碳纤维行业深度研究
1. 碳纤维的介绍（略）
碳纤维（carbon fiber 简称 CF）是一种高强度、高模量的高性能纤维材料，含碳量 90%以上。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。
2. 碳纤维的生产工艺（略）
完整的碳纤维产业链包含一次能源到终端应用的全部过程。从石油、 煤炭、天然气均可以得到丙烯，经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝， 再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维。碳纤维可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料， 可作为生产碳纤维复合材料的原材料；碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合，可制成碳纤维复合材料，再经各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。
生产路径方面，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的生产主要分为三步，第一步是将聚丙烯腈单体和引发剂、链转移剂混合，在溶液中发生聚合反应，得到聚丙烯腈原液，称为碳纤维原丝纺丝原液；第二步是聚丙烯腈原液通过湿法纺丝或干喷湿纺法进行纺丝，得到碳纤维原丝；第三步是原丝经过上油、后拉伸等处理后，送入氧化炉制得预氧化纤维（俗称预氧丝），预氧丝进入碳化炉制得碳纤维，碳纤维经表面处理、上浆即可得到碳纤维产品。
3. 全球下游市场持续增长，碳纤维产品主要为美日公司垄断
3.1. 全球需求: 碳纤维市场保持稳定增长
碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资， 广泛应用于军工、航空航天、体育用品、汽车工业等多个领域。近年来，随着这些领域的不断发展，也拉动了全球碳纤维需求的增长。全球碳纤维总需求已从 2008 年 3.64 万吨，增长到 2019 年的 10.19 万吨，CAGR 为 9.81 ，预计 2020 年全球总需求将达到 11.24 万吨
应用领域中，风电叶片，航天航空及体育休闲领域对碳纤维需求较大
碳纤维材料由于其优良的材料性能，已经被广泛的应用于航空航天（国防）、风电叶片、汽车、船舶、压力容器、建筑、等不同行业。2019 年全球碳纤维需求量最大的三个行业分别是风电叶片、航天航空及体育休闲，分别占比为 24%、22%和 15%。
2018 年，全球碳纤维市场规模为 25.71 亿美元，其中航空航天领域占比最大，达到 49%， 其次是体育休闲与风电叶片领域，占比分别为 13%和 12%。
3.2. 全球供给：全球产能持续增长，供应商多为美日企业
在下游需求拉动下，全球碳纤维产能保持了稳定的增长态势，全球产能已由 2008 年的 6.2万吨，增长到 2019 年的 17.4 万吨，CAGR 为 9.83 ，预计 2020 年有望超过 18 万吨。
由于碳纤维生产工艺流程复杂、研发投入巨大、研发周期较长，使得国际上真正具有研发和生产能力的碳纤维公司屈指可数。美国注重原始创新，日本擅长精细化生产，在碳纤维产业发展中各具优势。
2018 年全球碳纤维产能为 16.5 万吨。根据赛奥碳纤维测算，2018 年中美日三国合计理论产能占比达到全球的 60 ，其中美国占比约为 24 ，日本占比约为 19%，中国约为 17%，尽管中国理论产能占比为世界第三，但主要是以生产低端性能碳纤维为主，高端性能碳纤维生产被美日两国垄断。
从供应商角度来看，全球碳纤维供应市场被日本东丽、日本东邦、日本三菱及美国 Hexcel 等少数几个公司所垄断。日本东丽和美国 Hexcel 是全球经营最为成功的碳纤维生产企业， 主要垄断航空航天高性能碳纤维市场，日本东邦和日本三菱也在高性能碳纤维领域占据了一席之地；其他重点企业也各具特色，在原料多元化、合成体系、纺丝技术、丝束规格等方面具备各自的优势。
随着碳纤维的不断发展，碳纤维在工业领域和航空航天领域的应用范围不断扩大，国外主要厂商也在部署未来产能扩建计划，部分厂商的产能计划如下：
4. 下游市场增长+国产替代+政策支持，我国碳纤维行业迎来发展良机
4.1. 需求端：我国碳纤维需求稳步增长，航天航空及汽车领域市场存在较大发展空间
中国碳纤维总需求已从 2008 年 8.2 千吨，增长到 2019 年的 34.7 千吨，CAGR 为 14.01 ， 高于全球平均水平。2019 年中国碳纤维总需求占全球总需求 34%，预计 2020 年中国总需求将达到 38.94 千吨。
中国体育休闲领域对碳纤维的应用需求最大，占比高达 43.6
对比我国碳纤维需求行业分布与全球碳纤维需求行业分布，可以发现我国当前碳纤维应用主要还是集中在体育休闲领域，占比达 43.6 ，而在航空航天与汽车领域结构占比要远低于全球相应部分碳纤维使用占比，占比为 3.2 和 2.6%。与全球相比，我国航天航空及汽车领域碳纤维市场存在较大发展空间.
中国市场规模达 5.68 亿美元，其中近 77 来源于进口，国产化率较低
中国碳纤维市场及中间材料规模已经达到 5.68 亿美元，其中中国国产规模达 1.62 亿美元，占中国市场规模的 23 。从而，中国近 77 的市场规模来源于进口。日本碳纤维国产金额最高，为 2.3 亿美元，占比 32%。我国碳纤维国产化率较低，未来随国产替代推进，行业将进一步发展。
4.2. 供给端：国产化程度较低且以低端产品为主，国产替代将推动行业发展
随着我国国民经济的发展以及国防工业战略地位的进一步提升，国内碳纤维产业取得了重大突破，产能从 2006 年的 1,330 吨增长至 2018 年的 26,800 吨，年复合增长率达 28.43 。在 2018 年全球理论产能排名中，中国位列第三，但碳纤维行业目前仍处于初级阶段，国产厂商主要以生产 T300 和通用型碳纤维等低端性能碳纤维为主，高性能碳纤维研发生产方面的稳定性、产品离散度等指标与国外优势企业相比存在一定差距.
国产碳纤维厂商主要有中简科技，光威复材，江苏恒神及中复神鹰等。从 2018 年碳纤维国产厂商理论产能上看，中复神鹰理论产能为全国第一，为 6000 吨；江苏恒神紧随其后，其理论产能为 4650 吨，上市公司光威复材及中简科技的理论产能分别为 3100 吨和 1250 吨。另外，我国部分碳纤维企业已实现 T700 级、T800 级高性能碳纤维技术突破，部分产品可对标日本东丽生产的高性能碳纤维产品，各公司产品与东丽公司产品对标情况如下表所示。
随着我国国民经济的发展以及国防工业战略地位的进一步提升，未来几年我国碳纤维需求量将进入一个快速增长的时期，为了满足国内碳纤维的需求，国内供应商正在加速碳纤维产业的布局。中简科技已募投 6.83 亿元发展 1000 吨/年国产 T700 级碳纤维扩建项目；中复神鹰拟投资金额为 50 亿元，建设年产 2 万吨高性能碳纤维及配套原丝项目；上海石化拟投资 35 亿元人民币，建设 2.4 万吨/年原丝、1.2 万吨/年 48K 大丝束碳纤维项目；光威复材拟投资 20 亿元，分三期投入，第一期投入 5 亿元，建设 2000 吨/年碳纤维生产线 1 条。随着国产厂商不断发展，我国碳纤维行业将步入发展快车道。
4.3. 国家政策加码碳纤维行业，行业迎来发展良机
碳纤维产业是国家鼓励的基础性战略性新兴产业，为实现军事和民用重大装备的自主保障， 近年来国家和地方政府出台多项产业政策，支持碳纤维产业的发展。我们预计未来在下游 市场增长、相关企业技术进步及相关行业政策的扶持下，中国碳纤维行业还将持续发展。
5. 碳纤维的应用
5.1. 碳纤维的应用概况
碳纤维具有耐高温，耐磨，导电，导热和一般碳材料的耐腐蚀性的特点，且比重小而柔软， 可以加工成各种纺织品，并与树脂和金属等基材混合，也可以用作结构材料。目前，碳纤维的主要应用领域有航空航天、汽车制造、体育休闲、建筑和工业机械、风电叶片、压力容器等领域。其中以航空航天领域市场最大，单价最高，对碳纤维各项性能的要求也最高。
不同碳纤维型号对应的下游应用如表所示。其中应用在汽车领域的主要强度为通用型，模量为通用型的碳纤维，对应碳纤维型号为 T300 等；应用在压力容器领域的主要是高强型， 模量为通用型的碳纤维，对应碳纤维型号为 T700 等；应用在体育用品领域的主要是强度为通用型、高强型，模量为通用型、标模型的碳纤维，对应碳纤维型号为 T300、T700；应用在工业领域的主要是强度为通用型、高强型、超高强型，模量为通用型、标模型、高模型的碳纤维，对应碳纤维型号为 T300、T700、M40 等；应用在航空航天领域的主要是强度为高强型、超高强型，模量为中模型、高模型的碳纤维，对应碳纤维型号为 T700、T800、M40 等。
5.2. 碳纤维复合材料的应用概况
5.2.1. 航天航空领域
在航天领域，碳纤维复合材料不仅符合航天技术对结构材料减轻质量的要求，还符合对结构材料具有高比模量和高比强度的要求，具有性能和功能的可设计性，在军民航空及国防航天领域发挥着无可替代的作用。航空飞机中使用碳纤维可在不降低强度的条件下有效降低结构质量，实现更高的飞行性能，主要用于机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等部件的生产中。未来国产大飞机的量产及国防军机的更新换代，将推动碳纤维的市场需求上行。
回顾 2018 年全球碳纤维需求市场，航天航空无疑占据重要部分，根据赛奥碳纤维统计，2018 年全球需求总量为 9.26 万吨，航空航天领域碳纤维的需求量为 2.1 万吨，占据总体的23%，较 2017 年增长约 9.38 。国内需求 0.1 万吨，增长 11.11 。航空航天领域所运用到的碳纤维质量要求较高，整体价格昂贵，18 年全球碳纤维的销售金额为 25.71 亿美元，其中航空航天领域为 12.6 亿美元，占比 49%，较 17 年增长 9.56 。由于碳纤维最早应用于航天航空高科技领域，因此全球碳纤维在航天航空领域的需求量整体变化幅度较为平稳，处于稳健上升趋势。
2018 年中国碳纤维应用的总量为 3.1 万吨，而航空航天领域应用占比为 0.1 万吨，占比约3.2。在 2015 年工信部发布的《中国制造 2025 重点领域技术路线图》中，重点强调了“将国产碳纤维复合材料作为新兴关键材料运用到大飞机航空航天等重要领域”作为 2020 年目标，因此未来几年国产碳纤维在航天航空领域的应用市场有望进一步增长。
商用飞机碳纤维市场未来可期
碳纤维复合材料在商用飞机上的应用将拉升全球碳纤维的需求。波音 B787 和空客 A350 生产复合材料商用飞机机身结构复合材料用量均超过 50 。2018 年波音的复材飞机 B787 交付 145 架，较 17 年增长了 6.6%，空客的复材飞机 A350XWB 交付了 93 架。在飞机的各部分中，主要运用碳纤维复合材料的部位有：主机身，机翼，垂直尾翼，发动机及发动机风扇机匣等。
国产大飞机的量产将拉动国产碳纤维的用量。商飞的 C919 是国内首个使用 T800 级高强碳纤维复合材料的民机，目前 C919 用到的复合材料占到其机身结构重量的 12%，其尾翼主盒段和后机身前段使用了先进的第三代中模高强碳纤维复合材料。据 C919 的副总设计师傅国华的预计，未来 C919 的国内保守估计为 2000 架，而中国商飞预测 C919 的市场空间将超过 1000 亿美元。而目前 C919 用到的碳纤维复合材料占到其机身结构重量的 12%。
将复合材料用于制造 C919 的成功经验无疑给下一代 C929 飞机的生产带来了更大的想象， C929 将由中国商飞（COMAC）与俄罗斯联合航空制造集团（UAC）的合资企业：中俄国际商用飞机有限责任公司（CRAIC）进行研制生产，据俄罗斯联合航空制造集团总裁斯柳萨里介绍，未来 C929 飞机的复合材料比重将超过 50%。据前瞻产业研究院预测，未来 20 年国内航空运输市场对复合材料的需求为 5 万吨，年均需求接近 2500 吨，其中碳纤维需
求量约为 1250 吨。工信部发布的《中国制造 2025 重点领域技术路线图》中，将国产碳纤维材料作为国产大飞机的战略材料。随着未来国产大飞机不断放量，兼国家政策予以支持， 商用飞机碳纤维市场未来可期。
以主机结构和发动机结构为例，碳纤维材料在商用飞机中的应用如下：
碳纤维复材主机身提升飞行安全。
大型客机一般要飞行 6 万个起落，每个起落都是一次机身的疲劳过程，这使得金属机身耐疲劳性能大幅降低，也会加速机身金属结构的老化，影响飞行安全。对于采用 CFRP 整体成型构造的机身的而言，它使得机身相对于金属机身段而言减少了近 1500 个左右的铝合金板件和 4 万到 5 万个铆钉等紧固件，整个飞机的零部件减少了近 1/2，简化了制造工艺与减轻飞机重量的同时，也增强了机身的耐腐蚀性。
以波音公司的 787 客机为例，B787 的机身在制作使用了大量的碳纤维复合材料，由于复合材料单位体积的重量只有铝合金的一半，钢的 1/5，大幅度地减轻飞机重量，与相近的热销机型相比要减重 2500kg，使波音 787 飞机节省 20 的燃油中,其中复合材料机身的贡献率达 3%。另外，据原陕飞副总工程师杨超凡研究员称，波音 787 机体大约重 50 吨，其中约 25 吨是用复合材料制造的，在这 25 吨复合材料中，主要是碳纤维增强树脂复合材料。B787 的机身采用有日本东丽和美国 HEECEL 的 T700、T800 型号、IM7、IM8 型号的碳纤维材料，包括：6k、12k 和 24k 以及标准模量 12k 碳纤维布。
碳纤维复材发动机为飞机“减重”。
发动机是飞机的核心部分，发动机的风扇叶片也是发动机最重要的部件之一。一般而言， 推力越大的发动机质量越重，风扇段的质量约占发动机质量的 30-35%。发动机若使用碳纤维、复合材料设计制造的风扇叶片能直接大幅降低了发动机风扇组件的重量，而复杂的叶片结构也能让发动机可以更好地承受鸟击损害，使得叶片更轻、更瘦、更坚韧、也更高效，因此采用含碳纤维的复合材料叶片也成为发展趋势。国外飞机发动机制造商如 GE 等大部分制造商采用的都是由 Hexcel 供应的 IM7/8551-7、IM7/M91 级别的预浸料作为复合材料风扇叶片的增强材料
军用碳纤维未来需求不容小觑。
碳纤维复合材料在结构轻量化材料特性在军用航空的应用领域发挥了无可替代作用。军用飞机将碳纤维复合材料用于机翼、口盖、前机身、中机身、整流罩等主要部件，减轻飞机的重量，增加其有效载荷。
以军事强国美国为例，其最初的 F14A 战机碳纤维复合材料用量仅有 1%，到美国 F-22 和F35 为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量达到 24 和 36%，而 B-2 隐身战略轰炸机上，碳纤维复合材料占比更是超过了 50%，在军用航空领域碳纤维供应商主要是美国的Hexcel,主要的碳纤维型号为较高端的 AS4、IM7、IM8、IM10 等。
因高强高模碳纤维在国防领域具有重要意义，外企在高强高模碳纤维制备技术上一直对国内封锁，其产品也对国内禁运。我国前几年碳纤维材料级别一直处于较低的 T300 级别， 难以用于军用飞机领域。随着近年来技术的创新，我国军用飞机的碳纤维复合材料应用也呈现逐年递增的趋势。目前我国军机保有量与世界主要大国仍有较大的差距，智研咨询发布的《2017-2023 年中国航空发动机市场分析调研及发展趋势研究报告》显示，截至 2016 年我国拥有各型军用飞机共计2942 架，仅为美军的1/5，且我国军用战机以老式战机为主，约 60%的军机将面临退役，未来将以三代、四代战斗机为主，这将为我国军用飞机制造业提供了难得的发展机遇，从而拉动对高端碳纤维复合材料的需求。预测未来 10 年，中国新增三代及四代战机的需求预计在 1000-1500 架左右，碳纤维的年需求量约为 200 吨。国产军用碳纤维以中复神鹰、中简科技、光威复材生产的 T700 级别以上产品为主。
5.2.2. 体育休闲
在体育用品的生产领域中，碳纤维可代替传统木材作为生产原材料。并因具备更轻，更坚硬，更耐用，更具吸收性冲击和振动的优点，在运动领域得到了用武之地，主要用于制造高尔夫球杆、球拍、自行车等运动器械。随着市场对体育用品质量越来越高的要求，体育用品对应的碳纤维市场规模还将进一步增长。
体育用品对应碳纤维需求稳定上行
2018 年，在体育用品生产领域，全球碳纤维需求量为 14,300 吨，占同年碳纤维市场总需求量的 15%，较上年增量 1,100 吨，增幅 8.3%；全球体育用品领域碳纤维市场规模为 3.29亿美元，同比增长 8.22 。同年，在体育用品制造领域中，中国碳纤维需求量达到 13,500 吨，占国内碳纤维市场需求量的 43.6%，较上年增量 1500 吨，增幅 12.5%,国内体育领域销售规模为 87.58 亿元。
体育用品板块中，碳纤维的供应商有日本东丽、光威复材、鲁晨新材料科技有限公司、江苏恒神科技股份有限公司。日常体育器材生产使用到的碳纤维型号包括 T300、M46J 等；专业体育器材生产使用到的碳纤维型号还包括 T700、T800 等。其下游客户包括羽毛球拍制造商 Victor、Witess、尤尼克斯，乒乓球拍制造商红双喜、李宁，自行车生产商捷马、英利达、上海永久、捷安特和钓具制造商光威户外等。
生产技术：成型技术多样化，碳纤维可有效提高体育用品质量
在体育用品生产过程中，通过使用碳纤维复合材料使体育器材成型的技术主要包括缠绕成型技术、模压成型技术、RTM 成型技术和拉挤成型技术。
碳纤维的加入可提高体育器材质量，满足群众对个人体育器材高质量的要求，也可以为公共健身器材安全、卫生提供保障。随着国民经济实力的发展和“全民健身”倡议的普及， 群众有能力参与的体育项目逐渐多样化，健身房的市场规模也逐步扩大，消费者对体育用品的质量要求进一步提升。我们预计在体育产业上行的背景下，体育用品对应的碳纤维市场还将进一步增长。
5.2.3. 汽车制造
碳纤维具有比模量和比强度高、减重潜力大、安全性好等突出优点，几乎可以用于汽车的各个部件，例如外观组件，电池盒，动力总成、刹车系统等，是汽车轻量化的最佳选择。18 年全球汽车领域碳纤维市场规模为 1.94 亿美元，同比增长 10.22 ；全球汽车碳纤维用量为 1.08 万吨，同比增长 10.20 ，占全球碳纤维总用量比例与 2017 年基本持平。国内汽车领域碳纤维销售额为 4.61 亿元，碳纤维用量为 800 吨，同比增长 33.33 。目前各大型 汽车公司都在不断尝试使用碳纤维来提高车辆的性能，随着新能源汽车的发展，预计未来 碳纤维在汽车领域的需求将进一步快速增长。碳纤维在汽车制造领域的主要应用有电池盒、刹车系统、CFRP 轻量化组件等。
电池盒
随着全世界新能源汽车的普及以及燃油车销量的逐渐下滑，欧盟 2030 年禁售燃油车方案的提出，电动车势必成为未来汽车发展的主流。电池作为电动车的动力核心及重要的部件之一，将成为车企研发的重点。碳纤维布及碳纤维盖板在电池盒领域拥有广泛的应用，不仅可以减轻整车重量，节能减排，还具有良好的防火性能，能够切实保护驾乘人员的安全。因碳纤维用于电池壳成本相对较高，且在 2015 年以前电动车销量较少，难以通过扩大规模来降低成本，碳纤维在电动车中的普及率一直较低。随着燃油车逐渐退出市场，汽车品牌效应提高，人们更愿意为高价的电动车买单，对应汽车部件得以大量生产，碳纤维的成本可通过规模效应实现降低。预计未来碳纤维在电动车领域的应用市场还将进一步快速增长。
刹车系统
汽车的刹车功能与汽车的安全性能息息相关。电动汽车的加速性能远远优于燃油车，因此电动汽车性能的提高对刹车系统提出了更高的要求，碳纤维与陶瓷组成的刹车系统具有热稳定性、耐磨性等多种优势。不过目前碳纤维刹车系统价格十分高昂，在技术没有突破以实现成本降低的前提下，难以大规模量产。
CFRP 轻量化组件
碳纤维材料具有优异的疲劳强度、高耐化学性、耐腐蚀性能，适合作为汽车外观及内饰组件，以减轻整车重量，实现节能减排的目标。在环保政策趋严的形式下，轻量化组件的应用将日益广泛。此外，轻量化组件对技术及材质要求较低。在制作时，可以通过短切碳纤维、磨碎碳纤维进行混配模成型加工，来降低碳纤维材料的成本，从而扩大碳纤维在轻量化组件市场的规模。
5.2.4. 风电叶片
风电叶片是风力机用于发电的重要组成部件。因碳纤维质量轻，风电叶片中部分结构使用碳纤维或碳纤／玻纤混合材料在性能及综合成本上将更具优势。根据测算，40m 以上的风电叶片中关键结构如梁帽、主梁使用碳纤维复合材料一方面可使叶片自重减少 38％，成本降低 14％；另一方面可以提高叶片抗疲劳性能，提高输出功率。未来风力发电将向大功率、长叶片、轻量化方向迈进，当风力机超过 3MW、叶片长度超过 40 米时，碳纤维己成为必然选择。
风电叶片领域应用概况
风电叶片是风力机用于发电的重要组成部件，是利用风力带动风电叶片旋转，将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。碳纤维在风电叶片的生产制造过程中可有效减轻叶片质量、提高叶片强度与刚性，满足叶片长度增加的设计需求。2017 年，低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展，碳纤维在风电领域持续高速增长，预计将于 2020 年将达到 3.1 万吨。
在风电叶片的生产制造中，碳纤维可运用于主梁帽、蒙皮表面、叶片根部、防雷系统和靠近叶尖部分，其作用分别如下：
① 应用于主梁帽上，使叶片的重量明显降低，并且提升叶片的刚度。
② 应用于蒙皮表面，有利于提高叶片抗压力和拉力的能力。
③ 应用于叶片根部，能够提升根部材料的断裂强度和承载强度，降低根部螺栓的压力；使螺栓数量增多，巩固叶片与轮毂连接处的性能，提升静态强度和疲劳强度。
④ 应用于防雷系统，叶片前后缘经过特殊设计，使叶片有效避免雷击，保障叶片相关性能。
⑤ 应用于靠近叶尖部分，能够降低重量，降低轮毂上的负载；通过相关方法与措施，可以使叶片振动方向和强度得到保证。
下游需求：装机产能增长，风电叶片领域碳纤维市场需求持续上行
2018 年，在风电叶片制造领域，全球碳纤维需求量为 22,000 吨，占同年碳纤维市场总需求量的 23.8%，较上年增量 2,200 吨，增幅 11.11 ；同年，风电叶片制造领域中，中国碳纤维需求量达到 7,000 吨，占国内碳纤维市场需求量的 22.6 ，较上年增量 3940 吨，增幅 129 。
2018 年我国风电叶片制造领域所使用的碳纤维均为进口。据彭博新能源统计，2018 年全球海上风电新增装机容量为 4.3GW，中国市场新增装机容量为 1.7GW；同年全球陆上风电新增装机容量为 45.4GW，中国市场新增装机容量为 19.3GW。目前全球和中国的风电装机容量均处于上行阶段，预计将利好对应碳纤维需求市场。
市场格局方面，就板块拆分来看，风电叶片可主要分为陆上风电和海上风电。生产陆上风电叶片所需的碳纤维型号主要为 T300 级碳纤维、碳纤维增强材料与碳纤维复合材料，其下游客户主要有 Vestas、GE、Siemens Gamesa、金风科技、远景能源等。海上风电叶片所需的碳纤维型号主要为日本东丽 T620s 级碳纤维、T700 级碳纤维、T300 级碳纤维和美国卓尔泰克 P35 碳纤维。其供应商主要为日本东丽，国内的光威复材、恒神科技等，下游客户主要有 Siemens Gamesa、vestas 等。目前，VESTAS 基本掌握了全球最低成本的碳纤维资源（大约 13-14 美元/公斤），已经成为全球碳纤维产业最大的用户，且增长迅猛。
目前环境污染带来的危害与影响已扩散至全球，火电煤燃烧发电对大气环境造成的污染推进更加环保的发电设备应用进程，风电叶片在未来具备极大的发展潜力。同时，海上风电面临海上风力大、叶片易受磨损等问题，因此对叶片强度、耐久度提出了更高的要求。碳纤维的加入可以提升叶片的强度以及耐久度，适用于海上风电叶片制造，预计未来对应市场需求将进一步提高。此外，我国碳纤维国产化率较低，未来在风电叶片领域中，我国在研发大丝束碳纤维等可替代进口碳纤维方向上仍有较大提升空间。
5.2.5. 压力容器
碳纤维复合材料由于其密度低质量轻，较高的比强度和比刚度，使得容器可以在不增加壁厚的情况下达到抗高压的效果，提高储存气体密度，广泛应用在储氢罐、氧气罐、压力罐、拖车长管方向。我国压力容器行业碳纤维需求量占世界需求量 17%，但是受限于国内工艺水平，压力容器用碳纤维主要依靠进口。
压力容器：碳纤维主要应用缠绕成型工艺，T700s 型号应用广泛
压力容器是指是指盛装气体或者液体，承载一定压力的密闭设备，广泛于工业、民用、军工等领域。碳纤维具有轻质量、高强度、高比模量的特性，可以使碳纤维缠绕增强材料应用于压力容器后的重量减轻，同时提升容器抗爆破性能，拉伸强度，拉伸模量等力学性质。
碳纤维应用在压力容器细分领域当中均采用缠绕成型工艺，即连续纤维或布带经过树脂胶液浸渍，按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品。碳纤维缠绕成型后，可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的优势。T1000G 型号的碳纤维主要运用与卫星压力罐的制造，而其他产品制造主要用到 T700s 型号。
压力容器：国产替代空间大，氢能计划拉升需求上行
根据赛奥碳纤维统计，2018 年，全球碳纤维需求总量为 9.26 万吨，压力容器碳纤维需求总量为 6200 吨，占全球碳纤维总需求量的 6.7%。相比较于 2017 年，压力容器碳纤维用量需求增长了 600 吨，增幅 10.7 ，全部市场持续增长。国内市场方面，2018 年，中国市场压力容器碳纤维需求 1200 吨，相比较于 2017 年，需求增长 200 吨，增幅 20 。
压力容器具体细分领域包括：1、服务于石油储存运输业的天然气汽车储罐，其下游客户主要为埃克森美孚、壳牌。2、应用于急救安全器材领域的氧气罐，其下游客户主要为 3M 和霍尼韦尔。3、服务于下游航空航天领域的卫星压力罐，下游客户主要为 NASA 等航天机构。
在压力容器碳纤维领域，国产碳纤维还处于试验阶段，主要供应商还以三井物产、日本东丽等为主。行业所需碳纤维基本依赖于美国、日本进口，国产替代空间较大。
2019 年，工信部对外表示，将会大力推进我国氢能产业发展，随着国家“氢能”计划的逐步落实，按照计划，2030 年燃料电池汽车数量和加氢站数量将会比 2020 年翻十倍。该计划对氢的存储和运输的高压压力容器提出了巨大的需求。未来氢存储运输压力容器的增长， 有望带动在氢存储运输相关碳纤维材料需求上行。
5.2.6. 建筑
碳纤维高强度、高韧性的优点，因此在桥面加固、楼板加固、抗震加固等工程中普遍使用碳纤维加固技术。其下游客户主要为房屋、桥梁施工单位，如中国铁路总公司，美国桥梁公司等。主要供货厂商主要为日本东丽、中国建材集团等碳纤维制造企业。所用碳纤维产品型号主要为东丽 TL520（碳纤维层压板），东丽 UT70-20（T700SC 碳纤维布）等。随着我国“旧房改造”政策的支持，旧房改造市场将进一步提升，从而推动建筑碳纤维材料市场规模的扩大。
2018 年全球在建筑领域的碳纤维用量为 3500 吨，同比上涨 9.38 ，建筑领域碳纤维用量占全球总用量 4%，较 2017 年上涨了 0.2 个百分点；2018 年全球在建筑领域的碳纤维市场为 7 千万美元，同比上涨 12.5%。2018 年中国在建筑领域的碳纤维用量为 2000 万吨，同比上涨 11.11 ；建筑领域碳纤维用量占全国总用量比例为 6.5%，同比下降 1.2 个百分点。整体来看，建筑领域碳纤维的销量有所上升，价格较为稳定。
性能优势：强度高，施工难度低
在建筑加固补强方面，东丽层压板的拉伸强度是 2,400N/mm2，是铁板拉伸强度的 10 倍；同样体积的碳纤维重量仅为铁的 1/5，且不增加死负荷。耐久性方面，铁易生锈，碳纤维不会生锈，碳纤维的耐久性显著优于铁。同时，碳纤维层压板的加工方法较为简单，无需重型机械，可进行线装施工。碳纤维板本身的弯曲补强效果显著，经过 2 块东丽层压板补强的后的钢筋，负重极限可达 100KN，未经过层压板补强的钢筋，负重仅为 40KN。经过碳纤维板补强后，钢筋的弯曲耐力也能得到显著的改善。补强后的短期允许耐力是补强前短期允许弯度耐力的 2 倍。可有效改善对应建筑体力学性能。
建筑用碳纤维下游分类应用：旧房改造、桥梁维修将提升下游市场
碳纤维用于建筑领域主要可分为旧房改造、桥梁维修及经营场所改造等领域，其中旧房改造和桥梁维修市场增速及增长空间较大，预计拉升对应市场上行。
旧房改造：政策支持，旧房改造将会成为建筑碳纤维市场的增量市场
对于本身承载力较差的房屋，使用钢筋混凝土进行加固会使整体结构承受较大的压力，反而不利于房屋的加固补强。在这种情况下，重量轻、强度高的碳纤维将会成为重要的加固材料，得到广泛的应用。“旧房改造”政策与居民生活水平的不断提高，都会促进旧房改造市场的扩大，从而提高建筑碳纤维材料的需求量。
政策方面，2019 年 12 月 10 至 12 日在北京举行的中央经济工作会议就提出：要加大城市困难群众住房保障工作，加强城市更新和存量住房改造提升。消费能力方面，我国居民收入不断提高，居民对居住环境的要求也在不断提高。2010 年我国住宅建筑面积翻新率为18.3%，2012 年增长至 23.6%，从纵向上反映出我国住宅平均装修更新周期的缩短；与美国横向对比，当前美国住宅建筑面积翻新率已经超过 50%，说明我国未来翻新率仍会有可观的提升。
总体来看，政策的支持与居民生活水平的提高将会极大促进旧房改造市场的发展，从而推动建筑碳纤维材料市场规模的扩大。
桥梁维修：桥梁、隧道量大幅上升，维护桥隧将提高碳纤维用量
碳纤维在桥梁补强方面的应用由来已久，目前主要是通过使用碳纤维织物及树脂，对老危建筑进行现场粘贴的方式，或者用碳纤维层压板现场夹固的方式来实施。2000 年以来我国公路桥隧及铁路运营里程都有大幅增长，而我国桥梁隧道的设计使用年限在 100-120 年。在设计使用年限内，桥梁隧道都有大量的维护需求。随着桥梁的老化，维护工程量将大幅上升，建筑碳纤维市场的规模也将随之扩大。
经营场所改造：施工不影响经营，优势显著
碳纤维层压板及织布在施工时粉尘、建筑垃圾较少，不影响正常的生产经营，在维修经营性场所时有独特的优越性。碳纤维板材重量较轻，强度高，体积小，修补断面后厚度仅增加 2-5mm，不会占用过多空间。对于时间成本高、空间狭小的店铺、工厂，碳纤维板材将成为其首选。
6. 国内上市公司
6.1. 光威复材
光威复材，碳纤维国产化事业先行者。公司成立于 1992 年，是一家专业从事碳纤维及其复合材料的研发、生产与销售的高新技术企业。公司布局碳纤维全产业链，业务涵盖碳纤维、经编织物和机织物、系列化的树脂体系、各种预浸料、复合材料构制件和产品的设计开发、装备设计制造等。碳纤维主要产品包括 GQ3522（T300 级，湿法工艺）、GQ4522（T700 级，湿法工艺/干湿法工艺）、QZ5526（T800 级，湿法工艺/干湿法工艺）、QZ6026（T1000 级，湿法工艺）、QM4035（M40J 级，湿法工艺）、QM4050（M55J 级，湿法工艺）等系列化的碳纤维、经编织物和机织物等。其产品广泛应用于国防军工板块中的航空航天、电子通讯、兵器装备等领域，民用板块应用涉及风电叶片、核电装备、船舶制造、重大基础设施建设、轨道交通、汽车零部件、医疗器械、高端体育休闲用品等领域。
2019 年公司实现营业收入 17.15 亿元，同比增长 25.77 ；实现归母净利润 5.22 亿元，同比增长 38.56 。分产品来看，实现碳纤维及织物收入 7.98 亿元，同比增加 32.33 ，毛利6.33 亿元，同比增加 31.18 ；碳梁收入 6.73 亿元，同比 29.24 增加 ，毛利 1.47 亿元，同比增加 28.87 ；预浸料收入 1.77 亿元，同比减少 3.38 ，毛利 0.25 亿元，同比减少 15.80 。2019 年实现生产碳纤维 73.56 万公斤，碳纤维织物 54.88 万平米，碳梁 697.88 万米，预浸料 692.10 万平米。
光威复材作为碳纤维行业的龙头企业，借力军标体系提升管理效率，坚持军民融合助力业绩稳定增长。目前公司多个募投项目正加快建设，其中高强高模型碳纤维产业化项目已建设完成达到预定可使用状态，先进复合材料研发中心项目和军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项目分别预计于 2020 年 6 月和 12 月达到预定可使用状态。募投项目投产有望进一步扩大公司产能，提升公司业绩和规模。
6.2. 中简科技
中简科技，国内高性能碳纤维产业化领域的领先者。公司成立于 2008 年，是一家专业从事高性能碳纤维及相关产品研发、生产、销售和技术服务的高新技术企业。2011 年公司完成 T700 级碳纤维工程产业化，目前已成为国内航空航天领域 ZT7 系列（高于 T700 级）碳纤维产品的批量稳定供应商。公司具备高强型 ZT8 系列（T800 级）、ZT9 系列（T1000/T1100 级）碳纤维和高模型 ZM40J（M40J 级）石墨纤维工程产业化能力，ZM55J（M55J 级）和ZM60J（M60J 级）石墨纤维已实现关键技术突破。当前公司生产的高性能碳纤维主要为ZT7 系列（高于 T700 级）碳纤维，产能 100 吨。公司产品主要应用于航空航天领域，实现在国内航空航天高端领域八大型号产品的全面应用。
2019 年，公司实现营业收入 2.34 亿元，同比增长 10.28 ，实现归母净利润 1.37 亿元，同比增长 13.36 。分产品来看，实现碳纤维收入 1.78 亿元，同比减少 5.73 ，毛利 1.45 亿元， 同比减少 3.36 ；碳纤维织物收入 0.53 亿元，同比增加 127.22 ，毛利 0.44 亿元，同比增加 143.29 。
公司已成为国内高性能碳纤维行业的领军者，在产品研发、技术等级、应用水平、盈利能力等方面表现出较强的核心竞争力。公司目前批量生产的 ZT7 系列碳纤维拉伸模量均高于日本东丽 T700 级碳纤维并优于国内各生产厂商产品，2018 年公司军品销售收入占营业收入比重为 99.77 ，产品性能优异性和高附加值特性使得公司的盈利能力显著高于国内行业水平。公司 1000 吨/年国产 T700 级碳纤维扩建项目预计将于 2020 年 3 月末达到预定可使用状态，该项目投产有助于扩大公司产能，进一步提升公司产品市场占有率，实现业绩腾飞。
6.3. 恒神股份
恒神股份，战略转型，减亏显现。公司成立于 2007 年 8 月，是一家集碳纤维及其复合材料设计、研发、生产、销售、技术应用服务为一体的国家高新技术企业。公司沿袭了世界一流碳纤维企业的发展模式，是一家拥有自原丝、碳纤维、上浆剂、织物、树脂、预浸料到复合材料制品的全产业链企业。公司主要生产 3K，6K，12K 碳纤维产品，碳纤维年产能4,500 吨，织物和预浸料 1,500 万平米，复合材料制件 5,000 吨，能够实现的碳纤维及复合材料制件规模化生产。当前公司产品主要定位于重大装备和高端工业装备领域，依托公司雄厚的技术开发实力和全产业链优势，公司产品已成功在重大装备、轨道交通、新能源等领域得到广泛应用。
2018 年公司实现营业收入 1.68 亿元，同比下降 17.97 ，归母净利润-2.26 亿元，同比上年减亏 32.07 ，毛利-0.15 亿元。分产品来看，实现碳纤维预浸料收入 0.92 亿元，同比增长38.12 ；碳纤维收入 0.45 亿元，同比减少 58.05 ；碳纤维织物收入 0.14 亿元，同比增长18.66 。
2018 年，公司积极寻求战略转型，提高产品附加值，客户及市场结构实现较上年同期优化， 公司在防务、航空、航天等领域的高附加值项目和收入实现大幅增长，助力公司激发利润增长点，实现利润减亏。2018 年，陕煤注资恒神，成为公司第一大股东及控股股东，为公司未来发展给予雄厚支持，有助于改善公司基本面，提升公司长期发展潜力。背靠陕煤， 公司不断落实战略转型目标，提高产品附加值，后期随公司进一步释放产能及盈利能力提升，有望改善公司经营状况，扭亏为盈。
……
（报告观点属于原作者，仅供参考。报告来源：天风证券）
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