碳纤维长期需求看好，国内有效供给有待持续释放(碳纤维行业投资观点分享)分析师：王攀执业证书编号：S05005201200012022年05月18日2目录 1、碳纤维具备战略地位，我国仍处于追赶阶段 2、我国碳纤维技术水平逐渐缩短与国际差距，但在应用技术开发及产业链生态上仍较为薄弱 3、体育休闲维持稳定增长，关注新兴产业应用增长点 4、行业持续扩产，全球格局巨头垄断仍存压力 5、投资建议 6、风险提示31、碳纤维具备战略地位，我国仍处于追赶阶段41.1.1、碳纤维及其性能特点资料来源：中复神鹰招股书，湘财证券研究所图1：磁性材料分类 碳纤维：由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用高温分解法在1,000摄氏度以上高温的惰性气体下裂解碳化（去除碳以外绝大多数元素）形成碳主链机构制成的无机纤维，是一种含碳量在90%以上的无机高分子纤维。 性能特点：出色的力学性能和化学稳定性，高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，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。资料来源：高科技纤维与应用，湘财证券研究所图2：碳纤维主要性能特点51.1.2、碳纤维是重要战略物资资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图3：碳纤维下游主要应用领域 碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，应用于国防工业以及高性能民用领域。 应用领域：军工、航空航天、海洋工程、体育用品、汽车工业、新能源装备、医疗器械、工程机械、交通运输、建筑及其结构补强等。61.2、碳纤维的分类资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图4：聚丙烯腈（PAN）碳纤维占据绝对份额 原丝种类：聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基。 力学性能：通用型（强度/1000MPa、模量/100GPa ）、高性能型（高强型：强度2000MPa、模量250GPa；高模型模量300GPa）。PAN基碳纤维国标：高强型、高强中模型、高模型、高强高模型。 丝束规格：小丝束（24K以下）VS. 大丝束（48K以上，东丽40K以上）VS. 巨丝束（100K以上）。 原丝制备工艺：（PAN基为例）：按纺丝溶剂分为DMSO（二甲基亚砜）、DMAC（N,N-二甲基乙酰胺）、NaSCN（硫氰酸钠）等，按照聚合工艺分为一步法、两步法，按照纺丝工艺分湿法和干喷湿纺法。91%8%1%PAN基碳纤维 沥青基碳纤维 粘胶基碳纤维资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图5：聚丙烯腈（PAN）碳纤维国标力学性能分类71.3、碳纤维产业链条长且技术复杂，下游价值逐级放大资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图6：碳纤维产业链 单体聚合纺丝预氧化碳化/石墨化表面处理及上浆 制备环节工艺流程复杂，原丝质量决定碳纤维性能高低，氧化碳化工艺决定碳纤维最终力学性能 下游价值逐环放大：原丝(40元/公斤)碳纤维(180元/公斤)预浸料(600元/公斤)(民用/ 1,000元/公斤)汽车( 3,000元/公斤)军工、航空( 8,000元/公斤)资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图7：碳纤维产业链82、我国碳纤维技术水平逐渐缩短与国际差距，但在应用技术开发及产业链生态上仍较为薄弱92.1、国际碳纤维企业进入成熟发展阶段资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图8：全球碳纤维发展历程 国际发展：1880年代碳丝发现1950年代美国/日本制备技术路线1960年代实验室技术1970年代工程化技术1980年代工业化技术及应用拓展1990年代并购潮21世纪之后应用拓展及进一步整合102.2、我国制备技术自主研发缩窄差距，产业链生态尚未成熟 国内发展：1960起步1970年代举国技术攻关1980年代依赖引进1990年代停滞2000年代欧美禁运背景下重大专项技术突破和大规模投资2010年代优胜劣汰21世纪之后需求走向供不应求和整合扩产 制备技术通过自主研发缩窄差距。国内主要企业碳纤维基本实现了对T300级至T1000级、M40级别的产品覆盖，相关产品性能指标与对应的日本东丽产品相当。 国际发展历史启示：由于应用领域的发展材支撑了碳纤维技术的不断进步，而在此过程中工艺、产品无法适应相关应用领域的企业，也会最终被淘汰出局，碳纤维材料的发展离不开高端应用支撑的产业链与生态。国外已经形成设计、制造、分析及验证、应用牵引系统化的碳纤维复合材料体系，而国内大部分碳纤维复合材料企业技术尚不成熟，缺乏相应的研发及工艺支持，未能形成体系化、系列化的碳纤维产业链发展模式。113、体育休闲维持稳定增长，关注新兴产业应用增长点123.1、2021年全球碳纤维需求恢复至正常增长水平 2021年全球碳纤维需求量11.8万吨，同比增长10.38%，恢复至长期年均复合增速水平。根据广东奥赛预计2025/2030全球碳纤维需求将分别达到20万吨和40万吨，5年年均复合增长分别为11.13%和14.9%。 2021年全球碳纤维需求增长主要受风电、体育器材、碳碳复材及压力容器驱动。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图9：2021年全球碳纤维需求增长恢复至长期复合增速水平0%2%4%6%8%10%12%14%16%5101520253035402015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2025E 2030E全球PAN基碳纤维需求量（万吨） YOY资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图10：2021年全球碳纤维需求增长驱动7.84%0.30%20.13%-24.00%11.58%25.00%70.00%2.44%33.33%25.00%10.00%-40.00%-20.00%0.00%20.00%40.00%60.00%80.00%051015202530352020 2021 Y-O-Y(右)133.2、2021年我国碳纤维需求快速增长，国产自给率加快提升 2021年中国碳纤维需求量6.24万吨，同比增长27.7%。根据广东赛奥预计至2023/2025国内碳纤维需求年均复合增长分别为25.8%和20.6%。 2021年国产碳纤维销量增速58.1%，远高于进口增速9.15%。国内碳纤维需求自给率继续加快提升（37.87%46.89%）。资料来源：广东赛奥，湘财证券研究所图11：2021年我国碳纤维需求增速较快资料来源：广东赛奥，湘财证券研究所图12：2021年国内需求自给率进一步提升13.4%16.5%20.0%32.0%22.0%29.0%27.7%25.8%20.6%10%15%20%25%30%35%0246810121416182015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2023E 2025E中国碳纤维需求量（万吨） YOY0%20%40%60%80%100%国产占比 进口占比143.3、我国碳纤维需求结构存在差异 2021年全球碳纤维需求主要用于风电、航空航天、体育休闲和汽车。 2021年我国碳纤维需求主要用于风电、体育休闲、碳碳复材、压力容器。资料来源：广东赛奥，湘财证券研究所图13：2021年全球碳纤维需求结构资料来源：广东赛奥，湘财证券研究所图14：2021年我国碳纤维需求结构28.60%15.40%14.40%11.70%8.90%8.20%4.70%3.80%1.40% 1.10% 0.90% 0.80% 风电叶片航空航天体育休闲汽车混配模成型压力容器碳碳复材建筑电子电气船舶电缆芯其他36.10%3.20%28.10%2.60%4.80%4.80%11.20%4%2.20% 0.50% 0.60% 1.90% 风电叶片航空航天体育休闲汽车混配模成型压力容器碳碳复材建筑电子电气船舶电缆芯其他153.4、碳纤维是航空航天领域不可替代的轻量化材料 碳纤维因其轻量化特性广泛应用于商用飞机、军机、直升机和无人机等航空航天领域。 碳纤维复合材料在结构轻量化中无可替代的材料性能，在军用航空是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。F14A战机/1%F-22和F35/24%和36%, B-2隐身战略轰炸机上，碳纤维复合材料占比更是超过了50%。资料来源：广东赛奥，湘财证券研究所图15：全球航空航天领域碳纤维需求占比资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图16：碳纤维复合材料在航空产品应用比例与日俱增35.69%12.92%16.00%9.23%21%3.1% 1.85%商用飞机公务机军用飞机直升机无人机通用飞机航天163.4.1、军用航空：我国军费持续增长，军费向装备倾斜 近两年军费支出增长有所回升，自 2016 年以来，我国国防预算增长率维持在 6.6%-8.1%之间，根据2022年政府预算草案，2022年军费支出增速预计增长7.1%。 据新时代的中国国防，2010-2017 年我国国防费中装备费从 1774 亿元增至 4288 亿元，年均增速13.44%，在国防费中占比从33.2%增至41.1%，军费支出向装备倾斜。资料来源：新时代的中国国防，湘财证券研究所图17：我国军费向装备费倾斜33.20% 34.20% 36% 36.60% 39.10% 40.20% 41.30% 41.10%31.90% 31.50% 34.80% 36.40%32.20% 28.80% 27.40% 28.10%34.90% 34.30%29.20% 27.00% 28.70% 31.00% 31.30% 30.80%0%20%40%60%80%100%2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017人员生活费 训练维持费 装备费173.4.2、军工航空：我国航空航天装备投入仍将处于较快增长 据新时代的中国国防，2012-2017年我国国防费占 GDP 的平均比重为 1.3%，我国国防费占财政支出的平均比重为5.3%，低于美、俄、印等国，我国防投入不足与我国经济地位不加匹配。 “十四五规划”提出，要“加快国防和军队现代化，实现富国和强军相统一”、“提高国防和军队现代化质量效益”、“促进国防实力和经济实力同步提升”，而航空航天装备已成为现代战争制胜的关键要素，未来我国航天航空投入仍将处于较快增长。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图18：我国军费占经济及财政支出比例较低0%2%4%6%8%10%12%14%中国 美国 俄罗斯 印度 英国 法国 日本 德国国防费/GDP 国防费/财政支出183.4.3、军用航空：我国在先进装备上与国外有较大差距 我国不仅在航空装备数量上与其他大国有差距，而且在先进装备结构上也有较大差距。 根据World Air Forces 2021数据，美国军机数量约1.3万架，我国仅3000余架 从结构上看，美国战斗机以三、四代机为主，我国战斗机中二代机尚占据半壁江山 重点型号近年来逐步定型列装将有望为碳纤维需求提供长期增量空间。资料来源：World Air Forces 2021，湘财证券研究所图19：我国军机与美国有较大差距资料来源：World Air Forces 2021，湘财证券研究所图20：我国先进战机列装落后于美国0100020003000400050006000 中国 美国51%048%83%1% 17%0%20%40%60%80%100%中国 美国四代机 三代机 三代以下193.4.4、军用航空：我国航空航天装备投入仍将处于较快增长 据新时代的中国国防，2012-2017年我国国防费占 GDP 的平均比重为 1.3%，我国国防费占财政支出的平均比重为5.3%，低于美、俄、印等国，我国防投入不足与我国经济地位不加匹配。 “十四五规划”提出，要“加快国防和军队现代化，实现富国和强军相统一”、“提高国防和军队现代化质量效益”、“促进国防实力和经济实力同步提升”，而航空航天装备已成为现代战争制胜的关键要素，未来我国航天航空投入仍将处于较快增长。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图21：我国军费占经济及财政支出比例较低0%2%4%6%8%10%12%14%中国 美国 俄罗斯 印度 英国 法国 日本 德国国防费/GDP 国防费/财政支出203.4.5、军用航空：未来军机碳纤维需求总量将达到万吨 根据沈阳所扬州院对国产战机未来数量的预测，未来15年国产战机的数量将达到美国的七成左右，2035年将达到6500架左右。其中战斗机将达到2100架，大型飞机达到1000架，教练机1000架，直升机2400架。 按照各型军机空重和碳纤维复合材料比例，未来军机碳纤维需求量将达到14154吨，年均需求944吨。213.4.6、民用航空：国际航空器市场复苏有所延迟 受波音 737Max 停飞事件和新冠疫情的影响，2019-2020年全球范围内商用飞机的交付量显著下降，对航空航天领域碳纤维需求造成较大影响。 波音：2021年飞机交付量增长主要是窄体飞机，宽体客机787飞机交付量却大幅下滑，2021全年交付14架，仅为2020年交付量的26.4%；777系列飞机的交付量也有了小幅下滑，由26架减少到24架。777系列飞机新增订单由去年的13架增加到53架（777F飞机42架，777X飞机11架），增长幅度超过了3倍。但787飞机新增订单由29架下滑到21架 空客：宽体客机A330飞机18架、A350飞机55架、A380飞机5架，总数为78架，比去年减少了4架。宽体客机A330新增订单由2架激增到30架，而A350飞机当年订单则由21架降低到16架。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图22：我国军费占经济及财政支出比例较低223.4.7、民用航空：国产大飞机C919订单有望释放碳纤维长期需求 据中国商飞2015年公布的C919订单信息显示，C919国内外用户达到28家，订单总数达到815，2018年海航集团有限公司与中国商用飞机有限责任公司签署战略合作框架协议，计划未来逐步引进并运营200架C919大型客机，我国C919意向订单有望突破1000架。 2022年5月14日国产大飞机C919首飞试验，标志着国产即将交付首家用户（东航）的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。233.5、风电领域：2021年需求有所降速 2021年全球风电领域碳纤维需求增长7.84%，较2020年回落12.16个百分点。 2021年我国风电领域碳纤维需求增长12.5%，较近年高增长有明显降速。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图23：我国军费占经济及财政支出比例较低资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图24：我国军费占经济及财政支出比例较低0%5%10%15%20%25%00.511.522.533.52014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021全球-吨 Y-O-Y0%20%40%60%80%100%120%140%00.511.522.52014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021中国-吨 Y-O-Y243.5.1、风电领域：碳纤维在高功率和大机组更具优势 碳纤维作为大功率机组叶片材料更具综合成本优势，风电机组大型化大容量发展趋势将拓展其应用空间。 出于经济性考虑，当前主流的叶片为玻璃钢材质（GFRP），但随着低速风机和海上风机的不断发展，叶片长度的不断增加，部分结构使用碳纤维或碳纤/玻纤混合材料在综合成本上将更具优势. 碳纤维与传统玻璃纤维复合材料相比，可实现20%-30%轻量化效果，同时保持了更加有益的刚性和强度，而通过采用气动效率更高的薄翼型和增加叶片长度，能提高风能利用率和年发电量，从而降低综合使用成本，使得碳纤维及其复合材料在风电叶片领域使用广泛。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图25：我国军费占经济及财政支出比例较低资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图26：我国军费占经济及财政支出比例较低253.5.2、风电领域：双碳背景下新能源发展提供长期碳纤维需求空间 双碳”国家战略提升风电发展天花板，中长期将持续驱动碳纤维需求空间。 根据广东奥赛预测，2025年全球风电领域碳纤维需求将达到9.34万吨，年均复合增速将达到25%。资料来源：中简科技招股书，湘财证券研究所图27：不同政策执行力度下2021-2030年风电装机累计需求及年均装机量预测资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图28：不同政策执行力度下2021-2030年风电装机累计需求及年均装机量预测263.6、体育休闲：保持对碳纤维的稳定需求 2021年全球和中国体育休闲领域碳纤维需求分别为1.85万吨和1.75万吨，同比增长分别为20.13%和19.86%。 2020年疫情之下，群体运动的碳纤维器材有较大幅度的下滑，2021年疫情防控放开直接带来了体育器材的较高速的增长。 根据广东奥赛预测，2025年全球体育休闲领域碳纤维需求将达到1.97万吨，年均复合增速5%。资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图29：2021年全球体育休闲领域碳纤维需求及增长资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图30：2021年我国体育休闲领域碳纤维需求及增长0%10%20%30%40%50%60%00.20.40.60.811.21.41.62014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021全球体育休闲用碳纤维需求（万吨） YOY0%10%20%30%40%50%60%00.20.40.60.811.21.41.61.822014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021中国体育休闲用碳纤维需求（万吨） YOY273.7、压力容器：储氢气瓶是未来增长点 2021年全球压力容器领域碳纤维需求大幅增长25%，储氢气瓶是增长看点。 政策支持：2022年三月，发改委发布了氢能产业发展中长期规划（2021-2035年）。 根据相关政策以及预测，2022年，中国将至少新增10,000辆氢能源车，主要在物流车、重卡和大巴领域。2023年开始至2025年，物流车以及大巴车的示范加大和重卡的逐渐推广。 重卡领域碳纤维用量大约1700-1900吨。加上其他物流车、客车领域的用量，氢燃料电池汽车预计总量能到使用到2500吨以上；加上呼吸气瓶及天然气气瓶维持低速的增长，预计碳纤维用量能够达到3600-3800吨。资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图31：全球压力容器领域碳纤维需求走势283.8、碳碳复材：受益光伏市场有望保持对碳纤维需求高增 2021年全球碳碳复材领域碳纤维需求高增长，受国内光伏行业高速发展支撑。 硅片大型化及硅片技术由P型向N型迁移，带动C/C热场部件对等静压石墨替代。 硅料扩产有望加快，根据隆基股份可转债募集书，2020年全球多晶硅产能60万吨，未来扩产产能超过200万吨，C/C复材需求有望持续高速增长。资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图32：2021年我国光伏市场发展带动C/C复材需求高增资料来源：PV InfoLink，湘财证券研究所图33：硅片大尺寸化趋势明显0%20%40%60%80%100%120%140%160%180%00.050.10.150.20.250.32017 2018 2019 2020 2021中国碳碳复材用碳纤维需求（万吨） YOY294、行业持续扩产，全球格局巨头垄断仍存压力304.1、碳纤维全球供给状况资料来源：广东赛奥，湘财证券研究所 2021年，全世界主要增加的产能是：吉林化纤集团增长近16,000吨(含收购江城的产能)；常州新创碳谷新入行，新建产能6,000吨；卓尔泰克在墨西哥增加的3,000吨；中复神鹰增加的8,000吨（老厂有产能调整），宝旌增加2,000吨，东邦增加1,900吨。图34：全球碳纤维产能情况314.2、碳纤维全球供给格局 全球碳纤维市场格局仍由国际巨头垄断，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。 小丝束：日本企业在全球小丝束碳纤维市场份额占到约58%，其中日本东丽占比27%、日本东邦占比18%、日本三菱占比13% 大丝束：大束丝碳纤维市场集中度更高，基本被美国Zoltek和德国SGL两家控制，Zoltek全球占比49%，德国SGL全球占33%。资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图35：全球小丝束碳纤维市场份额资料来源：广东奥赛，湘财证券研究所图36：全球大丝束碳纤维市场份额325、投资建议1. 建议关注在航空航天等高端领域建立领先优势，在高端碳纤维具备自主技术体系且实际产能加速释放的公司。2. 关注向碳纤维产业链大丝束领域延伸产业链，未来有望通过规模扩张降本增效，拓展产品应用领域的公司。3. 关注受益C/C复材市场需求高景气的细分行业龙头。6、风险提示 下游需求增长不及预期 供给扩张导致竞争加剧 产能无法有效释放 成本上涨风险 技术研发风险33重要声明湘财证券股份有限公司经中国证券监督管理委员会核准，取得证券投资咨询业务许可。本研究报告仅供湘财证券股份有限公司的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。本报告由湘财证券股份有限公司研究所编写，以合法地获得尽可能可靠、准确、完整的信息为基础，但对上述信息的来源、准确性及完整性不做任何保证。湘财证券研究所将随时补充、修订或更新有关信息，但未必发布。在任何情况下，报告中的信息或所表达的意见仅供参考，并不构成所述证券买卖的出价或征价。本公司及其关联机构、雇员对使用本报告及其内容所引发的任何直接或间接损失概不负责。投资者应明白并理解投资证券及投资产品的目的和当中的风险。在决定投资前，如有需要，投资者务必向专业人士咨询并谨慎抉择。在法律允许的情况下，我公司的关联机构可能会持有报告中涉及的公司所发行的证券并进行交易，并可能为这些公司正在提供或争取提供多种金融服务。本报告版权仅为湘财证券股份有限公司所有。未经本公司事先书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发布、转发或引用本报告的任何部分。如征得本公司同意进行引用、刊发的，需在允许的范围内使用，并注明出处为“湘财证券研究所”，且不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删节和修改。如未经本公司授权，私自转载或者转发本报告，所引起的一切后果及法律责任由私自转载或转发者承担。本公司并保留追究其法律责任的权利。分析师声明本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并注册为证券分析师，以独立诚信、谨慎客观、勤勉尽职、公正公平准则出具本报告。本报告准确清晰地反映了本人的研究观点。本人不曾因，不因，也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。买入：未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数15%以上；增持：未来6-12个月的投资收益率领先市场基准指数5%至15%；中性：未来6-12个月的投资收益率与市场基准指数的变动幅度相差-5%至5%；减持：未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数5%以上；卖出：未来6-12个月的投资收益率落后市场基准指数15%以上。湘财证券投资评级体系（市场比较基准为沪深300 指数）谢谢！