碳纤维行业研究报告

碳纤维行业研究报告中国大陆碳纤维主要依赖进口，有效产能不足。在海外龙头技术封锁和价格战等多方面打压下，国内碳纤维产业发展缓慢。我国碳纤维行业的发展历程可以分为三个阶段：1）奠基阶段：我国的碳纤维几乎与日本同时起步，1962年，中国石油吉林石化开始采用PAN原料研制碳纤维，但是因为缺乏相应的科学知识和组织，没有取得实质性的进展，与此同时，美日等国家将其视为战略物资，实施技术禁运，这也导致我国碳纤维的研发止步不前。2）起步阶段：1975年，原国防科委主任张爱萍将军开始主持碳纤维研发工作，先后组织了二十多名科研和企事业单位，组成原丝、碳化等五个专业组。但由于知识产权归属问题没有得到妥善解决，各部门之间的利益难以协调，进展速度缓慢。在此之后的80年代中期，我国也陆续尝试走引进开发之路，但均以失败告终。3）发展阶段：2000年，两院院士师昌绪提出要大力发展碳纤维产业，这引起了政府的重视，至此我国开始采取措施大力支持碳纤维领域的自主创新，在863、973计划中也将碳纤维作为重点研发项目。2005年国内碳纤维行业企业仅有10家，合计产能仅占全球产能的1%。2008年，以国有企业为代表的企业开始进入碳纤维行业，但大部分企业在核心关键技术上还无任何突破，无论是生产线的运行还是产品质量，都极不稳定。一、国内需求旺盛：风光氢等领域需求爆发，中国引领全球中国碳纤维需求量快速增长，增速领先全球。2015年国内碳纤维需求量仅为1.7万吨，仅五年就增长逾3倍，2020年达到了4.9万吨，国内碳纤维需求实现连续3年超过30%的增长，远超过全球市场增速。伴随下游应用领域的扩大和发展，中国或将成为全球主要碳纤维消费国，碳纤维需求有大幅增长的空间。碳纤维在新能源领域（风、光、氢）的需求迎来快速增长。体育需求占据着我国下游应用的30%，需求量保持稳步增长；航空航天虽然用量不高，但单价远超出其他领域，未来随着军工开支有望稳步增长。近年来碳纤维因其良好的性能广泛应用于风电叶片、光伏硅晶热场材料（碳碳复材）、缠绕复合材料储氢气瓶等，显著受益于新能源行业增长。二、轻量化的稳健需求体育休闲领域是最早的碳纤维大规模应用领域。1970年，日本东丽公司与美国UCC进行技术合作，并于1971年工业生产PAN基碳纤维T300，率先实现工业化量产(1吨/月)。在1971年之前，碳纤维的主要需求集中在美国军工大订单。1971年后，日本东丽公司率先生产了一系列一系列日常体育用品，比如鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等。碳纤维鱼竿质量减轻一半，尽管价格贵了4倍，但市场需求旺盛。1975年，日本川崎球拍为了弥补了日本人在网球运动中力量的劣势，实现球拍的100%碳纤维化，使得操作更加轻便。随着全球休闲体育风尚的崛起，日本东丽抓住时代机遇，快速抢占市场，不断深入碳纤维在各个领域的应用，成为全球最大的碳纤维制造商。体育休闲是中国碳纤维行业的根基。当前全世界体育休闲，都集中在中国，体育休闲领域，中国市场碳纤维的需求占到了全球的90%。尽管目前市场已趋近于饱和，但未来随着GDP稳健增长和消费水平提高，预计体育休闲领域需求增长有望保持5%左右。航空航天对减重需求迫切。飞行器的运动速度高，过载大，对材料强度和变形有严格要求；且能够减少重量，就能够增加有效载荷，降低飞行成本。据估计，商用飞机每减重一公斤，一年就能节约3000美元的燃料；远程火箭、太空飞船每减重一公斤，就能节约1万美元的燃料。因此高速飞行领域对材料重量锱铢必较，对价格敏感度相对较低。碳纤维在航空航天领域应用广阔，部分机型已达90%。以战斗机为例，自20世纪70年代至今，复合材料的应用范围已从最初的尾翼拓展到机翼、前机身、中机身、整流罩等多个部位。以美军为例，1969年，F14A碳纤用量仅有1%，而以F-22和F35为代表的第四代战斗机上用量达到24%和36%。，英国的台风战机（EF2000)复合材料用量达到40%左右，其中全机表面的70%采用碳纤复材。而碳纤维在波音等机型中的碳纤维复合材料在战机的应用与日俱增。航空航天领域所用碳纤维单价高。从2020全球碳纤维需求来看，尽管航空市场（尤以民航为甚）受疫情冲击严重，需求量下降20%，但是，由于其所用材料的高价格，它仍然是收入规模上最大的一个部分。三、行业质变：供给优化遇到需求爆发，替代全面加速伴随技术突破和需求爆发，碳纤维行业迎来优质发展期。首先，小丝束和大丝束碳纤维先后实现技术突破，尤其是大丝束碳纤维的低成本优势，使得碳纤维在工业领域规模放量成为可能；其次，国内风光氢等新能源需求迎来快速增长，企业产能利用率提升，进一步带来成本下降，因此促进了碳纤维替代应用的全面加速。过去几年头部企业单位成本下降显著，验证了技术突破和需求旺盛下供给曲线的下移。日美企业遥遥领先，但国内企业快速追赶。2020年全球碳纤维总产能约为17万吨，其中仅东丽一家就达到5万吨，无论是大丝束市场或是小丝束市场，均被日美企业瓜分。但近几年我国碳纤维企业有效产能快速扩张，改变了行业长期以来“有产能而无产量的现象，进口比例持续下降。2015年行业产能利用率仅为1