤维将继续保持 良好的增长态势。3. 军品纤维的高效益是对奋战在产业化一线企业的风险补偿我国碳纤维行业目前仍处于初级阶段，掌握高性能碳纤维研发核心技术并能够实现稳定、成 本可控的规模化生产的企业较少，绝大多数企业不能满足航空航天等高端产业的规 模化应用 需求，主要围绕体育休闲、工业等低端领域，从而面 临非常大的国外产品倾销和价格 竞争压 力 ， 长 期处于亏损状态。当前，国内碳纤维企业实现盈利的重要路径之一是看 其核心产品是否进入军品的供应链中。一旦能够顺利进入，企业能享受到另外一种意义上的政策和财务支持。光威复材、中简科技 等企业多年来实现销售规模和利润的逐年上涨，恒神股份的减亏，归根结底是分享了军品订 单的丰厚利润。中简科技 ZT7 系列碳纤维在未实现批量供货前，处于亏损状态，公司 2013 年净利润为-677.71 万元。历经 2 年型号工程应用阶段的多批次评审后，自 2014 年 4 月起，公司 ZT7 系列碳纤 维转入批量稳定供货阶段。此后，随着生产规模的扩大，公司盈利水平逐年提升，2019 年 净利润 1.37 亿元，5 年间复合增速达到 60%;毛利率提升至 82.35%，提高 32.08pct。军品由于高回报的特征，是 碳纤维发展立足的基础，但军用市场相对民用市场较小 、且增长 较为平缓，所以碳纤维企业 仍需重视且参与民用纤维市场以分散下游客户过于集中 的风险、 以及提高企业竞争力和行业内话语权。目前来看，虽然我国民用碳纤维产品竞争力较弱、生 产规模较小，但我国军品丝供应企业由于受益于军品高效益，在研发开发民品丝的 项目上有较充裕且持续的资金支持，有望实现具备自主知识产权的低成本民品丝生产技术的 突破。届 时，我国碳纤维企业将真正走向成熟，具备与日本东丽和美国赫氏产品毫不逊色的 竞争力， 这也是中国碳纤维行业所走出的中国特色发展之路。光威复材 T300 级碳纤维已稳定供应航空航天领域十余年，但公司并未局限于军工领域，牢 牢把握风能行业景气提升期及碳纤维风电机组快速推广的机遇，公司与全球风电巨头维斯塔 斯风力技术公司(Vestas)的合作，2016 年起开始涉足风电碳梁领域。碳梁业务规模大、 规模效应明显，有效推动公司民品业务的快速扩张，公司凭借优质的产品及较大的供应规模， 荣获维斯塔斯“2018 年效益提升最佳贡献奖”，并与维斯塔斯签署合作谅解备忘录，就协调 碳梁业务全球产业布局和双方进一步深化合作达成初步意向。据公告，公司“150”型号碳 梁实现全球首次批产，同时公司也采用拉挤工艺成功开发出 T 型碳梁，成为全球首创，目前 进入性能测试阶段。光威复材已在风电碳梁领域树立了优秀的企业形象，这无疑是中国碳纤 维企业在全球民用纤维市场上获得的成功，我们也相信，随着公司干喷湿纺 T700S/800S 项 目及包头万吨级大丝束项目的顺利投产，公司在民用丝市场的地位有望进一步提升。4. 重点企业分析4.1. 光威复材:军用 T300 级碳纤维稳定供应商，民品业务持续扩张布局碳纤维全产业链，T300 级碳纤维长期稳定供应。2019 年公司实现营业总收入 17.15 亿 元，归母净利润 5.22 亿元，综合毛利率达到 48.0%。公司业务涵盖碳纤维及织物、预浸料、 复合材料构制件和产品的设计开发、装备设计制造等上下游，布局碳纤维全产业链，主要产 品包括 GQ3522(T300 级，湿法工艺)、GQ4522(T700 级，湿法工艺/干湿法工艺)、QZ5526 (T800 级，湿法工艺/干湿法工艺)、QZ6026(T1000 级，湿法工艺)、QM4035(M40J 级， 湿法工艺)、QM4050(M55J 级，湿法工艺)等。据公司披露，T300 级碳纤维长期稳定供 应军品，为型号主要供应商。三代机列装平稳，以及直升机和运输机等新机型上量节奏快且 复材化率提高，拉动 T300 需求快速增长。2019 年公司碳纤维及织物实现营业收入 7.98 亿 元，同比+32.22%，毛利率 79.3%。碳纤维风电叶片前景广阔 ，公司民品业务快速扩张。风电碳梁业务为公司与全球风电巨头维 斯塔斯风力技术公司的合作，业务规模大、规模效应明显，鉴于风能行业前景广阔，且碳纤 维在风电叶片应用前景良好，该业务将有效推动公司民品业务的快速扩张。据公告，公司荣 获维斯塔斯“2018 年效益提升最佳贡献奖”，并与维斯塔斯签署合作谅解备忘录，就协调碳 梁业务全球产业布局和双方进一步深化合作达成初步意向，“150”型号碳梁再次在公司实现 全球首次批产，同时公司也采用拉挤工艺成功开发出 T 型碳梁，成为全球首创，目前进入性 能测试阶段。2019 年公司碳梁业务实现收入 6.73 亿元，同比+29.24%，毛利率稳定在 22%， 目前具有 50 条碳梁产线。此外，据公告，公司计划在包头设立子公司，建设万吨级大丝束 碳纤维生产线，面向风电市场，较低的电价有望降低生产成本，助力公司民品业务进一步发 展。MJ 系列高端碳纤维为重要看点，T700S 产线技术取得巨大进展、成本有望大幅降低。公司 IPO 项目 20t M40J/M55J 用于航天领域，据公告，于 2019 年 9 月达到预定可使用状态，该 项目为后续更高系列产品的制备奠定技术基础。2kt T700S/T800S 项目取得重大进展，可实 现 500 米/分钟级原丝纺丝速度的稳定运行，并于 2019 年 3 月通过了有关部门组织的技术鉴 定，该产业化技术成为国内首创，总体达到国际先进水平，目前，该项目工艺技术储备更加 完善、建设条件更加成熟，预计 2020 年底达到预定可使用状态。4.2. 中简科技:国产 ZT7 系列领导者，募投项目解决产能瓶颈助力长期发展公司科研实力雄厚，国产最先进型号供应商。据招股书披露，2008 年 4 月 28 日，公司为承担 科技部“863 聚丙烯腈基碳纤维工程化”重点项目而成立。公司实际控制人杨永岗和温月芳均为国内碳纤维行业领军人物，长期从事相关研究并承担国家“863”、“973”等重大科研 项目。据公告，公司主要批量生产产品为 ZT7 系列碳纤维(高于 T700)，具有一条 100 吨/ 年柔性产线，率先实现在国内航空航天高端领域八大型号产品的全面应用，为公司 产品在该 领域其他型号及在兵器、舰船、核工业等高端领域的快速推广应用奠定了坚实基础 。此外， 公司具有生产 ZT8 系列(T800 级)、ZT9 系列(T1000/T1100 级)和高模型 ZM40J(M40J 级)碳纤维能力。2019 年，公司实现收入 2.35 亿元，归母净利润 1.37 亿元，综合毛利率达到 82.4%。扩充产品产能，提升公司核心竞争力。2018 年公司碳纤维产线的产能利用率高达 136%，产 销率近 105%;老线扩产后，公司 2019 年 ZT7 系列高性能碳纤维产品产能利用率也已达 90.6%。在高性能碳纤维需求日益增长的情况下，公司产品供不应求问题凸显。公司计划投 资 3.05 亿元对公司现有的一条原丝纺丝线进行扩建，同时在公司现有土地新建一条千吨级 规模的氧化碳化生产线，新增 T700 级碳纤维生产能力 1000 吨/年(12K)。新的 1000 吨/年 国产 T700 级碳纤维扩产项目产线采用柔性化设计，未来可根据不同客户需求生产不同规格 和级别的碳纤维，其具备高强型 ZT7 系列(高于 T700 级)、ZT8 系列(T800 级)、ZT9 系 列(T1000/T1100 级)碳纤维千吨级(12K)的稳定化生产能力。根据公司 5 月 29 日投资 者关系活动记录，千吨线已经开始转固。公司新产能的投放不仅将解决产能瓶颈问题、降低 产品生产成本，并可进一步生产更高端的型号，为继续开拓航空航天高性能碳纤维领域、布 局高端民品市场奠定良好基础。……（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：安信证券）如需报告原文档请登录【未来智库】，搜索“碳纤维”。

如需报告请登录【未来智库】。一、航空复合材料概述1、航空复合材料拆分 复合材料是人类运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。一般定义的复合材料需满足以下条件: 复合材料必须是人造的，是人们根据需要设计制造的材料; 复合材料必须由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，以所设计的形式、比例、分布组合而成，各组分之间有明显的界面存在; 它具有结构可设计性，可进行复合结构设计; 复合材料不仅保持各组分材料性能的优点，而且通过各组分性能的互补和关联可以获得单一组成材料所不能达到的综合性能。 复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛等合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要由玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属等构成。而金属跟非金属基体在不同的排列组合后，复合材料可以基本上分为三个大类： 金属基 vs 金属基，其中包含目前航空结构件大量使用的铝锂合金，以及航空发动机领域大量运用的铁、钴、镍基高温合金； 金属基 vs 非金属基，这个领域多为特种钢材，如高碳钢； 非金属基 vs 非金属基，其可以进一步内分为以无机非金属基体为主的复合材料，如陶瓷材料、石英材料等；另一部分则为以聚合物为基体的复合材料，如本报告所涉及的树脂基碳纤维材料。根据美国空军对 2025 年航空技术发展的预测分析，在全部 43 个系统中，先进材料技术的重要性被列为第二位；而在美国国防部制定的科技优选项目中，先进材料技术也被列于第二位。以航空发动机为例，业内公认现行航空发动机推重比在近十年中出现迭代上升，其 70%以上的贡献来自于高性能新材料及其制备技术。2、一代材料、一代航空 从 20 世纪初莱特兄弟的“飞行者一号”冲上云霄至今，航空材料已经经历了从木质结构到复合材料的五个发展阶段，而每伴随一种新材料的拓展使用，航空装备往往伴随着一代质的跨越。3、航空领域非金属复合材料应用历史 军机应用——材料创新带动飞机迭代 最先在航空领域得到应用的是 20 世纪初出现的玻璃纤维。20 世纪 60 年代初，玻璃纤维增强复合材料开始用于军用飞机的整流罩、襟副翼等部位。但由于这个时期复合材料的力学性能相对较低，其所制造的航空制件的受力水平相应较小，制件尺寸也较小，在航空产品的重要部件（尤其是受力结构件）中推广应用的条件尚不成熟。1960 年，以化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）方法制备的钨丝芯硼纤维开始了小批量生产。CVD 方法制备的硼纤维直径约为 100 μm，拉伸模量 400GPa，拉伸强度 3800MPa，用其制备的硼纤维增强的环氧树脂基复合材料的拉伸模量达 200GPa，比玻璃纤维复合材料拉伸模量（40GPa）高 4 倍，比铝合金拉伸模量（70GPa）高 2 倍，因此美国空军材料实验室将硼纤维/环氧树脂复合材料命名为先进复合材料（Advanced Composite Materials，ACM），并与 20 世纪 60 年代后期开始了在飞机结构上的应用。其代表为 1971 年 CVD 硼纤维增强的环氧树脂复合材料在 F-14 的平尾上获得应用，这也被视为航空复材领域的一个里程碑。然而 CVD 法制备的硼纤维生产工艺复杂，成本较高，且硼纤维本身粗硬，难以在结构上规模化推广应用。1959 年，日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，并与 60 年代初投入工业化生产，70 年代中期诞生了以碳纤维为增强相的高性能复合材料。依照日本东丽公司牌号，高强度级别碳纤维以 T 开头，高模量级别碳纤维以 M 开头，高强高模碳纤维则用M 开头、J 为后缀表示（如 M50J）。在此基础上，连续碳纤维增强的复合材料开始用于军机尾翼（垂尾）、水平尾翼（平尾）等受力较大、尺寸较大的部件上，如 F-15、F-16 等。自 20 世纪 70 年代至今，国外军机尾翼级的部件均已用复合材料制造。一般来讲，如果一架军机的垂尾、平尾全采用复合材料，则这些部位重量可达到总结构重量的 5%。1976 年，美国麦道飞机公司率先研制了 F/A-18 飞机的复合材料机翼，该机型于1982 年进入服役，复合材料用量提高到了 10%以上（13%），成为航空复合材料应用的又一大里程碑。此后，复合材料逐步进入了军机的机翼、机身等主要承力结构上的应用，这些结构受力大，尺寸大，目前在整机结构重量上的占比已达到了 20%-50%。民机应用——由小到大，循序渐进 20 世纪 70 年代后，复合材料开始在大型民机上进行应用，以美国为例，其应用大致经历了 4 个阶段，整体呈现循序渐进的原则：第一阶段，20 世纪 70 年代中期，复合材料在受力较小的前缘、口盖、整流罩、扰流板等构件上展开应用；第二阶段：20 世纪 80 年代，复合材料进入受力较小，但相对重要的航空构件，如升降舵、方向舵、襟副翼等；第三阶段：复合材料进入受力较大的部件上，主要是垂尾和平尾，其中波音 777共用复合材料 9.9 吨，占结构总重的 11%。同时，空客在 A300 系列飞机的尾翼一级部件均采用复合材料，整体复材用量占比达到 15%以上，超过了波音公司；第四阶段：复合材料进入飞机的主承力部件，如机翼、机身。其中波音 787 飞机复合材料用量为总重的 50%，超过了其他材料的总和，空客方面的 A380 中央翼、外翼、垂尾、平尾、机身地板及后承压框等部位采用复合材料，复材用量占总重量比约为 25%。二、碳纤维行业概览在目前的航空结构材料技术领域中，连续碳纤维增强的树脂基复合材料是重中之重，其目前在所有复合材料结构件中占比约为 70%-90%。碳纤维是一种连续细丝碳材料，直径范围 6-8um，为头发丝的 1/3 左右。其制造工艺是由有机高分子纤维，即聚丙烯腈纤维（又名 PAN 原丝或 PAN 先驱体）或是由沥青或煤沥青纤维经专门的碳化处理而制得的纤维材料。由于其含碳量高达 99%，因此弹性模量大大提高，用其制造的复合材料轻质高强，且具有超出其他工程材料的比强度和比刚度。用碳纤维复合材料代替钢或铝，减重效率可达 20%到 40%，根据《大国之翼》对C919 副总设计师章骏的采访，在蒙皮部位使用铝锂合金能够减重 2%，型材部分使用铝锂合金能够减重 5%，而碳纤维复合材料的减重潜力则在 15%-20%区间。而根据《碳纤维及石墨纤维》介绍，战斗机或干线飞机自重每减少 1kg，相当于增加 450 美元的经济效益。1、 碳纤维种类划分 小丝束与大丝束碳纤维 碳纤维按用途可分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和大丝束。通常把 48K（一丝束中包含 48000 根碳丝）及以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括 60K、120K、360K 和 480K 等。宇航级碳纤维初期以 1K、3K、6K 为主，逐渐发展为 12K 和 24K，主要应用于国防工业和高技术及体育休闲用品（如：飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等）。工业级碳纤维应用于不同民用工业，包括：纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。与大丝束相比，由于缺少碳丝规模的集束量级，小丝束碳纤维往往需要更高的制造工艺（同样的 3 根筷子的结构强度小于 12 根筷子），进而导致成本较高，但由于其重量更轻（3 根筷子重量小于 12 根筷子），所以广泛应用于航空航天领域。目前，各国对高性能的小丝束碳纤维（宇航级）均采取严格的出口管制措施。通用级与高性能碳纤维 如果按照材料强度及模量进行划分，碳纤维可以划分为通用级碳纤维（强度小于1400Mpa，模量小于 140Gpa）和高性能碳纤维（强度大于 2000Mpa，模量大于 250Gpa），而按照材料的具体性能，后者可以进一步拆分为各种细分量级。从上表中可以看出，在下游需求提升和生产工艺改良的双重推动下，东丽公司继1971 年推出 T300 后，历经 T700、T800、T1000 三个主要牌号，碳纤维材料的拉伸强度已提高了接近一倍。2、 应用领域及全球市场格局 碳纤维复合材料主要应用于航空航天、汽车、风力发电等制造业板块，根据《2019年全球碳纤维复合材料市场报告》统计，2019 年全球碳纤维总需求为 10.37 万吨，对应 28.70 亿美元。其中用量端风电叶片、航空航天、休闲体育、汽车为主要需求点，分别占比 24.59%、22.66%、14.46%、11.38%，但金额端呈现航空航天一家独大的情况，整体占比 49.13%（总金额 28.7 亿美元）。全球树脂基复合材料需求结构基本上与碳纤维需求结构相同，总用量为 15.97 万吨，其中风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车各占 22.67%、24.55%、14.46%、11.40%；金额端总额为 173.9 亿美元，其中航空航天金额占比 62.39%。3、 航空航天领域细分——机型迭代升级带来渗透率持续提升 航空航天领域是小丝束碳纤维的主要应用领域，目前西方各国的主要军用飞机和干线客机均为高性能复合材料的需要需求方。根据《2019 年全球碳纤维复合材料市场报告》统计，商用飞机占碳纤维航空航天总用量需求的 69.11%（总需求为 2.1 万吨），而这一领域则是国产高性能碳纤维在长期的核心增长点。军机层面，伴随着上世纪 70、80 年代后飞机的升级迭代，降低单位重量提升机体性能成为发展趋势，复合材料在军用飞机上的使用比例也逐步提升，应用位置也从最初的尾翼级部件到今天的机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等部位。其中，在美国V-22 鱼鹰直升机上，碳纤维复合材料占比达到了接近 50%。民机层面，碳纤维复合材料于上世纪 80 年代开始进入客机领域，在早期的 A310、B757、B767 上，碳纤维复材主要用于非承力构件，占比也仅为 5-6%。伴随技术的不断进步，A380 时，复合材料占比已超过 20%，应用位置也增加了如主翼、尾翼、机体、中央翼盒、压力隔壁等的飞机的主承力结构部件，以及辅助翼、方向舵和内饰材料等次承力结构。而在最新的 B787 和 A350 中，复材使用量已达到了 50%以上，如机头、机翼蒙皮等部位也开始大量使用碳纤维复合材料。除去军民大型飞机外，近年来快速发展的无人小型飞行器也大量采用复合材料，美国全球鹰（Global Hawk）高空长航时无人侦察机共用复合材料达 65%，先进无人机复合材料的用量更是不断提升，X-45C、X-47B、“神经元”、“雷神”上都运用了 90%的复合材料。市场份额上，全球无人机市场呈现美国一家独大的情况。美国 Northrop Grumman和 General Atomics 分别占比 39%和 25%，美国 2007-2018 年出口无人机数量也为全球榜首。根据 Global Markert Insights 研究，2018 年全球军用无人机市场价值已超过 50 亿美元，预计 2024 年将增至 130 亿美元，CAGR 17.26%。4、 产业链及制造工艺 目前 PAN 基碳纤维约占所有碳纤维先驱体份额的 90%左右，其产业链可以大体拆解为四段：首先是由原油经过炼制、裂解、氨氧化过程后得到丙烯腈；其后将丙烯腈纺丝后形成聚丙烯腈丝（PAN 原丝），再经历预氧化、碳化过程形成碳纤维丝，这一环节目前航空领域中为光威复材（300699.SZ）、中简科技（300777.SZ）等上市公司的主体产业链位置；之后则是将碳纤维丝在严格控制的条件（环境温度、胶液黏度、辊间缝隙、纤维前进速度、烘干温度及时间等）下与多种树脂等有机聚合物（目前主流是树脂）进行浸胶、挤胶、烘干、垫铺隔离纸（或膜）、压实等步骤，制成预浸料，这一环节为目前上市公司中航高科（600862.SH）产业链位置；此外碳丝在经过穿刺编织后成为碳纤维预制体，之后经历化学气相沉积（CVD）、石墨化等处理后加工成碳/碳复材，这一环节为目前上市公司楚江新材（002171.SZ）子公司江苏天鸟（3D 编织+碳纤维预制件）及顶立科技（热处理）产业链位置。最后则是通过传统手工/热压罐/模压成型/纤维缠绕/拉挤等成形方式将预浸料制成树脂基复材结构件；之后经进一步加工、组装成为最终产品，航空领域这两个产业链节点的核心公司为中航复材中心及各大主机厂，如中直股份（600038.SH）、中航沈飞（600760.SH）、中航飞机（000768.SZ）。整条产业链中几大难点在于原丝制备、上浆剂、氧化碳化、树脂调配、固化成型，其中上浆剂、树脂调配对下游客户粘性具有较大要求，而原丝制备、氧化碳化、固化成型三大工艺更要求人员与机械的磨合程度。5、 产业链财务简述 由于拉丝、预氧化、碳化等生产环节受到良率、研发等因素限制，叠加公司前期的大量固定资产投入，产业链毛利率整体呈现上游高、下游低的特性，但全行业毛利率处于上升趋势中。考虑到目前行业主要为需求端主导，毛利率指标一定程度上体现了碳纤维复材行业景气上升的情况。而从应收占营收比这一指标来分析，我们可以看到，行业上游该指标变动约滞后下游 1 年左右。而受到“军改”等政策因素扰动，2015-2016 年全产业链应收占营收比处于高位。这一指标于 2015-2018 年呈现上游下降、下游上升的情况，2019 年呈现整体下降趋势（中简科技上升主要系 2019 年订单完成率 65.15%），我们认为，造成这一状态的核心原因在于产业链传导大约需要 1 年左右时间。目前，“十三五”处于收官之际，产业链押款情况逐步改善，同时在手订单量出现上升，全产业链进入交付阶段。本质上，碳纤维产业链符合军工板块特性：产业链议价权“下强上弱”。三、中国航空航天市场——从“望其项背”到“并驾齐驱”2019 年中国市场碳纤维总需求量约为 3.78 万吨，其中体育器材占比最高，达37.00%，其次为风电叶片，占比 36.47%，与全球碳纤维应用格局最大的不同是，我国航空航天所需碳纤维占比仅为 2.91%，需求端结构中高性能战机与商用飞机占比较低是导致这一结果的主要原因。在树脂基碳纤维复合材料领域，我国的格局与全球格局相近，但值得关注的是，我国航空航天部分用量仅占总用量的 3.17%，但金额却占比 35.72%（用量全球占比5.95%%，金额全球占比 19.85%）。造成这一结果的核心原因在于我国碳纤维产业目前刚刚迈过起步阶段，前期投入的大量沉没成本叠加缺乏商用飞机带来的规模效应导致产品价格相较国际市场较高。对此我们认为，考虑到合格宇航级碳纤维产业目前的供给稀缺性，以及军品市场渠道的高壁垒特性（市场新入者需要在产品预研阶段进入产业链），短期行业难以大幅降价；“量升价跌”带来的价格下降可能需要等到产业完成规模化、实现供需平衡后才会全面出现。从供给端结构看，行业国产化率呈现不断提升的态势，国产/进口比例已从 2008 年的约 2.5%增长到目前的约 50%左右，其背后则体现了我国碳纤维行业从无到有的变化历程。1、 军机领域 军机层面，相较西方先进国家，我国军用航空装备正处于从“望其项背”到“并驾齐驱”的关键时期，但目前尚存在质与量的双重提升空间。依据 World Air Forces 2018统计，我国目前战斗机数量仅为美国的 50%左右，且其中相当占比为 J-7、J-8 为主的第二代战斗机，余下各大机种与美国差距依然明显。根据《2019 年全球碳纤维复合材料市场报告》数据，2018 年我国军机碳纤维用量大约为西方总需求量的 1/5，按照行业 7%-10%的复合增速计算，假设我国 2050 年完成“建设世界一流军队”时已追平西方整体用量，则预期 CAGR 在 13%-16%区间。而伴随着我国新一代固定翼飞机和直升机逐步列装升级，以及军用宇航级碳纤维行业渠道的高壁垒，我们认为以碳纤维为首的复材行业能够维持近 1-3 年的中高速增长期，预计 CAGR 在 20%-30%区间。2、 民机领域 民航方面，2018 年，我国民航全行业运输飞机期末在册架数为 3639 架，比上年增加 343 架，其中 C919 所属的窄体飞机 2883 架，比上年增加 273 架，占总机队比重79.2%；CR929 所属的宽体飞机 409 架，比上年增加 47 架，占总机队比重 11.2%，目前全部为外资厂商产品（国产 ARJ21 属于支线飞机），国产替代空间巨大。《中国商飞公司 2017-2036 年民用飞机市场预测年报》对此预计，未来 20 年我国民用飞机市场需求约为 8 万亿人民币；而波音公司则预测，未来 20 年，中国将是全球最大的航空市场，客机需求约 6800 架，价值约为 9293 亿美元，其中以 C919 为代表的单通道客机需求约为 3500 架。目前，C919 已获得 815 架意向性订单，从目前订单结构拆分来看，绝大多数订单来自于国内国营航空公司、央企或央企旗下的租赁公司，订单稳定程度及确定性很高。2019 年，中航商飞计划完成 6 架 C919 试飞工作（101、102、103、104 进行试飞，105、106 总装后试飞），相较波音、空客月产量超过 50 架的产能，国产大飞机还存有较大的提升潜力，我们预计，2021 年后，C919 生产交付将逐步步入正轨，但整体产能大幅扩张尚需时日。2018 年 C919 用国产预浸料完成首批交付，实现了我国此领域国产材料零的突破，考虑到民航中机体价值量占比约在 40%左右，我们认为 C919 带来的航空复合材料市场空间至少为 1200 亿人民币。此外，考虑到 C919 设计时，曾有复合材料占比 20%的设计方案，未来民机领域航空复材市场空间有望进一步提升。3、 无人机领域 无人机层面，根据 SIPRI 统计，2008-2017 年，中国以 88 架无人机出口量位列全球第三，仅次于美国（351 架）和以色列（186 架），订单结构上，主要以彩虹跟翼龙两系列型号为主：四、成本端拆分及产业降本方式尽管碳纤维复合材料相较传统材料具有诸多优势，但其也存在诸多限制其需求端进一步拓展应用的障碍。我们认为，其中急需解决的痛点为生产成本、无损检测、损伤修复及环境兼容问题。我们认为，这些问题的解决与否将直接影响碳纤维产业在民用化领域的推广应用程度，而其中更以生产成本为重中之重。1、 生产成本拆分 航空复合材料结构成本中，材料成本约占 15%、铺层占 25%、装配占 45%、固化占 10%、紧固件占 5%。目前世界进行成本端控制的主流方式为大丝束及自动化技术、干喷湿纺技术、整体成形技术和能源成本控制。2、 大丝束及自动化技术 如前文所述，大丝束技术的核心在于增加拉丝环节中的规模效应，以达到平均成本下降的目的。截止今日，宇航级碳纤维已经从最初的 1K 逐渐发展为 12K 和 24K，日本东丽 T300 级碳纤维成本也成功控制住 100-300 元/公斤水平。而工业级碳纤维部分国际企业已达到 480K 水平。此外，自动化制造技术也是广泛被生产企业所采用的技术之一，相较手工铺层 40%左右的材料利用率，自动铺带及丝束铺放的材料利用率可达 80%-97%。3、 干喷湿纺技术 干喷湿纺与传统湿法纺丝的差别在于聚丙烯腈从喷丝头中喷出后先接触空气，再进入凝固液凝固，由于聚丙烯腈在粘稠状态比凝固状态牵伸更加顺畅，所以生产速度得以提升，带来规模效应：相较湿法纺织，干喷湿纺纺丝速度快（约每分钟 300 米以上，湿法纺织约为每分钟40-200 米），但弹丝表面光滑无沟槽，界面性能不够稳定，多用于缠绕、编织等工艺，目前广泛用于民用领域，部分产品涉足航天领域。据业内人士推测，日本东丽（不是国内的）T300 及 T800 可能采用湿法纺丝工艺，而 T700 和 T1000 则可能使用干喷湿纺工艺。4、 整体成形技术 整体成形技术能够大量减少零件和紧固件的数量，美国 F-22（联合攻击战斗机 JSF项目）的复材用量达 28%，包括机翼和尾翼等处。应用整体化技术后，金属零部件用量减少了 95%，各种紧固件用量减少了 96%（从 11000 多个减少为 450 个），而复合材料结构件则从 600 个零部件减少到 200 个，整体减少 66%。而在 Do-328J 型军用运输机改装项目上（由传统金属结构改装为部分复合材料结构），整体成形技术削减了其90%的零部件数量，大大节省了成形、装配、钻孔和安装紧固件的工序与时间。5、 能源成本控制 宝马 i3 碳纤维供应商 SGL ACF 为这一方式的典型代表， 其在美国 MosesLake 区域用有自己的发电厂及其所产生的较为廉价的能源成本，由此带来碳纤维成本较大幅度的下降。五、碳纤维军转民障碍及潜在民用市场展望1、 军转民障碍（成本因素外） 无损检测与损伤修复 由于碳纤维复合材料的核心在于纤维束具有较高的比强度和比刚度，当纤维束发生断裂时，其受力属性将发生变化，影响产品整体安全性能。与传统金属材料相比，碳纤维束延展性较差，而对其进行无损检测（具体断裂点位置）成本较高，局部损伤修复也存在较大障碍，往往只能通过整体更换的方式。我们认为，这一领域存在的问题将直接决定碳纤维复合材料能否在除高端车型外的汽车产业中进行推广。环境兼容 碳纤维复合材料另一大民用化障碍在于其难降解性，如果运用在低用量或少更换的设备上，该特性表现为抗腐蚀的优势。但如果大量使用（尤其在民用化端），这一特性将给环境带来巨大压力。2、 非航领域民用化展望——轨道交通 综上，我们认为碳纤维复合材料在非高端汽车领域未来应用障碍较大，行业应用拓展有待进一步观察。相较汽车领域，轨道交通行业对无损检测，尤其是损伤修复环节需求量较小（无损检测类似于航空），由于设备用量及更换率相较汽车行业也较低，所以其对环境压力也整体可控，轨交行业需要解决的核心矛盾在于材料成本这一环节。我们认为，伴随着碳纤维行业产能扩张带来的规模效应，这一问题有望得到缓解，高速铁路和城际铁路有望成为小丝束及大丝束碳纤维的产业新增点。2019 年 7 月 26 日，中车四方公司首次展出更加轻盈节能的“下一代地铁”列车CETROVO。其车体采用碳纤维复合材料，并采用构架等轻量化技术，同时，还具备无人驾驶、智能空调、主动运维等多项功能。目前，这一型号的列车正在广州进行厂内测试。伴随近十几年地铁列车的轻量化趋势，车重已从最初的二十余吨压缩到现在的七八吨。与采用钢、铝合金等传统金属材料的列车相比，采用碳纤维复合材料的 CETROVO地铁列车整车减重 13%。经测算，在多项节能新技术的配合下，平均能耗降低 15%。根据交通部《2018 年铁道统计公报》数据，2018 年底我国拥有动车组 3256 标准组，共 26048 辆，货车拥有 83 万辆。而根据中国产业信息网预测，2020 年我国地铁车辆数量将达到约 4.52 万辆。轨道交通市场前景广阔。六、相关公司分析（详见报告原文）中航高科——航空复材产业链的核心节点光威复材——航空航天核心供应商，民用领域全产业链布局中简科技——技术驱动的优质碳丝供应商楚江新材——三维立体编织技术，进入航天预制件领域恒神股份——高中低端产业链全面覆盖精功科技——具有自主生产高质量的碳纤维整线设备能力中复神鹰——行业发展的推动者太钢集团（山西钢科及太钢集团新材料事业部）——未来市场的有力竞争者……（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：招商证券）如需报告原文档请登录【未来智库】。

来源：巨丰投顾今日导读1、元旦3天假期，全国重点零售企业日均销售额同比增长6.2%。服装、家电数码、珠宝首饰日均销售额同比分别增长22.8%、9.9%和10.3%。2、中国期货业协会最新数据显示，2020年12月全国期货市场交易规模稳步增长。以单边计算，当月全国期货市场成交量为7.73亿手，成交额为55万亿元，同比分别增长100%和98%。3、国铁集团昨日（1月4日）发布，2021年，全国铁路将扎实推进川藏铁路等国家重点工程建设，预计全年投产新线将达到3700公里左右。4、1月4日，上海市64个重大项目集中开工，总投资2734亿元，涉及高端产业、科技创新、基础设施和重大民生等领域，其中包括集成电路、新材料、航空航天等在内的产业项目52个，总投资达2492亿元。5、据报道，截至去年12月30日仅大型地面电站总规模为10.9GW，当月光伏并网预计超15GW，预计将大幅超出市场预期，全年装机有望超42GW。6、据媒体报道，降价后特斯拉单日单店卖百辆，Model Y国产车型有望于1月内交付。周边市场巨丰头条工信部：将发布相关标准推动新能源汽车动力电池回收利用工信部部长肖亚庆表示，发展新能源汽车是推进节能减排的重点，将围绕碳达峰、碳中和目标制定汽车产业实施路线图，强化整车集成技术创新，推动电动化与网联化、智能化并行发展，同时通过制定配套法律法规、完善回收利用体系、发布相关标准等，推动新能源汽车动力电池回收利用。新能源汽车行业高速发展叠加政策驱动，带动动力电池回收领域市场进一步扩大。据前瞻产业研究院报告，仅以拆解回收废旧动力电池中金属元素的价值估算，中国动力电池回收市场规模目前已超过50亿元，预计2020年突破100亿元，2023年达250亿元规模。A股上市公司中，天奇股份（002009）形成了从动力电池回收、拆解、精炼锂、交易全产业链布局，控股子公司金泰阁废旧锂离子电池资源化利用规模位于行业前三的水平。光华科技（002741）打造“动力电池梯次利用-拆解回收-金属资源萃取-三元前驱体-三元正极材料”闭环产业链，此前在汕头已建成一条1000 吨/月的电池回收示范线。产业分析需求保持高速增长 电池级碳酸锂月累计涨幅达17%锂电池需求保持高速增长，带动锂产品迎来全面涨价。2020年12月第四周锂金属价格涨1万元/吨，涨幅2.15%，碳酸锂跳涨至5万元/吨，涨幅6.38%。截至2020年12月31日，电池级碳酸锂平均价为51500元/吨，较月初上涨7500元/吨，累计涨幅达17%。2020年以来，我国动力电池产量稳步复苏。中汽协数据显示，2020年11月我国动力电池产量共计12.7GWh，同比增长40.7%，其中磷酸铁锂电池产量5.4GWh，占总产量42.5%，同比增长49.3%。机构指出，新能源汽车市场持续利好，带动锂离子动力电池需求保持高速增长，高镍三元电池和磷酸铁锂电池有望进一步提升在动力电池领域的市场份额。相关上市公司中，中矿资源（002738）碳酸锂产能为6000吨/年，全资子公司东鹏新材的1.5万吨电池级氢氧化锂和1万吨电池级碳酸锂新生产线预计下半年投产。鹏辉能源（300438）有磷酸铁锂、三元、多元复合锂的技术，新能源汽车合作方面，公司已配套宝骏、荣光、宏光mini纯电动车系列，共计12款。广泛用于航空航天等领域 我国碳纤维技术发展再下一城总投资达35亿元的中国石化上海石化“2.4万吨/年原丝、1.2万吨/年48K大丝束碳纤维”项目正式开工建设。该项目计划至2024年全部完成，投产后将一举改变中国大丝束碳纤维全部依赖进口、长期供不应求的局面，有力推动国产碳纤维产业发展，助力中国制造。碳纤维是一种力学性能极其优异的新材料，强度是钢的20倍。在全球范围内，碳纤维的四大应用行业是航空航天、风电叶片、体育休闲、汽车，机构认为，在旺盛的下游需求带动下，会有越来越多的企业投入研制碳纤维复合材料的设计开发中，从而掀起新一轮的碳纤维应用技术革命。公司方面，光威复材（300699）是我国碳纤维行业领军者，现有适用于军品的小丝束碳纤维产能3100吨/年，预计2022年以后投产适用于民品的大丝束碳纤维1万吨/年。中简科技（300777）生产的ZT7系列高性能碳纤维综合性能优于日本东丽T700级碳纤维，已实现了该产品在国家空航天关键装备的稳定批量应用。公司动向1、扬杰科技公告，公司预计2020年度实现归属于上市公司股东的净利润为3.6亿元–4.17亿元，同比增长60%-85%。2、深交所对五粮液下发关注函，此前有多家媒体报道称公司2020年1-11月收入突破1100亿元、收入与利润均实现两位数的增长。交易所要求说明五粮液集团所透露信息是否属于对公司股票交易价格有重大影响的信息。3、五连板青海春天发布公告称，酒水板块业务规模较小，处于小幅亏损状态。4、深交所对酒鬼酒下发监管函，因公司通过非法定信息披露渠道自行对外发布涉及公司经营的重要信息。5、奥联电子股东刘军胜拟6个月内减持不超过9.11%公司股份。新元科技股东农银国际拟减持不超5.13%公司股份。6、上柴股份拟向上汽集团等发行股份购买其所持上依红、上菲红等部分股权，股票今日起复牌。市场透视航发动力被买入最多龙虎榜：1月4日，机构参与龙虎榜中个股共涉及36股，其中25股被机构净买入，航发动力被买入最多，为3.5亿元。另外11股被机构净卖出，南极电商被卖出最多，为1.1亿元。新股申购股票代码：688819，股票简称：天能股份，申购代码：787819，上市地点：上交所，发行价格：41.79，市盈率：30.98 。来源：好股票作者：李国强 执业证书：A0680616080001

碳纤维增强复合材料杆、管结构是组成复合材料构件的典型单元，是航空航天、汽车等结构中需要使用到的组件。碳纤维增强复合材料管的成型采用的多为预浸料铺层、热缩成型、纤维缠绕等工艺，现阶段针对不同结构形式的碳纤维增强复合材料管的工艺研究已有不少成果，但是对于小尺寸碳纤维复合材料管，以上这些成型方法都具有一定的局限性。挪恩复材的团队经过研究发现，小尺寸碳纤维复合材料管的表面质量问题，可以通过铺缠结合热缩成型工艺来解决。铺缠结合热缩成型工艺，即碳纤维复合材料管采用预浸料铺层后缠绕热收缩袋铺助成型。首先需要在钢芯表面按照铺层顺序铺放预浸料，然后再在预浸料表面直接缠绕热收缩袋，最后整体一次固化成型，再成型后进行长度加工，得到完整制品。铺层工艺方面，碳纤维复合材料管铺层采用铺缠结合的方法，±45°采用预浸带缠绕方法，0°、90°采用搓管机进行铺覆。其中单层预浸料的铺覆质量最为关键，它直接影响产品的最终性能和质量。注意在铺放过程中需控制预浸料层间包裹的空气，在铺覆后进行放气处理，这是为了避免后续固化过程中包裹的气体造成局部鼓起和疏松现象；预浸带缠绕角度也需要进行严格控制，避免因纤维屈曲而影响力碳纤维管的最终力学性能。热收缩带缠绕质量是决定产品最终质量的前提。碳纤维复合材料管热收缩带采用铺覆的预浸料表面进行缠绕的方法，其关键就在于热收缩带缠绕均质性和预紧张力等方面的控制，让收缩带紧张力在满足产品固化的前提下尽量保持均衡，若热收缩带缠绕预紧力不足，那么在固化时会出现局部收缩力小加压不足，造成产品局部疏松或鼓起。经样品成型后发现，部分碳纤维复合材料管样品局部加强区与中间直线段部分连接处出现局部鼓起现象。挪恩研发团队据此进行具体分析，最终得出该鼓起主要是由于纤维厚度不一所导致，固化过程中在局部加强区轴向收缩量过大，使热收缩带在收缩时拉动碳纤维复合材料管的表面纤维，致使纤维错位，改变了纤维的铺层方向。在上述分析的基础上，挪恩团队进行热收缩带缠绕张力调整、不同厚度铺层过渡处工艺处理以及固化工艺的优化，经过优化后处理的碳纤维复合材料管质量良好，尺寸也满足设计使用要求。本次实验测试机器选用AG-X300kN型数控电子万能试验机、ZEISSEVO60型扫描电镜等专业设备，通过层间扫面电镜的结果，我们可以得知热收缩带成型的碳纤维复合材料管纤维、树脂界面粘接良好；同时对优化后的样品进行了无损检测，显示管件无损检测未发现缺陷，这说明碳纤维复合材料管成型过程中采用的热收缩带收缩力和固化条件合适。挪恩复材是一家为客户提供高性能纤维的结构设计、CAE分析、磨具工装的设计与加工、性能分析检测，包括创新功能材料的分析与研发于一体的新材料企业，强大的研发能力一直都是挪恩的核心竞争力，其研发团队成员均有十余年复材研发经验，加上知名材料学教授的技术支持，这也让挪恩成功研发出纳米改性导电碳纤维复合材料和笔记本外壳专用热塑性碳纤维复合材料，除了过硬的研发能力之外，完善的碳纤维产品核心生产设备，例如碳纤维热压成型机、热压罐，配套精雕机、磨床、钻攻机等各类数控设备，可满足客户的各类生产需求。

如需报告请登录【未来智库】。1、军工材料企业增长预期兑现 但估值水平或被低估自十三五以来，国家对国防军工、航空航天领域重视程度不断提升，上游军工材料板块受益，业绩整体呈现上升态势。2018 年尽管由于中美贸易冲突宏观环境不景气，军工材料板块受影响较小仍保持快速增长的态势，2018 年增速板块归母净利润增速达到119.1%， 2019 年前三季度增速达 50.84%。军工材料业绩增速与板块相比更强：与板块整体走势对比，军工材料个股 2018 年业绩增速显著超过所属板块，2019 年由于军工下游企业订单确认业绩放量、材料企业副业务受宏观环境拖累等原因，军工材料个股业绩不及军工板块，但整体仍保持快速增长态势， 高于其他行业业绩增速。军工材料板块估值水平或被市场低估：观察 2018 年以来有色金属行业中军工材料相关标的业绩，我们认为公司业绩预期正逐步兑现，整体盈利情况明显优于其他子板块，但从估值水平及股票涨幅来看，却被市场低估。随着我国强军政策的不断深化，十三五规划收官年的军品订单放量，2020 年或将成为军工材料标的关键拐点时期。2. 强军政策提升军工行业景气度 高端军品列装提振上游材料需求2.1 军费增长到达上升拐点世界军费随历史战争总体大幅增长：根据斯德哥尔摩国际和平研究所统计，2017 年世界所有国家军费总额约为1.7 万亿美元，同比增长3.9%，军费占世界GDP 的比例约为2.2%，人均军费约为 230 美元。世界军费在 2001 年后经历长达 10 年高速增长，2011 年美国开始从伊拉克撤军，加上受到世界金融危机与油价波动等影响，在 2012-2015 年世界军费出现了小幅回落。但在 2016 年特朗普当选美国总统后，2017 年世界军费开始出现上升势头。世界军费增长到达上升拐点：2011 年，美国从伊拉克撤军后，世界军费总额短暂出现下降，但 2016 年后世界军费再次形成上涨趋势。英国、澳大利亚、法国、德国四国作为美国的北约盟友，被要求在几年内军费支出提高到占GDP 的比例2%，并且最终目标为4%；日本近几年军费连续增长，为未来撕毁和平宪法后军队建设做准备；印度经济保持高速增长，计划投入更多的军费进行军事采购，来大力发展高尖端技术，主要体现在导弹系统的构建、航空航天技术的发展以及远程打击力量的提升等；朝韩虽完成历史性会晤， 但韩国一方面仍然要面对朝鲜的威胁，另一方面要替美国承担驻韩美军的费用，并且根据韩国的国防计划，预计从 2019 年至 2023 年的五年内，韩国国防开支将会达到 2400 亿美金，把重点放在采购韩国本土武器装备和研发新型武器上；俄罗斯因经济下滑，导致军费支出连续两年下降，但其规模仍然在世界前列；美国作为世界军事的霸主，虽然对外宣称有缩减军费支出的可能，实际却加大太空军等新兵种建设。从世界各军事大国的军费走势来看，世界整体的军费支出开启了新一轮的上涨周期。世界主要大国主导军费走势，我国周边地区军费增幅最大。根据斯德哥尔摩国际和平研究所公布的 2018 年世界军费的研究报告，2018 年世界军费开支前 10 大国家占世界军费的 74.7%，可以看出世界大国主导了军费走势。前十名中，有 5 个国家为美国盟友且进行驻军，在美国要求盟友增加军费支持，而自身军费支出不减的情况下，世界军费预计会再次回到增长轨道。从我国周边国家来看，印度、韩国军费的增速与占 GDP 的比例均高于世界的平均水平；日本正在准备废除“和平宪法”，未来军费有望补偿性增加；人均军费我国仅高于印度，未来有望向日韩靠拢.我国军费未来走势的猜测：2017 年中国军费总额为 15441.6 亿元，比上年同比增长 7.5%；人均军费为 161.9 美元，比上年增加了 8.0 美元。2018 年我国军费增速重新驶入快车道，国防支出增长 8.1%。由于我国 2018 年再次加大降税力度，财政收入减少，军费支出增速相应降低，但由于订单式总量大，总体的军费增加仍然得到了保障。按照世界军费增长历史经验，如果未来我国经济企稳，并且周边环境改善，即进入弱军事对峙、高 GDP 增速的阶段，军费增长顺周期；如果周边环境持续恶化，则进入高 GDP 增速、强军事对峙的阶段，军费将持续高速增长；如果发生系统性风险，世界整体经济下滑，我国经济增长随之出现波动，周边环境恶化，则我国军费或将进入低 GDP 增速、强军事对峙的阶段， 军费逆周期增长。军用装备升级换代，武器装备采购费用逐年增加，军费支出仍维持较低比重。我国国防费主要由人员生活费、训练维持费和装备费三部分组成。军队编制调整和解放军总员额削减将逐步降低人员生活开支，预计武器装备采购比例有所提升。为实现人民军队现代化这一目标，国家大力推动高精尖武器装备研发，随着武器装备逐步升级换代，武器装备军费支出逐年增加，近年来如歼-20 等高端军品已顺利量产并列装。2019 年，国防军费增速 7.5%，规模达到约 1.19 万亿，连续三年突破万亿。但由于我国 GDP 基数大且军工装备成本较低，相比发达国家 2%～4%的军费 GDP 占比，我国军费 GDP 的占比仍维持较低水平。2.2 强军政策驱使军工行业利好2.2.1 强军思想不断推进，军工行业高度景气强军政策为我国军工行业带来高景气度。 2017 年“习近平强军思想”写入党章，并强调力争到 2025 年基本实现国防和军队现代化，到本世纪中叶把人民军队全面建成世界一流军队；此后关于军企改制、军民融合的政策不断涌现，为军工行业带来了重大发展机遇。我国最新公布的 2019 年国防预算数字为 11899 亿元，相比 2018 年增速为 7.5%，军费支出水平稳居全球第二，装备费占比达 41.1%，占军费比例逐年扩大，国家坚定不移地走特色强军之路将为我国军工行业带来高景气度。2.2.2 军民融合进一步推进，高技术民参军供应商大有可为军民融合发展战略持续推进。党的十九大报告将军民融合发展战略作为坚定实施的七大发展战略之一，明确要求更加注重军民融合，形成军民融合深度发展格局，构建一体化的国家战略体系和能力。从 2007 年“十七大”第一次提出军民融合，十年间军民融合相关文件不断完善。2018 年 3 月，十九届中央军民融合发展委员会第一次全体会议强调，推进军民融合，要推进基础设施统筹建设和资源共享、国防科技工业和武器装备发展、军民科技协同创新、军地人才双向培养交流使用、社会服务和军事后勤统筹发展、国防动员现代化建设、新兴领域军民深度融合。这些任务部署形成了军民融合“6+6”的发展格局。第一个“6”，就是在一些重点领域形成军民融合深度发展的六个体系，也就是基础领域、资源共享体系、中国特色先进国防科技工业体系、军民科技协同创新体系、军事人才培养体系、军队保障社会化体系和国防动员体系。第二个“6”，就是在一些新兴领域形成军民融合深度发展的格局，包括海洋、太空、网络空间、海外布局、生物、新能源和人工智能等领域。从而形成全要素、多领域、高效益军民融合深度发展的格局。2018 年，国防科技工业作为军民融合六大重点领域之一，核工业、航天、航空、船舶、电子各大军工行业都大力推动军民融合发展。2019 年军民融合发展趋势：1）企业发展面临的机遇。从国家层面来看，军民融合发展战略的不断推进，会为军民两用产品发展创造更好的政策环境。中美贸易摩擦敲响自主创新能力的警钟，国产化替代为高技术军工企业、民企提供更多机会。从军队层面来看， 为在保证作战能力的同时进一步降低装备采购成本，引进竞争机制，这些会促使现有军工企业逐步向高附加值领域进发，在打造企业核心竞争力方面投入更多的精力，也使得更多高技术民企拥有参军机会。从地方层面来看，为践行国家军民融合发展战略，会搭建更多的信息平台促进军工企业和地方民营企业更多地开展合作，出台更多的政策鼓励“民参军”。这意味着军工企业在供应商方面会有更多的选择，有利于主机企业进一步降低生产成本，提升产品质量。民营企业也有更多的途径了解军，进一步参军。从企业层面来看，随着军民融合发展战略的不断推进，军民品研制固有体制机制将被打破，会更有利于资源的配置、生产效率的提高，降低企业生产成本和管理复杂性。2）企业发展面临的挑战。对于军工企业而言，一是国防经费投入的减少会进一步加大军工企业的经营压力。长期以来，我国军工企业能力建设主要来源于科研项目等国家投入。随着军民融合的深入发展，这种模式必将会改变，军工能力建设国家投资比例会越来越低。军工企业经营将更加艰难，短期内仍要依赖军品订货维持企业的生存发展。二是新技术的不断涌入将对传统军工企业地位带来严重影响。当前，包含大数据云计算、物联网、3D 打印等技术在内的颠覆式技术创新正在引领新一轮产业变革。但受长期跟随式发展模式影响， 以及企业自身在产品设计、工艺设计、工装设计以及工艺基础研究方面投入有限，军品研制领域的创新往往依赖于材料、电子、信息技术等领域的发展，自身核心技术优势并不突出。对于民参军企业而言，存在的问题和不足仍没有根本性改变。一是民营企业与军工企业价值追求不同。军工企业常常将军品生产作为政治任务来完成，在保证科研生产任务的前提下才谈经济效益；而从现实情况看，民营企业多数以追求利润最大化为目标，在运营管理体系建设、技术改造投入、基础技术研究等方面投入不足，会导致产品交付和质量出现风险。二是民营企业契约精神参差不齐。由于市场竞争的残酷性，民营企业出现破产、解散的可能性远大于国有企业，一旦出现这种情况，容易造成“服务不上”、“没能力服务”和“不愿服务”等风险。这与军品科研生产实行“终身追责”的管理机制不相适应。三是民营企业注重短期效益。对“投入大、周期长、风险高”的产业持有谨慎态度，难以适应航空产品多品种、小批量的生产模式。同时民参军的门槛较高、国家财政支持不公平等诸多因素，导致民营企业进入军工领域的积极性不高。2019 年军民融合发展重点关注具有核心能力的民参军企业。第一，民参军政策环境进一步改善。根据十九届中央军民融合发展委员会第二次全体会议精神，要降低准入门槛， 优化付款、退税、资质办理等流程，降低制度性成本，释放社会生产力。要营造公平环境，推行竞争性采购，引导国有军工企业有序开放，提高民口民营企业参与竞争的比例，2019 年民参军环境改善可期。第二，民参军层级进一步上升到系统和总体。公开文献资料显示，国防科工局发布的《新版武器装备科研生产许可目录（2017 年版）》中，明确指出取得武器装备研制生产的民口单位已占超过 1/3,其中优势民营企业占比近一半。目前， 军委装备发展部、各大战区、各军兵种纷纷响应国家号召，向社会公开发布项目招标信息，除各类关键平台、系统等仍由军工电子企业研发生产外，其余很多元器件、核心组件均向符合资质的民营企业开放，“民参军”层级已经由一般配套产品向总体和分系统提升。第三，具有核心能力的民参军企业有望成为优质标的。具有核心能力的高技术民参军企业，受益于各项政策逐渐落地，市场潜力最大，市场增长率有望走高，相对竞争地位也高。2.2.3 高精尖武器装备的研究，使相应材料需求增加高精尖武器装备对材料的应用。军工材料既是当代高科技的重要组成部分, 又是发展高技术武器装备的重要支柱和突破口。任何一种武器装备系统,离开材料,尤其是关键材料的支撑将无法存在和发展,正是由于材料对武器装备和军事威慑力量具有不可替代的推动力, 世界各国均十分重视军工新材料的研究、开发和应用。军工材料是推动国防工业发展的重要物质基础和先导,军用材料环境适应性工程化验证是评价武器装备环境适应性及服役性的重要依据,是军工材料工程化验证的重要组成部分, 是加快材料科研成果向应用转化的重要环节。军工材料,尤其是关键材料的环境适应性如何直接决定了武器装备的使用寿命和性能的发挥。军工材料,尤其是关键材料的环境适应性工程化验证和研究是武器装备全寿命期的重要环节,对保障武器装备正常使用和充分发挥战技性能具有重要意义。3. 高端军工材料领域正值春风3.1 碳纤维：军工新材料的重要战略物资碳纤维是军工新材料研发的重要方向：碳纤维材料是 20 世纪 60 年代崛起的一种新型材料，它是一种以聚丙烯腈(PAN)、粘胶纤维、沥青等为原丝，经过预氧化和碳化制得的含碳量 90%以上的耐高温、高强度、高模量的特种材料。碳纤维复合材料密度约为钢的 1/5，铝合金的 1/2，而比强度和比模量远高于二者，且随着技术不断提升，碳纤维复合材料性能进一步提高。与传统的军用金属材料相比，碳纤维复合材料具有密度小、比强度/比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳、耐高温、便于设计、易于大面积整体成型加工等优点，因而成为了军工新材料研发的重要方向。3.1.1 需求端：碳纤维需求稳步增长，军用航空前景广阔全球碳纤维年需求稳步增长，2023 年有望达 15 万吨：需求方面，自 2004 年起，全球碳纤维市场呈现供不应求的局面，碳纤维价格随之急剧上涨。随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加，全球碳纤维市场规模快速增长，2008 年全球碳纤维的需求量达 3.64 万吨，较 2001 年翻了一倍以上；此后，2009-2016 年期间，全球碳纤维需求量持续上行，其中 2015 年，全球碳纤维需求增速更是达到了 28%。在经历 2015 年的高速增长后，2016-2018 年全球碳纤维需求量恢复至 10%左右的平均增速，截至 2018 年，全球碳纤维需求总量约 9.26 万吨。假设未来碳纤维需求增速仍以每年 10%的速度增长，2023 年全球碳纤维需求总量有望达到 15 万吨左右。航空领域碳纤维的需求量主要受益于飞机轻质化驱动：根据智研咨询数据，当前碳纤维在航空航天领域需求量占比大约在 23%-25%，航空领域碳纤维的需求量主要受益于飞机轻质化驱动。以波音公司的 B787 型号飞机为例，该型号飞机全机身 55%的重量使用碳纤维增强复合材料，飞机重量较此前减轻 20%以上，有效实现了高效减排的发展需求；另一方面，根据波音及空客的官网信息，2018 年波音的复合材料飞机 B787 交付 145 架， 同比增加 6.6%，空客的复材飞机 A350 交付 93 架，同比增加 19.2%，直接带动碳纤维在航空领域的需求量提升了 11%以上。此外，据了解，国产 C919 大型客机在雷达罩、机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等主承力和次承力结构上使用了复合材料，其中飞机机身的 15%采用了树脂基碳纤维材料，这是国内民用大型客机首次大面积使用这种材料。我们认为，随着碳纤维材料的技术逐步升级以及飞机轻质化的布局逐步加深，碳纤维在航空领域拥有广阔发展前景。军用装备升级换代，碳纤维需求有望迎来爆发。为实现人民军队现代化这一目标，国家大力推动高精尖武器装备研发，武器装备军费支出逐年增加，近年来如歼-20 等高端军品已顺利量产并列装。随着武器装备逐步升级换代，上游军用碳纤维材料需求有望逐渐增长：以军机领域为例，根据新浪军事数据，三代歼-10 战机中仅采用 6%的碳纤维复合材料，而四代歼-20 战机中碳纤维复合材料比例则提升至 27%。目前我军列装歼击机（战斗机中的一种）中仍有一半是二代机型，随着 3.5 代与 4 代军机淘汰替换老旧机型，碳纤维需求有望迎来爆发。3.1.2 供给端：全球碳纤维行业呈寡头垄断格局，国内碳纤维自给率不足 30%碳纤维行业呈寡头垄断格局，日、美、中三国占据碳纤维总产能的 70%：国际碳纤维行业的集中度非常高，极高的技术壁垒、巨额的资金投入使得国际上真正具有碳纤维研发和规模化生产能力的公司屈指可数。根据《2018 全球碳纤维复合材料市场报告》数据，2018 年全球PAN 基碳纤维理论产能约为 15.48 万吨，按企业产能区分，东丽(日本)、卓尔泰克(美国)、SGL(德国)、三菱(日本)和东邦(日本)五家企业合计产能达到 8.7 万吨，占全球总产能的 56.20%，行业呈现寡头垄断格局；按地域区分，当前美国产能 3.87 万吨占比 25%，中国产能 3.56 万吨占比 23%，日本产能 2.94 万吨占比 19%，日美中三国几乎占据了全球碳纤维总产能的 70%；值得强调的是，日本东丽作为世界上高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”，为波音公司长期、稳定也是最主要的供货商。国内碳纤维起步较晚，多数碳纤维厂家仍处在亏损状态。我国从 20 世纪 60 年代开始研发聚丙烯腈基碳纤维，最早从事碳纤维研发的机构主要为中科院山西煤化所、长春应用化学研究所、化学研究所(北京)。五十多年来我国碳纤维产业从无到有，从小到大，但发展速度相比发达国家仍然进展缓慢。近十五年来，在国家的大力扶持下，国内碳纤维产业取得了重大突破，碳纤维及应用领域的技术水平和产业化程度出现了加速发展的势头， 进入前所未有的发展新阶段，在国内初步形成了以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地。然而，目前我国碳纤维行业仍处于初级阶段，竞争尚不充分，掌握碳纤维研发核心技术并能够实现稳定、成本可控的规模化生产的企业相对较少，绝大多数企业不能满足航空航天等高端产业的规模化应用需求，主要围绕体育休闲等低端领域，面临非常大的国外产品倾销和价格竞争压力，导致国内多数碳纤维厂家仍处在亏损状态。国内碳纤维产能利用率不足 30%。根据国家统计局数据，2018 年国内碳纤维的理论产能为 2.68 万吨，而国内碳纤维生产企业中具有千吨级以上生产能力的只有 7 家，其中理论产能最大的企业为中复神鹰，拥有 6000 吨/年的碳纤维产能。国内碳化单线能力与国际比较，国际最大的单线能力为 2700 吨/年，我国引进生产线单线能力为 1000 吨/年，虽然目前国产装备单线理论生产能力也可以达到 1000 吨/年，但由于大部分企业生产技术及装备水平落后，生产设备往往不能满负荷生产，从规模效益上与国际没有竞争优势。产量方面，2018 年国内碳纤维产量不足 8000 吨，产能利用率仅不足 30%。国内碳纤维进口依赖度高。根据中国海关进出口数据，2018 年我国碳纤维年需求量达到3.1 万吨，其中碳纤维及制品进口量为 2.2 万吨，碳纤维进口依赖度高达 71.0%，其原因除了前文阐述的设备问题造成产能利用率不足的问题以外，另一方面原因则是由于国内自身生产技术仍难以满足对高端碳纤维材料的需求。3.1.3 政策加码利好行业发展，国产化替代前景广阔政策加码利好碳纤维行业发展。考虑到碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。T700 级以上碳纤维由于在国防军工领域具有重要应用，国外对国内采取严格的军事禁运管理。因此高性能碳纤维的国产自主化生产是唯一途径。近年来， 我国推出了诸多新政策以促进碳纤维产业的发展，并且开始为碳纤维产业配套专项扶持基金。2017 年 4 月，国家科技部下发“十三五”材料领域科技创新专项规划，规划提出要以高性能纤维及复合材料、高温合金为核心，突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术，提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力。2019 年 9 月，上海市科委在“碳纤维十五条”专项政策中表述，要推动碳纤维复合材料应用，引导扶持碳纤维产业的高质量发展。国产碳纤维高端化进口替代前景广阔。近几年，随着国内企业在碳纤维领域不断加大投入，研发生产实力得到大幅提升。目前在产品品类方面，光威复材、中复神鹰、中简科技等企业已经实现T300/T700 级碳纤维产品产业化，并成功应用于航天航空领域。此外， 高强高模型碳纤维 M50J 的关键生产技术也获得突破。大丝束方面，精功集团与吉林化纤合资打造的 1.2 万吨/年大丝束碳纤维生产项目同样于去年建成投产，其大丝束碳纤维产能达到 2000 吨/年，成功填补了国内大丝束碳纤维的空白局面。在复合材料应用领域，国产碳纤维近年也成功跻身航空航天领域，随着国产大飞机 C919 的试飞成功，未来国产化碳纤维用于高端领域有望逐步打破国外垄断局面。综上所述，我们看好国内碳纤维产业在军民航空航天领域的发展前景，重点推荐的标的包括：光威复材（300699）、中简科技（300777）、楚江新材（002171）、中航高科（600862）。3.1.4 相关标的光威复材（300699）专注高性能碳纤维研发二十年，公司是国内航空航天碳纤维最大供应商。光威复材目前航空航天与军工市场并举，不仅是国内最大的航空航天市场碳纤维供应商，也已成为世界最大的工业碳纤维中间制品制造商之一。公司拥有深厚的技术优势，近二十年来一直致力于高性能碳纤维的研发和生产，形成并积淀了一系列具有自主知识产权的工艺制造技术和经验等，并成功应用于产业化生产。公司军用碳纤维业务订单具有较强的抗风险能力。产品设计方面，公司碳纤维产品均按照客户订单的要求设计和生产，即订单驱动式生产模式。由于生产设备、工艺技术具有自主知识产权，掌握了同一生产线装备下，生产不同碳纤维产品的技术，具备根据客户要求量身定制的特定碳纤维产品的能力。此外，公司军品产品销售价格采取审价方式确定，根据不同型号产品价格审定后，除因国家政策性调价，所需外购件、原材料价格大幅上涨以及订货量变化较大等因素影响外，一定期限内产品价格保持稳定，因此在军用领域，公司产品具有较高的抗风险能力。募投项目预计明年投产，公司有望进入成长快车道。公司募投项目新建 2000 吨/年左右碳纤维（12K 碳纤维 T700S、T800S）产能有望于 2020 年建成投产，我们认为随着公司新增产能的有序投放，公司碳纤维业务布局有望进一步拓宽，公司盈利能力有望得到持续提升。公司目前航空航天与军工市场并举，不仅是国内最大的航空航天市场碳纤维供应商，也已成为世界最大的工业碳纤维中间制品制造商之一，公司作为国内碳纤维龙头企业有望在未来长期扮演碳纤维行业领头人的角色，引领国内碳纤维产业逐步摆脱进口依赖。投资建议：公司是国内碳纤维行业龙头企业，其产品在国防军工及民用领域均具有广泛的应用前景。公司募投项目有望投产以及 2019 年下半年签署的万吨级碳纤维产业化项目，为公司短期、中长期以及长期的盈利能力带来了充足的想象空间；此外，随着国内碳纤维相关政策的不断出台，国内碳纤维市场进口替代进程有望加快。我们看好公司持续不断的盈利能力，预计公司 19-21 年实现营收 17.53 亿元、22.46 亿元、29.12 亿元，同比分别增长 28.6%、28.1%、29.7%，归母净利润分别为 5.18 亿元、6.54 亿元、8.27 亿元，同比分别增长 37.6%、26.1%、26.6%，对应当前股价 PE 为 48.8X，38.65X 和 30.57X，维持“强烈推荐”评级。风险提示：下游需求拓展不及预期，产能释放不及预期，疫情扩大超出预期控制等。中简科技（300777）公司具备多规格产品产业化能力，产能利用率达 100%以上。公司现拥有碳纤维（3K） 产能 50 吨/年，产品生产线为柔性生产线，能在同一条生产线中生产不同规格和级别的聚丙烯腈（PAN）基碳纤维。目前，公司已具备高强型 ZT7 系列（高于 T700 级）、 ZT8 系列（T800 级）、 ZT9 系列（T1000/T1100 级）和高模型 ZM40J（M40J 级）石墨纤维等不同规格产品的产业化生产能力。2018 年公司碳纤维产量约为 68 吨，产销量达到 105%， 产能利用率达 136%，并且已持续两年 100%以上产能利用率。面向国内航空航天领域，打破垄断，强化市场地位。公司拥有“原丝-碳化-织物”的碳纤维产业链，产品主要供应于航空航天企业。公司生产的 ZT7 系列高性能碳纤维已通过了航空航天权威机构多阶段多批次的严格审核，各项指标均达到了航空航天的要求，不但打破了国外对高性能碳纤维的垄断和限制，更率先成为了国内航空航天领域国产 T700 级碳纤维的稳定批量供应商。而在航空航天装备的生产过程中，为了保持装备在长期使用性能上的一致性，装备的型号一旦确定，其使用的原材料便不再轻易改变，这一特点更强化了公司高性能碳纤维产品在国内航空航天领域的市场地位。“千吨级”募投项目突破产能瓶颈，进一步促进公司业绩提升。公司目前正在积极推进“1000 吨/年国产T700 级碳纤维扩建项目”的建设，该项目总投资 6.83 亿元，计划新增工艺生产设备 115 台（套）、新增公用设施 7 台（套），项目建设期为 3 年，预计将在 2020年 3 月份达到可使用状态。该项目建成后不但能够满足碳纤维在国防军工领域的需求， 还可以拓展高性能碳纤维在民用市场的应用，可以根据不同客户和业务发展需求，生产包括 ZT7 系列（高于 T700 级）， ZT8 系列（T800 级）和 ZT9 系列（T1000/T1100 级）等在内的多规格高性能碳纤维，进一步促进公司业绩的提升。投资建议：公司具备完备的高性能碳纤维自主知识产权，当前公司深度绑定军工领域供应体系。我们认为随着军用航空领域轻量化的不断开展，碳纤维行业有望迎来机遇。预计公司19-21 年归母净利润分别为1.50 亿元、1.95 亿元、2.78 亿元，对应PE 分别为102.13X， 78.56X 和 55.11X。风险提示：下游需求拓展不及预期，产能释放不及预期等。楚江新材（002171）铜板带加工行业龙头，产能稳步提升巩固行业地位。公司是铜板带材加工龙头，目前拥有铜板带产能 20 万吨，位居国内第一，世界前三；铜导体材料产能 23 万吨（计入并购的鑫海高导）；铜棒线产能 4 万吨，位居国内第一。2019 年底公司 7.5 万吨高精铜板带产能即将投放，2020-2021 年 12 万吨铜导体材料产能将逐步落地，可转债募投 40 万吨铜加工材项目也有望于明年启动建设，未来有望在 2 年内跃居全球板带材加工行业第一。子公司天鸟高新募投项目启动，垄断地位保证新增产能消化。公司募投碳纤维预制件扩产项目已于年内顺利启动，达产后产能将提升 3 倍以上。依托公司碳纤维预制件国内垄断地位，公司军品及民品订单量充足，新增产能有望顺利得到消化，天鸟高新未来业绩增长空间巨大且确定性较强，为公司未来发展注入极大活力。4 亿回购计划彰显管理层信心，可转债助力公司成长。近期公司正稳步推可转债募投项目， 及 4 亿股票回购计划。回购计划金额较大，占目前公司总市值约 5%，彰显管理层对公司未来发展信心。同时可转债项目已受证监会受理，未来有望不断扩张铜加工业务产能， 借助成本端优势，巩固公司在铜加工行业的龙头地位。投资建议：公司铜加工领域、碳纤维预制件领域、智能热工设备领域均处于龙头地位， 我们预计公司 2019-2021 年净利润分别为 4.62 亿、6.37 亿、7.45 亿；对应 PE 分别为 26.74倍、19.5 倍、16.71 倍，维持“推荐”评级。风险提示：产能投放不及预期，铜材加工费下滑，可转债项目未过会等。中航高科（600862）复材领域龙头企业，公司盈利和市场份额持续高位增长。公司是中国航空复材预浸料的龙头企业，军用碳纤维供应公司，在航空级别高性能碳纤维预浸料及其复合材料、高性能树脂等市场占据较大份额。公司 2019 年净利润同比增长 80.8%，毛利润 2017、2018年连续保持 25%左右增长，预计在行业高景气的背景下，公司利润会继续放量增长。积极布局军用飞机市场，航空复材市场爆发指日可待。目前我国航空航天碳纤维需求较低，究其原因是我国高端军用航空、民用航空产品占比非常低。我国军机二代机三代机占比超过 50%，我国军用航空飞机在第二、三代向第四代跨越过程中，新兴复材市场潜力巨大。民航方面，公司生产的 C919 国产预浸料完成首批交付，C919 碳纤维用量约为11.5%，与国际民用飞机 50%的碳纤维用量还有着较大的差距，国内民机碳纤维市场存在巨大的提升空间。房地产业务有序退出，推动主营业务航空碳纤维发展。公司在 2019 年年底拟向股东南通产控转让子公司江苏致豪 100%股权，对价 10.05 亿元，标志着公司退出房地产业务公司此次剥离房地产业务。公司将形成以航空新材料、高端碳纤维和装备制造等行业为主的产业链格局，该领域的高技术门槛、准入牌照和下游渠道进一步巩固行业壁垒，保证公司细分行业龙头地位，对上游供应商有较高议价权，预计发展向好。投资建议：公司作为航空工业旗下的新材料平台，一方面，在高性能树脂及预浸料技术、复材设计、制造工艺、无损检测等方面代表着国内的最高水平，技术优势突出；另一方面，公司占据航空预浸料市场绝大部分市场份额，市场领先优势明显。在我国军民航空产业加速发展的背景下，公司有望充分受益碳纤维复合材料应用的增长。预计 2019-2021 年归母净利润分别为 5.20 亿元、4.02 亿元以及 5.65 亿元，对应 PE 分别为 33.66 倍、42.86 倍及 30.5 倍。风险提示：下游需求拓展不及预期。3.2 钛：崛起的第三金属钛（Ti）是一种银白色金属，密度为 4.51g/cm3，在难熔金属中密度最低。钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性强、导热率低等特点，因此广泛运用于航空航天、化工、船舶、海洋工程等领域，其中航空航天是近些年来发展较快的领域。从钛的工业价值、资源寿命和发展前景看,随着新的技术革命和工业革命的深入,钛被人们认为是继铁、铝之后崛起的“第三金属”。3.2.1 需求端：国内消费集中于化工领域，航空领域增长值得期待与发达国家相比，我国钛材消费结构有待改善：2018 年国内钛材使用量达到 5.74 万吨， 较 2017 年增长 4.18%。与发达国家相比，我国钛下游主要集中在化工领域，而美国俄罗斯等国主要集中在航空航天及军工领域，通常而言，航天及军工用钛材对材料的要求更高，附加值也更高，随着我国航空航天及军工行业逐步发展，国内钛材下游有望逐步向高附加值领域转移，有利于钛材企业利润的增长。钛材在航空航天领域重要性逐渐提升：由于钛合金具有密度低、比强度高、耐蚀性好、导热率低的特点，钛材成为飞机机体结构材料以及发动机材料的重要选择。最初由于技术及成本方面的限制，钛材在飞机上的应用比较有限，但随着飞机性能逐渐提升，对高端材料的要求也相应提高，钛材等高端材料在飞机上的应用占比也随之增长，如我国歼20 钛合金占比达到 35%，较二代机提升显著。3.2.2 供给端：国内低端钛材产能过剩，行业集中度有待提升钛产业链原材料主要是金红石、钛铁矿，经过冶炼、氯化、精炼等方式制成钛白粉及海绵钛。钛白粉主要用于装修涂料、造纸、日化等领域，而海绵钛则用于制成高档钛材。国内海绵钛产能占全球三成，仍处于产能过剩状态：2019 年全球海绵钛产能 30.5 万吨， 而国内达到 11.7 万吨，占比超过三成，此前 2015 年占比曾达到 44%，但由于海绵钛价格长袖下跌，国内海绵钛生产企业 2016 年主动去产能，从 14 万吨下降至 11 万吨，产能过剩情况有所缓和，产能利用率有所提升，但仍然处于较低水平（2019 年产能利用率 72%）。中国钛材加工集中度总体较低，未来有待行业整合：国内钛材加工的集中度较低，钛材加工企业数量则较多，但多集中于低端钛材领域，前三名占比维持在 35%-45%左右。近年来较多小企业因环保问题被关停、限产，推动龙头行业集中度有所回升。目前在环保监管加强的环境下，钛加工行业的产能出清有望逐渐加速，提升头部企业市占率与盈利能力。3.2.3 相关标的宝钛股份（600456）钛材领域龙头企业，公司盈利持续增长。公司是国内钛材行业龙头，拥有年产能海绵钛 1万吨、钛锭 3 万吨、钛材 2 万吨，产品分为军用钛材及民用钛材，2018 年钛产品产量 1.45万吨，销量 1 万吨。2019 年公司军品高毛利率钛材产品订单数量充足，业绩明显放量， 预计年度净利润达到 2.48 亿元，同比增长达 75%，预计在行业高景气的背景下，公司利润会继续放量增长。拟募投新钛材生产线，进一步巩固行业龙头地位。2019 年 10 月公司发布非公开发行股票募投预案，拟募资 21 亿元用于两条新生产线及检测、检验中心及科研中试平台建设，涉及新产能钛锭 1 万吨、管材 290 吨、型材 100 吨、板材 1500 吨、带材 5000 吨、箔材 500吨。项目完成后公司产能将迎来显著提升，行业龙头地位将进一步巩固。西部超导（688122）(科创板)钛棒领域龙头企业，科创板中唯一一家军工材料标的。公司是目前国内唯一实现低温超 导线材商业化生产的企业，也是目前国际上唯一的铌钛(NbTi)锭棒及线材全流程生产企业，主要从事高端钛合金材料和低温超导材料的研发、生产和销售，是我国航空用钛合金棒丝材的主要研发生产基地。钛材方面，公司拥有 4950 吨/年产能，主要为棒材和丝材。公司 2019 年实现净利润 1.62 亿元，同比增长 20%。西部材料（002149）依托西北有色金属研究院，钛业务为主多元化布局。公司依托西北有色金属研究院雄厚科技实力，经过多年的研发积累和市场开拓，已逐步形成以钛材业务为主，层状金属复合材料、稀贵金属材料、金属纤维及制品、稀有金属装备、钨钼材料及制品等多板块共同发展的格局。公司目前拥有钛方面年产能包括：钛及钛合金开坯锻造能力 1 万吨，棒材及锻件 2000 吨；板带材 1 万吨；管材 1000 吨；钛、镍、锆及特种不锈钢复合板 1.5万吨。3.3 高温合金：航空航天领域不可或缺的“超合金”高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在 600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域。高温合金是航空航天领域不可或缺的重要材料：由于高温合金在高温下能够保持非常高的强度，因此广泛用于航空航天领域，占比达到 55%，其次为电力和机械领域。航空航天领域中，高温合金多用于航空发动机等工作温度较高的部件，以航空发动机为例，原材料占发动机成本约 50%，其中高温合金就占原材料成本的 36%.航空发动机领域高温合金需求有望迎来爆发：根据新材料在线公布的赛瑞研究对于市场的测算，未来 10 年中国对于军用飞机的需求约 3300 架，军用航空发动机对于高温合金的市场需求规模达到 524 亿元，未来 20 年对于商用飞机的需求约 7240 架，民用航空发动机对于高温合金的市场需求规模达 3100 亿元。尽管近期由于疫情等特殊原因航空业受到一定影响，但从中长期来看，航空业未来仍有望保持快速成长。高温合金生产企业多位于美国，国内生产企业有待成长：由于海外高温合金研究起步较早，产业化技术较为成熟，以美国为首的发达国家拥有大批高温合金研发生产企业，年产量在 30 万吨以上。国内尽管在技术上基本实现追赶，但尖端技术上仍有所欠缺，企业数量产量与国外相比也有一定差距，国内目前高温合金年产量尚不足 2 万吨。3.3.1 相关标的钢研高纳（300034）高温合金龙头，变形高温合金及粉末高温合金领域具备比较优势。公司背靠钢研院，是国内高温合金龙头企业，2018 年各类高温合金产量达 5922 吨（国内总产量不到 2 万吨），技术方面在国内处于领先水平，部分产品达到国际领先。2019 年随着军工行业订单量不断提升，公司业绩明显放量，业绩预告公布归母净利润达到 1.5 亿元，同比增长达 41%， 预计在行业高景气的背景下，公司利润会继续放量增长。收购青岛新力通，局部民用领域高温产品。2018 年 11 月公司募资 3.72 亿元收购青岛新力通 65%股权，青岛新力通主要产品应用于石化、冶金、玻璃、热处理等民用领域，主产品毛利率达40%以上。为确保公司股东利益，青岛新力通承诺2019 年净利润不低于9000万元。通过收购青岛新力通，公司拓宽了民用高温产品布局，并进一步增厚了公司业绩。3.4 陶瓷基复合材料：新兴的高性能航空航天材料陶瓷基复合材料是一种发展较晚的新材料，通过陶瓷基体与高强度、高弹性纤维复合的合成，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐磨耐蚀和良好的韧性，目前主要用于航空航天、高速切削工具、核能等领域。陶瓷基复合材料范围很广，已在发动机上得到应用的主要有碳化硅纤维增强碳化硅复合材料（SiC/SiC）和氧化物纤维增强氧化物复合材料（Ox/Ox）两种。陶瓷基复合材料范围很广，从原材料角度看，陶瓷基复合材料可分为 Cf/SiC 陶瓷基复合材料、SiCf/SiC 陶瓷基复合材料、氧化物陶瓷基复合材料等多种；从制造工艺上看（致密化工艺），包括熔渗工艺（Melt Infiltration，MI）、化学气相渗透（Chemical Vapor Infiltration， CVI）和先驱体渗透裂解（Polymer Infiltration Pyrolysis，PIP）等多种工艺。不同材料、不同工艺加工处理后的陶瓷基复合材料性能也有较大差异。陶瓷基复合材料在航空航天领域具有极大的潜力：与常规材料相比，陶瓷基复合材料具有密度低（仅为高温合金的 1/3-1/4）、强度大、耐磨、耐高温能力更强的优点，因此在航空航天领域具有极大的潜力。尽管由于陶瓷基复合材料发展较晚，目前普及程度较低， 但各国近年来均加大对陶瓷基复合材料在航空航天领域的应用研究，未来随着可应用的部件逐渐增加，陶瓷基复合材料有望迎来需求的爆发。国内缺乏量产陶瓷基复合材料的企业，行业有待成长：陶瓷基复合材料技术壁垒较高， 且海外研发企业对中国实行技术封锁、产品出口限制，国内研发与生产需要克服诸多技术难关。国内相关领域领先的研究机构包括厦门大学特种陶瓷实验室和国防科技大学， 尽管在技术上具有一定成果，但受限于研究机构的性质缺乏大批量产能力，未来随着技术突破、产业化逐渐推进，有望崛起一批类似光威复材、天鸟高新（楚江新材）的优质新材料企业。3.4.1 相关标的火炬电子（603678）国内军用 MLCC 龙头，上市以来业绩稳步增长。公司是中国主要专业从事陶瓷电容器研发、生产企业，自产元器件业务主要产品包括 MLCC、引线式多层陶瓷电容器、多芯组陶瓷电容器、钽电容器等，下游应用以军用为主，现已形成“元器件、新材料、贸易” 三大板块经营战略。2019 年公司前三季度实现营收 17.27 亿元，同比增长 19.72%；实现扣非后归母净利润 2.77 亿元，同比增长 27.66%，实现自上市以来连续 4 年业绩稳步增长。募投特种陶瓷材料，局部陶瓷基复合材料产业链。2015 年公司募资 10 亿元用于CASAS-300 特种陶瓷材料产业化项目，涉及产能 10 吨，2019 年公司公告该项目将延期至 2020 年 9 月完工。CASAS-300 特种陶瓷是陶瓷基复合材料的原材料，同时也可用于金属基复合材料，公司提前布局陶瓷基复合材料产业链，保证了公司的先发优势，随着国内复合材料产业逐渐发展，公司有望迎来业绩的爆发。3.5 钽：军用高端电容器最佳原材料钽（Ta）是一种钢灰色金属，具有熔点高（2995℃）、延展性强、热膨胀系数小、韧性强、耐腐蚀性强等特点，广泛用于化工、电子、电气、军工领域。根据英国地质调查局数据， 全球钽资源量(Ta2O5)约 31.7 万吨，主要集中在巴西、澳大利亚。而从产量来看，USGS预测全球 2019 年钽金属产量约 1840 吨，产量最大的两个国家分别为刚果金和卢旺达， 中国位列第五。我国矿山普遍品位较低，国内需从海外进口钽精矿：与国外高品位高储量矿山相比，国内的钽矿主要以低品位的硬岩矿为主，除新疆可可托海矿以外品位多在 0.01%左右，开采成本较高。目前我国钽矿年产量仅 100 吨，而下游钽工业仅东方钽业产能即 630 吨，国内钽矿无法满足国内钽工业需求，仍需从海外大量进口原材料。钽下游以电容器领域为主：由于钽具有熔点高、延展性强、热膨胀系数小、韧性强、耐腐蚀性强等特点，同时钽表面能够形成致密稳定、介电强度高的无定形氧化膜易于进行阳极氧化工艺，因此能够广泛运用于化工、电子、电气、军工领域。根据产业信息网数据，钽下游消费以电容领域为主，占比达 50%，合金添加剂、磨制和化学制品领域占比次之，也达到 15%.钽电容器可靠性较高，主要用于军工器材等高端领域：钽电容器具有高可靠性、漏电流小、性能稳定、电场强度极高的特点，因此特别适合军工器材等要求高可靠性的领域。虽然因为其成本较高导致市场份额小于常见的陶瓷电容器及铝电容器，但在高端电容器领域，钽电容器拥有稳定的市场份额。3.5.1 相关标的东方钽业（000962）国内钽业龙头，受产品价格下滑影响业绩承压。公司是全球知名的钽、铌冶炼及加工生产商，从事稀有金属钽、铌、铍、钛及合金等的研发、生产及销售。公司目前拥有钽产能 630 吨（钽粉 550 吨，钽丝 80 吨），铌产能 160 吨。受 2019 年钽、铌价格下滑影响，2019 年公司前三季度实现营收 4.53 亿元，同比下滑 44.72%；实现扣非后归母净利润 0.06亿元，同比增长 330.47%。剥离亏损资产，置入国内唯一铍材研发基地股权。2018 年 11 月公司将所属钛材分公司、光伏材料分公司、研磨材料分公司、能源材料分公司以及相关公辅设施等相关资产及负债与中色东方所持有的西材院 28%的股权进行置换。西材院是我国唯一铍材研发加工基地，主要产品用于航天航空、核工业领域，具有极好的发展前景。同时西材院股东中色东方承诺 2019 年、2020 年实现净利润 1.38 亿、1.75 亿，将有助于公司实现扭亏为盈。4. 投资建议碳纤维：军工新材料的重要战略物资。碳纤维复合材料具有密度小、比强度/比刚度高、耐高温、易于大面积整体成型加工等优点，是军工新材料研发的重要方向，目前碳纤维复合材料已广泛用于航空航天、风电等领域。通常而言军机与民航客机性能要求越高， 碳纤维复合材料使用占比越高，随着我国军机逐步升级换代，碳纤维材料需求有望迎来爆发。建议关注光威复材、中简科技、楚江新材、中航高科。钛：崛起的第三金属。钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀性强、导热率低等特点，广泛用于航空航天、化工、船舶、海洋工程等领域。与发达国家相比，我国钛材用于航空航天领域占比相对较低，但随着国内航空航天及军工行业逐步发展，国内钛材下游有望逐步向军工航材高附加值领域转移。目前我国钛材加工企业众多，但多集中于低端钛材领域，在环保监管加强的环境下，行业产能出清有望逐渐加速，头部企业市占率与盈利能力有望提升，建议关注宝钛股份、西部超导、西部材料。高温合金：航空航天领域不可或缺的“超合金”。高温合金具有优异的高温强度，良好的抗氧化、抗热腐蚀、疲劳性能以及断裂韧性，主要应用于航空航天领域和能源领域。高温合金在航空航天领域应用占比达 55%，占发动机总成本 18%左右，是制造航空发动机必不可少的重要材料。国内高温合金领域发展较晚，虽然技术上基本实现追赶，但尖端技术领域仍有所不足，研发生产企业数量与产能较国外相比也有一定差距，目前行业仍处于成长期，建议关注技术与产能均国内领先的行业龙头钢研高纳。陶瓷基复合材料：新兴的高性能航空航天材料。陶瓷基复合材料是一种发展较晚的新材料，通过陶瓷基体与高强度、高弹性纤维复合的合成，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐磨耐蚀和良好的韧性，目前主要用于航空航天、高速切削工具、核能等领域。由于陶瓷基复合材料技术壁垒较高，且海外研发企业对中国实行技术封锁、产品出口限制，目前国内尚无具备量产能力的企业，行业有待进一步成长。建议关注提前布局陶瓷基原材料的火炬电子。钽：军用高端电容器最佳原材料：钽具有熔点高、延展性强、热膨胀系数小、韧性强、耐腐蚀性强等特点，广泛用于化工、电子、电气、军工领域。钽主要产自刚果金和卢旺达，国内虽然钽冶炼产能较高，但钽精矿产量不足，仍大量依赖进口。钽下游主要集中在电容器行业，钽电容器具有高可靠性、漏电流小、性能稳定的特点，适合军工器材等追求高可靠性的领域，随着军队现代化与科技化逐步推进，高端军工器材将加速列装， 钽电容器需求有望稳步提升，建议关注钽业龙头东方钽业。……（报告来源：长城证券）如需报告原文档请登录【未来智库】。

惠迎：《军工核心资产》今天我们一起来梳理一下中简科技，公司是专业从事高性能碳纤维及相关产品研发、生产、销售和技术服务的高新技术企业，成立以来始终聚焦主业，坚持自主创新，围绕国民经济基础材料高性能碳纤维产业化开展制备工作，已率先实现了ZT7系列高性能碳纤维产品在国家航空航天关键装备的稳定批量应用，并填补了国产ZT7系列碳纤维在该应用领域的空白。公司技术团队完全掌握了设计、工艺、控制综合等碳纤维制造核心技术，践行了国家对航空航天领域关键材料必须自主保障的要求，公司目前已经成为国内高性能碳纤维产业化领域的领先者。碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF）是由有机母体纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在 1000 摄氏度以上的高温惰性气体下裂解碳化形成碳主链机构的无机纤维，是一种含碳量在 90%以上的高强度高模量无机高分子纤维。纤维具有耐高温、抗摩擦、导电、导热、耐腐蚀、低密度等特性，外形呈纤维状、性状柔软，可加工成各种织物，但强度却比钢高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷等复合，制造先进复合材料，目前被广泛应用在航空航天、工业制造、体育休闲、能源装备、医疗器械、交通运输、建筑等领域。完整的碳纤维产业链包含从能源获取到成品制造的全过程，根据碳纤维生产工艺流程，首先要从石油、煤炭或天然气中制丙烯，在目前全球油价保持低位的形势下，原油制丙烯成本最低。从原油中制出的丙烯经氨氧化后得到丙烯腈，再经聚合和纺丝之后就得到了聚丙烯腈（PAN）原丝。原丝经过预氧化、低温和高温碳化后就可得到碳纤维，可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，其中公司目前仅生产碳纤维及其织物，不生产碳纤维预浸料。碳纤维预浸料可根据不同需求制成各类成品进入到下游应用环节中。根据赛奥碳纤维技术，碳纤维产品的下游应用领域可大致划分为航空航天、体育休闲、风电叶片、汽车、混配模成型、压力容器、建筑、碳碳复材、电子电气、船舶、电缆芯和其他领域共 12 个领域。中简科技围绕国民经济基础材料高性能碳纤维产业化开展制备工作，已率先实现了 ZT7 系列高性能碳纤维产品在国家航空航天关键装备的稳定批量应用，并填补了国产 ZT7 系列碳纤维在航天航空领域的空白。2019 年全球碳纤维理论产能 15.49 万吨，其中美国产能 3.73 万吨（包含日本东丽公司收购的美国公司卓尔泰克 2019 年产能 2 万吨），占比 24.1%；日本产能 2.91万吨，占比 18.8%，美日两国合计产能占全球碳纤维产能的 42.88%，几乎占据了碳纤维产能的半壁江山。碳纤维理论产能前五家公司 Toray（东丽，日本）、Zoltek（卓尔泰克，美国，已被日本东丽收购）、SGL（西格里，德国）、MCCFC（三菱化学碳纤维及复合材料，日本）、Toho（东邦，日本）理论产能共 9.09 万吨，占全球碳纤维理论产能的 58.7%，其中仅 SGL 一家公司并非美日公司，其中产能最高的日本东丽公司（含卓尔泰克）约占全球产能的 31.64%。目前国际碳纤维市场仍被少数发达国家所垄断，其中主要以美日公司为主。日本东丽公司（Toray）是全球高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”。美国作为世界上最大的 PAN 基碳纤维消费国，赫氏（HEXCEL）和氰特（CYTEC，已被比利时索尔维收购）依靠美国庞大的航空航天市场需求在国际市场仍然拥有较高的话语权，两家公司 2019 年产能分别为 1.02 万吨和 7000 吨，合计市场占比达 11.11%。德国的 SGL 公司依靠德国强大的工业体系也在全球碳纤维市场占有一席之地。根据赛奥碳纤维技术测算， 理2019 年全球碳纤维需求总量约为 10.37 万吨，较 2018年同比增长约 12%，其中风电叶片、航空航天、体育休闲的碳纤维需求量分别为2.55 万吨、2.35 万吨、1.50 万吨，分别占总体的24.59%、22.66%、14.46%。2030年，碳纤维需求量预计将达到 42.22 万吨。根据赛奥碳纤维技术测算，2019 年全球碳纤维销售金额为 28.7 亿美元，较 2018年 25.71 亿美元增长了 11.6%，销售金额增速略低于需求增速，主要系近年来碳纤维单价持续下行所致，风电市场碳纤维单价下降最为显著。2019 年，航空航天产业对碳纤维需求量仅占总需求量的 22.66%，但其销售金额价值却达到了 14.1 亿美元，占碳纤维总销售金额的 49.13%，占比将近一半；体育休闲、风电叶片、汽车领域的碳纤维市场需求价值分别为 3.45 亿美元、3.57 亿美元、2.12 亿美元，除航天航空的其他领域市场需求合计占比 50.87%。据赛奥碳纤维技术测算，2019 年中国碳纤维需求总量约为 3.78 万吨，较 2018 年同比增长约 22%，其中进口量为 2.58 万吨，同比增长 17.5%，占总需求的 68%；国产碳纤维供应量为 1.2 万吨，同比增长 33%，占总需求的 31.7%。2019 年中国碳纤维总需求量 37840 吨，同比增长 22%，远超全球平均水平（12%左右），市场整体呈现快速向上，供不应求的局面。其中进口碳纤维 25840 吨，占总需求 68%，同比增长 17.5%；国产碳纤维 12000 吨，占总需求 31.7%，同比增长 33%，国产化替代呈现加速扩张趋势。未来随着核心技术的突破及关键设备的自产，国产碳纤维迎来爆发式增长，对标国际先进水平。中国碳纤维需求细分市场：以高性价比、低性能碳纤维为主。由于我国进口宇航级高性能小束丝碳纤维受到国际严格出口管制，2019 年我国碳纤维下游应用市场需求也主要以耗材量高的风电叶片、性能要求低的体育用品为主，军用碳纤维市场份额偏低。军用碳纤维价格在 3000-4000 元/kg,军用复合材料碳纤维售价过万；而民用碳纤维均价仅 300 元/kg 左右。未来若核心技术一旦突破，我国军用碳纤维市场需求将迎来补偿式爆发增长。军用碳纤维主要应用在军用飞机、导弹、航天探测器等方面，民用航空主要为国产大飞机、卫星等。目前我国航空航天领域碳纤维需求量较低，而产品技术正处于追赶完成即将超越西方的关键时刻，预计十四五期间军品放量+民营客机市场繁荣将导致军品民品累积的技术和需求将会统一爆发，我国碳纤维产业迎来量价齐升的繁荣时期；若后期军品市场高壁垒有所降低且民用市场出现供过于求的现象，碳纤维可能出现价格下降趋势，短期内仍将保持双重稳步增长。一、国内两机叶片龙头中简科技成立于2008年；2011年ZT7系列(高于T700级)碳纤维通过航空领域试验验证；2013年ZM40J(M40J级)石墨纤维实现工程化稳定制备；2015年整体变更为股份有限公司；2016年扩建千吨国产T700级碳纤维项目；2019年深交所上市。二、业务分析2016-2019年，营业收入由1.50亿元增长至2.34亿元，复合增长率15.98%，19年同比增长10.28%，2020Q3实现营收同比增长63.41%至2.60亿元；归母净利润由0.57亿元增长至1.37亿元，复合增长率33.95%，19年同比增长13.36%，2020Q3实现归母净利润同比增长76.90%至1.31亿元；扣非归母净利润由0.50亿元增长至1.25亿元，复合增长率35.95%，19年同比增长18.49%，2020Q3实现扣非归母净利润同比增长87.18%至1.25亿元；经营活动现金流由0.27亿元增长至1.13亿元，复合增长率61.15%，19年同比下降37.37%，2020Q3实现经营活动现金流同比增长200.22%至0.75亿元。分产品来看，2019年碳纤维实现营收同比下降5.73%至1.78亿元，占比75.83%，毛利率增加2.01pp至81.81%；碳纤维织物实现营收同比增长127.22%至5342.37万元，占比22.79%，毛利率增加5.49pp至83.09%；研发收入同比增长100.00%至281.30万元，占比1.20%；废丝同比增长285.40%至42.90万元，占比0.18%。2019年前五大客户实现营收2.32亿元，占比98.85%，其中第一大客户实现营收1.78亿元，占比76.06%。三、核心指标2014-2019年，毛利率由67.94%提高至82.35%；期间费用率由16.94%上涨至18年高点21.22%，19年下降至19.33%，其中销售费用率由0.90%上涨至1.43%，管理费用率由15.64%上涨至18年高点18.81%，19年下降至17.60%，财务费用率17年下降至低点-0.11%，18年上涨至高点1.03%，19年下降至0.30%；利润率17年提高至高点65.30%，18年下降至56.68%，19年回升至58.26%，加权ROE17年提高至高点24.07%，随后逐年下降至16.58%。四、杜邦分析净资产收益率=利润率*资产周转率*权益乘数由图和数据可知，17年净资产收益率的提高主要是由于利润率和权益乘数的提高，18年净资产收益率的下降主要是由于利润率的下降，19年净资产收益率的下降主要是由于资产周转率和权益乘数的下降。五、研发支出2019年公司研发费用较上年下降32.37%至1668.92万元，占比7.12%；主要是由于上年部分研发项目已结题，本年研发项目处于初始阶段，导致本报告期研发费用下降。六、估值指标PE-TTM 128.44，位于上市以来70分位值上方。看点：“十四五”将是我国国防装备建设的黄金发展期，公司作为国内宇航级碳纤维领跑者，随着2021 年千吨级产线开始投产，将突破产能瓶颈，有望在航空、航天等最高景气赛道里一马当先。