2017年碳纤维行业研究报告
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导语
据中国产业信息网统计，2011年全球碳纤维需求量为4.41万吨，2016年全球碳纤维需求达到了7.65万吨，年复合增速11.6%，预计到2020年需求量将达到11.2万吨，复合增速将保持在10%左右。
来源：代鹏举，陈博 国海证券研究所
▌碳纤维材料前景广阔，全球市场需求旺盛
碳纤维是由有机纤维在1000°C以上裂解碳化形成的含碳量高于90%的无机纤维，碳纤维呈黑色，其质轻、强度高，同时具有易于成型、耐腐蚀、耐高温等多种优良性质，已经被广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业等诸多领域。
由于碳纤维材料具有质轻、高强度、高模量的优异性能，使其在航空航天、风电叶片、工业材料、汽车制造和体育休闲用品等领域具有极高的应用价值，因此碳纤维被称为是21世纪的“黑色黄金”。
据中国产业信息网统计，2011年全球碳纤维需求量为4.41万吨，2016年全球碳纤维需求达到了7.65万吨，年复合增速11.6%，预计到2020年需求量将达到11.2万吨，复合增速将保持在10%左右。
2014年全球碳纤维市场的需求区域分布显示，北美需求占比36%，欧洲占比27%，日本占比20%，其他国家占比18%。
就2016年全球碳纤维需求分布领域而言，风电叶片领域占比23%，航空航天领域占比22%，休闲体育领域占比16%，汽车领域占比12%，四者合计占比73%。
由于具有质轻、高强度的属性，碳纤维在航空航天领域有广泛应用。
碳纤维相对于钢或铝，减重效果可以达到20%至40%，在航空航天领域，主要应用于飞机的结构材料(占飞机重量的30%左右)，因此综合来看碳纤维的使用能使飞机重量减轻6%至12%，从而显著地降低飞机的燃油成本。
在航空航天领域，碳纤维最早用于人造卫星的天线和卫星支架的制造，同时因其耐热耐疲劳的特性，碳纤维在固体火箭发动机壳体和喷管上也得到了广泛应用。
2020年汽车领域对碳纤维需求量有望达到1.1万吨，年复合增长率将保持在5%左右。
随着环保标准标准趋严以及低碳生活方式的大力提倡，节能减排已经成为了汽车工业的重要研究课题。
2020年风电叶片领域的碳纤维需求量将达到2.7万吨，未来的增长率将维持在10%左右。
2020年体育休闲领域碳纤维的需求量将达到1.4万吨，年复合增长率在3%左右。碳纤维复合材料在高尔夫球杆、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、钓鱼竿和自行车等体育休闲产品中广泛应用。
据估计，全球每年的高尔夫球棒的产量约为3400万副，消耗碳纤维2000吨左右，主要产自美国、中国、日本和中国台湾省;全球碳纤维钓鱼竿的产量约为每年2000万副，消耗碳纤维2000吨左右;网球拍框架的市场容量约为每年600万副，需要碳纤维700吨左右。碳纤维在其他体育项目的应用还包括冰球棍、划船、赛艇、冲浪器械等。
碳纤维复合材料成为铝合金的潜在替代品，市场空间广阔。
随着产业发展的逐步成熟和成本的不断下降，未来在民用领域的巨大潜力将逐步释放。
碳纤维复材凭借轻质、高强、高模、耐高温、耐腐蚀等一系列优异的综合性能，可用于替代金属及合金类材料，其中以铝合金为主要替代领域。
▌碳纤维行业发展六十载，全球产能高度集中
从碳纤维的发展历史来看，第一款现代意义的碳纤维产品是美国科学家于1959年研发的Thormei-25粘胶基碳纤维，同年日本科学家发明了第一款PAN基碳纤维。
1967年日本东丽成功研制出了T300PAN基碳纤维，就此奠定了公司在碳纤维领域的行业龙头地位。
1969年，日本东丽公司又率先研发出了由特殊单体共聚而成的PAN基碳纤维原丝，生产出当时最高强度和模量的碳纤维。
日本企业在上世纪80年代先后研发出了T800、T1000等高性能碳纤维，至今掌握着生产高性能碳纤维的核心技术，占据着全球主导地位。
2016年全球碳纤维理论产能13.9万吨，东丽、帝人东邦、三菱、西格里、卓尔泰克五家企业的产能占据了全球的60%以上。
东丽(3402.T)是最早生产碳纤维的行业龙头之一，目前是世界上第一大碳纤维生产商，不仅产量和销量位居第一位，而且掌握着世界高端碳纤维需求市场份额，引领行业持续发展。
帝人东邦是全球第二大碳纤维制造企业，在全球各地布局碳纤维及其复合材料生产基地，帝人东邦自2012年实现业务重组后碳纤维板块的盈利能力不断增强。
三菱丽阳是世界上唯一同时生产PAN基碳纤维和沥青基碳纤维的企业，其碳纤维材料与三菱化学控股集团的多种产品业务板块形成了巨大的协同效应，使碳纤维在汽车制造领域的应用具有显著的优势。
西格里是全球最大的碳石墨及相关材料供应商，拥有从碳石墨产品到碳纤维及复合材料在内的完整产业链布局，其碳纤维材料在风电、军工和汽车轻量化领域需求强劲，使其盈利能力不断增强。
▌碳纤维行业技术壁垒高，国产化替代需求迫切
国外龙头企业引领了全球碳纤维的产品与技术，由于碳纤维行业的技术壁垒极高，我国的生产技术不稳定，无论是产能产量还是产品的性能指标都远远落后于国际龙头。
2016年我国碳纤维理论产能虽然达到2.4万吨，但实际有效产出只有3600吨左右，产能利用率仅有15%。与此同时，中国碳纤维的需求量由2011年的0.93万吨增长至2016年的1.96万吨，年复合增速达16%，国内碳纤维的需求持续增长。
目前中国碳纤维80%依赖国外进口，但由于碳纤维军民两用的特性，难以从国外进口高性能的碳纤维产品，进一步加剧了碳纤维的国产化需求，进口替代是国内碳纤维产业发展的主要动力。
发展高端制造业，国内未来碳纤维需求巨大
国内碳纤维的需求增长迅速，行业发展空间广阔
在全球节能减排的压力下，我国民航局在十三五节能减排的规划中指出:到2020年，民航运输绿色化、低碳化水平显著提升，建成绿色民航标准体系，行业单位运输周转量能耗与二氧化碳排放五年平均比“十二五”下降4%以上，行业运输机场单位旅客吞吐量能耗五年平均值较“十二五”末下降15%以上。
飞机在飞行过程中耗油量非常巨大，这主要的原因在于自身重量很大，因此一定的重量减轻，可以起到良好的减排效果。碳纤维等复合材料是比较理想的轻量化材料。
我国自主生产的大飞机C919机身的15%采用了树脂基碳纤维材料,这是民用大型客机首次大面积使用这种材料,在同等强度下,它的重量比传统材料轻80%，疲劳寿命更长。由于大规模采用先进材料，C919整体减重7%左右。
未来十年内，大型民用飞机的国产化需要大量碳纤维增强符合材料的支撑，这给我国碳纤维产业的发展提供了重大机遇。
根据我国2016年民航统计公报，2016年我国民航飞机共2096架，按照年均复合增长率7%计算，到2020年我国民航飞机数量将达2747架，当年新增179架，将为碳纤维行业带来高增长。
新能源汽车轻量化对碳纤维及其复合材料需求潜力大。车身轻量化是节能减排重要途径，这给碳纤维及相关复合材料带来了巨大机遇。
在全球汽车领域,2013年宝马i3率先把碳纤维应用于量产车。随后世界主要汽车主机厂都在碳纤维领域大举投入,如奔驰与东丽成立合资企业,通用与帝人成立合资企业,福特,奥迪,大众,兰博基尼等也纷纷与碳纤维生产企业开始合作。
在国内,光威复材、康得新等多家企业也争相布局碳纤维产业链,推动碳纤维产业化和行业应用。
随着国家对新能源汽车的大力支持，新能源汽车的产销量出现快速增长，从2011年的8000余量，增加到2016年的50万辆，年复合增长率达到128%。但新能源汽车由于电池模块能量密度小，相同功率的新能源汽车质量较传统燃油汽车质量重15%以上，因此新能源汽车对于轻量化有着更迫切的需求。
大功率风电叶片加速轻量化，进一步增加碳纤维需求。风能是清洁、可再生能源，全球多个国家和地区鼓励发展风电产业，未来全球风电装机仍将有较高增长。
▌国内外企业规模差距大，碳纤维近年获国家政策大力支持
目前，日本、欧美等国的碳纤维企业产能普遍在10000吨/年以上，而国内规模较大的均在产能都在千吨级别，很多企业不足千吨。
碳纤维生产的高技术壁垒，以及高额的资金投入，使得整个市场行业集中度非常高。全球真正具有碳纤维研发和生产的企业数量不多，而且集中在欧美和日本等国家。
国内外碳纤维企业的规模差距大是目前客观存在的问题，因此，自“十二五”以来，国家不断积极引导碳纤维产业发展。“十三五”期间又连续发布各项文件指标，重点发展高性能结构材料以及先进复合材料，鼓励积极发展军民共用特种新材料，加快技术双向转移转化，促进新材料产业军民融合发展。
最终预计到2020年，新材料产业规模化、聚集化态势发展基本形成，突破复合材料领域技术制约，建成与我国新材料产业发展水平相匹配的工艺装备保障体系，最终建成较为完善的新材料标准体系，形成一批有国际影响力的新材料企业。
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