1、 行业行业报告报告 | 行业深度研究行业深度研究 1 有色金属有色金属 证券证券研究报告研究报告 2020 年年 04 月月 19 日日 投资投资评级评级 行业行业评级评级 强于大市(维持评级) 上次评级上次评级 强于大市 作者作者 杨诚笑杨诚笑 分析师 SAC 执业证书编号：S02 彭鑫彭鑫 分析师 SAC 执业证书编号：S02 资料来源：贝格数据 相关报告相关报告 1 有色金属-行业研究周报:金价有望 再创新高 2020-04-12 2 有色金属-行业研究周报:继续推荐 贵金属，重点关注新能源上游子行业 钴 2020-04-07 3 有色金属-行

2、业研究周报:重点关注 黄金配置，新能源长期趋势不改 2020-03-30 行业走势图行业走势图 碳纤维：科技强国碳纤维：科技强国+国产替代，国产替代，黑色黄金迎黑色黄金迎来来行业风口行业风口 一、一、碳纤维材料性能优异，碳纤维材料性能优异，国产国产技术壁垒主要在于技术壁垒主要在于纺丝原液聚合纺丝原液聚合 碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，其密度不到钢的 1/4、强度是钢 的 5-7 倍，并且具有耐腐蚀、耐高温，高模量的特性。碳纤维原丝的制备 聚合、 纺丝、 碳化及石墨化等步骤。 目前制备工艺的主要差别在于纺丝步骤， 该工艺湿法纺丝工艺和干喷湿纺工艺， 高性能碳纤维的制备多使用干喷湿纺 工艺

3、。与全球龙头公司相比，我国碳纤维生产企业生产技术水平仍有差距， 工艺难点主要集中在碳纤维纺丝原液聚合及碳化、 石墨化环节， 国内企业存 在聚丙烯腈原液聚合过程中分子量和分子分布水平低， 碳化及石墨化环节中 碳纤维原丝拉伸比较小等问题。 此外， 我国碳纤维企业在反应参数和条件摸 索，工艺技术中温度、流速等条件的均一性控制方面，也与行业龙头公司存 在一定差距。 二、二、碳纤维全球市场碳纤维全球市场稳步稳步增长，增长，主要为美日公司垄断主要为美日公司垄断 随着碳纤维的应用深入风电叶片， 航天航空及体育休闲领域等领域， 全球碳 纤维总需求从2008年3.64万吨增长到2019年的10.19万吨， CA

4、GR为9.81%。 供给方面，在下游需求的拉动下，全球碳纤维产能持续增长，从 2008 年的 6.2 万吨增长到 19 年的 17.4 万吨。碳纤维全球供应商多为美日企业，2018 年美日理论产能占全球比例为 43%， 全球龙头公司主要有日本东丽和美国赫 克塞尔等。 三三、下游市场增长、下游市场增长+国产替代国产替代+政策支持政策支持，我国碳纤维行业，我国碳纤维行业发展发展进入快车道进入快车道 我国作为碳纤维需求大国，2019 年需求为 3.47 万吨， 占世界总需求的 34%。 近十年来，2008-2019 年我国碳纤维市场 CAGR 达 14.01%，增速高于全球 平均水平 9.81%。供

5、给方面，我国碳纤维国产化水平较低且多为通用型等低 端产品，高强高模型碳纤维产品主要依靠进口，2018 年我国碳纤维产品国 产化率仅为 28.52%，存在较大的提高空间。此外，国家政策持续加码支持 碳纤维行业，也将助推行业进一步发展。在下游市场增长，国产替代加速， 国家政策支持下， 目前国内厂商如光威复材、 中简科技等已研发生产出可对 标美日龙头企业的高性能碳纤维产品，中国碳纤维行业将步入发展快车道。 目前，碳纤维的主要应用领域有航空航天、汽车制造、体育休闲、建筑和工 业机械、风电叶片、压力容器等领域。其中航空航天为最大的碳纤维应用市 场，此外，受风电装机产能增长、国家氢能源项目推进落地、新能源

6、汽车渗 透率不断增高等因素影响，风电、压力容器、汽车用碳纤维市场将迎来发展 良机。 三、三、投资建议：建议关注投资建议：建议关注中简科技、光威复材、恒神股份中简科技、光威复材、恒神股份 中简科技：公司目前批量生产的 ZT7 系列碳纤维性能优异，处行业领先低 位；下游主要应用于航空航天军品领域，毛利水平高；公司千吨级募投项目 即将达产，预计加速助推业绩增长。光威复材：作为行业龙头布局碳纤维全 产业链，公司产品种类多样，广泛应用于国防军工及高端民用领域，公司多 个募投项目预计 2020 年投产，有望助力公司营收持续增长。恒神股份：销 售策略转型效果显现， 高附加值产品提升公司盈利能力， 陕煤入主第

7、一大控 股股东，未来有望给予公司更多支持，推动公司业绩持续改善。 风险风险提示提示：碳纤维行业新增产能落地不及预期，下游需求增长不及预期，公 司研发进程不及预期等风险 -21% -18% -15% -12% -9% -6% -3% 0% -082019-12 有色金属沪深300 行业报告行业报告 | | 行业深度研究行业深度研究 2 内容目录内容目录 1. 碳纤维的介绍碳纤维的介绍 . 5 1.1. 碳纤维的性能 . 5 1.2. 碳纤维的分类方式 . 5 1.2.1. 力学性能 . 5 1.2.2. 原料 . 7 1.2.3. 丝束大小 . 7 2. 碳纤维的生产工艺碳

8、纤维的生产工艺 . 7 2.1. 丙烯腈的聚合 . 9 2.2. PAN 原丝的纺丝工艺. 9 2.2.1. 湿法纺丝 . 9 2.2.2. 干喷湿纺 . 10 2.3. 原丝的预氧化及碳化 . 11 2.4. 纺丝原液聚合技术难点 . 12 2.4.1. 碳化及石墨化过程中碳纤维牵伸技术难点 . 13 2.4.2. 条件均一性控制及设备开发难点 . 13 3. 全球下游市场持续增长，碳纤维产品主要为美日公司垄断全球下游市场持续增长，碳纤维产品主要为美日公司垄断 . 14 3.1. 全球需求: 碳纤维市场保持稳定增长 . 14 3.2. 全球供给：全球产能持续增长，供应商多为美日企业 . 14

9、 4. 下下游市场增长游市场增长+国产替代国产替代+政策支持，我国碳纤维行业迎来发展良机政策支持，我国碳纤维行业迎来发展良机. 16 4.1. 需求端：我国碳纤维需求稳步增长，航天航空及汽车领域市场存在较大发展空间 . 16 4.2. 供给端：国产化程度较低且以低端产品为主，国产替代将推动行业发展 . 18 4.3. 国家政策加码碳纤维行业，行业迎来发展良机 . 22 5. 碳纤维的应用碳纤维的应用 . 23 5.1. 碳纤维的应用概况 . 23 5.2. 碳纤维复合材料的应用概况 . 24 5.2.1. 航天航空领域 . 24 5.2.2. 体育休闲 . 26 5.2.3. 汽车制造 . 2

10、7 5.2.4. 风电叶片 . 28 5.2.5. 压力容器 . 29 5.2.6. 建筑 . 30 6. 国内上市公司国内上市公司 . 31 6.1. 光威复材 . 31 6.2. 中简科技 . 32 6.3. 恒神股份 . 33 7. 风险提示风险提示 . 34 7.1. 碳纤维行业新增产能落地不及预期 . 34 mNrOqQqMrMqOsQpOxPoPpMbRaO6MsQqQnPpPkPnNtPeRtRmM8OmMyRxNmNvNuOqMqQ 行业报告行业报告 | | 行业深度研究行业深度研究 3 7.2. 下游需求增长不及预期 . 35 7.3. 公司研发进程不及预期 . 35 7.4

11、. 产业政策支持不及预期 . 35 图表目录图表目录 图 1：碳纤维结构图 . 5 图 2：碳纤维力学性能分类 . 5 图 3：常见材料的密度对比 . 6 图 4：常见材料的比强度对比 . 6 图 5：常见材料的拉伸模量对比 . 7 图 6：常见材料的比模量对比 . 7 图 7：碳纤维复合物生产环节 . 7 图 8：PAN 纤维生产工艺流程 . 8 图 9：碳纤维原丝生产工艺 . 8 图 10：湿法纺丝示意图 . 9 图 11：干喷湿纺示意图 . 10 图 12：干喷湿纺凝固成形示意图 . 11 图 13：PAN 原丝在预氧化和碳化过程中的化学结构变化 . 11 图 14：2008-2020

12、全球碳纤维总需求（万吨） . 14 图 15：2018 年全球碳纤维需求-应用（百万美元） . 14 图 16：2008-2018 年全球碳纤维产能及增长情况 . 15 图 17：2018 年全球碳纤维理论产能占比-区域 . 15 图 18：2018 年全球碳纤维供应商产能 . 15 图 19：2008-2020 年中国碳纤维总需求（千吨） . 16 图 20：2018 年中国碳纤维需求-应用（吨） . 17 图 21：2018 年中国碳纤维金额（亿美元） . 17 图 22：国内碳纤维产能及增速 . 18 图 23：中国碳钎维理论产能及销售 -制造商（吨） . 18 图 24：2018 航空

13、航天碳纤维需求（吨） . 25 图 25：国产大飞机 C919 . 25 图 26：航空发动机 . 25 图 27：F-35 战斗机 . 25 图 28：2018 体育碳纤维需求（吨） . 27 图 29：2004-2020 年全球汽车领域碳纤维需求量（单位：吨） . 28 图 30： 2004-2020 年全球风电叶片领域碳纤维需求量（单位：吨） . 29 图 31：弯曲补强效果. 30 图 32：光威复材营业收入 . 32 图 33：光威复材归母净利润 . 32 图 34：光威复材产品营收（单位：万元） . 32 图 35：光威复材产品毛利（单位：万元） . 32 行业报告行业报告 | |

14、 行业深度研究行业深度研究 4 图 36：中简科技营业收入 . 33 图 37：中简科技归母净利润 . 33 图 38：中简科技产品营收（单位：万元） . 33 图 39：中简科技产品毛利（单位：万元） . 33 图 40：恒神股份历史经营情况 . 34 图 41：恒神股份归母净利润 . 34 图 42：恒神股份碳纤维系列产品营收（单位：万元） . 34 表 1：碳纤维力学性能分类对标 . 6 表 2：三类碳纤维优劣势比较 . 7 表 3：部分碳纤维企业近年产能扩建部署 . 16 表 4：国产厂商部分产品与日本东丽产品性能对比 . 19 表 5：国家碳纤维相关政策 . 22 表 6：碳纤维的应

15、用及分类 . 23 表 7：体育用品应用领域碳纤维成型技术 . 26 行业报告行业报告 | | 行业深度研究行业深度研究 5 1. 碳纤维的介绍碳纤维的介绍 碳纤维（carbon fiber 简称 CF）是一种高强度、高模量的高性能纤维材料，含碳量 90%以 上。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。外形呈纤维状、柔软、可加工成 各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模 量。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材 料。 1.1. 碳纤维的性能碳纤维的性能 碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高

16、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。 碳纤维的分子结构介于石墨与金刚石之间，属于乱层石墨结构，如图为碳原子结构图。在 层平面内的碳原子以强的共价键相连， 其键长为 0. 1421 nm;在层平面之间则由弱的范德华 力相连，层间距在 0. 33600. 3440 nm 之间;每层碳原子都没有固

17、定的位置，导致层片边 远不整齐。处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同。碳纤维表 面活性由处于边缘位置碳原子的数目决定，主要原因是基础碳原子在层面内部受到对称的 引力，键能较高，反应活性低，而边缘位置的碳原子所受到的引力不对称，具有不成对电 子而活性比较高。 图图 1：碳碳纤维纤维结构图结构图 资料来源： 碳纤维及其应用发展赵晓明，天风证券研究所 1.2. 碳纤维的分类方式碳纤维的分类方式 1.2.1. 力学性能力学性能 按照力学性能，碳纤维可分为通用型、高强型、高模型、超高强型和超高模型碳纤维。通 用型碳纤维强度为 1000MPa、模量为 100GPa 左右。高性能型碳纤

18、维又分为高强型（强度 2000MPa、模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上） 。强度大于 4000MPa 的又称为超 高强型；模量大于 450GPa 的称为超高模型。 图图 2：碳纤维力学性能分类碳纤维力学性能分类 行业报告行业报告 | | 行业深度研究行业深度研究 6 资料来源：中简科技招股说明书，天风证券研究所 较为常见的碳纤维型号包括通用标模型 T300 级、高强标模型 T700 级、高强中模型 T800 级及高模型。T300 级碳纤维多应用于体育休闲用品领域，如：高尔夫球杆、钓鱼竿、自行 车、网球拍、羽毛球拍等体育用品。而 T700、T800 及高模型碳纤维多应用于航空航天、 军工等高端领域中。 表表 1：碳纤维力学性能分类对标碳纤维力学性能分类对标 按力学性能分类按力学性能分类