碳纤维行业调研报告

2018年11月25日 来源:碳纤维习社目前全球碳纤维制造的主导者是美国、日本和中国。随着中国在碳纤维领域投入的不断增大,中国碳纤维产量占世界份额也不断提高。前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》显示,当前中国大陆碳纤维产能在全球占比达17%,中国台湾产能占全球的6%,二者之和超过日本。中国市场碳纤维需求量取得了高增长。据统计,2016年国内市场需求量达到19563吨,对比2015年增长了2774吨(16.5%),其中,核心驱动因素是风电叶片用大丝束碳纤维的迅猛增长;测算2017年碳纤维需求量达到21911吨。从下游需求来看,体育器材依然占据半壁江山。稳步发展是这个行业的特色,新的大增长的实现需要自动化复合材料工艺的创新。此外风电叶片占到总需求的15%,对比2015年有了数倍的增长。然而,这一增长主要源于VESTAS一家的需求;如果新的国际巨头或国内巨头启动这个需求,后续几年,可以期盼每年成倍数迅猛增长。从目前来看,中国碳纤维在航天航空和汽车领域应用较全球市场差距巨大,这也为未来发展提供了巨大的空间。未来几年,航天航空、汽车、风电叶片将成为中国碳纤维市场最大的增长点。《中国制造2025》规划碳纤维技术路线,碳纤维将布局全产业链2015年5月,国务院正式发布《中国制造2025》,对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署,明确了建设制造强国的战略任务和重点。选择10大优势和战略产业作为突破点,力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。前瞻产业研究院指出,碳纤维行业将出现如下发展趋势。碳纤维产品向稳定性、高端化方向发展。虽然国内碳纤维生产企业中设计产能千吨级以上的有3-4家,但缺乏核心技术团队,生产工艺的稳定性和过程控制的一致性较差,无法保证碳纤维产品质量和稳定性,生产成本很高。因此,实现产品的稳定化生产,提高设备利用率是必然趋势。据统计,目前国内碳纤维在航空航天、体育休闲和工业应用三大领域中,高端应用领域占比仅4%。需要潜心钻研,实现技术突破,形成体系化、系列化的碳纤维产业链发展模式,打破国外高端领域的垄断。寻求新的市场领域。目前碳纤维高端应用领域由日本、美国等发达国家垄断。我国大多数碳纤维企业产品处于低端领域。而低端应用如体育休闲领域,行业巨头在价格制定和攻关科研方面易形成合力,压制国内碳纤维企业。因此,我国碳纤维行业急需寻求新的市场领域,获得突破发展。企业转型兼、并购,布局完整产业链。碳纤维行业是技术和资金高度密集型行业,对内需要巨大投资,对外面临国际巨头的打压,所以不可避免要面临转型,通过兼并购整合资源以形成大规模的碳纤维生产企业,参与国际竞争。碳纤维产业链的相关产品中,从原丝到碳纤维到复合材料以及之后的复合材料应用设计,产品的增值幅度很大。通过布局体系化、系列化的全产业链,碳纤维企业可以压缩成本、增加盈利点,有能力面对国际巨头的竞争,扭转困局。本文源自碳纤维习社

我国航天产业在多个领域已经步入了商业化进程。近年来，伴随国家大力推动军民融合以及“互联网+航天”的产业升级变革，在全球新一轮工业革命的大背景下，中国航天领域在商业航天方面发展取得了突破性进展。碳纤维行业发展现状——碳纤维需求量：需求量总体呈增长态势，2019年总需求为37840吨2016-2019年我国碳纤维的需求量总体呈增长态势。2019年我国碳纤维的总需求为37840吨，同比增长22%。其中进口量为25840吨，同比增长17.5%;国产量为12000吨，同比增长33%。——应用领域：2019年我国碳纤维主要应用在风电叶片及体育领域，合计占总需求量的73.5%2019年我国碳纤维主要应用在风电叶片及体育领域，其中风电叶片对碳纤维需求量占总需求量的36.5%;其次为中国大陆体育和中国台湾体育，对碳纤维需求占总需求比重均为18.5。建筑补强、压力容器、混配模成型、航空航天及碳碳复材等领域比重均为3-4%左右。——地区需求量：2019年江苏、广东及山东地区对碳纤维需求较大，合计占全国总需求的76%从主要省份需求量上来看，2019年江苏、广东及山东地区对碳纤维需求较大，分别占总需求的34%、22%和20%，合计占全国总需求的76%。上海、福建地区占总需求比重均为6%，天津、浙江、辽宁占总需求比重均为3%。——地区消费金额：2019年广东、江苏、上海及山东地区对碳纤维消费金额较大，合计占全国总需求的77%从主要省份碳纤维消费金额上来看，2019年广东、江苏、上海及山东地区对碳纤维消费金额较大，分别占总金额的22%、20%、20%和15%，合计占全国总消费金额的77%。福建地区占总消费金额比重为6%，天津、浙江、辽宁、北京占总消费金额比重均较小。——碳纤维供应结构：2019年进口碳纤维比重高达68.3%，主要进口地区为日本和中国台湾从我国碳纤维供应上看，2019年我国31.7%的碳纤维为国产，进口碳纤维比重高达68.3%。其中主要进口地区为日本和中国台湾，进口量占我国总需求量比重分别为20.3%和15%;美国、墨西哥及韩国，进口量占我国总需求量比重分别为7.3%、6.5%和5.5%。更多数据请参考前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》，同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资等解决方案。

如需报告请登录【未来智库】。碳纤维作为高性能纤维的翘楚，一直以来民和军事领域高端应用场景的核心材料之一。鉴于碳纤维的重要战略意义，上世 60 年代今，从政府层面到产业层面，对碳纤维行业的发展都倾注了大量的心血，一代一代的科学家和工程师为中国碳纤维独立自主发展贡献了自己的力量。在 2008 年以前，国内碳纤维生产产量小、品质稳定性不高、性价比优势不明显。2008年后，中国的碳纤维企业在军品纤维生产方面实现了真正的突破，并在低成本民品纤维的研发开发上进行大量投入、以与海外产品展开正面竞争。同时长期的研发和生产经验的积累也让中国碳纤维企业开始冲击高端民用碳纤维领域，与常规产品一道，丰富了中国碳纤维行业的生命力。供应与需求相互映衬，国内碳纤维下游市场快速启动，包括航空航天、风电叶片、汽车、压力容器等领域，对碳纤维的需求正快速涌现，中国成为全球碳纤维需求增长最快的市场。中国碳纤维行业已经迎来了最佳发展时期，这也是我们撰写本篇报告的出发点和初心，希望通过我们对行业资料的梳理，帮投资者了解中国碳纤维行业，并发现其中的投资价值。1.碳纤维的分类1.1. 按强度模量分类，T 系列碳纤维应用最广 碳纤维按拉伸强度和拉伸模量这两项力学性能指标来分，碳纤维可分为通用型碳纤维、高强碳纤维、高模碳纤维、超高强碳纤维、超高模纤维这几种。目前业内没有统一的碳纤维型号划分标准，在实际使用中，龙头企业日本东丽公司的产品编号常被作为行业标准，如东丽的碳纤维产品编号有 T300、T800、M30 等多种，其中 T 表示强度，M 表示模量。强度上，T后缀的数字越大代表产品的强度越大，因此强度是 T300 < T600 < T700 < T800 < T1000 <T1100 ；模量上，M 后缀的数字越大代表产品的模量越大，因此模量是 M30 < M40 < M46 <M50 < M60 < M65。根据模量大小可分为标模、中模和高模。标准模量的拉伸模量为230-265GPA；中等模量的指拉伸模量为 270-315GPA；高模量的指拉伸模量超过 315GPA。在实际生产和应用中，碳纤维并非以单根形式独立存在，而是由一定数量的碳纤维丝束组成的，公司提供的产品信息中都会表明其碳纤维品为几 K。其中 1K 就代表在一束碳纤维丝束中有 1000 根丝，通常小于 24K（含）的碳纤维被称为小丝束，小丝束碳纤维主要应用于航空航天、武器装备和体育休闲领域，因此又被称为“宇航级”碳纤维。24K 以上的碳纤维被称为大丝束碳纤维，大丝束碳纤维的粘连、断丝现象相对多，强度和刚度方面的性能比小丝束碳纤维差，为通用级碳纤维，主要用于汽车、风电叶片等一般工业领域，因此被称为“工业级”碳纤维。小丝束碳纤维的生产成本比大丝束碳纤维高，性能也更加优越，因此价格比大丝束碳纤维更加昂贵。目前标模碳纤维有大丝束与小丝束的区分，标模以上的碳纤维尚无大丝束出现。但未来大丝束可能向中模的方向发展，特别是飞机的大梁、风电的梁帽和汽车的车身结构，中模大丝束可以为航空航天、风电叶片和新能源汽车领域带来更多轻量化应用。1.2. 按原料分类，PAN 基碳纤维是主流 碳纤维按不同的原材料分类，可以分为 PAN 基碳纤维、沥青基碳纤维或粘胶基碳纤维。PAN基碳纤维的原料来源丰富，且其抗拉强度其他二者优越，因此 PAN 基碳纤维应用领域最广，比如航空航天、体育休闲、风电叶片、汽车工业、建筑补强等领域，市场份额占 90%以上。沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维的用途较为窄、产量小。通用级沥青碳纤维强度和模量较低，主要应用于保温材料领域；高性能沥青基碳纤维多用于航空航天的工程材料。粘胶基碳纤维主要用于制作耐烧蚀和隔热材料。1.2.1. PAN 基碳纤维 大多数 PAN 基碳纤维生产企业具备由原丝生产开始到制作碳纤维到最终完成碳纤维产品的完整生产线。目前全球生产 PAN 碳纤维的企主要分布在日本和美国，其中日本东丽是全球PAN 基碳纤维最主要的生产企业之一。从 PAN 原丝到碳纤维，需要经过碳化、表面处理、上浆处理等过程。碳化指的是去除材料中的非碳元素，使其碳含量超过 90%，由于 PAN 原丝的玻璃化温度低于 100 摄氏度，因此不能直接碳化，而需要先经过预氧化过程。碳化后，为了赋予纤维更好的粘合性能，需要对它们进行表面处理，向纤维表面添加氧原子以提供更好的化学键合性，使它们的表面被轻微氧化，并且对表面进行蚀刻和粗糙化以获得更好的机械粘合性能，可通过将纤维浸入各种气体如空气、二氧化碳或臭氧中以及各种液体，如次氯酸钠或硝酸中可以实现氧化。在表面处理之后，需要涂覆纤维以保护它们在缠绕或编织期间免受损坏，此过程称为上浆处理，涂层材料包括环氧树脂，聚酯，尼龙，聚氨酯等。1.2.2. 沥青基碳纤维 沥青基是制造碳纤维的第二大路线，该路线原料来源丰富且碳化收率高，根据王鹏《沥青基碳纤维工艺流程》学术报告，沥青基碳纤维生产成本仅为 PAN 基碳纤维的 1/3-1/4，但因原料调制杂、产品性能较低而未得到大规模发展。沥青基碳纤维的制备工艺包括：原料沥青→沥青熔化处理→沥青过滤→沉降法或热滤法的调制→熔喷法或熔纺法纺丝→不熔化处理→炭化或石墨化处理。沥青基碳纤维最早于上世纪 60 年代末由日本吴羽化学公司实现工业化生产，1970 年美国联合碳化物公司也成功完成开发，并于 1982 年投入工业化生产。与 PAN碳纤维相比，沥青基碳纤维强度方面不如 PAN 基碳纤维，但高性能沥青基碳纤维在模量、摩擦和导热方面具有优势，因此在航空航天领域具有不可替代的优势地位。1.2.3. 粘胶基碳纤维 粘胶基碳纤维的制备工艺包括：粘胶原丝水洗→催化浸渍→预氧化→低温碳化→高温碳化。原料主要为木浆和棉浆，美国、俄罗斯和白俄斯多用木浆，我国则以棉浆为主。根据李辉《复合催化剂种有机硅组分在粘胶基碳纤维制备中的作用》学术报告，由于粘胶纤维理论总碳量仅为 44.5%，加上制造过程中的热解反应，粘胶基碳纤维生产效率只有 10%-30%，所以制备成本相对更高。且其强度较低，不能像 PAN 基碳纤维那样以高倍张力进行预氧化，只有在完成预氧化后的高温处理阶段才可以施加张力。粘胶基碳纤维的优点在于其原材料粘胶纤维是天然产物，粘胶纤维加工过程中无需添加催化剂，因此纤维中可以不含金属离子。凭借这个其他种类碳纤维不具备的优势，在需要保证信号不受干扰的情况下、要求所用的碳纤维不能含有金属离子时（如战略武器的隔热材料、防静电和防电磁波服装的防护材料），就必须使用粘胶基碳纤维。此外，粘胶基碳纤维具有耐烧蚀的特点，在制造隔热保温材料时不可替代。2. 碳纤维及复材生产工艺比较2.1. 纺丝工艺比较 原丝生产是碳纤维的核心技术，原丝的质量好坏直接决定了碳纤维产品的质量、产量、生产成本和市场竞争能力。质量低劣、均匀性差的丝在后续过程中会产生毛丝缠结、断丝的情况，导致原丝损耗。原丝成本是整个碳纤维生产成本比例最大的一部分，占 50％以上，所以控制好原丝质量至关重要。原丝按纺丝方法可分为湿法、干法、干湿法等。2.1.1. 湿法纺丝工艺 湿法纺丝是将聚合物溶于溶剂中，通过喷丝孔喷出细流，进入凝固浴形成纤维的纺丝方法，其工艺流程包括制备纺丝原液、原液从喷丝孔出形成细流、原液细流凝固成初生纤维、最后再将初生纤维卷装或直接进行后处理。湿法纺丝的速度较低，且工艺流程复杂，生产成本较高。2.1.2. 干法纺丝工艺 干法纺丝和湿法纺丝一样，都是采用成纤高聚物的浓溶液来形成纤维，但与湿法纺丝不同的是，干法纺丝时原液从喷丝孔压出形成的细流是进入凝固浴液，而是进入纺丝甬道中。甬道中的热空气流会使原液细流中的溶剂快速挥发,并将挥发出来的溶剂蒸汽带走。在逐渐脱去溶剂的同时原液发生固化，经拉伸定型洗涤干燥等后处理过程便可得到成品纤维。干法纺丝可以进行连续生产，且纺丝速度高、产量大、对环境污染少，并且纤维质量及耐化学性和染色性能比湿纺纤维好。干法纺丝的缺点在于生产的纤维耐氯性较差、工艺技术难度较大，生产成本比干湿法高，比湿法低。2.1.3. 干喷湿纺纺丝工艺 干湿法，也称干喷湿纺法，是将干法与湿法纺丝相结合的纺丝方法。干湿法纺丝是将纺丝原液从喷丝头压出后，先经过一段空气层，再进凝固浴，初生纤维从凝固浴液中导出后处理过程与湿法纺丝相同。纺丝原液流出喷丝头后通过空气层时形成的纤维能在空气层中经受喷丝头拉伸，并且液流胀大区形变不大，这样可进行高倍的喷丝头拉伸。根据《高分子材料加工工艺学》书中提到，丝条进入凝固浴时已有一定取向度，且脱溶剂化程度较高，能快速固化，因此纺丝速度比一般湿法纺丝快 5～10 倍，可达到 200～400m/min，纺丝机的生产率能极大提高。干湿法纺丝溶液黏度可达 50～100Pa〃s 及以上，可提高纺丝原液的浓度，减少溶剂的回收及单耗。此外，相比于湿法纺丝，干湿法能比较有效地调节纤维的结构形成过程。干喷湿纺工艺生产效率高、生产出的碳纤维品质好、生产成本低。美国日本的碳纤维龙头公司掌握干湿法技术，使用干湿法生产的碳纤维成为主流，但同时干湿法也是碳纤维行业公认的难以突破的纺丝技术。国内中复神鹰于 2013 年率先突破技术难关，其干喷湿纺高性能碳纤维工程化项目顺利通过国家级鉴定。江苏恒神于 2012 年启动 T800S 碳纤维干喷湿纺制造技术的开发，于 2014 年 9 月建成干喷湿纺专用原丝生产线和碳化生产线。中简科技也正在研发干湿法工艺碳纤维。光威复材 2019 年 4 月发布公告，其 T700S 级碳纤维干湿法产业化制备项目已通过鉴定，国产替代再获突破进展。2.2. 碳纤维增强复合材料（CFRP）成型工艺 将原材料转化成结构件还需要成型这一关键步骤。碳纤维增强复合材料的加工成型工艺有很多种，包括预浸料热压罐、树脂传递模塑（RM）、拉挤成型、缠绕成型等。目前航空航天领域常用预浸料热压罐工艺和树脂传递模塑（RTM）工艺，汽车零部件的生产则主要采用 RTM工艺等模压成型工艺。2.2.1. 预浸料热压罐工艺 预浸料热压罐工艺主要运用于制造高端复合材料，常常在航空航天领域被使用。其工艺流程包括浸润纤维预用树脂将其制成半固化态材料再在模具上手工逐层干法铺贴，然后将其制袋密封，使内部处于真空，产生负压，最后将其送入热压罐内固化成型。预浸料热压罐工艺制造的部件品质高、性能稳定、机械强度好，但由于采用手工积层，人工工时费用高、生产效率低且存在一定人工管理难度。2.2.2. 树脂传递模塑工艺（RTM） 树脂传递模塑工艺是一种适用于高质量、多品种、中批量复合材料的制造工艺，技术成本较低，被广泛应用于航空航天、汽车、体育用品领域。其工艺流程包括将纤维经预成型、预编织处理后将预成型纤维体铺放在模具型腔内，合模后用压力设备往模腔中注入树脂，浸润纤维，最后固化脱模成型。树脂传递模塑工艺的生产效率高，制品双面光洁且尺寸精度高，适用于制作结构复杂的零件。2.2.3. 拉挤成型工艺 拉挤成型工艺适用于制造高纤维体积含量的低成本复合材料，如制造风电叶片的梁帽，其工艺流程包括在牵引设备的作用下将连续纤维进行树脂浸润浸后通过成型模具加热，挤出多余树脂，使其固化。该工艺可以连续成型，制品长度不受限制，纵向力学性能突出，生产过程自动化程度高，生产效率高，制品性能稳定，成本低。缺点是只能生产线形产品，且横向强度低。2.2.4. 缠绕成型工艺 缠绕成型工艺常被用于制造压力容器、钓竿、传动轴等制品，在土木建筑领域也多有应用。其工艺流程包括将浸过树脂胶液的连续纤维按一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模获得制品。用缠绕成型工艺制成的纤维能保持连续完整、制品强度高、可机械化连续性生产、生产周期短。但该工艺生产设备复杂，需要杂绕机、芯模、固化加热炉、脱模机等设备，存在一定的技术难度，且不能缠任意结构形式的制品，产品形状单一。3. 碳纤维生产壁垒高，我国技术突破及成本优化任重道远3.1. 纺丝及氧化碳化环节控制均有难度 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。从石油、煤炭或天然气得到丙烯，丙烯经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝，再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维，并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。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的生产过程主要经过聚合、纺丝、预氧化、碳化、表面处理、上浆等步骤，全过程连续进行，任何一道工序出现问题都会影响稳定生产和碳纤维产品的质量。在原丝的生产过程中，比如聚合这一步，工业生产主要采用溶液聚合法，纺丝液的粘度能够直接体现纺丝液质量的好坏以及纺丝液的运动速度。单体的种类和比例、引发剂种类及浓度、聚合温度及时间、搅拌速度都要控制，否则会出现聚合度不均匀的情况。再比如说，在纺丝前要进行脱单脱泡和后处理以除掉多余的单体、气泡、杂质等，因为纺丝原液中单体 AN 在一定温度和真空度下可以汽化、原液在聚合反应和输送过程中产生气泡，这个对于原丝性能影响很大，弄不好就会断丝，所以要在纺丝前要控制真空度和温度脱泡。再比如说，纺丝这一步，以湿法为例，纺丝液从喷丝孔挤出进入凝固浴，通过 DMSO 浓度差进行溶剂扩散实现凝固，这个过程需要注意 DMSO 的浓度，浓度和温度会影响原丝的界面性质和致密性；要注意水洗和干燥温度，这会对碳丝致密性产生比较大影响。此外，上油的量以及牵伸倍数均对产品的质量有显著影响。氧化碳化环节，主要体现在对温度的控制上，由于氧化是放热反应，控温精度不好、温度均匀性不好会显著影响碳丝的拉伸强度，容易发生断丝。3.2. 生产效率低是影响成本优化的重要因素之一 通常碳纤维生产成本构成中，原丝占 51%左右，大约 2.2 公斤原丝生产 1 公斤碳纤维。原丝的生产过程中，折旧及能耗占比较大、约 40%，提高生产效率可以有效减少单吨折旧及能耗。日本东丽曾测算，碳纤维行业具有规模经济性，生产线的规模如果小于 400t/a 很难盈利，千吨线盈利能力也不高，成本大概 21.96 美元/kg。若单线规模从 1000t 上升到 2000t，成本可降低 10%，至 3000t 成本可降低 15%；若上升到万吨线，成本可降低 30%至 17.44 美元/kg。若再将干喷湿纺工艺继续优化、提高纺丝速度，则成本可降低至 12-13 美元/kg。国内大丝束成本仍然跟以东丽为首的海外龙头企业有较大差距，仍需在提高纺丝速度、设备国产化等方面重点攻关。3.3. 国内碳纤维企业在型号突破及成本优化方面不断进步 我国碳纤维产业最早是于上世纪 60 年代开始发展的，与日本和美国基本同期发展，但历经坎坷、产业成果远落后日美企业。国内碳纤维业生产的产品，存在产量小、品质稳定性不高、性价比优势不明显等缺点，但国内企业仍在不断努力实现突破，代表企业为光威复材和中简科技。3.3.1. 光威复材（详见报告原文）3.3.2. 中简科技（详见报告原文）……（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】。

我国是碳纤维消耗大国，多年来，本土碳纤维供给长期不足，碳纤维材料进口依赖度极高。随着我国国防、军工、航天、航空、新能源汽车等领域的不断发展，我国碳纤维需求将快速增长，行业市场空间巨大。近年来，我国碳纤维生产企业积极进行产品研发和产能扩张，我国碳纤维自给率不断提高。但总体而言，我国碳纤维生产能力仍有较大的提升空间。中国碳纤维需求量快速增长近年来，中国风电叶片碳纤维需求量的增长迅速，支撑了中国碳纤维需求量的超高增速。根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年中国碳纤维需求量达37840吨，较2018年的31000吨同比增长22.1%，其中风电叶片碳纤维需求量达13800吨，同比增长72.5%，占中国碳纤维需求量的比重达36.5%。碳纤维自给率超30% 国产供给能力不断增强根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，中国碳纤维自给率不断提升，2019年中国碳纤维需求量为37840吨，其中中国本土供给量为12000吨，自给率为31.7%，与2016年相比，自给率已经有较大的提升，较2016年的18.4%增长了13.3个百分点。日本是中国主要的碳纤维进口来源国根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年中国碳纤维进口量达25840吨，其中来自日本的进口量为7693吨，占进口总量的比重达29.8%，进口金额达2.29亿美元，占进口总额的比重达37.4%，日本已经成为我国碳纤维主要进口来源国。江苏省碳纤维消耗量破万吨 居全国首位在需求量来看，近年来，江苏省风电碳纤维消耗量快速增长，2019年江苏省碳纤维消耗量超过广东省，达12559.25万吨，成为全国碳纤维消耗量最大的省份，也是首个碳纤维消耗量破万的省份。以上数据来源于前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》，同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资等解决方案。

（获取报告请百度搜索“未来智库”，登录下载。）本文从技术、市场、竞争格局和标杆研究几个角度深度、系统的分析了碳纤维产业的发展现状和趋势，具有较高的参考价值。全文超3万字，以下为节选内容。主要内容：碳纤维——性能优异工业材料，制造全环节技术壁垒高性能/成本区分高低端市场，高端航空刚需、赛道长且佳日美巨头主导国际市场，大小丝束竞争格局存在显著差异海外巨头:技术是基因，产能促成长，政策控环境投资建议报告节选：1、 碳纤维——性能优异工业材料，制造全环节技术壁垒高碳纤维是由有机纤维（主要是聚丙烯腈纤维）经碳化及石墨化处 理而得到的微晶石墨材料纤维。碳纤维的含碳量在 90%以上，具有强 度高、比模量高（强度为钢铁的 10 倍，质量仅有铝材的一半）、质量 轻、耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、耐高低温等优越性能，是军民 用重要基础材料，应用于航空航天、体育、汽车、建筑及其结构补强 等领域。相比传统金属材料，树脂基碳纤维模量高于钛合金等传统工 业材料，强度通过设计可达到高强钢水平、明显高于钛合金，在性能 和轻量化两方面优势都非常明显。然而碳纤维成本也相对较高，虽然 目前在航空航天等高精尖领域已部分取代传统材料，但对力学性能要 求相对不高的传统行业则更看重经济效益，传统材料依然为主力军。全产业链看，制造碳纤维产品的上游原丝端与中游复合材料均是 碳纤维产业链的核心环节，整个制造的全环节技术壁垒均高。作为碳 纤维的前驱体，高质量的 PAN 原丝是制备高性能碳纤维的前提条件， 但其中的聚合、纺丝、碳化、氧化等工艺并非朝夕能够达成，其产业 化工艺以及反应装置核心技术是关键。碳纤维设备生产技术几乎被国外垄断，且严格限制对华 出口，如碳化炉、石墨化炉等关键设备研发滞后。碳纤维一般不是单 独使用，而是以复合材料的形式被使用，一般以树脂碳纤维居多。除 PAN 原丝外，碳纤维复合材料设计、制造、评价是碳纤维应用的基础， 亦制约着碳纤维产业的发展。碳纤维复合材料中主要成分除碳纤维 外，还有树脂基材。碳纤维原丝即 PAN 原丝质量固然重要，但若在中游复材环节，没有质量与性能突出、产业化规模的树脂基材，以及 没有用于配套生产复材的核心设备，碳纤维仍然无法得到大规模的应 用。碳纤维技术发展至今已经历三代变迁，同时实现高的拉伸强度和弹性模量是目前碳纤维研制过程中的技术难点。近年来日美从两条不 同技术路径在第三代碳纤维上取得技术突破，并有望在未来 5-10 年内实现工业化生产，对于提高战机、武器的作战能力意义重大。东丽利 用传统的 PAN 溶液纺丝技术使得碳纤维强度和弹性模量都得到大幅 提升，是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。以当前 东丽较为先进的碳纤维制品 T1100G 为例，T1100G 的拉伸强度和弹性 模量分别为 6.6GPa 和 324GPa，比 T800 提高 12%以及 10%，正进入 产业化阶段。美国佐治亚理工学院从原丝制备工艺入手，利用创新的 PAN 基碳纤维凝胶纺丝技术，通过凝胶把聚合物联结在一起，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，从而将碳纤维拉伸强度提升至 5.5～ 5.8GPa，拉伸弹性模量达 354～375GPa。中游的碳纤维复合材料以树脂基复合材料（CFRP）为主，占全 部碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。复合材料是由两种或两种以 上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性 能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合 材料的综合性能优于原组成材料以满足各种不同的要求。复合材料根 据不同物相在空间上的连续性，可以将其分为基体与增强材料。一般 而言，碳纤维不单独应用于下游领域，常作为增强材料形成复合材料。碳纤维复合材料的制备难度，一方面在于基体树脂材料的选择， 另一方面在于成型技术。基体树脂材料的性能以及相对应的与碳纤维 的配套体系，决定的是材料设计环节。但在该环节完成之后，无论制 作试样还是量产，都离不开成型以及相关技术，虽然实际上两个环节 不能完全分开。成型加工过程赋予材料一定的形态，使之体现出必要 的特性，据《PAN 基碳纤维的生产与应用》P107 称，“这是 CFRP 制 造中最重要的过程”。与此同时，碳纤维复合材料成型中部分技术的 成功实现，是碳纤维在商业航空领域得以规模化应用的前提。据《 PAN 基碳纤维的生产与应用》，用于航空航天领域的 CFRP 构件此前大多 使用预浸料工艺，但是预浸料工艺的成本较高，因预浸料的裁减和铺 叠过程是人工成本和工艺时间消耗最大的环节。为改进这一局面，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——自动铺 放技术，达到了通过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、降低生产成本的目的。通常使用铺放成型技术可 以比其他的成型工艺减少成本至少 30%~50%。正是由于自动铺放成 型技术的出现，CFRP 在商用客机上的规模化应用才能够成为现实。全球看，对于单向增强材料的自动铺放在上世纪 70 年代后期已实现了技术和设备的商业化。目前美国的自动铺带机已经发展到第五 代，商品化的先进 ATL 机床结构复杂，此类技术对于国内仍处于封锁 状态。另据 2015 年中国航空报《中国新战机材料工艺达国际先进水 平提高隐身性能》报道，中航复材材料有限责任公司“在国内率先将 数字化下料、激光投影和自动铺带技术应用于型号产品的研制和批量 生产，降低了成本，缩短了制造周期，保证了产品的质量稳定性和一 致性，缩短了与发达国家的水平差距”。综合来看，国内在基体树脂 材料、成型工艺技术方面仍有较大的进步空间。2 性能/成本区分高低端市场，高端航空刚需、赛道长且佳2.1 商业模式端，市场需求差异下高低端市场驱动力不同2.1.1 航空航天高端领域技术为先，中低端市场拓展限制在成本高端市场对碳纤维及其复合材料有高性能要求，尤其在军用航空 航天领域，对于国内而言体现为较大程度的“刚需”。高端航空航天领域，下游用户整体更关注产品性能，产业链供货 格局稳定。据 2019 年 7 月发表的《解析航空航天领域碳纤维复合材 料的实践应用》，“碳纤维的应用极大的提高了我国在航空航天领域武 器装备质量……由于国外碳纤维复合材料的研究与发展远远快于我 国，无论是从碳纤维复合材料的性能还是从碳纤维复合材料的环保和 经济上，我国都远远落后于国外。”对高端航空航天用高端碳纤维复 合材料的“刚需”亦体现在我国中航工业等集团公司对相关产业的关 注上。据 2015 年 5 月新华网新闻，时任中航工业董事长林左鸣在参 观中简科技时称，“中航工业对国产碳纤维产品非常支持，并且明确 规定成员单位必须使用已达标的国产碳纤维产品”。此外，碳纤维复 合材料真正应用于下游常需要根据客户需求进行定制化设计，结合我 国国内当前高端航空航天领域对高端碳纤维的“稀缺性”，通常更关 心产品的性能，共同体现为低需求弹性。以中简科技为例，中简科技 生产的碳纤维及碳纤维织物主要客户为国内大型航空航天企业集团， 相关碳纤维产品整体呈现低需求弹性，该公司在 2016-2018 年碳纤维 价格维持平稳。民用航天航空领域，除了技术考量外，成本亦为重要考虑因素。 一方面，民用航空由于安全性是首要考量的因素，材料厂商需要在前 期进入飞机设计环节，与飞机整机设计商与制造商共同接受适航审 查，无形中体现了卡位优势，也加宽了民航产业链碳纤维制造企业护 城河。例如，据《PAN 基碳纤维的生产与应用》一书，日本东丽 T700 系列碳纤维的研制，是针对波音公司对民机减重的要求下，对部分承 力构件进行轻量化设计的过程中所提出的要求而进行开发的。另一方 面，民航制造商因航油价格高昂，达到轻量化目的的需求比其他领域 更为强烈。当成本端达到制造成本低于后期节省燃油费用，民用航空 领域大规模使用碳纤维复合材料才成为可能。据上文所述，航空用碳 纤维预浸料自动铺叠技术的成功商业化，是民航规模化使用碳纤维复 合材料的前提。后期随着碳纤维复合材料制备工艺的提升，民用航空 上使用比例逐步提高。另一方面，在中低端领域主要集中于工业，其对性价比要求高， 继而该市场从开始的技术竞争最终演变为成本竞争，以成本驱动中低 端市场发展。由于技术壁垒，国内市场现无法实现规模化、商业化生产大丝束碳纤维，大丝束碳纤维制造的核心技术基本上还是被美日垄 断把控，但国内企业已逐渐重视大丝束碳纤维领域的产业化。相比于高端市场，中低端 市场的碳纤维主要集中在 T300 和 T700 级别中。中低端领域的小丝束 市场例如体育休闲技术已成熟，国内外都有生产能力，因而主要关注 的是性价比。据赛奥碳纤维技术，2017 年国内碳纤维进口均价 20.319 美元/kg，而国内出口均价 28.617 美元/kg，东丽等外国龙头企业性价 比优于国内，从而导致国内不得不降价获得市场份额，在体育休闲市 场形成成本竞争。中低端市场需求上升和技术的成熟致产品成本及单 价不断下降，体现出下游市场高需求弹性的趋势。2.1.2 原材料与能耗构成碳纤维主要成本，发挥规模优势利于降成本从成本结构来看，能耗是成本的决定因素，其次是原材料和设备的资本投入。发挥规模优势是短期降成本的主要路径，寻找性价比高的前驱体 （PAN 原丝）、提高转化过程中的工艺技术以及垂直整合下游则属于长期降低成本的主要思路。（ 1）据美国橡树岭国家实验室 2011 年发 表的报告，通过扩大工厂规模和生产线规模可以显著降低成本；（2） 寻找原材料替代品，比如以木质素(硬木或软木)作为替代 PAN 原丝的 资源可降低成本；（3）在原丝转化成碳纤维的转化过程，通过使用先 进的氧化碳化设备和加工工艺，优化表面处理过程可降低成本；（4） 整合下游产业从而减少中间环节成本，比如 SGL 集团与德国宝马公司 共同投资建设低成本碳纤维工厂，以及日本东丽集团、三菱公司也与 丰田汽车公司达成合作，希望开发新一代低成本碳纤维复合材料直接 运用到下游汽车产业中，减少中间无谓损失以降低最终产品的成本。……2.2 市场空间广，下游市场以 CFRP 为主，因需求差异致天花板有别CFRP 应用场景广泛，应用比例提高，市场空间广阔。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，其中最常见的 是树脂基碳纤维复合材料（CFRP）。由于 CFRP 比强度、比弹性模量 等机械性能，以及耐疲劳性、稳定性等相比传统材料有明显优势，因 此在很多领域内对金属材料，尤其是轻质金属材料形成竞争取代的局 面。CFRP 应用场景广泛，在航空航天和体育休闲领域率先形成大规 模市场，而随着 21 世纪以来碳纤维及其复合材料制造成本不断下降， 在汽车制造、风力发电等领域应用比例在不断提高。CFRP 下游市场差异化的需求和制造特征使得不同领域碳纤维 的性能、成本均有所差异，各个市场的驱动力及潜在天花板也有所不 同。KSI 是机械强度单位，表示单位面积上所能承受的压力。按成本 效果分类，当碳纤维处在 500-750KSI，即 30-35MSI 时，称其为中性 类别，此时需要在材料的成本和表现之间相权衡；当碳纤维处在 250-500KSI，即<30MSI 时，称其为高量类别，材料对成本比较敏感。 中性类别碳纤维可应用于压力容器领域，例如氢气、天然气等的存储； 高量类别碳纤维可用于汽车部件，通过减重降低燃料消耗；两种碳纤 维还应用于风电叶片、油气管道、电力传输等领域，目前用量受成本 和制造方法等多因素制约。2.2.1 国外航空市场内资短期难进入，战略意义催生国内刚需特征航空材料发展至今历经四代变迁，复合材料将是未来飞机首选的 航空结构主要材料。航空领域从来都是先进材料技术率先应用的大舞 台，从钢铁到铝合金到钛合金到碳纤维等复合材料，未来碳纤维等复 合材料将是时代的主流。第一代航空材料以木、布为主，由于强度较 低，很快转变为第二代的钢、铝金属结构，铝合金密度更小，有利于 提高飞机的强度和安全性；第三代航空材料加入了钛合金材料，具有 高耐热性和更高的强度，首先被应用于耐高温部件并向其他部件扩 展；第四代和第五代航空材料始于碳纤维的成功制备，碳纤维复合材 料具有高强度、高模量、轻量化的优点，不断广泛运用于飞机的各个 部件并对传统金属实现替代。伴随飞机中复合材料的比重不断扩大， 未来航空材料或将成为碳纤维的时代。在航空航天领域，CFRP 的轻量高强可以实现增加有效载荷、降 低燃油费用的目的，成为了商用客机、军机、导弹和火箭、卫星等飞 行器中的关键材料。碳纤维在飞机领域从首次实现应用到现在已经有 30 多年的积累，在品质、成本和供给稳定性方面都取得了长足的发展。 21 世纪以来，无论是在单机上所占的比例还是总使用量，CFRP 都显 露出了加速扩张的趋势。CFRP 的大范围应用通常是由军用飞机开始 引导，民用客机领域则是以空客、波音为领头羊。航空航天领域的应 用实例包括：直升机 V-22“鱼鹰”的发动机舱，旋翼，机身蒙皮等部位 全部使用复合材料制品，约占机身总重量 50%，通过自动铺丝技术将 制造成本降低了约 53%；美国“全球鹰”无人机是目前世界上最先进的 无人机，除机身主结构采用铝合金外，其余构件均采用先进复合材料， 占总重量 65%；日本 H-IIA 型火箭在固体燃料箱和卫星搭载舱全部实 现了 CFRP 化；法国电信一号通信卫星的星体结构中卫星蒙皮等部位 采用了东丽 T300 复合碳纤维材料。军用飞机自身空重的减少，可以在很大程度上增加其有效载荷和 提高飞行速度。以美国鹰式战斗机 F-15 为例，复合材料在该型号上 首次实现应用时，重量占比不足 2%，但是到了 F/A-18E/F 战斗机， 其比例已经达到了 19%。 F-18 的中部和尾部机身以及减速板等附属构 造全部使用碳纤维/环氧树脂复合材料，减轻了机身重量，提高了强度、 可靠性以及在飞行环境中的耐受性。美国大多数战斗机/歼击机机型复 合材料使用比例大都在 30%以下，从一定程度上反映出复合材料若大 规模应用于机翼等主结构，需要进一步提高可靠性。根据《纤维复合 材料》和《合成材料老化与应用》，我国战斗机歼-7III 中复合材料用 量 2%，歼-10 中 6%，歼-11B 重型战机中机翼、垂直尾翼、水平尾翼 等均采用复合材料，占总重量 9%。目前中国军事装备数量仍处于较 快速发展阶段，在军费稳增长、装备费占国防费比例不断提高和十三 五末期军费支出加速的背景下，预计在军机 CFRP 化投入上将有较大 提升。民机上，NASA 研究表明飞机上使用 CFRP 的制造成本不会超过 其节省的运行成本。民用飞机在保证乘客乘坐体验的同时，要尽可能 地提高飞机的经营效率，飞机空重的减少可以提高燃油效率从而降低 直接运行成本。世界领先民用飞机制造商波音和空客在碳纤维应用上 引领着行业方向。波音公司 B787 客机机体构造的 50%使用了碳纤维 复合材料，每架约为 35 吨。波音公司在该产品手册中表示，应用碳 纤维相比同体积传统材料的飞机减重了 40000 磅，B787 也因此将燃油效率提高了 20%，减少了 20%的废气排放。紧接着空客公司对 A350 进行重新设计，将新飞机改名为 A350XWB，其主翼、机身、尾翼全 部使用复合材料，占机身重量的 53%。我国民机碳纤维的使用相比于 波音和空客仍处于追赶阶段，2012 年 12 月中航工业西飞公司向中国 商用飞机有限责任公司交付的 C919 大型客机中央翼、襟翼及运动机 构部段是国内首次在民用大型客机主承力结构上使用复合材料。但只 有取得了中国民航局、欧洲航空安全局和美国联邦航空管理局的适航 证，C919 才能投入国际市场运营，这个过程可能需要持续几年。虽然我国航天和军机都已在较大程度上运用了复合材料，但目前 2/3 的复合材料依旧依靠进口，其中基材树脂是自主研发而碳纤维通 过各种渠道选配，从而难以在商业航空领域获得适航认证。美国赫氏 碳纤维复合材料多年来供应波音空客多机型，如波音 787 等。但国内 相关公司起步较晚，在国际民航领域具有领先技术优势的企业较少， 且鲜有全产业链覆盖（从原丝到复合材料）的公司。据杨超凡于 2019 年 11 月在《碳纤维复合材料国产化》一文，“研发 ARJ21 支线客机时， 还没有意识到碳纤维复合材料的重要作用，复合材料用量仅 2%。到 2008 年 C919 项目一启动，院士、专家就提出,复合材料用量要达到机 体重量的 25%。随着项目的进展，复合材料的用量一退再退。原因之 一是没有合适的国产复合材料”。国产飞机造机难审飞更难，国际碳纤维厂商产业链完整，多参与 前期技术研发，先发优势下后续厂商难以进入原有供应链。为保障飞 机的安全性，适航审定是重中之重。任何厂家生产的任何型号飞机唯 有取得适航当局颁发的适航证，并 经过运行合格审定或补充审定才能 投入运营。难点一：专业设备短缺。据科技中国 2017 年 7 月刊杨洋 所作《国产大型科技 C919 复合材料发展侧记》， C919 大飞机研制之 前，国内各大飞机制造公司少有民用大型复合材料零件生产的自动化 设备，如预浸料自动铺带机、热隔膜成型机、大型无损检测设备及标 准、大型热压罐等。复合材料的铺贴一般采用人工手铺，稍微大一点 的零件即需要几个班组加班加点，制造效率低，产品重复性差。国内 航空制造企业必须有计划地采购国外成熟的制造设备，为大型复合材 料的研制提供保障。难点二：复合材料制造的工艺标准和检验标准。 由于复合材料零件由多个国内供应商进行生产，必须编制一套科学的 复合材料生产工艺规范使得其具有较高的一致性和可靠性。对于中国 商飞来说，仅仅型号合格证（TC）审定就有众多严格试验要去攻克， 首飞之后，C919 就开始进入适航取证阶段，而 EASA 必须在 C919 拿 到中国民航局的适航证之后，才能进行适航认证。考虑到这是第一架 被授权在欧洲飞行的中国喷气式飞机，其适航证取得或花费较多时 间。2.2.2 风力发电建设刺激碳纤维需求，大丝束契合低成本特性大丝束可较好满足风电叶片对性能和成本的要求。风电叶片对材 料有下表所示的几种关键要求，根据《PAN 基碳纤维的生产与应用》 CFRP 与使用传统玻璃纤维增强材料相比，可以达到 20%-30%的减重 效果，同时刚性和强度更加优异，通过采用气动效率更高的薄翼型和 增加叶片长度，能提高风能利用率和年发电量，从而降低综合使用成 本。由于大丝束性价比高的优势使得其主要运用于工业风电，降价放 量成为领域的驱动力。目前风电机组正朝着大型化、轻量化的方向发 展，超长的叶片对材料的强度和刚度提出了更高的要求，使得碳纤维 及其复合材料在风电叶片领域使用广泛。近年来国内主要采用大丝束碳纤维拉挤梁片工艺以降低成本，大 丝束碳纤维及其复合材料价格下降，叠加需求提升引起风电叶片领域 碳纤维用量的急剧增加，体现出降价放量是风电叶片领域的推动力。 例如，据赛奥碳纤维技术，相比于 2015 年，2016 年国内风电叶片领 域碳纤维平均价格下降 39%，同时需求量增加 233%。即叶片复合材 料工艺的创新引致成本的持续降低，叠加对风电清洁能源的需求增 加，使得 2016 的风电对碳纤维的需求增长较快。2015 年以前制造大 丝束主要采用预浸料或织物的真空导入，部分采用小丝束碳纤维，因 此平均价格高一些，近年来主要采用大丝束碳纤维拉挤梁片，从而形 成了价格下降销量上升的局面。但是由于存在 VESTAS 对其挤板粘接 梁帽的低成本复材技术专利保护，中国现有的预浸料铺放技术或织物 灌注技术在成本上难以追赶，毛利率提升空间有限。减排压力下世界风电装机量近五年复合年均增长率 13%，中国是 风力发电最大的单一市场。《中国能源发展报告 2018》指出中国 2018 年非化石能源占一次能源消费的比重达到 14.3%，电能占终端能源消 费 25.5%。而国家电网 2019 年中工作会提出，预计到 2050 年，我国 能源发展将出现“两个 50%”：在能源生产环节，非化石能源占一次能 源的比重会超过 50%；在终端消费环节，电能在终端能源消费中的比 重会超过 50%。2020 年全球风电用碳纤维需求达到 133 万吨，2030 年达到 279 万吨，2050 年达到 664 万吨。……2.2.3 汽车轻量化确实是碳纤维长期机遇，但短期发展桎梏于性价比轻量化是赛车和乘用车发展的必然道路。CFRP 应用于汽车领 域，可以实现车体大幅度的轻量化；由于材料具有良好的耐冲击性能， 提高了乘员的安全性。如在赛车领域，据《PAN 基碳纤维的生产与应 用》， 对于一般的大奖赛赛道，车体重量每增加 20kg，会使得赛车的 单圈成绩下降 0.4s，对 F-1 排位赛而言意味着落后几个身位，而对正 赛而言意味着落后半圈。通过大量使用复合材料，赛车的性能得到了 显著的提高。在乘用车领域，在应对全球变暖和油价提高背景下，各 国对废气排放和燃油效率都提出了要求，如我国《节能减排新能源汽 车产业发展规划》要求 2020 年乘用车平均燃料消耗量降低到 5L/百公 里。对于最常见的小型乘用车（车身重量 1t-1.5t）， 200kg 的轻量化就 可以提高燃油效率约 2.5km/L。轻量化是国内外汽车厂商应对能源环 境挑战的共同选择，也是汽车产业可持续发展的必经之路。目前由于成本较高，乘用车还未实现碳纤维的大规模应用，碳纤维性价比不敌铝合金。从各项基本力学性能指标来看，即便是通用型 的碳纤维复合材料也远远优于高强度钢、铝合金、钛合金、镁合金。 因此 CFRP 在以 F-1 为代表的赛车及其他高级跑车领域获得了大量的 使用。但碳纤维的原料成本和制造成本过高，在过去很多年一直局限 在单值较高且产量较少的领域，没有拓展到普通乘用车。据《PAN 基 碳纤维的生产与应用》，在汽车领域，主要采用 T300 和 T700 级别碳 纤维小丝束，分别约为 100 元/kg 和 140 元/kg，同时之后还需要将其 打造成为碳纤维复合材料，附加值又继续增加，制备工艺难度大及原 丝成本高，使得碳纤维的生产成本是钢铁的 20 倍。随着技术进步、 低成本碳纤维和成型方法取得进展，CFRP 开始出现在底盘和车身框 架等主承力部件。例如 2013 年领先上市的宝马 i3 电动汽车车身全部 使用碳纤维复合材料，带来了显著的轻量化效果。大型汽车制造商纷 纷与复合材料制造商缔结联盟，美国能源部下属橡树岭国家实验室也 联合陶氏化学开发低成本碳纤维技术，这些合作将促进 CFRP 在汽车 领域的应用。但据《After the hype: Where is the carbon car》测算，采 用碳纤维或者铝合金减重，比较它们节约燃油价值和为之付出的成 本，铝合金仍为更优选择。在未来技术突破使得成本大幅降低以前，我们认为碳纤维在乘用车上难以普及。宝马 i3 在 2013 年推出后，到 2017 年该款车型仍然是 市场上唯一真正意义上大规模使用碳纤维、产量在 10000 辆/年的汽 车。德国汽车研究中心的研究表明，减重所带来的能源节省效应没有 达到预期，除此之外较长的生产周期和较高的成本均限制了车用碳纤 维的发展。由于生产周期长和产量低，碳纤维应用范围限制在高端汽 车上。据《After the hype: Where is the carbon car?》，由于成本高，如 奥迪 A8 的新工艺使得其碳纤维制零件价格下降至 40 欧元/千克，但 仍然无法与铝合金在成本方面抗衡。原始设备制造商不会为每辆车额 外花费 6000 欧元用于轻质材料，因为这将进一步蚕食利润。需要一 项突破性技术才能使碳纤维真正进入具有广泛应用的批量汽车市场。 到目前为止，尚不清楚这将是哪种技术以及何时将其准备用于工业应 用，但是最近的一些发展值得关注：新版奥迪 A8 CFRP 在应用新的 工艺后，汽车重量减少 50%，同时成本控制在高端汽车可接受水平内。2.2.4 体育产业最先实现碳纤维产业化，成本竞争或降低市场毛利体育休闲是国内碳纤维最早规模商用、用量最大的领域，率先实 现了产业化生产。2018 年体育休闲市场碳纤维需求主要来自高尔夫、 钓鱼竿和自行车，三者约占体育总需求的 72%。据《PAN 基碳纤维的 生产与应用》，高尔夫球杆最初由木材制成，后来发展到不锈钢和铝 合金。1972 年美国莎士比亚公司和阿尔迪拉公司率先使用 CFRP 制作 球杆，该材料的球杆扭曲刚性小，击球方向稳定，杆体重量减轻还增 加了球的飞行距离。CFRP 球杆掀起高尔夫运动热潮，目前年产量约 为 4000 万副。在钓鱼竿上，CFRP 材料的应用减轻了竿体的重量，同 时提高了刚性和减振性，使得钓鱼竿的单手操作变得更加容易，减轻 垂钓者的疲劳，数十年来市场需求稳定增长。碳纤维在自行车上的应 用也较为广泛，碳纤维车架能使整车重量降低到 8kg，登坡骑行轻松， 同时较强的刚性和冲击吸收能力可以缓解由于路面不平带来的轻微 振动，使骑行过程更为舒适。碳纤维在体育用品上的应用场景逐渐拓宽，各场景需求稳定增 长。除了上述高尔夫球杆、钓鱼竿和自行车，CFRP 还应用在网球拍、 曲棍球杆、滑雪杆、滑翔机、头盔、风筝等体育用品上，使体育用品 轻量化、提升机械性能、改善使用体验。在消费升级和健康生活理念 的背景下，应用场景的拓展和数量的提高将带来此类产品需求的进一 步增加。以钓鱼竿需求为例，根据 CBNData 联合天猫户外运动发布 的《2019 天猫垂钓消费趋势白皮书》，2017 年我国休闲渔业接待游客 2.2 亿人次，产值达 708 亿元，与 2010 年相比增长 235.35％，预计 2020年突破 1100 亿元。垂钓用品消费逐渐趋于专业化、高端化和品质化。 消费者购买相关产品的件数和频次也在提高，天猫平台上近两年购买 8 件以上垂钓用品的消费者人数增加近 40%。国内低端领域体育休闲市场竞争环境趋于成熟，2018 年需求量占 到我国总碳纤维需求量的 43.6%，用量最大且已形成产业化生产。即 使国内增长速度大于国际增长速度，但是总体来讲增长速度逐渐下 降，且体育休闲领域市场份额在全球来看处于逐渐降低的态势。在休 闲市场的细分市场上占比最大的是高尔夫、钓鱼竿和自行车，2018 年 三者占比分别为 27.3%，22.4%和 22.4%，而其中近三年复合增速最快 的是自行车和滑雪杆，分别为 19%和 59%。体育休闲市场国际竞争激 烈，已然从最初的技术竞争转向了成本竞争。在体育休闲领域主要用 于民用，所以对于性能要求不是很高，并且这些产品都有一定的可替 代性，而国内低端碳纤维产线重复建设率高、同质化严重，主要都是 集中在 T300-T700 级别碳纤维生产。据赛奥碳纤维技术发布的报告， 2017 年相比于航空航天大多都在 1000 元/kg 以上的价格，体育休闲 领域的碳纤维售价仅仅在 100-140 元/kg。就算有能力生产但我们依 然进口，很大的一个原因就是价格高，系产能不达标成本高于加过关 税后的进口碳纤维成本。从而在高端市场，国外企业对国内进行技术 封锁，而在低端市场进行成本竞争。3 日美巨头主导国际市场，大小丝束竞争格局存在显著差异3.1 财务指标看，外企长期技术积淀造就其产品性能与成本控制优势国际巨头营收规模大于国内企业，话语权更强。从上游来看，主要有三方面原因强化企业对上游原料供应商的话语权。其一，碳纤维 及其复合材料行业的采购材料主要是丙烯腈、电、氮气和蒸汽、油剂 等。电力、蒸汽，采取地区统一定价的方式，通常企业与这类供应商 的合作趋于稳定后，话语权会向碳纤维企业一方转移。其二，针对于 丙烯腈和油剂等简单的原材料，供应商较多使得企业的置换成本较小 从而增加了企业的选购话语权。其三，体量更大的国际巨头由于消费 量更大，往往能够强化前两种话语权的转移模式，得到更多的议价优 惠。从下游来看，国外巨头营收规模较大，产业链集成度高，只有少 数巨头掌握高端碳纤维及碳纤维复合材料的研制能力，使得碳纤维供 应商话语权加大，日本公司的应收占流动资产比重一般在 40%左右。 国内碳纤维公司话语权较弱，应收占流动资产一般在 60%左右，主要 由于国内处于低端领域市场且有来自国外的价格优势压力，且部分企 业下游集团公司客户比重较高，相关客户回款特征差异也占用了企业 一定的流动性，导致国内顾客议价能力强。国际巨头在核心技术上领先较大，形成了产品性能和成本控制两 方面优势。从产品性能来看，国际巨头高性能碳纤维产品长期领先国 内，国内企业处于追赶阶段。例如国外巨头东丽在 1971 年就研发并 能稳定生产 T300 型碳纤维，国内直到 2000 年以后才有中复神鹰、光 威复材等企业能够生产类似性能的产品。从生产成本来看，碳纤维生 产设备能否稳定高效运行是决定产线成本的关键因素。国外巨头拥有较为成熟的制造技术，能够自行研发改 进相关生产设备，较好地适配生产工艺并加快产品迭代，配合生产的 规模效应，能够较大降低成本，在中低端产品领域压缩了我国碳纤维 企业生存空间。相比之下，国内大部分企业没有生产设备的设计、研 发能力，通过复杂管制手续，用高昂代价购买的相关设备，在性能上 不如巨头自研设备，在工艺上与自身工艺匹配度较差，且难以调整优 化，导致生产成本居高不下。国际巨头处于企业发展成熟阶段，国内企业处于早期产能爬坡阶 段，因此内外资总营业成本结构差异较大。外资期间费用率对净利率 的影响较大，而内资则是折旧、摊销、利息、税费等对净利率影响较 大。对于国外企业，直接人工和直接材料占营业成本占比较大，而国 内企业营业成本构成中制造费用占比较高。比如中简科技高性能碳纤 维产品成本构成中制造费用占比较高，约占各年度平均成本的 70%以 上。以 2018 年为例，中简科技主营业务成本中，折旧费占制造费用 比重达 42%，占营业成本达 30.51%，高于直接材料占比 11.50%近 20pct。主要原因是碳纤维的生产本身具有占地面积大、设备价值高 的特点，从而各期折旧摊销较大。同时由于设备和技术工艺不及国外， 产量上升不及预期，不能很好减少单位产品的折旧和摊销。此外，国 内企业 EBITDA 较高的主要原因是由于营业外收入较高。国内企业产能相对国际平均水平，呈现三多三少态势：低端产能 多，高端产能少；理论产能多，实际销量少；市场需求多，国产供应 少。（ 1）产能分布看，国际碳纤维产能主要集中在航空航天等高端领 域，我国碳纤维产能主要集中在体育休闲等低端领域，低端产能相对 饱和。（2）产能产量看，2018 年我国碳纤维实际销量和理论产能之比 约 28.5%，国际平均水平为 59.8%，去除中国因素其他国家约 65.3%， 我国实际碳纤维的生产销售与理论产能之间有较大差距。（3）供需关 系看，国内有效产量不能满足整体需求，需要大量进口。三多三少特 点并非孤立形成，产能错配、外部压力、产线技术稳定性低等是主要 原因，产能销量矛盾、供应需求矛盾是结果。产能错配导致低端碳纤 维市场饱和，高端产能建设不足。国外巨头在民用领域直接和国内企 业竞争，形成较大外部压力。同时国内企业自身生产线水平有限，无 法长期稳定运行，或是生产成本偏高，导致国内实际产量与销量偏低， 国内需求依赖大量进口。3.2 性能与成本差异，致大小丝束在竞争格局存在较大差异大丝束、小丝束碳纤维有四大相同特质：重资产、高投入、上下 游协同设计，合作关系不易变更。前两点商业模式部分中已经说明， 后两点则是碳纤维行业相对传统材料行业的主要区别。大丝束碳纤维 和小丝束碳纤维都属于复合材料大类，复合材料的最大特征是产品可 设计性强，下游组件的开发难度较高，作为复合材料基体和增强体的 树脂和碳纤维需要有系统的数据支撑，因此处于上游的碳纤维生产商 和处于下游的结构件生产商一般需要协同设计。同时，一旦合作关系 建立，由于产品设计测试流程较长，也不会轻易更换。小丝束和大丝束碳纤维在相同特质的基础上，在外部竞争压力与 内部驱动因素上有明显的不同。小丝束碳纤维当前情况为：国内刚需、 国外军用禁运、国内外技术差距大，主要驱动因素是技术。小丝束碳 纤维相对大丝束碳纤维应用更加广泛，体育、建筑补强、汽车、航空 航天等领域均可以使用小丝束。其中航空航天用小丝束对可靠性、稳 定性要求更为严苛，但受到国外出口限制。我国的碳纤维产能主要集 中于小丝束领域，但以低端产能为主。大丝束碳纤维当前情况为：直 接与国际巨头竞争，综合考虑产品性能、制造成本、下游渠道。大丝 束产品以风电、汽车、建筑加强等工业，国内企业需要直接与国外相 关公司展开竞争。同时，由于国内过去一段时间对大丝束产品认识不 到位，国内大丝束产品的工业应用相比小丝束较晚，且从技术难度上 比较大丝束不亚于小丝束的研制。综合小丝束和大丝束产品，当前国 内碳纤维行业的主要竞争格局可以概括为“2+2”竞争格局，即两家 小丝束企业光威复材和中简科技，两家综合性企业中复神鹰和恒神股 份。3.2.1 小丝束：先发优势、产业支持、固有格局，强者恒强或延续国内小丝束碳纤维主要聚焦填补国内高性能产品空白，产品技术 性能指标是核心驱动力，头部企业容易将先发优势转换为产品卡位优 势。国外巨头如日本东丽、美国赫氏已建立不同强度、不同模量的完 整产品序列，产品质量成熟稳定且性能不断迭代改进。国内碳纤维产 业仍然处于初级阶段，光威复材稳定量产 T300 级碳纤维，中简科技 稳定量产 T700 级碳纤维。中简科技和光威复材的共同特征是较早进 入小丝束领域，在进入行业初期便有先发优势。中简科技技术班底为 中科院 T700 碳纤维团队，拥有 T700 技术上的先发优势；光威复材是 中国第一家民营碳纤维生产企业，进入领域后深耕 T300 工程化相关 技术，拥有时间上的先发优势。两家头部企业利用先发优势，成功填 补相应产品的国内空白，成为对应产品的稳定供应商。如光威复材 T300 型碳纤维稳定供应超过 10 年，与下游客户建立牢固供应关系。 因此，相关企业通过产品的稳定供应，当前已经形成了相应产品的卡 位优势，其他企业想进入相关领域难度增加。小丝束碳纤维重资产、高投入、国内外差距大的行业特质，使得 外部支持成为影响企业长期发展的关键因素。拥有特定先发优势的相 关企业，往往能够参与更多国家或地方层面的研发项目，获得更多的 科研补贴，进而确定技术上更多的优势。从市场层面来看，头部的上 市公司相对非上市公司拥有更多的资金优势，便于产能扩张与产业延 伸，形成正向反馈，不断从资本市场获得更多支持。因此，从项目承 接和资本市场层面来看，头部企业都将获得更多卡位优势，未来碳纤 维领域或出现强者愈强的竞争格局。航空航天用碳纤维材料是头部企业生存与发展的基石，未来竞争 格局或将保持稳定。国外高性能高端航空航天碳纤维产品的封锁，也 是国内相关公司的重大机遇。头部企业中，中航高科、中简科技、光 威复材都对航空航天高端装备业务有较大的依赖。航空航天业务由于 自身对可靠性、安全性的高要求，高性能碳纤维产品的应用需要碳纤 维制造企业与下游厂商紧密合作，一旦下游产品批量生产，在一定时期内上游碳纤维无法轻易取代，成为企业稳发展的“压舱石”。尤其 针对于军用航空航天领域，碳纤维复合材料的头部特征更为明显。据 上文，碳纤维复合材料除原丝制备难度大外，与基体树脂的结合从工 艺及设备上也是较大难关。中航复材作为国内航空工业集团下属单 位，因需求的紧迫性长期得到诸多外部的人力资本及资金投入，护城 河较为稳固，目前也已基本主导了国内高端碳纤维复合材料领域。我国航空用碳纤维产业与国外存在显著不同：航空央企集团多有 对应复合材料研发与制造子公司，上游碳纤维企业难以延伸至航空用 复合材料，全产业链布局公司无法在航空航天领域获得更多竞争优 势。国外巨头如东丽等，具有全产业链布局，从碳纤维上游的原丝生 产、中游的碳纤维和织物、下游的航空航天用碳纤维复合材料等都有 对应生产能力。但是国内企业涉及下游复合材料业务的较少，主要原 因在于下游存在技术成熟、实力雄厚的航空类央企下属复合材料公 司。最典型的如中航高科，其通过中航复材的资产注入，继承了中航 工业集团的复合材料设计能力与过往经验积累，在航空用碳纤维预浸 料、复合材料组件等方面具有强大的竞争力。因此上游碳纤维制造企 业一般作为碳纤维材料供应商，难以将产业链延伸到航空用复合材料 领域。引述中航高科 2018 年年报：“碳纤维等原材料上游产业主要集 中在威海拓展、中简科技、江苏恒神等民营企业；下游市场基本被航 空工业、中国商飞、中国航发商发等国有企业所占领。航空工业集团 的复合材料处于产业链的中下游，体系完善，凭借数十年的基础研究 和应用牵引，在我国复合材料技术创新领域占有重要地位，航空工业 复材承担了主要军机用预浸料的生产和供应，在航空复合材料军用产 品中占有主导地位。”3.2.2 大丝束：直面国际巨头竞争，扩产能、降成本是竞争关键大丝束碳纤维的制备难度较大，从而导致目前全球大丝束碳纤维 产量低于小丝束碳纤维。据《大丝束碳纤维应用研究》，大丝束碳纤 维应用的主要技术问题是在制造预浸料时，因丝束较粗不宜展开，导 致单层厚度增加，不利于设计调整铺层。2014 年，全球 PAN 基碳纤 维产能约为 12.8 万吨，其中小丝束碳纤维约占 72%，大丝束碳纤维约 占 28%。就工业所用大丝束生产而言，国内外生产能力差距较大，我 国大丝束大部分依靠进口。大丝束市场，日本企业所有的市场份额占 全球产能的 24%，美日两国合计能够有全球 76%的大丝束生产能力。相对小丝束碳纤维，大丝束产品应用领域对性能要求不高，尽管 大丝束生产难度更大，但是小丝束生产工艺能够成为大丝束生产工艺 有效参考，小丝束头部企业容易进入大丝束相关领域。当前大丝束产 品的主要应用领域包括建筑补强、风电、汽车等领域。建筑补强，以 T300 型大丝束产品为主；风电、汽车等领域，T300、T700 均有使用。 单从产品性能来看，国内小丝束碳纤维产品性能已可覆盖同类型大丝 束产品，因此大丝束产品对产品性能要求不高。但大丝束产品的生产 技术相对小丝束产品难度更高，但成本低。据《材料导报》2016 年 9月刊宋燕利等人所作一文《面向汽车轻量化应用的碳纤维复合材料关 键技术》，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%，性价比（单位价格的强度、模量、比强度和 比模量）远高于小丝束碳纤维。如德国 SGL 集团生产的 C30T050 的 大丝束碳纤维，性能与 T300 相当，而成本只有其四分之一。然而由 于大丝束碳纤维存在丝束较大，易于聚集，展纱效果不好等问题，造 成树脂在大丝束碳纤维中的浸润性较差，单丝中易产生孔隙等制造缺 陷。同时，展纱过程中易于出现乱纱和断纱，导致力学性能分散性较 大，增大了大丝束碳纤维的制造难度。目前，国内外正在开发大丝束 碳纤维薄层化技术减少缺陷的产生，提升产品的质量。但是，小丝束 碳纤维的生产流程与大丝束碳纤维的生产流程类似，主要生产过程的 反应原理、温度控制等方面有相通之处。因此，国内能够稳定供应 T300、T700 级别碳纤维的小丝束碳纤维产品供应商，更容易进入大 丝束相关领域。大丝束产品要求直面国外竞争，在性能达标的情况下，主要是成 本驱动，区位优势成为需要考量的主要影响因素。碳纤维的重工业行 业属性，导致土地、能源、原材料、运输等生产要素对成本影响较大。 小丝束碳纤维主要用于军事用途，对成本不敏感，因此厂区位置不是 重要考量因素。但是大丝束碳纤维对成本敏感，厂区位置、当地支持 能够极大影响生产成本，因此区位优势成为主要竞争力。大丝束碳纤维领域看好下游扩展，下游竞争格局与小丝束不同。 目前，阻碍碳纤维材料大规模应用的主要问题在于上游高性能碳纤维 产能的不足、下游相关企业复合材料设计、应用技术储备不够等。同 时，全产业链布局企业有碳纤维预浸料、碳纤维制品的加工经验，方 便承接相关业务，能够进一步加强与下游加工制造企业的深度合作。 如光威复材与维塔斯的合作，光威复材直接向维塔斯提供碳纤维进一 步深加工后的风电碳梁产品，二者的合作促进了光威复材近年民用碳 纤维业务营收的快速增长。4 海外巨头：技术是基因，产能促成长，政策控环境4.1 日本东丽&美国 HEXCEL 全面领先日本东丽（TORAY）株式会社是目前碳纤维产量的全球领导者。 东丽株式会社成立于 1926 年，是世界著名的以有机合成、高分子化 学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业，在全球 19 个国家和地 区拥有 200 家附属和相关企业。1971 年，东丽开始生产并销售 TORAYCA 碳纤维。目前，公司碳纤维业务已获得波音、空中客车、SpaceX 等航空航天领域大客户订单，并仍在逐步扩大产能布局。据 2018 财年数据，公司营收达 215.48 亿美元， 纤维与纺织品占 40.78%， 高性能化学品 36.37%，环境与工程 10.79%，碳纤维复合材料占 9.38%。 其中，碳纤维复合材料业务包含碳纤维、预浸料、碳纤维织物、聚丙 烯腈基碳纤维复合材料，以及树脂基碳纤维复合材料（CFRP）的全 产业链产品生产。据中简科技招股书及《2017 全球碳纤维复合材料市 场报告》，东丽在全球小丝束市场占 26%，2017 年碳纤维产能达 42 千吨（含 Zoltek），产销均为全球领先。碳纤维复合材料起始于赫氏的 HexTow 碳纤维，是世界上航空 航天和工业应用的优质碳纤维。赫氏（HEXCEL）公司于 1946 年成 立，1980 年在纽约证券交易所上市，是碳纤维的领先生产商，在航天 项目中拥有超过 45 年的经验，认证最广泛，是第一家开发金属胶粘 剂、规模化生产蜂窝并将其商业化、帮助研发了第一批用于风力叶片 的预浸料的行业领先公司。2008 年，赫氏赢得了其历史上最大的合同， 为空客 A350 XWB 提供主结构预浸料-碳纤维和配方树脂的结合。 2018 年，公司销售额增长超过 10%达 21.89 亿美元。其中商用航空增 长 8%，航天国防增长 7%达 3.7 亿美元，工业领域受风电需求刺激增 长近 30%达 2.94 亿美元。国际巨头产销量均领先，产能利用率充足。目前全球碳纤维市场 被日本东丽、东邦、三菱丽阳及美国赫氏几个主要公司垄断。据 2019 年中简科技招股说明书，小丝束市场东丽市场份额达 49%，大丝束市 场美国赫氏占 58%，处于明显主导地位。东丽和赫氏都有预浸料、织 物、短切纤维、夹层材料等中间成型物，产业链完整，生产线全面覆 盖，可直接为客户提供量身定制的复合材料解决方案和产品。同时具 备相关设备生产能力，生产质量稳定，易于解决碳纤维产品与树脂匹 配性问题。因此，国际巨头产能利用率较高，既有产能又有产量。4.1.1 正确判断、合理选择市场，绑定客户、并购扩渠道除了要准确把握碳纤维市场发展机遇外，东丽、赫氏在企业不同 成长阶段根据自身特点合理布局市场。东丽与赫氏在进入碳纤维业务 之初都面对较大的航空航天市场空间，但由于缺乏欧美军工合作伙 伴，东丽选择从体育领域进军，而赫氏依靠美国军工集团支持顺利进 入军用航空航天领域。在后期发展中，二者也根据自己的技术优势和 客户渠道选择了不同市场路径：东丽全面覆盖航空航天、体育、一般 工业领域，进行多层次市场竞争；而赫氏由军工业务进入行业，着重 发展民航、航天国防高毛利领域，锁定大客户。（1）把握市场、加强大客户合作：善于把握市场机会，绑定大 客户是东丽成长的关键手段。20 世纪 60 年代，碳纤维兴起初期，英 国皇家航空研究所在日本近藤昭男技术基础上进行改进，并授权给考 陶尔兹、摩根坩埚、罗尔斯-罗伊斯三家公司。之后，罗罗公司飞机发 动机因撞鸟事故失去洛克希德公司订单，摩根坩埚并未进一步开展碳 纤维业务，由考陶尔兹等欧美公司主导美国军工碳纤维市场，日本等 国企业很难进入。因此，东丽转而由无人问津的体育用品碳纤维市场 做起，并与美国联合碳化物公司达成合作，打开了东丽在美国的市场。 积累了一定的技术和口碑之后，陆续与波音、空客等大客户达成合作， 进入民航市场。自 2010 年起，汽车市场为降低成本、满足环保标准 开始使用碳纤维复合材料，公司相继与戴姆勒、丰田合作共同开发碳 纤维结构件。其中，与丰田的合作是全球首次将 CFRTP（碳纤维增强 热塑性塑料）用于汽车结构件，公司又一次率先进入新领域。类似的，美国赫氏（Hexcel）作为美国碳纤维领先供应商，同样 得益于稳定的客户源——美国军方、波音&空客。从全球碳纤维产业 的现状看，航空航天和国防工业是碳纤维最重要的应用领域之一。据 赛奥碳纤维技术公司发布的《2018 年全球碳纤维复合材料市场报告》， 航空航天领域碳纤维需求量 2018 年达 21 千吨，占全行业需求总量的23%，但价值量达 12.60 亿美元，占全行业的 49%。赫氏的发展主要 得益于军民用航空航天碳纤维复合材料的需求增长。美国军机 F22 机 身碳纤维复材几乎由赫氏产品全覆盖，且波音和空客等民航订单逐年 增加（赫氏是波音 787 复合材料主要供应商）。赫氏商业航空与国防 领域复合材料营业收入从 2001 年的 4.78 亿美元，增加至 2018 年的 14.76 亿美元，两大领域在该期间内累计贡献营收占公司总营收的比 重达 59.89%。由此可见，在某些领域绑定大客户不仅能够打开市场， 还能进一步锁定市场份额。（2）垂直整合完善产业链，横向拓展分销渠道，吸收产业链新 技术，实现高效布局，是国际巨头全面推进国际市场的重要方法。东 丽与赫氏的并购逻辑不完全相同，但都由并购及拓展战略从技术、产 业链、渠道、产能等多方面受益。东丽民用事业覆盖较广，主要进行 产能布局、绑定大客户：先后收购 ACE、PCC、CIT 等各国制造和分销 商，同时，通过建立专门的汽车中心（AMC），建立自有的碳纤维原料 （前驱体）工厂等，或收购处于产业链某环节的领先制造商（如 TCAC 预浸料制造商等），实现碳纤维全产业链生产和供应。而主要从事航 空航天用复材的赫氏主要以产能扩张、拓宽下游为主导整合相关资 产：如赫氏曾在 2011、2012、2015 年间多次进行产能扩张，并于 1972 年收购世界第二大纺织厂Pierre Genin&Cie，将焦点转到复合材料（碳 纤维）和电子元器件等新兴领域；2009 年新收购的工厂在科罗拉多温 莎动工，主要面向美国风电行业生产碳纤维预浸料和其他复合材料。4.1.2 产能高效布局降成本，产销反馈机制促发展总体战略上，东丽将研发布局国内，锁定技术优势；产能布局低 成本地区或靠近市场，降低成本；与客户密切互动，形成产销反馈机 制。在东丽公布的“AP-G 2019 中期管理计划”中，明确提出，公司 的战略是依靠境内公司发展技术、创造高附加值产品，同时向海外扩 张规模、绑定客户，在全球市场所获利润将重新用于支持本部研发， 进行产品升级、降低成本，从而进一步实现扩张。公司将生产线向中 国、东南亚等生产成本相对较低的地区布局，同时，也在欧洲等主要 客户市场前建立了完整的供应链。这种战略导致东丽母公司的管理费 用较高，但也与日本制造业的“母工厂”思维相契合。结合 IFRS 国 际会计准则对于 G&A（general and administrative expense）的规定， 包括租金、保险费或归属于公司管理层的薪酬和福利以及任何法律人 员也被归类为一般和管理费用。据中国社会科学院工业经济研究所研 究员杨超所作《日本制造业如何全球布局》一文，日本制造业在战后 发展时期，通过在本土保留承载核心竞争能力的产业、培育和发展“母 工厂”。在产业布局上，本土生产磨合型产品，日本企业通过对该类 产品的控制，保持高端制造业技术竞争力，留在国内进行一体化封装 生产并实行技术封锁；在生产要素布局上，保留高附加值环节，转移 低附加值环节；在研发中心布局上，集中在欧美投资，获取东道国逆 向技术溢出，弥补基础研发的薄弱环节。产能投入高、布局全面，多年领先国内公司水平；生产线靠近市 场，有效降低成本。2018 年前，东丽的资产投资占营收的比例多年领 先国内主要公司，注重产能投入是其优势之一，国内公司或需要进一 步提高产能投入。同时，东丽产量在 1981 年已达千吨。2018 年，通 过扩大匈牙利工厂的运营，子公司卓尔泰克（Zoltek）将把该工厂的 生产能力提高 50％，达到每年生产 15000 吨，这将使 Zoltek 的 PX35 碳纤维的全球生产能力提高到每年生产 25000 吨，并于 2020 年开始 生产。而 2018 年，我国仍有相关公司产能不足千吨，且国内没有万 吨级的生产线，此外国内还存在“有产能没产量”等问题。而相比之下， 东丽在各个国家和地区的产能建设投入与相应营收占比及趋势非常 接近，可以看出，生产线布局靠近市场是创收的关键手段之一。同时， 产线与市场接近可以降低运输、汇率波动、关税等成本。4.1.3 重视各环节技术研发，产品持续领先升级 （1）抢先建立技术壁垒：东丽、赫氏碳纤维业务迅速发展，得 益于较早进入碳纤维技术链，并持续推动行业技术发展，确立行业标 准。1961 年日本 PAN 基碳纤维研制成功，东丽在 1971 年便开始制造 并销售 T300 高强度碳纤维，根据官网数据，当时产能为 12 吨/年， 为当时世界上最大产能。东丽在碳纤维技术发展历程中常常先行一 步，虽然我国已于 2011 年颁布了《聚丙烯腈（PAN）基碳纤维国家标 准（GB/T26752-2011）》，但日本东丽在全球碳纤维行业具有绝对领先 优势，国内一般采用日本东丽标准进行分类。碳纤维复合材料起始于 赫氏的 HexTow 碳纤维，是世界上航空航天和工业应用的首选碳纤 维。（2）长期关注研发，持续产品升级，是巨头保持长期市场竞争 力的卓越成长基因。东丽碳纤维业务的成长始于对技术的钻研，在拓 展市场后，社长日觉昭广仍然强调坚持实业技术路线的升级。①注重 研发人员培养：据东丽 2018 年报，目前东丽研发人员约有 4000 名， 其中日本占七成，海外占三成。而东丽母公司只有 7585 名员工，国 内关联公司员工 10563 名，由此，粗略估算其国内研发人员占比约 15.4%，光威复材 2018 年研发人员占比 17.50%，中简科技 11.86%。 ②研发投入稳定：为了确保研发投入，研究和开发费用不受经济波动 影响，一直呈现稳步增长态势。2017 年到 2019 年的 3 年内，东丽将 计划投入共 2200 亿日元以上的研发经费，每年大概投入 3%的销售收 入到研发中。据东丽官网，从 2014 年度起 3 年间公司投入 1800 亿日 元研发费用，其中 50%分配给绿色创新相关业务，作为绿色创新相关 业务（含用于飞机、汽车、风力、压力容器等的碳纤维业务及锂电子 电池分离器）的主项，碳纤维复合材料相关业务直接受益。③东丽坚 持推进横向整合研究：东丽内部有纤维研究所、薄膜研究所、复合材料研究所等并在其之上成立单独的技术中心，进行横向整合研究，从 而形成强大研发合力。碳纤维及碳纤维复合材料相关技术水平全球领先，产业链完整， 有效降低成本。 （1）技术领先且全面：伴随着领域的扩展和技术的革 新，东丽的 T 系列、M 系列、MX 系列产品已经几乎可以覆盖碳纤维 的全部现有领域，并且性能优越。 （2）先进技术降成本：根据东丽官 网，2018 年东丽成功开发用于 CFRP 的新型高压釜（高温高压炉）技 术——据零件的形状和尺寸，使用传统的高压釜和烤箱等为飞机制造 大型 CFRP 零件大约需要 9 个小时，而新技术有望将制造时间减少到 大约 4 个小时；与传统的制造方法相比，由于不需要压力和加热介质 （如加热的空气），该技术可节省约 50％的能源；由于改进的制造尺 寸精度，还有望在组装过程中节省使用垫片的时间。同样在 2018 年， 东丽宣布已开发同时实现更高的拉伸强度和拉伸模量的 TORAYCA MX 系列，该系列使用的 NANAOLLOY纳米合金技术是 Toray 专有 的创新微结构控制技术，与传统材料相比，它可以通过在纳米级上精 细分散多种聚合物来实现显着的性能增强；这项技术生产的聚合物材 料具有高性能和功能性，而在常规微米级别（相当于百万分之一米的尺寸）的合金中是无法实现的，基本专利以及主要制造和应用专利仅 由 Toray 拥有。（3）上游自研匹配客户需求：赫氏 HexTow 碳纤维 是通过对聚丙烯腈（PAN)前体进行一系列连续的精确控制加工工序而 成。暴露在极高温度下，前体发生变化，通过氧化和碳化获得高强度 重量比和高刚度重量比；接下来的表面处理和后处理工艺改进了纤维 的粘合及操作工艺。这样的碳纤维比钢强度高，比铝轻却与钛的刚度 相同。针对客户不同需求，赫氏采用自主研发的处理剂如 G, GP 和 GS 对碳纤维进行后处理。HexTow 碳纤维使用两步专有工艺生产， 使产出的碳纤维具有很高的强度和模量。产品更新换代快，性价比高，不断提升在各领域的竞争力。目前， 东丽已开发出 T1100G 高强度、高模量产品，应用于高端体育、航空 航天等高利润行业。同时，除了性能普通、价格偏低的大丝束产品及 性能较好、价格昂贵的常规丝束产品之外，2019 年，东丽上市的 Z600-24K 是 TORAYGT 系列全新碳纤维，该系列同时具有实惠的价 格和出众的纤维品质，或将冲击中端市场。4.1.4 赫氏发展得益于碳纤维本土化政策，历次重组聚焦复材经营 碳纤维行业重资产运营、竞争领域多维、行业标准严苛，公司在 成长初期，必须依靠政策优惠和规范获得资金支持，维持竞争环境暂 时稳定。（1）东丽：日本环保相关政策，推动碳纤维行业发展。日本 政府高度重视高性能 PAN 基碳纤维及能源和环境友好相关技术开发， 在包括“能源基本计划”、“经济成长战略大纲”、“京都议定书”等多项 基本政策中，均将此作为战略项目，并给予人力、经费上的支持；日 本经济产业省提出了“节省能源技术研究开发方案”。（ 2）美国：赫氏发展得益于美国国防部制定的碳纤维本土化政策。美国从 20 世纪 70 年代先后赞助执行了飞行能效（Aircraft Energy Efficiency,ACEE）计 划、先进复合材料技术（Advanced Composite Technology,ACT）计划 和低成本复合材料计划等，最终目的在于提供在制造成本上有竞争力 的复合材料机翼和机身的制造技术。公司发展前期主要围绕国防军工 领域，后因军费削减进行整改，退出不盈利的项目，逐步进军商用。 上世纪八十年代，美国的几个碳纤维公司均采用外部治理模式，但由 于碳纤维作为国家特殊的战略物资材料，受日本东丽等公司的制约， 美国碳纤维企业均濒临倒闭。美国国防部适时推出碳纤维等关键材料 本土化的国家战略。1988 年，美国国会通过法令：军用碳纤维所用聚 丙烯腈原丝要逐步实现自给，国防工业所需的重要材料都必须立足于 本国生产，波音可以使用日本东丽的碳纤维，国防工业则必须采用赫 氏或美国氰特的碳纤维，同时对高端碳纤维产品和技术装备出口进行严格管控。由此扶持了赫氏、美国氰特等本土碳纤维企业的发展，最 终摆脱了对日本碳纤维的依赖。赫氏历次重组后聚焦航空复合材料主业，整体盈利能力逐步增 强，为 2009 年后期民航市场大发展带动公司业绩提升奠定扎实基础。 2009 年至今，是赫氏自 1980s 上市后保持较快速且稳定发展的最佳时 期，2009-2018 年 10 年间赫氏 EPS（基本）从 0.58 美元增至 3.15 美 元，此期间主要受益于军航稳增长、民航大发展的市场需求。但在此 前，赫氏曾进行多次业务重组，如 1994 年出售或退出非核心资产、 2002 年裁员超 30%、2007 年剥离欧美以建筑业务和美国电子等，以 集中企业资本于碳纤维、复合材料及蜂窝材料等，尤其以航空用为主。 债务的改善，资产效率的提升，叠加复合材料本身具有的高经营杠杆 特性等（固定资产折旧摊销等固定成本占比高，EBIT 变化相比于营 业收入等订单变化更为敏感）， 在 2009 年以来民航市场逐步向好与军 航稳支撑下，赫氏公司的净利润相比其营业收入实现了更大幅度的增 长，2018 全年营业收入、净利润较 2009 年度增长 97.52%、378.15%。高航空复材业务占比下，赫氏复材业务营业利润率波动性小于东 丽。长时间维度看，东丽整体毛利率在 2004 年之前（除 1997 财年外）， 均高于赫氏。而赫氏在经历多次重组调整经营重心后，毛利率稳中有 升，在 2004 年后逐渐优于东丽。此外，由于赫氏航空占比大，相比 于体育、风电等民品，航空配套关系的稳固、飞机型号放量周期长等 原因，赫氏的复材业务毛利率在 2007 年后超过东丽并稳中有升。同 时，航空复材业务相比于其他消费级产品波动性较小，不易受到全球 金融危机等广泛性事件影响即抗周期性较为突出（其中军用更为明 显）。4.2 复盘启示：中短期依托政策聚焦航空，长期完善产业链技术升级 4.2.1 国内龙头依托政策优势，中短期聚焦国内航空航天 碳纤维行业是重资产运营、高研发投入行业，需要强有力的资金、 政策支持。东丽作为行业龙头，碳纤维部门的折旧占总折旧达 20%以 上，而营收占比却低于 20%。然而，东丽起身于纤维及纺织品，深耕 材料行业，碳纤维业务占比不大，多依靠传统纤维及纺织品、高性能 化学品等高营收业务资金支撑。而我国碳纤维材料企业业务结构比较 简单，营收规模不足，必须依靠外部资金支持；同时，高端技术及设 备受到国际禁运，参照美国“本土化”政策对赫氏的扶持，行业政策 需要适当向保护国内企业竞争环境倾斜。由此，东丽、赫氏已进入研 发投入稳定阶段，维持研发费用率在 2-3%，然而国内企业研发费用 率可达 10%以上，若能较长时间维持足够研发费用，或有望逐步在技 术上获得突破。技术封锁、大客户绑定等多项壁垒将在中短期内限制国内企业发 展国际民航事业，中低端市场成本竞争激烈，绑定国内航空航天大客 户打开市场是关键。根据《2018 全球碳纤维复合材料市场报告》，碳 纤维材料在航空航天业务的需求仍在不断扩大。然而由于航空航天对 碳纤维材料有定制化需求，需要企业从设计开始与客户一起研发，并 且对碳纤维和树脂等基材的复合质量有很高的要求。国内企业已错失 绑定波音、空客等国际民航大客户已有型号的机会，同时由于国际中 低端市场已经开始成本竞争，国内技术无法迅速降成本，因此需要瞄 准国内民航大客户。虽然民用飞机在国际市场中竞争激烈，但中国民 航大学航空运输经济研究所所长李晓津认为，“来自波音、空客的压 力固然不容小觑，但 C919 的出现为降低中国民航业对波音、空客等 飞机制造巨头的依赖性提供了更多可能”。中航复材第三代高韧性双 马树脂复合材料，已突破了一系列的关键技术，在先进飞机上得到了 广泛应用;高韧性环氧预浸料已在 ARJ21、C919、蛟龙 600 等民机上 开展相关技术研究和材料试航取证工作。4.2.2 国内复材尚有拓展空间，联合客户进行系统化开发 近几年我国碳纤维技术有了一定发展，但与之配套的碳纤维复合 材料技术仍有待提高，国内缺乏能够自主生产与碳纤维配套的基材树 脂的企业。首先，树脂基碳纤维复材开始主要用于高档体育器材和军 品，特别是用于军品的材料和技术，西方对我国严格封锁。其次，我 国碳纤维企业与碳纤维复材企业更多是分别发展。目前我国国内鲜有 能够研发、生产与自己碳纤维相匹配的基材树脂的企业，缺乏研发与 碳纤维匹配基材树脂和浆料的团队，且核心复材制造设备仍受到技术 限制。但在复材技术和设备方面，国内部分企业如中航复材在自动化 铺放工艺的工程化应用方面取得了较大进展；完成了国产预浸带制 备、铺带工艺等系列研究与相关工程化应用验证，已将自动铺带用于 新型飞机的机翼复合材料壁板；针对民机尾翼、机翼等课题需求，完 成了尾翼平尾蒙皮、机翼蒙皮的系列研究与验证试验。说明我国这方 面短板有望较快弥补，拓展复材市场已有一定的技术基础。国内碳纤维复材短期内技术难赶超，成本竞争优势弱，但其可设 计性决定了潜在客户仍有发掘空间。我国碳纤维技术比国际水平落后 多年，同时，面对国际产品竞争比较充分的中低端市场，国内企业短 期内难以在已有客户和市场中取得技术和成本优势，必须主动将国内 的行业“蛋糕”做大。传统材料在出厂后性能比较固定，客户可以不参 与前期设计，而碳纤维复材的可设计性决定了客户必须在产品研发期 进入，并且客户设计需求不同或将决定生产的投入和布局。此外，碳 纤维复材应用领域仍有拓宽的空间，并且国内许多客户可能尚未意识 到自身产品有用碳纤维替代的可行性，这就需要碳纤维企业主动与客 户合作，从零开始绑定客户、开发产品，在实现某个工业领域复合材 料产品批量化生产的同时实现国产碳纤维产业化，使得获得稳定的长 期盈利。例如，东丽为了与戴姆勒共同开发 CFRP 汽车零件成立了欧 洲先进碳纤维复合材料有限公司（EACC）；国内的恒神股份与长春轨 道客车股份有限公司共同研发的国际上首个 19m 长全碳纤维复合材 料地铁车厢，为国内轨道交通复材结构的产业化提供了基础。4.2.3 产能及产业链整合、市场战略选择是行业长期发展目标 我国目前企业主要产品在产业链位置上比较割裂，此类模式不利 于降低成本以及提高碳纤维复材综合质量，长期来看，产业链合作、 整合是全行业发展的关键。国际巨头几乎都拥有从原材料到复合材料 全产业链生产能力，并且充分利用自身产能降低成本、匹配产品，如 赫氏的 PAN 前驱体 100%内部销售，赫氏、东丽的碳纤维材料完全利 用自产。而国内光威复材等企业，产业链比较完整，但原材料等部分 仍需外购，且主要销售产品是预浸料等中游产品。类似的，中航复材 碳纤维主要从光威、中简等购买，自身主要进行复材生产。碳纤维原 丝占成本的 51%，中下游利润并不高。此外国内企业大客户多为军工 或民航企业，定制化需求及行业标准高，对产业进行整合促使上下游 合作，才能提高产品适配性。中短期国内企业应聚焦国内航空航天，但体育、风力、汽车等市 场仍有长足发展空间，长期来看，市场战略布局会影响可持续发展。 碳纤维产线的定制化、重资产性决定了碳纤维企业受下游景气度影响 明显：如东丽在 2016-2018 年持续受到原材料价格和下游产业需求、 价格竞争影响，营业利润持续下降；东丽、赫氏多年间民航业务受空客、波音订单影响明显；东丽体育产品销售额比例收缩至 8%左右，转 向寻求更高附加值的产品；赫氏民航订单增加，工业部分受到挤压至 10%左右。因此，国内企业在市场选择时要与自身产能、技术结构相 匹配，同时密切关注行业景气度影响因素。5 投资建议&风险提示 海外复盘及启示：（1）注重竞争格局的稳定性。赫氏、氰特等美 国碳纤维复材企业，曾在上世纪末因日本东丽等企业的成本竞争濒于 破产。而后美国政府出台行政法令，要求本国军用领域必须使用本土 企业的碳纤维复材，帮助赫氏度过其第一次危机。（2）强调主营业务赛道的优越性。赫氏曾因非复材业务、低盈利性的复材产品陷入债务 危机，而后积极实施业务重组及经营调整，最近一次为 2007 年剥离 欧洲建筑业务聚焦碳纤维产业，中短期内应聚焦高毛利、成本竞争压 力较小的高端航空航天领域。（3）重视绑定下游客户的关键性。赫氏 航空复材对接军/民航飞机制造客户。军航固有的较强抗周期性成为其 实现稳增长的依托之一，民航主要受益 09 年后 B787 的批产放量，二 者构成 09 年至 18 年赫氏实现其基本 EPS 翻五倍的重要推动力。（4） 关注产能布局合理化的反馈。参考东丽产销反馈机制，国内大丝束业 务可充分利用地缘优势降成本，即靠近市场需求地布局产能。基于此 我们认为，赛道优势突出、供应链稳固、绑定下游客户、积极拓展民 用碳纤维经营、主动扩大产能建设的国内企业值得重点关注。建议关注中航高科、光威复材、中简科技。……（报告来源：方正证券）（获取报告请百度搜索“未来智库”，登录下载。）

全球需求保持稳定增长碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量的新型纤维材料，具有质量轻、强度高、耐腐蚀、高模量、密度低、无蠕变、良好的导电导热性能、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好等特性，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，被称为21世纪的“黑色黄金”。目前，碳纤维及其复合材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，涉及航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品。具体数据显示，2017年，全球碳纤维复合材料需求达到8.42万吨，预计今年超过9万吨，2019年达到10.19万吨。分行业来看，2017年，全球需求量最大的领域是风电叶片，约为1.98万吨，占比达到23.52%。风力发电是世界可再生能源增长最快的领域，风力发电叶片被普遍认为是高性能碳纤维最重要的增长市场，特别是制造超大型风电机组所需叶片（2.5MW风电机组叶片长度达到40m，5MW的风电机组的叶片长度在60m以上），必须使用轻而强、刚而硬的高性能碳纤维复合材料，保证结构强度的同时避免叶片在风载作用下发生大变形甚至撞击风车支柱。其次是航空航天，需求量为1.92万吨，比重22.80%。碳纤维在航空航天领域最早用于制造人造卫星的天线和卫星支架，主要利用其重量轻、刚性好的特征。随后碳纤维因其耐热耐疲劳的特性在固体火箭发动机壳体和喷管上也得到了广泛应用。目前来看，民用客机是拉动碳纤维需求增长的主要力量。体育休闲需求量排在第三，所占比重达到15.68%。碳纤维在体育休闲市场中，主要使用在高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行车架、滑雪板、赛艇等高端休闲体育市场。不过，从全球碳纤维总价值来看，2017年，航空航天（含国防）的价值约为11.52亿美元，占比达49.14%，体现了航空天领域碳纤维应用的高附加值属性；休闲体育、风电叶片紧随之后，价值比重均在10%以上。中国需求以体育休闲为主我国碳纤维研发始于上世纪60年代，几乎和日美等过同时起步，但由于种种原因，相关研发项目被叫停。而日美等国对核心技术的垄断与封锁，使我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。2017年，我国碳纤维需求达2.35万吨，同比增长达20.06%，整体上延续了近期年碳纤维需求快速增长趋势，但仅有0.74万吨是由国产碳纤维企业生产商提供，进口碳纤维总量达1.61万吨，仍然明显高于国产量，进口替代空间巨大。未来随着国内碳纤维需求的不断增长，预计2020年我国碳纤维总需求将达3.30万吨，复合增长率超过11%。分行业来看，由于我国碳纤维性能较差、成本居高不下等问题，使得碳纤维应用市场主要集中于体育休闲等低附加值领域。2017年，体育休闲需求量约为1.20万吨（含中国台湾），总计达51.10%，占据半壁江山。而在航空航天、风电叶片、汽车等高附加值领域的结构占比要远低于全球相应部分碳纤维使用占比，而上述数据表明，全球航空航天碳纤维需求量虽仅占19.20%，但是其价值占比却高达49.14%，未来我国在航空航天、风电叶片、汽车等行业碳纤维需求市场空间广阔。以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》。更多深度行业分析尽在【前瞻经济学人APP】，还可以与500+经济学家/资深行业研究员交流互动。

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】。

我国是碳纤维消耗大国，多年来，本土碳纤维供给长期不足，碳纤维材料进口依赖度极高。随着我国国防、军工、航天、航空、新能源汽车等领域的不断发展，我国碳纤维需求将快速增长，行业市场空间巨大。近年来，我国碳纤维生产企业积极进行产品研发和产能扩张，我国碳纤维自给率不断提高。但总体而言，我国碳纤维生产能力仍有较大的提升空间。中国碳纤维需求量快速增长近年来，中国风电叶片碳纤维需求量的增长迅速，支撑了中国碳纤维需求量的超高增速。根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年中国碳纤维需求量达37840吨，较2018年的31000吨同比增长22.1%，其中风电叶片碳纤维需求量达13800吨，同比增长72.5%，占中国碳纤维需求量的比重达36.5%。碳纤维自给率超30% 国产供给能力不断增强根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，中国碳纤维自给率不断提升，2019年中国碳纤维需求量为37840吨，其中中国本土供给量为12000吨，自给率为31.7%，与2016年相比，自给率已经有较大的提升，较2016年的18.4%增长了13.3个百分点。日本是中国主要的碳纤维进口来源国根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年中国碳纤维进口量达25840吨，其中来自日本的进口量为7693吨，占进口总量的比重达29.8%，进口金额达2.29亿美元，占进口总额的比重达37.4%，日本已经成为我国碳纤维主要进口来源国。江苏省碳纤维消耗量破万吨居全国首位在需求量来看，近年来，江苏省风电碳纤维消耗量快速增长，2019年江苏省碳纤维消耗量超过广东省，达12559.25万吨，成为全国碳纤维消耗量最大的省份，也是首个碳纤维消耗量破万的省份。以上数据来源于前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》，同时前瞻产业研究院提供产业大数据、产业规划、产业申报、产业园区规划、产业招商引资等解决方案。（文章来源：前瞻产业研究院）

碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。同时由于其独特的高强高模优异性能，与树脂、金属、陶瓷等基体复合制备成结构材料之后，可广泛应用于军工、航天、交通、新能源、汽车轻量化以及体育用品等领域。全球碳纤维需求量稳步增长在下游需求规模不断扩大的背景下，全球碳纤维需求量稳步增长，根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，全球碳纤维需求量在2019年首次突破10万吨，达10.37万吨，较2018年的9.26万吨同比增长10.03%，预计2020年全球碳纤维需求量将达到11.24万吨。风电市场碳纤维需求量最大根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年全球风电叶片碳纤维需求量为2.55万吨，同比增长16%，占全球碳纤维需求量的比重达26%，2019年风电市场碳纤维需求强劲，主要依赖于风电巨头VESTAS强势驱动。航空航天领域产值占比近半根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年全球碳纤维的销售金额为28.7亿美元，比2018年25.71亿美元增长了11.6%，其中航空航天领域销售额达14.10亿美元，占全球碳纤维市场产值的比重达49.1%，对全球碳纤维市场的贡献最大。同时，在航空航天领域中，商用飞机需求贡献最大，2019年商用飞机所需碳纤维达到1.62 万吨，占比约70%。商用飞机碳纤维应用市场的影响因素主要有单个：一是波音 737 系列停飞停产，国际航空器市场形成巨大的不确定性；二是新的单通道飞机平台，是否会同双通道飞机 B787、A350 一样，广泛地使用碳纤维；三是数量是双通道飞机10倍的单通道飞机，会采用何种复合材料工艺。标模产品需求量占比超八成碳纤维产品按照拉伸模量的不同可以分为标准模量（拉伸模量为230-265GPa）、中等模量（拉伸模量为270-315GPa）和高模量（拉伸模量超过315GPa）三种，同时，按照应用领域的不同，可分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维。一般将48 K（每束含有48000根碳纤维）及以上称为大丝束碳纤维，也称为工业级碳纤维，主要有50、60、120、240、360 K等；反之则称为小丝束碳纤维，也称为宇航级碳纤维，主要有1、3、12、24 K等。根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》公布的数据显示，2019年全球标准模量碳纤维需求量达8.4万吨，占全球碳纤维产品需求量的比重为81%，其中标模-小丝束需求量为4.18万吨，标模-大丝束需求量为4.22万吨，随着大丝束碳纤维性能提升，价格优势更加明显，在工业领域里具有更强的竞争力，近年来大丝束碳纤维需求量已经逐渐赶超小丝束碳纤维。以上数据及分析均来自于前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》。