【开源北交行业】北交所对碳纤维全产业链初覆盖

  而进入2023年1月份碳纤维市场内价格产生进一步回落，T300(12K) 降至125元/kg；截至2022年12月的月平均进口价格为21367.4美元/吨，折合人民币145.08元/kg，进口碳纤维相较于国产平均价格上的优势并不明显。2022H1我国各类型碳纤维产品进口总量为14739吨，相较2021年同比下降16%，2022全年碳纤维各种类型的产品总计进口量为2.9万吨，相较于2021年的3.3万吨下降12%，进口依存度下降至34.89%。

  目前国内碳纤维主要生产商包括中简科技、光威复材、中复神鹰、上海石化、新疆隆炬、吉林国兴、吉林宝旌、恒神股份、新创碳谷等。其中，中简科技主要使用在于航空航天领域；中复神鹰产品主要使用在于碳-碳复材、体育休闲、风电、能承受压力的容器等领域；光威复材则目前为维斯塔斯重要供应商之一。国内碳纤维产能总计达到67255吨/年，其中大丝束产能为4.2万吨，小丝束25225吨。目前碳纤维最大下游应用行业为风电叶片，受风机大型化及维斯塔斯碳梁专利到期因素推动，碳纤维在风电叶片渗透率有望提升，以2022年已开标的国内风电装机量海上17.91GW、陆上85.36GW测算，2023年碳纤维预计需求量在5.8万吨左右。

  2023年国内对于碳纤维的需求量预计在11.6万吨，2024-2025年年平均为12万吨水平。而对国产碳纤维需求量2023年预计在8.12万吨，对应原丝17.05万吨；2024-2025年需求量平均为9万吨/年，对应原丝18.09万吨。以现有产能6.3万吨计算，2023年碳纤维仍存在产能缺口；目前原丝现有产能8.4万吨，低于11.6万吨的预计需求量，成为制约碳纤维产量天花板。目前国内24K及以下的小丝束碳纤维仍为主力产品，大丝束碳纤维在大规模工业领域相较小丝束碳纤维具有成本上的优势，预计国产大丝束在风电、碳-碳复材、体育休闲用具等大规模应用方向上会对小丝束形成替代格局。

  开泰石化目前主要是做丙烯酸、丙烯酸酯产品的研发、生产和销售，已掌握干法碳纤维原丝的生产技术，拟通过募投项目切入原丝生产；吉林碳谷为目前国内最大大丝束原丝生产基地，吉林化纤集团原丝生产基地，专精特新“小巨人”；恒神股份为国内唯一一家产品涵盖从原丝、碳纤维到航空复合材料结构件的全产业链覆盖企业。三家标的涵盖碳纤维全产业链。

  从2022H2价格情况去看，经历2022年8月-9月一轮下降后国产碳纤维价格表现稳定，9-12月碳纤维国产T300(12K)价格为144元/kg；T300(24/25K)为135元/kg；T300(48/50K)为128元/kg；T700(12K)为265元/kg，保持低位平稳。其中T700（12K）属于高强度小丝束碳纤维，因此价格相较低强度小丝束以及大丝束碳纤维较高。

  从进口碳纤维价格情况去看，2022年7月-9月进口碳纤维价格处于缓降阶段，从7月的21946.53美元/吨下降至20543.11美元/吨；10月份产生快速上涨，进口价格跃升至22006.01美元/吨，截至2022年12月的月平均进口价格为21367.4美元/吨，折合人民币145.08元/kg，相较于国产碳纤维的平均价格上的优势并不明显。

  从上游丙烯腈原料价格来看，丙烯腈在2022年价格水平相较2021年15000元/吨水平会降低，维持在10000元/吨左右较低的水平。进入2023年，丙烯腈价格会出现上涨态势，现货价格1月28日涨破10000元/吨，2月9日现货价格11200元/吨。根本原因为丙烯腈场内供应缩减+下游腈纶、丙烯酰胺需求恢复推高价格，成本端乙烯受石油价格走高推动价格上升至7550元/吨位置进而推高下游丙烯腈价格。

  在此情况下原丝售价维持 4.2-4.6 万元/吨仍就保持较高位置，并且销售情况良好，碳纤维企业多履行长单采购。

  2022H1我国各类型碳纤维产品进口总量为 14739吨，相较 2021年同比下降16%。从进口来源看，日本、中国台湾、韩国、美国、墨西哥是主要的进口碳纤维来源地，占比共计达到 88.67%。从产品品种类型看，碳纤维 5333 吨，同比增长 94%；其他碳纤维制品 7555 吨（其中绝大部分为碳纤维丝束），同比下降 29%；碳纤维预浸料 1369吨，同比增长 67%；碳纤维织物 483 吨，同比下降 85%。

  从日本、美国对华碳纤维出口量情况去看，随着波音、空客等欧美主要企业对碳纤维的需求慢慢地恢复，对国外市场碳纤维供应产生挤占情况，出口到中国的碳纤维量比较紧张。同时受到 2020 年底日本经产省对日本东丽因子公司出口碳纤维流入了未获日本《外汇及外国贸易法》许可的中国企业实施行政指导警告，日本对我国的碳纤维出口面临来自政府层面的不确定性，预计保持较为紧张的状态。

  而在 2022H2，进口碳纤维量相较 2022H1 同样产生下降，2022H2 国内碳纤维进口量总计 4968.85 吨，相较上半年的 5333 吨下降，平均每月进口吨数为 828.15 吨。2022全年碳纤维各种类型的产品总计进口量为2.9万吨，相较于2021年的3.3万吨下降12%，进口依存度下降至 34.89%。

  新疆隆炬、吉林国兴、吉林宝旌、恒神股份、新创碳谷等。其中，中简科技主要产

  品为 ZT7（即 T700 级别以上）高强度小丝束碳纤维，主要使用在于航空航天领域；中复神鹰产品同样集中于 12/24K 小丝束产品，主要使用在于碳-碳复材、体育休闲、风电、能承受压力的容器等领域；光威复材则目前为维斯塔斯在国内碳纤维拉挤板重要供应商之一，产品涵盖 T300-1000、M40J、M50J 级别，是国内碳纤维产品型号较为全面的厂商之一。

  专攻大丝束碳纤维产品的国内厂商最重要的包含上海石化、新疆隆炬、吉林国兴、吉林宝旌、浙江宝旌、新创碳谷等。

  以上列出的碳纤维产能总计达到 67255 吨/年，其中大丝束产能为 4.2 万吨，小丝束 25225 吨。而以上在建产能全部建成后国内或新增 18.82 万吨碳纤维产能，其中大丝束 13.85 万吨，小丝束 4.97 万吨，国内碳纤维产能预计达到 25.55 万吨水平。

  目前国内主要的碳纤维行业上市企业最重要的包含中简科技、中复神鹰以及光威复材三家。

  1.2.1 中简科技：专精高性能小丝束碳纤维，单一航空航天客户销售额占比近八成

  中简科技产品主要使用在于航空航天领域，各项指标参数要求比较高，在航空航天装备证阶段即对碳纤维各项指标予以确定，目前所生产碳纤维主要为高端、高性能型碳纤维产品，已达到同种类型的产品国际先进水平。

  从其主要客户情况去看，中简科技碳纤维产品大部分都供给向单一航空航天客户，2021年第一大客户占比达79.59%。我国航空航天企业的经营具有高度集中性，中简科技作为已经收到产品认可以及大规模使用的供应商，在航空航天碳纤维领域具有较强的竞争力。

  中简科技销售给国内航空航天领域所属企业的碳纤维产品，销售价格根据国家计委、财政部、总参谋部、国防科工委联合制定的《军品价格管理办法》采取审价方式确定，价格审定后，除因国家政策性调价，军品所需外购件、原材料价格大大上涨以及军品订货量变化较大等因素影响外，一定期限内产品价格保持稳定。

  1.2.2 光威复材：2021年军品销售额占40%，维斯塔斯风电叶片碳梁供应商之一

  威海光威复合材料股份有限公司是国内碳纤维行业第一家A股上市公司，成立于1992年，隶属于威海光威集团，是致力于高性能碳纤维及复合材料研发和生产的高新技术企业。基本的产品包括碳纤维及织物、通用新材料、能源新材料（风电碳梁等）以及子公司光晟科技负责制造发动机壳体、缠绕工艺和其他航空航天类复材制件等。主持制定了《聚丙烯腈基碳纤维》和《碳纤维预浸料》两项国家标准，先后获得专利400余项。拥有碳纤维制备及工程化国家工程实验室、国家企业技术中心、山东省碳纤维技术创新中心等多个国家和省级研发平台。承担了包括科技部863计划项目、国家发改委产业化示范工程建设项目在内的80余项高科技研发项目。

  从光威复材2021年前五大客户情况去看，前两大客户的销售额占据总销售额的60%以上，同样具有较强的客户集中性。从行业上来看，光威复材碳纤维制品主要使用在于军工产品以及风电方面，维斯塔斯风电叶片碳纤维主梁材料的国内主要供应商之一即为光威复材。

  同时从研发投入方向上来看，航空航天、军工、舰艇用高性能碳纤维产品是光威复材的重点研发方向，光威复材整体具有较强的军工与民用相结合属性。

  1.2.3 中复神鹰：小丝束工业碳纤维，产品主要使用在于碳-碳复材、运动休闲领域

  中复神鹰碳纤维股份有限公司成立于2006年，隶属于中国建材集团有限公司，建有连云港、西宁生产基地和上海研发基地，掌握了T700级、T800级、M30级、M35级千吨级技术和T1000级、M40级百吨级技术，在国内率先实现了干喷湿纺的关键技术突破和核心装备自主化，建成了国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线年底，建设的西宁万吨碳纤维项目入选了国资委央企十大超级工程。目前产品基本实现了高强型、高强中模型、高强高模型各类型碳纤维的品种覆盖。

  而从客户构成来看，中复神鹰的碳纤维产品下游应用情况更偏向碳-碳复材、运动休闲、建材、风电等工业碳纤维应用场景。2021H1的前五大客户中，金博碳素主营业务为碳-碳复材，主要使用在于光伏、锂电、半导体生产中热场材料，下游客户主要为无锡上机（光伏）、无锡中环（半导体）、隆基绿能、晶科能源、晶澳能源等；鹰游集团碳纤维有关产品主要为碳纤维预浸料、编织布、自行车架等；宏发纵横碳纤维产品主要为碳纤维编织布及混编布，下游应用包含风电、轨交、船舶、航空、运动休闲行业；江苏天鸟则为专业飞机碳刹车预制件厂商，属于碳-碳复材行业；澳盛则为维斯塔斯风电叶片碳梁拉挤板国内主要供应商之一。

  风电行业：GWEC预计2022年全球的风电装机量陆上+海上在100.6GW水平，而2021-2026全球新增装机量CAGR预计会达到6.6%。而从国内风电新增装机情况去看，2022年国内风电新增装机量前三季度累计为19.24GW，整年表现预计表现平平。

  风机大型化可以大大降低风电成本，有利于碳纤维在风电应用领域的渗透率提升。截至2022年10月国内陆上风电的招标均价已经下降至1500元/KW， 海上风电则为3650元/KW左右，相较过去水平处于迅速下降趋势。这对于竞标者的成本降低提出较高的要求，风机大型化成为核心降成本手段。而在风机叶片超过70m长度时碳纤维在叶片材料中的渗透率预计达到55%，风机功率在10MW以上则一定要使用碳纤维作为主梁材料。2021年全球风电碳纤维需求量为3.3万吨，占全球当年碳纤维总需求量的28%。

  目前国内风电方面对碳纤维的需求占到总需求量的36%，是碳纤维的最主要下游应用。碳纤维复合材料主梁的成型工艺主要有碳纤维织物真空灌注、预浸料成型和拉挤板线种。

  预浸料成型工艺：因为叶片较长，因此没有很好的方法采取传统的高温固化，制作叶片大梁使用的碳纤维预浸料是一种低温固化预浸料，加工工艺采取的真空袋压的方式，该工艺对手工操作要求比较高，而且固化时间也较长。预浸料工艺制备碳纤维大梁，以手工方式铺放，生产复杂形状结构件的理想工艺，工艺及设备也成熟，劳动环境比较差，效率低，成本很高，目前多在样机中使用，已经没办法满足批量化使用的要求。

  碳布灌注工艺：是目前多家风机及叶片厂家使用的工艺，普通叶片的玻纤大梁就采取该工艺。该工艺很成熟。该工艺对模具要求不高，模具制作简单，还可以利用现有模具，产品质量稳定性高，重复性能好，制品表观质量好，相同铺层厚度薄，强度高。但该工艺对碳布要求比较高，且生产效率不高，成本也较高，而且一旦出问题，就会导致整个碳梁报废，因此制约了其推广。

  随着叶片大型化对重量的要求慢慢的升高，采用真空灌注和预浸料成型技术成型的碳纤维复合材料力学性能偏低，成型的过程复杂效率较低，材料和成型成本都偏高，已不能够满足后期叶片发展的需求，拉挤成型慢慢的变成了主流工艺。维斯塔斯在20年前对其拉挤板主梁工艺进行了专利保护，并从2015年开始将碳纤维主梁拉挤工艺应用于叶片上，该工艺先将碳纤维制成拉挤板材，然后将其组合固定在蒙皮上成为叶片主梁。这种设计理念是把预制成型的灌注主梁拆分为高效、低成本、高质量的标准化拉挤片材，将片材一次组装整体成型。

  该工艺的优点大多数表现在 4 个方面：（1）拉挤工艺大幅度的提高了碳纤维的体积含量（可提升至70%左右），可有实际效果的减少材料用量而降低主梁重量；（2）标准化拉挤片材大幅度的提升了生产效率，能够保证产品性能的一致性和稳定能力，适合大批量生产；（3）拉挤板长度和宽度可定制化，材料利用率高；（4）综合成本明显降低，减少了编织和预浸工序，在主梁成型时还减少了主梁模具的投入，大幅度的降低了运输成本和组装整体成型的生产所带来的成本。维斯塔斯开发出碳纤维拉挤工艺主梁后，在风电叶片上开始了大规模批量应用，新开发的2.0 MW以上叶片均使用碳纤维复合材料，极大地推动了碳纤维在风电领域的应用。以2021年为例，风电的碳纤维用量为3.3万吨，占全球所有碳纤维应用领域的33%，仅维斯塔斯的用量就在2.5万 ～2.8万吨左右。

  小丝束碳纤维虽然力学性能优异，但长期受到成本和产能因素的制约，难以在风电叶片等领域实现推广应用。大丝束（48K）碳纤维最大的优势就是成本低和生产效率高，可打破碳纤维高昂价格带来的应用局限。拓展碳纤维复合材料的应用途径是市场发展的重要趋势，而大丝束碳纤维快速地发展也恰恰得益于全球风电用复合材料叶片的迅速增加。目前风电叶片用碳纤维供应商主要为日本东丽旗下的Zoltek（卓尔泰克）、日本三菱（Mitsubishi）、德国SGL（西格里）、中国台塑（Tairylan）以及土耳其DowAksa。其中，除DowAksa生产的碳纤维为小丝束外，其他几家生产的均为大丝束碳纤维。目前卓尔泰克和德国西格里公司是目前世界上最主要的风电大丝束碳纤维生产企业。

  2021—2025年期间全球风电叶片对碳纤维需求预测依然强劲，2021年为3.3万吨预计到2025年可超过8万吨，这对低成本碳纤维尤其是大丝束碳纤维提出了较强需求。

  国内的中复神鹰、精功和恒神股份等企业经过近些年的不断努力，开发出了风电叶片用的24K、25K碳纤维并有一定规模应用。国内外风电叶片用碳纤维性能基本处于东丽公司T300级、T700级碳纤维水平。总体上来看，国产碳纤维在性能、质量、生产效率提升和成本降低方面还有较大的进步空间。

  随着维斯塔斯的专利2022年7月到期，以及国内各厂商超大叶片的开发增长，拉挤成型工艺的渗透率会继续提升，碳纤维拉挤板材预计慢慢的变成为主要的叶片主梁材料。

  以2022年已开标的国内风电装机量海上17.91GW、陆上85.36GW测算，2023年碳纤维预计需求量在5.8万吨左右，对应原丝需求则为12万吨左右。“十四五”规划中各省2022-2025年装机量预计会达到300GW，22年全国装机仅37.67GW，意味着此后2023-2025年平均装机量会在85GW的水平，对应碳纤维需求在4.79万吨的水平。

  储氢瓶行业：四类型储氢瓶中二型、三型、四型瓶需要用碳纤维作为瓶胆外部包裹材料以增强储氢瓶的耐压性能。我国在2020年出台针对四型瓶的《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》团体标准，预计推动国内四型储氢瓶的研发技术和市场推广，同时带动国外有关技术在国内转换和应用，进而推动国内储氢瓶产业化落地。

  目前国内车载储氢系统更多的是使用三型瓶进行氢气储存，工作所承受的压力为35MPa，四型瓶的应用尚处于早期阶段。从成本层面来分析，随着生产规模的扩大，碳纤维材料在成本中占比会逐渐升高，从1万套/年的45%上升至50万套/年的62%。以平均每辆氢能源车使用3个储氢瓶，单只储氢瓶35000元计算，从2021年5036台氢能源车保有量上升至2025年40685台的水平，预计到2025年储氢瓶方面碳纤维的需求规模达到26.49亿元。2022-2025年平均每年规模增长6.03亿，以碳纤维价格12万元/吨计算，对应每年5025吨碳纤维需求。

  2023预计会是风电大年，以风电占比36%上升至50%进行计算，2023年国内对于碳纤维的需求量预计在11.6万吨；风电占比按40%计算，2024-2025年年平均为12万吨水平。以国产碳纤维占比达到70%计算，2023年国产碳纤维需求量预计在8.12万吨，对应原丝17.05万吨；2024-2025年按国产化率75%来算，需求量平均为9万吨/年，对应原丝18.9万吨。

  但从原丝产能来看，光威复材、中简科技、中复神鹰为自有配套原丝产能；吉林碳谷目前已有4.5万吨，15万吨在建；浙江宝万12万吨计划；上海石化2.4万吨在建；兰州蓝星5000吨在建；新创碳谷3.8万吨在建。目前已有产能仅8.4万吨（光威、中简、中复以2.1倍碳纤维产能计），仍低于11.6万吨的预计需求量，成为制约碳纤维产量天花板。“十四五”结束预计各家扩产计划完成，国内原丝产能会达到42.08万吨，产能进入过剩状态。

  而从目前国内实现实际产业应用的碳纤维种类来看，24K及以下的小丝束碳纤维仍为主力产品，国内专精大丝束碳纤维的生产商如吉林国兴、吉林宝旌、兰州蓝星、新疆隆炬等都属于市场内较新的企业，产能形成时间比较短，对应的产能放量时间相应延后。

  大丝束碳纤维在大规模工业领域相较小丝束碳纤维具有成本上的优势，预计随国内大丝束碳纤维产能的持续建设及产量释放，国产大丝束在风电、碳-碳复材、体育休闲用具等大规模应用方向上会对小丝束形成替代格局，对大丝束工业碳纤维的需求会占据国内碳纤维总需求的较大比例。

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