碳纖維多少錢一公斤（碳纖維專題報(bào)告）

（報(bào)告出品方/作者：東吳證券，柴沁虎）1.中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)和國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距碳纖維是由聚丙烯腈，或?yàn)r青、粘膠等有機(jī)纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)纖維。其中，以聚丙烯腈（PAN）基為基體的復(fù)合材料力學(xué)性

（報(bào)告出品方/作者：東吳證券，柴沁虎）

1. 中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)和國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距

碳纖維是由聚丙烯腈，或?yàn)r青、粘膠等有機(jī)纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)纖維。其中，以聚丙烯腈（PAN）基為基體的復(fù)合材料力 學(xué)性能優(yōu)良，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，產(chǎn)量約占全球所有碳纖維總產(chǎn)量的 90%以上。

碳纖維具備出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有 最高的比強(qiáng)度和最高的比模量的纖維，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐 蝕、耐疲勞、耐高溫、膨脹系數(shù)小等一系列其他材料所不可替代的優(yōu)良性能。

碳纖維是世界各國(guó)發(fā)展高新技術(shù)、國(guó)防尖端技術(shù)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù) 先導(dǎo)，是我國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中最主要的發(fā)展方向之一。同時(shí)具有明顯的軍民兩用特征， 對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)具有非常重要的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性和決定性作用。

1.1. 發(fā)達(dá)國(guó)家主導(dǎo)了碳纖維的技術(shù)演進(jìn)

日本三大巨頭強(qiáng)勢(shì)壟斷，美、德緊隨其后。日本東麗一直以來(lái)是全球碳纖維制造的 霸主，壟斷波音公司碳纖維的供應(yīng)，2020 年，東麗與東邦、三菱在全球丙烯腈基碳纖維 銷量市占率達(dá) 50%以上。

在碳纖維小絲束市場(chǎng)，東麗、東邦和三菱合計(jì)占據(jù)了全球小絲束碳纖維名義產(chǎn)能的 70%以上，占據(jù)壟斷地位。美國(guó)緊隨其后，美國(guó)赫氏擁有 40 多年美國(guó)軍機(jī)開發(fā)應(yīng)用碳 纖維的經(jīng)驗(yàn)，2020 年赫氏與美國(guó)氰特銷量的市占率達(dá)到 12%。

在碳纖維大絲束市場(chǎng)，日本東麗收購(gòu)美國(guó) ZOLTEK 后成為全球大絲束碳纖維的領(lǐng) 頭羊，日本三菱也開始加大大絲束碳纖維的投入。德國(guó) SGL 公司緊隨其后，2020 年的銷量全球市占率達(dá)到 23%。

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1.2. 存在新冠疫情，全球碳纖維仍維持 3%的增速

2020 年，全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能約為 17.17 萬(wàn)噸。從區(qū)域角度來(lái)看，美國(guó)是產(chǎn)能最多 的國(guó)家，運(yùn)行產(chǎn)能達(dá) 3.73 萬(wàn)噸，占 2020 年全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能的 22%；中國(guó)大陸位居 第二，運(yùn)行產(chǎn)能為 3.62 萬(wàn)噸，占比為21%；日本位列第三，運(yùn)行產(chǎn)能為 2.92 萬(wàn)噸，占 比為 17%。由于技術(shù)不成熟，中國(guó)的碳纖維開工普遍不足，其他國(guó)家和地區(qū)的開工率則 維持在相對(duì)較高的水平。2020 年，全球碳纖維的需求 10.69 萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng) 3%。考慮到存在新冠疫情的沖 擊，潛在需求增速遠(yuǎn)高于這一水平。

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碳纖維的分類方法較多，可以根據(jù)原料進(jìn)行分類，也可以根據(jù)工藝路線或者產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行分類。為了聚焦本報(bào)告的論述內(nèi)容，我們選擇按照產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行分類。按照每束碳纖維中 單絲根數(shù)，碳纖維可以被分為小絲束（1K~12K）碳纖維和大絲束（24K~480K）碳纖維。

早期小絲束碳纖維以 1K、3K、6K 為主，逐漸發(fā)展出 12K 和 24K。小絲束碳纖維 工藝控制要求嚴(yán)格，生產(chǎn)成本較高，一般用于航天軍工等高科技領(lǐng)域，以及體育用品中 產(chǎn)品附加值較高的產(chǎn)品類別，主要下游產(chǎn)品包括飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚桿、高 爾夫球桿、網(wǎng)球拍等。

大絲束產(chǎn)品性能相對(duì)較低但制備成本亦較低，因此往往運(yùn)用于基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。

需要強(qiáng)調(diào)，西方國(guó)家對(duì)我國(guó)實(shí)施嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)的碳纖維主要是小絲束碳纖維。

根據(jù)林剛的估計(jì)，2020 年全球大絲束產(chǎn)品的需求占比 48.3%，比 2019 年提高了 6.1 個(gè)百分點(diǎn)。需求快速增長(zhǎng)的核心原因有三點(diǎn)，首先，風(fēng)電的需求快速增長(zhǎng)，根據(jù)林剛的估計(jì)， 2020 年風(fēng)電的需求同比增長(zhǎng) 20%。其次，航空航天的需求增速有較大下降，由于新冠 疫情沖擊，航空航天的需求增速降低了 30%。最后，由于大絲束產(chǎn)品供不應(yīng)求，也有部 分小絲束產(chǎn)品合股替代。但是整體看，“十四五”期間，大絲束產(chǎn)品的份額仍然會(huì)穩(wěn)步 擴(kuò)張。

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航空航天、風(fēng)電、體育休閑以及汽車是目前碳纖維最重要的幾大應(yīng)用領(lǐng)域。這四大 應(yīng)用領(lǐng)域約占碳纖維總消費(fèi)量的 70%。不過，需要強(qiáng)調(diào)指出，航空航天用碳纖維約占碳 纖維消費(fèi)量的 15%，但是貨值占比則為 37.7%。根據(jù)廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司林剛的估計(jì)，2020 年全球風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維的 消費(fèi)增速估計(jì)在 20%，壓力容器（主要是燃料電池領(lǐng)域）的消費(fèi)增速在 20%，由于單晶 硅熱場(chǎng)材料的猛增，碳碳復(fù)材的全球消費(fèi)增速則接近 80%。展望未來(lái)，風(fēng)電、汽車、壓力容器和碳碳復(fù)材依然是最具前景的幾大應(yīng)用領(lǐng)域。航 空航天用碳纖維則是碳纖維產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

1.3. 高增長(zhǎng)、高對(duì)外依存度是中國(guó)碳纖維的特點(diǎn)

根據(jù)林剛的估計(jì)，2020 年中國(guó)碳纖維的總需求約 4.89 萬(wàn)噸，雖然有新冠疫情的沖 擊但是仍然保持了 29%的增速。實(shí)際上，“十三五”期間，中國(guó)的碳纖維需求增速一直維持在兩位數(shù)以上。受益于下游應(yīng)用的打開，“十四五”期間中國(guó)的碳纖維需求增速可能仍然維持在一 個(gè)非常高的增速水平，林剛估計(jì)，21 年的需求增速可能不低于 20 年。不僅如此，中國(guó)的碳纖維也一直維持著高對(duì)外依存度，2020 年中國(guó)的碳纖維進(jìn)口量 3.04 萬(wàn)噸，約占總需求的 62%，同比增加了 17.5%。

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“十三五”期間，國(guó)產(chǎn)碳纖維技術(shù)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。由于較多國(guó)產(chǎn)碳纖維企業(yè)尚未 實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，產(chǎn)線存在運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。國(guó)產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)“有產(chǎn) 能，無(wú)產(chǎn)量”的現(xiàn)象初步得到緩解。2020 年，中國(guó)大陸的碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為 3.62 萬(wàn)噸，國(guó)產(chǎn)碳纖維的銷量達(dá)到 1.85 萬(wàn) 噸，同比增長(zhǎng) 53.8%，“十三五”期間的平均產(chǎn)量增速 30%。部分企業(yè)，比如中復(fù)神鷹, 裝置開工率基本超過 90%。

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2. 中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重要發(fā)展契機(jī)

碳纖維具有明顯的軍民兩用特征，所以，西方國(guó)家對(duì)我國(guó)碳纖維，尤其是小絲束碳 纖維產(chǎn)業(yè)，實(shí)施嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。

我國(guó)碳纖維的產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以上溯到上世紀(jì) 60 年代，但是直到 2000 年中國(guó)仍未實(shí)現(xiàn) 碳纖維的規(guī)模化生產(chǎn)。國(guó)防軍工用于結(jié)構(gòu)材料的高性能碳纖維幾乎全部依賴國(guó)外產(chǎn)品。 經(jīng)過近 20 年的合力攻關(guān)，國(guó)內(nèi)的碳纖維也只是初步解決了有沒有的問題，成本控制、 高端產(chǎn)品開發(fā)和發(fā)達(dá)國(guó)家存在較大的差距。

不過需要注意，隨著“雙碳”政策的落地，國(guó)內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來(lái)黃金時(shí)刻。 風(fēng)電、電動(dòng)汽車、氫能、光伏等領(lǐng)域都是中國(guó)有比較優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)，也是國(guó)家重點(diǎn)扶持的 產(chǎn)業(yè)。相關(guān)領(lǐng)域的碳纖維需求增速較快，市場(chǎng)容量較大，并且本土企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了相關(guān) 領(lǐng)域的技術(shù)突破。如果能抓住契機(jī)，國(guó)內(nèi)的民用碳纖維產(chǎn)業(yè)有可能實(shí)現(xiàn)反超，進(jìn)而帶動(dòng) 高端碳纖維產(chǎn)品的突破。

2.1. 中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)有完備的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

與西方國(guó)家的發(fā)展歷程不同，中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)模式屬于典型的官產(chǎn)學(xué)研一體化的 發(fā)展模式。

中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)研究可以上溯到上世紀(jì) 60 年代，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)化所李仍元 先生和沈陽(yáng)金屬研究所張名大先生在 1962 年就已經(jīng)開展碳纖維研究工作，但是直到 2020 年仍未實(shí)現(xiàn)碳纖維的產(chǎn)業(yè)化，并且由于久攻不下，國(guó)內(nèi)的研究單位信心不足，避而 遠(yuǎn)之，研發(fā)處于最困難的低谷時(shí)期。

304 專項(xiàng)設(shè)立后，千頭萬(wàn)緒，進(jìn)展不順。這種背景下，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研和分析，專家 組提出了“十五”304 專項(xiàng)在戰(zhàn)略目標(biāo)和運(yùn)行機(jī)制方面進(jìn)行大幅度的調(diào)整，主要包括：明 確 PAN 原絲作為突破口；設(shè)立 PAN 碳纖維獨(dú)立考評(píng)機(jī)制；構(gòu)筑共享公用的表征測(cè)試平 臺(tái)；建立了戰(zhàn)略調(diào)研、專利和技術(shù)信息共享機(jī)制；形成以企業(yè)工程化研發(fā)為核心的體系。

不僅如此，中國(guó)政府注意到碳纖維相關(guān)基礎(chǔ)性研究嚴(yán)重滯后和薄弱，必須提前布局 聚丙烯腈碳纖維的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題研究。先后設(shè)立了多輪 973 專項(xiàng)，從事相關(guān)領(lǐng)域的 研究。

在相關(guān)團(tuán)隊(duì)持續(xù)不懈的努力科技攻關(guān)的基礎(chǔ)上，我國(guó)高性能纖維制備科學(xué)技術(shù)與應(yīng) 用技術(shù)取得了重大突破，從完全依賴進(jìn)口、無(wú)法制備出合格的 T300 級(jí)碳纖維的極為窘 迫尷尬狀況，到 2005 年底，中國(guó)基本實(shí)現(xiàn)了 CCF-1 級(jí)（相當(dāng)于日本東麗 T300）碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，并且開始向國(guó)防工業(yè)供貨。

目前，中國(guó)已經(jīng)建立起 CCFM-550（M55J 級(jí)）、CCF-4（T800 級(jí)）、CCF-3（T700 級(jí)）、CCF-1（T300 級(jí)）的聚丙烯腈碳纖維制備技術(shù)研發(fā)(噸級(jí)試驗(yàn)線)、工程化(百噸級(jí)中試線)和規(guī)模產(chǎn)業(yè)化(千噸級(jí)生產(chǎn)線)較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，規(guī)范標(biāo) 準(zhǔn)初具系統(tǒng)、規(guī)模應(yīng)用格局初步形成，不但解決了國(guó)產(chǎn)高性能碳纖維“有無(wú)”問題，有效 緩解和基本滿足了國(guó)防建設(shè)對(duì)結(jié)構(gòu)材料用國(guó)產(chǎn)高性能碳纖維極為迫切的需求，而且迫使 日美等國(guó)家不得不把中國(guó)作為一個(gè)對(duì)手認(rèn)真看待，大幅度降低碳纖維價(jià)格來(lái)與國(guó)內(nèi)企業(yè) 進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。

2.2. 外部環(huán)境倒逼國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)升級(jí)

西方國(guó)家限制我們發(fā)展主要是小絲束碳纖維，相關(guān)領(lǐng)域存在嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品 禁運(yùn)。對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域用碳纖維，西方國(guó)家一直利用其先發(fā)優(yōu)勢(shì)，在價(jià)格上打壓本土企業(yè)。

2020 年以來(lái)，受全球新冠疫情的影響，全球碳纖維的貿(mào)易整體受到較大沖擊，國(guó)外 碳纖維出口國(guó)內(nèi)的難度加大。2020 年下半年以來(lái)，日本、美國(guó)加強(qiáng)了對(duì)碳纖維出口中國(guó)的政策管控，導(dǎo)致碳纖維 進(jìn)口難度進(jìn)一步較大。2020 年 12 月，因東麗子公司出口碳纖維流入了未獲日本《外匯及外國(guó)貿(mào)易法》許 可的中國(guó)企業(yè)，日本經(jīng)產(chǎn)省對(duì)該公司實(shí)施了行政指導(dǎo)警告，要求東麗子公司防止再次發(fā) 生此類事件，并徹底做好出口管理。從 2020 年底開始，東麗暫停了對(duì)華出口碳纖維業(yè) 務(wù)。2021年2月，美國(guó)總統(tǒng)拜登簽署了行政命令，在聯(lián)邦機(jī)構(gòu)間展開為期100天的審查，以解決四個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的漏洞，其中包括碳纖維，主要目標(biāo)是增強(qiáng)供應(yīng)鏈的彈性， 以保護(hù)美國(guó)免于未來(lái)面臨關(guān)鍵產(chǎn)品短缺。

材料產(chǎn)業(yè)取得突破的核心在于規(guī)模化生產(chǎn)，并且能夠和上下游溝通應(yīng)用過程中需要 解決的問題。海外管控強(qiáng)化和疫情反復(fù)實(shí)際上為本土企業(yè)脫穎而出提供了一個(gè)良好的產(chǎn) 業(yè)發(fā)展環(huán)境。考慮到本土企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大絲束碳纖維的技術(shù)突破，同時(shí)，國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)又在快速 崛起。我們認(rèn)為歐美對(duì)華出口管控加強(qiáng)有可能利大于弊。

2.3. 雙碳政策落地打開碳纖維中長(zhǎng)期發(fā)展空間

中國(guó)是碳纖維生產(chǎn)大國(guó)，但是很多領(lǐng)域都存在兩頭在外的現(xiàn)象，制約了國(guó)內(nèi)碳絲產(chǎn) 業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)林剛的判斷，2020 年，風(fēng)電領(lǐng)域用的碳絲大約 85%依賴進(jìn)口， 制品也有 85%需要出口。雙碳戰(zhàn)略的落地打開了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的市場(chǎng)，為相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品升級(jí)和市場(chǎng)開拓奠 定了較好的基礎(chǔ)。

2.3.1. 風(fēng)機(jī)葉片大型化帶動(dòng)碳纖維預(yù)浸料需求提升

海上化、大型化是風(fēng)電的發(fā)展趨勢(shì)。

當(dāng)風(fēng)機(jī)變大后，全玻璃鋼葉片已無(wú)法滿足葉片大型化、輕量化的要求，而密度、剛 性方面更出色的碳纖維材料則成為了更理想的選擇。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，碳纖 維比玻璃鋼葉片質(zhì)量輕 30%以上。當(dāng)前風(fēng)輪直徑已突破 120m，葉片重量達(dá) 18 噸。采用 碳纖維的 120m 風(fēng)輪葉片可以有效減少總體自重達(dá) 38%，成本下降 14%。

Vestas 是全球風(fēng)電巨頭，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片的規(guī)模化應(yīng)用，其他國(guó)際巨 頭，西門子-歌美颯、GE-LM、Nordex 等均在新的機(jī)型中采用了碳纖維拉擠板制造與測(cè) 試樣機(jī)。

國(guó)內(nèi)風(fēng)電企業(yè)還沒有形成碳纖維葉片的規(guī)模化量產(chǎn)，更多處于樣機(jī)驗(yàn)證階段。基本 是三種工藝并行：預(yù)浸料鋪貼、多軸織物灌注、拉擠板，相對(duì)而言，拉擠板工藝優(yōu)勢(shì)明 顯。

根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)預(yù)測(cè)，2025 年全球風(fēng)電新增裝機(jī)將超過 300GW。其中，海上 風(fēng)電正進(jìn)入加速發(fā)展階段，預(yù)計(jì)在 2020 年-2025 年會(huì)有 40GW 的年均新增裝機(jī)（每年約 占新增風(fēng)電總裝機(jī)量的 15%）。

“碳達(dá)峰，碳中和”戰(zhàn)略的確定，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)風(fēng)電發(fā)電規(guī)模的快速發(fā)展，《風(fēng)能北 京宣言》指出：在“十四五”規(guī)劃中，須為風(fēng)電設(shè)定與碳中和國(guó)家戰(zhàn)略相適應(yīng)的發(fā)展空 間：保證年均新增裝機(jī) 5000 萬(wàn)千瓦以上。2025 年后，中國(guó)風(fēng)電年均新增裝機(jī)容量應(yīng)不 低于 6000 萬(wàn)千瓦，到 2030 年至少達(dá)到 8 億千瓦，到 2060 年至少達(dá)到 30 億千瓦。如按 此規(guī)劃執(zhí)行，到 2030 風(fēng)電市場(chǎng)需要 19-20 萬(wàn)噸碳纖維，而當(dāng)前全球需求不過是 3 萬(wàn)噸。

根據(jù)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)，2016-2020 年間，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模加速上行，新增風(fēng)電裝 機(jī)規(guī)模逐年持續(xù)提高，2020 年新增風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模達(dá) 71.7GW，同比 2019 年的 25.7GW 增 長(zhǎng)了 179.0%，當(dāng)年累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模也達(dá)到了 281.7GW。

根據(jù)中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)風(fēng)能專業(yè)委員會(huì)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)新增裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組的單機(jī) 容量不斷增大，2018 年我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量 2114 萬(wàn)千瓦，其中 2.0MW 以下風(fēng)電機(jī) 組裝機(jī)容量占比從 2008 年的 91%，下降至 2017 年的 7%，十年裝機(jī)容量占比下降了 84%。 2.0MW 及以上風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量從 2008 年的 9%，增長(zhǎng)至 2018 年的 96%，累計(jì)增長(zhǎng)了 88pct。

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國(guó)際風(fēng)電主機(jī)廠普遍將碳纖維拉擠板代工由歐洲轉(zhuǎn)向國(guó)內(nèi)，風(fēng)電葉片已經(jīng)成為國(guó)內(nèi) 最大的，也是增速最快的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

2020 年，全球風(fēng)電葉片碳纖維需求 3.06 萬(wàn)噸，同比增速 20%。根據(jù)林剛的數(shù)據(jù)估 計(jì)，風(fēng)電葉片碳纖維需求量占全球需求總量的比例由 2019 年的 24.59%增長(zhǎng)至 2020 年 的 28.64%。2020 年國(guó)內(nèi)風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維需求量為 2.00 萬(wàn)噸，占國(guó)內(nèi)需求總量的 41%，較 2019 年的 1.38 萬(wàn)噸增長(zhǎng) 45%。

風(fēng)電葉片用碳纖維主要以國(guó)內(nèi)外 T300 級(jí) 24K、48K、50K 等產(chǎn)品為主。海外主要 是東麗旗下卓爾泰克（美國(guó)+墨西哥+匈牙利）、日本三菱、德國(guó)西格里以及臺(tái)塑、土耳 其 Dowaksa，國(guó)內(nèi)的藍(lán)星及碳谷+寶旌的產(chǎn)品也基本能夠滿足下游客戶的需求。

2.3.2. 碳纖維制品是燃料電池儲(chǔ)氫罐的最佳解決方案

與傳統(tǒng)容器用鋼等金屬材料相比，碳纖維具有高比強(qiáng)度及模量、高疲勞強(qiáng)度、高剛 度、高壓承受能力、較低的熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕性和其他優(yōu)異特性。

目前，壓力容器對(duì)于碳纖維的用量整體較少，2020 年全球需求量為 8,800 噸，國(guó)內(nèi) 需求量為 2,000 噸，市場(chǎng)整體處于起步階段。但是燃料電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展有望為儲(chǔ)氫 氣瓶用壓力容器的發(fā)展帶來(lái)轉(zhuǎn)折。

儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)為氫能應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前儲(chǔ)存氫能主要采用高壓氣態(tài)儲(chǔ)運(yùn)氫技術(shù)，其 特點(diǎn)在于利用氣瓶作為儲(chǔ)存容器，通過高壓壓縮方式儲(chǔ)存氣態(tài)氫。通過幾十年的發(fā)展， 儲(chǔ)氫氣瓶已經(jīng)由最初的鋼瓶發(fā)展到目前的復(fù)合材料氣瓶。

根據(jù)歐陽(yáng)明高院士估計(jì)，2025 年，全球燃料電池汽車銷售 100 萬(wàn)臺(tái)，2030 年，全球燃料電池汽車大約 300-400 萬(wàn)臺(tái)。2030 年全球儲(chǔ)氫用碳纖維的需求量大約 18 萬(wàn)噸。

儲(chǔ)氫氣瓶用碳纖維一般 T700 即可滿足要求，按照美國(guó)能源部的技術(shù)路線圖：氫氣 瓶?jī)?chǔ)氫成本需要從現(xiàn)在的 15 美元/度，降低到 8 美元/度，換算成碳纖維成本，價(jià)格大約 12.6 美元/公斤。

中國(guó)儲(chǔ)氫氣瓶用碳纖維的研發(fā)基本和國(guó)際接軌，2020 年 7 月氣瓶安全標(biāo)準(zhǔn)化與信息 工作委員會(huì)發(fā)布了車用四型氣瓶的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。中集安瑞科、斯林達(dá)都在進(jìn) 行儲(chǔ)氫氣瓶的開發(fā)，2020 年 12 月，斯林達(dá)車用 IV 型儲(chǔ)氫瓶通過“三新”評(píng)審，成為 國(guó)內(nèi)首家通過“三新”評(píng)審的車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶制造廠家。

2.3.3. 碳碳復(fù)合材料是單晶硅熱場(chǎng)的最佳解決方案

碳/碳復(fù)合材料主要使用在剎車盤、航天部件、熱場(chǎng)部件等領(lǐng)域。

整體而言，碳/碳復(fù)合材料是碳纖維的一個(gè)相對(duì)小眾的細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，2020 年全球 碳/碳復(fù)合材料的規(guī)模大約 5000 噸，國(guó)內(nèi)的規(guī)模大約 3000 噸。

但是，由于 2020 年國(guó)內(nèi)光伏市場(chǎng)的高速增長(zhǎng)，單晶硅爐領(lǐng)域的需求量迅速增長(zhǎng)， 2020 年國(guó)內(nèi)碳/碳復(fù)合材料的需求增速接近翻倍。

單晶硅爐內(nèi)主要有碳?xì)止δ懿牧虾哇釄濉⒈赝啊⒆o(hù)盤等碳/碳復(fù)合材料。隨著單 晶硅爐的技術(shù)升級(jí)，用碳/碳復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的石墨材料技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。單 晶硅爐相關(guān)領(lǐng)域一般用 T700 碳纖維即可滿足需求。

海外從事單晶硅爐用碳/碳復(fù)合材料的生產(chǎn)企業(yè)主要是 SGL 公司、東海碳素等，國(guó) 內(nèi)主要有湖南金博、中天火箭、西安超碼、航天睿特、博云新材、中南大學(xué)、南方搏云 等。預(yù)制體是碳碳復(fù)材重要的制造環(huán)節(jié)，國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)主要有中材科技南京玻璃纖維研 究院、江蘇天鳥、天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所、宜興飛舟等。

其他應(yīng)用領(lǐng)域方面，燃料電池用碳紙、液流電池用碳?xì)州^為值得關(guān)注。

燃料電池的氣態(tài)擴(kuò)散層 GDL 是以碳紙為基礎(chǔ)的材料，屬于燃料電池的核心材料。 如果按照 2030 年的 300 萬(wàn)臺(tái)燃料電池汽車來(lái)估算，大約需要 1.5 萬(wàn)噸。

2.3.4. 雙碳政策有效提升國(guó)內(nèi)碳纖維的總需求

根據(jù)林剛估計(jì)，到 2030 年，航空航天市場(chǎng)：8-10 萬(wàn)噸；風(fēng)電：19-20 萬(wàn)噸；氫氣瓶 及 CNG 氣瓶：18 萬(wàn)噸；汽車+軌道交通：9-10 噸，碳碳復(fù)合功能材料：5-6 萬(wàn)噸。

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不難看出，除了航空航天市場(chǎng)外，絕大部分的增量市場(chǎng)都在中國(guó)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也是中 國(guó)政府重點(diǎn)鼓勵(lì)的產(chǎn)業(yè)。中國(guó)已經(jīng)有一批企業(yè)可以生產(chǎn)上述的碳絲、復(fù)材，可以這么認(rèn) 為，中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的關(guān)鍵契機(jī)。

2.4. 國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來(lái)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和技術(shù)進(jìn)步的重要契機(jī)

如前所述，風(fēng)機(jī)葉片、儲(chǔ)氫氣罐以及熱場(chǎng)等領(lǐng)域所使用的碳纖維本土企業(yè)已經(jīng)系統(tǒng) 掌握了相關(guān)技術(shù)，并且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，存在的問題是成本略高。在目前的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，出臺(tái)政策和措施，扶持國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅有助于促 進(jìn)國(guó)內(nèi)的風(fēng)能、燃料電池以及光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且對(duì)于提升碳纖維的綜合技術(shù) 水平，降低高端碳纖維產(chǎn)品的成本也有戰(zhàn)略意義。

2.4.1. 國(guó)內(nèi)的裝備水平基本接近發(fā)達(dá)國(guó)家的水平

由于西方國(guó)家對(duì)我們實(shí)施技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)水平和西方發(fā)達(dá) 國(guó)家存在較大差距。實(shí)現(xiàn)碳纖維的產(chǎn)業(yè)升級(jí)千頭萬(wàn)緒，歸根到底，需求是解決一切問題 的抓手。

經(jīng)過官產(chǎn)學(xué)研持續(xù) 20 多年的努力，碳纖維原絲、碳化技術(shù)基本掌握，缺點(diǎn)在于成 本偏高，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不足。

國(guó)內(nèi)碳纖維企業(yè)數(shù)量較多，有 30+家，但是大部分企業(yè)規(guī)模較小，大部分企業(yè)的單 線名義產(chǎn)能僅為 1000 噸，還有很多產(chǎn)能僅為百噸級(jí)，數(shù)十噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場(chǎng)化應(yīng)用 規(guī)模。

相比而言，國(guó)際最大的單線能力為 2700 噸/年，平均單線產(chǎn)能也達(dá)到 1800 噸，其 中日本最大 3 家企業(yè)的碳纖維產(chǎn)品占世界碳纖維市場(chǎng)近三分之一規(guī)模，每家企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模超過萬(wàn)噸，單線產(chǎn)能 1500-2000 噸。2019 年 7 月，吉林精功的大絲束碳纖維#2 號(hào)線一次試車成功。該產(chǎn)線的核心設(shè)備 自主研發(fā)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品性能基本滿足下游用戶的需求，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)大絲束碳纖 維的規(guī)模化生產(chǎn)。

2.4.2. 國(guó)內(nèi)碳纖維產(chǎn)能擴(kuò)張速度較快

國(guó)內(nèi)的碳纖維擴(kuò)產(chǎn)速度較快。擬在建數(shù)目眾多。謹(jǐn)慎起見，暫不考慮新進(jìn)入者，“十 四五”期間的原絲擴(kuò)產(chǎn)體量大約在 30 萬(wàn)噸。對(duì)應(yīng)的碳化設(shè)備的投資規(guī)模約在 90-100 億元。

3. 中國(guó)的碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來(lái)重要發(fā)展契機(jī)

由于國(guó)際形勢(shì)的變化，小絲束碳纖維產(chǎn)業(yè)仍然是我國(guó)碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。但 是發(fā)展小絲束碳纖維和大絲束碳纖維并不沖突。國(guó)內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)在工藝、裝備、品控、操作等環(huán)節(jié)和國(guó)際企業(yè)存在較大的差距， 破解之道在于量，量化一切。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境相對(duì)有好。首先，碳絲企業(yè)盈利好，國(guó)內(nèi)的部分 大絲束企業(yè)，比如吉林碳谷上半年實(shí)現(xiàn)了碳絲的滿產(chǎn)滿銷，毛利率 45.30%，同比增 加 15.24 個(gè)百分點(diǎn)。其次，中國(guó)有完善的碳纖維基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)和較好的信息共享 機(jī)制。整體而言，我們最為看好國(guó)內(nèi)的碳纖維裝備制造業(yè)，其次，國(guó)內(nèi)的民用碳纖 維產(chǎn)業(yè)的投資機(jī)會(huì)可能大于國(guó)防軍用碳纖維產(chǎn)業(yè)。

3.1. 精功科技

公司位于浙江紹興，大股東為精功集團(tuán)，實(shí)際控制人為金良順。紡織機(jī)械和建筑機(jī)械屬于公司的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，太陽(yáng)能光伏專用裝備和碳纖維及復(fù)合材 料裝備是公司近年來(lái)的業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)，公司實(shí)行“以銷定產(chǎn)”的生產(chǎn)模式和直銷方式。光伏設(shè)備領(lǐng)域，公司繼續(xù)優(yōu)化金剛線切片機(jī)、單晶爐進(jìn)行的技術(shù)，并同步實(shí)施氣相 沉積爐項(xiàng)目的開發(fā)。公司碳纖維生產(chǎn)線已形成批量化生產(chǎn)，具備碳纖維生產(chǎn)線整線供應(yīng)和整線解決方案 的能力。截至 2020 年底，精功科技先后完成 1 條 500 噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線的升級(jí)改造和 4 條千噸級(jí)高性能生產(chǎn)線的交鑰匙工程。

公司 2020 年交付的千噸線項(xiàng)目是精功科技最新推出的 2500噸級(jí) 25K/50K大絲束碳 纖維生產(chǎn)線，為吉林精功碳纖維有限公司定制，系國(guó)內(nèi)首條接近全國(guó)產(chǎn)化的千噸級(jí)別生 產(chǎn)線，整線除卷繞機(jī)外，其余全部由精功科技自主完成設(shè)計(jì)、制造、安裝和調(diào)試。由于整線由精功科技總設(shè)計(jì)和制造，避免了以往整線拼湊時(shí)多個(gè)供應(yīng)商之間的相互 干涉和拖延，最終使得生產(chǎn)線于項(xiàng)目啟動(dòng)后 9 個(gè)月內(nèi)完工并一次性滿負(fù)荷開車成功。

該項(xiàng)目不但是 2020 年國(guó)內(nèi)眾多上馬的碳纖維項(xiàng)目中啟動(dòng)最晚，投產(chǎn)最早的，也是 2020 年唯一一條實(shí)現(xiàn)正常投產(chǎn)的新建生產(chǎn)線。其順利開車也標(biāo)志著長(zhǎng)期以來(lái)國(guó)內(nèi)碳纖維 核心裝備受制于歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家的困局有了出路，是國(guó)內(nèi)碳纖維裝備制造歷史沿革中 的又一重大里程碑。

除 2500 噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線外，精功科技也正在根據(jù)市場(chǎng)需求推出定制化產(chǎn)線，正 在建設(shè)的 1 米寬幅 1K/3K/6K 小絲束碳纖維生產(chǎn)線，其產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域更是高端。除此之外，精功科技正在籌備吉林 4 條大碳化線的建設(shè)工作和大絲束預(yù)氧爐的定制工作。在服 務(wù)于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的同時(shí)，精功科技也扭轉(zhuǎn)了碳纖維核心裝備純進(jìn)口的局面，2020 年初順利 在韓國(guó)完成 2000 噸級(jí)高性能碳纖維生產(chǎn)線配套之預(yù)氧爐的交付，其兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo) （風(fēng)速均勻性和溫度均勻性）均達(dá)國(guó)際一流水平。

3.2. 中復(fù)神鷹

中復(fù)神鷹的控股股東為中國(guó)建材集團(tuán)，前身可以追溯到成立于 2006 年的連云港神 鷹新材料有限責(zé)任公司。公司計(jì)劃投資 20.58 億元，在西寧甘河工業(yè)園建設(shè) 1 萬(wàn)噸碳纖維一體化生產(chǎn)項(xiàng)目， 項(xiàng)目分兩期實(shí)施，一期建設(shè)產(chǎn)能 6,000 噸，將在 2021 年陸續(xù)建成投產(chǎn)。原絲、碳絲一體化是公司的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。經(jīng)過多年的探索，公司成功在國(guó)內(nèi)實(shí) 現(xiàn)了干噴濕紡技術(shù)制備高模量碳纖維原絲，并且通過原絲細(xì)旦化技術(shù)、高倍蒸汽牽伸技 術(shù)等實(shí)現(xiàn)原絲取向度的提高，減少原絲表面毛絲的產(chǎn)生，提高了原絲性能。

針對(duì)干噴濕紡高模量碳纖維界面弱的難題，公司開發(fā)了深度表面處理技術(shù)，制備出 了復(fù)合材料性能優(yōu)異的纖維產(chǎn)品。公司的生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)品 CV 值控制在 6%以內(nèi)（國(guó)內(nèi)平均水平 大約 3.2-7.4，國(guó)際水平大約 0.01）。產(chǎn)品已通過德國(guó)勞埃德船級(jí)社（GL）風(fēng)電產(chǎn)品認(rèn)證， 應(yīng)用于儲(chǔ)氫氣瓶、風(fēng)電拉擠板材等領(lǐng)域。

3.3. 吉林化纖

吉林化纖的控股股東為吉林化纖集團(tuán)，吉林化纖集團(tuán)持有吉林化纖 18.82%的股份， 實(shí)際控制人為吉林國(guó)資委。吉林化纖的核心業(yè)務(wù)為黏膠長(zhǎng)絲和短纖，有 8 萬(wàn)噸黏膠長(zhǎng)絲產(chǎn)能和 12 萬(wàn)噸黏膠短 纖產(chǎn)能。按照公司和吉林市國(guó)興新材料產(chǎn)業(yè)投資有限公司簽署的《碳纖維產(chǎn)業(yè)合作框架協(xié) 議》，國(guó)興材料將全力支持吉林化纖發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，將視吉林市碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況、 吉林化纖產(chǎn)業(yè)碳纖維延伸情況，將其持有的部分碳纖維產(chǎn)業(yè)企業(yè)股權(quán)轉(zhuǎn)讓給吉林化纖， 實(shí)現(xiàn)國(guó)有資產(chǎn)證券化。

國(guó)興材料控股的吉林碳谷主要從事原絲的生產(chǎn)，規(guī)劃產(chǎn)能 4 萬(wàn)噸，一期 2 萬(wàn)噸產(chǎn)能 已經(jīng)投產(chǎn)，二期項(xiàng)目穩(wěn)步推進(jìn)中。國(guó)興材料參股的吉林精功規(guī)劃有 1.2 萬(wàn)噸/年大絲束碳纖維，一期工程三條碳絲產(chǎn)線 已經(jīng)全面投產(chǎn)，二期工程穩(wěn)步實(shí)施中。吉林化纖已經(jīng)參股吉林碳谷和吉林精功的股權(quán)。

3.4. 中簡(jiǎn)科技

中簡(jiǎn)科技成立于 2008 年 4 月。根據(jù)科技部以企業(yè)為技術(shù)創(chuàng)新主體的相關(guān)政策要求， 為促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化，山西煤化所將“干噴濕紡高性能 CCF-3（T700）制備技術(shù)”轉(zhuǎn)讓給 中簡(jiǎn)科技。中簡(jiǎn)科技的實(shí)際控制人是楊永崗和溫月芳。楊永崗、溫月芳均為國(guó)內(nèi)碳纖維行業(yè)領(lǐng) 軍人物，楊永崗現(xiàn)為科技部 863 主題專家組成員，2013 年 12 月入選中組部第二批“萬(wàn)人 計(jì)劃”。

自成立以來(lái)，公司始終堅(jiān)持高性能碳纖維的研發(fā)、生產(chǎn)，主營(yíng)業(yè)務(wù)及經(jīng)營(yíng)模式未發(fā) 生變化，已成為國(guó)內(nèi)航空航天領(lǐng)域 ZT7 系列（高于 T700 級(jí)）碳纖維產(chǎn)品的批量穩(wěn)定供 應(yīng)商。公司有兩條碳纖維產(chǎn)線，一條產(chǎn)線產(chǎn)能為 150 噸/年（12K）或 50 噸/年（3K），一 條產(chǎn)線的產(chǎn)能為 1000 噸/年（12K）。

公司的產(chǎn)品聚焦于航空航天用高性能碳纖維，工藝路線為濕法紡絲，已成為航空航 天用戶的批量穩(wěn)定供貨商。公司的 ZT7 系列碳纖維所用的技術(shù)均為自主研發(fā)，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并且已 經(jīng)規(guī)模化生產(chǎn)。公司 ZT7 系列產(chǎn)品生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)自主開發(fā)，生產(chǎn)設(shè)備 98%為自主設(shè)計(jì)， 關(guān)鍵設(shè)備全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化；生產(chǎn)所用關(guān)鍵原輔料均為國(guó)內(nèi)配套或自制；核心控制系統(tǒng)采 用國(guó)產(chǎn)化 DCS 自動(dòng)系統(tǒng)。

3.5. 光威復(fù)材

光威復(fù)材位于山東威海，光威集團(tuán)為公司的控股股東。公司是國(guó)內(nèi)第一家全面突破了 T300 級(jí)碳纖維工程規(guī)模制備，并成為航空集團(tuán)的定 點(diǎn)供貨單位。有適用于軍品的小絲束碳纖維產(chǎn)能 3100 噸/年，2019 年公司公告，計(jì)劃在內(nèi)蒙九原 分兩期實(shí)施 1 萬(wàn)噸大絲束碳纖維，一期規(guī)劃 6000 噸項(xiàng)目于 2021 年投產(chǎn)。

3.6. 吉林碳谷

吉林碳谷的控股股東為國(guó)興公司。公司專注于碳纖維原絲的生產(chǎn)，是首家采用三元水相懸浮聚合兩步法生產(chǎn)碳纖維聚 合物，DMAC 為溶劑濕法生產(chǎn)碳纖維原絲。產(chǎn)品覆蓋了 1K、3K、6K、12K、12KK、 12S、24K、25K、48K 等碳纖維原絲系列產(chǎn)品，全部產(chǎn)品碳化后均可以達(dá)到 T400 的穩(wěn) 定大規(guī)模生產(chǎn)，部分產(chǎn)品亦實(shí)現(xiàn)了碳化后 T700 的穩(wěn)定規(guī)模生產(chǎn)。

公司正在建設(shè) 40,000 噸碳纖維原絲項(xiàng)目，包括 8 條生產(chǎn)線，公司主要根據(jù)產(chǎn)品市場(chǎng) 應(yīng)用發(fā)展、客戶需求發(fā)展決定投資進(jìn)度，截至本報(bào)告發(fā)布已經(jīng)投產(chǎn)了 4 條生產(chǎn)線、2 萬(wàn) 噸設(shè)計(jì)產(chǎn)能，另外 3 條生產(chǎn)線計(jì)劃于 201 年下半年投產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)高性能碳纖維原絲的研發(fā)，公司 2020 年開始建設(shè)一條 300 噸高性能碳纖 維碳化生產(chǎn)線，該項(xiàng)目已于 2021 年 6 月正式投產(chǎn)。

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