2022碳纤维行业专题报告之一原文.docx

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1、内容目录一、新材料之王：碳纤维性能优异，复合材料应用广泛61.1 碳纤维性能优异，PAN基碳纤维占据主流地位61.2 碳纤维产业链涉及较多工艺，复合材料应用广泛8二、军民两用优异材料，驱动碳纤维需求持续走高102.1 全球碳纤维需求持续增长，我国结构性差异蕴含机遇102.1.1 全球碳纤维需求以风电叶片、航空航天、体育及汽车为主102.1.2 我国碳纤维需求存在结构性改善机遇112.2 始于军用，先进材料应用方兴未艾122.3 强于民用，多点开花打开广阔空间152.3.1 风电领域：“海风徐来二叶片大型化趋势如火如荼152.3.2 航空领域：“减重飞行”，民机需求释放在即222.3.3 汽车领

2、域：“轻装上阵”，较量化需求带动渗透率提升242.3.4 体育领域：“全民运动”，体育休闲大有可为28三、国产替代正当时，我国碳纤维迎来发展机遇期303.1 国内供需缺口持续扩大，碳纤维实际产能仍集中于日美企业303.2 国产替代正当时，碳纤维产业具备崛起的主观能力与客观基础323.2.1 政策：鼓励支持，持续引导323.2.2 提质：技术突破，自主创新333.2.3 增量：扩产加速，增量可期353.2.4 降本：规模优势，成本下行36四、相关公司404.1 吉林化纤(000420.SZ)：内部协同加快转型，进军碳纤维复材大有可为404.2 精功科技(002006.SZ)：碳化线整线设备核心供

3、应商，国产替代需求加速释放.404.3 中复神鹰(暂未上市)：碳纤维民品龙头，产品升级扩产前景可期414.4 光威复材(300699.SZ)：国产碳纤维行业龙头，军民双轮驱动打开广阔发展空间.414.5 中简科技(300777.SZ)：专注军工领域的国产碳纤维核心供应商42五、风险提示43图表目录图1：碳纤维产品图示6图2：碳纤维主要性能优势及特点6图3：PAN基碳纤维生产流程7图4：沥青基碳纤维生产流程7图7：碳纤维上下游产业链8图8：全球碳纤维需求量稳步增长10图9：全球碳纤维下游应用（按用量）11图10：全球碳纤维下游应用（按金额）11图11：不同应用领域碳纤维产品单价及用量（气泡大小代

4、表该产品未来5年CAGR）.11图12：2020年全球大丝束碳纤维需求持续提升11图13:我国碳纤维需求量加速增长12图14：我国下游应用主要以风电、体育为主12图15：我国与全球碳纤维下游应用差异12图16：碳纤维复合材料在飞机上的应用历程14图17：碳纤维复合材料已应用于现代军机多个关键部位14图18：军用碳纤维应用领先于民用航空14图19:碳纤维复材在航空发动机上的应用14图20：先进军机碳纤维复合材料使用比例持续提升15图21：全球累计风电装机量持续增长，十年CAGR达14%16图22：全球新增风电装机量以陆上风电为主16图23：中国累计风电装机量大幅提升，十年CAGR达25%16图2

5、4：中国新增风电装机量以陆上风电为主16图25：未来5年全球海上风电将保持高速增长16图26：全球海上风电装机量占比逐年提升16图27:海上风电建设成本分布17图28:项目容量为100MW时采用不同单机容量机组的经济指标17IS29：我国海上风机平均单机容量显著高于陆上风机18图30：海上风机平均单机容量预计在2025年达到15-17MW18图31：全球风机风轮直径持续扩大18图32：我国新增风机单机容量、风轮直径快速增加18图33：碳纤维主要应用于风电叶片主梁19图34：玻璃纤维叶片在大风中可能会击中塔筒19图35:2015年碳纤维风电叶片渗透率20图36:2021年碳纤维风电叶片渗透率持续

6、提升20图37：2020航空航天碳纤维需求分布23图38：民用飞机中碳纤维复材占比23图39：未来二十年中国民航市场新增飞机需求23图40：未来5年全球航空航天碳纤维需求（吨）23图41：目前我国C919订单情况24图42：使用不同材料可以达到的减重百分比（以钢为基准）25碳纤维车身图46：碳纤维复合材料在汽车中的潜在应用比例26图47：RTM成型工艺27图48:使用于汽车的碳纤维复合材料各成本占比情况27图49:全球新能源汽车产量预测（万辆）28图50:未来5年全球车用碳纤维需求预测28图51:体育休闲市场分类应用占比28图52：我国高尔夫球杆净出口持续增长（万根）28图53：我国参加体育运

7、动人数持续提升29图54：未来5年全球体育休闲碳纤维需求29图55：全球主要企业碳纤维运行产能及后续扩产计划（千吨）30图56:全球碳纤维运行产能稳步上行31图57：2020年全球碳纤维运行产能分布31图58：全球小丝束碳纤维产能占比31图59：全球大丝束碳纤维产能占比31图60：我国碳纤维进口来源分布32图61：国内碳纤维供需缺口持续扩大32图62：我国碳纤维当月进口量总体仍在增长32图63:碳纤维价格持续上涨（元/千克）32图64：我国碳纤维专利申请量快速提升（件）34图65：T800s高强度级产品性能对比35图66：M40J高模量级产品性能对比35图67：国内产品拉伸强度CV值性能优异3

8、5图68：国内产品拉伸模量CV值性能优异35图69：我国主要厂商当前原丝及碳纤维产能36图70：碳纤维国产化率持续提升36图71：原丝约占碳纤维生产成本的51%37图72：丙烯肪价格自本轮高点后开始回落（元/吨）37图73：原丝丙烯睛单耗持续下降（吨/吨）38图74：碳纤维丙烯脂单耗持续下降（吨/吨）38图75：吉林碳谷碳纤维原丝成本结构38图76：中复神鹰碳纤维产品成本结构38图77：中简科技碳纤维原丝成本结构38图78：光威复材碳纤维产品成本结构38图79:2021年各公司碳纤维产能均突破千吨级（吨/年）39图80：各公司碳纤维单吨成本逐步下行（万元/吨）39表1：按照原料分类的碳纤维种类

9、6表4：碳纤维应用于航天领域经济效益突出13表5：碳纤维增强复合材料相比其他复材性能优势明显13表6：2030年前海上风电装机量政策目标超过10GW的国家或地区17表7：用碳纤维主梁替代玻璃纤维后可实现风电叶片的有效降重19表8:维斯塔斯若干碳纤维风电叶片专利将于2022年7月到期20表9:多家风电企业已开始应用碳纤维叶片20表10:2021-2025年我国及全球风电领域碳纤维需求测算21表11:碳纤维复合材料在飞机结构中的应用22表12：未来20年中国民用航空碳纤维市场需求测算24表13：未来20年中国国产客机碳纤维市场需求测算24表14：储氢瓶种类及性能25表15：碳纤维复合材料的部分应用

10、车型及效果26表16:我国有关碳纤维的产业政策33表17：我国碳纤维核心设备自主化进程加速34表18:当前我国碳纤维在建产能36表19：2022年国内丙饰睛投产计划37表20：规模优势下碳纤维生产成本显著降低39其具有优异的物理、化学性能，在军工及民用领域都有着广泛的应用，被称为21世纪的“黑色黄金”。碳纤维复合材料即以碳纤维为增强体，以树脂、碳质、金属、陶瓷等为基体所形成的复合材料，在结合增强体与基体优异性能的同时，应用范围更加广泛。1.1碳纤维性能优异，PAN基碳纤维占据主流地位碳纤维：“新材料之王”。碳纤维（CarbonFiber）是由聚丙怖睛（PAN）等有机纤维在10003000C高温

11、的惰性气体氛围中经氧化碳化后制成的，含碳量在90%以上的无机高分子纤维，是目前可以获得的最轻的无机材料之一。碳纤维的比强度和比模量等力学性能优异，且具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、高导电导热性、低热膨胀系数、高电磁屏蔽性等特点，其易加工、可设计的性能使其广泛应用于航空航天、军工、能源、体育用品、汽车工业、轨道交通和建筑补强等领域，是国防军工和国民经济不可或缺的战略新兴材料，被誉为“新材料之王二图1：碳纤维产品图示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以上密度小，比强度高密度是钢的1/4,是铝合金的1/2；比强度比钢大16倍，比铝合金

12、大12倍时超高温在非氧化气氛条件下，可在2000时使用,在300CTC的高温下熔融软化时低温在-180（低温下碳纤维依旧具有弹性耐酸、耐油、耐腐蚀耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和4白金，拥有较好的耐油、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图2：碳纤维主要性能优势及特点资料来源：高性能纤维与应用，西部证券研发中心资料来源：光威复材官网，西部证券斫发中心按照原料不同，碳纤维可分为PAN基、粘胶基、沥青基碳纤维。按照原材料不同，碳纤维主要分为粘胶基（纤维素基、人造丝基）、沥青基（各向同性、中间相）和聚丙烯睛（PAN）基三大类。

13、目前以聚丙烯月青为原料制成的PAN基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的90%以上，如无特殊说明，本文所指碳纤维皆为PAN基碳纤维。表1：按照原料分类的碳纤维种类分类优势劣势应用现状应用占比聚丙烯脐（PAN）基生产工艺简单，力学性能优良，综合性较强，用途广泛生产影响因素较多，小丝束生产成本高已经成为碳纤维主流之90%沥青基原料来源广泛且价格低廉，碳化吸收率高导热导电性能高，拉伸模量高抗压强度较低，制作工艺复杂成本高目前规模较小，主要应用于建筑补强等6%8%粘胶基比重最小，可用来制作更轻量化的材料构件：耐蚀、耐烧性好，生物兼容性好碳化妆率低，技术难度大，设备复杂，成本高主要用于耐烧蚀材料及隔热

14、材料，如火箭制造1%纺丝环氯树脂等凝固浴1000(-2000200-3002000-3000xa-石.纤维站将资料来源：CNKI,西部证券斫发中心图4:沥青基碳纤维生产流程图5：黏股基碳纤维生产流程资料来源：CNKI,西部证券研发中心资料来源：CNKI,西部证券研发中心按照丝束大小，碳纤维可分为大丝束和小丝束碳纤维。一般按照碳纤维中单丝根数与1000的比值命名，如12K指单束碳纤维中含有12000根单丝的碳纤维。通常将24K及以下的碳纤维称为小丝束碳纤维，初期以1K、3K、6K为主，后逐渐发展为12K和24K,主要应用于国防军工等高科技领域以及体育休闲用品。通常将48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括48K、60K、80K等（部分领域25K也可称为大丝束），主要应用于能源、交运、建筑等工业领域。表2：按照丝束大小分类的碳纤维种类分类丝束尺寸性能拉伸强度应用领域小丝束W24K优异高国防军工、体育用品大丝束248K相对较低低工业领域资料来源：光成复材招股说明书，西部证券研发中心按照力学性能，碳纤维可分为通用型和高性能