1、 建议投资者谨慎判断，据此入市，风险自担。 新材料新材料行业行业 推荐 （首次） 应用领域广阔应用领域广阔，军用推动高端碳纤维需求军用推动高端碳纤维需求 风险评级：中风险 碳纤维专题报告 2020 年 4 月 22 日 投资要点：投资要点： 李隆海 SAC 执业证书编号： S0340510120006 电话： 邮箱：LLH 细分行业评级细分行业评级 行业指数行业指数走势走势 资料来源：东莞证券研究所，Wind 相关报告相关报告 碳纤维简介碳纤维简介。碳纤维是由聚丙烯腈（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用 高温分解法在1,000摄氏度以上高温的惰性气体下碳化制成的，是一种

2、含 碳量在90%以上的无机高分子纤维。碳纤维“刚柔并济” ，具有出色的力学 性能和化学稳定性，密度不到钢的1/4、强度是钢的5-7倍，是目前已大量 生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。 广泛应用 于军工、航空航天、体育用品、汽车工业等领域。 全球碳纤维供需全球碳纤维供需。根据赛奥碳纤维数据：2009-2018年，全球碳纤维需求 量从3.55万吨增长到9.26万吨，风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车占 碳纤维需求量的74%，航天航空占碳纤维需求金额的49%。2018年，全球碳 纤维理论产能达到15.48万，美国、日本、中国碳纤维理论产能占比到达 60%，集中度非常高。 我国碳

3、纤维情况： “有产能，无产量”现象严重我国碳纤维情况： “有产能，无产量”现象严重。2009-2018年，我国碳纤 维需求量从8600吨增长到31000吨。 2018年我国碳纤维需求量为3.10万吨， 占全球碳纤维需求量的33.5%，体育器材领域需求占近一半。2018年，我 国碳纤维进口量2.20万吨，占比需求量的71%；国产碳纤维0.90万吨，占 比29%。2018年我国碳纤维理论产能为2.68万吨，占全球碳纤维产能的 17.3%；2018年我国碳纤维销量只有9000吨，假设产销率100%，国内碳纤 维产能利用率大概33.6%。 我国军机升级换代加速促进我国军机升级换代加速促进高端高端碳纤维

4、需求碳纤维需求。碳纤维因其“轻而强”和 “轻而硬”的特性，被广泛应用于战斗机和直升机的机体、主翼、尾翼、 刹车片及蒙皮等部位，减重效果显著，并且碳纤维复合材料逐渐从承力、 次承力结构向主承力结构方向发展。 我国新型战斗机使用碳纤维复合材料 比例不断提升，而我国仍有三成比例作战飞机是二代作战飞机。 .我国民用我国民用大飞机量产将带来大量碳纤维需求大飞机量产将带来大量碳纤维需求。 C919机身中碳纤维复合材 料用量约为12%， 正在研发的C929机身中碳纤维复合材料有望超过50%。 大 飞机C919，后续的C919量产，将带来国内碳纤维新的需求。目前国内中游 下游碳纤维复材企业已经广泛参与到型号配

5、套过程中， 个别上游纤维企业 也开始进入到PCD适航认证阶段。 产品主要应用于军品的国内少数碳纤维企业获得持续盈利。产品主要应用于军品的国内少数碳纤维企业获得持续盈利。 我国碳纤维市 场中的企业，如果产品需求主要是国内军工（碳纤维相对高端） ，企业盈 利能力就相对较好； 如果产品需求主要面对低端的民用领域，企业盈利能 力就普遍较弱。 相关上市公司有光威复材 （300699） 和中简科技 （300777） 。 风险风险提示提示：需求低于预期，行业政策风险，产品研发风险。 -35.00% -30.00% -25.00% -20.00% -15.00% -10.00% -5.00% 0.00% 5.

6、00% 10.00% 非金属新材料(申万)沪深300 专 题 报 告 专 题 报 告 行 业 研 究 行 业 研 究 证 券 研 究 报 告 证 券 研 究 报 告 碳纤维专题报告 2 目 录 1.碳纤维简介碳纤维简介 . 4 2.碳纤维行业情况碳纤维行业情况 . 7 2.1 全球碳纤维情况 . 7 2.2 我国碳纤维情况：“有产能，无产量”现象严重 . 9 2.3 碳纤维价格差异非常大 . 11 3. 我国军机升级换代加速促进高端碳纤维我国军机升级换代加速促进高端碳纤维需求需求 . 12 4.我国民用大飞机量产将带来大量碳纤维需求我国民用大飞机量产将带来大量碳纤维需求 . 14 5.国内碳纤

7、维上市公司对比分析国内碳纤维上市公司对比分析 . 15 5.1 盈利能力：产品主要应用于军品的国内少数碳纤维企业获得持续盈利 . 15 5.2 光威复材和中简科技对比分析 . 16 5.3 碳纤维的生产成本中折旧成本占比非常高 . 17 插图目录 图 1：碳纤维产业链 . 4 图 2：白色的为碳纤维原丝，黑色的为碳纤维成品 . 5 图 3：碳纤维织物（机织物） . 5 图 4：碳纤维应用领域广泛 . 7 图 5：全球碳纤维需求量（万吨） . 8 图 6：2018 年全球碳纤维下游需求不同行业占比情况（需求量）. 8 图 7：2018 年全球碳纤维下游需求不同行业占比情况（销售金额）. 8 图

8、8：2018 年全球各国碳纤维理论产能占比情况 . 9 图 9：2018 年我国碳纤维下游需求情况 . 10 图 10：2018 年我国碳纤维需求中进口来源情况（按量测算） . 10 图 11：我国碳纤维主要生产企业产能情况（万吨） . 11 图 12：我国战斗机使用碳纤维复合材料比例也不断提升 . 13 图 13：二代作战飞机仍占我国作战飞机中三分之一 . 13 图 14：歼-20 . 14 图 15：直 20 . 14 图 16：C919 . 14 图 17：公司与同行业上市公司盈利对比 . 15 图 18：光威复材和中简科技收入对比（亿元） . 16 图 19：光威复材和中简科技净利润对

9、比（万元） . 16 图 20：光威复材和中简科技 ROE 对比 . 16 图 21：光威复材和中简科技碳纤维及织物毛利率对比 . 17 pOqPoOqMtOpRoMqRzRpOtQaQbP7NmOmMoMpPfQqQqMjMsQpM7NrRuMNZtPsOxNnQmM 碳纤维专题报告 3 表格目录 表 1：碳纤维按照原丝类型分类 . 4 表 2：碳纤维按照丝束大小分类 . 5 表 3：碳纤维按照拉伸强度及模量分类 . 5 表 4：碳纤维湿法纺丝与干湿法纺丝的差别 . 6 表 5：碳纤维的主要性能特点 . 6 表 6：碳纤维与其他主要材料性能对比 . 6 表 7：各种飞行器减重的经济效益数据分

10、析表 . 7 表 8：2018 年全球碳纤维应用分市场情况 . 9 表 9：我国碳纤维需求情况（吨） . 10 表 10：碳纤维不同应用领域价格差异 .11 表 11：国内公司碳纤维单位售价和成本情况（元/千克） . 12 表 12：美国军用飞机所用不同材料占比情况 . 12 表 13：光威复材和中简科技碳纤维产销量情况 . 16 表 14：碳纤维生产成本中折旧占比情况 . 17 表 15：重点公司盈利预测及投资评级（2020/4/20） . 18 碳纤维专题报告 4 1.碳纤维简介碳纤维简介 碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF）是由聚丙烯腈（PAN） （或沥青、粘胶）等有机 母体纤

11、维采用高温分解法在1,000摄氏度以上高温的惰性气体下碳化（其结果是去除碳 以外绝大多数元素）制成的，是一种含碳量在90%以上的无机高分子纤维。 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：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； 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，作为生产碳纤维复合材料的原材料；碳 纤维与树脂、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。 图1：碳纤维产业链 资料来源：中简科技招股说明书，

12、东莞证券研究所 碳纤维分类：碳纤维分类： 目前市场销售的90%以上的碳纤维，是以聚丙烯腈（PAN）纤维为原料制成的聚丙烯 腈基碳纤维，其它还包括沥青、粘胶基碳纤维。 表1：碳纤维按照原丝类型分类 分类 优势 劣势 应用现状 聚丙烯腈（PAN）基 成品品质优异，工艺较简 单，产品力学性能优良 - 已经成为碳纤维主流 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 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 隔热材料 资料来源：光威复材招股说明书，东莞证券研究所 碳纤维按照丝束大小分类被划分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和

13、大丝束。 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。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；大丝束碳纤维生产成本相对较低，具有更 碳纤维专题报告 5 高的性价比，但是相对大丝束碳纤维在一些性能上相对劣势。 表2：碳纤维按照丝束大小分类 分类 特点 应用领域 小丝束 初期以 1K、3K、 6K 为主，逐 渐发展为 12K 和 24K 主要应用于国防军工等高科技领域，以及体育休闲用品，如 飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球拍等 大丝束 48K 以上碳纤维称为大丝束碳 纤维， 包括 48K、 60K、 80K 等 主要应用于工业领域，包括：纺织、

14、医药卫生、机电、土木 建筑、交通运输和能源等 资料来源：光威复材招股说明书，东莞证券研究所 表3：碳纤维按照拉伸强度及模量分类 按力学性能分类 国家标准牌号 日本东丽牌号 高强型 GQ3522 T300 GQ4522 T700 高强中模型 QZ5526 T800 QZ6026 T1000 高模型 GM3040 M40 高强高模型 QM4035 M40J QM4040 M46J QM4045 M50J QM4050 M55J QM4055 M60J 资料来源：光威复材招股说明书，东莞证券研究所 图2：白色的为碳纤维原丝，黑色的为碳纤维成品 图3：碳纤维织物（机织物） 资料来源：光威复材招股说明书

15、，东莞证券研究所 资料来源：光威复材招股说明书，东莞证券研究所 碳纤维原丝：碳纤维原丝：原丝生产按照聚合和纺丝的连续性主要分为一步法和两步法，按照纺 丝方法主要分为湿法纺丝和干湿法纺丝。干湿法纺丝生产速度快、效率高，生产成本较 低。根据PAN基碳纤维生产成本分析及控制措施 ，在同样的纺丝装备及能源消耗条件 下，干湿法纺丝的综合产量是湿法纺丝的 2-8倍，PAN基碳纤维丝束的生产成本可降低 75%。理论上，生产1kg的碳纤维需要消耗2kg的PAN原丝，原丝占PAN基碳纤维成本的50% 左右。 碳纤维专题报告 6 表4：碳纤维湿法纺丝与干湿法纺丝的差别 项目 湿法纺丝 干湿法纺丝 喷丝孔直径 小，

16、 0.050.075mm 大， 0.100.30mm 纺丝液 中、低分子量和固含量 高分子量，高固含量，高粘度 牵伸率 喷丝后为负牵伸，一般负率 20%50% 喷丝后为正牵伸， 一般正率 100%400% 纺速 纺丝纺速速度慢，一般 80m/min 左右 纺丝纺速速度快，可在 300m/min 左右 纤维 纤维表面有沟槽，体密度一般 纤维表面光亮平滑，纤维致密，密度较高 纺丝温度 纺丝温度较高，一般为 50-70 度 纺丝温度较低，一般为 40-45 度 资料来源：光威复材招股说明书，东莞证券研究所 碳纤维应用：碳纤维应用： 碳纤维“刚柔并济” ，具有出色的力学性能和化学稳定性，密度不到钢的1

17、/4、强度 是钢的5-7倍，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的 纤维，并具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性 高、热及湿膨胀系数低、X光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽效应等特点，是发展国防 军工与国民经济的重要战略物资，广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业、 能源装备、医疗器械、工程机械、交通运输、建筑及其结构补强等领域。 表5：碳纤维的主要性能特点 性能特点 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，

18、比铝合金大 12 倍 耐超高温 在非氧化气氛条件下，可在 2000时使用，在 3000的高温下不融熔软化 耐低温 在-180低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧很柔软 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的高温突然降到室温也不会炸裂 资料来源：高科技纤维与应用，东莞证券研究所 表6：碳纤维与其他主要材料性能对比 材料 密度 （g/cm3） 抗拉强 度(Gpa) 拉伸模 量(Gpa) 优点 缺点 碳纤维 1.5-2 2.0-7.0 200-700 力学性能优异，

19、轻量化程 度高 成本高，制造工艺复杂难度大 玻璃纤维 2 1.5 42 优秀的绝缘、耐高温、抗 腐蚀能力，价格较低 性脆，耐磨性较差 铝合金 2.8 0.47 75 制造技术成熟，物理性能 良好 成本较高，承载能力、耐高温 性较弱 钛合金 4.5 0.96 114 热膨胀系数低，可塑性良 好，抗腐蚀，环保 成本较高，比重较大 高强钢 7.8 1.08 210 制造技术成熟，耐腐蚀性 好，成本低廉 机械性能较弱，强度偏低 资料来源： PAN 基碳纤维的生产与应用 ，东莞证券研究所 碳纤维专题报告 7 图4：碳纤维应用领域广泛 资料来源：赛奥碳纤维，东莞证券研究所 用碳纤维复合材料代替钢或者铝，减

20、重效率可达到20%-40%，因此在航空航天领域 得到广泛青睐。飞机结构材料约占起飞总重量的30%左右，减轻结构材料的重量可以带 来许多好处。对军用飞机而言，减重在节省燃油的同时扩大了作战半径，提高了战场生 存力和战斗力；对于客机而言，减重节省了燃油、提高了航程和净载能力，具有显著的 经济效益。 表7：各种飞行器减重的经济效益数据分析表 种类 效益/（美元/KG） 轻型民航机 60 直升机 100 航空发动机 450 战斗机 450 干线飞机 450 超音速民航机 1000 近地轨道卫星 2000 同步轨道卫星 20000 航天飞机 30000 资料来源：中简科技招股说明书，东莞证券研究所 2.

21、碳纤维行业情况碳纤维行业情况 2 2.1.1 全球全球碳纤维碳纤维情况情况 全球碳纤维需求：全球碳纤维需求： 根据赛奥碳纤维数据：2009-2018年，全球碳纤维需求量从3.55万吨增长到9.26万 吨，10年增长了1.6倍。 碳纤维专题报告 8 图5：全球碳纤维需求量（万吨） 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车占碳纤维需求量的风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车占碳纤维需求量的7 74 4% %。2018年，全球碳纤 维需求量9.26万吨，其中风电叶片需求量2.20万吨，占比23.76%；航空航天需求量2.10 万吨，占比22.68

22、%；体育休闲需求量1.43万吨，占比15.44%；汽车需求量1.08万吨，占 比11.66%。 航天航空航天航空占碳纤维需求金额的占碳纤维需求金额的4 49 9% %。从金额的角度，2018年，全球碳纤维25.71亿美 元，其中应用于航天航空领域销售金额12.60亿美元，占49.0%；体育休闲领域销售金额 3.29亿美元，占比12.8%；风电叶片领域销售金额3.08亿美元，占比12.0%；汽车领域销 售金额1.94亿美元，占比1.94亿美元，占比7.6%。 应用于航天航空领域的碳纤维，销售量虽然只占22.7%，但是销售金额占49.0%。应 用于航天航空领域的碳纤维销售均价60美元/吨，远高于其

23、他应用领域的销售价格。 图6：2018年全球碳纤维下游需求不同行业占比情 况（需求量） 图7：2018年全球碳纤维下游需求不同行业占比 情况（销售金额） 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券 研究所 3.64 3.55 4.27 4.41 4.63 5.01 5.35 6.84 7.65 8.42 9.26 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2008200920001620172018 全球碳纤维需求量 23.76% 22.68% 15.44% 11.66%

24、26.46% 风电叶片航空航天体育休闲汽车其他 49.00% 12.80% 12.00% 7.60% 18.60% 航空航天体育休闲风电叶片汽车其他 碳纤维专题报告 9 表8：2018年全球碳纤维应用分市场情况 应用 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 其他 总量 需求 （千 吨） 21 14.3 22 10.8 7.6 6.2 3.5 2.5 1.3 1 1 1.4 92.6 数量 （份 额） 22.7% 15.4% 23.8% 11.7% 8.2% 6.7% 3.8% 2.7% 1.4% 1.1% 1.1% 1.5

25、% 100% 美元 / 千克 60 23 14 18 18 20 20 18 23 23 23 20 28 需求(百 万美元） 1260 329 308 194 137 124 70 45 30 23 23 28 2571 百分比 49.0% 12.8% 12.0% 7.6% 5.3% 4.8% 2.7% 1.8% 1.2% 0.9% 0.9% 1.1% 100% 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 全球全球碳纤维供给：碳纤维供给： 美国、日本、中国碳纤维美国、日本、中国碳纤维理论理论产能占比到达产能占比到达6 60 0% %，集中度非常高，集中度非常高。根据赛奥碳纤

26、维 数据： 2018年， 全球碳纤维理论产能达到15.48万 （小丝束9.77万吨， 大丝束5.71万吨） ， 其中，美国碳纤维理论产能为3.73万吨，占比24%；日本碳纤维理论产能为2.91万吨， 占比19%；中国大陆的碳纤维产能为2.68万吨，占比17%，另外匈牙利（1万吨） 、墨西哥 （1万吨） 、中国台湾（0.88万吨）和法国（0.82万吨） 。 图8：2018年全球各国碳纤维理论产能占比情况 资料来源：赛奥碳纤维，东莞证券研究所 2 2. .2 2 我国碳纤维我国碳纤维情况：情况： “有产能，无产量”现象严重“有产能，无产量”现象严重 我国碳纤维需求量情况我国碳纤维需求量情况：1 1

27、0 0年增长了年增长了2 2.6.6倍，倍，体育器材占需求的近一半体育器材占需求的近一半 2009-2018年， 我国碳纤维需求量从8600吨增长到31000吨， 10年增长了2.6倍。 2018 年我国碳纤维需求量为3.10万吨，相对2017年增长32%，占全球碳纤维需求量的33.5%。 24.10% 18.80% 17.31% 6.46% 6.46% 5.68% 5.30% 15.89% 美国日本中国大陆匈牙利墨西哥中国台湾法国其他 碳纤维专题报告 10 表9：我国碳纤维需求情况（吨） 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 20

28、18 需求总量 8200 8600 9433 9297 8132 15111 14793 16908 19563 23487 31000 需求增速 4.9% 9.7% -1.4% -12.5% 85.8% -2.1% 14.3% 15.7% 20.1% 32.0% 进口 8000 8400 8983 8497 7452 13611 12793 14408 15963 16087 22000 进口占比 97.6% 97.7% 95.2% 91.4% 91.6% 90.1% 86.5% 85.2% 81.6% 68.5% 71.0% 国产 200 200 450 800 680 1500 2000

29、 2500 3600 7400 9000 国产占比 2.4% 2.3% 4.8% 8.6% 8.4% 9.9% 13.5% 14.8% 18.4% 31.5% 29.0% 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 我国碳纤维下游应用领域只要集中在体育器材，占需求量的近一半。 图9：2018年我国碳纤维下游需求情况 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 进口量占进口量占我国碳纤维我国碳纤维需求量的需求量的7 71 1% % 2018年我国碳纤维及制品需求量为3.10万吨，其中进口量2.20万吨，占比71%，国 产碳纤维0.90万吨，占比29%。我国碳纤

30、维进口来源：日本7673吨，占比34.9%；中国台 湾5598吨，占比25.4%；韩国2669吨，占比12.1%。 2018年我国碳纤维及中间市场的市场规模7.11亿美元，碳纤维均价22.9美元/千克， 其中国产碳纤维市场规模1.62亿美元，国产碳纤维均价为18美元/千克。 图10：2018年我国碳纤维需求中进口来源情况（按量测算） 34.9% 25.4% 12.1% 6.3% 4.7% 4.3% 12.3% 日本中国台湾韩国土耳其匈牙利美国其他 碳纤维专题报告 11 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 我国碳纤维供给情况：我国碳纤维供给情况： 2018年我国碳纤维理

31、论产能为2.68万吨，占全球碳纤维产能的17.3%。产能千吨以 上的有8家、 产能500-100吨的有4家、 产能100-500吨的有5家、 产能100吨以下的有2家， 其中产能最大的为中复神鹰拥有6000吨/年的碳纤维产能。 图11：我国碳纤维主要生产企业产能情况（万吨） 资料来源：2018全球碳纤维复合材料市场报告，东莞证券研究所 2018年我国碳纤维销量只有9000吨，假设产销率100%，国内碳纤维产能利用率大概 33.6%。同样，假设产销率100%，2018年全球碳纤维产能利用率大概59.8%；去除我国， 全球其他地区碳纤维产能利用率大概65.3%。 碳纤维生产全过程流程长，工序多，技术和生产壁垒高是我国“有产能，无产量” 的重要原因。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的生产主要分为两步，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。 全过程连续进行， 任何一道工序出现问题都会影响