1、2022 年深度行业分析研究报告 目目 录录 1 碳纤维：轻质高强的碳纤维：轻质高强的“黑色黄金黑色黄金”. 1 1.1 碳纤维不同维度的分类 . 1 1.2 中游环节是产业链核心 . 3 1.2.1 重要中间产品：碳纤维织物和预浸料 . 3 1.2.2 低成本大丝束发展推动民用领域应用 . 6 1.2.3 干喷湿纺技术速度和性能优势明显 . 7 1.3 航空需求牵引高性能碳纤维发展 . 9 2 碳纤维市场需求碳纤维市场需求 . 10 2.1 全球市场需求稳定增长 . 10 2.2 中国市场近年需求提速 . 12 3 高端需求领域以航空航天和风电为主高端需求领域以航空航天和风电为主. 15 3

2、.1 航空航天领域 . 15 3.1.1 先进战机碳纤维用量提升 . 16 3.1.2 国产大飞机带来商用航空巨大市场 . 18 3.1.3 无人机发展迅速 . 19 3.1.4 导弹与航天应用增长 . 20 3.2 风电领域：中国需求占全球比重超过 60%. 23 4 4 高性能碳纤维市场供给格局高性能碳纤维市场供给格局 . 24 4.1 日美技术领先 . 25 4.2 中国企业追赶与突破 . 27 4.2.1 政策引导与碳纤维国产化之路 . 28 4.2.2 高端领域研发相继取得突破 . 30 4.3 积极扩产加速进口替代 . 31 5 主要上市企业主要上市企业 . 33 5.1 中航高科

3、：航空复材龙头 . 33 5.1.1 资产重组进入航空新材料赛道 . 33 5.1.2 聚焦主业，中航复材盈利能力不断提升 . 34 5.2 光威复材：国内碳纤维产业链最完整企业 . 36 5.2.1 系列化产品，军民品业务双轮驱动 . 36 5.2.2 应用领域拓展，三大板块共同推进 . 38 5.3 中简科技：专注航空航天，高性能碳纤维主力供应商 . 40 5.3.1 发源并深耕于航空航天领域 . 40 5.3.2 高技术壁垒带来高盈利能力 . 41 5.4 中复神鹰：国内干喷湿纺工艺领导者 . 43 5.4.1 高性能产品全覆盖，产能优势显著 . 43 5.4.2 下游应用广泛，业绩跨越

4、式增长 . 45 nMtMoPmPxPmRsQmPuNpNnM9P8QaQmOoOoMpNkPmMmRfQpNqQ6MqRoOuOqQqNwMnOqO 插图目录 图 1：碳纤维产业链 . 3 图 2：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产工艺示意图 . 3 图 3：碳纤维织物生产流程图 . 4 图 4：预浸料生产流程图 . 4 图 5：碳纤维中游产品及对应国内供应商 . 5 图 6：湿法纺丝示意图 . 7 图 7：干法纺丝工艺过程 . 7 图 8：干喷湿纺工艺过程 . 8 图 9：日本东丽高性能碳纤维产品 . 9 图 10：2007-2021 年全球碳纤维市场需求及增长率 . 10 图 11：2021

5、 年全球碳纤维下游需求量及比重（万吨） . 11 图 12：2021 年全球碳纤维下游需求金额及比重（百万美元） . 11 图 13：2020-2021 年全球碳纤维不同下游应用单价（万美元/吨） . 11 图 14：2007-2021 年中国碳纤维市场需求 . 12 图 15：碳纤维国产化率水平 . 12 图 16：2020-2021 年中国碳纤维需求量来源 . 13 图 17：2020-2021 年中国碳纤维需求金额来源 . 13 图 18：2020-2021 年中国不同需求来源碳纤维单价（万美元/吨） . 13 图 19：2021 年中国碳纤维下游需求量及比重（万吨） . 14 图 20

6、：2021 年全球与中国主要碳纤维下游需求领域比重 . 14 图 21：碳纤维主要应用领域 . 15 图 22：2015-2021 年全球及中国航空航天领域碳纤维需求增长情况 . 15 图 23：2021-2025 年全球航空航天领域碳纤维需求增长趋势 . 15 图 24：2021 年全球航空航天领域碳纤维分市场需求占比 . 16 图 25：2020-2021 年全球航空航天领域碳纤维分市场需求量（千吨） . 16 图 26：碳纤维复合材料在航空产品应用比例图 . 17 图 27：我国战斗机中碳纤维的应用 . 17 图 28：全球军机数量前十国家 . 18 图 29：中美战斗机代际对比 . 1

7、8 图 30：美国“全球鹰”无人侦察机 . 19 图 31：我国“雷鸟”碳纤维复合材料无人机 . 19 图 32：20182023 年我国无人机产业规模及增长预测 . 20 图 33：碳碳复合材料用于火箭发动机喷管 . 20 图 34：碳纤维在航天飞行器中的应用 . 20 图 35：2020-2021 我国火箭发射情况 . 22 图 36：20062020 年我国卫星导航与位置服务产业产值 . 22 图 37：风电叶片直径发展趋势 . 23 图 38：2015-2021 年全球及中国风电叶片碳纤维需求增长情况 . 23 图 39：2021-2025 年全球风电叶片碳纤维需求增长趋势 . 23

8、图 40：2015-2021 年全球及中国运行总产能（万吨）及增速 . 24 图 41：2021 年全球碳纤维主要生产企业运行产能及扩产计划（千吨） . 24 图 42：2021 年中国主要生产企业原丝及碳纤维运行产能（千吨） . 25 图 43：PAN 基碳纤维的主要发展历程 . 25 图 44：全球小丝束碳纤维的市场分布 . 26 图 45：全球大丝束碳纤维的市场分布 . 26 图 46：中国碳纤维发展历程 . 27 图 47：我国碳纤维产业化情况 . 30 图 48：中航高科公司及业务发展历程 . 33 图 49：中航高科 2017-2022Q1 营收及增速 . 34 图 50：中航高科

9、 2017-2022Q1 归母净利润及增速 . 34 图 51：中航高科 2017-2022Q1 毛利率与净利率 . 34 图 52：中航高科 2017-2022Q1 期间费用率 . 34 图 53：中航复材 2017-2021 年营收及增长率 . 35 图 54：中航复材 2017-2021 年净利润及增长率 . 35 图 55：中航复材 2017-2021 年净利率 . 35 图 56：光威复材技术发展历程 . 36 图 57：光威复材“521”发展战略 . 37 图 58：光威复材 2017-2022Q1 营收及增速 . 38 图 59：光威复材 2017-2022Q1 归母净利润及增速

10、 . 38 图 60：光威复材 2017-2022Q1 毛利率与净利率 . 38 图 61：光威复材 2017-2022Q1 期间费用率 . 38 图 62：光威复材 2018-2021 年三大板块收入（亿元） . 39 图 63：光威复材 2018-2021 年三大板块毛利率 . 39 图 64：中简科技 2017-2022Q1 营收及增速 . 41 图 65：中简科技 2017-2022Q1 归母净利润及增速 . 41 图 66：中简科技 2017-2022Q1 毛利率与净利率 . 42 图 67：中简科技 2017-2022Q1 期间费用率 . 42 图 68：中复神鹰发展历程 . 43

11、 图 69：中复神鹰 2021H 下游销售量（吨） . 45 图 70：中复神鹰 2021H 下游销售收入（万元） . 45 图 71：中复神鹰 2018-2022Q1 营收及增速 . 45 图 72：中复神鹰 2018-2022Q1 归母净利润及增速 . 45 图 73：中复神鹰 2018-2022Q1 毛利率与净利率 . 46 图 74：中复神鹰 2018-2022Q1 期间费用率 . 46 表格目录 表 1：不同原丝种类的碳纤维对比 . 1 表 2：小丝束与大丝束的性能对比 . 1 表 3：各形态碳纤维对比 . 2 表 4：高性能碳纤维分类 . 2 表 5：碳纤维复合材料分类 . 5 表

12、 6：小丝束碳纤维和大丝束碳纤维制备过程成本对比 . 6 表 7：大丝束碳纤维增产项目 . 6 表 8：三种纺丝工艺对比 . 7 表 9：国内公司干喷湿纺技术及产业化水平汇总 . 8 表 10：国内主要企业产品与日本东丽性能对比 . 9 表 11：各种飞行器减重的经济效益 . 16 表 12：碳纤维复合材料在民机中的应用情况 . 19 表 13：碳纤维复合材料在民机领域的需求预测 . 19 表 14：各种飞行器减重的经济效益 . 21 表 15：国外部分固体火箭发动机壳体应用碳纤维材料的情况 . 21 表 16：日、美主要碳纤维材料性能 . 26 表 17：碳纤维相关政策梳理 . 28 表 1

13、8：碳纤维部分国家专项支持项目 . 29 表 19：国内厂商/研究机构近年来技术突破 . 30 表 20：碳纤维核心生产商扩产计划 . 31 表 21：中航高科子公司情况及主要业务 . 33 表 22：光威复材主要产品 . 37 表 23：中简科技碳纤维技术发展历程 . 40 表 24：中简科技主要碳纤维产品 . 41 表 25：中复神鹰核心技术 . 43 表 26：中复神鹰主要产品 . 44 1 1 碳纤维：轻质高强的“黑色黄金”碳纤维：轻质高强的“黑色黄金” 碳纤维是一种含碳量高于 90%的无机纤维，是由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在 1000以上的高温环境下裂解碳化形成的

14、。其有着“轻质高强”的力学性能，比重只有钢材的五分之一左右，但强度可达到钢材的 57 倍，且具备耐高温、耐腐蚀、导电导热性好等优良性质，被称为新材料之王，也被称为“黑色黄金”。 碳纤维以其高强、高模、质轻的优异性能，成为发展国防军工与国民经济的重要战略物资。不仅在航空航天等军工领域有不可替代的地位，在风电叶片、体育休闲、压力容器、建筑防护、汽车交通等领域也大放异彩。 1.1 碳纤维不同维度的分类碳纤维不同维度的分类 碳纤维可以按照原丝种类、丝束规格、形态、力学性能等不同维度进行分类。 按照原丝类型分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基，其中 PAN 基由于其力学基由于其力学性能优良，应用领域

15、广泛，是当今碳纤维中的主要产品，产量占全球所有碳纤维总产量性能优良，应用领域广泛，是当今碳纤维中的主要产品，产量占全球所有碳纤维总产量的的 90%以上以上，因此目前碳纤维一般指 PAN 基碳纤维。后续内容中涉及碳纤维若无特殊说明，均指 PAN 基碳纤维。 表 1：不同原丝种类的碳纤维对比 分类分类 优势优势 劣势劣势 应用现状应用现状 聚丙烯腈（聚丙烯腈（PANPAN）基）基 成品品质优异，工艺较简单 已经成为碳纤维主流 沥青基沥青基 原料来源丰富，碳化收率高 原料调制复杂，产品性能较低 目前规模较小 粘胶基粘胶基 高耐温性 碳化收率低，技术难度大，设备复杂，成本高 主要用于耐烧蚀材料 及隔热

16、材料 资料来源：光威复材招股说明书，首创证券 按丝束规格可以分为24K以下的宇航级小丝束碳纤维(1K的含义为一条碳纤维丝束含 1000 根单丝）和 48K 以上的工业级大丝束碳纤维。目前小丝束碳纤维目前小丝束碳纤维主要由日本和主要由日本和韩国提供韩国提供。而大丝束碳纤维主要生产国是美国、德国与日本，产量大约是小丝束碳纤维。而大丝束碳纤维主要生产国是美国、德国与日本，产量大约是小丝束碳纤维的的 33%左右，最大支数发展到左右，最大支数发展到 480K。 表 2：小丝束与大丝束的性能对比 丝束规格丝束规格 拉伸强度拉伸强度 拉伸模量拉伸模量 应用领域应用领域 主要供应商主要供应商 小丝束小丝束 1

17、24K 35007000MPa 230680GPa 航空航天 日本东丽、日本东邦、日本三菱 大丝束大丝束 48K 35005000MPa 230290GPa 汽车、风电叶片、能源建筑、体育用品 美国卓尔泰克、德国西格里、日本东丽 资料来源：国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析，首创证券 按形态可分为长丝、短纤维和短切纤维。长丝应用在工业结构件和宇航结构件中，短纤维主要应用在建筑行业， 如短碳纤维石墨低频电磁屏蔽混凝土、 工业用碳纤维毡等，短切纤维主要与各类基体塑料混合做成改性碳纤维工程塑料， 再销售给注塑机厂制造成零部件。 2 表 3：各形态碳纤维对比 形态形态 纤维保留长度（纤维保留长度

18、（mmmm） 主要应用领域主要应用领域 长丝长丝 125 工业结构件和宇航结构件 短纤维短纤维 1 建筑行业 短切碳纤维短切碳纤维 19 碳纤维工程塑料 资料来源：短切碳纤维增强热塑性复合材料性能影响因素，首创证券 按力学性能分为通用型和高性能型， 通用型强度为 1000MPa、 模量为 100GPa 左右，高性能型碳纤维又分为高强型 （强度高性能型碳纤维又分为高强型 （强度 2000MPa、 模量、 模量 250GPa） 和高模型 （模量） 和高模型 （模量 300GPa以上），强度大于以上），强度大于 4000MPa 的又称为超高强型；模量大于的又称为超高强型；模量大于 450GPa 的称

19、为超高模型。的称为超高模型。 表 4：高性能碳纤维分类 力学性能分类及表示力学性能分类及表示 拉伸强度分类及表示拉伸强度分类及表示 拉伸弹性模量分类及表示拉伸弹性模量分类及表示 力学性能分类力学性能分类 表示表示 拉伸强度范围拉伸强度范围MPaMPa 表示表示 拉伸弹性模拉伸弹性模量范围量范围 GPaGPa 表示表示 高强型高强型 GQGQ 35004500 35 220260 22 45005500 45 高强中模型高强中模型 QZQZ 45005000 45 260350 26 50005500 50 55006000 55 60006500 60 65007000 65 70007500

20、 70 高模型高模型 GMGM 30003500 30 350400 35 高强高模型高强高模型 QMQM 55007000 55 350400 35 40005500 40 350400 35 400450 40 450500 45 500550 50 35004000 35 550600 55 600650 60 650700 65 资料来源：聚丙烯腈基碳纤维国家标准 GB/T26752-2020，首创证券 3 1.2 中游环节是产业链核心中游环节是产业链核心 碳纤维生产流程长，工艺、技术和资金壁较高，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。 上游主要为化工原材料供应环节

21、，从石油、煤炭、天然气等经过提炼、氨化等一系列流程后得到丙烯腈。中游为产业核心，由聚丙烯腈纺丝之后得到聚丙烯腈（中游为产业核心，由聚丙烯腈纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原）原丝，再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维丝，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各领域需要的最终产品。 图 1：碳纤维产业链 资料来源：中简科技招股说明书，首创证券 碳纤维产业链的核心是中游各环节， 从原丝到

22、碳纤维复合材料涉及到的工艺流程长，设备及生产线复杂，产品种类广泛，是典型的资本密集型和技术密集型行业。产业链中产业链中游涉及到的产品形式主要有碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料和碳纤维复合材料制品游涉及到的产品形式主要有碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料和碳纤维复合材料制品四大类。四大类。 1.2.1 重要中间产品：碳纤维织物和预浸料重要中间产品：碳纤维织物和预浸料 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维由于生产工艺相对简单，产品力学性能优异，为碳纤维主流，占市场份额的 90%以上。 图 2：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产工艺示意图 资料来源：中简科技招股说明书，首创证券 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的生产主要

23、分为两步，第一步是聚丙烯腈通过聚合、纺丝形成碳纤维原丝，第二步是原丝经过整理后，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。全过程流程长，工序多，技术和生产壁垒非常高。 4 碳纤维织物是碳纤维织物是碳纤维重要的应用形式。碳纤维重要的应用形式。碳纤维织物是通过连续碳纤维的相互交叉、绕结等构成的片状材料，按生产工艺的不同又分为碳纤维机织物、碳纤维针织物、碳纤维毡和碳纤维异型织造织物，国内主要以碳纤维机织物为主。国内供应碳纤维织物的企国内供应碳纤维织物的企业主要有光威复材和中简科技。业主要有光威复材和中简科技。 图 3：碳纤维织物生产

24、流程图 资料来源：光威复材招股说明书，首创证券 预浸料是原材料和最终复合材料制品之间的一种中间产品预浸料是原材料和最终复合材料制品之间的一种中间产品。 它的制造方法主要是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状，包括单项预浸料（无纬布）、双向预浸料(带、布)、束丝预浸料，是热压罐、模压、袋压、卷制等工艺中极其重要的中间材料，用于压力容器、航空航天、轨道交通、汽车轮船、体育器材、医疗器械等领域。国内提供预浸料的上市公司主要有光威复材和中航高科。国内提供预浸料的上市公司主要有光威复材和中航高科。 图 4：预浸料生产流程图 涂膜涂膜 预浸预浸 资料来源：光威复材招股说明

25、书，首创证券 5 碳纤维复合材料主要是以碳纤维为增强材料，以树脂等作为基体材料，经过复合制成的结构或功能材料。目前碳纤维复合材料以树脂基复合材料（目前碳纤维复合材料以树脂基复合材料（CFRP）为主，占全部）为主，占全部碳纤维复合材料市场份额的碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。以上。碳碳复合材料也是碳纤维复合材料家族的重要碳碳复合材料也是碳纤维复合材料家族的重要一员，其以极强的耐温性广泛应用于光伏热场部件和航天部件等领域，近年来随着光伏一员，其以极强的耐温性广泛应用于光伏热场部件和航天部件等领域，近年来随着光伏行业的迅猛发展，带动碳碳复材的需求激增行业的迅猛发展，带动碳碳复材的需求激增；20

26、21 年国内碳碳复材收入约年国内碳碳复材收入约 74 亿，成为亿，成为国内第三大应用市场。国内第三大应用市场。 表 5：碳纤维复合材料分类 分类分类 子分类子分类 特点特点 应用领域应用领域 树脂基复合材树脂基复合材（CFRPCFRP） 热固性树脂（TS） 强度、刚度高；酚醛树脂基耐热性好 宇宙飞行器外表面防热层及火箭喷嘴、航空航天结构材料、钓渔竿、建筑补强等 热塑性树脂（TP） 耐湿热、强韧、优良的成型加工性 碳碳/ /碳复合材料碳复合材料(C/C)(C/C) 由碳纤维及其制品(碳布等)增强的复合材料 低密度、耐烧蚀、抗热震、高导热、低膨胀、摩擦磨损性能优异 导弹弹头、固体火箭发动机喷管、航

27、天飞机、飞机刹车盘、人工骨骼等 金属基复合材料金属基复合材料(CFRM)(CFRM) 锕、铝、镍、铜 高比强度、高比模量、优异的疲劳强度 宇航结构材料、汽车、铁道、机械等 陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料(CFRC)(CFRC) 改善韧性、提高机械冲击/热冲击性 发动机高温部件等 橡胶基复合材料橡胶基复合材料(CFRR)(CFRR) 改善热疲劳性、提高使用寿命 管材、耐磨衬轮、特殊密封件等 资料来源：光威复材招股说明书，首创证券 我国从 20 世纪 60 年代开始研发聚丙烯腈基碳纤维。到目前为止，我国已经建立起了自己的碳纤维技术体系和较完整的碳纤维产业，涉及 10 多家企业和科研院所。产业链主要的

28、上市公司有中简科技、中复神鹰、中航高科以及光威复材。 图 5：碳纤维中游产品及对应国内供应商 资料来源：公司公告整理，首创证券 6 1.2.2 低成本大丝束发展低成本大丝束发展推动民用领域应用推动民用领域应用 碳纤维按丝束大小分类可分为小丝束和大丝束， 小丝束一般指丝束规格为 124K 的碳纤维，大丝束一般指丝束规格48K 的。小丝束力学性能优异，主要应用于航空航天小丝束力学性能优异，主要应用于航空航天领域；大丝束主要用于能源、交通运输、纺织等工业领域。领域；大丝束主要用于能源、交通运输、纺织等工业领域。 表 6：小丝束碳纤维和大丝束碳纤维制备过程成本对比 参数参数 大丝束碳纤维（大丝束碳纤维

29、（48K48K） 小丝束碳纤维（小丝束碳纤维（124K124K） 小丝束成本高的原因小丝束成本高的原因 聚合组分聚合组分 纯度要求一般，92%AN，MA 等 纯度要求高，92%AN，MA（IA 等） 提纯成本增加 原丝纯度原丝纯度 允许一定杂质 严格控制杂质含量 纺丝速度慢 原丝性能原丝性能 重均分子量适中 高重均分子量且分子量分布窄 聚合、纺丝成本增加 氧化过程氧化过程 AN 含量少使得氧化快、需控制放热集中 高 AN 含量致使氧化慢 长时高能耗致使成本增加 碳化工艺碳化工艺 碳化温度相对较低 有时需要较高温度 能耗高 产品认证产品认证 相对简单 非常关键、过程复杂 周期长、认证昂贵 资料来

30、源：国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析，首创证券 相较小丝束， 大丝束具有低成本和生产率高的优势。 大丝束采用低价的民用 PAN 丝作为原丝，其性能与制造小丝束碳纤维的特种原丝相差无几，但价格只是制备小丝束碳纤维原丝的四分之一；而通常原丝价格约占碳纤维制备成本的 60%，因此，大丝束碳纤维的价格只有小丝束碳纤维的 50%60%。 20 世纪 80 年代到 90 年代，休闲体育用品几乎全部由小丝束碳纤维制成。但自 20世纪 90 年代中期以来，大丝束碳纤维以较低的价格逐渐取代小丝束碳纤维，成为制备休闲体育用品的主要增强材料之一。并且随着汽车工业、风机叶片等相关行业的发展，随着汽车工业、风机

31、叶片等相关行业的发展，大丝束的需求量也快速增长，大丝束的需求量也快速增长，2019 年大丝束碳纤维市场份额为年大丝束碳纤维市场份额为 42.2%、2020 年达到年达到45.2%。 由于其低成本、高性价比、应用广的特点，大丝束碳纤维具有广阔的市场空间和发展潜力。国内企业也都在积极规划建设大丝束碳纤维扩产项目，未来 35 年将会是低成本大丝束发展的黄金时期。 表 7：大丝束碳纤维增产项目 扩产项目扩产项目 新增大丝束碳纤维产能新增大丝束碳纤维产能 预计达产时间预计达产时间 光威复材光威复材 内蒙古光威低成本碳纤维项目规划产能 1 万吨 10000 吨 2022 年投产 4000吨 上海石化上海石

32、化 12000 吨大丝束碳纤维项目 12000 吨 预计 2022 年实现6000 吨产能，2024年全面完成 新创碳谷新创碳谷 大丝束碳纤维及结构件项目 19000 吨 2022 年 资料来源：赛奥碳纤维，首创证券 7 1.2.3 干喷湿纺技术速度和性能优势明显干喷湿纺技术速度和性能优势明显 原丝制备工艺为碳纤维的核心技术，一般质量稳定的合格原丝，用 2.2kg 左右的原丝可生产出 1kg 碳纤维，而质量差的原丝，则需要 2.5kg 甚至更高，这就加大了生产成本。在碳纤维生产中原丝要占总成本的在碳纤维生产中原丝要占总成本的 50% 65%，所以原丝质量的好坏直接决定了碳，所以原丝质量的好坏直

33、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。纤维产品的质量、产量、生产成本和市场竞争能力。 原丝生产工艺有湿法纺丝、干法纺丝和干喷湿纺三种，目前应用较多的是湿纺和干喷湿纺。 表 8：三种纺丝工艺对比 湿法纺丝湿法纺丝 干法纺丝干法纺丝 干喷湿纺干喷湿纺 纺速纺速 纺丝纺速速度慢，一般 80 米/分左右 纺丝速度一般，200500 米/分 纺丝纺速速度快，一般600 米/分 纤维质量纤维质量 纤维表面有沟槽，体密度一般 耐氯性较差 纤维表面光亮平滑，纤维致密，密度较高 生产成本生产成本 较高 居中 较低 资料来源：公开资料整理，首创证券 湿法纺丝是 PAN 基碳纤维生产中应用最早和最

34、广泛的一种。这种纺丝方法是喷丝板浸入在溶液中，纺丝细流由于浓度差异、产生由表及里的剧烈凝固过程。但是由于外层与内层扩散的剧烈程度不同，开始扩散的时间存在差异，通常会使得纤维内部和表层结构差异性比较大，表皮结构致密、芯层结构松散，化学结构杂乱。这些缺陷会遗传给碳纤维，且速度受溶剂和凝固剂双扩散速度和凝固浴的流体阻力等限制较低，工艺流程复杂，生产成本较高。 干法纺丝和湿法纺丝一样，都是溶液纺丝中的一种。若成纤高聚物可以找到一种沸点较低、溶解性能又好的溶剂制成纺丝液，此时可以将纺丝溶液从微细的小孔吐出，进入加热的气体中；纺丝液中的溶剂挥发，高聚物丝条逐渐凝固，经拉伸定型洗涤干燥等后处理过程便可得到成

35、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。缺点在于生产的纤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。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。 图 6：湿法纺丝示意图 图 7：干法纺丝工艺过程 资料来源：干湿法与湿法PAN基碳纤维制备过程中纤维结构性能的差异性研究，首创证券 资料来源：赛奥碳纤维，首创证券 8 干喷湿纺工艺有效结合了干法和湿法， 将成纤高聚物溶解在某种溶剂中制备成具有适宜浓度的纺丝溶液，再将该纺丝溶液从微细的小孔吐出。首先经过一段很短的空气夹层，在此

36、处由于丝条所受阻力较小，处于液晶态的高分子有利于在高倍拉伸条件下高度取向；而后丝条再进入低温的凝固浴完成固化成型，并使液晶大分子处于高度有序的冻结液晶态，制得的成品纤维，具有高强度、高模量的力学性能。干喷湿纺在纺丝速度和干喷湿纺在纺丝速度和原丝性能方面均具有明显优势，具有生产效率高、碳纤维品质好、生产成本低等优点。原丝性能方面均具有明显优势，具有生产效率高、碳纤维品质好、生产成本低等优点。目前国际高端牌号碳纤维主要采用干喷湿纺技术，如目前国际高端牌号碳纤维主要采用干喷湿纺技术，如 T700、T800、T1000。 图 8：干喷湿纺工艺过程 资料来源：光威复材招股说明书，首创证券 国际上日本东丽

37、和美国赫氏率先实现了干喷湿纺工艺的突破，纺丝速度高达国际上日本东丽和美国赫氏率先实现了干喷湿纺工艺的突破，纺丝速度高达6001200 米米/分。我国干喷湿纺工艺由中复神鹰于分。我国干喷湿纺工艺由中复神鹰于 2013 年突破，使纺丝速度达到每分钟年突破，使纺丝速度达到每分钟400 米米/分以上，是传统湿法纺丝的分以上，是传统湿法纺丝的 5 倍。倍。但由于干喷湿纺工艺技术难度较大，仅有少量企业掌握该生产技术并形成成熟的碳纤维产品， 目前国内大部分碳纤维制造企业仍以湿法纺丝工艺为主。 表 9：国内公司干喷湿纺技术及产业化水平汇总 公司公司 干喷湿纺技术水平及对应产业化水平的对比干喷湿纺技术水平及对应

38、产业化水平的对比 中复神鹰中复神鹰 在国内率先实现了千吨级干喷湿纺关键技术突破，建成了国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线，已实现成熟的干喷湿纺碳纤维工业化生产，产品覆盖 T700、T800、T1000、M30、M35、M40 等级别，现对外销售碳纤维均为干喷湿纺产品。 光威复材光威复材 2020 年实现了干喷湿纺原丝线全纺位高速运行，对外销售干喷湿纺碳纤维产品主要为 T700 级别。 中简科技中简科技 目前规模化生产产品为 ZT7 系列湿法产品，曾受让取得山西煤化所“干喷湿纺高性能 CCF-3 制备技术”。 恒神股份恒神股份 已掌握碳纤维原丝干喷湿纺产业化技术，建成年产量达 2200 吨

39、的干喷纺原丝生产线，目前对外销售产品大部分为湿法产品。 资料来源：中复神鹰招股说明书，首创证券 9 1.3 航空需求牵引高性能碳纤维发展航空需求牵引高性能碳纤维发展 拉伸强度和拉伸模量是衡量碳纤维性能最主要的两大指标。 2011 年我国 聚丙烯腈基碳纤维标准正式发布实施，对标日本东丽产品性能将高性能碳纤维按拉伸模量和强度分为高强型（GQ）、高强中模型（QZ）、高模型（GM）、高强高模型（QM）四种类型。 图 9：日本东丽高性能碳纤维产品 资料来源：日本东丽官网，首创证券 在航空需求的牵引下，国产碳纤维高性能化技术不断研发成功，已进入有序化发展阶段。目前目前国内碳纤维企业已国内碳纤维企业已实现了

40、国产实现了国产 T300 级和级和 T700 级碳纤维级碳纤维规模化规模化生产生产与稳定与稳定供应，性能均已达到甚至高于国际水平供应，性能均已达到甚至高于国际水平，例如光威复材的 GQ3522（T300 级）、中简科技的 ZT7 系列（高于 T700 级）均为国内航空航天领域稳定供货产品。还实现了 T800级、M40J 级碳纤维的工程化生产，T1000 级、T1100 级、M55J 级高性能碳纤维也已经突破关键制备技术，批量化生产与应用指日可待。 表 10：国内主要企业产品与日本东丽性能对比 资料来源：中复神鹰招股说明书，首创证券 牌号拉伸强度(MPa)拉伸模量(GPa)牌号拉伸强度(MPa)

41、拉伸模量(GPa)牌号拉伸强度(MPa)拉伸模量(GPa)牌号拉伸强度(MPa)拉伸模量(GPa)T3003530230TZ3003530230SYT454000230SYT45S4500230SYT494700230T700S4900230 SYT49S4900230 TZ700S4900230TZ700G4900255ZT74900235265TZ800H5490294ZT85,50029010T800S5880294TZ800S5880294ZT95,80033010SYT55S5900295T1000G6370294TZ1000G6370294SYT656400295M35J4510、

42、4700343SYM354900340M40J4400377SYM404700375TZ40J4410377ZM40J4,40038010日本东丽中复神鹰光威复材中简科技T300级T700级T800级T1000级高强高模类别 10 2 碳纤维市场需求碳纤维市场需求 碳纤维具有目前其他任何材料无可比拟的综合性能， 被广泛应用于国防工业以及高性能民用领域，涉及航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等行业，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料。 2.1 全球市场需求稳定增长全球市场需求稳定增长 全球碳纤维需求稳步增长。2020 年全球碳纤维需求在疫情的影响仍然突破年全球碳纤维需求在

43、疫情的影响仍然突破 10 万吨万吨级，达到级，达到 10.69 万吨，同比增长万吨，同比增长 3%；2021 年又同比增长年又同比增长 10.4%、需求达需求达 11.8 万吨万吨。从从2015 年至年至 2021 年，年，全球全球碳纤维需求碳纤维需求量量 CAGR 为为 12.2%。 图 10：2007-2021 年全球碳纤维市场需求及增长率 资料来源：2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 全球市场看，2021 年碳纤维需求前三领域依次为风电叶片、航空航天和体育休闲，三者总计占比 57.7%。其中，风电叶片需求量为 3.3 万吨、占比 28%，占比较 2020 年下降 0.6 个百分

44、点；风电叶片被普遍认为是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，必须使用质量轻、强度高、刚性好的碳纤维。体育市场对比 2020 年有强劲的增长、增幅高达 20%，回到了全球第二大市场地位。第三为航空航天，需求量与 2020 年持平、均为 1.65 万吨，占比 15%、较 2020 年下降 1.4%，主要是因为民航业受疫情冲击影响较大。 从需求金额来看， 2021 年全球碳纤维的销售金额为 34 亿美元， 同比 2020 年的 26.15亿美元增长了 30%；一方面需求量增长 10.4%，另一方面由于供不应求、碳纤维总体价格上涨 20%左右。其中，航空航天领域需求金额连续居于首

45、位，2021 年销售金额高达11.88 亿美元、 占全球碳纤维销售金额的 34.9%， 该领域碳纤维价格约为其他领域均价的3 倍。金额占比第二和第三的分别为风电叶片和体育休闲领域。 11 图 11：2021 年全球碳纤维下游需求量及比重（万吨） 图 12：2021 年全球碳纤维下游需求金额及比重（百万美元） 资料来源： 2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 资料来源： 2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 2021 年由于整个碳纤维市场的紧缺，价格行情在 2020 年基础上持续走高，均价总体上涨 20%左右。细分来看，除航空航天领域外，碳纤维的单价相差不大、基本在 2.5万美元

46、/吨上下浮动。 航空航天领域价格高达 7.2 万美元/吨， 这与航空航天领域整体较高的技术壁垒以及旺盛增长的需求有关。 图 13：2020-2021 年全球碳纤维不同下游应用单价（万美元/吨） 资料来源：2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 12 2.2 中国市场近年需求中国市场近年需求提速提速 20062011 我国碳纤维的需求量呈波动状态，主要原因是在全球碳纤维供应不足的情况下， 美国、 日本对中国实行出口限制， 导致中国碳纤维需求长期被抑制。 尤其是 2008年和 2010 年，国内碳纤维市场的需求量甚至出现负增长。2011 年开始，国内碳纤维需年开始，国内碳纤维需求量快速增长求

47、量快速增长，并在，并在 2018 年以来保持年以来保持 25%以上增速，以上增速，20152021 年国内碳纤维年国内碳纤维需求量需求量CAGR 达达 23.2%。 图 14：2007-2021 年中国碳纤维市场需求 资料来源：2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 2021 年，我国碳纤维需求为 6.24 万吨，较 2020 年增长 27.7%，远超同期全球市场10.4%的增幅。一方面因为全球风电叶片对碳纤维需求大幅增长，国际风电叶片代工由欧洲转向国内，带来国内该领域的碳纤维需求激增；另一方面，国内民航领域的需求占比远小于全球民航领域需求占比，因此受疫情负面影响相对较小。 图 15：碳

48、纤维国产化率水平 资料来源：2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 长期以来， 国内碳纤维市场中进口碳纤维的供给量远超国产碳纤维， 2009 年国产率仅有 12.7%； 但随着我国碳纤维技术升级和产业化发展， 国产碳纤维已逐渐打破了日本、 13 美国长期对我国的技术封锁和市场垄断。 2021 年国产碳纤维销量为 2.9 万吨， 相比 2020年的 1.85 万吨增长 58.1%；连续多年超 30%的增长率，说明国产碳纤维的巨大进步。2021 年国产化比率已达 46.9%， 较 2020 年提升 9.1 个百分点。 赛奥碳纤维之前预计 2025年国产能超过进口，现在基本可以确认 2022

49、年就会提前完成。 从碳纤维供应来看，日本和韩国仍为我国主要碳纤维进口地区。2021 年，我国从日本、中国台湾、美国、墨西哥等地区的碳纤维进口量均有不同程度的降低，尤其日本与韩国， 进口量占比从 2020 年的 15%降至 11%； 除了日本对中国碳纤维出口管制的原因，碳纤维国产化步伐的加快也是关键的因素。 由于国内进口小丝束主要供应商为日本东丽和韩国晓星，2020 年 8 月日本开始限制出口，韩国进口量增长较大，占比从 2020 年的5%增长至 8.5%。 2021 年，由于整个碳纤维市场的供不应求，价格行情在 2020 年基础上持续走高；进口碳纤维及其制品数量同比仅增加了 9.2%，而金额增

50、加了 26%。国产碳纤维也呈现相同情况，数量同比增加 58.1%，但金额同比增加了 105.5%。 图 16：2020-2021 年中国碳纤维需求量来源 图 17：2020-2021 年中国碳纤维需求金额来源 资料来源： 2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 资料来源： 2021全球碳纤维复合材料市场报告，首创证券 从碳纤维单价来看，日本的碳纤维进口价格最高，3.4 万美元/吨，主要由于从日本进口的碳纤维主要是应用于航空航天领域的高端碳纤维，且以小丝束产品为主；美国、墨西哥、匈牙利则主要提供大丝束产品。 图 18：2020-2021 年中国不同需求来源碳纤维单价（万美元/吨） 资料来源