◆国内碳纤维行业快速成长
　　碳纤维具有低密度、高强高模、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等特性，已应用于新能源、体育休闲、航空航天、交通等领域。目前，碳纤维国产化进入到加速阶段，随着产品价格回落和风电叶片领域碳纤维拉挤大梁专利到期，碳纤维需求量有望快速爆发，根据赛奥碳纤维，预计到2025年国内碳纤维需求总量将达到15.9万吨，市场空间在250亿元左右。受益于高技术门槛，吉林碳谷、吉林化纤、中复神鹰、上海石化、光威复材、中简科技、精功科技、恒神股份、宝武碳业等企业有望充分受益。
　　◆碳纤维需求将持续高增长
　　根据赛奥碳纤维数据，2021年全球碳纤维需求量11.8万吨，其中中国6.24万吨，预计2025年国内碳纤维需求总量将达到15.9万吨，2021-2025年CAGR达到26.4%。2021年国内碳纤维下游应用主要包括风电叶片(36%)、体育休闲(28%)、碳碳复材(11%)、压力容器(5%)等领域。维斯塔斯专利到期和碳纤维价格的回落，碳纤维在风电领域的应用有望快速增长，我们预计2025年国内风电用碳纤维总量（不含维斯塔斯）将达到5.2万吨，2021-2025年CAGR达84.3%，远期理论空间有望达13.1万吨；光伏热场带动下碳碳复材用碳纤维需求量将达到1.3万吨，2021-2025年CAGR达38.4%；同时，氢能、航空航天、国产大飞机、新能源车也将带动需求高增长。
　　◆碳纤维国产化加速
　　国内碳纤维企业通过技术突破带动产能扩张，当前国内产能6.3万吨，占全球总产能31%。同时，国内企业已克服低达产率瓶颈，产能利用率从2015年的10.5%提升到2020年的51%，已趋近国际水平。但与此同时，国内碳纤维仍有50%以上为进口，国内龙头企业已掌握核心技术，将快速扩张，带动行业降本增效，加速国产化。根据统计，我们预计国内碳纤维产能将从2021年6.3万吨增长至2025年29.9万吨，2021-2025年CAGR47.4%。
　　◆行业关注标的
　　(1)碳纤维原丝龙头：吉林碳谷；(2)粘胶长丝龙头，依托集团力量快速扩张碳纤维产能：吉林化纤；(3)基本实现与东丽对标的民用高性能碳纤维领导者：中复神鹰；(4)建设国内首套万吨级大丝束碳纤维国产化装置：上海石化；(5)碳纤维全产业龙头：光威复材；(6)军用碳纤维龙头：中简科技；(7)碳纤维碳化设备龙头：精功科技。综合考虑下游高景气度和降本增效带来的需求大幅增长、国内碳纤维企业技术进步与产能扩张、国产替代进程不断加速等多重因素，维持碳纤维行业“推荐”评级。
　　◆风险提示：碳纤维产能扩张不及预期，碳纤维应用推广不及预期，风电、航空航天、碳碳热场等下游需求增长不及预期，原材料价格大幅波动，国内外疫情等不可抗力，国际局势动荡，行业政策大幅变动，重点关注公司项目推进及业绩不及预期，碳纤维国产替代进程的不确定性等。

研究报告全文：证券研究报告基础化工2022年12月28日碳纤维行业深度报告之二碳纤维迎来大时代评级推荐维持国海证券研究所李永磊证券分析师杨阳证券分析师盛昌盛证券分析师董伯骏证券分析师陈雨联系人S0350521080004S0350521120005S0350521080005S0350521080009S0350122070023liyl03ghzqcomcnyangy08ghzqcomcnshengcsghzqcomcndongbjghzqcomcncheny19ghzqcomcn1最近一年走势相关报告基础化工沪深300碳纤维行业框架报告双碳战略推动碳纤维景气度上行技术进步产能5扩张降本可期推荐化工杨阳李永磊2022-05-27磷化工和钛白粉企业进军磷酸铁大有可为推荐化工董伯骏李永-5磊2021-09-09-15-25-35相对沪深300表现表现1M3M12M基础化工-21-23-159沪深30030-01-210请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明2核心观点碳纤维行业步入高速增长期国内碳纤维行业快速成长碳纤维具有低密度高强高模耐高低温耐腐蚀耐疲劳等特性已应用于新能源体育休闲航空航天交通等领域目前碳纤维国产化进入到加速阶段随着产品价格回落和风电叶片领域碳纤维拉挤大梁专利到期碳纤维需求量有望快速爆发根据赛奥碳纤维预计到2025年国内碳纤维需求总量将达到159万吨市场空间在250亿元左右受益于高技术门槛吉林碳谷吉林化纤中复神鹰上海石化光威复材中简科技精功科技恒神股份宝武碳业等企业有望充分受益碳纤维需求将持续高增长根据赛奥碳纤维数据2021年全球碳纤维需求量118万吨其中中国624万吨预计2025年国内碳纤维需求总量将达到159万吨2021-2025年CAGR达到2642021年国内碳纤维下游应用主要包括风电叶片36体育休闲28碳碳复材11压力容器5等领域维斯塔斯专利到期和碳纤维价格的回落碳纤维在风电领域的应用有望快速增长我们预计2025年国内风电用碳纤维总量不含维斯塔斯将达到52万吨2021-2025年CAGR达843远期理论空间有望达131万吨光伏热场带动下碳碳复材用碳纤维需求量将达到13万吨2021-2025年CAGR达384同时氢能航空航天国产大飞机新能源车也将带动需求高增长碳纤维国产化加速国内碳纤维企业通过技术突破带动产能扩张当前国内产能63万吨占全球总产能31同时国内企业已克服低达产率瓶颈产能利用率从2015年的105提升到2020年的51已趋近国际水平但与此同时国内碳纤维仍有50以上为进口国内龙头企业已掌握核心技术将快速扩张带动行业降本增效加速国产化根据统计我们预计国内碳纤维产能将从2021年63万吨增长至2025年299万吨2021-2025年CAGR474行业关注标的1碳纤维原丝龙头吉林碳谷2粘胶长丝龙头依托集团力量快速扩张碳纤维产能吉林化纤3基本实现与东丽对标的民用高性能碳纤维领导者中复神鹰4建设国内首套万吨级大丝束碳纤维国产化装置上海石化5碳纤维全产业龙头光威复材6军用碳纤维龙头中简科技7碳纤维碳化设备龙头精功科技综合考虑下游高景气度和降本增效带来的需求大幅增长国内碳纤维企业技术进步与产能扩张国产替代进程不断加速等多重因素维持碳纤维行业推荐评级风险提示碳纤维产能扩张不及预期碳纤维应用推广不及预期风电航空航天碳碳热场等下游需求增长不及预期原材料价格大幅波动国内外疫情等不可抗力国际局势动荡行业政策大幅变动重点关注公司项目推进及业绩不及预期碳纤维国产替代进程的不确定性等请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明3国内碳纤维企业群雄逐鹿图表碳纤维相关企业产能及经营情况一览营收单位亿元碳纤维相关业务经营情况碳纤维公司简称现有产能在建产能业务布局2021FY2021FY2022H12022H1营收毛利率营收毛利率碳梁1020万平年170万平年预计2022年投产原丝碳纤维预浸料1375万平年85万平年已经建设完成待验收通过后投入使用光威复材127570058017339复材5030吨年内蒙古光威低成本碳纤维项目规划产能1碳纤维2655吨年万吨一期4000吨预计2022年建成投产14000吨年预计2022年年底将陆续投产争取2023中复神鹰原丝碳纤维14500吨年11634115855-年上半年全面投产碳纤维碳纤1400吨年12K1500吨年12K建设期为4年2022年开工建设预中简科技41277073157188维织物或300吨年3K计在第5年达产50第6年达产10012万吨原丝6000吨碳纤维已于815中交预计2022大丝束原丝原丝3000吨年碳纤上海石化年内投产剩余12万吨原丝6000吨碳纤维预计2024----碳纤维维1500吨年年投产2万ta高性能碳纤维生产基地一期5000ta配套原原丝-丝生产线大小丝束原碳纤维5000吨年2万ta高性能碳纤维生产基地一期5000ta恒神股份丝碳纤维90639145054402织物及1500万平方预浸料复材-预浸料米年复材5000吨年风电拉挤碳板产能扩产项目资料来源Wind各公司公告环评报告中国石化新闻网上海证券报绍兴政府网站腾讯网国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明4国内碳纤维企业群雄逐鹿图表碳纤维相关企业产能及经营情况一览续上表营收单位亿元碳纤维相关业务经营情况碳纤维公司简称现有产能在建产能业务布局2021FY2021FY2022H12022H1营收毛利率营收毛利率12万吨年碳纤维复材项目配套12万吨碳纤维预计碳丝-吉林化纤碳纤维复材2022年内投产--0391927复材-12万吨年碳纤维复材项目预计2022年内投产吉林宝旌吉林化纤持大丝束碳纤维8000吨年4000吨年预计2025年年底形成12000吨年产能----股49吉林化纤吉林凯美克集团吉林化纤全小丝束碳纤维600吨年-----资子公司大小丝束原吉林碳谷45万吨年15万吨年预计2023年底2024年初投产1200407510824270丝国兴碳纤维6000吨年碳化项目预计2022年内投产集团全资子大丝束碳纤维15万吨年----6万吨年十四五期间完成公司千吨以上碳化设备6条精功科技碳纤维设备-74932344074067套资料来源Wind各公司公告环评报告中国石化新闻网上海证券报绍兴政府网站腾讯网国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明5国内碳纤维企业群雄逐鹿图表碳纤维相关企业产能及经营情况一览续上表营收单位亿元碳纤维相关业务经营情况碳纤维公司简称现有产能在建产能业务布局2021FY2021FY2022H12022H1营收毛利率营收毛利率浙江宝旌宝武碳业控小丝束碳纤维2500吨年18万吨年已有1条2500吨产线与2021年投产股子公司吉林宝旌浙江宝旌持大丝束碳纤维8000吨年4000吨年预计2025年年底形成12000吨年产能股51精业新材大小丝束碳纤维碳纤维2000吨年将被浙江宝-宝武碳业复材旌吸收合并复材2000吨年13262633--拟上市宝旌复材宝武碳业控碳纤维复合材料1000吨年-股子公司浙江宝万宝武碳业控绍兴柯桥年产12万吨PAN基碳纤维原丝项目一期6万股子公司万大小丝束原丝-吨一期一阶段25万吨预计一期2023年底建成华化学持股2025年底实现全部规划产能49资料来源Wind各公司公告环评报告中国石化新闻网上海证券报绍兴政府网站腾讯网国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明6重点关注公司及盈利预测20221227EPSPE重点公司代码股票名称投资评级股价20212022E2023E20212022E2023E000420SZ吉林化纤454-006002010-8843301184597未评级688295SH中复神鹰4386035065098--67824486未评级600688SH上海石化314018-0180082256-17133761未评级300699SZ光威复材7087146190249578637232841买入300777SZ中简科技48650461081621237644983002买入002006SZ精功科技25280240841231134530182053未评级资料来源Wind资讯国海证券研究所未评级公司盈利预测来自Wind一致预期请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明7目录碳纤维性能优越工艺复杂多重拉动需求快速增长产能释放叠加提质增效行业关注标的风险提示请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明8碳纤维是21世纪新材料之王碳纤维CarbonFiber是一种丝状碳素材料由有机纤维经碳化以及石墨化处理而得到的微晶石墨材料直径5-10微米含碳量高达90以上碳纤维力学性能优异同时具有轻质高强度高弹性模量耐高低温耐腐蚀耐疲劳等优异特性广泛应用于航空航天国防交通能源体育休闲等领域图表碳纤维主要性能特点性能特点简介强度高抗拉强度在3500MPa以上模量高弹性模量在230GPa以上密度是钢的14是铝合金的12密度小比强度高比强度比钢大16倍比铝合金大12倍耐超高温在非氧化气氛条件下可在2000C时使用在3000C的高温下部分熔融软化耐低温在-180C低温下钢铁变得比玻璃脆而碳纤维依旧具有弹性能耐浓盐酸磷酸等介质侵蚀其耐腐蚀性能超过黄金和铂金同时拥有较好的耐耐酸耐油耐腐蚀油耐腐蚀性能热膨胀系数小导热系数大可以耐急冷急热即使从3000C的高温突然降到室温也不会炸裂资料来源中复神鹰招股书高科技纤维与应用国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明9聚丙烯腈碳纤维为目前主流碳纤维产品聚丙烯腈PAN基碳纤维为目前碳纤维主流产品世界碳纤维产业已形成了黏胶基沥青基和聚丙烯腈基三大原料体系其中黏胶基和沥青基碳纤维用途较单一产量也较为有限而聚丙烯腈基碳纤维兼具良好的结构和功能特性是碳纤维发展和应用的主要品种2020年其产量占碳纤维总量的90左右图表聚丙烯腈PAN基碳纤维为市场主流图表碳纤维性能指标及优劣势18聚丙烯腈基碳纤维沥青基碳纤维黏胶基碳纤维抗拉强度Mpa3000180020003000抗拉模量GPa250350410560密度gcm-31751981620断后延伸率05151006成品品质优异工原料来源丰富优势艺较简单产品力高耐温性碳化收率高学性能优越碳化收率低技术原料调制复杂劣势-难度大设备复杂91产品性能较低聚丙烯腈PAN基碳纤维沥青基碳纤维黏胶基碳纤维成本高资料来源中国化学纤维工业协会国海证券研究所资料来源光威复材招股书碳纤维的产业化发展简析国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明10碳纤维产业链长技术壁垒高PAN基碳纤维的制备过程一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段其中原丝制备包括聚合纺丝工段碳丝制备包括预氧化碳化工段碳纤维工艺复杂生产条件要求严格整个工艺流程中涉及技术参数控制点3000-5000个图表碳纤维材料生产流程图表碳纤维生产各环节难点环节重要性难点按照聚合工艺的连续性可以分为一步法碳纤维原丝的质量和成本很纺丝溶液和两步法按照纺丝工艺可以分为湿法大程度上决定了碳纤维的质原丝制备和干喷湿纺法其中纺丝工艺的选择及量和生产成本控制为稳定生产高性能原丝的关键因素预氧化过程是碳纤维制备过程中能耗最高耗时最长预氧化受纤维张力热处理温度处理介预氧化制约PAN基碳纤维生产效率质等因素影响的关键工序碳化是将预氧丝转变为高强碳化温度碳化时间碳化张力牵伸碳化碳纤维的过程是碳纤维类碳化过程的升温速率等均会影响碳纤维的石墨结构形成的关键因素质量性能预浸料是把基体浸渍在强化工艺重点在于两个方面一是碳纤维的分预浸料纤维中制成的预浸片材产品散二是成型工艺是复合材料的重要中间材料资料来源碳纤维材料高温碳化过程研究进展概述国资料来源中复神鹰招股书赛奥碳纤维聚丙烯腈基碳纤维原丝与预氧化过海证券研究所程结构的研究碳纤维材料高温碳化过程研究进展概述高性能聚丙烯腈基碳纤维制备技术几点思考等国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明11小丝束碳纤维力学性能优异成本高碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束小丝束性能优异但成本较高碳纤维的开发起初应用于航空航天领域小丝束性能更能满足航空航天军工复材的需要但受成本制约难以在风电叶片等领域实现推广应用大丝束在保持碳纤维优良性能的前提下通过提高单线产能大幅降低成本打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门小丝束碳纤维性能优异但价格较高大丝束碳纤维性能相对较低但成本亦较低相比小丝束大丝束碳纤维最大的优势就是在相同的生产条件下可大幅度提高碳纤维的单线产能实现生产的低成本化而且在复合材料制备过程中的铺层效率也更高生产成本却能降低约30以上有助于打破碳纤维因价格较高带来的应用局限为碳纤维复合材料进一步拓展应用市场奠定基础图表大丝束和小丝束碳纤维对比图表小丝束碳纤维成本较高小丝束碳纤维大丝束碳纤维大丝束碳纤维小丝束碳纤维小丝束成本高的原因24K聚合组分纯度要求一般纯度要求高提纯成本增加丝束数量1K代表一束碳纤维中24K原丝纯度允许一定杂质严格控制杂质含量纺丝速度慢有1000根丝高重均分子量且分子原丝性能重均分子量适中聚合纺丝成本增加拉伸强度3500-7000MPa3500-5000MPa量分布窄AN含量少使得氧化快长时间高耗能致使成拉伸模量230-680GPa230-290GPa氧化过程高AN含量致使氧化慢需控制放热集中本增加价格较高一般有时需要较高温度碳化工艺碳化温度相对较低能耗高产能分布日本欧美石墨化温度高应用领域国防军工航空航天工业领域产品认证相对简单非常关键过程复杂周期长认证昂贵资料来源吉林碳谷招股说明书国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维资料来源国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析国海证发展现状与分析产业信息网国海证券研究所券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明12大丝束碳纤维生产技术难度大根据赛奥碳纤维2021年全球标模-大丝束碳纤维需求量514万吨占比44大丝束碳纤维生产技术难度更大体现在原丝预浸料和碳化等多个环节的均匀性和毛丝控制等方面图表2021年全球碳纤维需求占比图表大丝束碳纤维生产技术难度更大环节指标指标解释内容生产50k大丝束碳纤维要求一个喷丝板上的50000个孔里喷出来的每根丝的均匀度都CV值离散程度体现碳纤维的均一样相比小丝束碳纤维难度升级此外112匀性大丝束在凝固成型牵伸预氧化碳化原丝上浆等的均匀性难度极大因此大丝束碳纤维的离散系数一般较大在张力作用下产生应力集中原丝的缺陷主要包括内部孔洞内部裂纹毛丝超过其承载能力时缺陷部表面裂纹和机械损伤等大丝束碳纤维毛丝44位发生断裂产生毛丝调控更难丝束较大易于集聚因此展纱效果不好进而造成树脂对大丝束纤维束内部浸润性较差丝束间容易产生孔隙且容易造成树脂相43将纤维均匀展开从而降低单预浸料展纱的富集与分离等缺陷层厚度增加进行铺层设计在大丝束碳纤维展纱过程中会出现毛丝甚至断纱影响预浸料的制备工艺性导致复合材料力学性能分散性较大标模-大丝束标模-小丝束中模量高模量碳化环节会发生剧烈的化学反应有可能会碳化--导致大丝束纤维分子结构中的某些键断裂资料来源赛奥碳纤维国海证券研究所资料来源北京市碳纤维工程技术研究中心国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析PAN基碳纤维毛丝成因分析和解决方法国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明13碳纤维长期被日美欧企业垄断中国企业取得长足进步PAN基碳纤维的生产起步于20世纪60年代日美领先日本高度重视高性能PAN基碳纤维及能源和环境友好相关技术开发培育出了东丽三菱等一批碳纤维行业领军企业1988年美国国会通过法令军用碳纤维所用聚丙烯腈原丝要逐步实现自给由此扶持了赫氏氰特等本土碳纤维企业的发展90年代卓尔泰克开始研发并推进低成本大丝束在工业领域的应用形成了高性能小丝束和低成本大丝束两种技术路线2014年卓尔泰克被东丽收购目前世界碳纤维技术仍主要掌握在日本公司手中其生产的碳纤维无论质量还是数量上均处于世界领先地位日本东丽更是世界上高性能碳纤维研究与生产的领头羊我国碳纤维工业总体上与日本碳纤维的研发同步进行经历了长期低水平徘徊技术转型和快速发展3个阶段依靠长期自主研发打破了国外技术装备封锁碳纤维产业化目前取得长足进步图表碳纤维发展历史资料来源赛奥碳纤维美国卓尔泰克公司炭纤维的发展国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明14碳纤维产业链环环相扣图表碳纤维产业链及相关公司梳理资料来源新材料在线中简科技招股书光威复材招股书吉林碳谷2022年度向特定对象发行股票募集说明书国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明15目录碳纤维性能优越工艺复杂多重拉动需求快速增长产能释放叠加提质增效行业关注标的风险提示请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明16预计碳纤维行业保持高景气度供给端长期以来我国碳纤维消费高度依赖进口进口比例超50随着国产碳纤维不断缩小技术和性能差距尤其是吉林化纤中复神鹰等主要碳纤维厂商大量扩产碳纤维国产化率持续提升未来对外依存度有望持续下降随着国内碳纤维产能快速扩张产能利用率预计先下滑后逐渐提升需求端国内下游新能源航空航天等领域需求旺盛预计碳纤维行业将保持较高景气度图表碳纤维供需平衡表201720182019202020212022E2023E2024E产能吨年260002680026650361506340075700134460184580产量吨年9388106311420522547340685566780286111176产能利用率3640536254746060表观消费量吨年23515310403786948851623797874399400125476表观消费量增速2032222928262626进口量吨年1609122000258413041333129296972821226801进口依存度6871686253382821出口量吨年198616302207404648186620909712501资料来源Wind赛奥碳纤维百川盈孚各公司公告国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明17碳纤维广泛应用于国防工业以及高性能民用领域碳纤维应用于高端领域发展前景广阔碳纤维具有目前其他任何材料无可比拟的高比强度强度比密度及高比刚度模量比密度性能还具有耐腐蚀耐疲劳等特性广泛应用于国防工业以及高性能民用领域涉及航空航天海洋工程新能源装备工程机械交通设施等是一种国家亟需应用前景广阔的战略性新材料图表碳纤维重点应用领域示意资料来源中简科技招股说明书国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明18中国碳纤维需求占全球总量的一半以上根据赛奥碳纤维和Wind数据推算2015-2021年全球碳纤维需求年均复合增速达143中国碳纤维需求年均复合增速达244根据赛奥碳纤维和Wind中国碳纤维需求从2015年的168万吨增长至2021年的624万吨全球占比从317提升至529图表2015-2021年全球碳纤维需求CAGR达143图表2015-2021年中国碳纤维需求CAGR达2441450735624118451263010371069404891092635525842765830437820253165331520235196415216810102155000020152016201720182019202020212015201620172018201920202021全球碳纤维需求万吨YoY中国碳纤维需求万吨YoY资料来源Wind赛奥碳纤维国海证券研究所资料来源Wind赛奥碳纤维国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明19受益于宽应用领域碳纤维需求实现多点开花从结构上看风电叶片依然占据绝对主流根据赛奥碳纤维2021年全球碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片28体育休闲16航空航天14国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片36体育休闲28碳碳复材11从增速上看受益于光伏储氢发展碳碳复材和压力容器增长强劲2021年风电体育市场压力容器碳碳复材包括保温毡用碳纤维较2020年同比78202570航空航天用碳纤维与去年持平汽车用碳纤维受部分车型停产影响同比-24图表2021年全球碳纤维下游需求结构图表2021年中国碳纤维下游需求结构130917142206051926363227940724836181489011293157140281风电叶片休闲体育航空航天压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑风电叶片体育休闲碳碳复材压力容器混配模成型建筑电子电气传播电缆芯其他航空航天汽车电子电气电缆芯船舶其他资料来源赛奥碳纤维国海证券研究所资料来源赛奥碳纤维国海证券研究所请务必阅读报告附注中的风险提示和免责声明20