全文共9600字，主要分为六部分，本篇主要介绍第一至三章节。

目录

1.0 行业简介

2.0 行业上下游价值链分析

3.0 行业竞争格局

4.0 未来市场空间

4.1 航空航天

4.2 风电叶片领域

5.0 行业政策导向

6.0 总结

1.0 行业简介

碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维，其耐高温能力居所有化纤之首，能抵抗千度高温和经受酸碱常年的腐蚀碳纤维的强度是钢的5倍，但在同样的体积下，重量不到钢的一半，碳纤维航空航天材料可使结构质量减轻 30%-40%，在汽车中的应用可使车重减轻10%，油耗降低6%-8%，被誉为21世纪的新材料之王，享有“黑色黄金”的美誉。

碳纤维生产流程复杂，对设备和工艺要求极高，属于重资产行业。其生产流程是用腈纶和粘胶纤维作为原料，经过高温氧化碳化、表面处理等多个复杂步骤而制造出来的，除了具有碳材料固有的本性外，兼具纺织纤维的柔软可加工性，被广泛地应用在航空航天、能源装备、交通运输、体育休闲等领域中。

除了上述优点之外，碳纤维也具有价格昂贵、成品缺陷多等缺点。碳纤维的生产对各个环节的精度、温度和时间的控制等有着极高的要求，如果其零部件破一点就无法修复，必须整体换新。这点不像钢材焊接一下还可以继续使用，这就使得了成本提高了很多，以航空航天碳纤维举例来看，这种碳纤维每公斤花费就高达135美元（约合人民币874.9元），其中还有三成多会在制作过程中报废，实际算下来，成本接近200美元（约合人民币1296.18元）。

图1：碳纤维生产流程（资料来源：信达证券研发中心）

碳纤维的生产流程是从原油、煤炭等能源原料中提取丙烷，然后经过氨氧化得到丙烯腈，之后把丙烯腈和纺丝聚合的到聚丙烯腈（PAN）原丝（聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括两个过程：生丝生产和生丝碳化。生丝的生产过程主要包括聚合，脱气，计量，纺丝，拉伸，洗涤，上油，干燥，接收的过程。碳化过程主要包括送丝，预氧化，低温碳化，高温碳化，表面处理，上浆和干燥以及缠绕和缠绕等过程），再经过预氧化和高温碳化后得到碳纤维，碳纤维经过再加工可以制作成碳纤维织物、碳纤维预浸料以及碳纤维复合材料。碳纤维的生产过程长，从原丝到制件往往会出现分层、裂纹、存在杂质等后天问题，这些缺陷会降低材料的压缩强度以及结构的完整性。因此，相对而言越是高性能的碳纤维产品的工艺难度越大，行业壁垒就越高。

另一方面，碳纤维的客户验证周期比较长，特别是军工领域，一旦确认产品型号便不会轻易改变，客户壁垒比较高。此外，碳纤维按照制作工艺又分为湿法纺丝、干法纺丝和干湿法纺丝，干喷湿法工艺是较为先进的制作工艺，具有一定的成本优势，但是干喷湿法的耐热性能不如湿法纺丝，所以我国军用领域主要还是采用的湿法纺丝工艺，民用领域主要采取的是干喷湿法工艺。

碳纤维按产品规格可分为小丝束、大丝束和巨丝束三类，小丝束早期以1K、3K、6K为主，逐渐发展出12K和24K。小丝束碳纤维对工艺控制要求严格，其性能优异但价格较高，一般应用在航空航天、军工等高科技领域。大丝束碳纤维通常是指大于等于48K（日本东丽定义是大于40K的就位大丝束），大丝束产品性能相对较低，一般应用在基础工业领域，像是风电叶片所用的碳梁等。受风电叶片领域的快速发展，大丝束的市场份在快速升高中，2020年大丝束产品的市场份额达到了48.3%。巨丝束通常是指大于100K，应用领域较少，目前主要应用在碳毡中。碳纤维按力学性能可分为通用型和高性能型，其中高性能型又分为高强型、高强中模型、高模型以及高强高模型。

下图是我国碳纤维与日本东丽碳纤维分类的标准，目前我国的产品已经覆盖了高强型、高强中模型、高模型以及高强高模型等性能产品。

图2：我国碳纤维与东丽碳纤维分类标准（资料来源：德邦研究所）

2.0 行业上下游价值链分析

图3：碳纤维产业链（资料来源：中国银河证券研究院）

碳纤维产业链主要由原丝、生产设备、碳纤维及中间体、复合材料及制品以及下游应用构成的。生产设备方面，国内像是精功科技就可以提供12K、24K、48K及以上原丝为原料的碳纤维成套生产线，光威复材、中简科技等碳纤维龙头企业均有自主生产设计国产化设备的能力，其中中简科技98%的设备均为自主设计。

根据国内的碳纤维发展史可以看出，早期从海外采购设备的碳纤维企业并没有发展出来，反而是国产自研的一直走得最好。其主要原因是碳纤维的生产各环节除了行业经验的累积还需要对多各种参数进行调节，自主研发的设备具有自主可控的优势，在设备的设计和调试方面更具有贴合性，而引进的设备可调试化空间下，一旦产品规模化，成本和质量控制上的差异就会显现出来，一体化生产碳纤维产品质量稳定、成本低，会迅速拉开了与竞争对手的差距。

一体化生产碳纤维产品质量稳定、成本降低。原丝作为碳纤维的上游材料，我国均能实现国产化，像是中复神鹰、上海石化、吉林化纤、蓝星碳纤维在碳纤维原丝均有较大的扩产产能，不存在受制于海外企业的情况。碳纤维及中间料、复合材料及制品的话，受产品工艺差距的影响，美日等国家在超高强度的高端碳纤维领域依旧处在领先位置。

图4：碳纤维在各应用领域的价格区间（资料来源：东莞证券研究所）

根据其碳纤维性能、制作工艺等不同，碳纤维在不同的下游应用领域价值量也不一样。根据《从国产碳纤维的处境谈碳纤维“全产业链”》中数据显示，碳纤维单价在风电领域最低，仅为80元/千克，但是在国防军空、航天中的单价最高达到了10000元/千克，在民用航空领域也最高也达到了1500元/千克，可见在军工、航空航天领域的价值量还是比较高的。

图5：空客及波音大飞机配套产业链营业利润率情况（资料来源：未来智库）

另一方面，但从各个产业链营业利润率来看，下游反而是利润率最低的。以下游价值量最高的航空复材领域为例，从空客及波音大飞机配套产业链营业利润率来看，上游原材料碳纤维明显处在盈利能力较强的位置，其营业利润率差不多有22.5%；而像是产业链中游的内饰、机身和下游的总装的营业利润率分别为10.63%、12.9%和13.45%，明显低于上游的碳纤维很多。所以从产业链的盈利能力来看，作为产业链上游的碳纤维明显要更强一些。

3.0 行业竞争格局

根据《2020年全球碳纤维复合材料市场报告》数据显示，2020年全球小丝束碳纤维市场基本是被日本垄断，以日本东丽为代表的三家日本公司就占据了49%的小丝束市场份额。在2020年8月份日本颁布禁令之前，日本在华的小丝束碳纤维销量为9900吨，占到中国进口量的32.57%，这还仅仅是8个月的销量。在大丝束市场，主要的市场份额被美国的Hexcel、德国的SGL以及日本的三菱占据着，中国的大丝束生产企业蓝星也占据着少部分市场份额排在第四的位置。

整体来看，全球碳纤维的市场格局以美企和日企为主，这些国家垄断着碳纤维领域的核心技术，并在高性能小丝束碳纤维技术上对中国实施了技术的封锁和产品的禁运。相较美日而言，我国的碳纤维行业起步晚，由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题，早期在高性能碳纤维产品上几乎全部依赖进口。

图6：2020年全球小丝束和大丝束碳纤维市场份额（资料来源：安信证券研究中心）

中国真正意义上的攻克碳纤维难关是从2001年开始的，在国家政策的大力扶持和技术的自主创新的环境下，我国与美日等国家的产业技术水平差距逐渐缩小，从完全依赖进口到目前具备了高强型、高模型、高强中模型以及高强高模型等碳纤维品类的生产能力，同时也诞生了一批优秀的碳纤维企业，包括光威复材、中简科技、中复神鹰、恒神股份等。

下图是中国纤维相关生产商信息，目前处在国内第一梯队的为光威复材和中简科技，这两家企业无论是从产能利用率、研发能力上均拥有和海外碳纤维头部企业竞争的能力。

光威复材是中国最早的碳纤维研发生产企业，从公司的营收规模来看当之无愧的处在“龙一”的位置。

中简科技虽然起步比较晚，但公司创始人在碳纤维科研领域深耕多年，公司的整体研发实力较强，并且公司产品百分之九十多是应用在航空航天等高价值领域。

中复神鹰目前还在IPO阶段中，是一家采取干喷湿法纺丝为主的碳纤维设计生产厂商，产品已经覆盖了高强型、高强中模型、高强高模型等类别，主要应用在民用领域。

恒神股份的产品主要应用在体育用品、商用大飞机等民用领域中。

上海石化的碳纤维营收占总营收比较少，公司新扩产能应该主要是用在储运罐领域。

最后就是吉林碳谷，这家公司属于光威复材、中简科技等碳纤维生产商的上游，主要是生产提供碳纤维的上游原材料碳纤维原丝，预计公司2022年产能可达到4.5万吨。

另外我们可以发现，国内一些非上市公司的碳纤维扩产的量是比较大的，这也可以证明市场前景气度是比较高的。另一方面我认为有能力做高性能碳纤维的企业面临的压力会比较小一些，高性能碳纤维的行业壁垒比较高。但是对于一些低端碳纤维产品未来降价是一种必然趋势，但是这也会进一步推进碳纤维在民用领域的应用，打开其民用市场的空间。

图7：国内碳纤维相关生产商信息统计（资料来源：格菲资本根据公开资料整理）

从数据上看，中国碳纤维企业与美日等碳纤维企业还存在产能利用率方面的差距。从全球的产能供应来说，排在前面的是美国、中国和日本，2020年碳纤维产能供应分别是3.73、3.62和2.92万吨，在全球碳纤维产能供应中占比分别为21.31%、21.21%和17.09%。从产能上来看，中国并不落后美国太多，但是从产量来看，中国要落后美日很多。

根据券商研报数据显示，截至2020年，国内碳纤维产能约为3.6万吨，但总销量仅为1.85万吨，产能利用率为51%，要远远落后于全球65%-85%。但是通过对国内几家主要的头部碳纤维生产企业的梳理来看，这些公司的产能利用率绝大部分都在90%以上，远远超过了全球的最高产能利用率水平，这说明了国内头部企业不存在产能利用率不高的情况。

这里总结一下国内的产能利用率落后的可能原因，在2010年碳纤维热潮的影响，中国企业盲目重复投资建设了一批批碳纤维生产线，而碳纤维是一个对研发能力及制作工艺要求很高的行业，这些企业在近几年的发展中因为资金实力不足、产业规划不足等原因倒闭了一部分。截至2019年，国内仍有20家左右的碳纤维研发生产企业，这些企业中很多还在亏损状态中，这可能是拉低国内产能利用率的主要原因。

此外需要注意2020年新冠疫情对海外碳纤维厂商产能利用率的不利影响会拉低整体的产能利用率；另一方面，以光威复材和中简科技这两家国内碳纤维行业的龙头为例来看，目前光威复材的碳纤维生产以T300（高强型碳纤维）为主，而中简科技主要供货给军用，以T700（高强型碳纤维，其工艺要求高于T300）为主。而根据东北证券数据显示，日本东丽的T800（高强中模）在2016年就已经在波音787上使用了。基于碳纤维对制作工艺的高要求，国内在一些超高强度的高端碳纤维生产线的产能利用率可能还是落后美日等国家。

【未完待续】

文章来自：格菲研究院

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