（报告出品方/作者：国海证券，杨阳、李永磊）1、 碳纤维：性能优势突出，景气度持续上行1.1、 简介：碳纤维性能优势突出碳纤维（Carbon Fiber）是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机纤维在 高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主链结构无机纤维。
碳纤维具 备出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前量产的高 性能纤维中具有最高的比强度和比模量的纤维，具有质轻、高强度、高模量、 导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可 替代的优良性能，在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材 料、交通建设等领域应用广泛。
碳纤维可以按照原丝类型、形态、力学性能等不同维度进行分类，按照原丝种 类分类聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的 90%以 上。
因此，目前碳纤维一般指 PAN 基碳纤维。
PAN 基碳纤维的制备过程一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，其中原丝制 备包括聚合、纺丝工段，碳丝制备包括预氧化、碳化工段。
日本东丽作为全球唯一碳纤维产能超过 2 万吨的企业，是全球碳纤维领域龙头。
业内主要采用力学性能对碳纤维进行产品分类，分类标准主要参考日本东丽的 牌号，并以此为基础确定自身产品的牌号及级别。
碳纤维按每束碳纤维含有原丝的数量可划分为小丝束和大丝束。
例如 12K 指单 束碳纤维中含有 12000 根单丝的碳纤维。
小丝束碳纤维通常小于 48K，性能优 异但价格较高，主要应用于航天军工、高端体育休闲等领域。
大丝束碳纤维通 常大于 48K，产品性能相对较低但成本亦较低，主要应用于基础工业等领域。
标模碳纤维有大小丝束的区分，标模以上碳纤维以小丝束为主。
据中国复合材 料学会，截至 2020 年 8 月，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。
据 SGL，其 SIGRAFIL® C T50-4.8/280 牌号 50K 大 丝束碳纤维拉伸强度 4800MPa，弹性模量 280GPa，已满足国标高强中模型 QZ4526 标准。
未来国产大丝束有望向中模的方向发展，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。
据赛奥碳纤维， 2021年全球碳纤维 需求中大丝束为 5.14 万吨，占比 43.6%，小丝束为 6.66 万吨，占比 56.4%。
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。
原油经纯化 裂解后制取丙烯；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，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。
国外碳纤维巨头对国内采取高端封锁、低端倾销策略，压制国内碳纤维产业发 展。
国外巨头利用其技术垄断和规模化生产优势，对我国高端碳纤维领域采取 技术封锁策略，对原丝产品、核心技术和关键设备严格控制。
在技术、人才、 设备的三重严苛封锁下，国内主要依靠自力更生。
在低端碳纤维领域国外巨头 采取低价倾销的销售策略，致使国内大部分碳纤维生产企业技术水平落后，经 营业绩长期处于亏损状态。
PAN 基碳纤维复合材料的高成本主要集中在原丝的 生产成本较高、生产流程长和复合材料制备成本高等方面，据《碳纤维低成本 制备技术》2011，PAN 基碳纤维原丝的成本约占总成本的 51%。
PAN 原丝的质量直接决定最终碳纤维产品质量、产量和生产成本。
PAN 基碳纤 维原丝的生产过程中首先将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。
按 照聚合工艺的连续性可以分为一步法和两步法；按照纺丝工艺可以分为湿法和 干喷湿纺法。
聚合工艺的两步法会加大生产成本，容易引入杂质，且聚合物粒 径较大不易制得高性能 PAN 原丝，较少用于小丝束碳纤维原丝生产。
干喷湿纺具备纺丝速度快、碳纤维强度高等优点，湿法纺丝可通过提高纤维与 树脂间的机械啮合改善复材界面性能。
干喷湿纺可实现高速纺丝，比湿法快 2- 8 倍，制备的原丝密度较高且表面平整光滑，原丝的截面均一性明显好于湿法 纺丝，并且制备的碳纤维强度也较高。
据《国产T800级碳纤维复合材料力学性 能》，湿法纺丝工艺条件下原丝成型过程中会形成轴向沟槽并遗传给碳纤维，根 据复合材料界面的粘结理论，碳纤维表面沟槽有利于提高纤维与树脂间的机械 啮合作用，一定程度可以提高复合材料界面性能。
1.2、 现状：碳纤维景气度上行，主要驱动力来自 风电叶片与碳碳复材2015-2021 年全球碳纤维需求年均复合增速达 14.3%，中国碳纤维需求年均复 合增速达 24.5%。
据赛奥碳纤维，2016-2019 年全球碳纤维需求保持 10%以上 增长，在主要下游应用领域中，航空航天、体育休闲、汽车、混配模成型、压 力容器、建筑补强等领域增速较为稳定，风电叶片、碳碳复材应用领域增长迅 速。
2020 年受新冠疫情影响，航空复材领域需求大幅度降低，但风电叶片与碳 碳复材领域碳纤维需求仍保持较高增速，整体碳纤维需求增速有所下滑，2021 年风电、体育器材、碳碳复材及压力容器成为碳纤维需求增长的主力，推动碳 纤维行业需求增速回升至 10%以上。
国内碳纤维需求从 2015 年的 1.68 万吨增 长至 2021 年的 6.24 万吨，全球占比从 31.7%提升至 52.9%，年均复合增速达 24.5%。
从需求结构上看，2021 年全球碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片 28%、体育休闲 16%、航空航天 14%，国内碳纤维需求量占比前三的领域依次 是风电叶片 36%、体育休闲 28%、碳碳复材 11%。
航空航天领域碳纤维附加值高，全球市场规模占比达 35%，风电叶片与体育休 闲领域碳纤维应用主要集中在中国。
据赛奥碳纤维，2021 年在航空航天领域应 用的碳纤维价格为 72 美元/kg，体育休闲、电子电气、船舶、电缆芯领域为 27.6 美元/kg，压力容器、建筑领域为 24 美元/kg，风电领域为 16.8 美元/kg， 碳碳复材、汽车、混配模成型为 21.6 美元/kg，以此计算全球与中国 2021 年市 场结构，可以看出航空航天领域碳纤维附加值较高，全球市场规模占比达 35%。
风电叶片 2021 年全球碳纤维市场规模达 5.54 亿美元，其中中国为 3.78 亿美元， 占比达 68.2%。
体育休闲 2021 年全球碳纤维市场规模达 5.11 亿美元，其中中 国为 4.83 亿美元，占比达 94.6%。
全球碳纤维市场中占比前三的领域依次是航 空航天、风电叶片、体育休闲，国内比前三的领域依次是体育休闲、风电叶片、碳碳复材。
维斯塔斯在风电领域创新性的使用大丝束碳纤维促进了风电领域碳纤维需求的 快速增长。
使用碳纤维材料的风电叶片具备刚度高、重量轻、抗疲劳能力强等 一系列优点。
在 2015年前，碳纤维应用在风电叶片的工艺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，使用的碳纤维平均价格为 23 美元/kg， 2016 年维斯塔斯创新性地使用了大丝束碳纤维拉挤梁片，使用的碳纤维平均价 格降低至 14 美元/kg。
使用碳纤维的平均价格降低使得风电叶片碳纤维复合材 料制品价格大幅降价，风电叶片碳纤维用量急剧增长。
2021 年风电装机报价的 大幅下降叠加原材料成本上升挤压了风电产业链的利润，使得维斯塔斯及国内 外众多计划采用碳纤维的企业的需求有所放缓。
维斯塔斯风电叶片用碳梁部分 交由国内的供应商光威复材和江苏澳盛加工，有效带动了国内风电领域碳纤维 需求，但目前国内碳梁加工仍处于风电大丝束进口约 85%，碳梁出口约 85%这 种两头在外的局面。
碳碳热场部件需求高速增长驱动碳碳复材领域碳纤维需求上行。
碳碳复材下游 应用主要包括刹车盘市场、航天部件市场和碳碳热场部件市场。
刹车盘市场、 航天部件市场保持平稳发展。
碳碳热场部件主要为单晶硅炉内的碳毡功能材料 和坩埚、保温桶、护盘等，受“碳达峰、碳中和”目标推动，光伏企业隆基、晶 科、中环、晶胜机电、晶澳大量采购单晶硅炉推动碳纤维需求上行。
2、 需求：动力来自哪里？空间有多大？2.1、 政策加码利好发展，国产化替代前景广阔碳纤维是军民两用材料，高端碳纤维自力更生是唯一途径。
T800 与 M60J 及以 上规格碳纤维由于在国防军工领域具有重要应用，美日对我国采取严格的军事 禁运，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。
2021 年 3 月，十三届全国人大四次会议通过了《中华人民共和国国民经济和社会发 展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》，纲要中提出要在高端新材料领 域加强碳纤维等材料的研发应用，各地政府密集出台相关政策支持碳纤维产业 发展。
2021 年 9 月，科技部拟推动建立碳纤维及其复合材料国家技术创新中心， 在政府引导下，联合碳纤维及复合材料企业、高校、科研院所，突破全产业链 共性技术，突破关系国家长远发展和产业安全的关键技术瓶颈，支持碳纤维及 复合材料企业实现技术、技术装备和产品创新。
碳纤维国产化占比逐年提升由 2015 年的 15%上升至 2021 年的 47%，主要受 益于产能扩张与技术水平提升带来的产能利用率增加。
我国碳纤维行业前期 “有产能，无产量”现象严重，产能利用率较低，虽然规划及在建产能较大， 但实际产量却较少，主要由于涌入碳纤维行业的大多数企业在一些关键技术上 无突破，生产线运行及产品质量不稳定导致。
但随着碳纤维企业整体技术水平 的不断提升，产能利用率呈现出不断增长的趋势。
2021 年国内达产率下滑或因 吉林化纤、中复神鹰、新创碳谷的产能建设完成是在下半年或年底，正常生产 时间不足。
（报告
