碳纤维行业市场前景及投资研究报告：航空航天,机器人需求热点

证券研究报告基础化工2024年1月5日碳纤维行业深度报告之三：底部渐现，航空航天和机器人有望成需求热点评级：推荐(维持)相关报告最近一年走势《新材料产业周报：五部委推动全国算力网构建，深蓝航天开发可回收火箭（推荐）*基础化工*李永磊，董伯骏》——2024-01-0211%5%基础化工沪深300《新材料产业周报：前十晶圆代工厂Q3产值环增7.9%，拟部署超10万全液冷超充充电桩（推荐）*基础化工*李永磊，董伯骏》——2023-12-12《碳纤维行业动态研究：吉林化纤上调碳纤维价格，碳纤维有望探底回升（推荐）*基础化工*李永磊，董伯骏》——2023-11-22-1%-7%-13%-20%2023/01/042023/05/042023/09/042024/01/04沪深300表现表现1M3M12M基础化工沪深300-1.8%-3.3%-4.5%-9.3%-16.2%-14.0%2核心观点：碳纤维行业发展进入新阶段u

国内大丝束和中低端小丝束碳纤维面临亏损压力，碳纤维价格逐步见底根据百川盈孚，截至2023年12月底国内大丝束碳纤维不含税市场均价为6.6万元/吨，小丝束T300(12K)、T300(24/25K)、T700(12K)分别为7.5、6.8、12.8万元/吨。根据我们测算，大丝束碳纤维单吨营业成本约为7.4万元/吨（现金成本约为6.4万元/吨），小丝束碳纤维单吨营业成本约为9.0万元/吨（现金成本约为8.0万元/吨）。目前市场价格下，大丝束和低端小丝束碳纤维面临亏损压力，碳纤维价格逐步探底。此外，根据百川盈孚，

截至2023年12月底，T300(12K)、T300(24/25K)原丝不含税价分别为3.4、3.2万元/吨，目前尚有相对可观的盈利空间。u

航空航天、机器人等新应用有望带来碳纤维需求新增量根据赛奥碳纤维，2022年全球碳纤维需求量13.5万吨，其中中国7.44万吨（2021年分别为11.8/6.24万吨），预计2025年国内碳纤维需求总量将达到13.2万吨，2021-2025年CAGR达到20.6%。2022年国内碳纤维下游应用主要包括风电叶片(23.5%)、体育休闲(30.9%)、航空航天军工(10.5%)、碳碳复材(9.1%)、压力容器(8.1%)等领域，其中2022年航空航天军工需求量同比增长290%，呈现出快速增长的态势。随着国内高品质碳纤维不断突破和放量，以及下游军工、卫星互联网、AI等领域不断发展，卫星、火箭、机器人等有望成为碳纤维新的需求增量。u

碳纤维发展进入新阶段，充分洗牌下龙头企业有望受益在碳纤维库存累积、价格下行的情况下，碳纤维产品盈利能力和企业经营均面对挑战，大规模扩产有望放缓，龙头企业依靠规模、成本、技术、资金等优势有望进一步聚拢资源。光威复材为碳纤维全产业链布局，内蒙古项目一期4000吨即将投产；中复神鹰为民用小丝束碳纤维龙头，现有产能2.85万吨，在建3万吨，成本和规模优势显著；吉林碳谷为碳纤维原丝龙头，2023年在手订单10万吨，2023H1实现销售近4万吨；吉林化纤集团为国内大丝束碳纤维龙头，现有产能约5万吨，十四五目标10万吨。u

行业关注标的(1)基本实现与东丽对标的民用高性能碳纤维领导者：中复神鹰；(2)碳纤维全产业龙头：光威复材；

(3)碳纤维原丝龙头：吉林碳谷；(4)粘胶长丝龙头，依托集团力量快速扩张碳纤维产能：吉林化纤；(5)建设国内首套万吨级48K大丝束碳纤维国产化装置：上海石化；(6)军用碳纤维龙头：中简科技；

(7)碳纤维-预浸料-复材一体化发展，军民碳纤维均覆盖：恒神股份；(8)碳纤维碳化设备龙头：精工科技。此外，碳纤维复合材料生产企业有望受益于碳纤维价格下行，建议关注金博股份、天宜上佳等。考虑到碳纤维行业价格逐步探底，且下游需求长期仍然具有较好的增长空间，应用场景仍有望进一步拓展，维持碳纤维行业“推荐”评级。u

风险提示：碳纤维价格大幅波动，碳纤维产能扩张不及预期，碳纤维应用推广不及预期，风电、航空航天、碳碳热场等下游需求增长不及预期，原材料价格大幅波动，国际局势动荡，行业政策大幅变动，重点关注公司项目推进及业绩不及预期，碳纤维进程的不确定性等。3碳纤维价差明显下降，目前已低于2019年水平图表：碳纤维市场均价及价差走势（单位：元/吨）资料

：Wind，百川盈孚，郑州商品交易所，中复神鹰招股说明书，北京建筑节能研究发展中心，郑锅股份官网，国海证券研究所（注：此处价差考虑丙烯腈及能耗影响）4碳纤维价格呈下行态势，进口则相对稳定

不同规格碳纤维价格均呈下跌态势，碳纤维在T700及以下级别的中低端市场展开比较激烈的价格战。

进口碳纤维价格则保持了相对稳定，未出现明显下滑反而呈波动向上的走势，推测可能由于国内碳纤维企业陆续扩产，国内中低端碳纤维供应由紧缺到逐步满足需求，预计进口碳纤维以中高端产品为主，价格保持坚挺。图表：不同规格碳纤维价格走势图表：碳纤维进口单价走势（截至2023.11）资料：百川盈孚，国海证券研究所资料：Wind，海关总署，国海证券研究所5碳纤维成本拆分-中复神鹰（小丝束碳纤维）图表：中复神鹰碳纤维成本拆分201835002980273597473826133103783-2019202035003777376184343995172364098326202114500633361412155010508360328174371202214500106409374产能，吨产量，吨350033423422101384682157914094-销量，吨直接材料（万元）直接人工（万元）制造费用（万元）其中：折旧28459182165593715441666运输费（万元）吨直接材料（万元/吨）吨直接人工（万元/吨）吨制造费用（万元/吨）其中：吨折旧（万元/吨）吨运输费（万元/吨）吨营业成本（万元/吨）吨现金成本（万元/吨）营业收入（万元）单吨售价（万元/吨）毛利（万元）3.271.284.471.27-3.031.404.731.23-2.233.402.671.061.661.714.565.695.261.081.291.450.090.060.069.027.753031911.0934361.269.167.934111012.01104993.077.9410.819.529.716.868.265275114.03227606.0511632218.94478627.7919802921.129475010.11吨毛利（万元/吨）资料：中复神鹰招股说明书及公司公告，Wind，国海证券研究所（注：表中价格为不含税价）6碳纤维成本拆分-吉林碳谷（碳纤维原丝）图表：吉林碳谷碳纤维原丝成本拆分20182019146501189611558216198132020245002295321681299391309720357021.302021H1176501655813774194381132442438161.172022500005000050000产能，吨产量，吨106008233796018270415销量，吨直接材料（万元）直接人工（万元）制造费用（万元）其中：折旧（万元）吨直接材料（万元/吨）吨直接人工（万元/吨）吨制造费用（万元/吨）其中：吨折旧（万元/吨）吨营业成本（万元/吨）吨现金成本（万元/吨）营业收入（万元）单吨售价（万元/吨）毛利（万元）353034852.22541435311.82107310.050.070.060.070.430.460.310.270.420.300.250.230.211.892.702.341.681.512.282.041.431.281.67168032.11298172.58582032.68416033.021572203.14-669-0.0832880.28205940.95188471.37629161.26吨毛利（万元/吨）资料

：吉林碳谷招股说明书及公司公告，Wind，国海证券研究所（注：由于公司未披露2021年全年数据，故表中2021为2021H1数据；表中价格为不含税价）7碳纤维成本拆分-吉林化纤国兴（大丝束碳纤维）图表：吉林国兴6万吨碳纤维项目成本拆分（原丝对外采购）吉林化纤-国兴60000吨碳纤维项目-外采原丝（总投资630553.73万元）1、直接材料①碳纤维原丝2、直接人工项目定员（人）3、制造费用3.1能源⑤蒸汽116110数量（万立方米）金额（万元）86数量（吨）12000030000025000人均人工支出（万元/人）直接人工（万元）①新鲜水12862150.26金额（万元）单价（元/吨）②树脂浆料（环氧树脂）数量（吨）116100.19数量（万立方米）金额（万元）单价（元/吨）②循环水4823860.80单价（元/立方米）⑥天然气吨直接人工（万元/吨）数量（万立方米）金额（万元）6905232063.3614402304金额（万元）数量（万立方米）金额（万元）单价（元/立方米）③脱盐水1198820340.17单价（元/立方米）能源合计（万元）吨能耗（万元/吨）单价（元/吨）③碳酸氢铵16000388640.65数量（吨）10531053.2折旧金额（万元）数量（万立方米）金额（万元）单价（元/立方米）④电1613652.27项目总投资（万元）折旧（万元/年）630553.73630551.05单价（元/吨）直接材料（万元）吨直接材料（万元/吨）10003024095.04吨折旧（万元/吨/年）制造费用（万元）1319192.20数量（万度）金额（万元）单价（元/度）1711吨制造费用（万元/吨）0.65成本由以上直接材料、直接人工、制造费用三项构成：吨营业成本（万元/吨）7.436.38吨现金成本（万元/吨）资料：吉林国兴环评报告，吉林碳谷招股说明书，Wind，国海证券研究所（注：表中价格为不含税价）8低端小丝束碳纤维和大丝束碳纤维面临亏损压力

通过对碳纤维及原丝的成本拆分，可大致判断目前碳纤维市场价格下的盈利情况：1、对于小丝束碳纤维，大部分企业为原丝+碳丝一体化发展：•

根据百川盈孚，截至2023年12月底小丝束碳纤维T300(12K)、T700(12K)不含税价分别为7.5万元/吨和12.8万元/吨。•

根据中复神鹰碳纤维成本拆分，小丝束碳纤维单吨营业成本约为9万元/吨，单吨现金成本约为8万元/吨。考虑到作为行业龙头，中复神鹰具有一定规模与成本优势，因此我们可以判断，较低端的T300小丝束碳纤维或面临亏损压力，中高端的T700碳纤维仍有一定毛利空间但毛利率下降。2、对于大丝束碳纤维，则需要从原丝生产和碳丝生产两个环节来看：a)

原丝：•

根据百川盈孚，截至2023年12月底T300(24/25K)、T300(12K)碳纤维原丝不含税价分别为3.19万元/吨和3.36万元/吨。48K原丝由于成本低，预计将低于上述价格。•

根据对吉林碳谷原丝的成本拆分，碳纤维原丝的单吨营业成本为2万元/吨，单吨现金成本约为1.7万元/吨，因此原丝环节或仍具备较好的盈利空间。b)

碳丝：•

根据百川盈孚，截至2023年12月底国内大丝束碳纤维不含税市场均价为6.59万元/吨，T300(48/50K)为6.37万元/吨。•

以吉林国兴6万吨碳纤维项目为例，根据我们测算，其单吨营业成本约为7.4万元/吨，单吨现金成本约为6.4万元/吨，因此，若对外采购原丝进行大丝束碳纤维生产，大概率已处于亏损状态。9国内碳纤维企业群雄逐鹿图表：碳纤维相关企业产能及经营情况一览，于2023年12月统计（营收单位：亿元）碳纤维产品经营情况碳纤维业务布局公司简称光威复材现有产能在建产能2022FY

2022FY

2023H1

2023H1营收毛利率营收毛利率碳梁1190万平/年-原丝、碳纤维、

预浸料复材碳纤维1460万平/年3655吨/年87万平/年，已经建设完成，待验收通过后投入使用13.8666.31%7.6860.94%4030吨/年，包头项目规划产能1万吨，一期4000吨预计2023年内投产3万吨/年，连云港3万吨项目，项目建设周期为2023年4月至2026年8月中复神鹰中简科技原丝、碳纤维28500吨/年1400吨/年(12K)或300吨/年(3K)19.806.2247.85%76.06%10.472.4838.75%*77.65%*碳纤维、碳纤维织物1500吨/年(12K)，建设期为4年，2022年开工建设，预计在第5年达产50%、第6年达产100%大丝束原丝、碳纤维原丝15000吨/年，碳纤维7500吨/年上海石化1.2万吨原丝、6000吨碳纤维，预计2024年投产----原丝-2万t/a项目一期5000t/a配套原丝生产线碳纤维5000吨/年2万t/a项目一期5000t/a，建设周期约20个月大/小丝束原丝、碳纤维、预浸料、复材恒神股份10.7439.85%4.3930.56%织物及预浸料1500万平方米/年--复材5000吨/年资料

：Wind，各公司公告，环评报告，中国石化新闻网，上海证券报，绍兴政府网站，腾讯网，吉林化纤集团官网，宝武碳业招股说明书，国海证券研究所（*注：公司整体毛利率）10国内碳纤维企业群雄逐鹿图表：碳纤维相关企业产能及经营情况一览，于2023年12月统计（续上表）（营收单位：亿元）碳纤维产品经营情况碳纤维业务布局公司简称现有产能在建产能2022FY

2022FY

2023H1

2023H1营收毛利率营收毛利率碳丝复材1.2万吨-吉林化纤碳纤维、复材1.272.25%1.753.31%-1.2万吨/年碳纤维复材项目，预计2023年内投产吉林宝旌（吉林化纤持股49%）大丝束碳纤维8000吨/年4000吨/年，预计2025年年底形成12000吨/年产能----吉林化纤集团吉林凯美克小丝束碳纤维大/小丝束原丝600吨/年-----6万吨/年，预计2024年全部投产吉林碳谷13.5万吨/年2.7万吨/年15.7240.02%9.5636.02%3万吨/年高性能碳纤维原丝，一期预计2024年中投产国兴碳纤维（集团全资子公司）大丝束碳纤维碳纤维设备碳纤维6万吨/年，“十四五”期间完成-15.37--33.07%--3.23--39.21%-未来将形成年产高性能碳纤维成套装备20台/套、复材专用装备150台/套、复材装备模具及部件加工200台/套的生产能力碳纤维生产线整线年产能10台套精工科技年产1万吨碳纤维及6万吨差别化腈纶项目，分三期建设，一、二期分别为1万吨/年差别化腈纶、0.5万吨/年碳纤维；三期4万吨/年差别化腈纶，建设期72个月蒙泰高新-资料：Wind，各公司公告，环评报告，中国石化新闻网，上海证券报，绍兴政府网站，腾讯网，吉林化纤集团官网，宝武碳业招股说明书，国海证券研究所11国内碳纤维企业群雄逐鹿图表：碳纤维相关企业产能及经营情况一览，于2023年12月统计（续上表）（营收单位：亿元）碳纤维产品经营情况碳纤维业务布局公司简称现有产能在建产能2021FY

2021FY

2022FY

2022FY营收毛利率营收毛利率浙江宝旌（宝武碳业控股子公司）小丝束碳纤维2500吨/年1.55万吨/年吉林宝旌（浙江宝旌持股51%）大丝束碳纤维8000吨/年4000吨/年，预计2025年年底形成12000吨/年产能精业新材宝武碳业

（将被浙江宝（拟上市）

旌吸收合并）*碳纤维

2000吨/年大/小丝束碳纤维、复材--复材2000吨/年13.2626.33%13.0312.00%宝旌复材（宝武碳业控股子公司）碳纤维复合材料大/小丝束原丝1000吨/年浙江宝万（宝武碳业控股子公司，万华化学持股49%）绍兴柯桥年产12万吨PAN基碳纤维原丝项目（一期6万吨，一期一阶段2.5万吨，预计一期2023年底建成，2025年底实现全部规划产能）-资料

：Wind，各公司公告，环评报告，中国石化新闻网，上海证券报，绍兴政府网站，腾讯网，吉林化纤集团官网，宝武碳业招股说明书，国海证券研究所（*注：宝武碳业2023H1碳纤维业务亏损）12碳纤维行业产销两旺，进口依存下降，产能大幅增长

长期以来，我国碳纤维消费高度依赖进口，进口比例超50%。随着国产碳纤维不断缩小技术和性能差距，尤其是吉林化纤、中复神鹰等主要碳纤维厂商大量扩产，碳纤维国产化率持续提升，未来对外依存度有望持续下降。需求端国内下游新能源、航空航天等领域需求旺盛，预计碳纤维行业将迎来快速发展。图表：碳纤维供需平衡表2017

2018

2019

2020

2021

2022

2023E

2024E

2025E产能，万吨/年产量，万吨/年产能利用率2.60

2.68

2.67

3.62

6.34

8.50

14.41

21.57

29.400.94

1.06

1.42

2.25

3.41

5.15

7.30

10.23

13.8136%40%53%62%54%61%51%47%47%表观消费量，万吨/年

2.35

3.10

3.79

4.89

6.24

7.44

8.93

11.16

13.96进口量，万吨/年进口依存度1.61

2.20

2.58

3.04

3.31

2.94

2.50

2.12

1.8168%

71%

68%

62%

53%

40%28%

19%

13%0.20

0.16

0.22

0.40

0.48

0.65

0.87

1.19

1.66出口量，万吨/年资料：Wind，赛奥碳纤维技术公众号，百川盈孚，各公司公告，国海证券研究所13国内碳纤维企业群雄逐鹿图表：碳纤维相关上市公司产销数据表2021年2022年公司简称碳纤维相关产品小丝束碳纤维产量，吨6333销量，吨6141产量，吨10640销量，吨9374中复神鹰光威复材小丝束碳纤维及织物2082183225612179吉林碳谷*吉林化纤碳纤维原丝16558-13774-50000以上111850000以上805大丝束碳纤维小丝束碳纤维及织物中简科技恒神股份146156-312299-大/小丝束碳纤维49375142资料：各公司公告，吉林碳谷招股说明书，Wind，国海证券研究所（*注：吉林碳谷2021年为上半年数据）14重点关注公司及盈利预测2024/1/4EPS2023EPE2023E重点公司代码股票名称投资评级股价20222024E20222024E688295.SH300699.SZ836077.BJ000420.SZ600688.SH300777.SZ002006.SZ中复神鹰光威复材吉林碳谷吉林化纤上海石化中简科技精工科技30.650.670.411.030.810.040.011.300.820.5962.5774.1926.1620.4370.29418.0822.0317.9352.18买入27.0116.632.931.121.98-0.04-0.271.350.641.271.070.080.081.731.1640.1423.88-21.2415.5137.3337.2116.6312.76买入未评级未评级未评级未评级未评级2.91-28.7614.7636.2838.79资料：Wind资讯，国海证券研究所（未评级公司盈利预测来自Wind一致预期）15目录u碳纤维性能优越，工艺复杂u多重拉动，需求快速增长u产能释放叠加提质增效u行业关注标的u风险提示16碳纤维是“21世纪新材料之王”

碳纤维(CarbonFiber)是一种丝状碳素材料，由有机纤维经碳化以及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，直径5-10微米，含碳量高达90%以上。碳纤维力学性能优异，同时具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。图表：碳纤维主要性能特点性能特点强度高简介抗拉强度在3,500MPa以上弹性模量在230GPa以上模量高密度是钢的1/4，是铝合金的1/2比强度比钢大16倍，比铝合金大12倍密度小，比强度高耐超高温耐低温在非氧化气氛条件下，可在2,000°C时使用，在

3,000°C的高温下部分熔融软化在-180°C低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧具有弹性能耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金，同时拥有较好的耐油、耐腐蚀性能耐酸、耐油、耐腐蚀热膨胀系数小，导热系数大可以耐急冷急热，即使从3,000°C的高温突然降到室温也不会炸裂资料：中复神鹰招股书，《高科技纤维与应用》，国海证券研究所17聚丙烯腈碳纤维为目前主流碳纤维产品

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维为目前碳纤维主流产品。世界碳纤维产业已形成了黏胶基、沥青基和聚丙烯腈基三大原料体系，其中黏胶基和沥青基碳纤维用途较单一，产量也较为有限，而聚丙烯腈基碳纤维兼具良好的结构和功能特性，是碳纤维发展和应用的主要品种。图表：聚丙烯腈（PAN）基碳纤维为市场主流（2021年统计）

图表：碳纤维性能指标及优劣势聚丙烯腈基碳纤维＞3000沥青基碳纤维黏胶基碳纤维2000~3000410~5602.0抗拉强度/Mpa抗拉模量/GPa密度/(g·cm-3)断后延伸率/%18003501.61.0>2501.75~1.980.5~1.50.6成品品质优异，工艺较简单，产品力学性能优越原料丰富，优势劣势高耐温性碳化收率高碳化收率低，技术难度大，设备复杂，成本高原料调制复杂，产品性能较低-资料：碳纤维及其复合材料技术公众号，国海证券研究所资料研究所：光威复材招股书，《碳纤维的产业化发展简析》皇甫慧君等，国海证券18碳纤维产业链长，技术壁垒高

PA

N基碳纤维的制备过程一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，其中原丝制备包括聚合、纺丝工段，碳丝制备包括预氧化、碳化工段。碳纤维工艺复杂，生产条件要求严格，整个工艺流程中涉及技术参数控制点3000-5000个。图表：碳纤维生产各环节难点图表：碳纤维材料生产流程环节重要性难点按照聚合工艺的连续性，可以分为一步法、两步法；按照纺丝工艺，可以分为湿法和干喷湿纺法。其中，纺丝工艺的选择及控制为稳定生产高性能原丝的关键因素碳纤维原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和生产成本纺丝溶液和原丝制备预氧化过程是碳纤维制备过程中能耗最高，耗时最长，

预氧化受纤维张力、热处理温度、处理介制约PAN基碳纤维生产效率

质等因素影响的关键工序预氧化碳化是将预氧丝转变为高强

碳化温度、碳化时间、碳化张力/牵伸、碳纤维的过程，是碳纤维类

碳化过程的升温速率等均会影响碳纤维的碳化石墨结构形成的关键因素质量性能预浸料是把基体浸渍在强化纤维中制成的预浸片材产品，是复合材料的重要中间材料工艺重点在于两个方面，一是碳纤维的分散，二是成型工艺预浸料资料

：《碳纤维材料高温碳化过程研究进展概述》欧阳艳艳等，国海

资料

：中复神鹰招股书，赛奥碳纤维技术公众号，《聚丙烯腈基碳纤维原丝与预氧化过程证券研究所结构的研究》华夏等，《碳纤维材料高温碳化过程研究进展概述》欧阳艳艳等，《高性能聚丙烯腈基碳纤维制备技术几点思考》张泽等，国海证券研究所19小丝束碳纤维力学性能优异、成本高

碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束。小丝束性能优异，但成本较高。碳纤维的开发起初应用于航空航天领域，小丝束性能更能满足航空航天、军工复材的需要，但受成本制约，难以在风电叶片等领域实现推广应用。大丝束在保持碳纤维优良性能的前提下，通过提高单线产能，大幅降低成本，打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门。

小丝束碳纤维性能优异但价格较高，大丝束碳纤维性能相对较低但成本亦较低。相比小丝束，大丝束碳纤维最大的优势就是在相同的生产条件下可大幅度提高碳纤维的单线产能，实现生产的低成本化。而且在复合材料制备过程中的铺层效率也更高，生产成本能降低约30%以上，有助于打破碳纤维因价格较高带来的应用局限，为碳纤维复合材料进一步拓展应用市场奠定基础。图表：大丝束和小丝束碳纤维对比图表：小丝束碳纤维成本较高大丝束碳纤维小丝束碳纤维纯度要求高小丝束成本高的原因提纯成本增加小丝束碳纤维＜24K（1K代表一束碳纤维中有1000根丝）大丝束碳纤维≥24K聚合组分原丝纯度纯度要求一般允许一定杂质丝束数量拉伸强度严格控制杂质含量纺丝速度慢高重均分子量且分子量分布窄原丝性能氧化过程重均分子量适中聚合、纺丝成本增加3500-7000MPa3500-5000MPaAN含量少使得氧化快、需控制放热集中长时间高耗能致使成本增加拉伸模量价格230-680GPa较高230-290GPa一般高AN含量致使氧化慢有时需要较高温度，石墨化温度高碳化工艺

碳化温度相对较低产品认证

相对简单能耗高产能分布应用领域日本欧美、航空航天工业领域非常关键、过程复杂

周期长、认证昂贵资料

：吉林碳谷招股说明书，《国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析》彭公秋等，产业信息网，国海证券研究所资料

：《国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析》彭公秋等，国海证券研究所20大丝束碳纤维生产技术难度大

根据赛奥碳纤维发布数据，2022年全球标模-大丝束碳纤维需求量67.5万吨，占比50%。

大丝束碳纤维生产技术难度更大，体现在原丝、预浸料和碳化等多个环节的均匀性和毛丝控制等方面。图表：2022年全球碳纤维需求占比图表：大丝束碳纤维生产技术难度更大环节原丝指标指标解释内容生产50k大丝束碳纤维，要求一个喷丝板上的50000个孔里喷出来的每根丝的均匀度都CV值

离散程度，体现碳纤维的均

一样，相比小丝束碳纤维难度升级。此外，匀性大丝束在凝固成型、牵伸、预氧化、碳化、上浆等的均匀性难度极大。因此，大丝束碳纤维的离散系数一般较大。在张力作用下产生应力集中，

原丝的缺陷主要包括内部孔洞、内部裂纹、毛丝

超过其承载能力时，缺陷部

表面裂纹和机械损伤等，大丝束碳纤维毛丝位发生断裂，产生毛丝调控更难。①丝束较大、易于集聚，因此展纱效果不好，进而造成树脂对大丝束纤维束内部浸润性较差，丝束间容易产生孔隙且容易造成树脂相的富集与分离等缺陷；②在大丝束碳纤维展纱过程中会出现毛丝甚至断纱，影响预浸料的制备工艺性，导致复合材料力学性能分散性较大。将纤维均匀展开从而降低单层厚度增加，进行铺层设计预浸料碳化展纱碳化环节会发生剧烈的化学反应，有可能会导致大丝束纤维分子结构中的某些键断裂。--资料

：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料

：北京市碳纤维工程技术研究中心，《国产聚丙烯腈基大丝束碳纤维发展现状与分析》彭公秋等，《PAN基碳纤维毛丝成因分析和解决方法》马祥林等，国海证券研究所21碳纤维长期被日美欧企业垄断，中国企业取得长足进步

PAN基碳纤维的生产起步于20世纪60年代，日美领先。日本高度重视高性能PAN基碳纤维及能源和环境友好相关技术开发，培育出了东丽、三菱等一批碳纤维行业领军企业。1988年，美国国会通过法令，军用碳纤维所用聚丙烯腈原丝要逐步实现自给，由此扶持了赫氏、氰特等本土碳纤维企业的发展。上世纪90年代卓尔泰克开始研发并推进低成本大丝束在工业领域的应用，形成了高性能小丝束和低成本大丝束两种技术路线，2014年，卓尔泰克被东丽收购。目前，世界碳纤维技术仍主要掌握在日本公司手中，其生产的碳纤维无论质量还是数量上均处于世界领先地位，日本东丽更是世界上高性能碳纤维研究与生产“领头羊”。

我国碳纤维工业总体上与日本碳纤维的研发同步进行，经历了长期低水平徘徊、技术转型和快速发展3个阶段。依靠长期自主研发，打破了国外技术装备封锁，碳纤维产业化目前取得长足进步。图表：碳纤维发展历史国内中复神鹰、吉林化纤等企业纷纷突破碳纤维生产技术并将产能规模提升至万吨以上2022资料：赛奥碳纤维技术公众号，《美国卓尔泰克公司炭纤维的发展》赵稼祥，国海证券研究所22碳纤维产业链环环相扣图表：碳纤维产业链及相关公司梳理资料：新材料在线,中简科技招股书,光威复材招股书,吉林碳谷公司公告,国海证券研究所23目录u碳纤维性能优越，工艺复杂u多重拉动，需求快速增长u产能释放叠加提质增效u行业关注标的u风险提示24碳纤维广泛应用于国防工业以及高性能民用领域

碳纤维应用于高端领域，发展前景广阔。碳纤维具有目前其他材料难以比拟的高比强度（强度比密度）及高比刚度（模量比密度）性能，还具有耐腐蚀、耐疲劳等特性，广泛应用于国防工业以及高性能民用领域，涉及航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料。图表：碳纤维重点应用领域示意资料：中简科技招股说明书，国海证券研究所252022年中国碳纤维需求已占全球总量的一半以上

根据赛奥碳纤维和Wind数据推算，2015-2022年全球碳纤维需求年均复合增速达14.3%，中国碳纤维需求年均复合增速达23.7%。

根据赛奥碳纤维和Wind，中国碳纤维需求从2015年的1.68万吨增长至2022年的7.44万吨，全球占比从31.7%提升至55.1%。图表：2015-2022年，全球碳纤维需求CAGR达14.3%图表：2015-2022年，中国碳纤维需求CAGR达23.7%资料：Wind，赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料：Wind，赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所26碳纤维需求多点开花，风电仍具潜力

从下游应用结构上看，风电叶片和体育休闲依然占据绝对主流。根据赛奥碳纤维，2022年全球碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片25.7%、体育休闲

17.8%、航空航天军工14.9%，国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是体育休闲30.9%、风电叶片23.5%、碳碳复材9.1%。

从中国与全球应用对比来看，国内多领域发力，风电碳纤维在国内有较大发展空间。航空航天军工及压力容器迅猛发展，大幅度缩小与国际差距，达到相当水平，2022年碳纤维需求量同比分别+290%/+100%

；国内体育休闲、碳碳复材、建筑、电子电气已成为特色优势应用市场，2022年需求量同比分别+31%/-3%/+24%/+43%；风电(扣除大量来料加工，只统计国内风电厂家用量)与国际依然有巨大差距，2022年风电碳纤维用量同比-22%；汽车及混配模成型因中国新能源车高速发展而潜力巨大，2022年碳纤维需求量同比分别+50%/+33%。图表：2022年中国碳纤维下游需求结构图表：2022年全球碳纤维下游需求结构资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所27航空航天领域有望成为碳纤维需求热点

目前在航空航天领域，全球碳纤维需求主要集中在商用飞机、军用飞机和无人机三大领域。根据赛奥碳纤维发布报告，随着疫情逐步消散，商用航空持续回暖，2023年加速回暖，回到2019年水平；其他航空市场如无人机、军机等受疫情影响不大，依然保持较高速稳定增长。

2022年全球航天航天领域碳纤维需求量达到2.01万吨，同比增长超20%。根据赛奥碳纤维，2025年及2030年需求量有望分别达到2.82万吨和4.98万吨，持续保持可观的增速。

2022年我国航空航天领域碳纤维需求量为0.78万吨。随着人工智能、卫星互联网等尖端技术快速发展，碳纤维在卫星、火箭、大飞机、机器人等领域有望实现需求持续增长。图表：2022年航空航天领域碳纤维需求结构图表：全球航空航天领域碳纤维需求量及未来预测资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所28卫星互联网持续催化，卫星、火箭有望打开碳纤维应用新格局

我国在航天领域对碳纤维复合材料（CFRP）结构的研究始于上世纪70年代，自从1984年我国东方红1号卫星上首次使用碳纤维/环氧复合材料以后，CFRP

在我国卫星的结构件、大型运载火箭以及空间相机上获得了广泛的应用。

在卫星方面，目前我国自行研制的卫星结构中，大量采用CFRP结构。因为卫星结构纯属有效载荷，减重的经济效益很大，又因其空间环境恶劣，要求卫星结构的尺寸和性能稳定、变形一致，所以在卫星的主体骨架结构、外壳结构、太阳能电池板组件、桁架结构、天线结构、仪器安装板和支架结构等都在不断扩大使用CFRP。

根据李威等《碳纤维复合材料在航天领域的应用》一文研究，运载火箭上所采用的CFRP件在质量上比铝合金构件节省约10%-25%。在运载火箭方面，由于CFRP具有耐高温、比强度和比模量高等力学特性，常被应用在火箭的排气锥体、发动机盖、壳体、燃烧室、发动机喷管、喉衬、扩散段及整流罩等部位。图表：国内卫星应用碳纤维复合材料的结构件图表：碳纤维复合材料在我国运载火箭上的应用名称结构要素应用结构件名称波纹承力筒夹层结构板最大件尺寸/mm产品结构要素碳纤维蒙皮、桁条、对接框、弹簧支架、开口加强的卫星支架碳纤维蒙皮、铝蜂窝芯子夹层结构卫星支架碳纤维蒙皮、桁条、对接框、弹簧支架、开口加强的加筋结构碳纤维“工”形截面整体成型碳纤维“口”形截面整体成型碳纤维工字型截面梁、构成组合梁,形成外圆直径3000mm碳纤维帽形加强框,各类直径均可实现质量:约1000kg碳纤维蒙皮、铝蜂窝芯子构成的夹层结构。直径达到4.2m，长达11m碳纤维蒙皮、铝蜂窝芯子夹层结构，上端φ2700mm，下端φ3240mm，高550mm由4根变截面“工”字型梁整体成型而成，形成外圆φ2700mmCZ-2E火箭CZ-3火箭火箭结构碳纤维波纹简、对接框、环框、纵桁组成卫星接口支架高:1983，锥段大端内径:11621668x158：1250x1985碳纤维面板、铝蜂窝芯子加筋壳梁太阳电池阵基板碳纤维网格面板、铝蜂窝芯子火箭结构仪器舱结构1755x2581连接架支架2581x750：2581x810碳纤维方管、钛合金接头碳纤维型材、铝合金接头“K”形梁仪器舱结构950x2030环向加强框碳纤维筒箭体加筋壳结构8根碳纤维管(长652)、铝合金消旋支架高:580，大端外径：887接头CZ-3火箭、CZ-2E火箭等CZ-2C/FP支承有效载荷整流罩电池梁喇叭天线支撑筒“工”字型，750x54x44高约280，大端直径约250高约300，大端直径约140碳纤维和钛合金混杂结构CFRP本体，镀铜、金等CFRP、双锥两端法兰有效载荷支架“井”字梁CZ-2C/FP分配资料：《碳纤维复合材料在航天领域的应用》李威等，国海证券研究所资料：《碳纤维复合材料在航天领域的应用》李威等，国海证券研究所29航空航天领域碳纤维复材应用比例提升

据中简科技招股说明书，用碳纤维复合材料代替钢或铝，减重效率可达到20%-40%。飞机结构材料约占起飞总重量30%左右，减轻结构材料重量可带来诸多好处。对军机而言，减重在节省燃油的同时扩大了作战半径，提高了战场生存力和战斗力；对客机而言，减重节省了燃油、提高了航程和净载能力，具有显著的经济效益。以碳纤维复材为主应用于飞机的机头、尾翼、机翼蒙皮等，渗透率持续提升。

1）军用方面：国外军用飞机从最初将复合材料用于尾翼级的部件制造到今天用于机翼、口盖、前机身、中机身、

整流罩等。

2）民用方面：早期的A310、B757和B767上，碳纤维复合材料的占比仅为5%-6%。目前，波音B787机身中复合材料占比约50%，碳纤维使用量大大提升。图表：各种飞行器减重的经济效益数据分析表图表：复合材料在商用飞机渗透率不断提升种类效益/(美元/KG)60轻型民航机直升机100航空发动机战斗机450450复合材料占比干线飞机450超音速民航机近地轨道卫星同步轨道卫星航天飞机100020002000030000资料

：《碳纤维及石墨纤维》贺福，中简科技招股说明书，国海证券研究所资料

：HEXCELCORP，中简科技招股说明书，国海证券研究所30国产大飞机为碳纤维带来确定性增量

目前的国产大型客机主要有中国商飞制造的C919与ARJ21两款机型。2014年12月，ARJ21支线客机取得型号合格证。2022年9月，C919客机成功取证，标志着我国拥有了一款可以投入航线运营的单通道干线客机。此前中国商飞共收到来自28家客户的815架C919订单；2022年11月8日，七家租赁公司与中国商飞又签署300架C919飞机和30架ARJ21飞机确认订单；2023年9月28日，中国商飞与东航签订C919最大单笔订单100架。因此，据我们不完全统计，C919拥有1215架订单总量。

远期看，1215架C919订单全部交付对应碳纤维需求量约5882吨，对应约13.4亿元市场空间；根据商飞规划，C919采取分步走策略，碳纤维复合材料将逐步从10%-15%提升到23%-25%，若达25%则对应碳纤维需求量约12788吨和29.1亿元市场空间。假设：1）现有1215架C919订单按期交付；2）碳纤维机身重量占比11.5%，单架飞机碳纤维用量4.8吨；3）所需碳纤维价格按照22.8万元/吨计。图表：国产大型客机C919产能及预测图表：碳纤维在国产大飞机中的应用资料：《大飞机引领先进材料发展》吴光辉资料：钛媒体，中国商飞，国海证券研究所31机器人有望打开碳纤维新的增量市场

碳纤维高性能复材有望逐步代替传统金属材料制作机器人零部件。相较于传统机械臂的铝、钢等金属材料，碳纤维复合材料的密度更低，在机器人关节、机械手臂、手臂连杆等机器人零部件上帮助机器人显著减重，降低惯量，提高操作速度，降低挠度。此外，碳纤维在强度、比模量、导电性、热膨胀系数、抗振吸能性、耐蚀性等各方面特性的优势都更为突出。

人形机器人有望带来大市场。工信部印发《人形机器人创新发展指导意见》指出，人形机器人有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品。到2025年，人形机器人创新体系初步建立，“大脑、小脑、肢体”等一批关键技术取得突破，整机产品达到国际先进水平，并实现批量生产；到2027年，人形机器人技术创新能力显著提升，构建具有国际竞争力的产业生态，综合实力达到世界先进水平。图表：碳纤维机械臂与传统金属材料机械臂性能对比对比图表：碳纤维机械臂密度/g·cm-2抗拉轻比强度拉伸模比模量材料度/MPa

MPa/(g·cm-2)

量/GPa

GPa/(g·cm-2)不锈钢（SUS301）7.82.7820420105156195722527铝合金340-2100高强钢7.844-26920827α钛合金4.5100017592221171402689碳纤维复合材料1.571120资料：国家材料腐蚀与防护科学数据中心，国海证券研究所资料：《机器人轻量化材料应用的研究进展》于成涛等32碳纤维是风电叶片的增强材料，拉挤工艺成本最低

碳纤维应用于风电叶片中关键结构如梁帽、主梁等。碳纤维主梁的工艺主要有三种，分别为预浸料工艺、碳布灌注工艺和拉挤碳板工艺。维斯塔斯专利技术拉挤板工艺效率最高、成本最低，且纤维含量高，质量稳定，适合大批量生产。2019年风电叶片行业用碳纤维量超过2万吨，

其中80%用于生产拉挤碳梁片材。

维斯塔斯专利2022年7月到期，有望提高碳纤维在叶片中的渗透率。2020年其他风电巨头如西门子-歌美飒、GE-LM、Nordex等，均在新的机型中采用了碳纤维拉挤板制造与测试样机。国内厂商光威复材拥有碳梁自主专利技术，目前已开展对国内风电叶片碳梁的应用推广。图表：风电叶片主体结构示意图图表：3种工艺加工的主梁用碳纤维复合材料力学性能对比资料：上纬新材招股说明书资料：《碳纤维在风电叶片中的应用进展》牟书香等，国海证券研究所33风机大型化推动碳纤维渗透率提升

风机大型化推动碳纤维在叶片中渗透率不断提高，降低机组的综合成本。风机大型化是未来的发展趋势，叶片重量随着长度增加呈几何级数增长，使得风机载荷增大、风机部件成本增加。在满足刚度和强度的前提下，采用碳纤维的风轮叶片比玻璃钢叶片质量轻30%以上，虽然碳纤叶片成本上升，但其带来的传动链上相关部件以及塔筒的优化减重，使得风电机组的整体成本降低10%以上。例如120m的碳纤维风轮叶片可以减少总体自重达38%，使得风电机组的整体成本下降14%。图表：风电机组平均风轮直径不断增加图表：碳纤维渗透率与叶片长度呈正相关136100%90%1291401201008012011280%10570%60%50%40%30%20%10%0%99948985817860402002010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020<80m80~89m110~119m≥140m90~99m100~109m130~139m120~129m平均风轮直径资料：CWEA，国海证券研究所资料：Sandia国家实验室，《碳纤维在风电叶片中的应用进展》牟书香等34碳纤维拉挤板在风电叶片中的应用将大幅提升

随着低速风机和海上风机不断发展，轻质高强的碳纤维是超大型叶片增强材料的必然选择。风电叶片主流结构材料是玻璃纤维，但目前玻璃纤维性能已经趋于极限，已经难以满足叶片大型化、轻量化的要求，轻质高强的碳纤维是超大型叶片增强材料的必然选择。根据Wood

Mackenzie，预计到2030年陆上风电将有超80%应用碳纤维拉挤板，而海上风电则100%应用碳纤维拉挤板。

碳玻混主梁叶片综合了玻璃纤维的低成本和碳纤维的高性能，为目前折中路线。中复连众、西门子歌美飒、艾尔姆、Repower、明阳智能、运达股份等，均在研发制造碳玻混主梁叶片技术。2022年6月11日，运达股份10MW

级110米海上叶片YD110通过全尺寸静力测试，采用双梁三腹板、碳玻混大梁的结构形式。图表：2021-2030年陆上和海上风电叶片主梁材料占比发展趋势资料：《碳纤维在风电叶片中的应用进展》牟书香等，WoodMackenzie，国海证券研究所（*代表预测值）35风电招标量高位推动行业持续发展

2022年风电招标容量达历史新高，2023年前三季度招标量依然可观。2022年国内风电装机并网容量有所下滑，但风电设备招标容量创历史新高，达近100GW；2023年前三季度，风电招标量依然可观，超60GW，为未来风电装机量奠定了坚实基础。

多省市发布“十四五”能源发展规划，风电新增装机规模将超300GW。内蒙古、新疆、甘肃、河北等在内的多省市发布“十四五”远景目标纲要，“十四五”期间风电新增容量累计313GW。图表：全国风电设备招标容量持续高位图表：“十四五”期间，29省市风电新增规划容量313GW风电新增规划容量（GW）6050403020100内

蒙新古疆甘

肃河

北广

东吉

林广

西江

苏海

南河

南黑

龙辽江宁山

东云

南青

海四

川湖

南湖

北贵

州浙

江宁

夏福

建重

庆安

徽江

西上

海天

津北

京资料：金风科技官网，国家能源局，中电联，国海证券研究所资料：金风科技官网，国海证券研究所36预计2025年国内风电企业碳纤维需求量3.7万吨，远期有望13.1万吨

风电维持高景气度，带动碳纤维持续向好。我们预计2023~2025年国内风电吊装容量达47GW/55GW/70GW，其中海上风电吊装容量达2/5/10GW。

多因素助推碳纤维渗透率提升。根据赛奥碳纤维，2020-2022年国内风电企业碳纤维需求量约为0.25/0.45/0.480万吨（不含维斯塔斯），对应渗透率约为3%/6%/7%。未来随着维斯塔斯拉挤工艺专利到期、国内碳纤维持续降本增效、海上风电快速渗透及风机大型化趋势等多重利好因素叠加，假设2023年-2025年碳纤维渗透率为12%/25%/40%，则预计对应碳纤维需求量为0.73/1.80/3.67万吨。远期假设我国年新增风电装机达100GW且碳纤维渗透率达100%，则理论最大碳纤维需求有望达13.1万吨。图表：国内企业风电领域碳纤维需求量及预测（不含维斯塔斯）2020202120222023E2024E2025E远期中国陆上风电新增装机量，GW中国海上风电新增装机量，GW中国风电新增装机量总计，GW叶片使用碳梁时：50.583.8541.4414.4855.9244.675.1644.641.9150.005.0060.0010.0070.0070.0030.0054.4349.8346.5555.00100.00单位GW碳梁理论需求量，万米/GW平均每米碳梁消耗碳纤维质量，Kg单位GW碳纤维理论需求量，吨/GW碳纤维理论需求量，吨1870.71870.71870.71870.71870.71870.71870.71310713193%1310732726%1310652927131072066251310131030100%渗透率，%（实际需求量/理论需求量）碳纤维实际需求量，吨25004500480073191801736688131030资料

：国家能源局，CWEA，BNEF，赛奥碳纤维技术公众号，光威复材投资者问答，北极星风力发电网，《风能》，风芒能源，《碳纤维在风电叶片中的应用进展》牟书香等，《碳纤维及其复合材料在风电机组全生命周期中的应用》张可可等，国海证券研究所37成本是碳纤维在风电大规模应用的关键因素

碳纤维主梁叶片能否实现大规模应用与成本息息相关。结合北极星风力发电网、中材科技风电叶片股份有限公司等测算，当碳纤维价格降低到80元/kg时，风电行业对叶片规模化应用碳纤维的接受度会比较高；此外，世界风能协会、中国可再生能源学会风能专业委员会认为，当碳纤维价格下降至70-100元/kg时，将对风电行业带来翻天覆地的变化。目前碳纤维头部供应商卓尔泰克批量供应的碳纤维价格（约13美元/kg）可以作为大丝束碳纤维企业的参照。因此综合来看，我们认为碳纤维价格达到80元/kg以下时有望为逐步打开碳纤维在风电行业的大规模应用。

根据百川盈孚，截至2023年12月，国内大丝束碳纤维已降至80元/kg以下，碳纤维在风电领域的应用有望逐步进入放量阶段。图表：国内大丝束碳纤维和玻璃纤维价格走势资料：百川盈孚，国海证券研究所38碳纤维为碳基复材重要原料

先进碳基复合材料是指以碳纤维为增强体，以碳或碳化硅等为基体，以化学气相沉积或液相浸渍等工艺形成的复合材料，主要包括碳/碳复合材料产品（碳纤维增强基体碳）、碳/陶复合材料产品（碳纤维增强碳化硅）等。图表：碳/碳复材制备工艺原理步骤一:碳纤维经过织布、成网、准三维成型、复合针刺等技术，形成碳纤维预制体(毛坯)。步骤二:甲烷经过高温裂解，分解出碳和氢。步骤三:碳沉积附着于预制体中的碳纤维上，形成碳/碳复合材料，该工艺过程需要重复多个沉积周期。步骤四:把经过重复多次化学气相沉积的碳/碳复合材料在2200度以上的高温中纯化和石墨化，使产品性能达到使用要求。资料：金博股份招股书，国海证券研究所39碳碳复材在光伏热场领域更具优势，消耗品属性日益凸显

碳碳复材相比传统石墨材料具有显著的优势。采用碳碳复合材料相比传统石墨材料具有更优异的保温性、强度、韧性，且不易破碎，可有效降低生产能耗、提升设备使用寿命，从而降低整个生产成本。碳碳复材热场部件主要包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器等，是单晶拉制炉热场系统的关键部件，在性价比方面相比传统石墨材质展现出了非常大的优势。

碳碳复材呈现消耗品属性。碳碳复材热场部件为消耗品，每年存在新增需求、替换需求和改造需求。坩埚的替换周期为2个/年，加热器的替换周期为2-3个/年，其他部件的替换周期为2个/3年。硅料技术路线差异对热场无实质性影响，拉晶路线迭代将加大热场部件的损耗。在单晶硅棒生产上，目前以直拉法为主，直拉法分为连续拉晶(CCZ)和重复拉晶(RCZ)。行业内主流方法为RCZ，目前正处于由RCZ向CCZ过渡阶段。CCZ路线中，双层石英坩埚引入了更多的氧，会加大对热场部件的损耗。图表：碳碳复合材料热场部件在单晶炉中的应用名称坩埚简介承载石英坩埚，保持液面稳定，具有安全、经济和可设计等特点，能最大限度提高装料量引导气流，形成温度梯度，具有安全、节能和高效等特点，能提高单晶硅生长速率导流筒构建热场空间，隔热保温，具有节能、可设计特点，大幅度提高使用寿命和节能保温筒加热器提供热源，熔化硅料，具有安全、经济和可设计等特点板材电极导流筒定位与承载，具有安全、节能等特点连接发热体与水冷铜电极，具有节能等特点资料：金博股份招股书，国海证券研究所40碳碳复材在光伏热场渗透率持续攀升据金博股份公告，碳基复合材料在光伏热场中对传统石墨的替代率约为60%~65%，未来仍有较大提升空间：

趋势一：大尺寸硅片市占率快速提升，我国部分企业已经产线全部转成182、210mm大尺寸。制备大直径的产品时，传统石墨热场材料成型困难，而且纯度要求高，制备成本高昂，制备周期和交货周期较长。碳碳复合材料热场产品性价比更高，通过做得更薄，从而可以利用现有设备生产直径更大的单晶产品，

节约新设备投资费用。

趋势二：P

型电池转换效率已接近极限，N型电池将成为下一代主流电池技术。P型、

N型单晶热场部件的纯度要求分别为<200ppm和<100ppm，N型电池纯度要求更高，石墨件中挥发出来的杂质或石墨降解形成的颗粒会污染硅熔体，影响晶体品质。图表：大尺寸硅片将成为主流图表：N型电池片迎来窗口期资料：CPIA，国海证券研究所资料：CPIA，国海证券研究所41光伏仍有较大的发展空间

当前光伏发电在全部发电方式中占比仍然较低。尽管全球能源转型步伐加速，但当前世界仍以不可再生能源为主，2020年全球不可再生能源发电量在全球发电量占比为71%，光伏发电占比从2015年的1.0%逐步提升至2020年的3.1%，占比仍然较低。根据国家能源局，2022年我国发电装机容量约25.6亿千瓦，其中火力发电为13.3亿千瓦，占比52%；太阳能发电3.9亿千瓦，占比15%。

我国光伏发电仍有较大发展潜力和增长空间。2023年1-9月我国光伏新增发电装机容量达128.94GW，同比增加76.33GW，同比增长145%，实现大幅增长，景气度有增无减。据中国有色金属工业协会硅业分会预测，2025年全球新增光伏装机量有望达到550GW，2021-2025年复合增速达到34.1%。图表：全球太阳能光伏发电量占比仍较低图表：全球光伏新增装机容量及预测资料：欧洲光伏产业协会，国海证券研究所资料：CPIA，中国有色金属工业协会硅业分会，国海证券研究所42碳碳复材在光伏中渗透率增长迅速

随着单晶规格的增大，碳纤维在碳碳热场领域的渗透率快速提升。以坩埚为例，2010年碳基复合材料的渗透率不足10%，到2020年，渗透率已经超过95%，其余的部件还有较大的替代空间。图表：中国碳碳热场领域碳纤维复合材料渗透率快速提升年份产品2010年碳基复合材料2016年碳基复合材料2020年碳基复合材料等静压石墨>90%等静压石墨<50%等静压石墨<5%坩埚<10%<10%<10%<1%>50%<30%<30%<3%>95%>60%>55%<5%导流筒保温桶加热器其他>90%>70%<40%>90%>70%<45%>99%>97%>95%<5%>95%<20%>80%>40%<60%资料：金博股份公告，国海证券研究所43预计2025年碳碳热场碳纤维需求量近1.5万吨

基于光伏装机持续大幅增长以及碳碳热场部件渗透率增加，我们预计2023年碳碳热场领域碳纤维需求量将接近10000吨，2025年需求量有望接近15000吨。图表：中国碳碳热场领域碳纤维市场规模测算年份202117096%65%60%6%202223097%70%65%7%2023E3502024E4502025E550全球光伏新增装机量(GW)坩埚98%99%100%85%导流筒保温筒加热器75%80%碳碳复合材料渗透率70%75%80%8%9%10%中国碳碳复合材料需求（t）401036096251562611092998313613122521638314745中国碳碳复合材料领域碳纤维需求（t）资料

：CPIA，IEA，中国有色金属工业协会硅业分会，国海证券研究所44预计2025年全球体育休闲碳纤维需求达3.19万吨，2021-2025CAGR达15%

体育休闲领域应用是碳纤维应用基本盘之一。体育领域碳纤维主要用于球杆球拍、滑雪杆、自行车及钓鱼竿等。

碳纤维在体育休闲领域的应用预计总体保持平稳增长。2020年受疫情影响，群体运动器材大幅下滑，个人运动休闲器材有所上升，整体增速有所回落。2021年，部分国家开始放开群体运动，体育器材需求回升。近三年，中国碳纤维应用主引擎风电需求疲软，而整个市场需求依然保持高速增长，主要源于体育器材这一碳纤维需求的“压舱石”。图表：2022年全球休闲体育碳纤维需求结构图表：全球体育休闲碳纤维需求及预测资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所45预计2025年全球汽车领域碳纤维需求达1.44万吨，2021-2025CAGR为11%

碳纤维复合材料应用于汽车领域具有质量轻、强度高、抗冲击性好、减震隔音性能高的优势，同时提高汽车集成度，减少零部件，有助于降低汽车生产线投资规模。

前期由于成本高企，碳纤维主要应用于F1赛车、豪华车等高端车，目前逐步扩大应用的趋势。2020年推出的雪佛兰C8车架部分采用了弧形拉挤的碳纤维复合材料。2021年3月，廊坊的飞泽复材为蔚来ES6（中国第一款批量采用碳纤维的车款）生产的5万套碳纤维复材后地板开始下线。

汽车轻量化是大势所趋，同时新能源车对减重需求更高，将带动对碳纤维的需求逐渐放量。根据赛奥碳纤维，预计2025年全球汽车领域碳纤维需求达1.44万吨，2021-2025年CAGR为11%左右。图表：HCR碳纤维车身图表：全球汽车碳纤维需求及预测资料：盖世汽车社区资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所46压力容器保持较高景气度，预计2021-2025CAGR达27%

高压气态储氢是目前唯一商用的储氢技术，储氢气瓶是未来压力容器用碳纤维主要增长点。2021年国内压力容器碳纤维需求约3000吨，其中呼吸气瓶用量约600吨，天然气气瓶约500吨，储氢气瓶约1900吨。

氢燃料电池汽车助推氢能产业发展。据高工氢电统计，2021年中国市场氢燃料电池车载储氢系统出货4129套，同比增长67.85%；车载储氢瓶出货量为30284支，同比增长122.43%。至2025年我国氢燃料电池汽车总计规划推广数量达6.6万辆，有望全部落地助推氢能产业发展。图表：IV型碳纤维缠绕储氢瓶结构和2022年国内压力容器碳纤维需求结构

图表：全球压力容器碳纤维需求及预测资料

：《IV型储氢瓶用复合材料及制备工艺》，赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料

：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所47目录u碳纤维性能优越，工艺复杂u多重拉动，需求快速增长u产能释放叠加提质增效u行业关注标的u风险提示48中国成为全球碳纤维最大产能国

2021年，中国首次超越美国成为全球碳纤维最大产能国。根据赛奥碳纤维，

2021年国内碳纤维产能6.34万吨，占全球总产能20.76万吨的31%；2022年中国碳纤维产能占比持续提升，已达到43%。

国内企业已克服低达产率瓶颈。产能利用率从2015年的10.5%达到了2022年的53.3%。图表：中国碳纤维需求量及全球占比持续走高图表：2022年中国大陆碳纤维产能占比43%，全球第一资料：赛奥碳纤维技术公众号，国海证券研究所资料：赛奥碳纤维技术公众号49国内碳纤维企业群雄并起，2022年进口比例降至40%以下

国内碳纤维企业产能提升，多家企业逐鹿碳纤维行业。以吉林化纤、中复神鹰等企业为代表，多家企业布局包括碳纤维原丝、碳纤维在内的产能。

国内碳纤维需求仍依赖进口，但进口比例明显降低。根据赛奥碳纤维，2021年中国碳纤维需求仅46.9%于中国大陆，仍有超50%依赖进口；2022年中国碳纤维需求

61%来自于中国大陆，进口比例降至39%，但仍存在较大进口替代空间。图表：2022年国内碳纤维企业的原丝及碳纤维产能（吨）资料：赛奥碳纤维技术公众号50国内供应发力，碳纤维进口明显减少，出口呈增加趋势

根据赛奥碳纤维信息，2022年，中国台湾、韩国、德国对中国大陆出口均有不同程度降低，主要原因是；匈牙利及美国对中国大陆出口降低，而墨西哥大增，主要原因是匈牙利因为天然气短缺的停产，卓尔泰克对中国大陆出口对比2021年减少8.2%，主要是因为风电市场疲软的原因；日本对中国大陆出口保持了高增长，这充分说明了日本产品的竞争优势及客户忠诚度。从进口碳纤维原产地来看：日本及韩国主要是小丝束产品，美国、墨西哥、匈牙利、德国主要是大丝束产品，而中国台湾则是大小丝束兼顾。

总体来看，随着国产碳纤维供应逐渐增加，我国碳纤维进口量持续降低，出口则呈增长态势。图表：碳纤维产品进口量及增速图表：碳纤维产品出口量及增速资料：Wind，百川盈孚，国海证券研究所资料：Wind，百川盈孚，国海证券研究所51国内企业大规模扩产，碳纤维行业迎来爆发期

国内碳纤维龙头大规模扩产，将改变世界碳纤维产能格局。从全球碳纤维企业的后续扩产计划来看，碳纤维产能扩张主要以中国企业为主。国内碳纤维行业目前产能集中度较高，根据百川盈孚，2022年CR4为67.3%。国产碳纤维厂商扩产持续推进，将改变全球碳纤维供应格局，国产碳纤维迎来发展黄金机遇期。图表：2022年全球碳纤维运行产能及后续扩产计划（单位：千吨）资料：赛奥碳纤维技术公众号52国内迎来碳纤维扩产爆发期，但需关注落地程度

未来几年国内碳纤维企业扩产计划总量预计接近30万吨，但需关注各企业的项目落地性以及落地时间和实际产能，在供给短缺的背景下，率先实现项目落地并稳定生产的企业将具备明显的先发优势，抢占更多的市场份额。图表：国内碳纤维企业扩产计划，2023年12月统计（产能单位：吨/年）预计投产节奏预计当年实际新增产能*2023E

2024E

2025E生产商项目在建产能项目情况2023E20.62024E2025