核心观点：

碳纤维是一种轻质高强度高模量的新型材料。碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它的单丝直径通常只有5到10微米，相当于一根头 发丝的十到十二分之一，强度却在铝合金4倍以上。400kg普通钢所能达到的强度，碳纤维仅需160kg即可到达，减重可达60%。此外，碳纤维还具有耐高温、抗摩擦、导 热及耐腐蚀等特性，很受现代工业的欢迎。碳纤维的制备流程长且复杂，其中的原丝制备、预氧化等环节均对工艺提出了较高的要求，具有一定的技术壁垒。

全球碳纤维需求持续增长，多领域应用全面开花。2021年全球碳纤维需求总量11.8万吨，同比2020年增长10.4%，2008-2021年均复合增长率9.5%。碳纤维在多个工业领 域均有应用，其中2021年需求量x多的四个领域为风电叶片3.3万吨，占比28.0%；体育休闲1.9万吨，占比15.7%；航空航天1.7万吨，占比14.0%；压力容器1.1万吨，占 比9.3%。按增速来看，四个领域中增长较快的是压力容器和体育休闲，需求量同比2020年分比增加了25.0%和20.1%。此外，风电叶片需求增加了7.8%，航空航天增加了 0.3%。单价方面，航空航天领域是其他各领域平均售价的3倍左右。

1、碳纤维是一种轻质高强度高模量的新型材料

1.1、碳纤维：一种高强度高模量的新型材料

碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它的单丝直径通常只有5到10微米，相当于一根头 发丝的十到十二分之一，强度却在铝合金4倍以上，并且具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性。由于其具有碳材料的 固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，这也使其在航空航天、风电、压力容器及体育运动制 品中很受欢迎。碳纤维由于其密度较小，因此比强度和比模量比较高，通过与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，可制造各种先 进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是x高的。

1.2、碳纤维的物理特性：强抗拉力、柔软可加工、纤度好

碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa，密度约为1.5到2.0克每立方厘米，在所有高性能纤维中具有x高 的比强度和比模量。想要达到400公斤普通钢的强度，需要优质钢320公斤，铝合金240公斤，使用镁合金的话则需要200公 斤，而使用碳纤维则仅需160公斤，材料减重效果显著。而通过与各种材料在弹性模量、拉伸强度等参数方面的对比，可以 看出碳纤维相对于其他材料在力学性能上的巨大优势。此外，碳纤维还具有柔软可加工、纤度好（一般仅约为19克）等特 点。

1.3、碳纤维的化学特性：对一般酸碱均显惰性

碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化剂氧化外，对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐 蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题。有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强碱氢氧化钠溶液中，时间已过去30多年， 它仍保持纤维形态。由于碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值，当碳纤维复合材料与与铝合金组合应用时会发 生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象，因此碳纤维在使用前须进行表面处理。碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒 气体和减速中子等特性 。

1.4、碳纤维的分类：按照产品规格可分为小丝束和大丝束

碳纤维按产品规格的不同被划分为小丝束和大丝束。碳纤维大丝束和小丝束划分的根本来源于碳纤维原丝数量，如1K、3K、 6K、12K、24K和48K等，K就是千的意思。一簇碳纤维丝束，可以包含成千上万根的碳纤维原丝。原丝数量越多，丝束越大， 反之越小，大小丝束就此划分。一般来说，小丝束碳纤维是指原丝数量每簇不超过24,000根的碳纤维，目前主要用于要求高 性能和高质量的高端应用场景，如航空航天，是x早工业量产的碳纤维；大丝束碳纤维一般指丝束在48,000根以上的碳纤 维，成本及售价相对于小丝束均较低，适用于对成本比较敏感的领域，如风电、压力容器等。

1.5、PAN基碳纤维制造工艺：从原油到应用

碳纤维产业链上游属于石油化工行业，主要通过原油炼制、裂解、氨氧化等工序获得丙烯腈；碳纤维企业通过对以丙烯腈为 主的原材料进行聚合反应生成聚丙烯腈，再以其纺丝获得聚丙烯腈原丝，继而经过氧化炉、碳化炉、石墨化炉、表面处理、 上浆等工艺，将以聚丙烯腈结构为主的原丝经过碳化等工艺变为以石墨纤维结构为主的碳纤维，x后通过对碳纤维和高质量 树脂的加工获得满足应用需求的碳纤维复合材料。

1.6、碳纤维生产工艺的技术要点：原丝制备、缺陷控制、预氧化等均很重要

实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。碳纤维系统工程需 从原丝的聚合单体开始。原丝质量既决定了碳纤维的性质，又制约其生产成本。优质PAN原丝是制造高性 能碳纤维的首要必备条件。杂质缺陷x少化是提高碳纤维拉伸强度的根本措施。杂质和缺陷在很大程度上会影响原丝的一致性，对碳 纤维强度影响很大。在某种意义上说，提高强度的过程实质上就是减少、减小缺陷的过程。

1.7、碳纤维的应用领域：小丝束主要用于航空航天，大丝束用于一般工业

小丝束碳纤维的抗拉强度较为稳定，离散型较小，变异系数控制在5%以下，这是因为胶液的渗透更到位。而大丝束碳纤维的变异系数在15- 18%左右，离散型更好，但综合性能稳定程度较低。这是因为丝束越大，聚集越容易，但同时展纱效果也就越差，浸润胶液的效果也就越差， 加上单丝中容易发生空隙等问题，导致大丝束碳纤维的性能目前不如小丝束。因此小丝束目前在对性能及稳定性要求较高的领域，如航空航 天中应用较广，而大丝束则主要应用于对成本较为敏感的一般工业领域。

2、全球碳纤维需求持续增长，重点关注航空航天、风电、压力容器等领域

2.1、需求量风电占比x高，销售额航空航天占比第一

根据赛奥碳纤维的测算，2021年全球碳纤维需求总量118,000吨，同比增长10.4%；销售额34亿美元，同比增长30.1%，主要是由于2021年碳纤 维供不应求导致了价格上涨。需求量方面，排名前三位的领域分别为风电叶片33,000吨，体育休闲18,500吨，航空航天16,500吨，占比14.0%。 销售额方面，前三位的领域分别为航空航天11.9亿美元，风电叶片5.5亿美元，体育休闲5.1亿美元。

2.2、各地区碳纤维的需求领域存在结构性差异

根据东丽的测算，各地区碳纤维的需求领域存在一定的结构性差异。2021年，除日本以外的亚洲地区对碳纤维的需求量x高，为53,700吨，其 中前两位的需求来自于风力发电及体育休闲领域；欧洲对碳纤维的需求量为33,100吨，前三位的需求领域分别是风力发电、汽车及航空航天； 北美对碳纤维的需求为23,600吨，前三位的需求分别为风力发电、压力容器及航空航天；日本需求量约为2,800吨，前三位需求来自复合材 料、建筑及航空航天。

2.3、2021年全球碳纤维运行产能20.8万吨

2021年全球碳纤维运行产能20.8万吨，其中东丽以5.8万吨的产能遥遥领先，其余产能较高的生产厂商为吉林化纤1.6万吨，赫氏1.6万吨，帝人 东邦1.5万吨，三菱丽阳1.4万吨。2021年风电行业的快速增长及风电叶片的技术进步使得该行业对碳纤维的需求快速增加，碳纤维供不应求， 我国产商纷纷启动扩产计划，其中吉林化纤预计增加产能2.7万吨，宝旌预计增加产能2.1万吨，其余厂商除中简科技之外的扩产计划也在1万 吨及以上。而国外厂商则表现的较为克制，除日本东丽、韩国晓星及土耳其DowAksa之外，均无扩产计划。

2.4、预计2030年全球碳纤维市场规模将达115亿美元

随着疫情的缓解，航空航天业对碳纤维的需求将逐步恢复，我们预计至2025年碳纤维全球市场规模将达到58亿美元，年均复合增长率14.1%。 2030年市场规模将相对2025年翻倍，达到115亿美元，期间年均复合增长率约为14.9%。

2.5、碳纤维价格受成本、供应、需求以及其他不确定因素影响

碳纤维价格变化主要受到成本、供应、需求以及其他不确定因素影响。2019年以来，随着国内碳纤维市场需求的快速增长，国产碳纤维整体 呈现供不应求的局面，产品价格逐步提高。2022年国内外碳纤维需求走弱，碳纤维价格有所回落。

2.6、航空航天：销售额x高的碳纤维下游应用市场

尽管受到疫情的影响，航空航天业对碳纤维的需求出现不小的下降，但是由于适用于该领域的碳纤维的单价较高，该领域依然是销售额x高 的碳纤维下游应用市场。2021年航空航天业碳纤维需求约1.6万吨，占比14%，销售额11.9亿美元，占比34.9%。我们预计航空航天领域的碳纤 维需求将自2024年开始恢复增长，2025年需求量有望重新突破2万吨。从细分板块来看，2021年商用飞机需求量为5800吨，占比35.3%；无人 机需求量3450吨，占比21.0%；XXX用飞机需求量2600吨，占比15.8%。这三个细分领域也是航空航天业中碳纤维应用x为成熟的领域。

2.7、风电：全球风电装机容量增长势头不减

风电由于其清洁无污染的特点，在全球“碳中和”的背景下，装机容量近年迅速增加。2021年全球风电累计装机837GW，同比2020年增长 12.6%。GWEC预计至2025年全球风电累计装机1218GW，年均复合增长率为9.9%。俄乌战争爆发后，全球石化能源市场供应紧张，叠加“碳中 和”的背景，预计未来风电装机量仍将维持较高速度的增长。

2.8、压力容器：氢能源车有望快速增长

尽管现在提到新能源车，人们都会默认指电动车，然而相对于电动车，氢能源车有着补充能源时间短但排放依然为零的优点。对于重卡等需 要长续航的车辆，氢能源车是电动车的很好补充。根据《美国氢能经济路线图》发布的规划，美国计划至2030年推广氢能源车530万辆，预计 在全美范围内建设5600个加氢站。Precedence Research报告指出，2021年全球氢能源市场规模6.5亿美元，预计2030年将增加至432亿美元，年 均复合增长率约59%。

2.9、体育休闲：疫情加快了需求的增长速度

体育休闲是碳纤维商业化应用x早的领域，很多碳纤维生产商包括龙头东丽均是从这个领域切入的碳纤维市场。在2021年之前，体育休闲对 碳纤维的需求一直呈平稳上涨的态势，但2021年需求上升速度突然加快，东丽也表示2021年对公司碳纤维需求增长x快的领域为体育休闲。 这主要是由于尽管2021年疫情有所缓解，但是旅游业依然没有恢复。作为旅游替代的体育休闲因而出现了快速增长。2021年体育休闲对碳纤 维的需求约为1.9万吨，同比上年增长20.1%。需求占比前三位的细分领域为钓鱼竿、高尔夫及自行车，占比分别为35.1%，22.2%及19.5%。我 们预计2025年体育休闲对碳纤维的需求将超过2.2万吨，年均复合增长率5.0%。

3、重点企业分析

3.1.1、东丽：全球碳纤维领XXX企业

东丽是一家总部位于日本东京的材料公司，其碳纤维业务可以追溯至1971年。目前东丽碳纤维业务的市场份额在碳纤维整体市场 及大小丝束分市场均属第一。根据公司数据，2020年东丽小丝束碳纤维业务在整体市场的市占率为17%，大丝束的市占率为25%，整体市占率 为42%。分市场来看，东丽在小丝束市场市占率为33%，大丝束市场市占率为51%。2022年3月财年，公司营业收入为22285亿日元，同比增长 18.3%；营业利润1321亿日元，同比增长46.3%，营业利润率为5.9%。公司预计，2023年3月财年营收为26250亿日元，同比增加17.8%，营业利 润1400亿日元，同比增加6.0%，营业利润率5.3%。

3.1.2、帝人：聚焦小丝束碳纤维业务

帝人是一家日本化学公司，主要生产各种合成纤维，也涉足医药和IT业，其在日本东京及大阪均设有总部。帝人集团的碳纤维业务 归属于其旗下东邦公司，其2020年在小丝束碳纤维市场的市占率约为13%，仅次于东丽。2022年3月财年，公司营业收入为9261亿日元，同比 增长10.7%；营业利润442亿日元，同比下降19.5%，营业利润率为4.8%。公司预计，2023年3月财年营收为10000亿日元，同比增加8.0%，营业 利润500亿日元，同比增加13.1%，营业利润率5%

3.1.3、三菱化学：重视碳纤维回收循环商业模型的构建

三菱化学自1950年成立至今已有57年的历史，以石油化学，功能产品，卫生保健领域为支柱，已发展成为拥有下属企业371家，其 中113家在世界17个XXX开展业务的跨国企业。2020年公司在小丝束碳纤维市场的份额为10%左右。2022年3月财年，公司营业收入为39769亿 日元，同比增长22.1%；营业利润2723亿日元，同比增长55.9%，营业利润率为6.8%。公司预计，2023年3月财年营收为44360亿日元，同比增 加12%，营业利润2750亿日元，同比增加1%，营业利润率6.2%。

3.1.4、赫氏：美国XXX工航空碳纤维主要供应商

赫氏是美国x大的碳纤维生产公司，也是美国XXX工航空碳纤维的主要供应商。2021年公司营业收入13.2亿美元，同比上年下降 11.8%，营业利润0.59亿美元，同比下降58.7%，主要原因是疫情对商用航空的影响尚未消退，业界对公司产品的需求未完全恢复。公司预计 2022年全年营收将在15亿美元到16亿美元，调整EPS为美股1美元到1.24美元，资本支出7500万美元，自由现金流将超过1.5亿美元。

3.1.5、中简科技：持续扩产高性能碳纤维强化竞争优势

公司主要生产ZT7及以上高性能碳纤维系列产品，在基础研发、技术要求、工艺规范等方面与一般民用产品有所不同，是航空航天高端碳纤 维应用高技术壁垒和高起点竞争的体现。公司前三季度实现营业收入5.19亿元，同比增长72.8%，归属于上市公司股东的净利润3.2亿元，同比 增长120.84%。

3.1.6、光威复材：国内碳纤维行业领XXX企业，新产品取得突破性进展

公司是国内碳纤维领先企业，2022年前三季度归母净利润实现快速发展。2022年前三季度公司实现营业收入约19.40亿元，同比下降1.14%，实 现归属于上市公司股东净利润约7.50亿元，同比增长21.36%；其中，第三季度实现营业收入6.26亿元，同比下降7.87%，实现归属于上市公司 股东净利润2.45亿元，同比增长32.86%。

3.1.7、中复神鹰：国内率先突破干喷湿纺技术

公司碳纤维产品涵盖了高强型、高强中模型、高强高模型等，已基本实现对行业龙头日本东丽的主要碳纤维产品的对标，主要碳纤维产品型 号包括SYT45S、SYT49S、SYT55S、SYT65和SYM40等，产品在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域广 泛应用。截至2022年6月30日，公司产能为14500吨/年，包括连云港生产基地的3500吨/年产能，以及西宁万吨碳纤维项目于2022年5月建成并 投产的11000吨/年产能，产能及产量均处于国内碳纤维生产企业前列。

3.1.8、吉林化纤：加速布局碳纤维产业链，实现战略转型

公司2021年加速布局碳纤维产业链，实现战略转型。2021年2月公司投资1.98亿元引进先进设备用于生产年产600吨的1K、3K小丝束特殊领域 应用的碳纤维；10月，一条生产线已经成功开车，另一条生产线也在调试中。公司于2021年9月以1.37亿元收购国兴新材料持有的吉林宝旌 31%股权，购买完成后公司持有吉林宝旌49.00%股权。吉林宝旌主要从事25K-50K大丝束、低成本碳纤维的研发、生产、销售，具备年产0.8万 吨碳纤维能力，根据公司公告，预计2025年年底形成1.2万吨碳纤维产能。此外，2022年募集资金12亿元全部用于1.2万吨碳纤维复材项目等， 主要采用拉挤工艺生产碳纤维拉挤板材，产品主要用于风电叶片的生产。

3.1.9、吉林碳谷：持续扩产碳纤维原丝产能

公司主要从事聚丙烯腈基碳纤维原丝的研发、生产和销售，持续扩产碳纤维原丝产能。截止21年底公司拥有4.5万吨柔性化产能，目前公司产 品有1k-50k碳纤维原丝，生产线并不局限于生产单一品种，具有柔性化这个功能。公司15万吨项目中2条原丝生产线已经在3季度投产，单线产 能达1万吨/年以上。2022年10月份陆续再投产两条原丝生产线，公司预计今年年底柔性化产能达到8万吨以上，力争实现柔性化产能10万吨。

3.1.10、台塑：碳纤维产品技术保持领先

公司碳纤维新产品TC-55生产技术目前仅有公司和日本三大厂商具备。2021年公司碳纤维实现收入新台币35.8亿元，同比+9.1%。公司碳纤维产 品可应用于：(a)航太应用：飞机结构材材料。(b)工业应用：风力发电叶片、建筑补强材料、汽车、游艇、工业用滚轮、机械手臂、燃料电池配件、油井结构、电缆芯、高压气瓶等。(c)运动用品应用等。公司新产品TC-55可用于脚踏车、钓竿等运动器材以及船舶、航空航天等领域， 生产前提要具有优质原丝品质及特殊烧成技术，目前仅有日本三大厂家及公司有此生产能力。

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