核心觀點：

碳纖維是一種輕質高強度高模量的新型材料。碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它的單絲直徑通常只有5到10微米，相當于一根頭 發絲的十到十二分之一，強度卻在鋁合金4倍以上。400kg普通鋼所能達到的強度，碳纖維僅需160kg即可到達，減重可達60%。此外，碳纖維還具有耐高溫、抗摩擦、導 熱及耐腐蝕等特性，很受現代工業的歡迎。碳纖維的制備流程長且復雜，其中的原絲制備、預氧化等環節均對工藝提出了較高的要求，具有一定的技術壁壘。

全球碳纖維需求持續增長，多領域應用全面開花。2021年全球碳纖維需求總量11.8萬噸，同比2020年增長10.4%，2008-2021年均復合增長率9.5%。碳纖維在多個工業領 域均有應用，其中2021年需求量最多的四個領域為風電葉片3.3萬噸，占比28.0%；體育休閑1.9萬噸，占比15.7%；航空航天1.7萬噸，占比14.0%；壓力容器1.1萬噸，占 比9.3%。按增速來看，四個領域中增長較快的是壓力容器和體育休閑，需求量同比2020年分比增加了25.0%和20.1%。此外，風電葉片需求增加了7.8%，航空航天增加了 0.3%。單價方面，航空航天領域是其他各領域平均售價的3倍左右。

1、碳纖維是一種輕質高強度高模量的新型材料

1.1、碳纖維：一種高強度高模量的新型材料

碳纖維是一種含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它的單絲直徑通常只有5到10微米，相當于一根頭 發絲的十到十二分之一，強度卻在鋁合金4倍以上，并且具有耐高溫、抗摩擦、導熱及耐腐蝕等特性。由于其具有碳材料的 固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維，這也使其在航空航天、風電、壓力容器及體育運動制 品中很受歡迎。碳纖維由于其密度較小，因此比強度和比模量比較高，通過與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，可制造各種先 進復合材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。

1.2、碳纖維的物理特性：強抗拉力、柔軟可加工、纖度好

碳纖維拉伸強度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa，密度約為1.5到2.0克每立方厘米，在所有高性能纖維中具有最高 的比強度和比模量。想要達到400公斤普通鋼的強度，需要優質鋼320公斤，鋁合金240公斤，使用鎂合金的話則需要200公 斤，而使用碳纖維則僅需160公斤，材料減重效果顯著。而通過與各種材料在彈性模量、拉伸強度等參數方面的對比，可以 看出碳纖維相對于其他材料在力學性能上的巨大優勢。此外，碳纖維還具有柔軟可加工、纖度好（一般僅約為19克）等特點。

1.3、碳纖維的化學特性：對一般酸堿均顯惰性

碳纖維的化學性質與碳相似，它除能被強氧化劑氧化外，對一般的有機溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐 蝕性出類拔萃，完全不存在生銹的問題。有學者在1981年將PAN基碳纖維浸泡在強堿氫氧化鈉溶液中，時間已過去30多年， 它仍保持纖維形態。由于碳纖維的電動勢為正值，而鋁合金的電動勢為負值，當碳纖維復合材料與與鋁合金組合應用時會發 生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象，因此碳纖維在使用前須進行表面處理。碳纖維還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒 氣體和減速中子等特性 。

1.4、碳纖維的分類：按照產品規格可分為小絲束和大絲束

碳纖維按產品規格的不同被劃分為小絲束和大絲束。碳纖維大絲束和小絲束劃分的根本來源于碳纖維原絲數量，如1K、3K、 6K、12K、24K和48K等，K就是千的意思。一簇碳纖維絲束，可以包含成千上萬根的碳纖維原絲。原絲數量越多，絲束越大， 反之越小，大小絲束就此劃分。一般來說，小絲束碳纖維是指原絲數量每簇不超過24,000根的碳纖維，目前主要用于要求高 性能和高質量的高端應用場景，如航空航天，是最早工業量產的碳纖維；大絲束碳纖維一般指絲束在48,000根以上的碳纖 維，成本及售價相對于小絲束均較低，適用于對成本比較敏感的領域，如風電、壓力容器等。

1.5、PAN基碳纖維制造工藝：從原油到應用

碳纖維產業鏈上游屬于石油化工行業，主要通過原油煉制、裂解、氨氧化等工序獲得丙烯腈；碳纖維企業通過對以丙烯腈為 主的原材料進行聚合反應生成聚丙烯腈，再以其紡絲獲得聚丙烯腈原絲，繼而經過氧化爐、碳化爐、石墨化爐、表面處理、 上漿等工藝，將以聚丙烯腈結構為主的原絲經過碳化等工藝變為以石墨纖維結構為主的碳纖維，最后通過對碳纖維和高質量 樹脂的加工獲得滿足應用需求的碳纖維復合材料。

1.6、碳纖維生產工藝的技術要點：原絲制備、缺陷控制、預氧化等均很重要

實現原絲高純化、高強化、致密化以及表面光潔無暇是制備高性能碳纖維的首要任務。碳纖維系統工程需 從原絲的聚合單體開始。原絲質量既決定了碳纖維的性質，又制約其生產成本。優質PAN原絲是制造高性 能碳纖維的首要必備條件。雜質缺陷最少化是提高碳纖維拉伸強度的根本措施。雜質和缺陷在很大程度上會影響原絲的一致性，對碳 纖維強度影響很大。在某種意義上說，提高強度的過程實質上就是減少、減小缺陷的過程。

1.7、碳纖維的應用領域：小絲束主要用于航空航天，大絲束用于一般工業

小絲束碳纖維的抗拉強度較為穩定，離散型較小，變異系數控制在5%以下，這是因為膠液的滲透更到位。而大絲束碳纖維的變異系數在15- 18%左右，離散型更好，但綜合性能穩定程度較低。這是因為絲束越大，聚集越容易，但同時展紗效果也就越差，浸潤膠液的效果也就越差， 加上單絲中容易發生空隙等問題，導致大絲束碳纖維的性能目前不如小絲束。因此小絲束目前在對性能及穩定性要求較高的領域，如航空航 天中應用較廣，而大絲束則主要應用于對成本較為敏感的一般工業領域。

2、全球碳纖維需求持續增長，重點關注航空航天、風電、壓力容器等領域

2.1、需求量風電占比最高，銷售額航空航天占比第一

根據賽奧碳纖維的測算，2021年全球碳纖維需求總量118,000噸，同比增長10.4%；銷售額34億美元，同比增長30.1%，主要是由于2021年碳纖 維供不應求導致了價格上漲。需求量方面，排名前三位的領域分別為風電葉片33,000噸，體育休閑18,500噸，航空航天16,500噸，占比14.0%。 銷售額方面，前三位的領域分別為航空航天11.9億美元，風電葉片5.5億美元，體育休閑5.1億美元。

2.2、各地區碳纖維的需求領域存在結構性差異

根據東麗的測算，各地區碳纖維的需求領域存在一定的結構性差異。2021年，除日本以外的亞洲地區對碳纖維的需求量最高，為53,700噸，其 中前兩位的需求來自于風力發電及體育休閑領域；歐洲對碳纖維的需求量為33,100噸，前三位的需求領域分別是風力發電、汽車及航空航天； 北美對碳纖維的需求為23,600噸，前三位的需求分別為風力發電、壓力容器及航空航天；日本需求量約為2,800噸，前三位需求來自復合材 料、建筑及航空航天。

2.3、2021年全球碳纖維運行產能20.8萬噸

2021年全球碳纖維運行產能20.8萬噸，其中東麗以5.8萬噸的產能遙遙領先，其余產能較高的生產廠商為吉林化纖1.6萬噸，赫氏1.6萬噸，帝人 東邦1.5萬噸，三菱麗陽1.4萬噸。2021年風電行業的快速增長及風電葉片的技術進步使得該行業對碳纖維的需求快速增加，碳纖維供不應求， 我國產商紛紛啟動擴產計劃，其中吉林化纖預計增加產能2.7萬噸，寶旌預計增加產能2.1萬噸，其余廠商除中簡科技之外的擴產計劃也在1萬 噸及以上。而國外廠商則表現的較為克制，除日本東麗、韓國曉星及土耳其DowAksa之外，均無擴產計劃。

2.4、預計2030年全球碳纖維市場規模將達115億美元

隨著疫情的緩解，航空航天業對碳纖維的需求將逐步恢復，我們預計至2025年碳纖維全球市場規模將達到58億美元，年均復合增長率14.1%。 2030年市場規模將相對2025年翻倍，達到115億美元，期間年均復合增長率約為14.9%。

2.5、碳纖維價格受成本、供應、需求以及其他不確定因素影響

碳纖維價格變化主要受到成本、供應、需求以及其他不確定因素影響。2019年以來，隨著國內碳纖維市場需求的快速增長，國產碳纖維整體 呈現供不應求的局面，產品價格逐步提高。2022年國內外碳纖維需求走弱，碳纖維價格有所回落。

2.6、航空航天：銷售額最高的碳纖維下游應用市場

盡管受到疫情的影響，航空航天業對碳纖維的需求出現不小的下降，但是由于適用于該領域的碳纖維的單價較高，該領域依然是銷售額最高 的碳纖維下游應用市場。2021年航空航天業碳纖維需求約1.6萬噸，占比14%，銷售額11.9億美元，占比34.9%。我們預計航空航天領域的碳纖 維需求將自2024年開始恢復增長，2025年需求量有望重新突破2萬噸。從細分板塊來看，2021年商用飛機需求量為5800噸，占比35.3%；無人 機需求量3450噸，占比21.0%；軍用飛機需求量2600噸，占比15.8%。這三個細分領域也是航空航天業中碳纖維應用最為成熟的領域。

2.7、風電：全球風電裝機容量增長勢頭不減

風電由于其清潔無污染的特點，在全球“碳中和”的背景下，裝機容量近年迅速增加。2021年全球風電累計裝機837GW，同比2020年增長 12.6%。GWEC預計至2025年全球風電累計裝機1218GW，年均復合增長率為9.9%。俄烏戰爭爆發后，全球石化能源市場供應緊張，疊加“碳中 和”的背景，預計未來風電裝機量仍將維持較高速度的增長。

2.8、壓力容器：氫能源車有望快速增長

盡管現在提到新能源車，人們都會默認指電動車，然而相對于電動車，氫能源車有著補充能源時間短但排放依然為零的優點。對于重卡等需 要長續航的車輛，氫能源車是電動車的很好補充。根據《美國氫能經濟路線圖》發布的規劃，美國計劃至2030年推廣氫能源車530萬輛，預計 在全美范圍內建設5600個加氫站。Precedence Research報告指出，2021年全球氫能源市場規模6.5億美元，預計2030年將增加至432億美元，年 均復合增長率約59%。

2.9、體育休閑：疫情加快了需求的增長速度

體育休閑是碳纖維商業化應用最早的領域，很多碳纖維生產商包括龍頭東麗均是從這個領域切入的碳纖維市場。在2021年之前，體育休閑對 碳纖維的需求一直呈平穩上漲的態勢，但2021年需求上升速度突然加快，東麗也表示2021年對公司碳纖維需求增長最快的領域為體育休閑。 這主要是由于盡管2021年疫情有所緩解，但是旅游業依然沒有恢復。作為旅游替代的體育休閑因而出現了快速增長。2021年體育休閑對碳纖 維的需求約為1.9萬噸，同比上年增長20.1%。需求占比前三位的細分領域為釣魚竿、高爾夫及自行車，占比分別為35.1%，22.2%及19.5%。我 們預計2025年體育休閑對碳纖維的需求將超過2.2萬噸，年均復合增長率5.0%。

3、重點企業分析

3.1.1、東麗：全球碳纖維領軍企業

東麗是一家總部位于日本東京的材料公司，其碳纖維業務可以追溯至1971年。目前東麗碳纖維業務的市場份額在碳纖維整體市場 及大小絲束分市場均屬第一。根據公司數據，2020年東麗小絲束碳纖維業務在整體市場的市占率為17%，大絲束的市占率為25%，整體市占率 為42%。分市場來看，東麗在小絲束市場市占率為33%，大絲束市場市占率為51%。2022年3月財年，公司營業收入為22285億日元，同比增長 18.3%；營業利潤1321億日元，同比增長46.3%，營業利潤率為5.9%。公司預計，2023年3月財年營收為26250億日元，同比增加17.8%，營業利 潤1400億日元，同比增加6.0%，營業利潤率5.3%。

3.1.2、帝人：聚焦小絲束碳纖維業務

帝人是一家日本化學公司，主要生產各種合成纖維，也涉足醫藥和IT業，其在日本東京及大阪均設有總部。帝人集團的碳纖維業務 歸屬于其旗下東邦公司，其2020年在小絲束碳纖維市場的市占率約為13%，僅次于東麗。2022年3月財年，公司營業收入為9261億日元，同比 增長10.7%；營業利潤442億日元，同比下降19.5%，營業利潤率為4.8%。公司預計，2023年3月財年營收為10000億日元，同比增加8.0%，營業 利潤500億日元，同比增加13.1%，營業利潤率5%

3.1.3、三菱化學：重視碳纖維回收循環商業模型的構建

三菱化學自1950年成立至今已有57年的歷史，以石油化學，功能產品，衛生保健領域為支柱，已發展成為擁有下屬企業371家，其 中113家在世界17個國家開展業務的跨國企業。2020年公司在小絲束碳纖維市場的份額為10%左右。2022年3月財年，公司營業收入為39769億 日元，同比增長22.1%；營業利潤2723億日元，同比增長55.9%，營業利潤率為6.8%。公司預計，2023年3月財年營收為44360億日元，同比增 加12%，營業利潤2750億日元，同比增加1%，營業利潤率6.2%。

3.1.4、赫氏：美國軍工航空碳纖維主要供應商

赫氏是美國最大的碳纖維生產公司，也是美國軍工航空碳纖維的主要供應商。2021年公司營業收入13.2億美元，同比上年下降 11.8%，營業利潤0.59億美元，同比下降58.7%，主要原因是疫情對商用航空的影響尚未消退，業界對公司產品的需求未完全恢復。公司預計 2022年全年營收將在15億美元到16億美元，調整EPS為美股1美元到1.24美元，資本支出7500萬美元，自由現金流將超過1.5億美元。

3.1.5、中簡科技：持續擴產高性能碳纖維強化競爭優勢

公司主要生產ZT7及以上級高性能碳纖維系列產品，在基礎研發、技術要求、工藝規范等方面與一般民用產品有所不同，是航空航天高端碳纖 維應用高技術壁壘和高起點競爭的體現。公司前三季度實現營業收入5.19億元，同比增長72.8%，歸屬于上市公司股東的凈利潤3.2億元，同比 增長120.84%。

3.1.6、光威復材：國內碳纖維行業領軍企業，新產品取得突破性進展

公司是國內碳纖維領先企業，2022年前三季度歸母凈利潤實現快速發展。2022年前三季度公司實現營業收入約19.40億元，同比下降1.14%，實 現歸屬于上市公司股東凈利潤約7.50億元，同比增長21.36%；其中，第三季度實現營業收入6.26億元，同比下降7.87%，實現歸屬于上市公司 股東凈利潤2.45億元，同比增長32.86%。

3.1.7、中復神鷹：國內率先突破干噴濕紡技術

公司碳纖維產品涵蓋了高強型、高強中模型、高強高模型等，已基本實現對行業龍頭日本東麗的主要碳纖維產品的對標，主要碳纖維產品型 號包括SYT45S、SYT49S、SYT55S、SYT65和SYM40等，產品在航空航天、風電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復合材料、交通建設等領域廣 泛應用。截至2022年6月30日，公司產能為14500噸/年，包括連云港生產基地的3500噸/年產能，以及西寧萬噸碳纖維項目于2022年5月建成并 投產的11000噸/年產能，產能及產量均處于國內碳纖維生產企業前列。

3.1.8、吉林化纖：加速布局碳纖維產業鏈，實現戰略轉型

公司2021年加速布局碳纖維產業鏈，實現戰略轉型。2021年2月公司投資1.98億元引進先進設備用于生產年產600噸的1K、3K小絲束特殊領域 應用的碳纖維；10月，一條生產線已經成功開車，另一條生產線也在調試中。公司于2021年9月以1.37億元收購國興新材料持有的吉林寶旌 31%股權，購買完成后公司持有吉林寶旌49.00%股權。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，具備年產0.8萬 噸碳纖維能力，根據公司公告，預計2025年年底形成1.2萬噸碳纖維產能。此外，2022年募集資金12億元全部用于1.2萬噸碳纖維復材項目等， 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。

3.1.9、吉林碳谷：持續擴產碳纖維原絲產能

公司主要從事聚丙烯腈基碳纖維原絲的研發、生產和銷售，持續擴產碳纖維原絲產能。截止21年底公司擁有4.5萬噸柔性化產能，目前公司產 品有1k-50k碳纖維原絲，生產線并不局限于生產單一品種，具有柔性化這個功能。公司15萬噸項目中2條原絲生產線已經在3季度投產，單線產 能達1萬噸/年以上。2022年10月份陸續再投產兩條原絲生產線，公司預計今年年底柔性化產能達到8萬噸以上，力爭實現柔性化產能10萬噸。

3.1.10、臺塑：碳纖維產品技術保持領先

公司碳纖維新產品TC-55生產技術目前僅有公司和日本三大廠商具備。2021年公司碳纖維實現收入新臺幣35.8億元，同比+9.1%。公司碳纖維產 品可應用于：(a)航太應用：飛機結構材材料。(b)工業應用：風力發電葉片、建筑補強材料、汽車、游艇、工業用滾輪、機械手臂、燃料電池配件、油井結構、電纜芯、高壓氣瓶等。(c)運動用品應用等。公司新產品TC-55可用于腳踏車、釣竿等運動器材以及船舶、航空航天等領域， 生產前提要具有優質原絲品質及特殊燒成技術，目前僅有日本三大廠家及公司有此生產能力。