碳纤维行业

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需求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%。

市场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。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%。其中，预计 2025 年我国风电叶片市场规模将达 6.1 亿美元。预计 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。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。预计 2025 年我国航空航天碳纤维市场规模将达 5.1 亿美元。

全球格局小丝束方面 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%。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，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。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%。

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。

技术难点主要集中在高强高模小丝束与低成本大丝束。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。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 12,000 t/a 大丝束碳纤维项目，吉林 化纤完成首批120t 48K大丝束碳纤维原丝出口订单。

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。

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。

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。

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。

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。

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；

碳纤维生产包括原丝和碳化两个过程。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。

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。

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。

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。