1、 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 、 证券研究报告证券研究报告/ /行业深度报告行业深度报告 2 2021021 年年 1 12 2 月月 1 14 4 日日 新材料/碳纤维行业 龙头龙头扩张提速扩张提速，迎迎行业高增行业高增+ +国产替代国产替代历史机遇历史机遇 碳纤维行业深度报告碳纤维行业深度报告 评级：评级：增持增持（维持维持） 基本状况基本状况 上市公司数 10 行业总市值(亿元) 1690 行业流通市值(亿元) 912 行业行业- -市场走势对比市场走势对比 相关报告相关报告 【公司深度】光威复材：碳纤维行 业 领 军 企 业 ， 民 用 业 务 放

2、 量 （20210824） 【公司深度】光威复材：碳纤维全 产业链龙头，军民双赛道高速成长 （20200217） 重点公司基本状况重点公司基本状况 简称 股价 (元) EPS PE PB 评级 2020 2021E 2022E 2023E 2020 2021E 2022E 2023E 光威复材 84.58 1.24 1.51 1.94 2.46 68.21 56.01 43.60 34.24 10.86 增持 中材科技 37.90 1.22 2.12 2.64 3.21 31.07 17.88 14.36 11.81 4.59 增持 备注:股价取自 2021 年 12 月 14 日收盘价 报告

3、摘要 报告摘要 新材料之王，技术、工艺和资金壁垒高。新材料之王，技术、工艺和资金壁垒高。碳纤维性能优越，具备强度、模量高，密度碳纤维性能优越，具备强度、模量高，密度 小，耐超高、低温等特点，主要应用在风电、航天航空、汽车等领域。小丝束碳纤维小，耐超高、低温等特点，主要应用在风电、航天航空、汽车等领域。小丝束碳纤维 性能优异、价格高，多用于航空航天等领域；大丝束性价比高，多用于风电、轨交等性能优异、价格高，多用于航空航天等领域；大丝束性价比高，多用于风电、轨交等 民品领域。碳纤维生产包含民品领域。碳纤维生产包含“聚合聚合-纺丝纺丝-氧化氧化-碳化碳化”等环节，其中原丝制备工艺、技术等环节，其中原

4、丝制备工艺、技术 壁垒高，碳化环节资金壁垒高。碳纤维的性能和成本很大程度上由原丝决定，因此原壁垒高，碳化环节资金壁垒高。碳纤维的性能和成本很大程度上由原丝决定，因此原 丝制备是核心技术环节，工艺壁垒主要体现在纺丝过程。碳纤维属于重资产行业，投丝制备是核心技术环节，工艺壁垒主要体现在纺丝过程。碳纤维属于重资产行业，投 资门槛高，万吨线投资额约资门槛高，万吨线投资额约 20 亿。亿。 风、 光、 氢等新能源领域需求爆发， 预计风、 光、 氢等新能源领域需求爆发， 预计2025年全球需求约年全球需求约25万吨。万吨。 我们预计我们预计2021-2025 年全球碳纤维需求年全球碳纤维需求 CAGR+1

5、8.8%，2025 年望达到年望达到 25.3 万吨。万吨。2020 年全球需求中，风年全球需求中，风 电、航天航空、体育休闲、汽车、碳碳复材占比为电、航天航空、体育休闲、汽车、碳碳复材占比为 28.6%/15.4%/14.4%/11.7%/4.7%。 从占比和增速看从占比和增速看，风电仍将扮演重要角色，核心驱动力是海风迎大发展且风机大型化，风电仍将扮演重要角色，核心驱动力是海风迎大发展且风机大型化 对性能和减重要求高，预计对性能和减重要求高，预计 2025 年风电领域需求达年风电领域需求达 9.9 万吨，万吨，CAGR+27%。我们预计。我们预计 2025 年光伏碳碳复材碳纤维需求量为年光伏

6、碳碳复材碳纤维需求量为 2.1 万吨，万吨，CAGR+33%。储氢瓶对碳纤维需求亦。储氢瓶对碳纤维需求亦 会迎爆发式增长，源于燃料电池汽车的快速发展，我们预计会迎爆发式增长，源于燃料电池汽车的快速发展，我们预计 2025 年此领域需求为年此领域需求为 3.3 万吨，万吨，CAGR+62%。 行业集中度高，国产龙头已完成追赶，未来看产能扩张、成本下降带来民用领域超越。行业集中度高，国产龙头已完成追赶，未来看产能扩张、成本下降带来民用领域超越。 20 年全球年全球/国内行业国内行业 CR5 分别达分别达 62%/81%。 其中美日企业在碳纤维技术和应用方面具。 其中美日企业在碳纤维技术和应用方面具

7、 备先发优势。早备先发优势。早期受限于技术封锁和价格竞争等因素，国内企业发展曲折。在经历了期受限于技术封锁和价格竞争等因素，国内企业发展曲折。在经历了 10 年以上的沉淀和积累后，年以上的沉淀和积累后，恰逢恰逢“海外出口受限海外出口受限”，国内龙头企业在技术、工艺、成本，国内龙头企业在技术、工艺、成本 走向成熟的同时，紧抓风、光、氢等市场需求爆发，在民品领域逐步完成国产替代，走向成熟的同时，紧抓风、光、氢等市场需求爆发，在民品领域逐步完成国产替代， 并实现全行业扭亏为盈。并实现全行业扭亏为盈。我们认为在国产龙头的主导扩产下，行业产能扩张拐点已至我们认为在国产龙头的主导扩产下，行业产能扩张拐点已

8、至 且有望提速； 我们预计且有望提速； 我们预计 21/22 年全球碳纤维有效产能为年全球碳纤维有效产能为 12.1/14.1 万吨，万吨， YoY+3%/17%。 过去几年过去几年国内国内碳纤维价格受供需碳纤维价格受供需以及原材料成本上涨以及原材料成本上涨影响逐年抬升， 我们预计影响逐年抬升， 我们预计 22 年仍年仍 将保持较好韧性。中长期看将保持较好韧性。中长期看，民用碳纤维渗透率提升或依赖民用碳纤维渗透率提升或依赖于以于以“价格价格”换换“需求需求”，价价 格中枢或下移。格中枢或下移。 民品降本是核心，规模和技术是关键。民品降本是核心，规模和技术是关键。民用碳纤维成本是下游应用拓展、渗

9、透率提升民用碳纤维成本是下游应用拓展、渗透率提升 的关键因素，企业竞争力主要集中在成本和技术端。从降本的方式来看，一是通过发的关键因素，企业竞争力主要集中在成本和技术端。从降本的方式来看，一是通过发 挥规模效应，降低吨折旧和吨能耗。碳纤维成本中制造成本占比挥规模效应，降低吨折旧和吨能耗。碳纤维成本中制造成本占比 50%-80%（其中折旧（其中折旧 和电费占制造成本的和电费占制造成本的 50%-70%） ，存在规模效应。二是通过提升技术降本。在原材料） ，存在规模效应。二是通过提升技术降本。在原材料 消耗上，消耗上，行业行业丙烯腈吨耗量仍有下降空间。在工艺方面，可通过优化纺丝、氧化、碳丙烯腈吨耗

10、量仍有下降空间。在工艺方面，可通过优化纺丝、氧化、碳 化工序实现效率提升。化工序实现效率提升。 投资建议：投资建议：受风受风/光光/氢等新能源领域拉动，以及碳纤维渗透率提升，碳纤维需求有望持氢等新能源领域拉动，以及碳纤维渗透率提升，碳纤维需求有望持 续快速增长。国内企业主导新增产能，行业产能扩张有望提速，产销量增长同时有望续快速增长。国内企业主导新增产能，行业产能扩张有望提速，产销量增长同时有望 带来成本快速下降，国产化率有望加速提升。我们建议重点关注碳纤维龙头中复神鹰带来成本快速下降，国产化率有望加速提升。我们建议重点关注碳纤维龙头中复神鹰 （未上市） 、光威复材、原丝龙头吉林碳谷、吉林化纤

11、、中简科技、恒神股份；碳纤维（未上市） 、光威复材、原丝龙头吉林碳谷、吉林化纤、中简科技、恒神股份；碳纤维 设备厂商精功科技；下游复合材料厂商设备厂商精功科技；下游复合材料厂商中材科技、中材科技、金博股份、天宜上佳、宏发新材等。金博股份、天宜上佳、宏发新材等。 风险提示：风险提示：技术变革；需求不及预期；产能投放过多；价格大幅下滑；原材料和能源技术变革；需求不及预期；产能投放过多；价格大幅下滑；原材料和能源 单价大幅上涨单价大幅上涨；市场空间测算偏差风险市场空间测算偏差风险；使用信息滞后或更新不及时风险使用信息滞后或更新不及时风险。 -40% -30% -20% -10% 0% 10% 20%

12、 30% 40% 20-12 21-01 21-02 21-03 21-04 21-05 21-06 21-07 21-08 21-09 21-10 21-11 碳纤维(长江)沪深300 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 2 - 行业深度行业深度报告报告 内容目录内容目录 一、新材料之王，技术、工艺和资金壁垒高一、新材料之王，技术、工艺和资金壁垒高 . - 6 - 1.1 碳纤维性能优越；大、小丝束产品工艺、壁垒、应用场景不同 . - 6 - 1.2 原丝工艺、技术壁垒高；碳化环节资金壁垒高 . - 9 - 二、风电、光伏、氢能等新能源领域需求迎爆发二、风电

13、、光伏、氢能等新能源领域需求迎爆发 . - 11 - 2.1 定量测算风、光、氢等领域需求 . - 13 - 2.2 航天航空和其他应用领域需求稳健增长 . - 19 - 2.3 长周期价格中枢下移，短期受供需及成本影响价格抬升 . - 21 - 三、三、龙头扩张提速，迎国产替代黄金时代龙头扩张提速，迎国产替代黄金时代. - 22 - 3.1 美日企业垄断，国产龙头迅速崛起 . - 22 - 3.2 全球/国内行业集中度高，CR5 分别达 62%/81% . - 23 - 3.3 产能扩张拐点已至，国内企业占主导，国产化率有望提升 . - 25 - 四、民品降本是核心，规模和技术是关键四、民品

14、降本是核心，规模和技术是关键. - 27 - 4.1 制造费用占比高，规模效应明显 . - 28 - 4.2 提升技术/优化工艺，带来长期成本曲线下移 . - 29 - 五、海外龙头积淀深厚，国内龙头乘势追击五、海外龙头积淀深厚，国内龙头乘势追击 . - 30 - 5.1 东丽：工业碳纤维之母，产能全球第一 . - 30 - 5.2 中复神鹰：国内碳纤维产业化引领者，产能快速扩张 . - 32 - 5.3 赫氏：美国最大复材厂商，航空航天领域标杆 . - 34 - 5.4 光威复材：碳纤维行业领军企业，军民业务双轮驱动 . - 35 - 5.5 吉林碳谷：碳纤维原丝龙头，迎来发展新阶段 . -

15、 37 - 六、风险提示六、风险提示 . - 39 - TUkUhUbWmUbWyXMB6MbP6MnPnNnPpOiNnMnPfQmNrM8OnNzQwMmQrNMYpNnN 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 3 - 行业深度行业深度报告报告 图表目录图表目录 图表图表1：碳纤维的主要性能特点：碳纤维的主要性能特点 . - 6 - 图表图表2：碳纤维复合材料与其他材料主要性能特点比较：碳纤维复合材料与其他材料主要性能特点比较 . - 7 - 图表图表3：东丽产品牌号：东丽产品牌号. - 7 - 图表图表4：2020年全球碳纤维需求结构（年全球碳纤维需求结构

16、（%，按模量），按模量） . - 7 - 图表图表5：各公司产品型号性能对比各公司产品型号性能对比 . - 7 - 图表图表6：大丝束和小丝束碳纤维制造工艺对比：大丝束和小丝束碳纤维制造工艺对比 . - 8 - 图表图表7：碳纤维主要应用领域性能要求：碳纤维主要应用领域性能要求 . - 8 - 图表图表8：2020年碳纤维各应用领域产品均价（万元年碳纤维各应用领域产品均价（万元/吨）吨）. - 8 - 图表图表9：PAN原丝生产流程原丝生产流程 . - 9 - 图表图表10：PAN原丝到碳纤维流程原丝到碳纤维流程 . - 9 - 图表图表11：碳纤维产业链全景图：碳纤维产业链全景图 . - 9

17、 - 图表图表12：碳纤维的成本构成（：碳纤维的成本构成（%） . - 10 - 图表图表13：湿法纺丝和干喷湿法纺丝对比：湿法纺丝和干喷湿法纺丝对比 . - 11 - 图表图表14：碳纤维企业：碳纤维企业纺丝工艺对比纺丝工艺对比 . - 11 - 图表图表15：碳纤维行业各企业总投资和万吨投资额对比：碳纤维行业各企业总投资和万吨投资额对比 . - 11 - 图表图表16：2008-2020年全球碳纤维需求（万吨）年全球碳纤维需求（万吨） . - 12 - 图表图表17：2008-2020年中国碳纤维需求（万吨）年中国碳纤维需求（万吨） . - 12 - 图表图表18：2020年年全球碳纤维下

18、游需求结构（全球碳纤维下游需求结构（%） . - 12 - 图表图表19：2020年年中国碳纤维下游需求结构（中国碳纤维下游需求结构（%） . - 12 - 图表图表20：2008-2025E全球碳纤维需求（全球碳纤维需求（万吨万吨） . - 13 - 图表图表21：2008-2025E中国碳纤维需求（中国碳纤维需求（万吨万吨） . - 13 - 图表图表22：20-25E全球陆上全球陆上/海上风电装机量（海上风电装机量（GW） . - 13 - 图表图表23：中国新增陆上：中国新增陆上/海上风电机组平均容量（海上风电机组平均容量（MW） . - 14 - 图表图表24：风电叶片呈现大型化趋势

19、风电叶片呈现大型化趋势 . - 14 - 图表图表25：典型叶片尺寸与重量的情况：典型叶片尺寸与重量的情况. - 14 - 图表图表26：不同型号叶片中碳纤维重量占比（：不同型号叶片中碳纤维重量占比（%） . - 15 - 图表图表27：2020-2025E全球风电用碳纤维需求测算表全球风电用碳纤维需求测算表 . - 16 - 图表图表28：2011-2025E全球光伏新增装机量（全球光伏新增装机量（GW） . - 16 - 图表图表29：2004-2025E全球碳碳复材用碳纤维需求全球碳碳复材用碳纤维需求（吨）吨） . - 16 - 图表图表30：单晶拉制炉热场系统构成：单晶拉制炉热场系统构

20、成 . - 17 - 图表图表31：热场系统中各零部件渗透率（热场系统中各零部件渗透率（%） . - 17 - 图表图表32：2020-2025E全球碳碳复材用碳纤维需求测算表全球碳碳复材用碳纤维需求测算表 . - 18 - 图表图表33：IV型储氢瓶结构型储氢瓶结构 . - 18 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 4 - 行业深度行业深度报告报告 图表图表34：氢燃料电池汽车结构示意图：氢燃料电池汽车结构示意图. - 18 - 图表图表35：不同类型高压气态储氢瓶对比：不同类型高压气态储氢瓶对比 . - 19 - 图表图表36：全球车用氢：全球车用氢气

21、瓶碳纤维需求测算表气瓶碳纤维需求测算表. - 19 - 图表图表37：2019/2020年航空航天碳纤维需求结构（年航空航天碳纤维需求结构（%） . - 20 - 图表图表38：2004-2025E全球航空航天碳纤维需求全球航空航天碳纤维需求（吨）吨） . - 20 - 图表图表39：2020年体育休闲碳纤维需求结构（年体育休闲碳纤维需求结构（%） . - 20 - 图表图表40：2004-2025E全球体育休闲碳纤维需求全球体育休闲碳纤维需求（吨）吨） . - 20 - 图表图表41：2020-2025E全球碳纤维需求测算表（万吨）全球碳纤维需求测算表（万吨） . - 21 - 图表图表42

22、：2010.1-2021.9碳纤维进口单价（万元碳纤维进口单价（万元/吨）吨） . - 21 - 图表图表43：国内碳纤维价格（万元：国内碳纤维价格（万元/吨）吨） . - 21 - 图表图表44：全球碳纤维发展历史里程碑全球碳纤维发展历史里程碑. - 22 - 图表图表45：海外及国内碳纤维行业发展历程对比：海外及国内碳纤维行业发展历程对比 . - 23 - 图表图表46：2020全球碳纤维运行产能分布（全球碳纤维运行产能分布（%） . - 24 - 图表图表47：2020年年全球碳纤维行业竞争格局（全球碳纤维行业竞争格局（%） . - 24 - 图表图表48：2020年年中国碳纤维行业竞争

23、格局（中国碳纤维行业竞争格局（%） . - 24 - 图表图表49：2020年末年末海外市场主要公司产品、技术和运行产能情况海外市场主要公司产品、技术和运行产能情况 . - 25 - 图表图表50：2015-2020年全球碳纤维运行产能（万吨）年全球碳纤维运行产能（万吨） . - 25 - 图表图表51：2015-2020年全球碳纤维产量（万吨）年全球碳纤维产量（万吨） . - 25 - 图表图表52：2020和和2021E年底各企业碳纤维产能（吨）年底各企业碳纤维产能（吨） . - 26 - 图表图表53：2022E年底各企业碳纤维产能（吨）年底各企业碳纤维产能（吨） . - 26 - 图表

24、图表54：2020-2022E全球碳纤维有效产能测算表（吨）全球碳纤维有效产能测算表（吨） . - 26 - 图表图表55：海外：海外/国内其他碳纤维企业扩产规划（吨）国内其他碳纤维企业扩产规划（吨） . - 27 - 图表图表56：2008-2025E中国进口中国进口/国产碳纤维（万吨）国产碳纤维（万吨） . - 27 - 图表图表57：2008-2025E中国国产化率（中国国产化率（%） . - 27 - 图表图表58：2021E底各碳纤维企业产能（万吨）底各碳纤维企业产能（万吨） . - 28 - 图表图表59：各碳纤维企业吨成本（万元：各碳纤维企业吨成本（万元/吨）吨） . - 28

25、- 图表图表60：各公司成本构成（：各公司成本构成（%） . - 28 - 图表图表61：中复神鹰：中复神鹰/中简科技中简科技制造费用结构（制造费用结构（%） . - 29 - 图表图表62：不同生产规模下原丝和碳纤维成本构成（万元）：不同生产规模下原丝和碳纤维成本构成（万元） . - 29 - 图表图表63：2018-21H1中复神鹰原材料构成（中复神鹰原材料构成（%） . - 30 - 图表图表64：各企业吨丙烯腈消耗量（吨：各企业吨丙烯腈消耗量（吨/吨）吨） . - 30 - 图表图表65：东丽碳纤维营收及增速（亿日元）东丽碳纤维营收及增速（亿日元）. - 31 - 图表图表66：东丽碳

26、东丽碳纤维营业利润及利润率（亿日元）纤维营业利润及利润率（亿日元） . - 31 - 图表图表67：东丽碳纤维产能及分布（吨东丽碳纤维产能及分布（吨/年）年） . - 31 - 图表图表68：2020年东丽碳纤维下游应用结构（年东丽碳纤维下游应用结构（%） . - 31 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 5 - 行业深度行业深度报告报告 图表图表69：中复神鹰碳纤维部分产品型号性能优于东丽：中复神鹰碳纤维部分产品型号性能优于东丽 . - 32 - 图表图表70：2018-21H1中复神鹰收入结构（中复神鹰收入结构（%） . - 33 - 图表图表71：2

27、019-21H1中复神鹰大客户收入（百万）中复神鹰大客户收入（百万） . - 33 - 图表图表72：2018-21H1中复神鹰产能中复神鹰产能/产量（吨）产量（吨） . - 33 - 图表图表73：2018-21H1中复神鹰吨成本（万元中复神鹰吨成本（万元/吨）吨）. - 33 - 图表图表74：2018-21H1中复神鹰收入中复神鹰收入/净利润（亿）净利润（亿）. - 34 - 图表图表75：2018-21H1中复神鹰毛利率中复神鹰毛利率/净利率（净利率（%） . - 34 - 图表图表76：2006-2020年赫氏碳纤维营收（亿美元）年赫氏碳纤维营收（亿美元）. - 34 - 图表图表7

28、7：2006-2020年赫氏碳纤维利润（亿美元）年赫氏碳纤维利润（亿美元）. - 34 - 图表图表78：2005-2020年赫氏碳纤维收入结构（年赫氏碳纤维收入结构（%） . - 35 - 图表图表79：碳纤维材料在航空领域渗透率不断提升：碳纤维材料在航空领域渗透率不断提升 . - 35 - 图表图表80：光威复材发展历程：光威复材发展历程 . - 35 - 图表图表81：光威复材：光威复材“521”发展战略发展战略 . - 36 - 图表图表82：光威复材产品结构（：光威复材产品结构（2020年）年） . - 36 - 图表图表83：光威复：光威复材碳梁材碳梁/碳纤维及织物毛利率（碳纤维及

29、织物毛利率（%） . - 37 - 图表图表84：20年光威复材产能及产能利用率情况年光威复材产能及产能利用率情况 . - 37 - 图表图表85：14-21Q3光威复材营业收入（亿元）光威复材营业收入（亿元） . - 37 - 图表图表86：14-21Q3光威复材归母净利润（亿元）光威复材归母净利润（亿元） . - 37 - 图表图表87：2018-21H1吉林碳谷收入（亿）吉林碳谷收入（亿）. - 38 - 图表图表88：2018-21H1吉林碳谷归母净利润（亿）吉林碳谷归母净利润（亿） . - 38 - 图表图表89：吉林碳谷各型号产品销量（吨）：吉林碳谷各型号产品销量（吨） . - 3

30、8 - 图表图表90：吉林碳谷满筒一级品率吉林碳谷满筒一级品率/基础纺速基础纺速 . - 38 - 图表图表91：吉林碳吉林碳谷吨成本结构（万元谷吨成本结构（万元/吨）吨） . - 39 - 图表图表92：吉林碳谷大：吉林碳谷大/中小中小/小丝束毛利率（小丝束毛利率（%） . - 39 - 图表图表93：21H1吉林碳谷前五大客户销售情况吉林碳谷前五大客户销售情况 . - 39 - 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 6 - 行业深度行业深度报告报告 一、新材料之王一、新材料之王，技术、工艺和资金壁垒高技术、工艺和资金壁垒高 1.1 碳纤维碳纤维性能优越性能优

31、越；大、小丝束产品工艺大、小丝束产品工艺、壁垒壁垒、应用场景不同应用场景不同 碳纤维碳纤维性能优越， 被誉为性能优越， 被誉为21世纪新材料之王。世纪新材料之王。 碳纤维是由聚丙烯腈 （PAN） （或沥青、粘胶）等有机材料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。碳纤维性能优越，根据高科技纤维与应 用 ，碳纤维强度高（抗拉强度在 3500MPa 以上） ，模量高（弹性模量 在 230GPa 以上） ， 且密度小 （碳纤维密度是钢的 1/4， 是铝合金的 1/2） ， 比强度高（比强度比钢大 16 倍，比铝合金大 12 倍） 。此外，碳纤维耐 超高温（非氧化气氛条件下，可

32、在 2000时使用） 、耐低温、耐酸、耐 腐蚀、热膨胀系数小（可以耐急冷急热，即使从 3000的高温突然降到 室温也不会炸裂） ，导热系数大。 图表图表1：碳纤维的主要性能特点碳纤维的主要性能特点 来源： 高科技纤维与应用 、中泰证券研究所 PAN 基碳纤维是主流。基碳纤维是主流。 按照原材料不同， 碳纤维可分为聚丙烯腈 （PAN） 基、沥青基、粘胶基碳纤维。根据中复神鹰招股说明书，PAN 基碳纤维 由于生产工艺相对简单，产品力学性能优异，用途广泛，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。沥青基由于在材 料制备、纺丝和氧化等过程中比 PAN 基碳纤维困难，从而成本

33、较高，没 有得到大规模应用。但由于高性能沥青基碳纤维具备高刚性、高导热和 高功能性，在航空航天领域仍占有一席之地。粘胶基碳纤维由于生产效 率较低，制备成本相对更高，因此产量规模较小。 碳纤维最终以碳纤维复合材料形式碳纤维最终以碳纤维复合材料形式应用应用在轻量化在轻量化/高强高强/高模等领域高模等领域。碳 纤维最终以碳纤维复合材料形式用于下游。相较其他材料，碳纤维复合 材料密度最低，根据碳纤维复合材料在汽车轻量化中的应用 ，高强度 型/高模量型碳纤维复合材料密度分别为 1.5/1.6g/cm ，减重率达到 55%-60%。同时，碳纤维复合材料强度/模量也高于大部分材料，高强 度型/高模量型碳纤维

34、复合材料抗拉强度分别为 1400/1100Mpa，弹性模 量分别为 130/190Gpa（碳纤维复合材料的抗拉强度/弹性模量会小于碳 纤维碳丝） 。因此在轻量化/高强/高模等应用领域，碳纤维复合材料的性 能优势明显。随着碳纤维成本和价格的下降，碳纤维复合材料应用领域 有望快速扩大。 性能特点性能特点简介简介 强度高抗拉强度在3500MPa以上 模量高弹性模量在230GPa以上 密度小，比强度高 密度是钢的1/4,是铝合金的1/2， 比强度比钢大16倍，比 铝合金大12倍 耐超髙温 在非氧化气氛条件下，可在2000 C时使用，在3000 C的 高温下部熔融软化 耐低温 在-180 C低温下，钢铁

35、变得比玻璃脆，而碳纤维依旧具有 弹性 耐酸、耐油、耐腐蚀 能耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和 铂金， 同时拥有较好的耐油、耐腐蚀性能 热膨胀系数小，导热系数大 可以耐急冷急热，即使从3000 C的高温突然降到室温也 不会炸裂 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 7 - 行业深度行业深度报告报告 图表图表2：碳纤维碳纤维复合材料与其他材料复合材料与其他材料主要性能特点主要性能特点比较比较 来源： 碳纤维复合材料在汽车轻量化中的应用 、中泰证券研究所 碳纤维应用以标模为主碳纤维应用以标模为主，大，大/小丝束小丝束占比占比各接近一半各接近一半。按照拉

36、伸强度和拉 伸模量，碳纤维可分为标模、高强、高模、超高强、超高模碳纤维等。 目前业内产品分类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，如 T300-T1100G 系列以及 M35J-M60J 系列，其中 T 代表强度，M 代表模量。按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维可以分为 小丝束和大丝束两大类别。1K 表示一束碳纤维中有 1000 根单丝，通常 将 24K 以内的碳纤维称为小丝束（包括 1K、3K、6K、12K、24K 等） ， 将 48K 以上的型号称为大丝束（包括 48K、50K、60K 等） 。目前标模 碳纤维有大丝束和小丝束的区分，标模以上的碳纤维暂无大丝束出现。

37、 根据2020 年全球碳纤维复合材料市场报告 ，2020 年标模大丝束/标 模小丝束/中模/高模碳纤维分别占比 45.2%/40.9%/13.3%/0.6%。 图表图表3：东丽产品牌号东丽产品牌号 图表图表4：2020年全球碳纤维需求结构（年全球碳纤维需求结构（%，按模量），按模量） 来源：东丽官网、中泰证券研究所 来源： 2020 年全球碳纤维复合材料市场报告 、中泰证券研究所 图表图表5：各公司产品型号性能对比各公司产品型号性能对比 来源：各公司公告和招股说明书、中泰证券研究所 密度密度 （g g/ /cmcm3 3） 抗拉强度抗拉强度 /Mpa/Mpa 弹性模量弹性模量 /MPa/MPa

38、 比强度比强度 比模量比模量 耐腐蚀耐腐蚀 性性 减重减重 率率，% % 工艺工艺 难度难度 材料成本材料成本 （元元/ /kgkg） 回收率回收率应用情况应用情况 7.80.30.27一般1525低5060高中短期内使用 2.80420710001.50.25较强4050较低2050最高大量推广 1.79280450001.60.25差5560高85高限于零部件 4.509421120002.10.25强4050高100低国内仍较少 2.001100400005.50.20强2535低12低逐步推广 高强度型1.50.30.87非常强 高模量型1.

39、60.21.20非常强 钛合金 玻璃纤维复合材料 碳纤维 复材 材料种类材料种类 高强度钢 铝合金 镁合金 逐步推广5560最高120200较低 东丽产品牌东丽产品牌 号号 拉伸强度拉伸强度 (MPa)(MPa) 拉伸模量 (Gpa)拉伸模量 (Gpa) 拉伸断裂度拉伸断裂度 (%)(%) 体密度体密度 (g/cm3)(g/cm3) T30035302301.51.76 T700S49002302.11.80 T800S58802942.01.80 T1000G63702942.21.80 T1100G70003242.01.79 M35J4510、47003431.31

40、.75 M40J44003771.21.77 M50J41204750.91.88 M55J40205400.81.91 M60J38205880.71.93 标模-大 丝束, 45.2% 标模-小 丝束, 40.9% 中模量, 13.3% 高模量, 0.6% 牌号 拉伸强度 (MPa) 拉伸 (GPa) 牌号 拉伸强度 (MPa) 拉伸模量 (GPa) 牌号 拉伸强度 (MPa) 拉伸 (GPa) 牌号拉伸强度(MPa) 拉伸模量 (GPa) 牌号 拉伸强度 (MPa) 拉伸(GPa) T3003530230SYT454000230TZ3003530230HF30-24

41、0- SYT45S4500230TZ700S4900230HF2044504600235-240 SYT494700230 SYT49S4900230 TZ800S5880294HF TZ800H5490294HF40T6000295 T1000G6370294SYT656400295TZ1000G6370294HF506500295 M35J4510、4700343SYM354900340- M40J4400377SYM404700375TZ40J4410377HMZM40J440038010 日本东丽日本东丽中复神鹰中复神鹰光威复材光

42、威复材恒神股份恒神股份中简科技中简科技 295 T700S4900230ZT7 TZ700G4900255HF30 T800S5880294SYT55S5900 ZT8、ZT9 5500、 5800 29010、 33010 -245 4900235-265 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 8 - 行业深度行业深度报告报告 大、小丝束产品工艺大、小丝束产品工艺/壁垒壁垒/应用场景不同。应用场景不同。从工艺和壁垒来看，小丝束 工艺技术要求高，在生产中杂质含量严格控制，原丝性能要求高，氧化 过程较慢，碳化过程中有时需要较高温度，同时需要

43、进行产品认证；而 大丝束在生产中允许有一定杂质，氧化过程快，碳化温度相对较低，无 需认证，因此大丝束性能不如小丝束。性能/价格的不同，导致大、小丝 束应用场景不同。小丝束成本/价格更高，一般用于航天军工等领域，称 为“宇航级”碳纤维；大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因 此往往应用于风电、轨交等工业领域，也被称为“工业级”碳纤维。 图表图表6：大丝束和小丝束碳纤维制造工艺对比大丝束和小丝束碳纤维制造工艺对比 图表图表7：碳纤维主要应用领域性能要求碳纤维主要应用领域性能要求 来源：中国知网、中泰证券研究所 来源：吉林碳谷公开发行说明书、中泰证券研究所 航天航空价格高，民品普遍注重性价比。航

44、天航空价格高，民品普遍注重性价比。从下游各应用领域产品单价来 看，根据2020 全球碳纤维复合材料市场报告 ，2020 年航空航天领域 产品单价最高，达 41.4 万元/吨，主要由于航空航天领域对产品性能要 求较高，且一般采用小丝束，而小丝束的生产成本偏高。风电叶片/碳碳 复材单价相对较低，2020 年均价分别为 9.7/12.4 万元/吨。 图表图表8：2020年碳纤维各应用领域产品均价（万元年碳纤维各应用领域产品均价（万元/吨）吨） 来源： 2020 全球碳纤维复合材料市场报告 、中泰证券研究所 注：按照 20 年美元兑人民币平均汇率 6.9 进行换算 参数参数大丝束碳纤维大丝束碳纤维小丝

45、束碳纤维小丝束碳纤维小丝束高成本原因小丝束高成本原因 丝束规格48K24K 聚合组分92%AN，MA（IA 等） 氧化过程慢 原丝纯度允许一定杂质杂质含量严格控制纺丝速度慢 原丝性能重均分子量适中高重均分子量/高性能聚合/纺丝成本增加 氧化过程AN 含量少,氧化快高 AN 含量致使氧化慢长时高能耗 碳化工艺碳化温度相对较低有时需要较高温度碳化时间短影响有限 产品认证无需非常重要非常昂贵 应用领域应用领域丝束类型丝束类型类比等级类比等级备注备注 飞机小丝束/中小丝束T300T700T800 主要运用于机身、机翼、整流 章、地板、地板梁等 军工小丝束/中小丝束T300以上运用于装备的不同部位 汽车

46、小丝束-大丝束T300T700 主要运用于车身、底盘、保险 杠、电池、氢气燃料罐等 碳碳复材小丝束T300以上 主要运用于热场中坩埚、导流 筒、保温筒、加热器 氢能小丝束T700/T800主要应用于储氢瓶 风电大丝束T300以上主要运用于叶片、梁 轨道交通大丝束T300以上主要为车体 建筑小丝束-大丝束T300以上 应用于大型建筑物增加建筑物 的强度、耐腐蚀性。 体育小丝束-大丝束T300以上用于高档体育器材 41.4 15.9 15.9 15.9 15.9 13.8 13.8 13.8 12.4 12.4 12.4 9.7 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 请务必阅读正

47、文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 9 - 行业深度行业深度报告报告 1.2 原丝工艺、技术壁垒高；碳化环节资金壁垒高原丝工艺、技术壁垒高；碳化环节资金壁垒高 碳纤维流程复杂，存在工艺碳纤维流程复杂，存在工艺/技术技术/资金壁垒。资金壁垒。碳纤维生产流程分为原丝 制备环节/碳丝生产环节/复材生产环节。 首先， 产业链上游企业先从石油、 煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯，并经氨氧化后得到丙烯腈；丙烯 腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝。然后，产业链中下游 企业再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维；碳纤维可制成碳纤 维织物和碳纤维预浸料；碳纤维与树脂、陶瓷等材料

48、结合，可形成碳纤 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。 其中，其中， 原丝制备环节工艺原丝制备环节工艺/技术壁垒相对较高，技术壁垒相对较高，碳化碳化环节资金壁垒环节资金壁垒相对相对较高。较高。 图表图表9：PAN原丝原丝生产生产流程流程 图表图表10：PAN原丝到碳纤维流程原丝到碳纤维流程 来源：吉林碳谷公开发行说明书、中泰证券研究所 来源：帝人官网、中泰证券研究所 图表图表11：碳纤维碳纤维产业链全景图产业链全景图 来源：新材料在线、中泰证券研究所 请务必阅读正文之后的重要声明部分请务必阅读正文之后的重要声明部分 - 10 - 行业深度行业深度报告报告 碳纤维的核心技

49、术为原丝制备技术。碳纤维的核心技术为原丝制备技术。碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的 核心环节，碳纤维原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和 生产成本。 碳纤维的强度显著地依赖于原丝的微观形态结构及其致密性。 如果原丝的分子结构和聚集态结构存在不同程度的缺陷，必将严重影响 碳纤维的质量和性能。质量过关的原丝是产业化的前提，是稳定生产的 基础。根据碳纤维企业如何跨过高成本这道坎 ，碳纤维原丝占碳纤维 生产成本的一半以上，其性价比与供应稳定性是碳纤维产业链的重要影 响因素，直接影响着碳纤维的应用领域的广度。同时，不同原丝工艺生 产的原丝对碳化设备通过性能差异很大，通过性好的原丝适应设备的能 力

50、强，碳化设备与上游原丝特性匹配后，碳化生产设备对于上游原丝特 性适应能力具有较强的依赖性。 图表图表12：碳纤维的成本构成（碳纤维的成本构成（%） 来源： 碳纤维企业如何跨过高成本这道坎 、中泰证券研究所 碳纤维原丝制备的技术壁垒碳纤维原丝制备的技术壁垒/工艺差别主要体现在纺丝过程。工艺差别主要体现在纺丝过程。 碳纤维原丝 的工艺主要分为聚合过程、制胶过程（原液） 、纺丝三个过程。在纺丝过 程中，经过长期的技术研究和工程化实践，国际上形成了湿法纺丝和干 喷湿法纺丝两种原丝制备工艺。干喷湿法纺丝工艺具有碳纤维表面缺陷 少、拉伸性能和复合材料加工工艺性能优越、纺丝速度快等优点。根据 中复神鹰招股说