【免费】碳纤维行业深度报告：碳纤维：高成长、广空间的新材料优质赛道_40页

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碳纤维：高成长、广空间的新材料优质赛道

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碳纤维行业深度报告

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2021 年 7 月 8 日

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与众不同的观点 ............................................................................................................................. 6

1.碳纤维——材料“黑金”，行业壁垒高、产品附加值大 .................................................................. 7

1.1 碳纤维刚柔并济，下游应用广泛..................................................................................... 7

1.2 高壁垒带来高附加值，提升工艺、实现批量化生产可显著降本增效 ............................... 9

1.2.1 行业技术壁垒高，原丝生产是核心，碳化氧化是关键 ......................................... 9

1.2.2 碳纤维生产成本高，提高工艺、批量化生产均为降本良策 ................................ 12

1.3 我国碳纤维产业方兴未艾，潜力巨大 ........................................................................... 14

2、师夷长技，详解美、日碳纤维崛起之路 ................................................................................. 16

2.1 正视与国外差距，是短板亦是上升空间 ........................................................................ 16

2.2 他山之石：技术创先机、政策育土壤、应用拓市场 ...................................................... 18

2.3 航空为先——东丽与赫氏的腾飞之路 ........................................................................... 21

2.3.1 日本东丽：积淀 50 余年，航空布局终迎开花结果 ............................................. 21

2.3.2 美国赫氏：深耕复材应用，打造美国航空航天碳纤维标杆 ................................. 23

3.全球市场极速扩张，国内航空航天需求潜力巨大 ...................................................................... 25

3.1 国际市场：航空航天占据主导，风电叶片增速强劲 ....................................................... 25

3.2 国内市场：航空航天占比不足，体育休闲、风电叶片为需求主要来源 .......................... 26

3.3 碳纤维为航空航天必备新材料，未来增量需求有望破万吨 ............................................ 27

3.3.1 碳纤维正推动航空航天迈入轻量化时代 ............................................................. 27

3.3.2 装备升级放量、民航需求爬坡，碳纤维新增需求破万吨 .................................... 29

4.高端民用多点开花，国产替代迎成长风口 ................................................................................ 32

4.1 风力发电将成碳纤维行业新驱动................................................................................... 32

4.2 碳纤维，引领新能源汽车材料革命 ................................................................................ 33

4.3 我国碳纤维进口替代特征初显，未来可期 ..................................................................... 34

4.4 国内供给格局：高端聚焦技术创新，低端发力降本增效 ................................................ 35

4.4.1 高端品供应商屈指可数，核心企业强者恒强 ...................................................... 35

4.4.2 传统市场直面国际巨头竞争，降本增效是关键 .................................................. 37

分析师声明 .................................................................................................................................. 40

免责声明 ..................................................................................................................................... 40

评级说明 ..................................................................................................................................... 40

风险提示 ..................................................................................................................................... 40

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图表目录

图表 1 ：材料发展史与人类发展史紧密相连 ....................................................................................... 7

图表 2 ：碳纤维性能显著优于其他材料 .............................................................................................. 8

图表 3 ：我国碳纤维与东丽碳纤维分类标准 ....................................................................................... 9

图表 4 ：各牌号碳纤维对应拉伸模量和拉伸强度 ................................................................................ 9

图表 5 ：碳纤维生产流程 ................................................................................................................... 9

图表 6 ：碳纤维产业链全景图 .......................................................................................................... 10

图表 7 ：目前湿法纺丝应用最为广泛 ............................................................................................... 11

图表 8 ：碳纤维纺丝工艺流程 .......................................................................................................... 11

图表 9 ：碳化氧化过程须对温度进行严格控制 ................................................................................. 11

图表 10 ：碳纤维碳化氧化流程 ........................................................................................................ 11

图表 11 ：同一品种碳纤维每经一级深加工价格都将实现飞跃 .......................................................... 12

图表 12 ：2016-2019 年制造费用为中简科技碳纤维产品主要成本................................................... 12

图表 13 ：2016-2019 年制造费用为光威复材碳纤维产品主要成本................................................... 12

图表 14 ：碳纤维各生产环节成本情况 ............................................................................................. 13

图表 15 ：原丝占碳纤维成本比重达 51% ......................................................................................... 13

图表 16 ：原丝/碳纤维生产成本随产能扩大而显著降低 ................................................................... 13

图表 17 ：降低碳纤维生产成本路径 ................................................................................................. 14

图表 18 ：历经半个世纪发展，国内碳纤维产业方兴未艾 ................................................................. 15

图表 19 ：政策扶持加快碳纤维产业化进程 ...................................................................................... 15

图表 20 ：碳纤维产业发展逻辑 ........................................................................................................ 16

图表 21 ：工艺、设备核心技术未有本质突破，有产能无产量现象严重 ........................................... 17

图表 22 ：国内、外碳纤维龙头企业产业链覆盖情况 ........................................................................ 17

图表 23 ：我国碳纤维产业发展的主要瓶颈 ...................................................................................... 18

图表 24 ：碳纤维始于白炽灯灯丝 ..................................................................................................... 18

图表 25 ：美苏军备竞赛，碳纤维重登材料舞台 ............................................................................... 18

图表 26 ：1970-1990 年是碳纤维技术突破、应用场景持续拓宽的时期 ........................................... 19

图表 27 ：1990-2000 碳纤维迎并购浪潮，世界寡头格局初步形成................................................... 19

图表 28 ：号称碳纤维飞机的 A350 ................................................................................................... 20

图表 29 ：日本政府支持碳纤维领域技术研发的主要项目 ................................................................. 21

图表 30 ：东丽公司碳纤维收入 15 年增长，2019 年收入达 2369 亿日元 ......................................... 21

图表 31 ：东丽全业务版图 ............................................................................................................... 22

图表 32 ：2019 年赫氏碳纤维复材收入 18.6 亿美元，同比增长 5% ................................................ 23

图表 33 ：2006-2019 年赫氏碳纤维复材营业利润 CAGR 为 10% .................................................... 23

图表 34 ：2019 年赫氏航空航天业务占比达 87%，2005-2019 年商业航空航天强势崛起 ................ 23

图表 35 ：2019 年全球碳纤维需求达 10.4 万吨，同比增长 12% ...................................................... 25

图表 36 ：2019 年全球碳纤维下游需求量结构 ................................................................................. 25

图表 37 ：2019 年全球碳纤维需求产值结构 ..................................................................................... 25

图表 38 ：2019 年我国碳纤维需求达 3.8 万吨，同比增幅 22% ........................................................ 26

图表 39 ：2019 年风电叶片、体育休闲为国内碳纤维主要需求来源 ................................................. 27

图表 40 ：2019 年我国与世界碳纤维需求结构差异较大（千吨）..................................................... 27

图表 41 ：世界范围内先进战斗机已大量使用碳纤维复合材料 .......................................................... 27

图表 42 ：碳纤维在 F-22 战斗机上的应用 ........................................................................................ 28

图表 43 ：碳纤维复合材料在美国战略导弹上的应用实例 ................................................................. 28

图表 44 ：飞行器减重可带来极大经济效益 ...................................................................................... 29

图表 45 ：民航飞机碳纤维复合材料需求强烈 ................................................................................... 29

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图表 46 ：2019 年我国军机数量仅为美国的四分之一（架） ............................................................ 30

图表 47 ：我国三、四代战斗机数量落后于美国 ............................................................................... 30

图表 48 ：我国各机型数量均小于美国 ............................................................................................. 30

图表 49 ：军机迭代将新增 8210 吨碳纤维需求，市场规模达到 328 亿元 ........................................ 31

图表 50 ：国产客机在手订单兑现将产生 1383 吨碳纤维复材需求，市场规模超 55 亿元 ................. 31

图表 51 ：风力发电系统结构 ............................................................................................................ 32

图表 52 ：叶片长度相同时碳纤维复合材料重量更低 ........................................................................ 32

图表 53 ：2019 年全球风电累计装机容量突破 650GW .................................................................... 32

图表 54 ：2019 年各国全球陆上风电新增装机容量占比 ................................................................... 33

图表 55 ：2019 年全球各国海上风电新增装机容量占比 ................................................................... 33

图表 56 ：宝马 i3 中碳纤维材料的应用 ............................................................................................ 34

图表 57 ：碳纤维助力汽车产业实现轻量化蜕变 ............................................................................... 34

图表 58 ：2014-2019 年我国新能源汽车产量 CAGR 达到 71.4% .................................................... 34

图表 59 ：2014-2019 年我国新能源汽车销量 CAGR 达到 100.3% .................................................. 34

图表 60 ：2019 年大陆从日本、台湾进口量最大（按量） ............................................................... 35

图表 61 ：2019 年大陆总日本、美国进口金额最大（按金额） ........................................................ 35

图表 62 ：中简科技、光威复材、江苏恒神及中复神鹰为我国高端碳纤维赛道主要玩家 .................. 36

图表 63 ：2013-2019 年中简科技研发支出增长近 3 倍 .................................................................... 36

图表 64 ：2014-2019 年光威复材研发支出增长超 2 倍 .................................................................... 36

图表 65 ：中简科技营收与利润基本均来自航空航天领域 ............................................................... 36

图表 66 ：光威复材碳纤维及织物主要应用于航空航天领域 ............................................................. 36

图表 67 ：日本提供全球 49%的小丝束碳纤维产能 ........................................................................... 37

图表 68 ：美国提供全球 89%的大丝束碳纤维产能 ........................................................................... 37

图表 69 ：2019 年以来企业纷纷宣布扩产计划 ................................................................................. 38

图表 70 ：2019 年传统领域国内部分企业原丝及碳纤维运行产能..................................................... 38

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与众不同的观点

我们认为，目前市场对碳纤维产业所关注的点主要集中于以下五个方面：1）碳纤维行业如何降本增效？2）当前

国内外碳纤维产业发展差距在哪？3）国外龙头的成长对国内企业有和借鉴？4）碳纤维赛道未来市场空间有多

大？5）国内企业竞争格局未来将如何演变？

本报告详细梳理了国内外碳纤维发展脉络，总结行业特征、测算市场空间，并对未来竞争格局做出了明确的预判：

碳纤维是航空航天新装备必选的材料“黑金”，行业技术壁垒高，产品附加值大。1）碳纤维质量轻，强度大，兼

具抗疲劳、耐腐蚀特点，作为航空航天材料可使结构质量减轻 30%-40%；2）高端碳纤维生产难度大、成本高，

原丝生产是核心，碳化氧化是关键，各环节精度、温度和时间的控制都将影响最终成品质量；3）据江苏恒神招

股书统计，碳纤维产业链下游产品附加值更高，航空领域碳纤维复材价格达 8000 元/公斤，较原丝翻 200 倍。

如何降本增效：提高各环节工艺，批量化生产将带来规模效应，显著降低生产成本。1）碳纤维是新兴材料，更

是“贵族”材料，制造费用通常占生产总成本的 70%以上，而原丝投入与碳纤维产出比仅为 2.2:1，高端型号成

本更是居高不下；2）据《碳纤维企业如何夸过高成本这道坎》统计，原丝/碳化/氧化环节占制造费用比重近 90%，

通过采用新纺丝技术、缩短预氧化时间、更新炭化炉材料等手段可有效降低成本；3）提升产量可带来规模效应，

据《碳纤维产业化发展及成本分析》统计，原丝和碳纤维的产能与生产成本呈反比关系，千吨级碳纤维产线每年

成本较百吨级产线降幅达 18%。

正视差距，师夷长技，探究日本东丽与美国赫氏的崛起之路。1）我们将“技术创新、政策扶持、应用升级”总

结为驱动碳纤维产业发展的核心要素，而现阶段国内碳纤维行业仍存在基础科学尚未探明、核心技术亟待突破、

下游“不会用”且“用不好”等问题；2）日本东丽为全球碳纤维龙头，2019 年碳纤维收入突破 130 亿元。半个

世纪前，东丽以体育休闲领域切入碳纤维市场，并不断加大研发投入，实行“全球布局”战略，促进产能与需求

进一步匹配，最终依靠为波音、空客等厂商供货，率先实现高端碳纤维批量化、规模化生产；3）美国赫氏侧重

复材应用，2019 年碳纤维复材收入超 120 亿元，其聚焦复合材料应用 70 余年，依托美国军/民用航空航天的飞

速发展，通过外延并购叠加内生增长，一跃成为美国航空航天碳纤维标杆。

新装备“数量爬坡+单机用量大幅提升”，航空航天催生超 300 亿元增量市场。1）2019 年我国碳纤维市场需求

虽达 3.8 万吨但航空航天需求仅占 4%，较国际水平（超 20%）仍有巨大提升空间；2） “新一代机型放量+单机

利用量大幅提升”叠加，碳纤维需求“乘数效应”尽显：据我们测算，我国航空装备升级换代，未来将新增碳纤维需

求或将超过 300 亿元。3）“十四五”将是国防建设关键期，我们预计未来碳纤维在无人机、导弹、卫星等航空航

天新领域应用也有望迎来爆发拐点。

国产化替代提速，核心企业强者恒强。1）除航空航天外，近年来风力发电、新能源汽车等高端领域碳纤维需求

均增速强劲；2）2019 年我国碳纤维国产化率为 32%，国内碳纤维供应量已连续两年增幅超过 30%，国产化替

代步伐正不断提速；3）现阶段我国从事碳纤维材料研制及生产的单位近百家，但能够生产符合航空航天标准的

高性能碳纤维企业屈指可数，以中简科技、光威复材为代表的行业龙头具有技术、产能等方面优势，叠加其下游

客户粘性高，议价能力较强，未来龙头地位有望不断稳固，强者恒强。

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