【研报】中银证券---碳纤维行业深度:新能源高景气等推动需求高增,技术突破和产能扩张加速国产替代VIP专享VIP免费

基础化工 | 证券研究报告 行业深度
2023128
强于大市
公司名称
股票代码
股价
评级
光威复材
300699.SZ
66.12
买入
资料来源:
Wind
,中银证券
2023
1
18
日当地货币收市价为标准
相关研究报告
《化工行业 2023 年度策略需求有望复苏,看
好 一 体 化 龙 头 与 新 材 料 等 中 长 期 发 展
20221214
公司点评–光威复材:净利润稳健增长,碳
纤维各产线有序推进》20221030
《新股报告–中复神鹰:民品碳纤维龙头,产
能扩张成长可期》20220310
证券分析师:余嫄嫄
(8621)20328550
yuanyuan.yu@bocichina.com
证券投资咨询业务证书编号:S1300517050002
碳纤维行业深度
新能源高景气等推动需求高增技术突破和产能
扩张加速国产替代
2022 下半年碳纤维原料成本走低价格波动下滑风电叶片光伏热
场等新能源领域碳纤维需求预计迎来高增航空航天体育休闲等领
域碳纤维需求有望稳健增长未来碳纤维需求将长期保持增长态势。国
内企业大规模扩产生产技术不断突破受下游需求拉动以及进口受限
影响碳纤维国产替代进程有望加速光威复材等国内碳纤维龙头企业
有望持续受益。
支撑评级的要点
碳纤维是性能优异、用途广泛的国家战略性新材料。碳纤维由丙烯腈聚合、碳
化制得,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,可广泛应用于风电叶片、碳/碳复材、航空航天、压力容器、休闲体育等
领域根据华经产业研究院数据2021 年全球中国碳纤维市场规模分别为 34.0
亿美元、15.9 亿美元,2015-2021 CAGR 分别为 4.8%23.1%
新能源等领域带动碳纤维需求高速增长。根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合
材料市场报告》2021 年全球碳纤维需求量为 11.8 万吨,下游主要应用领域风
电叶片、体育休闲、航空航天、压力容器、碳/碳复材需求量分别为 3.30 万吨、
1.85 万吨1.65 万吨1.10 万吨0.85 万吨占比分别为 28.0%15.7%14.0%
9.3%7.2%。双碳背景下风电加速增长,风电叶片大型化和轻量化要求有望推
动碳纤维渗透率提升光伏新增装机量持续增长单晶硅片市场份额快速提升,
单晶拉制炉需求走高,光伏热场碳/碳复材有望扩大份额。军机更新换代、国产
大飞机批产提升航空航天领域碳纤维需求。随着经济好转以及人均消费力提
升,我们预计体育休闲碳纤维市场长期将平稳增长。我们预计 2025 年我国碳纤
维需求将达到 13.2 万吨,2022-2025 CAGR 21.7%2025 年我国碳纤维市
场规模将达到 29.2 亿美元,2022-2025 CAGR 16.0%
国产替代正当时,碳纤维供需短期偏紧、中长期或趋于宽松。全球碳纤维市场
受国际巨头垄断,根据中国化学纤维工业协会数据,小丝束方面 2020 年日本东
丽全球产能占比约为 26%大丝束方面 2020年美国赫氏全球产能占比约为 58%
近年来我国碳纤维行业产能建设加快,根据广州赛奥《2021 全球碳纤维复合材
料市场报告》,2021 年国内碳纤维运行产能为 6.3 万吨,成为全球运行产能最
大的地区。另一方面,日本与美国加大对碳纤维出口的管控,政策助力、技术
突破加速碳纤维国产替代进程。根据公开项目统计,我们预计 2025 年我国碳纤
维产量将达到 12.5 万吨,2022-2025 CAGR 38.2%。短期来看,我国碳纤
维行业供需仍旧偏紧。中长期来看,未来随着我国碳纤维产能快速释放,供需
缺口有望改善,碳纤维价格有望下降。
国内碳纤维企业蓬勃发展。光威复材:技术沉淀持续创新,军品民品双重驱动
业绩增长;中复神鹰:民用碳纤维龙头,干喷湿纺工艺领先者;吉林化纤:粘
胶长丝龙头,转型前景可期;吉林碳谷:原丝产业化龙头,独创 DMAC 两步湿
法工艺;中简科技:专注高附加值领域,超级订单助力业绩增长;恒神股份:
全产业链发展模式,前瞻布局新兴领域。
投资建议
看好国内碳纤维行业中长期发展。需求端:风电叶片、光伏热场等新能源领域
碳纤维需求快速增长,航空航天、体育休闲等领域碳纤维需求稳健增长,未来
碳纤维总体需求将长期保持增长态势。供给端:国内企业打破技术垄断,国产
替代正当时。国内企业大规模扩产,生产技术不断突破,受下游需求拉动以及
进口受限影响,碳纤维国产替代进程有望加速。成本端:碳纤维行业规模效应
显著,原料价格回落,生产成本长期有望下降。供需两端双轮驱动,我们预计
碳纤维行业景气度有望持续向上。碳纤维行业技术和资金壁垒较高,生产成本
长期有望下降未来行业竞争格局趋向高集中度上下游全产业链平台化布局,
碳纤维龙头企业有望受益。推荐光威复材,建议关注中复神鹰
评级面临的主要风险
行业产能扩张风险、原材料价格上涨风险、国产化不及预期、技术升级迭代风
险、环保风险。
2023 128
碳纤维行业深度
2
目录
碳纤维:刚柔并济、性能卓越的黑色黄金 ................................................ 6
碳纤维是性能优异、用途广泛的国家战略性新材料 ......................................................................... 6
原丝和碳化是碳纤维生产的关键环节 ................................................................................................. 8
碳纤维行业规模效应显著,生产成本长期有望下降 ......................................................................... 9
政策助力我国碳纤维行业发展 ........................................................................................................... 11
需求端:新能源等领域带动碳纤维需求高速增长 ..................................... 13
我国是全球最大的碳纤维市场 ........................................................................................................... 13
风电叶片:碳纤维主要应用领域,渗透率提升空间 ................................................................... 14
/碳复合材料:光伏热场推动需求增加 .......................................................................................... 19
压力容器:氢燃料电池车产业扩张带动储氢瓶需求增长 ............................................................... 21
航空航天:军民两用领域需求持续提 ........................................................................................... 25
体育休闲:消费需求稳步增长 ........................................................................................................... 28
预计 2022-2025 年我国碳纤维需求量 CAGR 将达 21.7% ............................................................... 28
供给端:国内企业打破技术垄断,国产替代正当时 ................................. 30
全球碳纤维产能持续扩张,国内产能建设加快 ............................................................................... 30
国内产能利用率较低,碳纤维进口受 ........................................................................................... 32
技术突破加速碳纤维国产替代进程 ................................................................................................... 34
供需格局展望:短期内供需偏紧,中长期供需或趋于宽松 ........................................................... 35
国内主要碳纤维企业 ...................................................................................... 37
光威复材:技术沉淀持续创新,军品民品双重驱动业绩增长 ....................................................... 37
中复神鹰:民用碳纤维龙头,干喷湿纺工艺领先者 ....................................................................... 39
吉林化纤:粘胶长丝龙头,转型前景可期 ....................................................................................... 41
吉林碳谷:原丝产业化龙头,独创 DMAC 两步湿法工艺 ............................................................. 42
中简科技:专注高附加值领域,超级订单助力业绩增长 ............................................................... 43
恒神股份:全产业链发展模式,前瞻布局新兴领域 ....................................................................... 44
投资建议 .......................................................................................................... 47
看好国内碳纤维行业中长期发展,推荐光威复材,建议关注中复神鹰 ....................................... 47
风险提示 .......................................................................................................... 48
2023 128
碳纤维行业深度
3
图表目录
图表 1. 碳纤维与传统材料性能对比 .............................................................................. 6
图表 2. 全球碳纤维历史里程 ...................................................................................... 6
图表 3. 碳纤维分类 .......................................................................................................... 7
图表 4. PAN 碳纤维制备过 ...................................................................................... 7
图表 5. 原丝与碳纤维成品 .............................................................................................. 7
图表 6. 碳纤维产业链 ...................................................................................................... 8
图表 7. 碳纤维下游应用 .................................................................................................. 8
图表 8. 碳纤维全过程工艺流程图 .................................................................................. 8
图表 9. 碳纤维原丝生产两步法和一步法工艺比 ...................................................... 9
图表 10. 湿法纺丝与干湿法纺丝的差异 ........................................................................ 9
图表 11. 原丝环节约占碳纤维生产成本的 51% ........................................................... 9
图表 12. 不同型号碳纤维价格(国产:华东) .......................................................... 10
图表 13. 碳纤维进口数量与单 .................................................................................. 10
图表 14. 碳纤维各生产环节成本在不同量产规模下的对比(单位:美元/千克) 10
图表 15. 2018-2021 年我国丙烯腈进出口数量 ............................................................ 11
图表 16. 2019-2021 年我国丙烯腈产能、产量、产能利用率 .................................... 11
图表 17. 碳纤维统计平均生产成本 .............................................................................. 11
图表 18. 碳纤维与丙烯腈价差 .................................................................................. 11
图表 19. 碳纤维行业毛利 .............................................................................................. 11
图表 20. 2018-2021 我国碳纤维相关政策 ................................................................ 12
图表 21. 2015-2021 年全球及国内碳纤维市场规模 .................................................... 13
图表 22. 2015-2021 年全球及国内碳纤维需求量 ........................................................ 13
图表 23. 国内碳纤维下游需求量拆分 .......................................................................... 13
图表 24. 2021 年全球不同应用碳纤维需求量及单价 .................................................. 14
图表 25. 不同丝束、等级碳纤维应用场景 .................................................................. 14
图表 26. 2021-2026 年全球风电新增装机容量(GW ............................................. 14
图表 27. 风机零部件成本占比 ...................................................................................... 14
图表 28. 风电叶片结构 .................................................................................................. 15
图表 29. 重量增加对风电叶片的影响 .......................................................................... 15
图表 30. 风电叶片大型化趋势 ...................................................................................... 16
图表 31. 风电叶片重量和风机功率之间的关系 .......................................................... 16
图表 32. 2021 年不同功率主机碳纤维主梁叶片占比变化(功率单位:MW ...... 16
图表 33. 2021 年不同叶片长度碳纤维主梁叶片占比变化 .......................................... 17
图表 34. 各企业碳纤维风电叶片应用实例 .................................................................. 17
图表 35. 2035 年陆上、海上风机预计性能2019 年比较 ........................................ 18
图表 36. 2022-2025 年我国风电叶片领域碳纤维需求及市场规模预测 .................... 19
基础化工证券研究报告—行业深度2023年1月28日强于大市公司名称股票代码股价评级光威复材300699.SZ66.12买入资料来源:Wind,中银证券以2023年1月18日当地货币收市价为标准相关研究报告《化工行业2023年度策略:需求有望复苏,看好一体化龙头与新材料等中长期发展》20221214《公司点评–光威复材:净利润稳健增长,碳纤维各产线有序推进》20221030《新股报告–中复神鹰:民品碳纤维龙头,产能扩张成长可期》20220310中银国际证券股份有限公司具备证券投资咨询业务资格基础化工证券分析师:余嫄嫄(8621)20328550yuanyuan.yu@bocichina.com证券投资咨询业务证书编号:S1300517050002碳纤维行业深度新能源高景气等推动需求高增,技术突破和产能扩张加速国产替代2022年下半年碳纤维原料成本走低,价格波动下滑。风电叶片、光伏热场等新能源领域碳纤维需求预计迎来高增速,航空航天、体育休闲等领域碳纤维需求有望稳健增长,未来碳纤维需求将长期保持增长态势。国内企业大规模扩产,生产技术不断突破,受下游需求拉动以及进口受限影响,碳纤维国产替代进程有望加速。光威复材等国内碳纤维龙头企业有望持续受益。支撑评级的要点碳纤维是性能优异、用途广泛的国家战略性新材料。碳纤维由丙烯腈聚合、碳化制得,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,可广泛应用于风电叶片、碳/碳复材、航空航天、压力容器、休闲体育等领域。根据华经产业研究院数据,2021年全球、中国碳纤维市场规模分别为34.0亿美元、15.9亿美元,2015-2021年CAGR分别为4.8%、23.1%。新能源等领域带动碳纤维需求高速增长。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年全球碳纤维需求量为11.8万吨,下游主要应用领域风电叶片、体育休闲、航空航天、压力容器、碳/碳复材需求量分别为3.30万吨、1.85万吨、1.65万吨、1.10万吨、0.85万吨,占比分别为28.0%、15.7%、14.0%、9.3%、7.2%。双碳背景下风电加速增长,风电叶片大型化和轻量化要求有望推动碳纤维渗透率提升。光伏新增装机量持续增长,单晶硅片市场份额快速提升,单晶拉制炉需求走高,光伏热场碳/碳复材有望扩大份额。军机更新换代、国产大飞机批产提升航空航天领域碳纤维需求。随着经济好转以及人均消费力提升,我们预计体育休闲碳纤维市场长期将平稳增长。我们预计2025年我国碳纤维需求将达到13.2万吨,2022-2025年CAGR为21.7%;2025年我国碳纤维市场规模将达到29.2亿美元,2022-2025年CAGR为16.0%。国产替代正当时,碳纤维供需短期偏紧、中长期或趋于宽松。全球碳纤维市场受国际巨头垄断,根据中国化学纤维工业协会数据,小丝束方面2020年日本东丽全球产能占比约为26%,大丝束方面2020年美国赫氏全球产能占比约为58%。近年来我国碳纤维行业产能建设加快,根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年国内碳纤维运行产能为6.3万吨,成为全球运行产能最大的地区。另一方面,日本与美国加大对碳纤维出口的管控,政策助力、技术突破加速碳纤维国产替代进程。根据公开项目统计,我们预计2025年我国碳纤维产量将达到12.5万吨,2022-2025年CAGR为38.2%。短期来看,我国碳纤维行业供需仍旧偏紧。中长期来看,未来随着我国碳纤维产能快速释放,供需缺口有望改善,碳纤维价格有望下降。国内碳纤维企业蓬勃发展。光威复材:技术沉淀持续创新,军品民品双重驱动业绩增长;中复神鹰:民用碳纤维龙头,干喷湿纺工艺领先者;吉林化纤:粘胶长丝龙头,转型前景可期;吉林碳谷:原丝产业化龙头,独创DMAC两步湿法工艺;中简科技:专注高附加值领域,超级订单助力业绩增长;恒神股份:全产业链发展模式,前瞻布局新兴领域。投资建议看好国内碳纤维行业中长期发展。需求端:风电叶片、光伏热场等新能源领域碳纤维需求快速增长,航空航天、体育休闲等领域碳纤维需求稳健增长,未来碳纤维总体需求将长期保持增长态势。供给端:国内企业打破技术垄断,国产替代正当时。国内企业大规模扩产,生产技术不断突破,受下游需求拉动以及进口受限影响,碳纤维国产替代进程有望加速。成本端:碳纤维行业规模效应显著,原料价格回落,生产成本长期有望下降。供需两端双轮驱动,我们预计碳纤维行业景气度有望持续向上。碳纤维行业技术和资金壁垒较高,生产成本长期有望下降,未来行业竞争格局趋向高集中度、上下游全产业链平台化布局,碳纤维龙头企业有望受益。推荐光威复材,建议关注中复神鹰。评级面临的主要风险行业产能扩张风险、原材料价格上涨风险、国产化不及预期、技术升级迭代风险、环保风险。2023年1月28日碳纤维行业深度2目录碳纤维:刚柔并济、性能卓越的“黑色黄金”................................................6碳纤维是性能优异、用途广泛的国家战略性新材料.........................................................................6原丝和碳化是碳纤维生产的关键环节.................................................................................................8碳纤维行业规模效应显著,生产成本长期有望下降.........................................................................9政策助力我国碳纤维行业发展...........................................................................................................11需求端:新能源等领域带动碳纤维需求高速增长.....................................13我国是全球最大的碳纤维市场...........................................................................................................13风电叶片:碳纤维主要应用领域,渗透率提升空间大...................................................................14碳/碳复合材料:光伏热场推动需求增加..........................................................................................19压力容器:氢燃料电池车产业扩张带动储氢瓶需求增长...............................................................21航空航天:军民两用领域需求持续提升...........................................................................................25体育休闲:消费需求稳步增长...........................................................................................................28预计2022-2025年我国碳纤维需求量CAGR将达21.7%...............................................................28供给端:国内企业打破技术垄断,国产替代正当时.................................30全球碳纤维产能持续扩张,国内产能建设加快...............................................................................30国内产能利用率较低,碳纤维进口受限...........................................................................................32技术突破加速碳纤维国产替代进程...................................................................................................34供需格局展望:短期内供需偏紧,中长期供需或趋于宽松...........................................................35国内主要碳纤维企业......................................................................................37光威复材:技术沉淀持续创新,军品民品双重驱动业绩增长.......................................................37中复神鹰:民用碳纤维龙头,干喷湿纺工艺领先者.......................................................................39吉林化纤:粘胶长丝龙头,转型前景可期.......................................................................................41吉林碳谷:原丝产业化龙头,独创DMAC两步湿法工艺.............................................................42中简科技:专注高附加值领域,超级订单助力业绩增长...............................................................43恒神股份:全产业链发展模式,前瞻布局新兴领域.......................................................................44投资建议..........................................................................................................47看好国内碳纤维行业中长期发展,推荐光威复材,建议关注中复神鹰.......................................47风险提示..........................................................................................................482023年1月28日碳纤维行业深度3图表目录图表1.碳纤维与传统材料性能对比..............................................................................6图表2.全球碳纤维历史里程碑......................................................................................6图表3.碳纤维分类..........................................................................................................7图表4.PAN基碳纤维制备过程......................................................................................7图表5.原丝与碳纤维成品..............................................................................................7图表6.碳纤维产业链......................................................................................................8图表7.碳纤维下游应用..................................................................................................8图表8.碳纤维全过程工艺流程图..................................................................................8图表9.碳纤维原丝生产两步法和一步法工艺比较......................................................9图表10.湿法纺丝与干湿法纺丝的差异........................................................................9图表11.原丝环节约占碳纤维生产成本的51%...........................................................9图表12.不同型号碳纤维价格(国产:华东)..........................................................10图表13.碳纤维进口数量与单价..................................................................................10图表14.碳纤维各生产环节成本在不同量产规模下的对比(单位:美元/千克)10图表15.2018-2021年我国丙烯腈进出口数量............................................................11图表16.2019-2021年我国丙烯腈产能、产量、产能利用率....................................11图表17.碳纤维统计平均生产成本..............................................................................11图表18.碳纤维与丙烯腈价差图..................................................................................11图表19.碳纤维行业毛利..............................................................................................11图表20.2018-2021年我国碳纤维相关政策................................................................12图表21.2015-2021年全球及国内碳纤维市场规模....................................................13图表22.2015-2021年全球及国内碳纤维需求量........................................................13图表23.国内碳纤维下游需求量拆分..........................................................................13图表24.2021年全球不同应用碳纤维需求量及单价..................................................14图表25.不同丝束、等级碳纤维应用场景..................................................................14图表26.2021-2026年全球风电新增装机容量(GW).............................................14图表27.风机零部件成本占比......................................................................................14图表28.风电叶片结构..................................................................................................15图表29.重量增加对风电叶片的影响..........................................................................15图表30.风电叶片大型化趋势......................................................................................16图表31.风电叶片重量和风机功率之间的关系..........................................................16图表32.2021年不同功率主机碳纤维主梁叶片占比变化(功率单位:MW)......16图表33.2021年不同叶片长度碳纤维主梁叶片占比变化..........................................17图表34.各企业碳纤维风电叶片应用实例..................................................................17图表35.2035年陆上、海上风机预计性能与2019年比较........................................18图表36.2022-2025年我国风电叶片领域碳纤维需求及市场规模预测....................192023年1月28日碳纤维行业深度4图表37.热场单晶拉制炉结构......................................................................................19图表38.单晶拉制炉热场系统各个关键部件碳纤维渗透率......................................20图表39.2017-2022年单晶硅片与多晶硅片市场份额对比........................................20图表40.2022-2025年我国光伏热场碳/碳复材需求及市场规模预测.......................21图表41.储氢容器分类..................................................................................................22图表42.储氢容器性能对比..........................................................................................22图表43.氢燃料电池车结构图......................................................................................23图表44.2015-2021年我国氢燃料电池车销量及保有量............................................23图表45.2022-2025年我国压力容器碳纤维需求及市场规模预测............................25图表46.飞行器每减少1kg所带来的经济效益.........................................................25图表47.2021年航空航天碳纤维需求拆分..................................................................25图表48.2016-2025年全球、国内航空航天碳纤维需求............................................26图表49.中美军用机代次占比......................................................................................26图表50.碳纤维复合材料在军机上的应用情况..........................................................26图表51.国内外民机复合材料用量情况......................................................................27图表52.全球新增民机分布..........................................................................................27图表53.2022-2025年我国航空航天碳纤维需求及市场规模预测............................28图表54.2021年体育休闲领域碳纤维需求拆分..........................................................28图表55.2016-2025年全球体育休闲碳纤维需求预测................................................28图表56.2022-2025年我国碳纤维需求及市场规模预测............................................29图表57.2020年全球小丝束碳纤维主要生产企业产能占比...........................................30图表58.2020年全球大丝束碳纤维主要生产企业产能占比......................................30图表59.2021年全球碳纤维制造商运行产能..............................................................30图表60.2021年全球分区域碳纤维运行产能..............................................................31图表61.2017-2022年我国碳纤维相关企业新成立数量............................................31图表62.2016-2021年我国碳纤维运行产能................................................................31图表63.2021年国内主要碳纤维生产商运行产能......................................................31图表64.2021年国内主要碳纤维生产商原丝运行产能..............................................31图表65.2021年全球碳纤维制造商扩产产能..............................................................32图表66.国内碳纤维行业产能利用率..........................................................................32图表67.美国赫氏限制出口的产品牌号多为高性能小丝束碳纤维..........................33图表68.2022-2025年中国碳纤维供应结构预测........................................................33图表69.2021年中国碳纤维来源..................................................................................33图表70.我国低成本大丝束碳纤维发展主要瓶颈......................................................34图表71.国内企业干喷湿纺技术水平对比..................................................................34图表72.各公司碳纤维产品性能对比..........................................................................35图表73.我国碳纤维企业扩产项目..............................................................................36图表74.我国碳纤维行业供需测算..............................................................................36图表75.光威复材核心技术演变..................................................................................372023年1月28日碳纤维行业深度5图表76.光威复材主要产品情况..................................................................................37图表77.近年光威复材研发费用及同比......................................................................38图表78.近年碳纤维企业研发费用率对比..................................................................38图表79.2014-2021年光威复材军品、民品收入........................................................38图表80.2014-2021年光威复材军品、民品收入占比................................................38图表81.2017-2022年光威复材碳梁营业收入............................................................39图表82.2017-2021年光威复材碳梁销量、产量、产销率........................................39图表83.中复神鹰核心技术体系..................................................................................39图表84.中复神鹰碳纤维干喷湿纺技术研发情况......................................................40图表85.中复神鹰新建项目情况..................................................................................40图表86.近年中复神鹰碳纤维产品单位成本..............................................................41图表87.2017-2021年吉林化纤分业务营业收入........................................................41图表88.2016-2021年吉林化纤化纤产量、销量、产销率........................................41图表89.吉林化纤碳纤维扩产项目情况......................................................................42图表90.公司主要产品碳化后性能指标......................................................................42图表91.2017-2022年9月吉林碳谷营业收入............................................................42图表92.2017-2022年9月吉林碳谷归母净利润........................................................42图表93.2017-2021年吉林碳谷原丝业务收入............................................................43图表94.2017-2021年吉林碳谷原丝毛利率快速提升................................................43图表95.可比公司综合毛利率......................................................................................43图表96.可比公司销售净利率......................................................................................43图表97.2017-2022年中简科技合同金额及营业收入................................................44图表98.恒神股份各领域客户及产品情况..................................................................44图表99.2017-2022年恒神股份研发费用情况............................................................45图表100.2021年恒神股份在研项目情况....................................................................45图表101.近年来恒神股份营业总收入........................................................................46图表102.近年来恒神股份归母净利润........................................................................46图表103.可比公司估值分析........................................................................................472023年1月28日碳纤维行业深度6碳纤维:刚柔并济、性能卓越的“黑色黄金”碳纤维是性能优异、用途广泛的国家战略性新材料碳纤维是性能优异的军民两用新材料。碳纤维是一种由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向堆砌所得、含碳量高于90%的材料,由上游原料丙烯腈聚合、碳化所得。碳纤维“刚柔并济”,密度比铝低、强度比钢高,在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,同时具有低密度、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,被誉为21世纪的“黑色黄金”,在国防军工及民用领域均有广泛的应用前景,是不可或缺的国家战略性物资。图表1.碳纤维与传统材料性能对比材料密度(g/cm3)拉伸强度(MPa)拉伸模量(GPa)碳纤维1.5-22,000-7,000200-700玻璃纤维/聚酯21,50042钢7.81,080210铝合金2.847075钛合金4.51,000110资料来源:中国纤维复材网,中银证券碳纤维行业起步于20世纪60年代,国外巨头占据全球市场主要地位。国际上碳纤维生产始于上世纪60年代,日本进藤昭男发明了以PAN纤维为原料制取碳纤维的方法,为碳纤维工业化发展奠定了基础。20世纪70年代,日本东丽开发出高性能PAN基碳纤维。经过50多年发展,碳纤维生产工艺已经较为成熟,目前日本、美国等国家的巨头企业掌握了碳纤维生产的核心技术。我国碳纤维行业正快速发展。21世纪以来,我国大力发展碳纤维产业,国内企业逐渐打破国外技术封锁,逐步缩小与世界碳纤维先进生产技术的差距。目前我国已突破T700、T800等高性能碳纤维的千吨级产业化;2019年中复神鹰率先实现干喷湿纺T1000级超高强度碳纤维工程化,提升了我国碳纤维行业整体技术水平;此外,国产T700S-12K小丝束碳纤维的复丝拉伸强度与模量也已达到日本东丽同级别碳纤维性能水平。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年我国碳纤维运行产能达6.34万吨,同比增长75.14%,占全球碳纤维运行产能的30.5%,产能规模全球第一,我国碳纤维行业进入快速发展阶段。图表2.全球碳纤维历史里程碑资料来源:光威复材招股说明书,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度7碳纤维可以根据其原丝类型、丝束规格、力学性能进行分类:1)从原丝类型划分,碳纤维可以分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。聚丙烯腈(PAN)基碳纤维由于产品性能优异、工艺简单且无明显缺陷,逐步成为碳纤维市场主流,在碳纤维产品中产量占比达91%;沥青基碳纤维原料调制复杂、产品性能较低,目前规模较小;粘胶基碳纤维碳化收率低、技术难度大、设备复杂、成本高,产量较小,主要用于耐烧蚀材料及隔热材料。PAN原丝经历预氧化、碳化、石墨化三个过程,最终转变成为具备片状的石墨纤维结构。根据中复神鹰及吉林碳谷披露,生产1吨碳纤维约需消耗丙烯腈1.96吨。2)从丝束规格划分,根据每条碳纤维丝束中单丝数量,可划分为1K-24K的小丝束与48K-80K的大丝束。小丝束产品抗拉能力更强,生产成本更高,大多应用在国防军工以及体育用品中,而大丝束主要应用在工业、能源领域;3)从力学性能划分,根据聚丙烯腈基碳纤维国家标准GB/T26752-2020,可以分为高强型(GQ)、高强中模型(QZ)、高模型(GM)、高强高模型(QM),其中高强指拉伸强度大于3,500MPa,高模量指拉伸弹性模量大于350GPa。根据光威复材招股说明书披露,国产的碳纤维型号性能对等东丽:GQ3522(T300)、GQ4522(T700S)、QZ5526(T800S/T800HB)、QM4035(M40J),其中GQ3522等指代产品拉伸模量大于3,522MPa、T700指代产品强度约为700PSI。图表3.碳纤维分类资料来源:光威复材招股说明书,百川盈孚,中复神鹰招股说明书,中银证券图表4.PAN基碳纤维制备过程图表5.原丝与碳纤维成品资料来源:光威复材招股说明书,中银证券资料来源:百川盈孚,中银证券碳纤维产业链包括从上游丙烯到下游终端应用的完整工艺流程。首先,上游企业从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯,经氨氧化后得到丙烯腈(AN)。丙烯腈经聚合和纺丝后,得到聚丙烯腈(PAN)原丝。原丝再经过预氧化、低温(90%以上含碳量,1,000-2,000℃)和高温碳化后,得到碳纤维(99%以上碳含量,2,000-3,000℃)。碳纤维经过表面处理后,可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料(中间料)。另外,碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合还可形成碳纤维复合材料。最后经各种成型工艺,可得到下游终端应用产品。碳纤维产业链下游应用包括风电、航空航天、体育休闲等领域。PAN基碳纤维原丝类型碳纤维主流产品,成品品质优异、工艺简单力学性能高强型GQ3500-5000Mpa220-260GPa沥青基粘胶基丝束规格大丝束(48K、50K、60K、80K等)小丝束(1K、3K、6K、12K、24K等)目前规模小,原料丰富但产品性能较低用于耐烧蚀、隔热材料,技术难度大、成本高纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球拍等高强中模型GZ4500-7500Mpa260-350GPa高模型GM3000-3500Mpa350-400GPa高强高模型QM3500-7000Mpa350-700GPa2023年1月28日碳纤维行业深度8图表6.碳纤维产业链图表7.碳纤维下游应用资料来源:光威复材招股说明书,中银证券资料来源:光威复材招股说明书,中银证券原丝和碳化是碳纤维生产的关键环节碳纤维生产包括原丝和碳化两个过程。原丝生产按照聚合和纺丝的连续性分为一步法和两步法,一步法包括聚合、纺丝,两步法则包括聚合、制胶、纺丝;按照纺丝工艺,主要分为湿法纺丝和干湿法纺丝。纺丝工艺的选择及控制是保证高性能原丝稳定生产的关键因素。原丝经过一段氧化、二段氧化、三段氧化、低温碳化和高温碳化,再经过浆料表面处理,然后上浆,即可生产出碳纤维。图表8.碳纤维全过程工艺流程图资料来源:光威复材招股说明书,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度9图表9.碳纤维原丝生产两步法和一步法工艺比较技术工艺两步法一步法特点工艺相对复杂,水相沉淀聚合得到PAN固体粉末后粉碎、烘干等之后再进行溶解产生原液。水相聚合可以获得溶液聚合不能得到的高分子量PAN,溶解得到的原液可用于纺丝的范围广,提高了原液聚合物分子量和浓度上限均相溶液聚合工艺,流程较短,工序较少,操作性强,可控性好,利于获得高质量的PAN原丝。溶剂介质既能溶解单体又能溶解聚合体,聚合纺丝一条线工艺区别经水相聚合得到PAN粉末,再溶解至溶剂中直接在溶剂中进行聚合溶剂DMSO、DMF、DMACDMSO、DMF、DMAC、NaSCN、ZnCl2主要厂商陶氏、三菱丽阳、吉林碳谷东丽、中简科技、光威复材、恒神股份资料来源:华经产业研究院,中银证券图表10.湿法纺丝与干湿法纺丝的差异项目湿法纺丝干湿法纺丝喷丝孔直径小,0.05-0.075mm大,0.10-0.30mm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,中银证券原丝环节成本约占碳纤维生产成本的51%,是碳纤维生产的核心环节。碳纤维强度依赖于原丝的微观形态结构及其致密性。若原丝品质有所缺陷,如表面孔洞、沉积、刮伤、单丝间黏结等,在后续加工中很难消除,将对碳纤维性能产生较大影响。根据美国橡树岭国家实验室(OakRidgeNationalLaboratory),原丝成本约占碳纤维生产成本的51%。低质量原丝将增加碳纤维的生产成本,也将降低产品的市场竞争力。图表11.原丝环节约占碳纤维生产成本的51%资料来源:OakRidgeNationalLaboratory,中银证券碳纤维行业规模效应显著,生产成本长期有望下降2022年碳纤维价格上涨后回落。根据百川盈孚统计,2022年上半年碳纤维价格稳定增长,国产小丝束T700最高涨至270.00元/千克,同比上升14.89%。下半年由于国内碳纤维企业大幅扩产、供应量增加,碳纤维价格有所回落。进口方面,2022年1-10月碳纤维进口总量达8,596.35吨,相较于去年同期增长85.48%。2022年1-10月碳纤维进口平均单价为21.01美元/千克,与2021年全年进口均价相比上涨12.78%。2023年1月28日碳纤维行业深度10图表12.不同型号碳纤维价格(国产:华东)图表13.碳纤维进口数量与单价资料来源:百川盈孚,中银证券资料来源:海关总署,万得,中银证券碳纤维生产具有规模经济性。碳纤维生产设备价值高,各期折旧较大,且生产所需高温加热耗电量大。根据中简科技与光威复材招股说明书数据统计,折旧、燃料分别占碳纤维生产成本大约38%、24%,原材料聚丙烯腈原丝占比10%。根据朱波《PAN基碳纤维制备成本构成分析及其控制探讨》统计,1500吨线相较于500吨线总生产建造成本由15.89万元/单吨下降至11.67万元/单吨。根据OakRidgeNationalLaboratory测算,若单线规模由1,000吨上升到2,000吨,成本可以降10%;2,000吨到3,000吨,成本可能降15%;万吨线理论成本降幅在30%左右,可降至约17.44美元/千克。我们预计未来碳纤维生产成本将因规模经济效应持续下降。图表14.碳纤维各生产环节成本在不同量产规模下的对比(单位:美元/千克)原丝预氧化高温碳化表面处理缠绕&包装一般情景成本11.203.425.160.821.36总计21.96万吨规模情景成本10.312.203.290.730.91总计17.44资料来源:OakRidgeNationalLaboratory,中银证券原料丙烯腈价格有望回落。我国在2020年以前是丙烯腈进口国,2021年我国丙烯腈出口量首次超过进口量。根据百川盈孚数据,2021年我国丙烯腈出口21.02万吨,同比增长188.69%;进口量20.38万吨,同比减少33.55%;2021年我国丙烯腈产能289.90万吨,产量238.17万吨,产能利用率达82.16%。2019-2021年我国丙烯腈产能、产量复合增长率分别为12.25%、7.41%。根据生意社统计,丙烯腈行业自2021年陆续新增130万吨产能,叠加疫情对物流、下游ABS树脂需求的影响,丙烯腈供需错配,2022年丙烯腈价格整体有所下滑。根据隆众资讯,预计2023-2027年仍有300万吨丙烯腈新产能投放,加上丙烯腈上游原油价格震荡回落,我们预计丙烯腈价格将持续下跌。综上所述,碳纤维生产成本长期有望下降。2023年1月28日碳纤维行业深度11图表15.2018-2021年我国丙烯腈进出口数量图表16.2019-2021年我国丙烯腈产能、产量、产能利用率资料来源:百川盈孚,中银证券资料来源:百川盈孚,中银证券图表17.碳纤维统计平均生产成本图表18.碳纤维与丙烯腈价差图资料来源:中简科技、光威复材招股说明书,中银证券资料来源:百川盈孚,中银证券图表19.碳纤维行业毛利资料来源:百川盈孚,中银证券政策助力我国碳纤维行业发展国家出台多项碳纤维相关政策。2018年11月,国家统计局出台《战略性新兴产业分类(2018)》,将高性能碳纤维及制品制造列入战略性新兴产业分类;2019年11月,工信部将应用于航空、航天、轨道交通、海工、风电装备、压力容器等领域的高强型、高强中模型、高模型等碳纤维列入关键战略材料;2021年3月发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出要加强碳纤维等高性能纤维及复合材料的研发应用,为未来碳纤维行业的技术进步提供了良好的政策环境。国家相关政策的出台将大力促进我国碳纤维行业发展。2023年1月28日碳纤维行业深度12图表20.2018-2021年我国碳纤维相关政策发布日期发布单位政策名称内容2021年3月十三届全国人大四次会议《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出要加强碳纤维等高性能纤维及复合材料的研发应用,为未来碳纤维行业技术进步提供了良好的政策环境2020年9月国家发改委、科技部、工信部、财政部《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》要求聚焦重点产业投资领域,加快新材料产业强弱项。围绕保障大飞机、微电子制造、深海采矿等重点领域产业链供应链稳定,加快在光刻胶、高纯靶材、高温合金、高性能纤维材料、高强高导耐热材料、耐腐蚀材料、大尺寸硅片、电子封装材料等领域实现突破2019年11月工信部《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》将应用于航空、航天、轨道交通、海工、风电装备、压力容器等领域的高强型、高强中模型、高模型等碳纤维列入关键战略材料2019年10月国家发改委《产业结构调整指导目录(2019年本)》将碳纤维等高性能纤维及制品的开发、应用和生产列为国家产业架构调整指导目录的鼓励类项目2018年12月工信部《产业发展与转移指导目录(2018年本)》1.鼓励上海、江苏、浙江、山东和天津等地加快发展先进无机非金属材料、碳纤维、高性能复合材料及特种功能材料、战略前沿材料等产业2.鼓励江苏省优先承接发展高性能碳纤维及其复合材料、碳/碳复合材料、无机非金属高性能纤维、新型纤维2018年11月国家统计局《战略性新兴产业分类(2018)》1.将高性能碳纤维及制品制造列入战略性新兴产业分类2.将高强碳纤维、高强中模碳纤维、高模碳纤维、高强高模碳纤维、碳纤维织物预制体、碳纤维预制体等列入重点产品和服务2018年3月质检总局、工信部、国家发改委、科技部、国防科工局、中科科学院、中国工程院、国家认监委、国家标准委《新材料标准领航行动计划(2018-2020年)》指出将完善碳纤维行业各项指标,建立并完善测试评价体系,有利于促进碳纤维等新材料关键技术商业化,提升先进复合材料生产及应用水平,重点发展高性能碳纤维等高性能碳纤维及应用2018年2月工信部原材料工业司《2017年石化化工行业经济运营情况》指导碳纤维及复合材料、电子化工新材料产业发展联盟,推动碳纤维、电子化学品、膜材料在下游领域的应用推广。推动成立汽车轻量化非金属材料产业联盟,推动工程塑料、碳纤维复合材料在汽车行业的应用资料来源:中商产业研究院,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度13需求端:新能源等领域带动碳纤维需求高速增长我国是全球最大的碳纤维市场碳纤维需求持续上涨,我国逐渐成为全球最大的需求市场。根据华经产业研究院数据,2021年全球碳纤维市场规模为34.0亿美元,同比增长30.1%;我国碳纤维市场规模为15.9亿美元,同比增长54.6%,占全球市场规模的46.7%。2021年全球碳纤维需求量为11.8万吨,同比增长10.4%;我国碳纤维需求量为6.2万吨,同比增长27.6%,占全球需求量的52.9%。广州赛奥预测,2025年全球碳纤维需求量将增长至20.0万吨,2021-2025年复合增长率约为14.1%;2025年碳纤维国内市场需求量预计达到15.9万吨,占2025年全球总需求的79.6%,2021-2025年复合增长率约为26.4%。图表21.2015-2021年全球及国内碳纤维市场规模图表22.2015-2021年全球及国内碳纤维需求量资料来源:华经产业研究院,中银证券资料来源:华经产业研究院,中银证券碳纤维主要应用在风电叶片、体育休闲、航空航天、碳/碳复材等领域。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,从全球来看,2021年全球碳纤维需求量占比前三的领域为风电叶片、体育休闲、航空航天,需求量分别为3.30万吨、1.85万吨、1.65万吨,占比分别为28.0%、15.7%、14.0%;从国内来看,碳纤维需求量占比前三的领域为风电叶片、体育休闲、碳/碳复材,需求量分别为2.25万吨、1.75万吨、0.70万吨,占比分别为36.1%、28.1%、11.2%。图表23.国内碳纤维下游需求量拆分资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度14图表24.2021年全球不同应用碳纤维需求量及单价航空航天风电叶片体育休闲压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑电子电气船舶电缆芯其他合计需求量(千吨)16.533.018.511.010.69.58.54.22.01.51.11.6118数量份额(%)14.028.015.79.39.08.17.23.61.71.30.91.4100单价(美元/千克)7216.827.62421.621.621.62427.627.627.624-需求金额(百万美元)1,188554511264229205184101554130383,400金额占比(%)34.916.3157.86.765.431.61.20.91.1100资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券大、小丝束碳纤维应用场景不同。小丝束碳纤维力学性能优异,拉伸强度3.5-7.0GPa,拉伸模量230-650GPa,主要应用于航空航天、国防军工、高端体育休闲用品等领域,因此被称为“宇航级”碳纤维。大丝束碳纤维拉伸强度3.5-5.0GPa、拉伸模量230-290GPa,一般应用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输、能源等领域,因此被称为“工业级”碳纤维。图表25.不同丝束、等级碳纤维应用场景应用领域强度(GPa)丝束类型类比等级备注飞机>3.5小丝束/中小丝束T300/T700/T800主要运用于机身、机翼、整流罩、地板、地板梁等军工>3.5小丝束/中小丝束T300以上运用于装备的不同部位汽车>3.5小丝束-大丝束T300-T700主要运用于车身、底盘、保险杠、电池、氢气燃料罐等风电>3.5大丝束T300以上主要运用于叶片、梁轨道交通>3.5大丝束T300以上主要为车体建筑>3.5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>3.5小丝束-大丝束T300以上用于高档体育器材资料来源:吉林碳谷招股说明书,中银证券风电叶片:碳纤维主要应用领域,渗透率提升空间大全球风电新增装机容量持续提升。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年全球风电叶片碳纤维需求量为3.3万吨,占总需求的28%,为目前碳纤维最主要的下游产品之一。根据全球风能理事会(GWEC)发布的2022年版《全球海上风电报告》,2021-2026年风电新增装机容量复合年均增长率预计为6.6%。2022年全球海上风电新增量预计将减缓至8.7GW,风电整体新增装机容量预计仍将持续增高。图表26.2021-2026年全球风电新增装机容量(GW)图表27.风机零部件成本占比资料来源:GWEC《2022年全球海上风电报告》,中银证券资料来源:华经产业研究院,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度15风电叶片大型化趋势明显,叶片材料急需轻量化。李倩《浅谈风电叶片碳纤维复合材料应用》指出,风机功率越大,单位发电成本越低。叶片长度一般与风机功率成正比。GWEC表示,竞价机制在全球范围内的推广迫使整机制造商不断推出大叶轮直径的新机型,以获得更高的利用系数和年发电量,从而降低度电成本。根据GWEC数据,风机叶轮直径持续增长。2014年,叶轮直径在91-110米的风机占当年全球新增装机的49.5%;而在2018年,叶轮直径为111-130米的风机成为了市场主流,占当年全球新安装风机的57%。在风机大型化背景下,叶片轻量化是必然趋势。由于碳纤维具备高比强度及高比模量的特殊性能,其在叶片中的应用可以在保证叶片强度的同时降低重量,实现更大扫风面积和更小的机组负荷,提升机组的发电效率。因此相较于玻璃纤维,碳纤维是更为理想的叶片材料。碳纤维在风电叶片应用中相较于玻璃纤维具有多种优势。根据博实碳纤维的统计,碳纤维相比玻璃纤维存在几大优势:1.提高叶片刚度、降低叶片质量;2.提高叶片的抗疲劳性能、抗恶劣环境的能力;3.叶片生产可弯曲化、自适应化;4.较轻的叶片减少了运输、安装的成本;5.风机输出功率更平衡,提高风能利用率。碳纤维是制造大型叶片的关键材料,其可弥补玻璃纤维的性能不足,但长期以来出于成本因素,碳纤维在叶片制造中只被用于梁帽、叶根、叶尖和蒙皮等关键部位。目前大丝束碳纤维的高成本依旧是制约其在风电叶片应用的关键,然而根据风电行业巨头维斯塔斯(Vestas)的统计,使用碳纤维拉挤工艺相较于玻璃纤维成本提升了10%,但是减重效果达40%,净发电效率仍然有所提高。图表28.风电叶片结构资料来源:上纬新材招股说明书,中银证券图表29.重量增加对风电叶片的影响影响说明共振问题重量的增加大于刚度的增加,使叶片固定频率下降,易发生共振,造成结构破坏主梁帽层间失效质量上升,载荷上升,使层间失效风险增加叶根疲劳失效叶片变长,使叶根收到反复交替的载荷增加,易发生疲劳失效扭转问题长度增加,使风轮在摆动方向受到较大的载荷,与气动载荷耦合作用,易导致扭转变形资料来源:新材料在线,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度16图表30.风电叶片大型化趋势图表31.风电叶片重量和风机功率之间的关系资料来源:牟书香等《碳纤维复合材料在风电叶片中的应用》,中银证券资料来源:牟书香等《碳纤维复合材料在风电叶片中的应用》,中银证券碳纤维主要应用在较大功率、较长叶片的海上风机。在双碳背景下,风电已成为全球重点发展领域。近年来随着碳纤维价格稳中有降,加之叶片长度进一步增加,碳纤维应用部位增加,用量也有较大提升。根据美国Sandia国家实验室统计,碳纤维材料在大功率3.0MW以上的风机叶片上有较多应用,而10MW以上的风机全部由碳纤维主梁叶片构成。该实验室同时发现当叶片长度大于70m时,碳纤维渗透率可达55%。在叶片大型化发展趋势下,未来叶片平均长度大概率将超过90m甚至100m,碳纤维渗透率将进一步提高。公司方面,德国Nodex公司的碳/玻混杂叶片长56m,专为5MW海上风电机组开发;该公司还研制了长43m的碳/玻璃叶片,用于2.5MW的陆上风电机组。LM公司以GRP为主要材料研制长达61.5m的风机叶片。维斯塔斯申请的碳纤维梁风电叶片专利于2022年7月19日失效,或将加快风电大梁碳纤维替代。图表32.2021年不同功率主机碳纤维主梁叶片占比变化(功率单位:MW)资料来源:美国Sandia国家实验室,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度17图表33.2021年不同叶片长度碳纤维主梁叶片占比变化资料来源:美国Sandia国家实验室,中银证券图表34.各企业碳纤维风电叶片应用实例公司叶片尺寸(m)机组功率(MW)部位应用形式Gamesa42.52梁帽/后缘碳纤维与玻璃纤维混合44,622LM61.55梁帽/后缘碳纤维与玻璃纤维混合Vestas443梁帽全碳纤维GEC48.5-梁帽全碳纤维Nordex442.5梁帽碳纤维与玻璃纤维混合565NEG401.5梁帽木质材料与碳纤维混合Dewind402梁帽全碳纤维Repower402梁帽碳纤维与玻璃纤维混合GmbH56.55梁帽/叶根全碳纤维Mtorres40-梁帽全碳纤维预浸料美国能源部9-蒙皮全表面碳纤维与玻璃纤维混合南通东泰-2梁帽全碳纤维中材科技563梁帽全碳纤维中复连众39.22梁帽全碳纤维资料来源:新材料在线,中银证券风电叶片应用领域碳纤维渗透率较低。根据GWEC数据,2020年全球陆上风电、海上风电新增装机量分别为88.4GW、6.9GW,2021年全球陆上风电、海上风电新增装机量分别为72.5GW、21.1GW;2020年全球风电叶片碳纤维需求量为3.06万吨,2021年全球风电叶片碳纤维需求量为3.30万吨,由此我们可测算出2020-2021年单GW陆上风电、海上风电大约需要306吨、512吨碳纤维。根据中国巨石2021年年度报告,1GW风电装机容量对应1万吨玻璃纤维用量,可得2020-2021年陆上风电、海上风电碳纤维渗透率仅为3.1%、5.1%左右。此外,塔筒产业网数据显示2021年风电叶片碳纤维渗透率约为4.7%,与我们的测算相近(注:测算中,渗透率=碳纤维需求量/玻璃纤维用量,,即假定1吨碳纤维替代1吨玻璃纤维)。维斯塔斯核心专利到期,有望打开国内碳纤维风电叶片市场空间。2022年7月19日,维斯塔斯碳纤维叶片核心专利拉挤工艺正式到期。该专利能够将碳纤维条带通过拉挤成型工艺应用于叶片中心内支撑梁,相比于传统的预浸料和灌注成型工艺具有力学性能优势及成本优势。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年全球风电叶片碳纤维用量为3.3万吨,仅维斯塔斯的用量就有2.5万吨。专利到期后,国内风电叶片制造商将可利用该技术推出碳梁风电叶片,有利于提高未来碳纤维在风电叶片领域的渗透率。2023年1月28日碳纤维行业深度18图表35.2035年陆上、海上风机预计性能与2019年比较资料来源:NatureEnergy,中银证券预计2025年我国风电叶片领域碳纤维需求将达4.3万吨,市场规模将达6.1亿美元。根据过去国内风电新增装机量以及风电叶片碳纤维用量、价格情况,我们对相关参数进行以下假设:1)我国陆上、海上风电新增装机容量:根据中银电新组预测,2022-2025年我国陆上风电新增装机容量分别为43.0GW、60.0GW、70.0GW、70.0GW,2022-2025年国内海上风电新增装机量分别为5.0GW、10.0GW、15.0GW、20.0GW;2)陆上、海上风电单机平均容量:根据NatureEnergy预测,2035年陆上、海上风机平均功率将分别由2019年的2.5MW、6.0MW提升至5.5MW、17.0MW,其CAGR分别为5.1%、6.7%。我们假设2019-2025年CAGR保持不变,由此我们预测2025年陆上、海上风电单机平均容量将达到3.4MW和8.3MW;3)陆上、海上风电碳纤维渗透率:上文我们测算得出2021年陆上风电、海上风电碳纤维渗透率分别为3.1%、5.1%。风电叶片大型化、轻量化是必然趋势,因此我们假设碳纤维渗透率逐年增加。由于海上风电碳纤维用量大于陆上风电,且海上气候更为复杂,而碳纤维具有耐腐蚀性良好、热及湿膨胀系数低等特性,我们假设碳纤维在海上风电渗透率提升速度快于陆上风电,2022-2025年陆上、海上风电渗透率逐年提升5.0pcts、8.0pcts;4)陆上、海上风机碳纤维使用量:根据复材云集,至少需要使用1吨碳纤维,才能制造足够的风机叶片来产生1MW的功率。由此我们可根据陆上、海上风电单机平均容量,测算每台风机所需的碳纤维使用量;5)海外维斯塔斯碳纤维总需求:根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,在全球风电叶片3.3万吨需求量中,维斯塔斯用量为2.5万吨,我国风电企业消耗约0.45万吨,欧美其他企业消耗约0.35万吨。2021年我国风电叶片碳纤维需求为2.25万吨,由此我们测算可得2021年维斯塔斯在国内的碳纤维用量约为1.8万吨。2022年受成本因素影响,广州赛奥预计维斯塔斯碳纤维板材用量基本不会增长,我们假设2022-2025年维斯塔斯在我国碳纤维需求量小幅增长。6)风电叶片碳纤维均价:风电叶片中主要使用大丝束碳纤维。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》公布的2021年风电叶片碳纤维单价16.8美元/千克,以及百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现,随着国产碳纤维逐步扩产放量,我们预计碳纤维均价每年约下降4.3%。基于以上假设,我们预测2025年我国风电叶片领域碳纤维需求将达4.6万吨,2022-2025年CAGR为25.4%;2025年我国风电叶片领域碳纤维市场规模将达6.4亿美元,2022-2025年CAGR为20.0%。2023年1月28日碳纤维行业深度19图表36.2022-2025年我国风电叶片领域碳纤维需求及市场规模预测20212022E2023E2024E2025E2022-2025CAGR(%)陆上风电我国陆上风电新增装机容量(GW)30.743.060.070.070.017.6陆上风电单机平均容量(MW)2.82.93.03.23.45.1陆上风电装机量(万台)1.11.52.02.22.1-陆上风电碳纤维渗透率(%)3.18.013.018.023.0-使用碳纤维风机数(万台)0.030.120.260.390.48-陆上风机碳纤维使用量(吨/台)2.82.93.03.23.4-我国陆上风电碳纤维总需求(万吨)0.100.340.781.261.667.3海上风电我国海上风电新增装机容量(GW)16.95.010.015.020.058.7海上风电单机平均容量(MW)6.46.87.37.88.36.7海上风电装机量(万台)0.260.070.140.190.24-海上风电碳纤维渗透率(%)5.113.021.028.037.0-使用碳纤维风机数(万台)0.010.010.030.050.09-海上风机碳纤维使用量(吨/台)6.46.87.37.88.3-我国海上风电碳纤维总需求(万吨)0.090.070.210.420.74125.0维斯塔斯维斯塔斯碳纤维国内需求(万吨)1.81.92.02.12.25.0合计我国风电领域碳纤维总需求(万吨)2.02.33.03.84.625.4风电领域碳纤维均价(美元/千克)16.816.115.414.714.1(4.3)我国风电领域碳纤维市场规模(亿美元)3.33.74.65.66.420.0资料来源:GWEC,华夏能源网,NatureEnergy,复材云集,广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,百川盈孚,中银证券预测碳/碳复合材料:光伏热场推动需求增加碳/碳复合材料逐渐替代高纯石墨在热场系统中的应用。单晶拉制炉热场系统是光伏、半导体行业中生产单晶硅的关键设备,单晶拉制法是在惰性气体保护下,在熔化的多晶硅料中引入籽晶,在单一方向上拉伸得到单晶产品。传统的大尺寸单晶拉制炉中使用的高纯石墨材料依赖进口,新型碳/碳复合材料逐渐开始替代高纯石墨在热场系统中的各种坩埚、板材、保温筒、导流筒、加热器、电极螺母等部件的应用。相较传统石墨材料,碳/碳复合材料经过多次表面碳原子气相沉积,具有更高强度、更耐高温等特点。图表37.热场单晶拉制炉结构资料来源:金博股份招股说明书,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度20图表38.单晶拉制炉热场系统各个关键部件碳纤维渗透率年份2010年2016年2019年产品碳基复合材料等静压石墨碳基复合材料等静压石墨碳基复合材料等静压石墨坩埚<10%>90%>50%<50%>85%<15%导流筒<10%>90%<30%>70%>55%<45%保温桶<10%>90%<30%>70%>45%<55%加热器<1%>99%<3%>97%<5%>95%其他<5%>95%<20%>80%<35%>65%资料来源:金博股份招股说明书,中银证券光伏新增装机量持续增长,单晶硅片市场份额快速提升。根据国家能源局统计,2021年中国光伏新增装机容量为54.88GW,同比增长13.9%。在风光大基地、分布式光伏发展下,国内光伏新增装机容量预计仍将持续增长。下游光伏行业稳步前进推动晶硅需求增加,根据中商情报网数据,单晶硅片(P型+N型)市场占比逐年增加,预计2022年将占据主要市场,市场份额达到96.4%。图表39.2017-2022年单晶硅片与多晶硅片市场份额对比资料来源:中商情报网,中银证券光伏热场碳/碳复材的需求可拆分为新增需求、替换需求、改造需求。1)新增需求:光伏热场碳/碳复材新增需求与当年单晶硅新增产能有关。根据金博股份招股说明书,每GW单晶硅产能需要单晶拉制炉约75-80台,每台单晶拉制炉平均需要0.27吨碳/碳复合材料;2)替换需求:根据金博股份招股说明书,在不更换单晶拉制炉的情况下,光伏热场消耗件(如坩埚、保温筒、导流筒)也需定期更换,每台单晶拉制炉对碳基复合材料热场部件的替换性需求约为0.225吨/年;3)改造需求:在光伏热场碳/碳复材寿命未到期时,因不满足大尺寸或N型硅片性能要求,而对原有光伏热场进行升级改造,需求量根据具体生产情况而定。预计2025年我国光伏热场碳/碳复材碳纤维需求将达0.5万吨,市场规模将达1.0亿美元。根据过去国内单晶硅产能以及碳/碳复材需求情况,我们对相关参数进行以下假设:1)我国光伏新增装机容量:根据中银电新组预测,2022-2025年我国光伏新增装机容量分别为90GW、130GW、170GW、220GW;2)光伏电站容配比:假设2021-2025年我国光伏电站容配比为1:1.2;3)我国单晶硅片市场份额:根据中商情报网数据,2022年单晶硅片市场份额将达到96.4%,我们假设2022-2025年我国单晶硅片市场份额逐年提升,于2025年达到99%;4)我国单晶硅产能利用率:根据CPIA,2020年我国单晶硅片整体产能利用率不足60%。我们假设2021年我国单晶硅片产能利用率为59%,2022-2025年产能利用率缓慢上升;5)每GW单晶硅产能对应单晶拉制炉数量:随着生产技术升级,我们假设每GW单晶硅产能对应单晶拉制炉数量逐年递减,在2025年达到76台;2023年1月28日碳纤维行业深度216)单晶硅产能存量改造比率:考虑到单晶硅片生产要求,我们假设2021-2015年单晶硅产能存量改造比率稳定在10%;7)每年单晶拉制炉碳/碳复材新建需求:当年新增单晶拉制炉数量×0.27吨;8)每年单晶拉制炉碳/碳复材替换需求:上一年单晶拉制炉存量×0.225吨;9)光伏热场改造碳/碳复材需求:我们假设光伏热场改造碳/碳复材需求(吨/台)=(0.27吨+0.225吨)/2=0.25吨/台;10)碳/碳复材中碳纤维质量占比:我们假设为60%;11)碳/碳复材碳纤维均价:根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年碳/碳复材碳纤维单价21.6美元/千克。碳/碳复材碳纤维采用小丝束,我们预计未来价格下滑趋势相较于大丝束更为缓慢。参考百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现,随着国产碳纤维逐步扩产放量,我们预计压力容器碳纤维均价每年下降约2.3%。基于以上假设,我们预测2025年我国光伏热场碳/碳复材碳纤维需求将达0.5万吨,2022-2025年CAGR为32.1%;2025年我国光伏热场碳/碳复材碳纤维市场规模将达1.0亿美元,2022-2025年CAGR为29.1%。图表40.2022-2025年我国光伏热场碳/碳复材需求及市场规模预测20212022E2023E2024E2025E2022-2025CAGR(%)我国光伏新增装机容量(GW)54.889013017022034.7容配比1.21.21.21.21.2-我国单晶硅片市场份额(%)94.596.4979899-我国单晶硅年需求(GW)62.2104.1151.3199.9261.435.9我国单晶硅产能利用率(%)5959606061-我国单晶硅年产能(GW)105.5176.5252.2333.2428.534.4每GW单晶硅产能对应单晶拉制炉(台)8079787776单晶拉制炉需求(台)8,43813,94020,00525,65633,10633.4每年新增单晶拉制炉数量(台)6,5005,5026,0655,6517,449-单晶硅产能存量改造比率(%)10.010.010.010.010.0-新增单晶拉制炉碳/碳复材需求(吨/台)0.270.270.270.270.27-替换单晶拉制炉碳/碳复材需求(吨/台)0.2250.2250.2250.2250.225-光伏热场改造碳/碳复材需求(吨/台)0.250.250.250.250.25-我国光伏热场碳/碳复材新建需求(万吨)0.20.10.20.20.2-我国光伏热场碳/碳复材替换需求(万吨)0.10.20.30.50.6-我国光伏热场碳/碳复材改造需求(万吨)0.020.030.00.10.1-合计我国光伏热场碳/碳复材总需求(万吨)0.30.40.50.70.932.1碳/碳复材中碳纤维质量占比(%)60.060.060.060.060.0-我国光伏热场碳/碳复材碳纤维总需求(万吨)0.20.20.30.40.532.1碳/碳复材碳纤维均价(美元/千克)21.621.120.620.119.7(2.3)我国光伏热场碳/碳复材市场规模(亿美元)0.40.50.70.81.029.1资料来源:中国有色金属工业协会硅业分会,金博股份公司公告,百川盈孚,中银证券预测压力容器:氢燃料电池车产业扩张带动储氢瓶需求增长储氢是氢能应用关键环节,全球储氢瓶呈现从I型到IV型的技术发展趋势。氢能使用包括氢的生产、储存、运输、应用等,决定氢能应用的是安全高效的储氢技术。高压气态储氢是最常见、应用最广泛的储氢方式,利用气瓶作为储存容器,通过高压压缩方式储存气态氢。其优点是成本低、能耗小,可以通过减压阀调节氢气释放速度,充放气速度快,动态响应好,未来有望成为储氢主流技术。储氢瓶可以分为四类:I型金属气瓶、II型纤维缠绕金属钢内胆气瓶、III型纤维缠绕金属钢/铝内胆气瓶、IV型纤维缠绕塑料内胆气瓶。目前市场上主流的车载储氢瓶是III型和IV型,IV型相比于III型气瓶储氢密度高约9g/L,且承压能力更高、制造成本更低、不易疲劳失效,未来IV型储氢瓶渗透率有望持续提升。2023年1月28日碳纤维行业深度22图表41.储氢容器分类资料来源:产业观察者,中银证券图表42.储氢容器性能对比分类材料优劣势压强(MP)成本重量体积比(kg/L)储氢密度(g/L)使用寿命应用I型全金属(钢质)氢密度低安全性能差质量重17.5-20低0.9-1.314-1715年CNG气体II型金属内胆(钢质)纤维缠绕(碳纤维、玻璃纤维)氢密度低安全性能差质量重26.3-29.9中0.6-0.9514-1715年CNG车用气瓶III型金属内胆(钢/铝质)纤维缠绕(碳纤维、玻璃纤维)氢密度高安全性能高质量轻30-70最高0.35-14015-20年CNG车用气瓶氢燃料电池供氢系统IV型金属(塑料内胆)纤维缠绕(碳纤维、玻璃纤维)氢密度高安全性能高质量轻>66高0.3-0.84915-20年国外主要用于氢燃料电池汽车国内仍在研发阶段资料来源:车研咨询,中银证券车用高压储氢瓶主要为III型、IV型瓶,外层可用碳纤维包覆提升性能。目前技术最成熟且成本较低的是钢制氢瓶和钢制压力容器,但钢制氢瓶重量大,并不适合车用。目前车用高压储氢瓶的国际主流技术是采用铝合金/塑料内胆,外层用碳纤维进行包覆(即III型、IV型瓶),以提升氢瓶的结构强度,并尽可能减轻整体质量。氢燃料电池车需要满足高效、安全、低成本等要求,储氢技术滞后限制了氢能在各类交通工具上的大规模应用,未来车载储氢技术的改进是氢燃料电池车发展的重点。2023年1月28日碳纤维行业深度23图表43.氢燃料电池车结构图资料来源:AlternativeFuelsDataCenter,中银证券氢燃料电池车产业迅速扩张,带动储氢压力容器碳纤维复合材料(CFRP)需求高涨。根据JATODynamics数据,2021年全球氢燃料电池汽车的总销量约为15,500辆,同比增长84%。根据中汽协数据,2019年、2020年、2021年我国市场销售的氢燃料电池汽车总数分别为2,737辆、1,177辆、1,586辆,市场规模较小。2022年随着补贴政策落地,氢燃料电池汽车销量增长加速,中汽协数据显示2022年1-7月我国氢燃料电池汽车销量为1,633辆,同比增长130%。车载氢气瓶作为氢燃料电池车储能的关键设备,未来需求有望大幅增长。图表44.2015-2021年我国氢燃料电池车销量及保有量资料来源:中汽协,观研报告网,中银证券我国储氢瓶碳纤维大部分由国外厂商供应,部分国内碳纤维企业开始进入高压储氢气瓶市场。根据势银(TrendBank)研究数据,国内高压储氢气瓶碳纤维供应商主要有中复神鹰、上海石化、光威复材等。中复神鹰是目前国内唯一批量供货车载储氢瓶碳纤维的企业;上海石化拥有约23万吨/年的制氢能力,建有两套氢气提纯装置,所产氢气均符合国家氢燃料电池质量标准,目前上海石化正积极推进碳纤维用于缠绕气瓶的制造工艺技术研发,已在金属、非金属内胆纤维全缠绕气瓶方面取得突破性成果;光威复材采用干湿法生产的T700S级碳纤维可用于缠绕工艺生产(包括储氢瓶在内)的高压气瓶。2023年1月28日碳纤维行业深度24预计2025年我国压力容器碳纤维需求将达1.1万吨,市场规模将达2.4亿美元,其中2025年储氢瓶碳纤维需求将达0.3万吨。根据过去我国氢燃料电池车产量等数据,以及国内储氢瓶中碳纤维用量、价格情况,我们对相关参数进行以下假设:1)单个储氢瓶碳纤维用量:根据中研网数据,单个储氢瓶需要氢气量约为5-6kg,平均每储存1kg氢气所需CFRP量为10kg,我们假设碳纤维材料在CFRP材料中占比60%,即单个储氢瓶碳纤维用量约为33kg;2)我国氢燃料电池车保有量:根据中汽协数据,2021年我国新增氢燃料电池车1,586辆,同比增长34.8%;我国新增氢燃料电池车保有量持续增长,2021年达到8,938辆,同比增长21.6%。2022年3月,国家发改委、国家能源局联合印发《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,提出到2025年我国氢燃料电池车辆保有量约5万辆。基于《规划》,我们假设2025年我国氢燃料电池车保有量为5万辆,测算得2021-2025年CAGR为53.79%,同时假设每年增速保持不变,可测算得2022-2024年我国氢燃料电池车保有量;3)我国氢燃料乘用车、商用车比例:根据观研报告网的统计,2021年我国燃料电池汽车销量中基本全为商用车,商用氢燃料乘用车占比仅为0.58%。根据中汽协数据,2022年1-11月我国氢燃料电池乘用车销量为204辆。四季度是汽车传统消费旺季,我们预计2022年全年氢燃料电池乘用车销售288辆,占2022年氢燃料电池车新增量的6%。由于储氢罐体积较大,商用车更方便布局,多数车企选择发展氢燃料商用车,我们假设2022-2025年氢燃料电池乘用车与氢燃料电池商用车比例保持不变,分别为6%、94%;4)氢燃料电池乘用车、商用车储氢瓶平均个数:根据势银能链统计,平均每辆乘用车需要使用2个储氢瓶,每辆商用车需要使用6个储氢瓶。我们假设2022-2025年乘用车、商用车平均每车储氢瓶个数均保持不变;5)压力容器碳纤维均价:根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年压力容器碳纤维单价为24.0美元/千克。压力容器中采用T700级小丝束,我们预计未来价格下滑趋势相较于大丝束更为缓慢。参考百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现,随着国产碳纤维逐步扩产放量,我们预计压力容器碳纤维均价每年下降约2.3%。基于以上假设,我们预测2025年我国压力容器碳纤维需求将达1.1万吨,2022-2025年CAGR为31.0%;2025年我国压力容器碳纤维市场规模将达2.4亿美元,2022-2025年CAGR为27.6%。其中储氢瓶碳纤维需求预计将达到0.3万吨,2022-2025年CAGR为53.8%。2023年1月28日碳纤维行业深度25图表45.2022-2025年我国压力容器碳纤维需求及市场规模预测20212022E2023E2024E2025E2022-2025CAGR(%)单个储氢瓶需要氢气量(kg)5.55.55.55.55.5-平均每储存1kg氢气所需CFRP量(kg)1010101010-单个储氢瓶CFRP用量(kg)5555555555-CFRP中碳纤维占比(%)60.060.060.060.060.0-单个储氢瓶碳纤维用量(kg)3333333333-我国氢燃料电池车保有量(辆)8,93813,74621,14032,51250,00053.8我国氢燃料电池车新增量(辆)1,5864,8087,39411,37217,48853.8乘用车我国氢燃料乘用车比例(%)0.586.06.06.06.0-我国氢燃料乘用车新增(辆)92884446821,04953.8乘用车储氢瓶平均个数(个)22222-我国乘用车碳纤维需求(吨)0.6119.029.345.069.353.8商用车我国氢燃料商用车比例(%)99.494.094.094.094.00.0我国氢燃料商用车新增(辆)1,5774,5196,95010,68916,43953.8商用车储氢瓶平均个数(个)66666-我国商用车碳纤维需求(吨)312.2894.81,376.22,116.53,255.053.8总计储氢瓶总计碳纤维需求(万吨)0.030.10.10.20.353.8其他压力容器碳纤维需求(万吨)0.30.40.50.60.824.5压力容器碳纤维需求总计(万吨)0.40.50.60.81.131.0压力容器碳纤维均价(美元/千克)24.023.522.922.421.9(2.3)我国压力容器市场规模(亿美元)0.91.11.41.92.427.6资料来源:中汽协,中研网,《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》,广州赛奥,中银证券预测航空航天:军民两用领域需求持续提升碳纤维是航空航天领域理想的材料。碳纤维材料由于自身结构轻量化、耐用性良好,被广泛运用在机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等。根据牟书香等《碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用》,飞行器每减少1kg将带来25美元-30,000美元的经济效益,尤其在飞行速率较大的飞行器中更为明显,因此采用先进轻量化材料是目前的有效方法之一。根据广州赛奥发布的《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,民用客机、无人机、军用飞机是碳纤维在航空航天需求端的主力,2021年分别占比35%、21%、16%。2022年全球航空航天碳纤维复合材料需求约1.65万吨,受疫情影响预计2024年需求有望恢复。国外小丝束出口政策严格管制,国内航空航天碳纤维需求显著低于全球,2022年仅2,535.9吨。国内受新型军用飞机以及国产民用大飞机C919逐步放量,国内航空航天碳纤维需求保持高速发展,预计2016-2025年CAGR约为25.90%。图表46.飞行器每减少1kg所带来的经济效益图表47.2021年航空航天碳纤维需求拆分资料来源:牟书香等《碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用》,中银证券资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度26图表48.2016-2025年全球、国内航空航天碳纤维需求资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券碳纤维复合材料的应用反映了军用机的先进程度。美军从F-14A战机1%的碳纤维用量,到如今第四代F-22、F-35战机,碳纤维用量分别达到24%、36%。我国目前第四代战机仅占1%,与美国存在代差,更新换代需求强烈。“十四五”期间我国国防军费支出持续增长,根据十三届全国人大五次会议消息,2022年中国国防支出预算为14,504.5亿元人民币。根据马晓荣《军机+航天航空+风电,让碳纤维派上大用场》,未来15年国内新增军机约6,500架,军用碳纤维需求或将达到1.4万吨。图表49.中美军用机代次占比图表50.碳纤维复合材料在军机上的应用情况代数代表机型碳纤维复材用量比第二代歼-7歼-8-第三代歼-10歼-11歼-156-10%第四代歼-20歼-3127%资料来源:WorldAirForces,中银证券资料来源:马晓荣《军机+航天航空+风电,让碳纤维派上大用场》,中银证券民用客机相较于军机碳纤维用量更高,是航空航天的主要需求端。碳纤维复合材料在民用客机的应用可以反映在美国波音公司和欧洲空客公司的竞争中,自A310、B757到A-350XW、B-787,复合材料的用量从1980年的不到3%、到2010年提升至接近60%。根据映象要闻,国产大飞机C919碳纤维用量为12%。这是民用大型客机首次大面积使用碳纤维材料,在同等强度下,它的重量比传统材料轻80%、疲劳寿命更长。根据立鼎产业研究中心,由于大规模采用先进材料,C919整体减重可达7%左右。根据智通财经网,C919于2022年9月通过认证,目前第一批订单在中国东航。中国民航局将对验证结果进行审定和检查,确认东航具备安全运行C919飞机能力之后颁发相应运营许可;东航争取在2023年春季将C919正式投入商业载客运营。而继C919后,中国与俄罗斯合作设计的新CR929碳纤维用量更是达到了51%。2023年1月28日碳纤维行业深度27图表51.国内外民机复合材料用量情况图表52.全球新增民机分布资料来源:《航空航天复合材料发展现状及前景》,中银证券资料来源:财联社,中银证券预计2025年我国航空航天碳纤维需求将达0.8万吨,市场规模将达5.1亿美元。根据过去我国民用航空、军用航空、无人机数量等数据,以及国内航空航天领域碳纤维用量、价格情况,我们对相关参数进行以下假设:1)我国民用客机数、新增客机数:根据交通运输部《2021年民航行业发展统计公报》,2021年我国民航全行业运输飞机期末在册架数4,054架。根据《中国商飞公司市场预测年报(2022-2041)》,未来20年我国将接收民航客机9,284架。我们假设2041年我国民用客机数为13,338架,测算得2021-2041年我国民用客机数量CAGR为6.1%。我们假设2021-2025年我国民用客机数量CAGR保持6.1%不变,可测算得2022-2025年我国民用客机数量及新增数量;2)平均每台客机使用碳纤维:根据立鼎产业研究院数据,2020年平均每架民用客机使用碳纤维15吨。我们假设2021-2025年每架民用客机碳纤维用量逐年增加;3)我国军用机数、新增军用机数:根据智研咨询,2021年我国军用飞机数量为3,285架。根据马晓荣《军机+航天航空+风电,让碳纤维派上大用场》,未来15年我国预计新增军用飞机6,500架。我们假设2036年我国军用飞机数为9,785架,测算得2021-2036年我国军用飞机数量CAGR为7.5%。我们假设2021-2025年我国军用飞机数量CAGR保持7.5%不变,可测算得2022-2025年我国军用飞机数量及新增数量;4)我国平均每台四代机碳纤维使用重量比:根据马晓荣《军机+航天航空+风电,让碳纤维派上大用场》,2021年我国四代机歼-20、歼-31碳纤维用量为27%,而美军第四代F-22、F-35战机碳纤维用量为24%、36%。未来随着军机更新换代需求提升,我们假设2022-2025年我国平均每台四代机碳纤维使用重量比逐年提升;5)我国无人机碳纤维需求量:根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年全球无人机碳纤维需求量为3,450吨,占全球航空航天碳纤维用量的21.0%。我们假设我国无人机碳纤维用量占比同样为21.0%。根据MordorIntelligence数据,预计2021-2025年全球无人机市场规模CAGR为15.3%。基于以上数据,同时叠加无人机碳纤维渗透率增加、价格下降预期,我们假设2021-2025年我国无人机碳纤维需求量CAGR为20.0%,可测算得2022-2025年我国无人机碳纤维需求量;6)航空航天碳纤维均价:航空航天领域多采用T700级小丝束,我们预计未来价格下滑趋势相较于大丝束更为缓慢。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》公布的2021年航空航天碳纤维单价72.0美元/千克,以及百川盈孚数据显示的碳纤维过去一年均价表现,随着国产碳纤维逐步扩产放量,我们预计航空航天碳纤维均价每年下降约2.3%。基于以上假设,我们预测2025年我国航空航天碳纤维需求将达0.9万吨,2022-2025年CAGR为15.2%;2025年我国航空航天碳纤维市场规模将达6.0亿美元,2022-2025年CAGR为12.5%。2023年1月28日碳纤维行业深度28图表53.2022-2025年我国航空航天碳纤维需求及市场规模预测20212022E2023E2024E2025E2022-2025CAGR(%)民用航空我国民用客机数(台)4,0544,3034,5674,8475,1446.1新增民用客机数(台)140249264280297-平均每台客机使用碳纤维(吨/台)16.017.018.019.020.05.6我国民用客机碳纤维需求量(万吨)0.20.40.50.50.612.0军用航空我国军用机数(台)3,2853,5333,8004,0864,3957.5新增军用机数(台)100248267287308-平均每台四代机重量(吨/台)16.516.516.516.516.5-我国平均每台四代机碳纤维使用重量比(%)27.030.034.039.045.0-我国军用机碳纤维需求量(万吨)0.040.120.150.180.2323.1无人机我国无人机碳纤维需求量(万吨)0.040.050.060.070.0920.0合计我国航空航天碳纤维总需求(万吨)0.30.60.70.80.915.2航空航天碳纤维均价(美元/千克)72.070.368.767.165.6(2.3)我国航空航天碳纤维市场规模(亿美元)2.24.24.75.36.012.5资料来源:马晓荣《军机+航天航空+风电,让碳纤维派上大用场》,广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,华经产业研究院,立鼎产业研究院,中银证券预测体育休闲:消费需求稳步增长高强度、高模量的特性使碳纤维在体育休闲领域的需求稳步增长。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,体育休闲领域碳纤维主要应用在钓鱼竿、高尔夫、自行车、球拍等,其中钓鱼竿占比最高,2021年钓鱼竿碳纤维需求约为6,500吨。2020年受新冠疫情影响,下游群体运动的碳纤维器材需求减少。自2021年后大多国家逐步放开后,碳纤维在体育休闲领域需求增至1.85万吨,同比增长21.7%。广州赛奥预测2025年体育休闲碳纤维需求将达到2.25万吨,2022-2025年CAGR为5.2%。随着经济形势好转以及人均消费力提升,我们预计未来体育休闲碳纤维市场将长期平稳增长。图表54.2021年体育休闲领域碳纤维需求拆分图表55.2016-2025年全球体育休闲碳纤维需求预测资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券预计2022-2025年我国碳纤维需求量CAGR将达21.7%碳纤维具有优异的导电、导热、高模、高强、耐腐蚀、耐疲劳、低密度等特性,相较于传统金属材料、玻璃纤维等拥有显著优势。目前碳纤维下游应用领域包括风电叶片、碳/碳复材、航空航天、汽车、体育用品、混配模成型、建筑、压力容器、电子电气、船舶、电缆芯等诸多领域,其中新能源应用领域更加具有前景。2023年1月28日碳纤维行业深度29结合上述假设与测算,假设汽车、混配模成型、建筑等领域需求平稳增长,我们预计2025年我国碳纤维需求将达到13.2万吨,2022-2025年CAGR为21.7%;2025年我国碳纤维市场规模将达到29.2亿美元,2022-2025年CAGR为16.0%。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2025年我国碳纤维需求将达到15.9万吨。图表56.2022-2025年我国碳纤维需求及市场规模预测领域指标20212022E2023E2024E2025E2022-2025CAGR(%)风电叶片我国市场需求(万吨)2.02.33.03.84.625.4我国市场规模(亿美元)3.33.74.65.66.420.0碳/碳复材我国市场需求(万吨)0.20.20.30.40.532.1我国市场规模(亿美元)0.40.50.70.81.029.1航空航天我国市场需求(万吨)0.30.60.70.80.915.2我国市场规模(亿美元)2.24.24.75.36.012.5体育用品我国市场需求(万吨)1.81.92.02.12.26.3我国市场规模(亿美元)4.85.05.25.45.63.9汽车我国市场需求(万吨)0.20.40.60.81.035.7我国市场规模(亿美元)0.30.81.21.62.032.6混配模成型我国市场需求(万吨)0.30.50.70.91.130.1我国市场规模(亿美元)0.61.01.41.72.024.5建筑我国市场需求(万吨)0.30.40.40.50.614.5我国市场规模(亿美元)0.70.90.91.11.29.6压力容器我国市场需求(万吨)0.40.50.60.81.131.0我国市场规模(亿美元)0.91.11.41.92.427.6电子电气我国市场需求(万吨)0.10.10.20.20.344.2我国市场规模(亿美元)0.40.30.50.50.738.1船舶我国市场需求(万吨)0.10.10.20.20.226.0我国市场规模(亿美元)0.10.30.40.40.520.6电缆芯我国市场需求(万吨)0.10.10.10.10.117.5我国市场规模(亿美元)0.10.20.20.20.212.5其他我国市场需求(万吨)0.20.30.40.50.626.0我国市场规模(亿美元)0.50.70.91.11.220.6总计我国市场需求(万吨)5.87.39.111.113.221.7我国市场规模(亿美元)14.518.722.025.529.216.0资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券预测2023年1月28日碳纤维行业深度30供给端:国内企业打破技术垄断,国产替代正当时全球碳纤维产能持续扩张,国内产能建设加快全球碳纤维市场属于国际巨头垄断市场。从产能分布上,小丝束产品主要集中在日本企业,大丝束产能则主要在欧美。日本企业在全球小束丝碳纤维市场上有绝对优势,2020年日本企业全球市场份额达到49%。全球大束丝碳纤维市场集中度更高,基本被美国Hexcel和德国SGL两家控制,2020年二者全球市场份额分别为58%、31%。图表57.2020年全球小丝束碳纤维主要生产企业产能占比图表58.2020年全球大丝束碳纤维主要生产企业产能占比资料来源:中国化学纤维工业协会,前瞻产业研究院,中银证券资料来源:中国化学纤维工业协会,前瞻产业研究院,中银证券日本龙头企业运行产能领先,国内企业奋起直追。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年全球碳纤维运行产能共计20.76万吨,同比增长20.91%。从制造商角度,2021年东丽+卓尔泰克运行产能一枝独秀,共计2.9万吨,其次为吉林化纤1.6万吨、赫氏1.6万吨、东邦/帝人1.5万吨、三菱1.4万吨、西格里1.3万吨、中复神鹰1.2万吨、宝旌1.1万吨。从区域角度,广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》指出,2021年随着国内各企业扩产项目的落地投产,中国首次超过美国成为碳纤维运行产能最大的地区,2021年产能为6.3万吨,占比为30.5%;其次为美国4.9万吨,占比23.5%;日本2.5万吨,占比12.0%。图表59.2021年全球碳纤维制造商运行产能资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度31图表60.2021年全球分区域碳纤维运行产能资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券我国碳纤维企业数量逐年增加,碳纤维产能迅速扩张。2002年,安徽华皖集团从英国引进AMEC(DR.ROSE)的PAN和CF技术和设备,碳化能力200吨/年,中国才具备了工业化生产碳纤维的能力。根据广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,2021年我国碳纤维运行产能为6.34万吨,同比增速达75.14%,取得了快速发展。对企查查中经营范围中包含“碳纤维”且经营状态为“存续和在业”的制造业企业数据进行整理分析,可知2022年(截至12月13日)我国碳纤维企业新成立数量为1,427家,与2021年相比成立数量增加了540家,增长率达60.88%。图表61.2017-2022年我国碳纤维相关企业新成立数量图表62.2016-2021年我国碳纤维运行产能资料来源:企查查,中银证券资料来源:中商产业研究院,广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券图表63.2021年国内主要碳纤维生产商运行产能图表64.2021年国内主要碳纤维生产商原丝运行产能资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度32国内厂商产能建设加快,但与国际头部企业仍有差距。中复神鹰、光威复材、吉林化纤等厂商均有万吨级以上的扩产规划,中国厂商的产能占比有望在未来持续提高,全球第一产能国的地位有望保持。扩产步伐最大的吉林化纤将从现有1.6万吨/年运行产能扩充至4.3万吨/年,但与东丽+卓尔泰克扩产后6.4万吨/年的产能仍存在一定差距。图表65.2021年全球碳纤维制造商扩产产能资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券国内产能利用率较低,碳纤维进口受限行业产能利用率较低,实际产出有提升空间。由于较多国产碳纤维企业尚未实现关键技术的突破,生产线运行及产品质量不稳定,国产碳纤维行业长期存在“有产能,无产量”的现象。近年来随着国内越来越多企业实现规模化稳定量产,国内碳纤维行业低产能利用率情况有显著好转,已由2017年仅28.5%提升至2022年55.8%,而国际产能利用率通常为65%-85%,仍有一定差距。图表66.国内碳纤维行业产能利用率资料来源:万得,百川盈孚,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度33日本与美国加大对碳纤维出口的管控。2020年12月22日,因日本东丽子公司出口碳纤维流入了未获日本《外汇及外国贸易法》许可的中国企业,日本经济产业省对该公司实施了行政指导警告,要求东丽子公司防止再次发生此类事件,并彻底做好出口管理,因此从2020年底开始东丽限制对华出口碳纤维业务。2021年2月24日,美国总统拜登签署了行政命令,在联邦机构间展开为期100天的审查,以解决四个关键产品供应链中的漏洞,其中包括碳纤维,主要目标是增强供应链的弹性,使美国未来免于面临关键产品短缺的处境。目前来看,进口受限的碳纤维品种主要集中在航空航天领域的高性能小丝束碳纤维。图表67.美国赫氏限制出口的产品牌号多为高性能小丝束碳纤维纤维类型丝束规格特定拉伸强度(×104)拉伸模量(×106)所属美国商务部限制清单编号AS43K26.313.21C2106K25.113.21C21012K25.113.21C210AS4C3K26.713.21C2106K25.513.21C21012K25.713.21C210AS4D12K27.513.71C210AS712K27.914.11C210IM2A6K30.415.81C01012K32.817.01C010IM2C12K33.116.21C010IM612K31.615.81C010IM76K32.415.81C01012K34.017.01C010IM812K34.717.81C010IM912K34.817.21C010IM1012K39.717.71C010资料来源:美国赫氏(HEXCEL)官网,中银证券进口份额减少,国产替代迎来良机。从供给结构上看,2021年,我国碳纤维总需求为6.24万吨,其中进口量与国内供应量分别为3.31万吨、2.93万吨,分别占总需求量的53.1%、46.9%,进口量小幅超过国内产量。从供给来源上看,2021年大陆地区进口碳纤维中有11.3%来自日本,11.2%来自中国台湾,6.7%来自美国。2021年受日本东丽断供影响,日本对中国大陆的碳纤维供给占比有所减少。与此同时国产碳纤维供给占比从2020年的38%攀升到2021年的47%,国内市场份额正逐渐提高。广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》预测2022年国产碳纤维份额将突破50%。图表68.2022-2025年中国碳纤维供应结构预测图表69.2021年中国碳纤维来源资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券资料来源:广州赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度34技术突破加速碳纤维国产替代进程技术难点主要集中在高强高模小丝束与低成本大丝束。从20世纪60年代PAN基碳纤维技术突破开始到现在,市场产品一直以小丝束碳纤维为主,大丝束直至上世纪90年代中期拉伸强度取得技术突破后才开始广泛应用。从性能来看,丝束越大,聚集越容易,但同时展纱效果、浸润胶液效果也就越差,同时大丝束单丝中较容易产生空隙,会对性能产生较大影响;从成本和价格来看,根据智上新材料,大丝束生产成本比小丝束低上不少,市场售价是小丝束的50%-60%。大丝束生产技术复杂,所需资金较多,因此主要集中在几个大企业:美国卓尔泰克(ZOLTEK)(2014年被日本东丽收购)、德国西格里(SGL)、英国考陶尔兹(COURTAULDS)等。目前我国企业大丝束碳纤维生产水平与国际先进水平相比仍有较大进步空间。国内企业在大丝束碳纤维制备方面逐渐取得进展,已开始产业化布局。2018年,上海石化和吉林化纤先后成功试生产48K大丝束碳纤维。2019年,上海石化启动12,000t/a大丝束碳纤维项目,吉林化纤完成首批120t48K大丝束碳纤维原丝出口订单。中蓝集团兰州纤维有限公司能够生产约1,000t/a大丝束碳纤维,2020年3月该公司2.5万吨50K大丝束项目在山东淄博启动。近年来小丝束PAN基碳纤维企业逐步进军低成本大丝束PAN基碳纤维生产。2019年,新疆碳谷新材料有限公司8,000t/a大丝束碳纤维项目、光威复材内蒙古包头大丝束碳纤维项目筹建,浙江精功、齐齐哈尔天九碳纤维科技有限公司等也开始生产大丝束碳纤维。图表70.我国低成本大丝束碳纤维发展主要瓶颈主要瓶颈内容缺少相应的技术标准在生产和性能测试方面,目前我国的标准主要是根据小丝束碳纤维设计的,大丝束的性能测试与表征方法还是空白,缺少了准确的检验检测数据支撑,给研发和生产增加了难度。预氧化过程中的控制技术不成熟大丝束碳纤维与小丝束碳纤维相比,在生产工艺中最大的难点在于预氧化过程中容易出现集中放热,产生失火等安全事故,造成重大损失。展纱技术较弱相对于小丝束碳纤维,大丝束碳纤维丝束较粗,相当于一些小丝束“黏”在一起,其展纱技术要比小丝束碳纤维要求高,丝束难以延展成平带。原丝油剂质量不过关油剂质量不过关或者质量较差,就会在生产过程中造成原丝劈丝、粘连及表面损伤,结果是碳纤维原丝及预氧化过程中出现纤维表面缺陷,从而降低最终碳纤维性能。上浆剂主要依赖进口上浆剂不过关或者质量较差,会在收卷、包装、运输过程中增加碳纤维之间的摩擦,造成纤维损伤,同时降低碳纤维在树脂中的浸润性及降低复合材料的界面性能,降低复合材料的性能。上下游产业链脱节上游生产的大丝束碳纤维不符合下游复合材料的需求卖不出去,而下游所需的大丝束碳纤维又有很大缺口,存在一边供应过剩、一边需求量无法满足的现象。资料来源:徐爱武等《大丝束碳纤维发展现状及我国技术瓶颈和发展建议》,CNKI,中银证券技术壁垒突破助力国产化进程。干喷湿纺是当前国际碳纤维巨头的主要纺丝方法,日本东丽的主流型号T700、T800、T1000和T1100碳纤维均采用干喷湿纺制备而成。国内中复神鹰、江苏恒神、光威复材已经成功应用了高性能碳纤维原丝干喷湿纺技术,中简科技部分高性能碳纤维制备技术已实现关键突破。国内龙头企业逐步打破国外技术垄断,主流碳纤维产品规模化生产有望加快国产替代进程。图表71.国内企业干喷湿纺技术水平对比公司干喷湿纺技术水平中复神鹰在国内率先实现了干喷湿纺碳纤维的关键技术突破,高强型碳纤维和中模型碳纤维与国际同类产品相当。光威复材干喷湿纺工艺生产GQ4522级(TZ700S、CCF700S)碳纤维,实现了500米/分钟级原丝纺丝速度的稳定运行,产品经碳化后各项性能指标及其稳定性与国际T700S级碳纤维相当。恒神股份公司通过掌握湿喷湿纺,干喷湿纺两种碳纤维生产的核心技术,实现了从标模、高强中模到高模碳纤维的批量化生产。中简科技已掌握干喷湿纺T700、T800级碳纤维制备技术关键工艺。资料来源:公司公告,中银证券国产碳纤维产品基本实现对标日本东丽甚至更优。国产碳纤维产品覆盖T300级至T1000级、M35至M65级,部分产品的性能甚至超越日本东丽同级别碳纤维产品,如中简科技ZT7(T700级)、中复神鹰SYT55S(T800级)均具有较高的拉伸强度和拉伸模量优势,恒神股份HM37(M40J级)的拉伸强度、拉伸模量、拉伸断裂度更高,光威复材TZ46J(M45J级)拉伸强度表现更优。国产碳纤维产品主要集中在高强型、高强中模型与高模型上,高强高模型产品产业化技术攻关亟待解决。2023年1月28日碳纤维行业深度35图表72.各公司碳纤维产品性能对比日本东丽级别公司牌号拉伸强度(MPa)拉伸模量(GPa)拉伸断裂度T300日本东丽T3003,5302301.50%光威复材TZ3003,5302301.50%中复神鹰SYT454,0002301.70%恒神股份HF103,850-4,200230-2401.60%-1.70%T700日本东丽T700SC4,9002302.10%中复神鹰SYT45S4,5002301.80%SYT494,7002301.80%-2.10%SYT49S4,9002302.10%光威复材TZ700G4,9002551.90%TZ700S4,9002302.10%恒神股份HF204,450-4,600235-2401.80%-1.90%HF304,900-4,950235-2452.00%-2.10%中简科技ZT7≥4,900235-2651.80%-2.10%T800日本东丽T800SC5,8802942.00%T800HB5,4902941.90%中复神鹰SYT55S5,9002951.90%光威复材TZ8005,490-5,8002941.90%-2.00%恒神股份HF405,500-5,7002951.90%HF40T6,0002952.00%中简科技ZT8≥5,500290±10≥1.90%T1000日本东丽T1000GB6,3702942.20%中复神鹰SYT656,4002952.10%光威复材TZ1000G6,3702942.20%恒神股份HF506,5002952.00%中简科技ZT9≥5,800330±10≥1.70%T1100日本东丽T1100GC7,0003242.00%M35J日本东丽M35JB4,510-4,7003431.30%-1.40%中复神鹰SYM354,9003401.40%恒神股份HM344,600-4,7003401.30%M40J日本东丽M40JB4,4003771.20%中复神鹰SYM404,7003751.20%光威复材TZ40J4,4103771.20%恒神股份HM374,900-5,0003801.30%中简科技ZM40J≥4400380±10≥1.20%M45J日本东丽M46JB4,2004361.00%光威复材TZ46J4,2104361.00%恒神股份HM434,800-4,9004301.10%M50J日本东丽M50JB4,1204750.90%光威复材TZ50J4,1204750.90%恒神股份HM474,000-4,1004750.70%M55J日本东丽M55JB4,0205400.80%光威复材TZ55J4,0205400.80%M60J日本东丽M60JB3,8205880.70%光威复材TZ60J3,8205880.70%资料来源:公司公告,中银证券供需格局展望:短期内供需偏紧,中长期供需或趋于宽松受益于垄断技术突破及下游需求驱动,国内企业进入大规模扩产阶段,国产替代进程前景乐观。国内各大碳纤维企业专攻方向不同,例如吉林化纤主要生产大丝束碳纤维,产品应用于风电叶片等领域;中复神鹰主要生产民用小丝束碳纤维,产品应用于体育休闲、碳/碳复材等领域;中简科技与光威复材主要生产高性能小丝束碳纤维,产品多应用于军工等领域。目前国内碳纤维运行产能集中于几家龙头公司,扩产有利于形成规模效应、稳质降本。随着国家加大政策扶持力度、下游需求维持高景气度以及国内企业产业化技术不断攻关,碳纤维国产替代进程有望加速推进。2023年1月28日碳纤维行业深度36碳纤维小丝束供需有望保持紧平衡,大丝束供需或趋向宽松。小丝束主要应用于军工、航天航空等领域,国内高端产能有限,供需较为稳定,特别是高端小丝束由于其较高的技术壁垒,未来仍有望维持有序竞争格局,特色领域高性能碳纤维仍有可能供不应求。能生产高规格、低成本大丝束的国内企业集中在少数大厂商,供给取决于实际投产节奏。图表73.我国碳纤维企业扩产项目企业扩产项目产品产能(万吨/年)预计投产时间吉林化纤集团年产1.2万吨碳纤维复材拉挤板项目碳纤维复材12,0002022年11月首条碳化线开车2022年12月第二条碳化线开车2023年1月第三条碳化线开车国兴1.5万吨碳纤维项目大丝束碳纤维15,0002022年8月最后一条产线开车国兴年产6万吨碳纤维项目大丝束碳纤维60,0002025年投产凯美克小丝束碳纤维项目小丝束碳纤维6002022年投产光威复材包头万吨碳纤维产业化项目大丝束碳纤维10,0002024年投产(一期4,000吨2023H1投产)中复神鹰西宁碳纤维及配套原丝一期项目高性能碳纤维+原丝11,0002022年5月投产西宁碳纤维及配套原丝二期项目高性能碳纤维+原丝14,0002023年投产年产3万吨高性能碳纤维建设项目高性能碳纤维30,0002026年投产航空航天高性能碳纤维及原丝试验线项目高性能碳纤维+原丝2002022年投产上海石化1,500吨PAN基碳纤维项目(二阶段)小丝束碳纤维1,5002021年投产48K大丝束碳纤维项目大丝束碳纤维12,0002024年投产新创碳谷1.8万吨大丝束碳纤维项目大丝束碳纤维18,0002021年6,000吨产能投产剩余产能2022年内投产恒神股份2万吨高性能碳纤维项目高性能碳纤维20,0002024年投产(一期项目5,000吨产能)浙江宝旌年产2,500吨碳纤维项目大丝束碳纤维2,5002021年投产年产2,000吨高性能PAN基碳纤维碳化项目高性能碳纤维2,0002023年投产中简科技年产1,000吨12K碳纤维项目小丝束碳纤维1,0002021年底投产年产1,500吨12K碳纤维项目小丝束碳纤维1,5002026年投产兰州蓝星年产2,500吨碳纤维项目大丝束碳纤维2,5002023年6月投产太钢钢科年产1,800吨高端碳纤维项目高性能碳纤维1,8002021年投产国泰大成国泰大成碳纤维项目(一期)高性能碳纤维3,0002023年投产新疆隆炬年产5万吨高性能碳纤维项目(一期)高性能碳纤维6,0002022年12月投产资料来源:公司公告,上海证券报,CompositesPlus,中国石化新闻网,人民网,中国新材料产业技术创新平台,中国复合材料工业协会,中国国际复合材料工业技术展览会官网,山西新闻网,复材应用技术网,中国建材信息总网,中银证券预计碳纤维行业短期供需偏紧,中长期供需缺口有望改善。根据我们的测算,预计2022-2025年我国碳纤维产量分别为4.7万吨、7.2万吨、9.4万吨、12.5万吨,2022-2025年CAGR为38.2%;2022-2025年我国碳纤维行业供需缺口分别为2.6万吨、1.8万吨、1.6万吨、0.7万吨。近年来我国碳纤维行业供不应求的格局导致碳纤维价格持续走高,随着2022年国内企业产能逐渐释放,碳纤维价格逐渐回落。短期来看,我国碳纤维行业供需仍旧偏紧。中长期来看,未来随着我国碳纤维产能快速释放,供需缺口有望改善,碳纤维价格有望下降。图表74.我国碳纤维行业供需测算扩产项目产能(吨/年)2022E2023E2024E2025E合计产能(吨)32,40073,150103,400144,900较前一年新增扩产产能(吨)32,40040,75030,25041,500总产能89,200129,950160,200201,700有效产能/总产能(%)94.194.59595.5有效产能(吨)84,950122,803152,190192,624产能利用率(%)55.859.062.065.0产量(吨)47,41072,45494,358125,205需求(吨)73,28390,911110,704131,964供需缺口(吨)(25,873)(18,457)(16,346)(6,759)资料来源:公司公告,百川盈孚,中银证券注:若无公开信息披露项目投产节奏,我们假设投产第一年50%产能达产,投产第二年100%产能达产。2023年1月28日碳纤维行业深度37国内主要碳纤维企业光威复材:技术沉淀持续创新,军品民品双重驱动业绩增长率先实现技术突破,致力于碳纤维国产化与高端化。公司于2005年实现GQ3522碳纤维各项指标达到T300级水平,成为国内第一家实现碳纤维工程化企业,打破了国外垄断。此后公司致力于更高性能碳纤维的研制,形成并积累了一系列具有自主知识产权的工艺制造技术等,成为公司在碳纤维及复合材料领域持续创新发展的重要支撑。根据公司2022年度业绩快报,公司2022年实现营业总收入25.18亿元,同比下降3.41%;归母净利润9.32亿元,同比增长22.88%。其中碳纤维及织物业务实现营业收入13.94亿元,同比增长9.27%;碳梁业务实现营业收入6.62亿元,同比下降18.12%;碳纤维预浸料业务实现营业收入3.00亿元,同比下降16.60%。图表75.光威复材核心技术演变资料来源:光威复材招股说明书,光威复材2021年年报,公司公告,中银证券多年技术沉淀助力公司快速发展。公司主持制定了《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准(2011年发布)以及《碳纤维预浸料》国家标准(2013年发布)两项国家标准,自成立以来承担了包括科技部“863”计划项目等众多高科技研发项目。截至2021年,公司累计获得专利证书429件,其中发明专利31件,实用新型专利350件,外观设计专利33件,国防专利15件。图表76.光威复材主要产品情况主要产品生产技术阶段专利技术研发优势碳纤维工业化应用拥有《一种聚丙烯腈原丝的制备方法》、《碳纤维的生产方法》、《碳纤维原丝上油装置》等83项专利拥有近二十年纤维生产线开车生产历程,拥有碳纤维产业链成套生产线装备制造技术和服务保障能力碳梁工业化应用拥有《拉挤成型用树脂循环式浸胶装置》、《可定位的拉挤模具及其定位装置》、《风电叶片用主结构碳梁宽度可调整收卷装置》等15项专利公司拥有碳纤维的全产业链布局,在核心技术的消化吸收、新产品的应用开发等方面形成综合技术能力预浸料工业化应用拥有《阶段性预浸料的生产方法》、《碳纤维预浸料生产自动刮胶装置》、《碳纤维预浸料退纱分纱装置》等共10项专利资料来源:光威复材2021年年报,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度38公司在研发投入方面持续发力。碳纤维属于技术密集型产业,研发周期长、技术壁垒高,尤其航空航天等高端应用对产品性能及质量稳定性有非常苛刻的要求。公司积极投身研发,在2021年度研发投入金额达2.32亿元,2022年研发费用恢复同比增长,前三季度研发投入金额达1.62亿元,同比增长7.28%。总体来看公司研发费用率维持在11%的水平,在行业内中处于领先地位。图表77.近年光威复材研发费用及同比图表78.近年碳纤维企业研发费用率对比资料来源:万得,中银证券资料来源:万得,中银证券军品客户粘性高,公司确立市场先入优势。军用碳纤维在质量稳定性要求上远高于民用碳纤维产品,复杂而漫长的验证流程决定了军工企业一般不会更换碳纤维供应商。公司自2005年实现T300级技术突破后,锚定高端碳纤维产品,经过多年的研发、验证、生产,形成了军品的稳定供货局面。2014至2016年,公司总收入主要由军品收入构成。2017年后,公司军品、民品齐头并进。未来随着我国军用航空航天领域投入力度的加大,公司在军品市场的供应优势将持续凸显。图表79.2014-2021年光威复材军品、民品收入图表80.2014-2021年光威复材军品、民品收入占比资料来源:万得,光威复材招股说明书,中银证券资料来源:万得,光威复材招股说明书,中银证券手握大订单支撑公司业绩。2021年12月31日,公司与客户A签订三个定性纤维订货合同,合计金额达20.98亿元,占公司2021年营业收入的77.50%,合同履行时间达2年半。据公司2022中报披露,该销售合同执行率为26.25%,产品价格有望在较长时间内保持相对稳定,大订单落地后将对公司业绩形成较大支撑。与风电巨头深度合作,稳固民品碳梁市场地位。2016年公司与维斯塔斯合作在全球率先推出风电碳梁产品,2017年公司为其开发的风电碳梁迅速上量,碳梁营业收入同比增长697.86%,碳梁业务成为公司重要的业务支撑。公司2021年碳梁产量与销量分别为848.03万米、898.49万米,产销率达到105.95%。维斯塔斯碳纤维叶片核心专利拉挤工艺已于2022年7月19日到期,意味着中国叶片企业可以在全球使用相关技术,应用碳梁的风电叶片产品占比有望增大。未来风电碳梁仍将是公司业绩增长的重要引擎。2023年1月28日碳纤维行业深度39图表81.2017-2022年光威复材碳梁营业收入图表82.2017-2021年光威复材碳梁销量、产量、产销率资料来源:万得,中银证券资料来源:万得,中银证券中复神鹰:民用碳纤维龙头,干喷湿纺工艺领先者公司拥有四大核心技术体系。公司现已形成“大容量聚合与均质化原液制备技术”“高强/中模碳纤维原丝干喷湿纺关键技术”“PAN纤维快速均质预氧化、碳化集成技术”“干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化生产体系构建技术”四大核心技术体系。截至中复神鹰招股说明书签署日,公司已拥有67项专利,2次参与《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准的制定,1次参与《聚丙烯腈基碳纤维原丝》行业标准的制定。根据公司2022年半年度报告,公司2022年上半年碳纤维业务实现营业收入8.55亿元,同比增长125.59%。图表83.中复神鹰核心技术体系核心技术主要技术特点获得专利数发明专利实用新型专利大容量聚合与均质化原液制备技术1)开创了高分子量、窄分布的共聚新技术2)研发了大容量60m3聚合釜热交换技术,实现了5,000吨/年PAN原液的稳定化均质化制备33高强/中模碳纤维原丝干喷湿纺关键技术1)开发高粘度原液多级垂直分配及高压挤出纺丝技术,实现多纺位稳定挤出纺丝2)突破干喷湿纺成型技术,实现空气层干喷段高倍牵伸和凝固成型段牵伸3)开发高压蒸汽高倍牵伸技术,实现高速化、高取向化、细旦化原丝制备1123PAN纤维快速均质预氧化、碳化集成技术1)研发了高效预氧化技术,大幅降低了生产线的投资和运行成本2)开发了低温碳化排焦和快速碳化技术3)建立了分别适用于高强型和中模型碳纤维的快速碳化技术,实现了高强型碳纤维和中模型碳纤维性能与国际同类产品相当78干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化生产体系构建技术1)创建了碳纤维全流程数字化生产控制和品质管理系统,产品A级品率大幅提高2)建立了高效的碳纤维生产能效及排放管理系统,实现了千吨级碳纤维的节能化生产3)建成了首套具有完全自主产权的千吨级干喷湿纺碳纤维生产线,单位产能投资大幅降低,提高了碳纤维产品的市场竞争力25资料来源:中复神鹰招股说明书,中银证券公司于2013年在国内率先突破千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术。公司经过十几年的技术研发,突破了超大容量聚合、干喷湿纺纺丝、快速均质预氧化碳化等核心技术工艺,系统掌握了碳纤维T300级、T700级、T800级、M30级、M35级千吨级技术和M40级、T1000级百吨级技术,在国内率先实现高性能干喷湿纺碳纤维产业化,奠定了公司在国内碳纤维领域的技术领先地位。2023年1月28日碳纤维行业深度40图表84.中复神鹰碳纤维干喷湿纺技术研发情况时间项目名称鉴定结果2010年千吨规模T300级原丝及碳纤维国产化关键技术与装备公司千吨T300碳纤维项目全部装备实现了国产化,打破了国外技术和装备封锁,综合技术达到国际先进水平2013年干喷湿纺GQ45高性能碳纤维工程化关键技术及设备研发项目在国内率先突破了千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术,总体技术达到国内领先水平,产品达到了国际同类产品先进水平2015年千吨级高强型、高强中模型干喷湿纺高性能碳纤维关键技术及产业化项目在国内率先建成了基于干喷湿纺工艺的碳纤维生产线,总体技术达到国内领先水平,产品性能与国际同类产品相当2019年QZ6026超高强度碳纤维百吨级工程化关键技术在国内率先建成了基于干喷湿纺工艺的百吨级超高强度QZ6026(T1000G级)碳纤维生产线,项目总体技术达到国际先进水平2021年万吨级干喷湿纺高强型碳纤维关键技术及产业化项目建成了万吨规模干喷湿纺高性能碳纤维生产基地,总体技术达到国际先进水平资料来源:中复神鹰招股说明书,中银证券新增项目大幅提升公司供应能力。公司连云港生产基地现有产能3,500吨/年,目前已满负荷运转。西宁一期、二期碳纤维项目2023年全部投产后,公司产能将扩大至2.85万吨/年。此外,公司拟在连云港新设全资子公司神鹰连云建设“年产3万吨高性能碳纤维建设项目”,项目总投资59.62亿元,可在西宁万吨生产技术的基础上提高生产线智能化水平和能源综合利用率,进一步提升公司高性能碳纤维产品在航空航天、新能源等领域的规模化应用,对加大公司竞争力、扩大市占率具有重要的推动作用。随着年产3万吨项目的推进和达产,公司产能有望接近6万吨/年。图表85.中复神鹰新建项目情况项目名称投资规模(亿元)产品产能用途项目进度西宁年产万吨高性能碳纤维及配套原丝项目20.58高性能碳纤维、原丝1.1万吨/年新建万吨生产线以满足市场对高性能碳纤维的需求2022年5月全线投产西宁二期碳纤维项目28.00高性能碳纤维、原丝1.4万吨/年新建生产线进一步保障国内高性能碳纤维市场的需求2022年底至2023年陆续投产航空航天高性能碳纤维及原丝试验线项目2.33高性能碳纤维、原丝200吨/年用于下一代T1100级碳纤维研发,进行航空航天用高性能碳纤维的应用技术开发、产品应用认证和生产已完成建设,2022年7月底开始联动试车碳纤维航空应用研发及制造项目3.62航空预浸料100万平方米/年中试线航空级预浸料及配套树脂的开发与生产、碳纤维航空应用技术研究等工作,解决国产碳纤维及其制品在国产大飞机上的应用难题2023年9月建成并投产高模预浸料200万平方米/年生产线年产3万吨高性能碳纤维建设项目59.62高性能碳纤维3万吨/年进一步满足国内重点领域对高性能碳纤维的迫切需求,保证关键原材料国产化项目建设周期:2023年4月至2026年8月资料来源:中复神鹰招股说明书,中银证券新建产能释放有望降低产品单位成本,形成规模效应。2018-2020年由于原材料丙烯腈的市场价格降幅较大,导致公司碳纤维产品的单位成本有所下降。2021年1-6月,由于丙烯腈涨价叠加西宁万吨碳纤维项目处于投产初期,单位成本同比增加22.95%。随着公司产能释放形成规模化生产,产品盈利能力有望持续提升。2023年1月28日碳纤维行业深度41图表86.近年中复神鹰碳纤维产品单位成本资料来源:中复神鹰审核问询函的回复,中银证券吉林化纤:粘胶长丝龙头,转型前景可期公司为粘胶长丝行业龙头,新建粘胶短纤扩充产品矩阵。根据百川盈孚数据,2022年粘胶长丝国内产能合计约为23.5万吨/年,其中公司粘胶长丝产能已达8万吨/年,市占率为34.04%。随着国内粘胶长丝落后产能陆续退出,公司抓住时机投资1.5万吨差别化连续纺长丝项目,进一步巩固了公司在长丝领域的领跑地位。粘胶短纤方面,2020年公司12万吨粘胶短纤建成投产,有效补充了公司粘胶纤维产品的空白。公司2022年上半年碳纤维业务实现营业收入0.39亿元。疫情逐渐好转,公司业绩回升。2020年受持续反复的新冠疫情影响,化纤市场价格总体在低位运行,公司化纤产品产销量虽显著增加但营收有所下滑,粘胶长丝营收仅为17.00亿元,同比下降27.81%。2020年公司营业收入为25.00亿元,同比明显回落,随着国内疫情逐渐好转,全产业链加快推进复工复产,纺织终端需求逐步回暖,公司业绩呈现回升态势,未来仍具有发展潜力。图表87.2017-2021年吉林化纤分业务营业收入图表88.2016-2021年吉林化纤化纤产量、销量、产销率资料来源:万得,中银证券资料来源:吉林化纤2017年、2019年、2021年年报,中银证券公司依托化纤行业优势,积极向碳纤维新材料转型。2021年2月6日,全资子公司吉林凯美克拟引进年产600吨的碳纤维生产线,聚焦小丝束特殊领域应用的碳纤维。2021年9月30日,公司持有大丝束碳纤维生产企业吉林宝旌49%股权。2021年11月4日,公司募集资金建设1.2万吨碳纤维复材项目,该项目第一、第二、第三条碳化线分别于2022年11月18日、2022年12月8日、2023年1月18日成功开车。碳纤维成为公司业绩新增长点。2023年1月28日碳纤维行业深度42图表89.吉林化纤碳纤维扩产项目情况扩产项目产品产能(万吨/年)投产进度1.2万吨碳纤维复材项目碳纤维复材1.22022年11月首条碳化线开车2022年12月第二条碳化线开车2023年1月第三条碳化线开车15万吨原丝项目二期碳纤维原丝152022年12月5号、6号两条万吨级原丝生产线一次开车成功,7、8号生产线安装有序推进,明年4月份投产6万吨碳纤维项目碳纤维6项目设计、土建施工同步推进,6号、7号碳化车间钢结构安装已基本完成资料来源:公司公告,吉林市人民政府,中银证券吉林碳谷:原丝产业化龙头,独创DMAC两步湿法工艺公司专注于碳纤维原丝的研发、生产和销售,产品由小丝束扩展到以大丝束为主。公司成立于2008年12月,2016年在新三板挂牌,2021年8月于北交所上市,成为首批在北交所上市的81家公司之一。2008-2016年,公司开始研发碳纤维原丝,主要攻关中小型丝束1K、3K、6K、12K等产品,产品碳化后可部分实现T700级碳纤维。公司于2016年下半年开始研发大丝束碳纤维原丝,已于2018年实现24K、25K产品的规模化生产,于2019年实现48K产品的规模化生产,产品碳化后可达到T400水平,目前正在研发实现50K产业化。根据公司2022年半年度报告,公司2022年上半年碳纤维原丝业务实现营业收入8.39亿元,毛利润3.70亿元,分别同比增长101.68%、96.81%。公司是国内主要的碳纤维原丝供应商。根据公司招股说明书,2020年我国碳纤维消耗量约为4.89万吨,其中1.85万吨为国产。换算成碳纤维原丝,2020年国产碳纤维原丝共消耗约3.89万吨,而公司2020年国内销量合计为1.95万吨(扣除出口部分),占国内碳纤维原丝消耗约50%的份额。图表90.公司主要产品碳化后性能指标厂商产品强度(Gpa)类比等级吉林碳谷小丝束碳化后3.75-4.90T400-T70012K/S碳化后4.50-4.907400、T700大丝束碳化后4.21-4.60T400资料来源:吉林碳谷招股说明书,中银证券公司原丝业务快速增长,盈利水平创历史新高。公司产品在工业和民用应用领域得到拓宽,原丝销售放大,大丝束新产品逐渐完成定型,主要产品产销两旺,平均售价同比上涨。根据公司公告,2022年前三季度公司实现营业收入15.19亿元,同比增长110.01%;实现归母净利润4.84亿元,同比增长170.10%。2021年公司原丝收入达11.20亿元,同比增长92.45%。随着产能利用率提升、产能逐步释放,公司盈利能力迅速提升,原丝毛利率从2018年的-3.98%提升至2021年的41.42%。图表91.2017-2022年9月吉林碳谷营业收入图表92.2017-2022年9月吉林碳谷归母净利润资料来源:万得,中银证券资料来源:万得,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度43图表93.2017-2021年吉林碳谷原丝业务收入图表94.2017-2021年吉林碳谷原丝毛利率快速提升资料来源:万得,中银证券资料来源:万得,中银证券公司独创DMAC两步湿法工艺,大丝束生产技术迎来突破。公司是国内首家采用三元水相悬浮聚合两步法生产碳纤维聚合物、DMAC为溶剂湿法生产碳纤维原丝,打破了国际碳纤维巨头对原丝生产技术的垄断。公司所用的DMAC两步法,经水相悬浮聚合,纺丝原液和聚合的产量大;而其他厂家所采用的一步法,在聚合物和原液制造方面限制了纺丝的产量。此外,湿法成型的纤维纤度变化小、纤维上残留的溶剂少,容易控制原丝质量。公司独创工艺技术结合两步法与湿法工艺优势,尤其适合大丝束原丝生产。碳纤维原丝项目支撑碳纤维产业链发展。公司新建年产15万吨碳纤维原丝项目于2021年4月正式启动,分三期建设,建设周期为4年。一期设计年产碳纤维原丝5万吨;二期、三期均为聚合、原液制备及纺丝工序生产线扩建,建设规模与一期相同,三期建成后形成年产碳纤维原丝15万吨的规模。2022年5月公司拟新建年产6万吨高性能碳纤维原丝项目,总投资12.64亿元,随着产能陆续投放,公司未来将进一步巩固国内原丝产业化的龙头地位。中简科技:专注高附加值领域,超级订单助力业绩增长公司着眼于高性能碳纤维研发与生产。2008年至2011年,公司完成T700级碳纤维工程产业化,历经十余年的技术沉淀,公司生产的ZT7(高于T700级)系列碳纤维已在航空航天八大军品型号定型应用。同时,公司具备高强型ZT8系列(T800级)、ZT9系列(T1000/T1100级)碳纤维和高模型ZM40J(M40J级)石墨纤维工程产业化能力,ZM55J(M55J级)和ZM60J(M60J级)石墨纤维已实现关键技术突破。未来公司有望在深入开拓航空航天高性能碳纤维领域之外,继续在民用高端碳纤维领域实现多层次突破,形成公司市场拓展的独特优势。根据公司2022年半年度报告,公司2022年上半年碳纤维业务实现营业收入2.64亿元,同比增长69.23%;碳纤维织物业务实现营业收入0.51亿元,同比增长13.33%。公司盈利水平显著高于同业。得益于高性能碳纤维高产品附加值的特点,近五年公司销售毛利率、销售净利率中枢分别在80%、55%左右,显著高于可比公司。由于航空航天产品研发周期长,均需经过立项、方案论证、工程研制、定型等阶段,才可实现批量销售,因此短期内公司将维持其在航空航天领域的产品竞争优势,高盈利水平有望延续。图表95.可比公司综合毛利率图表96.可比公司销售净利率资料来源:万得,中银证券资料来源:万得,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度44超级订单对公司业绩形成有力支撑。公司自2017年以来,合同金额成倍增长。2017年公司与客户A仅签订物料零星采购合同,合同金额为0.26亿元,2019年签订产品订货合同达到3.3亿元,实现了快速飞跃。2021年与客户A签订6.36亿元合同,其中2021年履行3.56亿元,剩余2.81亿元合同将在2022年继续履行。2022年3月,公司再次与客户A签订《产品订货合同》,分两年履行,合同金额高达21.69亿元,占2021年营业收入的556.94%。图表97.2017-2022年中简科技合同金额及营业收入资料来源:中简科技公告,中简科技招股说明书,中简科技2021年年报,中银证券千吨产能释放在即,公司业绩有望高速增长。2022年1月,公司募集资金新建两条氧化碳化生产线,一条用于生产ZT7级碳纤维,另一条用于生产包括ZT8、ZT9、M40J、M40X和M55J等新一代国产高性能碳纤维。建成后将具备年产1,500吨(12K)或年产400吨(3K)的生产能力,显著提升公司高性能碳纤维远期产能,提高市场占有率与持续盈利能力。恒神股份:全产业链发展模式,前瞻布局新兴领域全产业链国产碳纤维代表型企业。公司确立了“原丝-碳纤维-织物-预浸料-树脂-复合材料结构设计制造技术服务”全产业链发展模式,是国内仅有的拥有垂直产业链的碳纤维及复合材料企业。公司建立了完整运行系统,可根据客户需求进行定制化开发,为客户提供从材料供应、研发服务到各环节产品的全产业链解决方案。公司2022年上半年碳纤维业务实现营业收入3.08亿元,同比增长23.69%;碳纤维预浸料业务实现营业收入1.97亿元,同比增长26.28%。公司产品下游应用广泛,客户结构多元。中航工业所属公司自2014年起即成为公司主要客户之一,2020年以来,商用飞机、交通、风光氢等新能源领域碳纤维需求快速增长,公司逐步拓展了中国商飞、中国中车、隆基绿能、宁德时代、蔚来汽车等下游终端客户,业务前景广阔。图表98.恒神股份各领域客户及产品情况应用领域主要客户产品情况航空航天中国商飞重点型号预浸料批量供货,EH918高温中模预浸料已完成自动化铺丝工艺验证新能源汽车蔚来汽车HF10J-24K碳纤维和EV101系列预浸料供应具有领先优势风电、光伏、氢能上海电气、明阳科技、隆基绿能、宁德时代HF30F-12K(T700级)碳纤维已应用,实现对国外产品的替代轨道交通青岛四方、长客股份-体育休闲-EM123系列预浸料可应用于高端体育自行车资料来源:恒神股份2021年年报,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度45研发支出长期积累,在研项目前瞻布局。公司2017-2021年年均研发支出0.96亿元,2022年上半年研发支出为0.46亿元,与上一年度基本持平。2019年之前研发费用率高达30-50%。公司在研项目围绕大飞机、风电叶片、储氢气瓶等战略新兴领域。公司与客户开展共同研发,促进碳纤维复合材料的应用的同时也将带动公司产品销售大幅增长。图表99.2017-2022年恒神股份研发费用情况资料来源:万得,中银证券图表100.2021年恒神股份在研项目情况在研项目项目内容大飞机国产碳纤维预浸料适航认证及复合材料结构零部件研发考核评价高强中模碳纤维HF40级纤维、树脂、预浸料的材料体系,开展适航审查大丝束碳纤维及其在风电叶片应用研究与产业化拟实现低成本、高性能大丝束碳纤维自主研制,开发多轴向NCF织物与预浸料,并采用拉挤工艺生产碳纤维板材HF30级和HF40纤维在氢能源市场的产业化项目实现湿喷湿纺碳纤维满足缠绕储氢气瓶要求,改进干喷湿纺碳纤维工艺,碳化验证后满足要求达到35Mpa的Ⅲ型瓶和70Mpa的Ⅳ型瓶资料来源:恒神股份2021年年报,中银证券2021年扭亏为盈,前期投入逐步转化。2017-2021年公司营业总收入持续增长,年复合增长率为45.17%,由于公司在碳纤维及复合材料的战略性投资较大,2017-2020年连续承担亏损压力。后续随着公司新产品开发和生产水平进一步提升,高附加值产品的收入稳步增长。2021年公司实现营业收入9.06亿元,同比增长67.11%;实现归母净利润1.50亿元,同比大幅增长252.27%,实现扭亏为盈。2022年4月,公司拟在陕西省榆林市投资建设2万吨/年高性能碳纤维生产基地。一期项目投资13.2亿元,拟先建设5,000吨产能,包括一条干喷湿纺碳化线及一条大丝束碳化线。公司产能扩建进程逐步推进,前期大额投入有望向经济效益转化。2023年1月28日碳纤维行业深度46图表101.近年来恒神股份营业总收入图表102.近年来恒神股份归母净利润资料来源:万得,中银证券资料来源:万得,中银证券2023年1月28日碳纤维行业深度47投资建议看好国内碳纤维行业中长期发展,推荐光威复材,建议关注中复神鹰需求端:新能源等领域带动碳纤维需求高速增长。风电叶片、光伏热场等新能源领域用碳纤维需求快速增长,航空航天、体育休闲等领域碳纤维需求稳健增长,未来碳纤维总体需求将长期保持增长态势。供给端:国内企业打破技术垄断,国产替代正当时。国内企业大规模扩产,生产技术不断突破,受下游需求拉动以及进口受限影响,碳纤维国产替代进程有望加速。成本端:碳纤维行业规模效应显著,生产成本长期有望下降。原油价格震荡回落,上游原料丙烯腈产能释放、供需错配导致价格下降,叠加国内碳纤维企业大规模扩产形成规模效应、产线单耗成本降低,长期来看碳纤维生产成本有望下降。碳纤维行业具有较高的技术和资金壁垒,客户粘性(尤其军品领域)较高,未来碳纤维市场竞争格局或趋向高集中度、上下游全产业链平台化布局,碳纤维龙头企业有望受益。我们推荐光威复材:1)公司处于高速增长的碳纤维赛道:根据我们的测算,预计2025年我国碳纤维需求将达到13.2万吨,2022-2025年CAGR为21.7%;2025年我国碳纤维市场规模将达到29.2亿美元,2022-2025年CAGR为16.0%。行业产能快速扩张,国产替代进程加快,预计2025年我国碳纤维产量将达到12.5万吨,2022-2025年CAGR为38.2%,2025年我国碳纤维行业供需缺口为0.7万吨;2)公司核心竞争力突出:公司核心技术自主可控,拥有碳纤维生产线及关键设备、预浸料生产线及复合材料成型设备等自主设计和制造能力。公司是我国航空航天领域碳纤维的主要供应商,在军品碳纤维领域具有市场先发优势,同时通过风电碳梁业务进军民品。公司具有全产业链布局优势,行业地位显著;3)公司未来增长点明确:受益于碳纤维需求端保持增长态势,公司净利润稳定提升,各板块业务稳步推进;CCF700G通过装机评审,航空产品线再扩容;在建项目有序推进,看好公司中长期成长。2022年公司净利润增长稳健,碳纤维各产线有序推进,维持盈利预测,预计2022-2024年EPS分别为1.80元、2.43元、3.02元,对应PE分别为36.8倍、27.2倍、21.9倍(股价为2023年1月18日收盘价)。看好公司中长期成长,维持买入评级。图表103.可比公司估值分析公司代码公司简称评级股价(元)市值(亿元)每股收益(元/股)市盈率(x)2021A2022E2023E2021A2022E2023E300699.SZ光威复材买入66.12342.731.51.82.445.236.827.2688295.SH中复神鹰未有评级45.00405.000.40.71.0-69.645.1000420.SZ吉林化纤未有评级4.75116.80(0.1)0.00.1(88.4)315.148.1836077.BJ吉林碳谷未有评级46.85149.281.02.23.058.121.315.4300777.SZ中简科技未有评级51.97228.450.51.01.6123.050.233.4资料来源:万得,中银证券注1:股价为2023年1月18日收盘价注2:未有评级公司盈利预测来自Wind一致预期2023年1月28日碳纤维行业深度48风险提示行业产能扩张风险。若所有新增产能规划项目成功落地且产能实现满产,行业产能扩张将超预期,可能造成行业供给过剩。原材料价格上涨风险。碳纤维的主要原料为丙烯腈等石油化工产品,若原料价格上涨超预期,将导致碳纤维生产成本增大,相关企业盈利受损。国产化不及预期。若国产碳纤维产品研发、工程研制、设计定型等阶段出现滞后,产品验证、产线建设、产能爬坡受到影响,碳纤维国产化率将不及预期。技术升级迭代风险。若相关企业研发资源投入和布局进展落后,国内外竞争对手率先在高强高模碳纤维及下游材料领域取得重大突破,可能对企业经营产生不利影响。环保风险。超高性能纤维生产过程中会产生部分废气、废水和固废等污染物,随着我国环保监管愈加严格,部分环保不达标项目建设将受限。2023年1月28日碳纤维行业深度49披露声明本报告准确表述了证券分析师的个人观点。该证券分析师声明,本人未在公司内、外部机构兼任有损本人独立性与客观性的其他职务,没有担任本报告评论的上市公司的董事、监事或高级管理人员;也不拥有与该上市公司有关的任何财务权益;本报告评论的上市公司或其它第三方都没有或没有承诺向本人提供与本报告有关的任何补偿或其它利益。中银国际证券股份有限公司同时声明,将通过公司网站披露本公司授权公众媒体及其他机构刊载或者转发证券研究报告有关情况。如有投资者于未经授权的公众媒体看到或从其他机构获得本研究报告的,请慎重使用所获得的研究报告,以防止被误导,中银国际证券股份有限公司不对其报告理解和使用承担任何责任。评级体系说明以报告发布日后公司股价/行业指数涨跌幅相对同期相关市场指数的涨跌幅的表现为基准:公司投资评级:买入:预计该公司股价在未来6-12个月内超越基准指数20%以上;增持:预计该公司股价在未来6-12个月内超越基准指数10%-20%;中性:预计该公司股价在未来6-12个月内相对基准指数变动幅度在-10%-10%之间;减持:预计该公司股价在未来6-12个月内相对基准指数跌幅在10%以上;未有评级:因无法获取必要的资料或者其他原因,未能给出明确的投资评级。行业投资评级:强于大市:预计该行业指数在未来6-12个月内表现强于基准指数;中性:预计该行业指数在未来6-12个月内表现基本与基准指数持平;弱于大市:预计该行业指数在未来6-12个月内表现弱于基准指数;未有评级:因无法获取必要的资料或者其他原因,未能给出明确的投资评级。沪深市场基准指数为沪深300指数;新三板市场基准指数为三板成指或三板做市指数;香港市场基准指数为恒生指数或恒生中国企业指数;美股市场基准指数为纳斯达克综合指数或标普500指数。风险提示及免责声明本报告由中银国际证券股份有限公司证券分析师撰写并向特定客户发布。本报告发布的特定客户包括:1)基金、保险、QFII、QDII等能够充分理解证券研究报告,具备专业信息处理能力的中银国际证券股份有限公司的机构客户;2)中银国际证券股份有限公司的证券投资顾问服务团队,其可参考使用本报告。中银国际证券股份有限公司的证券投资顾问服务团队可能以本报告为基础,整合形成证券投资顾问服务建议或产品,提供给接受其证券投资顾问服务的客户。中银国际证券股份有限公司不以任何方式或渠道向除上述特定客户外的公司个人客户提供本报告。中银国际证券股份有限公司的个人客户从任何外部渠道获得本报告的,亦不应直接依据所获得的研究报告作出投资决策;需充分咨询证券投资顾问意见,独立作出投资决策。中银国际证券股份有限公司不承担由此产生的任何责任及损失等。本报告内含保密信息,仅供收件人使用。阁下作为收件人,不得出于任何目的直接或间接复制、派发或转发此报告全部或部分内容予任何其他人,或将此报告全部或部分内容发表。如发现本研究报告被私自刊载或转发的,中银国际证券股份有限公司将及时采取维权措施,追究有关媒体或者机构的责任。所有本报告内使用的商标、服务标记及标记均为中银国际证券股份有限公司或其附属及关联公司(统称“中银国际集团”)的商标、服务标记、注册商标或注册服务标记。本报告及其所载的任何信息、材料或内容只提供给阁下作参考之用,并未考虑到任何特别的投资目的、财务状况或特殊需要,不能成为或被视为出售或购买或认购证券或其它金融票据的要约或邀请,亦不构成任何合约或承诺的基础。中银国际证券股份有限公司不能确保本报告中提及的投资产品适合任何特定投资者。本报告的内容不构成对任何人的投资建议,阁下不会因为收到本报告而成为中银国际集团的客户。阁下收到或阅读本报告须在承诺购买任何报告中所指之投资产品之前,就该投资产品的适合性,包括阁下的特殊投资目的、财务状况及其特别需要寻求阁下相关投资顾问的意见。尽管本报告所载资料的来源及观点都是中银国际证券股份有限公司及其证券分析师从相信可靠的来源取得或达到,但撰写本报告的证券分析师或中银国际集团的任何成员及其董事、高管、员工或其他任何个人(包括其关联方)都不能保证它们的准确性或完整性。除非法律或规则规定必须承担的责任外,中银国际集团任何成员不对使用本报告的材料而引致的损失负任何责任。本报告对其中所包含的或讨论的信息或意见的准确性、完整性或公平性不作任何明示或暗示的声明或保证。阁下不应单纯依靠本报告而取代个人的独立判断。本报告仅反映证券分析师在撰写本报告时的设想、见解及分析方法。中银国际集团成员可发布其它与本报告所载资料不一致及有不同结论的报告,亦有可能采取与本报告观点不同的投资策略。为免生疑问,本报告所载的观点并不代表中银国际集团成员的立场。本报告可能附载其它网站的地址或超级链接。对于本报告可能涉及到中银国际集团本身网站以外的资料,中银国际集团未有参阅有关网站,也不对它们的内容负责。提供这些地址或超级链接(包括连接到中银国际集团网站的地址及超级链接)的目的,纯粹为了阁下的方便及参考,连结网站的内容不构成本报告的任何部份。阁下须承担浏览这些网站的风险。本报告所载的资料、意见及推测仅基于现状,不构成任何保证,可随时更改,毋须提前通知。本报告不构成投资、法律、会计或税务建议或保证任何投资或策略适用于阁下个别情况。本报告不能作为阁下私人投资的建议。过往的表现不能被视作将来表现的指示或保证,也不能代表或对将来表现做出任何明示或暗示的保障。本报告所载的资料、意见及预测只是反映证券分析师在本报告所载日期的判断,可随时更改。本报告中涉及证券或金融工具的价格、价值及收入可能出现上升或下跌。部分投资可能不会轻易变现,可能在出售或变现投资时存在难度。同样,阁下获得有关投资的价值或风险的可靠信息也存在困难。本报告中包含或涉及的投资及服务可能未必适合阁下。如上所述,阁下须在做出任何投资决策之前,包括买卖本报告涉及的任何证券,寻求阁下相关投资顾问的意见。中银国际证券股份有限公司及其附属及关联公司版权所有。保留一切权利。中银国际证券股份有限公司中国上海浦东银城中路200号中银大厦39楼邮编200121电话:(8621)68604866传真:(8621)58883554相关关联机构:中银国际研究有限公司香港花园道一号中银大厦二十楼电话:(852)39886333致电香港免费电话:中国网通10省市客户请拨打:108008521065中国电信21省市客户请拨打:108001521065新加坡客户请拨打:8008523392传真:(852)21479513中银国际证券有限公司香港花园道一号中银大厦二十楼电话:(852)39886333传真:(852)21479513中银国际控股有限公司北京代表处中国北京市西城区西单北大街110号8层邮编:100032电话:(8610)83262000传真:(8610)83262291中银国际(英国)有限公司2/F,1LothburyLondonEC2R7DBUnitedKingdom电话:(4420)36518888传真:(4420)36518877中银国际(美国)有限公司美国纽约市美国大道10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