1、 碳纖維——備受矚目的輕量化材料

1.1、 “黑金”——潛力深厚的材料明星

碳纖維屬于新一代增強纖維，百年發展鑄就高技術壁壘

碳纖維（Carbon Fiber）是由有機纖維在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈結構，含碳量高于 90%的無機高性能纖維，具體含碳量隨種類不同而不同。碳纖 維是一種力學性能優異的新材料，一方面其具有碳材料的固有本性特征，如耐高 溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，另一方面其又兼備紡織纖維的柔軟可加工 性，屬于新一代增強纖維。

回顧碳纖維技術百余年的發展歷史，碳纖維材料的研發初期進展緩慢，成果 寥寥，但中期取得重大技術突破后便迎來了快速發展期。碳纖維最早萌芽于 1880 年愛迪生等人發明的碳絲，直至 20 世紀中期高性能碳纖維才正式在美國問世。 20 世紀 70 年代以后，碳纖維憑借其優異的性能在下游產業中迅速商業化，更多 企業嘗試將碳纖維應用于體育休閑、航空航天產業，獲得了良好的市場反響。進 入 21 世紀，碳纖維更是廣泛應用于新能源裝備、工業機器、建筑和汽車等多個 領域，成為當今世界不可或缺的戰略性新材料。

碳纖維性能優異，下游應用場景多元

在力學性能方面，碳纖維較金屬、塑料和玻璃纖維有更高的拉伸模量和拉伸 強度，其拉伸模量一般是玻璃纖維的 3 倍、鈦合金的 2 倍，拉伸強度至少是鋁 合金的 9 倍、鋼材的 6 倍。同時，碳纖維的密度僅約為鋼的 25%，鈦合金的 40%。 因此碳纖維屬于性能優越的輕量化材料，將其應用在風電、航空航天等領域中不僅可以提升產品的強度，還可以實現顯著的減重。

在極端環境的適應力方面，碳纖維同樣有出色的性能表現。碳纖維耐超高溫，非氧化氣氛條件下可在 2000℃時使用，在 3000℃的高溫下不會發生熔融軟化。 碳纖維也耐低溫，在-180℃低溫下鋼鐵會變得比玻璃脆，而碳纖維依舊具有彈性。 此外，碳纖維耐濃鹽酸、磷酸等介質侵蝕，耐腐蝕性超過黃金和鉑金，同時也擁 有較好的耐油性能。碳纖維還具有熱膨脹系數小、導熱系數大的特征，可以耐急 冷急熱，即使從 3000℃的高溫突然降到室溫也不會炸裂。

優異的力學性能加之出色的環境適應力，使碳纖維成為眾多生產、生活領域 不可替代的新材料。比如，以碳纖維增強材料的樹脂基復合材料（CFRP）既能 應用于宇宙飛行器等尖端領域，也在風電葉片、體育休閑和建筑結構補強等方面 發揮了重要作用。碳/碳復合材料（碳纖維及其制品制成的增強復合材料，C/C） 以其低密度、耐燒蝕、高導熱的優異性能在導彈、火箭、航天飛機等產品中得到 了有效運用。伴隨著社會經濟的發展，碳纖維的應用場景有望持續拓寬，市場潛 力有望進一步提升。

碳纖維分類標準多樣，大小絲束碳纖維技術逐個突破

碳纖維可以根據原絲類型、力學性能和單絲數量進行分類。

依據原絲類型的不同，碳纖維可以分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基 碳纖維和粘膠基碳纖維。聚丙烯腈基碳纖維成品性能優異，工藝簡單，是碳纖維 市場的主力產品，在世界碳纖維總產量中的占比約為 90%；瀝青基碳纖維雖然 原料來源豐富，但產品性能較差，目前應用規模較小；粘膠基碳纖維技術難度大， 制備成本高，但具有耐高溫的性能，主要用于耐燒蝕材料等領域。

依據拉伸強度和拉伸模量兩大力學性能指標，碳纖維可以分為通用型碳纖維 （強度在 1000MPa、模量在 100GPa 左右）和高性能型碳纖維。而高性能型碳 纖維又分為高強型（拉伸強度大于2000MPa）和高模型（拉伸模量大于 300GPa）， 其中拉伸強度大于 4000MPa 的稱作超高強型，拉伸模量大于 450GPa的為超高 模型。碳纖維在應用時多是作為增強材料而利用其優良的力學性能，因而在實踐 中拉伸強度及模量是國際碳纖維分類的主要標準，多采用日本東麗（TORAY） 的分類法。

按照每束碳纖維中的單絲根數，碳纖維可以分為小絲束和大絲束兩大類別。 一般按照碳纖維中單絲根數與 1000 的比值命名，例如，12K 指單束碳纖維中含 有 12000 根單絲的碳纖維。

通常將 24K 及以下型號的碳纖維歸為小絲束。小絲束碳纖維早期以 1K、3K、 6K 等型號為主，而后逐漸發展出 12K 和 24K 的品種。小絲束碳纖維性能優異但 價格較高，一般用于航天軍工等高科技領域，同時產品附加值較高的體育用品中 也有所使用。小絲束碳纖維常見的下游產品包括有飛機、導彈、火箭、衛星和釣 魚桿、高爾夫球桿、網球拍等。一般 48K 及以上型號的碳纖維屬于大絲束，包 括 48K、50K、60K 等型號。早期大絲束碳纖維產品性能與小絲束差距較大，沒 有得到廣泛運用，但臨近 21 世紀大絲束碳纖維技術取得重大突破，拉伸強度可 達到 3600 MPa，隨后大絲束產業迎來了高速發展期，生產成本和售價也不斷降 低。2020 年國際市場大絲束碳纖維的售價約為 13.5-14.5 美元/千克，而小絲束 碳纖維的售價則約為 20-22 美元/千克。大絲束產品往往運用于基礎工業領域， 包括土木建筑、交通運輸和新能源裝備等。

如果以“性能價格比（每美元的拉伸強度和拉伸模量）”這一指標來衡量， 大絲束產品通常更具優勢。以 ZOLTEK 的大絲束碳纖維產品 PANEX3348K 為 例，它每美元的拉伸強度和拉伸模量分別達到 205MPa 和 13GPa；而小絲束碳 纖維 T300-12K 每美元的拉伸強度和拉伸模量僅為 107MPa 和 7GPa。近年來大 絲束產品的性能不斷提升，性能價格比的優勢愈發凸顯，應用領域持續拓寬。

束產品的性能不斷提升，性能價格比的優勢愈發凸顯，應用領域持續拓寬。 在國際碳纖維產業發展初期，由于小絲束碳纖維的性能普遍優于大絲束碳纖 維，率先開拓了碳纖維的下游應用場景，因此制備小絲束的生產技術更早成熟， 我國碳纖維產業也遵循類似的發展路徑。目前我國企業已掌握多種小絲束碳纖維 的生產工藝，但在大絲束產品方面起步較晚，產業實力與美國、日本的國際碳纖 維巨頭仍有一定差距。在攻克大絲束技術難關時，國內企業往往面臨缺乏標準、 CV 值（條干不勻變異系數）不穩定、毛絲占比高和碳化環節毛絲凸顯四大挑戰。 直到 2017 年后，吉林碳谷等少數企業才實現了大絲束碳纖維的技術突破。

1.2、 產業鏈及工藝流程

1.2.1、碳纖維產業鏈全貌一覽

完整的聚丙烯腈基碳纖維產業鏈包括從原油開采加工到終端工業品應用的 七大環節。詳細工藝流程。原油經過精煉、裂解等一系列工藝得到丙 烯，再通過氨氧化獲得丙烯腈，丙烯腈（ACN）經過聚合、紡絲之后得到聚丙烯 腈（PAN）原絲。原絲經過預氧化、低溫和高溫碳化、表面處理、上漿等環節得 到碳纖維，同時可制造碳纖維織物和碳纖維預浸料。最終，將碳纖維與樹脂、金 屬和陶瓷等基體材料結合可生產碳纖維復合材料，再通過相應成型工藝制成不同 終端客戶需要的工業產品。

1.2.2、上游緊密承接石化行業，以丙烯腈為核心原材料

對于碳纖維生產企業而言，丙烯腈是其首要的原材料，它由丙烯和氨經氨氧 化反應和精煉工藝制成。目前國內丙烯腈主要用于生產 ABS 樹脂/塑料、AS 樹 脂、丙烯酰胺、聚丙烯腈纖維（腈綸）等，同時還是丁腈橡膠、聚醚多元醇等許 多石化產品必不可少的原料或中間體。丙烯腈的下游產品廣泛應用于家電、服裝、 汽車、醫藥等國民經濟中的各個領域。

2016 年之前，中國丙烯腈進口依存度長期保持在 28%以上，隨著斯爾邦丙 烯腈裝置于 2016 年投產，我國丙烯腈的進口依存度有所下降。之后我國丙烯腈 產業國產替代步伐不斷加快，產能供應持續發力，2021 年 1-11 月丙烯腈總進口 量僅為 18.7 萬噸，已經低于丙烯腈出口數量。

截至 2021 年 10 月，國內丙烯腈前四大廠商均具備 45 萬噸以上的年產能， 其中斯爾邦、上海賽科石化和浙江石化均擁有 52 萬噸的年產能，居國內前列。 斯爾邦、利華益集團和天辰齊翔等均有丙烯腈在建產能。其中，斯爾邦二期丙烷 產業鏈項目共包含兩套 26 萬噸/年丙烯腈裝置，其中一套預計 2022 年投產，屆 時總產能將達到 78 萬噸；兩套裝置全部投產后，公司丙烯腈總年產能將達到 104 萬噸，進一步鞏固其行業龍頭地位。

1.2.3、原絲質量決定產品性能，原絲工藝成關鍵

原絲質量直接決定碳纖維性能。原絲通常占碳纖維總生產成本的 51%，因 此在原絲生產環節采用先進工藝，以提高原絲質量并壓縮生產成本，對提升碳纖 維企業市場競爭力至關重要。碳纖維紡絲工藝分為濕噴濕紡和干噴濕紡兩種。

傳統濕法紡絲（濕噴濕紡）

具體方法是將噴絲板浸入凝固浴中，紡絲液從噴絲頭擠出后，以細流的形態 進入到凝固浴中，原液噴出后立即凝固。濕法紡絲的優點是操作流程簡單易行， 對生產環境和操作水平的要求較低，而且噴絲過程中的偶發性斷絲不影響整體流 程的進行。但該方法的明顯缺點在于所得碳纖維性能不高。這種工藝得到的碳纖 維表面有明顯的溝槽形貌，屬于徑向收縮表皮塌陷的結果，也反映了碳纖維原絲不均一不致密的內部結構。而這種不均一光滑的粗糙溝渠結構會降低最終所得碳 纖維的力學性能。造成這一現象的原因主要是從噴絲孔中直接噴射到凝固浴中， 纖維的脹大效應與體積收縮效應同時進行，形成了不規則的溝渠狀表面。

由于濕法紡絲對碳纖維原絲的結構產生了負面影響，它一般用于生產 T300、 T400 等性能較低的碳纖維生產。部分公司通過濕法紡絲生產高性能碳纖維，大 多是在其他環節通過嚴控生產條件、研發新方法，才最終提高了碳纖維性能。但 這些附加條件提高了企業生產成本，且因濕法紡絲工藝本身的束縛，碳纖維產品 力學性能的提高空間較小。

干噴濕紡

干噴濕紡的具體方法是即將噴絲板與凝固浴脫離一段距離，使原液噴出后先 經過一段空氣層，使其在未凝固的條件下被牽伸均勻，再進入凝固浴進行雙擴散。

與濕噴濕紡相比，干噴濕紡主要有提效、增質兩大優勢。一方面，它可以進 行高倍的噴絲頭拉伸，紡絲速度是濕噴濕紡的 3~4 倍，可明顯提高生產效率， 從而大幅降低碳纖維單位生產成本。另一方面，干噴濕紡技術中紡絲可在空氣層 中形成一層致密的薄層，避免大孔洞的形成，因而質量優于濕噴濕紡。用干噴濕 紡技術得到的纖維，結構比較均勻，皮芯層差異小，強度和彈性均有提高，截面 結構近似圓形，纖維表面光滑，纖維內部缺陷少。因此通過干噴濕紡紡出的原絲 致密性好，體密度較高，可制得高性能碳纖維。

但干噴濕紡對紡絲工藝和原液質量提出了很高的要求。在生產過程中，任何 一根原液由于不穩定因素斷流，都會立即附著在噴絲板并向四周漫流，進一步粘 連到鄰近絲束，最終破壞整個噴絲板的正常生產。

1.2.4、碳纖維工藝流程復雜，資本開支較高

碳纖維工藝流程復雜，技術壁壘高筑

碳纖維生產流程較長，同時各個制備環節的時間、精度和溫度會對成品質量 產生較大影響，因而在完整的工藝流程中存在很多控制點，對企業的生產設備、 技術要求很高。生產企業需要在生產中不斷探索每個控制點的精確參數，最終將 各個控制點都調試到最佳狀態，才能制造出高性能的碳纖維產品。碳纖維生產技 術整體上存在三大壁壘，分別為配方、工藝及工程壁壘，突破難度依次提升，從 壁壘突破周期來看三大壁壘分別為 1-2 年、3-5 年、5 年以上。

以碳纖維原絲的預氧化、碳化環節為例，生產過程中的溫度需要得到精確的 控制，以保障碳纖維產品的拉伸強度。預氧化環節的溫度在 200~300℃之間， 通過在氧化性氣氛中施加一定壓力，對 PAN 原絲進行緩慢溫和的氧化，在 PAN 直鏈的基礎上形成大量環狀結構，從而達到可以耐受更高溫度的目的。碳化過程 則需在惰性氣氛中進行。碳化初期 PAN 直鏈斷裂，開始進行交聯反應；隨著溫 度逐漸上升，熱分解反應開始，釋放出大量小分子氣體，石墨結構開始形成；溫 度進一步上升后，碳元素含量迅速提高，碳纖維開始成型。

碳纖維行業資本投入巨大，高投入高回報

如前所述，碳纖維生產工藝流程復雜，技術壁壘突破周期長，并伴隨著長期、 高額的資本投入。例如上海石化“1.2 萬噸/年 48K 大絲束碳纖維（配套 2.4 萬 噸/年原絲）”項目，總投資額 35 億元，碳纖維成品每萬噸產能的投資額達 29.2 億元。新進入企業除了要通過漫長的積淀突破高筑的技術壁壘，還要承擔巨大的 投資支出，這對企業的資本實力、籌資能力都帶來了相當的挑戰。不少擬建、在 建碳纖維企業因此放棄了涉足碳纖維產業的計劃。

“高投入高回報”，由巨大資本投入支撐的碳纖維產業鏈具有高額的產品附 加值，產品價值沿著產業鏈自上而下逐級躍升。根據恒神股份招股說明書披露， 同一品種的原絲售價約為 40 元/公斤，碳纖維約為 180 元/公斤，預浸料約為 600 元/公斤，民用復合材料約在 1000 元以下/公斤，而汽車復合材料約 3000 元/公 斤，至于航空復合材料更是達到 8000 元/公斤。碳纖維產業鏈的上游初產品經 過每一級的深加工，其價值都會呈現幾倍的提升。

因此，率先進入碳纖維產業實現技術突破的領先公司，不僅在技術壁壘中穩 固立足，還可以基于先發優勢逐漸向產業鏈下游延伸獲取高額的回報，顯著放大 盈利空間，圍繞“技術水平、投資門檻和盈利空間”構筑長期市場競爭力，打造 深厚的企業護城河。（報告來源：未來智庫）

2、 風電領航，下游應用市場蓬勃發展

2.1、 碳纖維產業應用場景廣闊，需求持續擴容

隨著我國碳纖維生產技術的不斷突破，碳纖維國產替代駛入快車道。根據賽 奧碳纖維統計數據，2020 年中國碳纖維總需求量為 4.89 萬噸，占全球總需求量 的 45.7%。2020 年我國碳纖維需求量同比增長 29%，需求增速遠高于全球碳纖 維需求 3%的增速。我國碳纖維的對外依存度較高，2020 年我國碳纖維進口量 為 3.04 萬噸，約占總需求的 62.2%，同比增長 17.5%，國產量為 1.85 萬噸， 同比增長 53.8%。隨著下游各應用領域的不斷發展壯大，我國碳纖維需求有望 進一步增長。根據賽奧碳纖維預測，到 2025 年，我國碳纖維需求總量將達到 14.95 萬噸，五年 CAGR 高達 25.1%。

碳纖維復合材料憑借其優異性能，在航空航天、武器裝備、風電葉片、軌道 交通等領域具有無可替代的地位。當前，我國碳纖維的下游應用（銷量口徑）主 要集中在風電葉片和體育休閑領域，其中風電葉片領域發展勢頭強勁，2020 年 風電葉片領域的碳纖維需求量首次超過體育休閑領域的需求量。由于新冠疫情沖 擊，2020 年航空航天領域的碳纖維需求增速有較大幅度下降。然而對比我國與 全球碳纖維下游需求行業分布可以看到，我國碳纖維在航空航天與 汽車領域的應用規模遠低于全球相應的規模，因而我國碳纖維在這些領域的應用 同樣具備較大的發展潛力。

值得注意的是，在碳纖維的各下游應用中，航空航天用碳纖維復合材料技術 壁壘高，工藝流程繁瑣，需經過碳纖維-預浸料-分切-自動鋪放-熱壓罐檢驗-機加 工-裝配等步驟，且需要至少十年的研發周期，因此具備最高的附加值。根據賽 奧碳纖維數據，2020 年我國航空航天領域的碳纖維需求量僅占需求總量的 3.5%，但是收入規模占比最大，約占碳纖維下游各應用的總收入規模的 37.4%。

2.2、 風電葉片是我國碳纖維第一大應用領域，行業高景 氣助推需求高增

碳纖維性能優異，被廣泛應用于風電葉片。碳纖維具備低密度、高強度、高 彈性、耐腐蝕、熱膨脹系數低等優良特性。其輕便的特點使得風電葉片在長度增 加的同時，重量更輕。輕量化還可以適當降低對渦輪和塔架組件強度的要求，節 約其他部件成本，從而對沖碳纖維較高的生產成本。同時，碳纖維能夠讓風電機 組更好地抗擊惡劣氣候條件。此外，碳纖維還能提高風能轉化效率，且由于碳纖 維葉片更薄更長更細，同時能夠提高葉片動能的輸出效率。但由于碳纖維價格目 前仍舊較高，考慮到葉片的制造成本，碳纖維目前只應用到葉片主梁帽、蒙皮表 面、葉片根部、葉片前后緣防雷系統等關鍵部位，其中最主要的應用部位是主 梁帽。

風電葉片是國內碳纖維的主要應用領域，也將是“十四五”期間碳纖維下游 需求增長最快的領域，未來發展空間廣闊。近年來，隨著風電葉片大型化、風電 機組裝機量穩步增加，裝機方向逐步從陸上小功率機組向海上大功率機組轉移， 碳纖維在風電領域的用量大幅增長。根據賽奧碳纖維統計數據，2020 年中國碳 纖維下游應用中，風電葉片需求量占比最大，達 40.9%；2020 年全球風電葉片 碳纖維的總需求量為 3.06 萬噸，同比增長 20%，我國風電葉片碳纖維需求量約 為 2 萬噸，同比增長 45%。預計 2025 年全球風電葉片碳纖維的需求量將增至 9.34 萬噸，2020-2025 年間的 CAGR 為 25%，風電葉片市場空間較為廣闊。

中國風電裝機容量增速顯著，根據國家能源局統計，2017-2020 年間，我國 風電裝機規模持續上行，新增風電裝機規模逐年提高，利好風電用碳纖維需求提 升。2020 年我國累計風電裝機規模達到 281.7GW，同比增長 34.1%，新增風電 裝機規模達 71.7GW，同比增長 179%。

根據中國可再生能源學會風能專業委員會（CWEA）的統計，我國新增的風 電機組的單機容量不斷增大，因為大功率風電機組的風能利用率高，且風機的單 位發電成本低。我國單機容量為 2-2.9MW 風電機組裝機容量占比從 2019 年的 72.1%下降至 2020 年的 61.1%，而單機容量 3.0MW 及以上風電機組裝機容量 從 2019 年的 27.65%增長至 2020 年的 37.9%。

風電葉片大型化是風電的發展趨勢，當前風輪直徑已突破 125m，未來正朝 著長度為 150m、250m 的大型風電葉片前進。傳統的風電葉片制造材料為玻璃 纖維復合材料，全玻璃鋼葉片已經無法滿足風電葉片大型化的要求。而碳纖維在實現風電葉片大型化、輕量化時的主要優勢是在滿足一定強度要求的前提下，具 有其他材料不具備的高比模量，因此碳纖維材料是更加理想的選擇。例如，3MW 的風機的葉片，使用碳纖維替代傳統的玻璃纖維，葉片的重量將減少 32%，成 本下降約 16%。

我國風電市場高景氣，風電裝機規模有望進一步擴大。四百余家風能企業在 2020 年北京國際風能大會上聯合發布的《風能北京宣言》指出：在“十四五” 規劃中，須為風電設定與“碳中和”國家戰略相適應的發展空間，即保證年均新 增裝機 5000 萬千瓦以上。2025 年后，中國風電年均新增裝機容量應不低于 6000 萬千瓦，到 2030 年中國風電累計裝機容量至少達到 8 億千瓦，到 2060 年至少 達到 30 億千瓦。根據 GWEC 的數據，截至 2020 年年底我國海上風電裝機量為 998.99 萬千瓦。預計 2021 至 2025 年，我國新增海上風電裝機規模可達 3470 萬千瓦， 因此 2025 年我國海上風電裝機量可達 4468.99 萬千瓦，2020-2025 年間 CAGR 為 35%。

在這里我們假設 2021-2025 年我國陸上新增風電裝機量的 CAGR 為 10%， 假設 2021-2025 年陸上風電和海上風電的平均單機容量的 CAGR 與 2017-2020 年平均單機容量的 CAGR 一致。目前碳纖維主要應用在風機葉片的主梁結構，而 主梁會采用碳纖維/玻璃纖維混合的方式實現性價比最大化，因此我們假設碳纖 維的重量占主梁總重的 60%。風機主梁結構質量超過葉片質量的一半，在這里 我們按 50%計算，由此得到我國未來風電市場對碳纖維的需求量。預計 2025 年我國風電領域碳纖維的需求量將達 6.06 萬噸，風電領域碳纖維需求有望持續 提升。

2.3、 極佳的熱場材料——碳/碳復合材料將充分受益于 光伏景氣提升

碳/碳復合材料（以下簡稱“碳/碳復材”）是在碳纖維基礎上進行了石墨化 增強處理的產品，主要應用在熱場部件、航天部件、剎車盤等領域。碳/碳復材 能夠耐受 2000℃的高溫，是極少數在高溫下力學性能不降反升的材料。同時，碳/碳復材還具備良好的耐熱性、耐腐蝕性、耐摩擦性，容易加工，強度是石墨 材料的 3-5 倍。碳/碳復材的壽命是石墨材料的 3 倍以上，例如單晶硅生長爐熱 場使用壽命在 50 爐左右，多晶硅鑄錠爐熱場使用壽命在 100 爐左右，碳/碳復 材單晶硅生長爐熱場使用壽命在 150 爐以上。而價格方面，碳/碳復材的價格僅 為石墨坩堝的 2 倍左右。在太陽能光伏熱場領域，碳/碳復材可應用于直拉單晶 硅爐和多晶硅鑄錠爐中。

直拉單晶硅工藝目前已經成為生產單晶硅主流工藝，直拉單晶硅爐內已經采 用了大量碳素熱場材料。從 2013 年 2021 年，直拉單晶硅爐坩堝直徑從 24-28 寸逐漸升級到 36 寸，一次性能夠裝載 700-800 公斤硅料，這對碳素坩堝的尺寸 和強度的要求更高。目前高性能石墨是擠壓成形，大尺寸石墨是等靜壓成形，擠 壓料一般為實心棒料或塊料，加工成本升高，材料浪費嚴重，而碳/碳復材則可 以整體成型，尺寸越大，性價比越高。并且，由于靜壓石墨是脆性材料，高溫下 強度低，但高純硅料要在 1500℃左右熔融，石墨坩堝一旦承載的硅料過多，熔 融的硅料就會燒穿爐底，安全性難以為繼。與此同時，在能耗方面，使用碳/碳 復材能夠節約 10-20%的能耗。例如，95 爐能裝 22 寸熱場，投料量為 120KG， 耗電 3000 度，而使用碳/碳復材則只需要 2400-2700 度左右，按照工業用電 2 元/度計算，一臺設備每爐可以節約電費 300-600 元。因此，碳/碳復材逐步代替 石墨材料是大勢所趨，目前在直拉單晶硅爐內碳素結構材料中，除了加熱器仍采 用導電率高的石墨材料，其他均逐步被碳/碳復材替代。

2020 年全球碳/碳復材的需求規模大約為 5000 噸，國內約 3000 噸。未來 碳/碳復材在航天部件和剎車盤的市場應用將保持平穩，而熱場部件受益于光伏市場的高速增長需求高增，碳/碳復材具有廣闊的市場應用前景。賽奧碳纖維預 計 2025 年全球碳/碳復材的市場規模將達 18565 噸。

我國對碳/碳復材的需求巨大，這主要是由于近年來我國光伏產業進入快速 發展期，光伏裝機量增長強勁，為碳/碳復材的需求提供了廣闊增長空間。根據 國家能源局預測，我國光伏累計裝機量將從 2020 年的 253GW 增長至 2025 年 的 693GW；新增裝機量從 2020 年的 48.2GW 增長至 2025 年的 110GW。我們 假設單位裝機容量碳/碳復材用量年均增長率為 10%，2025 年新增的光伏裝機 量將對應新增 7400 噸碳/碳復材需求量。

2.4、 航空航天產品附加值最高，需求穩步恢復

碳纖維樹脂基復合材料比強度和比模量高，材料的可剪裁性好，成型工藝具 有多選擇性，且可以整體成型，從而使結構設計成本和制造成本大幅降低。碳纖 維復合材料還具備良好的耐疲勞性能和抗腐蝕性能、保證不損失強度或剛度，且 能起到良好的減重作用，能夠滿足航空工業對于飛行器安全性、經濟性、舒適性 和環保性的各項需求，同時節省燃油消耗。

碳纖維復合材料從 20 世紀 60 年代起開始用于航空領域，經歷了從僅應用 于非承力構件階段到受力、尺寸較大的次承力結構件，再到主承力或復雜受力構 件三階段的發展。

傳統的飛機零部件以鋁、鈦合金材料為主，近年來碳纖維復合材料在航空航 天領域的應用占比不斷提升。2020 年碳纖維復合材料在商用飛機的使用量占航 空航天領域總使用量的 52.9%，在軍用飛機、公務機、直升機、無人機等應用 場景的使用量占比分別為 15.8%、12.8%、9.1%、4.6%。根據《國內外碳纖維 復合材料及結構供應與制造現狀》（周震著），2018 年碳纖維復合材料在小型 商務飛機和直升機上的使用量已占總復合材料的 70%-80%，在軍用飛機上占 30%-45%，在大型客機上占 35%-52%，在無人機上占 90%以上。

在航天領域，碳纖維復合材料廣泛應用于人造衛星、固體火箭發動機殼體和 噴管、衛星構架、天線、太陽能翼片底板、航天飛機機頭、機翼前緣和艙門等制 件。航天飛行器的重量每減少 1 公斤，就可使運載火箭減輕 500 公斤，減重效 果十分顯著。目前衛星的微波通信系統、能源系統和各種支撐結構件等已經基本 做到了復合材料化。

在航空領域，軍用飛機和民用飛機是碳纖維的傳統應用領域，其中軍用領域 對飛機的性能要求更高，碳纖維在軍用飛機中的應用占比呈現逐年遞增的趨勢。 以美國為例，1969 年，美國 F14A 戰機碳纖維復合材料用量僅有 1%，到美國 F-22 和 F35 為代表的第四代戰斗機上碳纖維復合材料用量達到 24%和 36%，而 在美國 B-2 隱身戰略轟炸機上，碳纖維復合材料占比更是超過了 50%，碳纖維 復合材料的用量與日俱增。

我國的軍用飛機已在多個部件使用碳纖維復合材料， 如在殲-11B 的機翼外翼段、水平尾翼和垂尾，直 10 和直 19 武裝直升機的機身 框架結構、直升機旋翼、機翼蒙皮和直升機尾翼部件，J-20戰機碳纖維增強樹 脂基復合材料的用量也接近 20%。隨著碳纖維復合材料在國防航空航天領域應用比例的提升、裝備列裝數量增加以及裝備換代更新的需要，未來我國國防事業 對碳纖維的需求還將進一步增加。在運載火箭和戰略導彈方面，碳纖維也先后成功用于“飛馬座”、“德爾塔”運載火箭、“侏儒”導彈等型號，美國的戰略導彈 MX 洲際導彈，俄羅斯戰略導彈“白楊”M 導彈均采用先進復合材料發射筒。

民用航空領域除了有對飛機性能的要求，其經營活動還受經濟效益指標和碳 排放限制的影響。而碳纖維不僅具有提升飛機性能的優勢，還可通過降低重量減 少油耗，進而降低碳排放，在契合“雙碳”目標中減排要求的同時為民用航空帶 來可觀的經濟效益。世界兩大飛機制造巨頭波音和空客公司先后推出了以先進的 碳纖維增強樹脂基復合材料為主受力結構件的商用飛機——波音 787 和空客 A-350。波音 787 機體的碳纖維增強樹脂基復合材料用量占比高達 50%，采用 T800 級別碳纖維增韌環氧樹脂制作機身和機翼，飛機質量得以減輕而剛度和強 度不降低。空客 A-350 中碳纖維增強樹脂基復合材料結構件的質量超過了 53%， 而空客 A380 后機身蒙皮壁板所采用的碳纖維增強樹脂基復合材料質量占 20%。 我國飛機零部件與組裝制造領域的碳纖維復合材料用量也在快速增長，商用飛機 有限責任公司研發生產的 C919 客機的中央翼、襟翼等部件均采用碳纖維增強樹 脂基復合材料，碳纖維使用量占總質量的 12%。

自 2010 年以來，全球航空航天領域對碳纖維的需求量一直呈現上升趨勢。 雖然 2020 年民用航空方面受疫情影響需求量明顯下滑，但提高飛機性能、減少 碳排放和增加經濟效益等為大勢所趨，碳纖維在機身材料中的占比有望維持不斷 擴大的趨勢，未來航空航天領域對碳纖維產品的需求也有望恢復增長。

航空航天領域對碳纖維的需求主要來自兩大方面，一是新研制的飛機不斷提 升碳纖維復合材料的應用占比，二是新增的飛機訂單，包括軍用飛機的規模擴大 和更新換代、商用飛機量產以及民用無人機的大規模普及等。根據《碳纖維復合 材料的應用現狀與發展趨勢》（樊星等），預計 2021-2025 年我國商用機、軍 用飛機、民用無人機年均新增碳纖維復合材料需求量為 572 噸。碳纖維有著較 為廣闊的市場空間。

2.5、 人均體育消費穩增，體育休閑產品需求穩步增長

隨著體育產業的蓬勃發展，以及消費者對體育產品的性能不斷提出更高要 求，自 2010 年來全球體育休閑領域對碳纖維的需求量穩步上升，從 2010 年不 足 7000 噸逐步提高至 2020 年的 15400 噸。我國是全球碳纖維體育器材制造大 國，體育休閑產業一直以來是我國碳纖維最主要的應用領域之一，也是最早得到 規模化商用的領域，預計未來還將保持平穩發展。碳纖維在體育休閑領域主要為 民用，屬于中低端市場，因此對性能的要求相對較低，需求主要集中于 T300-T700 級別的碳纖維，廠商趨于低成本競爭。

在體育休閑領域，碳纖維增強材料憑借優良的力學性能主要應用于高爾夫球 桿、釣魚桿、網球拍、碳纖維自行車架及整車制作等。采用碳纖維增強樹脂基復 合材料制作的球拍具備良好的剛度、彈性，且不易變形。碳纖維材料制作的釣魚 竿能夠很好地滿足高強、輕質、抗疲勞的特性，碳纖維釣魚竿目前已占釣魚竿市 場總量 90%以上。碳纖維高爾夫球桿可以比金屬桿減重近 50%，且由于質量減 輕，球可以獲得較大的初速度，同時碳纖維具有高阻尼特性，所以擊球時間增加， 球被擊起的距離增加。用碳纖維增強樹脂基復合材料制作自行車車架和車輪，可 降低車體的質量和阻力，賦予車體較好的剛性和減震性能，提高安全和舒適度。 此外，自動化成形工藝的開發應用還可以滿足多樣化的設計要求，提高自行車的 功能性和新穎性。疫情之下，群體運動的碳纖維器材需求量，如曲棍球桿、滑雪 桿等，有較大幅度的下滑；而個人體育休閑的器材需求量反而上升，主要有高爾 夫球桿，自行車及釣魚竿。

2017 至 2020 年我國人均體育消費金額持續上升，其中 2020 年實現了 31% 的同比高增長。這不僅反映出我國體育產業整體市場規模在穩步擴大，也體現了 人們的體育消費水平、消費追求在逐步提升，能夠顯著提升消費者體驗感的高性 能體育產品將愈受青睞，因而碳纖維體育用品有望迎來更多市場機遇。

2.6、 汽車輕量化未來可期，碳纖維大有可為

汽車輕量化是一項系統工程，具體實施途徑包括輕量化材料應用、結構設計 優化、先進制造工藝和集成化設計，其中結構設計優化和制造工藝等帶來的減重 效果相對較小，且優化空間越來越小。而輕量化材料應用效果則更為直接，新材 料應用及多材料優化組合在輕量化效果上潛力巨大。

碳纖維復合材料具備其他材料不可比擬的比強度、比模量、耐腐蝕性等優異 性能，且具有良好的輕量化效果，能夠適應多種汽車零部件的使用工況。碳纖維 復合材料相比鋁合金可以減重 50%，當制成與高強度鋼同等強度和剛度的構件 時，使用碳纖維復合材料構件重量可減輕 70%。短期內“高強度鋼+鋁合金”仍 然是主流的汽車輕量化材料，未來隨著碳纖維材料制造工藝和成本的不斷突破， 其在汽車領域的應用潛力巨大。

近年來，碳纖維復合材料被廣泛應用于汽車的車身、剎車片、傳動軸、發動 機、燃料箱、尾部沸騰器和新能源汽車動力電池箱體等，使汽車部件輕量化的同 時更加節能環保。在全球各大汽車廠商中，寶馬率先實現碳纖維在量產車上的突 破性應用,開創了車用碳纖維新時代。每輛寶馬 i3 約使用 200-300kg 碳纖維復合 材料，減少了約 250-350kg 重量，整車重量僅 1224kg。同時，由于車身較輕， 大幅度提升了車輛性能和續航里程，節省了約 1299 美元電池成本。

隨后各大車企相繼推出多款碳纖維材料汽車，在車身底盤方面，通用超輕概 念車采用碳纖維車身和底盤實現減重 68%，斯巴魯采用 CFRP 車頂，相比高強 度鋼車頂減重 80%。在制動盤方面, Porsche AG 等車采用碳纖維制動盤，能夠 在 50m 內將車速從 300km/h 降到 50km/h。在傳動軸方面，豐田 86 采用的碳 纖維傳動軸僅重 5.53kg，實現減重 50%。日本成功研發出用碳纖維代替鋁合金 制造壓氣機葉輪的工藝，有效縮短了響應滯后時間，實現減重 48%。我國在車用碳纖維領域也成功實現了技術突破，已有眾多車企在新產品中加入碳纖維復合 材料。

在“碳達峰碳中和”的背景下，節能減排已成為汽車工業的重要發展方向， 其中汽車車體輕量化是解決問題的關鍵之一。歐洲鋁協研究數據表明，若汽車整 車質量降低 10%，燃油效率可提高 6%-8%。從絕對量來說，汽車重量每降低 100kg，每百公里可節約 0.6L 燃油，二氧化碳排放可減少約 10g/Km。與此同 時，在新能源汽車領域，在電池技術無法在短期得到重大突破的情況下，電池輕 量化能夠提升汽車的動力性能和續航里程，從而降低電池數量和成本。

2020 年 10 月，中國汽車工程師學會發布的《節能與新能源汽車技術路線圖 (2.0 版)》明確了到 2035 年燃油乘用車整車輕量化系數降低 25%、純電動乘用 車整車輕量化系數降低 35%的目標，有望大幅提振汽車用碳纖維需求。

氫能是一種良好的可再生能源。氫能來源廣泛，海水中的氫熱量是地球所有 化石燃料熱量的 9000 倍，同時氫能具有零排放、自動再生、熱能集中等優勢， 在全球綠色能源轉型的當下有著重要地位。儲運環節為氫能應用的關鍵環節，但 是目前氫氣儲存技術滯后，安全性無法得到保障，嚴重限制了氫能源的大規模應 用。氫氣的儲存有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、金屬氫化物儲氫、碳納米管吸 附儲氫、有機液體氫化物儲氫等方法。其中，高壓氣態儲氫具有充放氫速度快、 容器結構簡單等優點，是目前大規模應用中的主流方法。高壓儲氫氣瓶是氫燃料 電池系統的關鍵部件之一, 而高壓氫氣瓶的核心技術在于塑料內襯及碳纖維纏 繞，由于高壓化和輕量化需求，復合材料高壓儲氫氣瓶為研發與應用的主流技術。目前我國主要采用 35MPa 的儲氫瓶，相較于國際主流的 70MPa 高壓儲氫瓶仍 存在一定的技術差距。

通常來說，車用氣瓶共分為四種類型：全金屬氣瓶(I 型)、金屬內膽纖維環 向纏繞氣瓶(II 型)、金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(III 型)、非金屬內膽纖維全纏繞氣 瓶(IV 型)。Ⅰ型和Ⅱ型氣瓶重容比較大，難以滿足單位質量儲氫密度要求，用于 車載供氫系統并不理想。Ⅳ型氣瓶在高壓下，氣體易從非金屬內膽向外滲透，且 金屬閥座與非金屬結構的連接強度難以保證。因此，采用鋁內膽的Ⅲ型氣瓶是主 要研究方向。復合材料儲氫氣瓶由內至外包括內襯材料、過渡層、纖維纏繞層、 外保護層、緩沖層。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型儲氫氣瓶均有纖維纏繞層，且纏繞層選用碳纖 維作為增強材料，高強度、高模量的碳纖維材料通過纏繞成型技術制備的復合材 料氣瓶不僅結構合理、重量輕，且具有良好的工藝性和可設計性，在儲氫氣瓶制 備上具有廣闊的應用空間，T700 碳纖維材料即可滿足儲氫氣瓶用的要求。

氫燃料電池汽車高速發展，有望大幅提振儲氫罐用碳纖維需求。氫燃料電池 汽車因其零排放無污染、加氫時間短、續航里程長、效率高等優點成為現代汽車 的發展方向之一，也是當前氫能利用的主要方向，氫燃料電池汽車的快速發展有 望大幅推動用于制造汽車儲氫罐的碳纖維需求。賽奧碳纖維數據顯示，2020 年 全球壓力容器的碳纖維需求為 8800 噸，預計 2025 年將達 2.2 萬噸，五年 CAGR 高達 20%。（報告來源：未來智庫）

3、 碳纖維產業形勢

3.1、 碳纖維國際市場情況

3.1.1、全球碳纖維需求穩健增長，風電占比最高

自 2010 年以來，全球碳纖維需求量保持穩健增長，從 2010 年的不足 5 萬 噸攀升至 2020 年的 10.7 萬噸，主要得益于碳纖維的下游應用場景不斷豐富， 同時在很多領域對傳統材料的替代程度日益提升。2020 年，雖然部分下游行業 受疫情沖擊，但全球碳纖維的整體需求量較 2019 年仍有提升，增長勢頭未減。

從碳纖維應用領域來看，2020 年風電葉片對碳纖維的需求量占比最高，且 較 2019 年有 3pct 的增長，是需求占比增長幅度最大的應用領域。民用航空方 面受疫情嚴重影響，致使航空航天領域碳纖維用量明顯下滑，其需求量占比從 23%下降至 15%，但由于航空航天級的碳纖維材料價格高昂，其碳纖維產品需 求金額仍然占據首位，高達 38%。從碳纖維產品類型來看，2020 年大絲束產品 需求量占比增長最為顯著，從 41%提升到 45%，原因是大絲束產品在風電市場 驅動下需求增長強勁。

3.1.2、美日碳纖維產能久居前列，中國碳纖維發展駛入快車道

從 2020 年世界碳纖維產能的區域分布來看，美國、中國大陸和日本位列前 三甲，合計擁有全球總產能的60%。根據賽奧碳纖維數據，美國運行產能為37300 噸，占全球總運行產能的 21.7%，主要為赫氏及部分日資企業（如東麗）。中 國近年來在整體產能方面取得了長足進步，其中大陸碳纖維運行產能已占到全球 總運行產能的 21%，相關生產企業以吉林碳谷、中復神鷹等內資碳纖維企業為 主。日本碳纖維運行產能為 29200 噸，東麗、帝人、三菱三大本土巨頭是供應 主力。

從 2020 年全球碳纖維企業產能排名來看，日本東麗（Toray）、德國 SGL 碳纖維、日本三菱（MCCFC）、日本帝人（Teijin）和美國赫氏（Hexcel）位居 前五，日資企業實力顯赫。2020 年日本東麗、日本三菱和日本帝人合計碳纖維 運行產能約為 5.6 萬噸，而同年日本國內運行產能僅為 2.92 萬噸，原因是日本 碳纖維企業在世界多地開展投資并購活動，在北美、歐洲等區域均有布局，其中 日本東麗在美國的產能規模甚至超過本土。

無論是自建產能還是并購產能，日本東麗（Toray）都位居首位。日本東麗 1926 年創立之初從人造絲制造起步，隨后根據市場需求不斷豐富自身產品體系，陸續研發出了合成纖維、樹脂、薄膜等尖端材料，并將產品推廣至全球，成為世 界材料領域無可爭議的“領頭羊”。

2020 年全球新增的碳纖維產能中，中國大陸企業表現出色，吉林碳谷、中 復神鷹、光威復材三家企業共增加產能 6000 噸，是世界新增產能的主要貢獻者。

3.2、 國內市場情況

3.2.1、我國碳纖維工業起步早，歷經磨礪終迎來曙光

我國碳纖維工業的起步可以追溯到 20 世紀 60 年代，國家大力扶持碳纖維 產業發展。自進入 21 世紀以來，我國重新啟動碳纖維國產化進程，并取得重大 突破，成功打破國外技術裝備封鎖，解決了碳纖維領域的“卡脖子”問題。目前， 我國碳纖維品種的豐富和質量的不斷提高，碳纖維生產及應用成本不斷下降。我 國已經建立起從 CCFM-550（M55J 級）、CCF-4（T800 級）、CCF-3（T700 級）、CCF-1（T300 級）的聚丙烯腈碳纖維的制備技術研發到工程化，再到千 噸級產業化的完整的產業體系，具有產業化能力的碳纖維產品已經涵蓋高強、高 強中模、高模、高強高模四個系列。

中國的T300級碳纖維系列性能基本達到國際水平，航空領域應用漸趨成熟， 民用市場也逐步開拓；T700 級高性能碳纖維突破了干噴濕紡工藝，產業化生產 及應用正在加速。此外，中國創新性開發了濕法紡絲 T700 級碳纖維制備工藝， 產品已應用于航空領域。在實驗室條件下，T1000 級、T1100 級、M55J 級高性 能碳纖維已經突破關鍵制備技術。我國碳纖維及其復合材料行業正處于快速發展 期，技術水平和產業化程度逐步提升。

3.2.2、碳纖維供不應求，產能集中于核心龍頭企業

我國碳纖維市場正處于供不應求的態勢。2020 年中國碳纖維總需求量為 4.89 萬噸。2020 年國產碳纖維銷量僅為 1.85 萬噸，其余依賴進口，供不應求， 國產替代空間較大。根據百川盈孚數據，截至 2021 年 10 月，中國碳纖維產能 雖達 4.18 萬噸/年，但是由于技術水平等的制約，行業總體產能的開工率并不高， 行業長期以來存在著“有產能而無產量”的現象，目前我國碳纖維庫存量已降至 低位。

位。 我國碳纖維行業市場集中度較高，產能主要集中于頭部企業。我國現有超過 30 家碳纖維企業，數量較多，但大部分企業規模較小，單線名義產能僅為百噸級，遠小于市場化生產規模。目前我國碳纖維行業產能的 CR5 約 77%。頭部企 業主營細分市場有所區別，例如中簡科技主營小絲束碳纖維，主要應用于軍備、 航空航天等高端精密領域，光威復材的主營產品軍民兩用，應用范圍較廣，而吉 林碳谷主營原絲。

我國碳纖維產能正逐步擴張，國產替代道路光明。隨著我國碳纖維生產企業 在高性能碳纖維領域不斷取得技術突破，我國碳纖維的進口替代步伐有望進一步 加速。“十四五”期間，我國碳纖維及原絲的有效產能將快速擴張。據不完全統 計，我國已規劃及在建的碳纖維產能共計 14.07 萬噸/年，數量十分可觀，且產 能利用率穩步提升，預計未來我國碳纖維供需緊張的格局將逐漸緩和。

4、 投資分析

碳纖維是性能優異的新一代輕量化材料。碳纖維下游風電等應用市場蓬勃發 展，打開碳纖維未來需求空間。其中，風電葉片是碳纖維下游需求增長最快的領 域，隨著風電葉片大型化和輕量化、風電機組裝機量穩步增加、“十四五”期間 海上風電裝機量有望超預期，未來風電領域的碳纖維需求增長可觀。且航空航天、 光伏碳/碳復材、體育休閑、汽車、儲氫瓶多領域的發展進一步提振碳纖維需求。 具備碳纖維及其上游原絲生產線的頭部企業將率先獲益。

4.1、 重點企業分析

4.1.1、上海石化：加快轉型步伐，以碳纖維為核心構建產業集群

中國石化上海石油化工股份有限公司于 1993 年 6 月在上海成立，是中國主 要的煉油化工一體化綜合性石油化工企業之一，也是中國重要的成品油、中間石 化產品、合成樹脂和合成纖維生產企業，具有較強的整體規模實力。未來，公司 依托自身在石化行業深厚的資源積累，進一步向下游新材料領域延伸，并將碳纖 維作為重要發展方向之一。在新材料業務方面，公司將堅持培育具有差異化的高 附加值產品，努力打造以碳纖維產業為核心，以聚酯、聚烯烴、彈性體、碳五下 游精細化工新材料為突破和延伸發展的新材料產業集群。

石化行業景氣復蘇，公司整體業績明顯好轉。2021 年前三季度公司實現營 收 618.6 億元，同比增長 12.6%；實現歸母凈利潤 19.7 億元，同比扭虧轉盈。 2022 年 1 月 25 日，公司發布 2021 年業績預告，預計公司 2021 年歸母凈利潤 約為 19.28-21.28 億元，同比增加 207%到 239%；扣非歸母凈利潤約為 18.44-20.44 億元，同比增加 270%到 310%。自 2021 年以來，石油石化產品市 場需求顯著改善，公司主營產品價格普遍上漲，有力帶動業績恢復。未來石化市 場需求不斷向好或推動業績持續上行。

潛心投入碳纖維研發，穩步實現技術突破。早在 2000 年后，上海石化就決 定依托腈綸產業優勢，探索碳纖維生產技術，將碳纖維業務作為產品結構調整的 重要方向之一。2008 年 11 月，上海石化建成碳纖維中試裝置，是國內當時唯一 的百噸級原絲生產試驗線，它不僅規避了歐美等國的專利限制，也使得公司有了 一定的產業化生產經驗。2009 年上海石化成功研制出 12K 原絲，且原絲碳化后 的力學性能已經達到日本東麗 T300 的水平。2016 年 5 月公司開始攻關具有多 個技術難點的大絲束碳纖維項目，并于 2020 年正式啟動了 48K 大絲束項目的建 設，公司在 4 年內完成了從 12K 原絲到 48K 大絲束碳纖維的技術飛躍。同時，在碳纖維產品大規模量產之前，公司已經與下游廠商合作探索產品的應用場景， 公司的碳纖維擠拉板材、抽油桿成功在基礎設施維護和傳統能源開采領域得以應 用展現身手。

碳纖維項目建設取得重要進展，加快公司轉型步伐。2021 年公司積極推進 原絲、大絲束碳纖維的規模化生產進程。（1）截至 2021 年 6 月底，公司 1500 噸/年 PAN 基碳纖維項目進度達 91.93%，有望盡快落地投產。（2）公司 2.4 萬 噸/年原絲、1.2 萬噸/年 48Κ大絲束碳纖維項目于 2020 年順利開工，預計建設 周期為 4 年，計劃投資約 34.9 億元人民幣，截至 2021 年 6 月底已投資 5.77 億 元。項目采用公司多年自主攻關取得的技術成果，將建設 2 個系列原絲生產線， 單系列設計能力 1.2 萬噸/年。同時建設 6 條碳纖維生產線，每條生產線產能 2000 噸/年。原絲制備是碳纖維生產工藝的核心環節，其大規模量產將有力支撐一系 列碳纖維產品的產能放量，為公司產品線的擴張做好鋪墊。48K 大絲束碳纖維產 品是市場應用最為廣泛的大絲束品種，在風電、儲氫瓶等新能源產業的拉動下， 需求迎來強勁增長；該項目投產后將成為公司轉型發展過程中的重大成就，助力 公司把握碳纖維產業新階段的寶貴機遇。

堅持“基礎+高端”發展方向，碳纖維仍是規劃重心。公司成立先進材料創 新研究院，聚焦下一階段碳纖維核心技術攻關，持續提升研發投入，以扎實的技 術沉淀鑄就長遠的市場競爭力。同時，公司計劃加大碳纖維復合材料重點應用領 域項目研究力度，擴大碳纖維在三維編織加工、精密儀器用替代材料、紡絲羅拉 等場景的應用，不斷挖掘碳纖維產品的市場潛力，為碳纖維業務培育新的驅動引 擎，搶占市場先機。

4.1.2、吉林化纖：產能持續擴張，深入布局碳纖維方向

吉林化纖股份有限公司成立于 1988 年，擁有數十年的粘膠纖維生產、研發 和銷售經驗，是我國主要的粘膠纖維生產企業。目前公司正在積極轉型發展，堅 定地向碳纖維產業邁進。

經營業績、營收穩步增長

2020 年公司實現營業收入 25 億元，同比-7.09%；實現歸母凈利潤-2.33 億 元，同比-356.61%。2020 年公司的虧損主要來自粘膠短纖，主要因下游紡織出 口需求下滑，我國粘膠短纖處于產能過剩狀態，景氣度持續下行所致。隨著 2021 年粘膠短纖行業景氣度回升，2021 年公司整體盈利水平得到改善。2021Q1-Q3 公司實現營業收入 26.2 億元，同比+57.7%；實現歸母凈利潤 133.2 萬元，成功 扭虧轉盈，主要由于紡織終端需求逐步回暖，產品銷量有所增長。但是，受到原 輔材料及能源價格上漲影響，產品成本大幅上升、毛利下降，2021 年預計凈利 潤仍為負值。2022 年 1 月 29 日，公司發布 2021 年業績預告，預計公司 2021 年營業收入約為 34.5-36.5 億元，歸母凈利潤為-1.05~-1.3 億元，而上年同期虧損約 2.33 億元，扣非歸母凈利潤為-1.18~-1.43 億元，而上年同期虧損約 2.36 億元

粘膠纖維龍頭地位穩定，產品品類豐富

公司目前仍以粘膠纖維生產為主，主營產品包括粘膠短纖維、粘膠長絲、腈 綸纖維、化纖漿粕、紗線和紙制品六大系列 450 多個品種，產品質量位居同行 業前列。

公司已連續多年成為全球優質的粘膠長絲供應商之一，圍繞粘膠長絲“連續 化、大型化、勻質化、細旦化”不斷進行升級，產品品質享譽海內外，現已全面 占領國內外制線領域，成為巴基斯坦第一、第二大制線用戶首選，公司還通過不 斷對產品進行創新升級改造，有針對性地滿足了下游客戶的需要，與客戶合作開 發的艾維抗菌纖維、除臭纖維、空調纖維等各種新品受到廣泛歡迎，長絲差別化 產品品類豐富，產品高端市場占有率超過 45%，進一步鞏固了公司在長絲領域 的領跑地位。近年來，公司抓住了行業洗牌期的機遇，充分擴建產能，市場份額 逐步增加，當前公司粘膠長絲產能約 8 萬噸/年左右，相當于全球產能的三分之 一，粘膠長絲以出口為主，下游客戶已遍及海外眾多國家和國內各地區。在粘膠 短纖領域，經過工藝優化和流程再造，公司的實際產能已達到 12 萬噸/年，與粘 膠長絲配合有利于擴大總體銷售。

深化碳纖維布局，大小絲束齊發力

碳纖維生產線順利啟動，持股公司產能進一步擴張。2021 年 10 月 28 日， 公司控股子公司吉林凱美克年產 600 噸 1K、3K 碳纖維的一條生產線開車成功， 另一條生產線也在調試中。公司將不斷優化裝置生產條件，調整生產工藝參數， 逐步提高裝置生產負荷，保持生產裝置的安全穩定運行，努力盡快實現裝置的全 面達產。此外，公司順利完成對省內重要碳纖維企業的股份收購。2021 年 8 月 28 日，公司收購吉林寶旌炭材料有限公司 31%股權，交易完成后持股比例達 49%。吉林寶旌主要從事 25K～50K 大絲束、低成本碳纖維的研發、生產、銷售， 當前具備年產 8000 噸碳纖維能力，下游應用廣泛，客戶穩定。吉林寶旌計劃在 2025 年底前形成年產 12000 噸碳纖維產能，以滿足風電、氣瓶纏繞、車輛輕量 化、軌道交通、海洋裝備等工業領域的應用需求。通過向碳纖維產業加速延伸， 吉林化纖將形成一體化全產業鏈布局，并成為具備碳纖維及其制品的研發、生產、 銷售的全產業鏈企業。

銷售的全產業鏈企業。 A 股定增審議通過，助力碳纖維領域深化布局。2021 年 11 月 3 日，吉林化 纖股份有限公司董事會審議通過公司非公開發行 A 股股票的相關議案。公司擬 募集資金總額不超過人民幣12億元，募集資金凈額中的9億元將用于新建12000噸碳纖維復材項目。該碳纖維復材項目主要采用拉擠工藝生產碳纖維拉擠板材， 產品主要用于風電葉片的生產，運用路徑為“碳纖維-拉擠成型-碳板”。本次募 投項目建成達產后，預計將實現年均營業收入 15.4 億元，有望顯著增厚公司業 績，有力提高公司在碳纖維領域的競爭力。

4.1.3、吉林碳谷：碳纖維領域業績高增，產品技術繼續攻關

吉林碳谷碳纖維股份有限公司成立于 2008 年，是國內首家采用三元水相懸 浮聚合兩步法生產碳纖維聚合物、以 DMAC 為溶劑濕法生產碳纖維原絲的企業。 公司致力于“大絲束、高品質、通用化”的發展方向，目前公司覆蓋了 1K、3K、 6K、12K、12KK、12S、24K、25K、48K 等碳纖維原絲系列產品，其中 2017 年以前主要以小絲束為主，2018 年實現了 24K/25K 碳纖維原絲的規模化生產， 2019 年實現了 48K 產品的規模化生產, 2021 年主要進行 50K 的帶量試制。公司 全部產品碳化后均可以實現 T400 碳纖維的穩定大規模生產，部分產品亦實現了 碳化后 T700 碳纖維的穩定規模生產。公司產品經過下游加工，已廣泛應用于軍 工、航天航空、高端裝備、汽車、新能源、體育休閑用品及建筑材料等領域。

目前，公司已經實現了從中小絲束碳纖維原絲到以大絲束碳纖維原絲為主、 中小絲束原絲共同發展的產品結構。公司將 24K/25K/48K/50K 產品劃分為大絲 束，2020 年公司大絲束碳纖維原絲銷售量占總碳纖維原絲銷量的比例已達 75.34%。

碳纖維原絲龍頭企業，業績未來有望持續向好。近三年公司營收顯著增長， 主要由于伴隨民用產品市場迅速開拓，應用領域橫向和縱向都進一步拓寬，主營 產品碳纖維原絲產品銷量快速放大，利潤總額持續增加。2020 年公司實現總營 收 11.0 億元，同比+3.72%，實現歸母凈利潤 1.4 億元，實現扭虧為盈。2020 年 6 月后公司停止丙烯腈貿易業務，進一步聚焦主業。2021Q1-Q3 公司實現營 業收入 7.2 億元，同比-18.2%，實現歸母凈利潤 1.8 億元，同比+108.6%。2022 年1月19日，公司發布2021年業績預告，預計公司2021年利潤總額為3.53-3.76 億元，同比增長 152.53%-168.98%，預計凈利潤為 3.0-3.2 億元，同比增長 115.46%-129.82%。

公司下游主要是風電領域，而風電葉片主要使用大絲束碳纖維。隨著風電葉 片大型化、風電機組裝機量穩步增加等，碳纖維在風電領域的需求仍將大幅增長， 公司未來的業績有望持續向好。

碳纖維原絲盈利水平提升，大絲束擴產力度大

碳纖維原絲產品品質進一步改善，單線產能提升明顯。隨著大絲束碳纖維原 絲系列產品完成定型，一級品率、滿筒率穩步提升，公司原絲的滿筒一級品率從 2018 年的 82.23%提升到了 2020 年的 93.15%，產品品質提高、次品率下降， 產品獲得市場認可，市場競爭力得到進一步提升，產品的產量、銷量、平均價格 也因此有所上升。與此同時，公司憑借其 DMAC 濕法兩步法碳纖維原絲十幾年 生產的技術經驗和公用工程優勢，形成了自身所特有的技術優勢與技術壁壘。公司的原絲紡速已從 2018 年的 75 米/分鐘提升至 2020 年的 100 米/分鐘，帶動原 絲生產線的產能提高了 33%。

著力投資碳纖維原絲項目，持續加強技術攻關。公司正在建設 40,000 噸纖 維原絲項目，包括 8 條生產線。公司主要根據產品市場應用發展、客戶需求發展 決定投資進度，截至目前已經投產 2 萬噸設計產能。公司目前生產線已實現柔性 化升級，可以根據產品市場和客戶的具體需求進行生產計劃調整。未來隨著公司 產能不斷釋放，營業收入有望持續增長，帶動盈利水平逐年遞增。同時，公司持 續進行技術研發和生產工藝攻關，根據公司各階段規劃進行研發投入。按照公司 現有研發規劃，2021 年公司主要在全力推動 35K、50K 帶量試制以及其他大絲 束產品試驗，同時逐步開展大絲束 T700 的性能優化試驗，并且在 25K 碳纖維纏 繞氣瓶關鍵技術研發及產業化項目、腰子型 3K 碳纖維項目以及干噴濕法制備 T700 產品等方面加大研發力度。多個研發項目的有力推進，有望使公司保持產 品技術的長期先進性，構筑穩固的護城河。

下游大客戶集中度高，業績確定性強

公司各類產品均處于產銷兩旺的狀態，且下游客戶較為集中、穩定，2021H1 前五大客戶的銷售額占主營業務收入比例在 83%以上，且前五大客戶主要為大 絲束產品用戶。其中浙江精功同一控制下的各公司占比最高，達 50.9%，包括 吉林精功碳纖維有限公司、浙江寶旌炭材料有限公司（原浙江精功碳纖維有限公 司）、浙江精業新興材料有限公司和紹興寶旌復合材料有限公司。原絲下游碳纖 維的大部分的市場份額被吉林精功、方大炭素、神舟炭纖維、江蘇恒神等公司占 據，公司向這些大客戶均穩定供貨多年。同時公司還在不斷拓展新客戶，2020 年公司新增了 ALABUGA 和宏發縱橫等客戶，業績確定性較高。疊加公司產能大 幅擴張，公司收入有望快速增長。

4.2、 重點公司分析

4.2.1、光威復材：軍工風電雙輪驅動，碳纖維全產業鏈布局完善

威海光威復合材料股份有限公司成立于 1992 年，是我國最早實施碳纖維國 產化事業的民營企業，也是我國碳纖維國產化事業的成功實踐者。公司近二十年 來致力于碳纖維的國產化和碳纖維產品升級和豐富，在核心技術驅動下，以市場 需求為導向成功研發高強、高強中模、高模、高強高模系列化產品，并在各領域 得到應用。同時形成并積淀了一系列具有自主知識產權的工藝制造技術和經驗 等，并成功應用于產業化生產，成為公司在碳纖維及復合材料領域持續創新發展 的重要支撐。

盈利水平穩步提升，碳纖維業務持續發力。受益于航空航天、高端裝備及民 用領域對碳纖維需求的穩定增長，2021公司前三季度實現歸母凈利潤6.18億元， 同比增長 17.89%。2021 年，公司圍繞碳纖維積極布局產品規劃和產能建設， 優化組織各類軍、民用纖維和織物的產品交付，支撐經營業績繼續提升；同時航 空應用的批產業務穩定成長、儲備產品產銷規模逐步擴大，航天應用開始啟動并 逐步形成貢獻。

多個項目順利落地，完善碳纖維全產業鏈布局。以 T700S 級/T800S 級碳纖 維為產品的高強度碳纖維高效制備技術產業化項目（規劃投資總額 4.2 億元）已 經建成投產，年產能為 2000 噸；以 M40J/M55J 級碳纖維為產品的高強高模碳 纖維產業化項目開始批產，隨著工藝生產磨合成熟，募投項目進入正常生產狀態。 上述兩大項目投產后，公司高性能碳纖維產品產能顯著提升，助力公司把握下游 對高端碳纖維產品的需求增長機遇，打開業績增長空間。同時，包頭一期年產 4000 噸民用碳纖維項目正在穩步推進中，規劃投資總額 2.35 億元，截至 2021 年 6 月 30 日進度達 30%，公司預計 2022 年上半年投產；該項目能夠豐富公司 的碳纖維產品線，拓寬產品下游應用場景，完善公司的行業布局。在研發投入方 面，公司復合材料板塊先進復合材料研發中心二期工程完工并投入使用，公司研 發條件進一步優化，有望為碳纖維產品持久的市場競爭力提供更加有力的科研支 持。

4.2.2、中復神鷹：碳纖維業務持續放量業績高增，上市募資助力產能擴建

中復神鷹碳纖維股份有限公司成立于 2006 年，經過十余年的技術攻關，突 破了超大容量聚合、干噴濕紡紡絲、快速均質預氧化碳化等核心技術工藝，建成 了國內首條具有自主知識產權的千噸級干噴濕紡碳纖維產業化生產線。公司系統 掌握了碳纖維 T300 級、T700 級、T800 級、M30 級、M35 級千噸級技術和 M40 級、T1000 級百噸級技術，產品型號已基本實現與行業龍頭日本東麗的對標。

主營收入高速增長，市場地位彰顯優勢。公司 2018 至 2020 年主營業務收 入復合增長率達 31.47%，2021 年前三季度實現主營業務收入 7 億元，凈利潤 1.96 億元。自 2019 年以來，國產碳纖維整體呈現供不應求的態勢，產品價格不

斷提高；同時公司產能逐步釋放，憑借優良的產品性能和較短的供貨周期及時響 應了市場需求，推動主營業務收入高速增長，盈利水平持續提升。2020 年公司 碳纖維產量為 3777 噸，占國內總碳纖維產量的 20.98%，位居國內第二，下游 場景覆蓋航空航天、風電葉片、壓力容器等多個領域，為將來向世界一流碳纖維 企業進發的目標奠定了良好的市場基礎。

上市募資助力產能擴增，產品應用多點開花。2021 年 12 月 15 日公司科創 板 IPO 成功過會，擬募資 18.4 億元投入三大產能擴建項目，并補充流動資金。 西寧年產萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目總投資規模 20.6 億元，產品應用于 工業、土木工程、醫療器械、體育用品等方向；一階段 6000 噸產能建設已經完 成，二階段 4000 噸產能建設擬動用募集資金 8 億元，預計 2022 年 3 月前完成， 屆時總產能將達萬噸，有力滿足高用量領域的市場需求，且規模效應下平均生產 成本將進一步降低，提升產品利潤水平。連云港航空航天高性能碳纖維及原絲試 驗線項目擬投資 2.3 億元，預計于 2023 年第三季度試生產，形成年產 200 噸中 高模碳纖維的規模，支持公司把握商用航空領域的市場機遇。上海碳纖維航空應 用研發及制造項目擬投資 3.6 億元，配備 1 條單線滿負荷產能 100 萬平方米/年 的航空預浸料中試線，1 條單線滿負荷產能 200 萬平方米/年的高模預浸料生產 線，預計于 2023 年年底前試生產，推動公司向產業鏈下游延伸獲取高附加值， 顯著放大盈利空間。