（報告出品方/作者：中泰證券 孫穎 聶磊 朱晉瀟）

一、新材料之王，技術(shù)、工藝和資金壁壘高

1.1 碳纖維性能優(yōu)越；大、小絲束產(chǎn)品工藝、壁壘、應(yīng)用場景不同

碳纖維性能優(yōu)越，被譽為21世紀(jì)新材料之王。碳纖維是由聚丙烯腈（PAN）（或瀝青、粘膠）等有機材料在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)為無機纖維。

碳纖維性能優(yōu)越，根據(jù)《高科技纖維與應(yīng)用》，碳纖維強度高（抗拉強度在3500MPa 以上），模量高（彈性模量在230GPa以上），且密度?。ㄌ祭w維密度是鋼的1/4，是鋁合金的 1/2），比強度高（比強度比鋼大16倍，比鋁合金大12倍）。

此外，碳纖維耐超高溫（非氧化氣氛條件下，可在2000℃時使用）、耐低溫、耐酸、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)?。梢阅图崩浼睙?，即使從3000℃的高溫突然降到室溫也不會炸裂），導(dǎo)熱系數(shù)大。

PAN 基碳纖維是主流。

按照原材料不同，碳纖維可分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基、粘膠基碳纖維。根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，PAN 基碳纖維由于生產(chǎn)工藝相對簡單，產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)異，用途廣泛，占碳纖維總量的 90%以上，因此目前碳纖維一般指 PAN 基碳纖維。

瀝青基由于在材料制備、紡絲和氧化等過程中比 PAN 基碳纖維困難，從而成本較高，沒有得到大規(guī)模應(yīng)用。但由于高性能瀝青基碳纖維具備高剛性、高導(dǎo)熱和高功能性，在航空航天領(lǐng)域仍占有一席之地。粘膠基碳纖維由于生產(chǎn)效率較低，制備成本相對更高，因此產(chǎn)量規(guī)模較小。

碳纖維最終以碳纖維復(fù)合材料形式應(yīng)用在輕量化/高強/高模等領(lǐng)域。

碳纖維最終以碳纖維復(fù)合材料形式用于下游。相較其他材料，碳纖維復(fù)合材料密度最低，根據(jù)《碳纖維復(fù)合材料在汽車輕量化中的應(yīng)用》，高強度型/高模量型碳纖維復(fù)合材料密度分別為 1.5/1.6g/cm3，減重率達到 55%-60%。

同時，碳纖維復(fù)合材料強度/模量也高于大部分材料，高強度型/高模量型碳纖維復(fù)合材料抗拉強度分別為 1400/1100Mpa，彈性模量分別為 130/190Gpa（碳纖維復(fù)合材料的抗拉強度/彈性模量會小于碳纖維碳絲）。

因此在輕量化/高強/高模等應(yīng)用領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢明顯。隨著碳纖維成本和價格的下降，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域有望快速擴大。

碳纖維應(yīng)用以標(biāo)模為主，大/小絲束占比各接近一半。

按照拉伸強度和拉伸模量，碳纖維可分為標(biāo)模、高強、高模、超高強、超高模碳纖維等。目前業(yè)內(nèi)產(chǎn)品分類主要參考日本東麗的牌號，并以此為基礎(chǔ)確定自身產(chǎn)品的牌號及級別，如 T300-T1100G 系列以及 M35J-M60J 系列，其中 T 代表強度，M 代表模量。

按照每束碳纖維中單絲根數(shù)，碳纖維可以分為小絲束和大絲束兩大類別。1K 表示一束碳纖維中有 1000 根單絲，通常將 24K 以內(nèi)的碳纖維稱為小絲束（包括 1K、3K、6K、12K、24K 等），將 48K 以上的型號稱為大絲束（包括 48K、50K、60K 等）。

目前標(biāo)模碳纖維有大絲束和小絲束的區(qū)分，標(biāo)模以上的碳纖維暫無大絲束出現(xiàn)。

根據(jù)《2020 年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020 年標(biāo)模大絲束/標(biāo)模小絲束/中模/高模碳纖維分別占比 45.2%/40.9%/13.3%/0.6%。

大、小絲束產(chǎn)品工藝/壁壘/應(yīng)用場景不同。

從工藝和壁壘來看，小絲束工藝技術(shù)要求高，在生產(chǎn)中雜質(zhì)含量嚴(yán)格控制，原絲性能要求高，氧化過程較慢，碳化過程中有時需要較高溫度，同時需要進行產(chǎn)品認證；而大絲束在生產(chǎn)中允許有一定雜質(zhì)，氧化過程快，碳化溫度相對較低，無需認證，因此大絲束性能不如小絲束。性能/價格的不同，導(dǎo)致大、小絲束應(yīng)用場景不同。

小絲束成本/價格更高，一般用于航天軍工等領(lǐng)域，稱為“宇航級”碳纖維；大絲束產(chǎn)品性能相對較低但制備成本亦較低，因此往往應(yīng)用于風(fēng)電、軌交等工業(yè)領(lǐng)域，也被稱為“工業(yè)級”碳纖維。

航天航空價格高，民品普遍注重性價比。

從下游各應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品單價來看，根據(jù)《2020 全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020年航空航天領(lǐng)域產(chǎn)品單價最高，達 41.4 萬元/噸，主要由于航空航天領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品性能要求較高，且一般采用小絲束，而小絲束的生產(chǎn)成本偏高。

風(fēng)電葉片/碳碳復(fù)材單價相對較低，2020 年均價分別為 9.7/12.4 萬元/噸。

1.2 原絲工藝、技術(shù)壁壘高；碳化環(huán)節(jié)資金壁壘高

碳纖維流程復(fù)雜，存在工藝/技術(shù)/資金壁壘。碳纖維生產(chǎn)流程分為原絲制備環(huán)節(jié)/碳絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)/復(fù)材生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

首先，產(chǎn)業(yè)鏈上游企業(yè)先從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中制得丙烯，并經(jīng)氨氧化后得到丙烯腈；丙烯腈經(jīng)聚合和紡絲之后得到聚丙烯腈（PAN）原絲。

然后，產(chǎn)業(yè)鏈中下游企業(yè)再經(jīng)過預(yù)氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維；碳纖維可制成碳纖 維織物和碳纖維預(yù)浸料；碳纖維與樹脂、陶瓷等材料結(jié)合，可形成碳纖維復(fù)合材料，最后由各種成型工藝得到下游應(yīng)用需要的最終產(chǎn)品。

其中，原絲制備環(huán)節(jié)工藝/技術(shù)壁壘相對較高，碳化環(huán)節(jié)資金壁壘相對較高。

碳纖維的核心技術(shù)為原絲制備技術(shù)。

碳纖維原絲制備是碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，碳纖維原絲的質(zhì)量和成本很大程度上決定了碳纖維的質(zhì)量和生產(chǎn)成本。碳纖維的強度顯著地依賴于原絲的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)及其致密性。

如果原絲的分子結(jié)構(gòu)和聚集態(tài)結(jié)構(gòu)存在不同程度的缺陷，必將嚴(yán)重影響碳纖維的質(zhì)量和性能。質(zhì)量過關(guān)的原絲是產(chǎn)業(yè)化的前提，是穩(wěn)定生產(chǎn)的基礎(chǔ)。

根據(jù)《碳纖維企業(yè)如何跨過高成本這道坎》，碳纖維原絲占碳纖維生產(chǎn)成本的一半以上，其性價比與供應(yīng)穩(wěn)定性是碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的重要影響因素，直接影響著碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域的廣度。

同時，不同原絲工藝生產(chǎn)的原絲對碳化設(shè)備通過性能差異很大，通過性好的原絲適應(yīng)設(shè)備的能力強，碳化設(shè)備與上游原絲特性匹配后，碳化生產(chǎn)設(shè)備對于上游原絲特性適應(yīng)能力具有較強的依賴性。

碳纖維原絲制備的技術(shù)壁壘/工藝差別主要體現(xiàn)在紡絲過程。

碳纖維原絲的工藝主要分為聚合過程、制膠過程（原液）、紡絲三個過程。

在紡絲過程中，經(jīng)過長期的技術(shù)研究和工程化實踐，國際上形成了濕法紡絲和干噴濕法紡絲兩種原絲制備工藝。

干噴濕法紡絲工藝具有碳纖維表面缺陷少、拉伸性能和復(fù)合材料加工工藝性能優(yōu)越、紡絲速度快等優(yōu)點。

根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，相較濕法紡絲，干噴濕法紡絲可以進行高倍的噴絲頭拉伸，紡絲速度是濕法的 3-4 倍，明顯提升了生產(chǎn)效率同時降低了生產(chǎn)成本。

由于干噴濕紡工藝技術(shù)難度大，目前世界上僅少量企業(yè)掌握該生產(chǎn)技術(shù)并形成成熟的碳纖維產(chǎn)品。

國際上日本東麗和美國赫氏率先實現(xiàn)了干噴濕紡工藝的突破，國內(nèi)中復(fù)神鷹在 2013 年實現(xiàn)突破，江蘇恒神于 2014 年建成干噴濕紡專用原絲生產(chǎn)線和碳化生產(chǎn)線，光威復(fù)材 2019 年通過了 T700S 級碳纖維干噴濕法產(chǎn)業(yè)化制備項目鑒定。

而濕法紡絲雖然紡速相對較慢，但濕法紡絲可以實現(xiàn)大產(chǎn)能，適用于大絲束碳纖維原絲制備，可以通過規(guī)?；档蜕a(chǎn)成本。

碳纖維屬于重資產(chǎn)行業(yè)，投資門檻較高，萬噸產(chǎn)線投資額約 20 億。

根據(jù)各公司公告，我們估算萬噸碳纖維原絲生產(chǎn)線投資額約 2 億（通常 2.2 噸原絲生產(chǎn) 1 噸碳絲），萬噸碳纖維（原絲+碳絲）生產(chǎn)線投資額約 20 億，萬噸高性能碳纖維生產(chǎn)線投資額超 100 億。此外，考慮到碳絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)中需要耗費大量的電力/蒸汽，進一步提高了碳纖維投資門檻。

二、風(fēng)電、光伏、氫能等新能源領(lǐng)域需求迎爆發(fā)

碳纖維需求持續(xù)增長，中國需求占比持續(xù)提升。

隨著碳纖維應(yīng)用的不斷拓寬，以及滲透率的不斷提升，碳纖維需求持續(xù)增長，根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，全球碳纖維需求從2008年的3.6萬噸增長至2020年的10.7萬噸，12年CAGR+9.5%。

隨著中國應(yīng)用市場的不斷開拓，以及下游風(fēng)電/光伏等新能源領(lǐng)域的拉動，中國碳纖維需求呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢，根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，中國碳纖維需求從2008年的0.8萬噸增長至2020年的4.9萬噸，12年CAGR+16.0%，明顯高于全球增速。中國需求占全球的比例也不斷提高，從2008年的22.8%提升至2020年的45.7%。

碳纖維應(yīng)用廣泛，中國民用需求占比更高。

根據(jù)《2020全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020年全球碳纖維下游需求中，風(fēng)電葉片/航空航天/體育休閑/汽車/碳碳復(fù)材分別占比28.6%/15.4%/14.4%/11.7%/4.7%，而2020年中國碳纖維下游需求中，風(fēng)電葉片/航空航天/體育休閑/汽車/碳碳復(fù)材分別占比約41.0%/3.5%/29.9%/2.5%/6.2%。

相較全球碳纖維需求結(jié)構(gòu)，我國在風(fēng)電/體育休閑/碳碳復(fù)材等民用需求領(lǐng)域占比更高，也意 味著國內(nèi)在民用需求領(lǐng)域具備更強的成長性；而在航空航天/汽車等行業(yè)，我國仍存在進一步開拓的空間。

根據(jù)《2020年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》預(yù)計，2025年全球/中國碳纖維需求分別有望達20/14.9萬噸，2020-2025年CAGR+13%/25%。

隨著碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大，以及性價比的進一步提升，碳纖維有望保持較快增長。根據(jù)《2020 年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》預(yù)計，2025 年全球碳纖維需求有望達 20 萬噸，未來 5 年復(fù)合增長率 13%，增速有所加快。

而中國增速提升有望更加明顯，根據(jù)《2020年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》預(yù)計，2025 年中國碳纖維需求有望達到 14.9 萬噸，未來 5 年復(fù)合增長率達 25%。

2.1 定量測算風(fēng)、光、氫等領(lǐng)域需求

風(fēng)電行業(yè)增長，以及葉片大型化帶動碳纖維滲透率提升，驅(qū)動碳纖維在風(fēng)電領(lǐng)域快速增長。

一方面，隨著陸上風(fēng)電平價上網(wǎng)時代的開啟，陸上風(fēng)電裝機有望穩(wěn)健增長，2020年受中國陸上風(fēng)電搶裝影響，全球陸上風(fēng)電裝機為 86.9GW，YoY+60%，根據(jù) GWEC 預(yù)測，到 2025 年全球陸上風(fēng)電裝機有望達到 88.3GW。2020 年全球海上風(fēng)電裝機為 6.1GW，得益于政策驅(qū)動/海上風(fēng)電快速降本，海上風(fēng)電有望快速增長，根據(jù) GWEC 預(yù)測，到 2025 年全球海上風(fēng)電裝機有望達到 23.9GW。

另一方面，隨著葉片大型化，從材料性能以及風(fēng)電綜合成本方面考慮，碳纖維滲透率有望不斷提升。

風(fēng)機大型化帶動葉片大型化。

為了提高風(fēng)電發(fā)電效率，風(fēng)機逐漸大型化。一方面，大風(fēng)機可以提高風(fēng)輪直徑，增大掃風(fēng)面積，提高效率；另一方面，風(fēng)電機組重量的提升幅度小于機組功率的提升幅度，因此隨著風(fēng)電機組功率提升，單位 MW 下原材料用量更少，以達到降本效果。

根據(jù) CWEA 數(shù)據(jù)，2020年全國新增陸上/海上風(fēng)電機組平均功率為 2.6/4.9MW，較 2019 年 2.4/4.2MW 繼續(xù)提升。為匹配風(fēng)電機組的大型化，風(fēng)電葉片也呈現(xiàn)大型化的趨勢。

風(fēng)電葉片大型化/輕量化，帶動碳纖維滲透率提升。

一方面，隨著葉片長度的增加，會使風(fēng)輪在擺動方向受到較大載荷，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)變形。

葉片大型化中，重量也會增加，會增加主梁帽層間失效的風(fēng)險，若重量的增加大于剛度增加，葉片還易發(fā)生共振，破壞結(jié)構(gòu)。

因此隨著葉片大型化，對材料性能的要求也會不斷提高。而碳纖維質(zhì)量更輕、強度/模量更高，是風(fēng)電葉片首選材料，根據(jù)《復(fù)合材料風(fēng)電葉片技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展》，一個旋轉(zhuǎn)直徑為 120m 的風(fēng)機葉片，梁結(jié)構(gòu)采用碳纖維與采用全玻纖相比，質(zhì)量可減輕 40%左右。

另一方面，風(fēng)電葉片減重后，風(fēng)機可對低風(fēng)速的風(fēng)資源得以利用，從而提高風(fēng)電發(fā)電小時數(shù)，帶來發(fā)電效率的提升以及綜合成本的下降，也大大減弱了碳纖維價格較高對綜合成本帶來的影響。

因此從材料性能以及風(fēng)電綜合成本方面考慮，隨著風(fēng)電葉片的長度增加，碳纖維的使用需求將更為迫切，碳纖維滲透率有望逐步提升。

此外，根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，目前全球風(fēng)電碳纖維需求約 3.06 萬噸，其中維斯塔斯使用量約 2 萬噸，主要由于維斯塔斯在 2002 年 7 月 19 日分別在中國/丹麥等國家申請了以碳纖維為主要材料的風(fēng)力渦輪葉片的相關(guān)專利。

維斯塔斯申請的系列專利將在 2022 年 7 月到期，我們認為屆時風(fēng)電用碳纖維有望加快推廣，碳纖維滲透率有望加快提升。

通常海上風(fēng)機功率高于陸上風(fēng)機，相較陸上風(fēng)電，海上風(fēng)電葉片更長/更重；此外，海上風(fēng)電面臨的環(huán)境更為惡劣，對材料性能要求更高，因此我們判斷海上風(fēng)電的碳纖維滲透率或遠高于陸上風(fēng)電。

為達到更好的減重效果，單個葉片碳纖維用量也會有所增加。

從 Sandia國家實驗室的三種葉片類型來看，SNL 100-01 型號葉片重碳纖維占比約 13.6%；SNL 100-02 型號（碳纖維重量占比 17.1%）在 01 型號的基礎(chǔ)上，對作為主要填充材料的泡沫板進行了改進，采用了更輕質(zhì)的、更環(huán)保的材料，使得泡沫板占比大大下降，同時實現(xiàn)了整個葉片減重 20%的 目標(biāo)；

SNL 100-03 型號（碳纖維重量占比 30.1%）在 02 型號的基礎(chǔ)上，深化了空氣動力學(xué)方面的研究，改變了翼型，并用更高強度的碳纖維來代替玻纖，并減少了樹脂的用量，再次成功將整個葉片的質(zhì)量減少了 16%。

考慮到海上風(fēng)電為提高發(fā)電效率、降低綜合成本，對單個葉片減重的需求更強，因此我們判斷海上風(fēng)機的單個葉片的碳纖維用量，或高于陸上風(fēng)機的單個葉片用量。

我 們 預(yù) 計 2021-2025 年全球風(fēng)電用碳纖維需求分別為 4.2/3.4/5.5/6.3/9.9 萬噸，YoY+40%/-20%/+61%/+15%/+58%。

根據(jù) CWEA 數(shù)據(jù)，2020 年陸上/海上新增裝機的平均功率分別為 2.6/4.9MW，考慮到風(fēng)電機組逐漸大型化，我們預(yù)計陸上/海上新增裝機平均功率在 2021-2025 年不斷提升。

通常海上風(fēng)機的機組功率要高于陸上風(fēng)機，因此碳纖維在海上風(fēng)電的滲透率相對更高，我們估算并假設(shè) 2020 年陸上/海上新增機組中，碳纖維滲透率分別為 7%/50%；在葉片大型化帶動，以及碳纖維價格中樞下移帶來性價比提升的影響下，我們預(yù)計 2021-2025 年碳纖維滲透率有望不斷提升。

隨著葉片大型化，葉片重量也將有所提升，我們參考中材科技典型葉片的長度以及重量，其中 2.5MW 機型的 3 款葉片平均重量為 15.3 噸，4.5/6.0MW 機型的葉片分別重 23.6/31.5 噸，我們假設(shè) 2020 年陸上/海上風(fēng)電葉片重量分別為 15.3/27.6 噸，并逐年提升。

我們參考 Sandia 國家實驗室數(shù)據(jù)，同時考慮到海上風(fēng)電減重需求相較陸上風(fēng)電更強，我們假設(shè) 2020-2025 年陸上/海上風(fēng)電的葉片中碳纖維重量占比分別為 13.6%/30.1%。對于 2020 年 風(fēng)電用碳纖維價格，我們參考賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，為 9.7 萬/噸。

考慮到 2021 年碳纖維價格有所上漲，我們參考中復(fù)神鷹風(fēng)電用碳纖維價格漲幅約 30%（2020/21H1 中復(fù)神鷹風(fēng)電用碳纖維均價 15.28/20.13 萬/噸，由于中復(fù)神鷹為小絲束產(chǎn)品，價格相對行業(yè)偏高），假設(shè) 2021 年風(fēng)電用碳纖維均價約 12.6 萬/噸。

考慮到隨著成本不斷下降，碳纖維價格中樞下移，我們預(yù)計 22-25 年均價逐年下降。

受光伏行業(yè)拉動，碳碳復(fù)材有望保持快速增長。

根據(jù)《2020 年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020年全球碳碳復(fù)材用碳纖維需求約0.5萬噸，同比增長約 79%。

根據(jù) CPIA 中性預(yù)計，2025 年全球光伏新增裝機有望達 300GW，5 年 CAGR+18%。

受益于下游光伏行業(yè)的增長、N 型電池滲透率提升（增加熱場改造需求）以及碳碳復(fù)材在熱場系統(tǒng)中滲透率提升，碳碳復(fù)材需求有望保持快速增長，帶動碳碳復(fù)材用碳纖維需求提升。

碳碳復(fù)材在熱場系統(tǒng)中滲透率逐步提升。

碳碳復(fù)材主要應(yīng)用在熱場部件、剎車盤、航天部件，其中熱場部件增速較快。

根據(jù)金博股份招股說明書，光伏行業(yè)單晶拉制爐熱場系統(tǒng)主要由坩堝、導(dǎo)流筒、保溫桶、加熱器等構(gòu)成。2005 年之前，晶硅制造熱場系統(tǒng)（主要包括單晶拉制爐、多晶鑄錠爐）部件主要是以等靜壓石墨等特種石墨為主。

在十多年的發(fā)展中，碳碳復(fù)材產(chǎn)品從技術(shù)、性能、成本、供貨周期等方面領(lǐng)先于國外廠商的 等靜壓等特種石墨產(chǎn)品，逐步實現(xiàn)進口替代，在熱場系統(tǒng)中的滲透率逐步提升。

我們預(yù)計2021-2025年全球碳碳復(fù)材用碳纖維需求量分別為0.66/0.92/1.26/1.57/2.05萬噸，YoY+33%/39%/37%25%/30%。

根據(jù)中泰機械組對熱場四大件（坩堝、加熱器、導(dǎo)流筒、保溫筒）市場空間的測算，我們預(yù)計 2021-2025 年全球熱場四大件市場空間分別為 36.7/46.1/56.0/62.9/72.9 億。

考慮到全球新增裝機量決定了硅片的產(chǎn)量，我們以全球新增裝機量作為計算基準(zhǔn)。

目前加熱器和坩堝的更換周期約 6 個月，假設(shè)每年更換次數(shù)為 2 次；導(dǎo)流筒更換周期約為 2 年，因此假設(shè)更換次數(shù)為 0.5 次；保溫筒更換周期為 18 個月，因此假設(shè)年更換次數(shù)為 2/3 次。

參考金博股份招股說明書中披露的碳基材料在熱場產(chǎn)品中的滲透率數(shù)據(jù)，假設(shè) 2020 年碳基材料坩堝/加熱器/導(dǎo)流筒/保溫筒市占率分別為 96%/5%/63%/57%，并假設(shè)碳基復(fù)合材料市占率逐年提升。

考慮到隨著成本不斷下降，碳纖維價格中樞下移，假設(shè) 2021-2025 年碳碳復(fù)材用碳纖維均價不斷降低。

燃料電池汽車的發(fā)展拉動儲氫瓶碳纖維需求增長。

目前高壓氫氣瓶儲氫，是燃料電池車車載儲氫最主流的方式。

高壓氣態(tài)儲氫容器共有四個型號， I 型為純鋼制金屬瓶，II 型為鋼制內(nèi)膽碳纖維纏繞瓶，III 型為鋁內(nèi)膽碳纖 維纏繞瓶，IV 型為塑料內(nèi)膽碳纖維纏繞瓶。

其中 I 型、II 型儲氫容器由 于重量過重、儲氫密度低，且容易發(fā)生脆斷，較難應(yīng)用于車載儲氫。

而憑借高安全性、重量輕、高質(zhì)量儲氫密度等優(yōu)勢，III 型、IV 型瓶的車載應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛。目前國外多為 IV 型瓶，國內(nèi)受限于技術(shù)發(fā)展，多為 III 型瓶。

隨著燃料電池汽車的發(fā)展，有望拉動儲氫瓶碳纖維需求，一方面燃料電池汽車有望快速增長，根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，我國計劃到 2025 年燃料電池汽車保有量達到 10 萬輛，到 2035 年達到 100 萬輛；另一方面燃料汽車的發(fā)展對儲氫瓶的承壓能力、輕質(zhì)化提出了更高的要求，有望帶動 IV 型瓶在國內(nèi)滲透率提升，而 IV 型瓶碳纖維用量更多，也有望帶動碳纖維需求增長。

我們預(yù)計 2021-2025 年全球車用氫氣瓶碳纖維需求 CAGR+62%。

根據(jù)北極星氫能網(wǎng)以及香橙會研究院和現(xiàn)代汽車數(shù)據(jù)預(yù)測，2020 年全球燃料汽車銷量為 9005 輛，到 2025 年有望達到 11 萬輛。

根據(jù)中科院寧波材料所數(shù)據(jù)，商用車單車用 4 個儲氫瓶，單個儲氫瓶碳纖維用量約 80kg； 乘用車單車用 2 個儲氫瓶，單個儲氫瓶碳纖維用量約 37.5kg?？紤]到當(dāng)前燃料電池主要應(yīng)用在商用車領(lǐng)域，我們假設(shè)2025年全球燃料汽車中，商用車/乘用車分別占比 90%/10%。

2.2 航天航空和其他應(yīng)用領(lǐng)域需求穩(wěn)健增長

根據(jù)賽奧碳纖維預(yù)計，2020-2025 年全球航空航天用碳纖維需求量 CAGR+9.9%。

航空航天是碳纖維主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，根據(jù)《2020 年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020 年航空航天碳纖維需求量為 1.6 萬噸，占比約 15%，但由于航空航天領(lǐng)域用碳纖維單價高，因此航空航天碳纖維市場規(guī)模較高，2020 年達 9.9 億美元，占碳纖維整體市場規(guī)模的 38%。

碳纖維在航空航天的應(yīng)用大部分集中在商用飛機，根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，2020年受疫情影響，商用飛機碳纖維需求量占比從2019年69% 下降至 2020 年 53%。

我們判斷隨著疫情的逐步控制，以及碳纖維在航空航天領(lǐng)域滲透率的進一步提升，全球航空航天用碳纖維需求量有望逐步恢復(fù)并進一步增長，根據(jù)賽奧碳纖維預(yù)計，全球航空航天用碳纖維需求量有望從 2020 年 1.6 萬噸增長至 2025 年 2.6 萬噸，CAGR+9.9%。

根據(jù)賽奧碳纖維預(yù)計，2020-2025 年全球休閑體育用碳纖維需求量 CAGR+5%。

根據(jù)《碳材料在體育器材中的應(yīng)用》，相較其他材料，碳纖維復(fù)合材料輕質(zhì)高強、抗疲勞強度大、熱膨脹系數(shù)小、破損安全性能好、設(shè)計自由度大，可以明顯提升運動器械性能。

隨著體育器材對各項性能的要求逐漸提高，推動了碳纖維在體育休閑領(lǐng)域應(yīng)用的增長，根據(jù)《2020 年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020 年全球體育休閑碳纖維需求量約 1.54 萬噸，其中高爾夫/自行車/釣魚竿/球拍需求占比分別為 27.2%/24.9%/22.7%/12.3%。

整體來看，體育休閑用碳纖維市場增長相對較為平穩(wěn)，根據(jù)賽奧碳纖維預(yù)計，全球休閑體育用碳纖維需求量有望從 2020 年 1.54 萬噸增長至 2025 年 1.97 萬噸，CAGR+5%。

汽車/建筑等其他應(yīng)用領(lǐng)域有望保持穩(wěn)健增長。

在汽車領(lǐng)域，輕量化需求推動碳纖維滲透率提升，根據(jù)《2020年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》預(yù)測，2020 年全球汽車用碳纖維需求量為 1.25 萬噸，有望在 2025 年 達到 1.83 萬噸，CAGR+8%。

在建筑領(lǐng)域，根據(jù)《2020 年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用于建筑及橋梁結(jié)構(gòu)的加固補強（占 80%-90%的需求）、管廊設(shè)施的維修養(yǎng)護、橋梁纜索、橋面板等。

根據(jù)《2020年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》預(yù)測，2020年全球建筑用碳纖維需求量為 0.41 萬噸，有望在 2025 年達到 0.66 萬噸，CAGR+10%。除汽車/建筑領(lǐng)域外，碳纖維憑借自身優(yōu)異的性能，在電子電氣/船舶/電纜芯等其他應(yīng)用領(lǐng)域的滲透率有望逐漸提升，需求也有望保持穩(wěn)健增長。

2.3 長周期價格中樞下移，短期受供需及成本影響價格抬升

根據(jù)我們測算，我們預(yù)計 2021-2025 年，全球碳纖維需求有望達 12.6/12.7/16.0/19.1/25.3 萬噸，YoY+18.1%/0.8%/26.1%/19.2%/32.1%，CAGR+18.8%。

根據(jù)《2020年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2020 年車用氫氣瓶/碳碳復(fù)材/風(fēng)電/航天航空/體育休閑及其他領(lǐng)域碳纖維需求 為 0.3/0.5/3.0/1.7/1.5/3.7萬噸。

根據(jù)我們對 2021-2025 年車用氫氣瓶/碳碳復(fù)材/風(fēng)電用碳纖維需求的測算，我們預(yù)計2020-2025 年車用氫氣瓶/碳碳復(fù)材/風(fēng)電用碳纖維需求 CAGR+62%/33%/27%。

根據(jù)《2020全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》預(yù)測，2020-2025年航天航空領(lǐng)域碳纖維需求量分別為 1.65/1.65/1.65/1.65/2.35/2.63 萬噸；2020-2025年體育休閑用碳纖維需求量復(fù)合增速為 5% ，對應(yīng)需求量分別為1.54/1.62/1.70/1.78/1.87/1.97萬噸；2020-2025年其他領(lǐng)域用碳纖維需求復(fù)合增速 8%，對應(yīng)需求量分別為3.71/4.0/4.32/4.67/5.04/5.44萬噸。

長周期碳纖維價格中樞下移，短期受供需/成本影響，價格抬升。

從碳纖維進口單價來看，從 2012 年至今，碳纖維價格中樞呈現(xiàn)不斷下移的態(tài)勢。我們認為主要由于碳纖維屬于新型材料，通過產(chǎn)品技術(shù)進步/規(guī)模效應(yīng)不斷降低成本，從而降低價格，并以“價格”換“需求”，打開碳纖維應(yīng)用市場。

根據(jù)百川盈孚數(shù)據(jù)，2020年以來國內(nèi)碳纖維均價穩(wěn)步上漲，我們認為一是由于需求端受風(fēng)電/碳碳復(fù)材/氫能等新能源的拉動，整體需求向好；二是由于日本對中國碳纖維供應(yīng)量減少，導(dǎo)致供應(yīng)不足；三是由于成本端丙烯腈價格上漲，碳纖維企業(yè)通過漲價傳導(dǎo)部分成本壓力。

三、龍頭擴張?zhí)崴伲瓏a(chǎn)替代黃金時代

3.1 美日企業(yè)壟斷，國產(chǎn)龍頭迅速崛起

美日企業(yè)在碳纖維技術(shù)/應(yīng)用起步早，具備先發(fā)優(yōu)勢，形成壟斷。1879年愛迪生發(fā)明碳絲為發(fā)光體的白熾燈，碳纖維以此為起點。

1959 年日本大阪工業(yè)試驗所的近藤昭男發(fā)明了 PAN 基碳纖維制備技術(shù)，從此拉開全球碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展序幕。

上世紀(jì) 60 年代，日、英主導(dǎo)開啟實驗室技術(shù)研發(fā)，而美國當(dāng)時仍致力于攻克粘膠基技術(shù)，因此美國聚丙烯腈（PAN）基碳纖維發(fā)展晚于日本與英國。

至 70 年代，行業(yè)開啟工程化技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用，英、美、日三國技術(shù)合作頻繁，碳纖維技術(shù)先后應(yīng)用于發(fā)動機風(fēng)扇葉片、高爾夫球桿、釣魚竿等，同時也實現(xiàn)復(fù)合材料在航空航天結(jié)構(gòu)的工程化應(yīng)用。

隨后的 80-90 年代，行業(yè)正式進入工業(yè)化時代，行業(yè)并購搶占市場成為主旋律。此時的日本東麗公司已基本開發(fā)完成現(xiàn)有絕大多數(shù)產(chǎn)品型號；美國波音公司將碳纖維應(yīng)用于航天飛機，并提出商用飛機對碳纖維的需求；而缺乏應(yīng)用支撐的英國則轉(zhuǎn)以銷售技術(shù)。進入 21 世紀(jì)后，碳纖維在風(fēng)電、汽車輕量化等方面的需求得到快速擴增，海外企業(yè)由于較早將技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相融合，在產(chǎn)業(yè)地位上形成壟斷地位。

受限于技術(shù)封鎖等多重因素，國內(nèi)碳纖維行業(yè)發(fā)展之路相對曲折。

根據(jù)《2019年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，中國碳纖維發(fā)展起點實際與海外基本同步，20 世紀(jì) 60 年代研究起步，中科院長春應(yīng)用化學(xué)院及沈陽金屬研究所啟動開展對碳纖維的研究。70 年代舉國研發(fā)碳纖維。

為滿足國防需求，時任國防科委主任張愛萍將軍于 1975 年部署國內(nèi)碳纖維研究工作；隨后 5 年時間，中央各部委實現(xiàn)建成 PAN 原絲試制能力 50 噸/年，碳纖維長絲的試制能力 1.5-2.0 噸/年。

80 年代的主基調(diào)是引進。國家科委為鼓勵引進國外先進技術(shù)、設(shè)備，承諾給予資金支持；但受限于國外技術(shù)封鎖，引進過程并不順利。90 年代碳纖維發(fā)展有所停滯。由于缺乏產(chǎn)業(yè)支撐，國內(nèi)碳纖維行業(yè)發(fā)展陷入停滯，大廠勉強維持、小廠撤出經(jīng)營。

進入 21 世紀(jì)初，由于歐美實施禁運致使碳纖維價格大幅上漲，并影響到國內(nèi)軍機生產(chǎn)，國內(nèi)開啟“大干快上”，掀起碳纖維投資浪潮，10 年間累計投資超 300 億元。然而由于眾多企業(yè)并未掌握核心技術(shù)，且投資大/周期長，導(dǎo)致超半數(shù)企業(yè)淘汰出局，國內(nèi)碳纖維企業(yè)數(shù)量自高 峰時期的 40 家演變?yōu)槿缃竦?10 余家。

國內(nèi)企業(yè)快速崛起，實現(xiàn)對海外企業(yè)的追趕。

在經(jīng)歷世紀(jì)初前 10 年的“冒進”后，大浪淘沙下國內(nèi)穩(wěn)扎穩(wěn)打的生產(chǎn)企業(yè)穩(wěn)步崛起，包括中復(fù) 神鷹、原絲龍頭吉林碳谷、光威復(fù)材、恒神股份、中簡科技等數(shù)家優(yōu)秀企業(yè)。

隨著中國在碳纖維行業(yè)技術(shù)/產(chǎn)品/成本等方面的突破與追趕，中國企業(yè)開始形成一定的競爭力。

從產(chǎn)品型號來看，根據(jù)中復(fù)神鷹公告，中復(fù)神鷹產(chǎn)品系列基本實現(xiàn)與日本東麗主要碳纖維型號的對標(biāo)。

從應(yīng)用來看，國產(chǎn)產(chǎn)品在民用端（風(fēng)電、碳碳復(fù)材、儲氫瓶等）占比較高，在民用領(lǐng)域已具備一定競爭；但在航空航天/汽車領(lǐng)域應(yīng)用占比仍偏低，有待進一步突破。

3.2 全球/國內(nèi)行業(yè)集中度高，CR5 分別達 62%/81%

美國、中國、日本碳纖維運行產(chǎn)能合計占比近 60%。根據(jù)《2020全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》統(tǒng)計，2020 年全球碳纖維運行產(chǎn)能約 17.2 萬噸，分區(qū)域來看，美國運行產(chǎn)能 3.7 萬噸，占全球 22%；中國大陸位居第二，運行產(chǎn)能 3.6 萬噸，占比 21%；日本位列第三，運行產(chǎn)能 2.9 萬噸，占比 17%。

全球/國內(nèi)行業(yè)集中度較高，2020 年 CR5 分別達 62%/81%。

全球前五大企業(yè)為日本東麗（美國卓爾泰克被東麗收購）、德國西格里、日本三菱麗陽、日本東邦、美國赫氏，2020 年合計市占率 62%。

根據(jù)《全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》數(shù)據(jù)，國內(nèi)玩家數(shù)量更少，集中度相較海外更高，2020 年中國碳纖維行業(yè)的產(chǎn)能CR3和CR5分別為 63.2%和 81.3%。

產(chǎn)能靠前的廠商主要為中復(fù)神鷹、碳谷+寶旌（吉林寶旌使用吉林碳谷的原絲）、江蘇恒神、光威復(fù)材等。

海外玩家發(fā)展時間長，具備先發(fā)優(yōu)勢。

根據(jù)吉林碳谷公開發(fā)行說明書，日本東麗成立于 1926 年，經(jīng)歷 90 多年的發(fā)展，完善了從上游原絲制備到下游復(fù)合材料制品設(shè)計制造的整個產(chǎn)業(yè)鏈，2020年運行產(chǎn)能達 4.9 萬噸。日本東邦成立于 1934 年，母公司為帝人集團，1975年開始量產(chǎn)丙烯腈系的碳纖維，2020年運行產(chǎn)能1.26 萬噸。

日本三菱麗陽成立于1933年，1983 年開始生產(chǎn)碳纖維，2020 年運行產(chǎn)能 1.43 萬噸。美國赫氏成立于 1946 年，2020 年運行產(chǎn)能 1.02 萬噸。

美國卓爾泰克成立于 1975 年，1988 年進入碳纖維領(lǐng)域，2014 年被日本東麗收購。

德國西格里由德國 SIGRI 和美國大湖碳素公司于 1992 年合并設(shè)立，2020 年運行產(chǎn)能 1.5 萬噸。

3.3 產(chǎn)能擴張拐點已至，國內(nèi)企業(yè)占主導(dǎo)，國產(chǎn)化率有望提升

產(chǎn)能擴張有望提速。隨著碳纖維需求的快速增長，供給端也呈現(xiàn)持續(xù)擴張的趨勢。

根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計，全球碳纖維運行產(chǎn)能從2015年13.5萬噸提升至2020年17.2萬噸，5年 CAGR+4.9%；全球碳纖維產(chǎn)量從2015年9.5萬噸提升至2020年11.8萬噸，5年CAGR+4.4%。

2015-2020年全球產(chǎn)能擴張節(jié)奏整體穩(wěn)健，且“有產(chǎn)能，無產(chǎn)量”情況明顯，我們認為一是由于前期新能源需求（風(fēng)電、碳碳復(fù)材、儲氫瓶等）還未迎來爆發(fā)，二是由于中國企業(yè)技術(shù)尚未完全成熟，成本較高導(dǎo)致盈利水平較低，從而產(chǎn)能擴張相對穩(wěn)健。

隨著新能源需求的拉動，以及國內(nèi)企業(yè)技術(shù)進步，成本快速下降帶來盈利水平提升，我們判斷行業(yè)產(chǎn)能擴張有望迎來拐點，產(chǎn)能擴張有望提速。

頭部企業(yè)快速擴張。

國內(nèi)玩家主要為中復(fù)神鷹、國興碳纖維、吉林化纖、碳谷+寶旌、恒神股份、光威復(fù)材、中簡科技等。

根據(jù)中復(fù)神鷹官網(wǎng)，21 年 9 月中復(fù)神鷹萬噸級碳纖維產(chǎn)線投產(chǎn)，碳纖維產(chǎn)能規(guī)模達13500 噸。

根據(jù)人民資訊信息，截至 11 月 12 日，國興碳纖維 1.5 萬噸碳纖維項目中，第四條大絲束碳化線順利試車，碳纖維年產(chǎn)能突破 1 萬噸。

根據(jù)新華網(wǎng)信息，國興碳纖維 1.5 萬噸碳纖維項目的全部碳化線預(yù)計在 2022 年上半年投產(chǎn)。

根據(jù)吉林化纖公告，吉林化纖擬非公開發(fā)行股票募資不超過 12 億，用于建設(shè) 1.2 萬噸碳纖維復(fù)材（對應(yīng)約 1 萬噸碳纖維）項目，我們預(yù)計吉林化纖碳纖維項目有望于 22 年投產(chǎn)。

根據(jù)吉林化纖公告，吉林精功碳纖維（吉林寶旌）目前具備年產(chǎn) 8000 噸碳纖維能力。根據(jù)光威復(fù)材公告，包頭擬新建萬噸線，預(yù)計2022年新增產(chǎn)能4000噸，合計達 7855 噸，后續(xù) 6000 噸產(chǎn)能逐步投產(chǎn)。

其中，中復(fù)神鷹/恒神股份/光威復(fù)材等自產(chǎn)碳纖維原絲，國興碳纖維/吉林化纖/吉林寶旌主要向吉林碳谷采購碳纖維原絲。

我們預(yù)計2021/2022年全球碳纖維有效產(chǎn)能分別為 12.1/14.1 萬噸，YoY+3.0%/16.7%。根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，2020年全球碳纖維產(chǎn)量為 11.8 萬噸，考慮到全球“有產(chǎn)能，無產(chǎn)量”情況明顯，我們假設(shè)2020年底全球碳纖維在產(chǎn)產(chǎn)能為 11.8 萬噸。

考慮到部分企業(yè)雖有擴產(chǎn)規(guī)劃，但無明確投產(chǎn)時間，或可能因為技術(shù)/資金等原因，導(dǎo)致產(chǎn)能投放延期，因此我們并未將所有的擬擴產(chǎn)項目納入測算。

根據(jù)賽奧碳纖維統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以及各公司公告數(shù)據(jù)，我們大致測算2021/2022年全球碳纖維有效產(chǎn)能分別為 12.1/14.1 萬噸，YoY+3.0%/16.7%。

在擬新增產(chǎn)能中，中國占據(jù)主導(dǎo)地位，國產(chǎn)化率有望繼續(xù)提升。

根據(jù)《2020 全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》以及各公司公告，我們統(tǒng)計 2021-2022 年全球擬新增產(chǎn)能約 6.4 萬噸（較 2020 年底運行產(chǎn)能 17.2 萬噸增長 37%），主要由中國企業(yè)主導(dǎo)。

根據(jù)《2020年全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》數(shù)據(jù)及預(yù)測，2020 年國產(chǎn)碳纖維供給量 1.84 萬噸，國產(chǎn)化率約 38%，到 2025 年國產(chǎn)化率有望提升至 55%。

四、民品降本是核心，規(guī)模和技術(shù)是關(guān)鍵

民用碳纖維降本是核心。碳纖維以“價格”換“需求”，在保持企業(yè)合理利潤水平下，為使碳纖維性價比快速提升，降本成為核心。

對企業(yè)來講，競爭力的體現(xiàn)集中在成本端。而從降本的方式來看，主要有兩個方向，一是通過發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)，降低噸折舊/噸能耗；二是通過優(yōu)化流程/提升技術(shù)，提高效率。

4.1 制造費用占比高，規(guī)模效應(yīng)明顯

產(chǎn)能規(guī)模/產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致噸成本差異較大。從行業(yè)歷史噸成本來看，整體呈現(xiàn)下降趨勢。受規(guī)模效應(yīng)影響，不同規(guī)模的碳纖維企業(yè)噸成本有所差異。其中，中簡科技/光威復(fù)材噸成本較高，也由于中簡科技/光威復(fù)材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中軍品占比較高；吉林碳谷噸成本較低，也由于吉林碳谷產(chǎn)品主要為碳纖維原絲。

產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)成本構(gòu)成差異較大，碳絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在規(guī)模效應(yīng)。

由于處于產(chǎn)業(yè)鏈中不同環(huán)節(jié)，各企業(yè)間成本構(gòu)成略有差異。

中復(fù)神鷹/光威復(fù)材/中簡科技包含原絲及碳絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在成本構(gòu)成中，制造費用占比偏高（固定成本高/能耗高），2020 年分別占比 57.5%/64.6%/76.2%。

而吉林碳谷僅包含原絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)，直接材料占比較高，2020 年占比達到 61.0%，制造費用及能耗占比相對而言并不高，2020 年合計占比為 35.6%。

碳纖維生產(chǎn)中制造費用占比高，反映出碳纖維生產(chǎn)的固定成本高/能耗量大，因此制造費用部分存在更為明顯的規(guī)模效應(yīng)（直接材料和人工也存在規(guī)模效應(yīng)）。

隨著技術(shù)進步/產(chǎn)能規(guī)模擴張/產(chǎn)能利用率提升，固定成本攤薄更多，能源使用效率提升，整體生產(chǎn)成本有望下降。

噸折舊/噸電費為取得成本優(yōu)勢的主要切入點。

在制造費用中，2020 年中復(fù)神鷹折舊/電費分別占比 23.8%/32.6%，2018 年中簡科技折舊/電費分別占比 41.7%/30.2%，因此噸電耗/噸折舊成為取得成本優(yōu)勢的主要切入點。

由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，2018 年中簡科技噸電耗為 24.37 萬度，2020 年中復(fù)神鷹噸電耗為 2.85 萬度。原絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)耗電量較少，21H1 吉林碳谷噸電耗為 0.17 萬度。

碳纖維生產(chǎn)規(guī)?；梢杂行У亟档蜕a(chǎn)成本。

根據(jù)《PAN 基碳纖維生產(chǎn)成本分析及控制措施》，隨著生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量的增加，非直接生產(chǎn)因素占總成本的比例逐漸減小，大規(guī)模原絲（3000t/a）和碳纖維（1000t/a）直接生產(chǎn)費用分別是小規(guī)模原絲（250t/a）和碳纖維（100t/a）直接生產(chǎn)費用的 60.94%和 48.34%。

根據(jù)《碳纖維產(chǎn)業(yè)化發(fā)展及成本分析》統(tǒng)計，原絲和碳纖維的產(chǎn)能和生產(chǎn)成本呈反比關(guān)系，千噸級碳纖維產(chǎn)線每年成本較百噸級產(chǎn)線下降 18%。

4.2 提升技術(shù)/優(yōu)化工藝，帶來長期成本曲線下移

原材料丙烯腈噸消耗量仍有下降空間。

丙烯腈為主要原材料，根據(jù)中復(fù)神鷹公告，21H1 中復(fù)神鷹原材料成本構(gòu)成中，丙烯腈占比約 74%，其他原材料（包括二甲基亞砜、助劑和水性環(huán)氧樹脂等）占比約 26%。

根 據(jù)中復(fù)神鷹公告，每噸碳纖維理論耗用丙烯腈 1.96 噸，21H1 中復(fù)神鷹噸丙烯腈消耗量為 2.06 噸（其中本部噸消耗量 1.96 噸，接近理論值，西寧產(chǎn)線處于投產(chǎn)初期噸消耗量 2.53 噸）。

受原絲質(zhì)量/碳化工藝等原因影響，國內(nèi)并非所有企業(yè)均可達到噸丙烯腈消耗量為 1.96 噸的理論值，如 2018 年中簡科技噸丙烯腈消耗量雖降至 2.26 噸，但相較理論消耗量仍略有差距。隨著技術(shù)的進步以及技術(shù)外溢，行業(yè)整體噸丙烯腈消耗量仍有下降空間。

從生產(chǎn)工藝方面，可通過優(yōu)化紡絲工序/氧化炭化工序?qū)崿F(xiàn)效率的提升。

在紡絲工藝方面，由于濕法紡絲的紡絲速度小于 100m/min，而在相同條件下，干噴濕紡的紡絲速度可以提高到 300m/min，根據(jù)《PAN 基碳纖維生產(chǎn)成本分析及控制措施》，若采用干噴濕紡工藝，同樣的紡絲裝備及能源消耗條件下，產(chǎn)量提高 2-8 倍，PAN 基碳纖維原絲的生產(chǎn)成本可降低 75%。

隨著干噴濕法工序的推廣，行業(yè)生產(chǎn)效率有望進一步提升。

在氧化炭化工序方面，根據(jù)《PAN 基碳纖維生產(chǎn)成本分析及控制措施》，可通過液態(tài)化加熱技術(shù)縮短預(yù)氧化反應(yīng)時間，使碳纖維生產(chǎn)效率提高 50% 以上。在碳纖維表面處理過程中，由傳統(tǒng)的熱風(fēng)非接觸式干燥方式改為蒸汽、熱油等熱輥接觸式干燥方式，干燥時間和能耗均降低約 2/3。

五、海外龍頭積淀深厚，國內(nèi)龍頭乘勢追擊

5.1 東麗：工業(yè)碳纖維之母，產(chǎn)能全球第一

東麗作為全球碳纖維企業(yè)龍頭，碳纖維業(yè)務(wù)持續(xù)增長。東麗工業(yè)于上世 紀(jì) 60 年開啟對碳纖維的研發(fā)，早期曾試圖進入航空領(lǐng)域，但由于歐美企業(yè)的激烈競爭，轉(zhuǎn)而進行高爾夫球桿、魚竿等體育用品的碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)。

70 年代，石油價格飆升促使航空領(lǐng)域?qū)︼w機結(jié)構(gòu)材料輕量化提出需求，東麗分別于 1975 年、1987 年將碳纖維產(chǎn)量應(yīng)用于波音 737 輔助承重結(jié)構(gòu)及空客 A320 的主承力部件中，并于隨后幾十年間持續(xù)在全球擴張產(chǎn)能及業(yè)務(wù)布局。

在以航空業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)上，東麗利用技術(shù)優(yōu)勢橫向布局汽車、風(fēng)電等高端民用領(lǐng)域。

2010 后東麗分別與戴姆勒、豐田等多家汽車生產(chǎn)商達成合作，致力于發(fā)展汽車材料輕量化；2014 年，東麗收購美國 Zoltek 公司，發(fā)力風(fēng)電渦輪機葉片為主的大絲束領(lǐng)域，真正實現(xiàn)了碳纖維業(yè)務(wù)的多點開花。

2004-2020年，東麗碳纖維業(yè)務(wù)收入自 447 億日元增長至 1829 億，CAGR+ 9.2%。受疫情影響，2020年東麗碳纖維實現(xiàn)收入 1829 億日元（約 118 億人民幣），YoY-22.8%；實現(xiàn)凈 利潤-75 億日元（約-4.8 億人民幣），凈利率為-4.1%。

碳纖維產(chǎn)能全球第一，收入結(jié)構(gòu)中以工業(yè)/航空領(lǐng)域為主。

日本東麗全球生產(chǎn)能力分布主要是按照絲束規(guī)格進行區(qū)分，目前東麗公司小絲束碳纖維（1k-24k）產(chǎn)品全球生產(chǎn)基地分別位于日本、法國、美國和韓國，根據(jù)東麗年報，截至 21 年 3 月末，東麗小絲束產(chǎn)能 2.9 萬噸；大絲束碳纖維（>24k，主要是收購的 Zoltek 公司）產(chǎn)能則分別位于匈牙利和墨西哥，根據(jù)東麗年報，截至 21 年 3 月末，東麗大絲束產(chǎn)能 2.6 萬噸。根據(jù)東麗推介材料，2020 東麗碳纖維收入結(jié)構(gòu)中，工業(yè)/航空/休閑體育分別占比 59%/33%/8%。

5.2 中復(fù)神鷹：國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)化引領(lǐng)者，產(chǎn)能快速擴張

中復(fù)神鷹是國內(nèi)碳纖維行業(yè)龍頭與產(chǎn)業(yè)化引領(lǐng)者，技術(shù)/產(chǎn)品不斷突破。根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，中復(fù)神鷹碳纖維股份有限公司于 2006 年在連云港成立。

2007 年 10 月，中國建材集團注資公司，并開啟萬噸碳纖維生產(chǎn)基地的建設(shè)。

2008 年建成千噸級 SYT35（T300 級）碳纖維生產(chǎn)線。

2012 年，通過三年自主研發(fā)，突破了干噴濕紡技術(shù)的瓶頸，實現(xiàn)千噸級 SYT49（T700 級碳纖維）的投產(chǎn)。

2017 年實現(xiàn)千噸級 SYT55（T800 級碳纖維）規(guī)模生產(chǎn)和穩(wěn)定供應(yīng)。

2019 年率先實現(xiàn) SYT65（T1000 級碳纖維）的百噸工程化。

中復(fù)神鷹碳纖維產(chǎn)品性能優(yōu)異、型號種類豐富，在高強和高強中模型領(lǐng)域可與國際巨頭東麗媲美。

根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，目前中復(fù)神鷹產(chǎn)品型號包括 SYT45、SYT45S、SYT49S、SYT55S、SYT65 和 SYM40 等，涵蓋高強型、高強中模型、高強高模型等類別，基本實現(xiàn)與日本東麗主要碳纖維型號的對標(biāo)，并在主流產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)上，中復(fù)神鷹產(chǎn)品相比于東麗具備更高的比強度和比模量。

由于中復(fù)神鷹和東麗同樣采用率先發(fā)展小絲束的技術(shù)路徑，產(chǎn)品下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復(fù)合材料、交通建設(shè)等。

民用需求占比快速提升，客戶結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。

根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，2018 年中復(fù)神鷹收入結(jié)構(gòu)中仍以休閑體育/交通建設(shè)領(lǐng)域為主，收入占比分別為 51.9%/24.2%。

受益國內(nèi)風(fēng)電/光伏/氫能等新能源領(lǐng)域需求爆發(fā)，風(fēng)電、碳/碳復(fù)材收入占比快速提升，分別從 2018 年的 2.6%/3.1% 提升至 21H1 的 14.9%/22.4%。

中復(fù)神鷹也不斷加大新興領(lǐng)域客戶的合作，客戶結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，21H1 第一大客戶金博股份主要從事光伏領(lǐng)域碳碳復(fù)材相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)與銷售，常州宏發(fā)縱橫和澳盛復(fù)材主要從事碳 纖維風(fēng)電業(yè)務(wù)相關(guān)產(chǎn)品銷售。

產(chǎn)能快速擴張，銷量增長有望提速，噸成本有望繼續(xù)下降。

根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，隨著工藝不斷成熟/下游持續(xù)開拓，產(chǎn)能利用率不斷提升，18/19/20 年分別為 85.1%/95.5%/107.9%。

受限于產(chǎn)能瓶頸，公司持續(xù)擴張產(chǎn)能，根據(jù)中復(fù)神鷹官網(wǎng)，21 年 9 月公司西寧萬噸線投產(chǎn)，公司產(chǎn)能達到 1.35 萬噸，為國內(nèi)第一。

隨著西寧萬噸線產(chǎn)能的持續(xù)釋放，公司 銷量增長有望提速。

根據(jù)中復(fù)神鷹公告，21H1 噸成本為 9.8 萬元，較 20 年 8.0 萬元有所提升，一是由于西寧線于 21 年 3 月進入試生產(chǎn)階段，投產(chǎn)初期產(chǎn)品單位生產(chǎn)成本較高；二是由于原材料丙烯腈價格大幅上漲，導(dǎo)致噸成本提升。而碳纖維生產(chǎn)存在明顯的規(guī)模效應(yīng)，我們判斷隨著西寧線規(guī)模效應(yīng)的發(fā)揮，公司噸成本有望繼續(xù)下降。

收入持續(xù)增長，盈利能力有望繼續(xù)提升。

根據(jù)中復(fù)神鷹招股說明書，中復(fù)神鷹營收/利潤持續(xù)增長，20 年分別達 5.32/0.85 億。在成本持續(xù)下降下，中復(fù)神鷹盈利能力不斷提升，毛利率從 18 年 11.3%提升至 21H1 的 47.7%，噸凈利也從 18 年-0.9 萬元/噸提升至 20 年 2.3 萬元/噸，趨勢有望延續(xù)。

5.3 赫氏：美國最大復(fù)材廠商，航空航天領(lǐng)域標(biāo)桿

赫氏是美國最大的碳纖維生產(chǎn)商和復(fù)合材料供應(yīng)商。

赫氏成立于 1946 年，其碳纖維材料于 1953 年首次應(yīng)用于第一架復(fù)合材料制造的轟炸機與戰(zhàn)斗機。

其后，公司在軍品業(yè)務(wù)基礎(chǔ)上不斷發(fā)展民品材料，空客及波音主要機型均采用了赫氏碳纖維復(fù)合材料；此外，公司也相繼參與了阿波羅登月、哥倫比亞航天飛機制造等多項美國航天探索計劃。

也正是在商用及軍用航天業(yè)務(wù)的持續(xù)深耕，才塑造了當(dāng)今赫氏在美國碳纖維復(fù)合材料的龍頭地位。

2016-2019 年，赫氏碳纖維業(yè)務(wù)營收自 8.6 億美元增 長至 18.6 億美元，CAGR+6.1%。

2020 年受疫情影響，公司實現(xiàn)營業(yè) 收入 11.9 億美元，YoY-36%；實現(xiàn)凈利潤 0.6 億美元，營業(yè)利潤率 5%。

深耕航空航天領(lǐng)域，打造行業(yè)標(biāo)桿。

根據(jù)赫氏年報，赫氏下游應(yīng)用主要集中在航空航天領(lǐng)域。隨著碳纖維在航空領(lǐng)域滲透率不斷提升，赫氏收入結(jié)構(gòu)中商用/軍工航空航天收入占比從 2005 年的 72%提升至 2020 年的 85%。

2020 年受疫情影響，商用航空航天領(lǐng)域需求下滑較多，赫氏商用航空航天收入占比也有所下滑，根據(jù)赫氏年報，2020 年赫氏收入結(jié)構(gòu)中商用航空航天/軍工航空航天/工業(yè)分別占比 55%/30%/15%。

5.4 光威復(fù)材：碳纖維行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)，軍民業(yè)務(wù)雙輪驅(qū)動

光威復(fù)材是碳纖維行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)。

光威復(fù)材成立于 1992 年，2017 年登陸創(chuàng)業(yè)板，是國內(nèi)碳纖維行業(yè)首家 A 股上市公司。

公司發(fā)展初期主要從事碳纖維漁具生產(chǎn)與銷售，歷經(jīng)多次技術(shù)突破與產(chǎn)品拓展，現(xiàn)已成為國 內(nèi)碳纖維領(lǐng)軍企業(yè)，也是目前國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)品種最齊全、生產(chǎn)技術(shù)最先進、產(chǎn)業(yè)鏈最完備的龍頭企業(yè)。光威復(fù)材在碳纖維、碳纖維織物、碳梁、預(yù)浸料和機械制造均有業(yè)務(wù)布局，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

光威復(fù)材實行“521”發(fā)展戰(zhàn)略，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

公司現(xiàn)已構(gòu)建“521” 發(fā)展戰(zhàn)略，即五大產(chǎn)業(yè)、兩個平臺、一個園區(qū)，形成碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈布 局，成為復(fù)合材料業(yè)務(wù)的系統(tǒng)供應(yīng)商。

五大產(chǎn)業(yè)是生產(chǎn)主體，即以碳纖維和織物為主體的拓展纖維板塊，以預(yù)浸料類為主體的通用新材料板塊，以風(fēng)電碳梁、建筑補強板、支撐桿等拉擠工藝成型產(chǎn)品為主體的能源新材料板塊，以高性能碳纖維復(fù)材為主體的復(fù)合材料板塊，以碳纖維及復(fù)材生產(chǎn)設(shè)備為主體的光威精密機械板塊。

兩個平臺是研發(fā)平臺，即以碳纖維國家工程實驗室和碳纖維技術(shù)創(chuàng)新中心為主體的碳纖維研發(fā)平臺和以國家企業(yè)技術(shù)中心、工程設(shè)計中心、重點實驗室等為主體的復(fù)合材料研發(fā)平臺。

一個園區(qū)是孵化園區(qū)，即依托碳纖維產(chǎn)業(yè)園設(shè)立碳纖維產(chǎn)業(yè)孵化園區(qū)，對碳纖維及其復(fù)合材料制品領(lǐng)域的尖端技術(shù)、產(chǎn)品和人才進行開發(fā)、孵化和吸收。

立足軍品，布局民品，雙輪驅(qū)動。

光威復(fù)材碳纖維及織物業(yè)務(wù)主要為軍品，2016-2020 年該業(yè)務(wù)毛利率處于 75%-80%區(qū)間內(nèi)，貢獻 75%-90% 的毛利潤。

軍用碳纖維的質(zhì)量穩(wěn)定性要求較高，驗證程序漫長，定型產(chǎn)品的碳纖維供應(yīng)商一般不會輕易更換，行業(yè)壁壘較高。

隨著軍機數(shù)量及復(fù)材用量的增長，光威復(fù)材憑借產(chǎn)品性能及先入優(yōu)勢，軍用碳纖維業(yè)務(wù)有望保持高速增長。在民品領(lǐng)域，光威復(fù)材業(yè)務(wù)拓展順利，目前民品業(yè)務(wù)主要是風(fēng)電碳梁，客戶是維斯塔斯，未來有望擴大民用碳纖維業(yè)務(wù)。

營業(yè)收入/利潤持續(xù)較快增長，趨勢有望延續(xù)。

受益于下游航空航天及風(fēng)電等領(lǐng)域需求持續(xù)向好，2015-2020年（近 5 年）公司收入/歸母凈利潤CAGR+40.5%/38.1%，21年前三季度實現(xiàn)收入/歸母凈利潤分別為19.63/6.18億，YoY+22.4%/17.9%，快速增長趨勢有望延續(xù)。

5.5 吉林碳谷：碳纖維原絲龍頭，迎來發(fā)展新階段

碳纖維原絲龍頭，生產(chǎn)經(jīng)營進入持續(xù)良性發(fā)展階段。

吉林碳谷當(dāng)前為北交所上市企業(yè)，控股股東為國興新材料。吉林碳谷專注于碳纖維原絲的 生產(chǎn)，是國內(nèi)首家采用三元水相懸浮聚合兩步法生產(chǎn)碳纖維聚合物、 DMAC為溶劑濕法生產(chǎn)碳纖維原絲的企業(yè)。

2020年實現(xiàn)營收11.0億元，其中碳纖維業(yè)務(wù)收入 5.9 億，同比增長 91.4%；實現(xiàn)歸母凈利潤 1.4 億 （丙烯腈貿(mào)易業(yè)務(wù)毛利極低，利潤主要來自碳纖維業(yè)務(wù)），實現(xiàn)扭虧。

2020 年 6 月后公司停止丙烯腈貿(mào)易業(yè)務(wù)，聚焦碳纖維業(yè)務(wù)，實現(xiàn)輕裝上陣。

技術(shù)不斷突破，大絲束快速放量成為核心產(chǎn)品。

吉林碳谷在 2013-2015 年間逐步實現(xiàn)了小絲束產(chǎn)品方面的 DMAC 為溶劑的濕法兩步法的技術(shù)更新與優(yōu)化。

在 2016-2017 年逐步實現(xiàn)了 12K/S 產(chǎn)品方面的 DMAC 為溶劑的濕法兩步法的積累，產(chǎn)品碳化后可達到 T700 水平。

隨著公司不斷攻關(guān)，2018-2019 年逐步實現(xiàn)了大絲束 24/25/48K 的技術(shù)路線。

隨著公司滿筒一級品率/基礎(chǔ)紡速的提高，產(chǎn)品質(zhì)量逐漸穩(wěn)定，成本不斷下降，公司大絲束產(chǎn)品也開始快速放量，根據(jù)吉林碳谷招股說明書，18-20 年大絲束銷量占總銷量比例分別為 57.3%/79.4%/75.3%。

成本不斷下降，毛利率穩(wěn)步提升。

隨著公司技術(shù)不斷突破/成熟，滿筒一級品率/基礎(chǔ)紡速的提升，公司大絲束原絲產(chǎn)品可以穩(wěn)定大規(guī)模生產(chǎn)，規(guī)模效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，噸原材料/人工/制造費用/能耗均有不同程度下降，單位成本從 2018 年 2.73 萬元/噸降低至 2020 年 1.74 萬元/噸。

在單位成本下降下，公司大/中小/小絲束毛利率也呈現(xiàn)穩(wěn)步提升的趨勢，毛利率分別從2018年-15.8%/-9.4%/+9.4%提升至21H1的38.4%/42.7%/79.5%。隨著公司產(chǎn)能的進一步擴張，我們判斷單位成本有望進一步下降，毛利率有望繼續(xù)提升。

受益下游大客戶快速擴產(chǎn)，公司收入有望快速提升。

根據(jù)公司招股說明書，公司下游客戶較為集中，21H1 前五大客戶收入占比 83.1%，其中精功系列占比最高，達 50.9%。精功系列包括浙江精功同一控制下各公司，含吉林寶旌、浙江寶旌炭材料有限公司（原浙江精功碳纖維有限公司）、浙江精業(yè)新興材料有限公司、紹興寶旌復(fù)合材料有限公司。

此外，國興新材料/吉林化纖也主要向吉林碳谷采購碳纖維原絲，我們判斷隨著碳化環(huán)節(jié)企業(yè)的產(chǎn)能快速擴張，有望帶動吉林碳谷收入快速增長。

六、風(fēng)險提示

技術(shù)變革：碳纖維流程和工藝復(fù)雜，若某些關(guān)鍵流程或者工藝發(fā)生技術(shù)變革，導(dǎo)致整體生產(chǎn)效率提升或者成本下降，可能導(dǎo)致企業(yè)間競爭力發(fā)生變化，從而導(dǎo)致行業(yè)格局發(fā)生變化。

需求不及預(yù)期：全球碳纖維需求中，風(fēng)電/航空航天分別占比約 30%/15%。其中風(fēng)電行業(yè)周期波動較大，若風(fēng)電裝機不及預(yù)期，可能導(dǎo)致碳纖維需求不及預(yù)期。此外，航空航天領(lǐng)域需求受疫情影響較大，若疫情反復(fù)，導(dǎo)致航空航天需求不及預(yù)期，也可能導(dǎo)致碳纖維需求不及預(yù)期。

產(chǎn)能投放過多：目前國內(nèi)龍頭企業(yè)在技術(shù)、工藝、成本方面不斷走向成熟，可能會大幅擴產(chǎn)，導(dǎo)致行業(yè)產(chǎn)能投放過多。

行業(yè)價格大幅下滑：目前行業(yè)擬新增產(chǎn)能較多，若產(chǎn)能集中/大幅擴產(chǎn)，或需求不及預(yù)期，可能導(dǎo)致短期供大于求，導(dǎo)致行業(yè)價格大幅下滑。

原材料價格大幅波動：碳纖維原材料為丙烯腈，若丙烯腈價格大幅波動，可能導(dǎo)致碳纖維成本大幅上漲，影響行業(yè)盈利。

市場空間測算偏差風(fēng)險：市場空間等測算基于一定前提假設(shè)條件，存在實際達不到的情況，從而導(dǎo)致不及預(yù)期風(fēng)險。

使用信息滯后或更新不及時風(fēng)險：報告中使用的需求/產(chǎn)能擴張等相關(guān)信息，存在信息滯后或更新不及時風(fēng)險，從而導(dǎo)致測算結(jié)果與實際情況有偏差。

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