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1、中复神鹰研究报告：需求高景气_小丝束领导者扩张产能精准卡位1. 公司简介：国内碳纤维领导企业，掌握碳纤维生产全流程核心技术1.1. 突破干喷湿纺关键技术，实现不同类别高性能碳纤维全覆盖率先实现干喷湿纺的关键技术突破和核心装备自主化，国内碳纤维的领导企业。中复神鹰 前身神鹰新材料成立于 2006 年，开始从事碳纤维产品的研发、生产与销售，2007 年公司 产业化生产的第一批碳纤维成功下线，2008 年公司建成千吨 SYT35（T300 级）碳纤维生 产线并稳定生产，至 2012 年公司主要从事湿法 T300 碳纤维的生产和销售；2009 年公司 开始进行更先进的干喷湿纺碳纤维技术攻关，2012
2、年公司自主突破干喷湿纺千吨级 SYT49 （T700 级）碳纤维产业化技术，此后逐步实现了 SYT55（T800 级）、SYT65（T1000 级， QZ6026）等产品的工程化生产。2020 年公司进行股份制改制，中复神鹰碳纤维股份有限 公司成立，2022 年 4 月公司于科创板上市。第一大股东中国建材集团持股 43.52%。中国建材集团通过中建材联合投资有限公司、中国 复合材料集团有限公司合计控制中复神鹰 43.52%的股权，为公司的实际控制人。中复神鹰 有 3 家全资子公司，中复神鹰碳纤维西宁有限公司主要从事高性能碳纤维的生产和销售， 中复神鹰（上海）科技有限公司主要从事下游碳纤维复合材
3、料应用研发，江苏中复神鹰碳 纤维工程中心有限公司并未实际开展生产经营活动。公司在国内率先实现高性能干喷湿纺碳纤维产业化，根据招股书，公司已取得 67 项授权 专利，其中发明专利 26 项，以主要起草单位身份 2 次参与聚丙烯腈基碳纤维国家标 准的制定，1 次参与聚丙烯腈基碳纤维原丝行业标准的制定。公司的核心技术多次荣 获国家和行业奖项，2016 年，公司“千吨级干喷湿纺高性能碳纤维产业化关键技术及自主装备”荣获中国纺织工业联合会科学技术奖进步一等奖。2018 年公司“干喷湿纺千吨级高 强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术及应用”成果荣获国家科学技术进步一等奖，为国内 碳纤维领域唯一获得该项殊荣的
4、企业。2020 年，公司“百吨级超高强度碳纤维工程化关键 技术”荣获中国纺织工业联合会科学技术奖科技进步一等奖、“干喷湿纺千吨级高强/百吨 级中模碳纤维产业化关键技术及应用项目”荣获中国工业大奖表彰。1.2. 专注小丝束碳纤维，近年侧重发展碳/碳复材及航空航天领域在应用领域，将碳纤维按照丝束和性能两个维度进行分类。丝束方面，碳纤维按纤维数量 不同可分为小丝束和大丝束。一般将丝束数量小于 24K 的碳纤维称为小丝束（1K 代表一 束碳纤维中有 1000 根丝），24K 以上的为大丝束。碳纤维原丝对应的也可区分为小丝束 碳纤维原丝和大丝束碳纤维原丝。碳纤维性能通常按照其拉伸强度和拉伸模量进行分类。
5、目前行业内一般采用东丽各类型产 品对应强度和模量对于产品标准的制定，国内碳纤维行业分类标准也参考于此。日本东丽 是世界生产小丝束碳纤维最大的企业。主要产品有 T 系列，M 系列及 PX35 系列，T 代表 高强度，M 代表高模量，两类为小丝束（24K 以下）产品，PX35 系列为旗下卓尔泰克公司 生产型号，为大丝束（50K）产品。公司对外销售的产品主要为小丝束碳纤维。主要产品型号包括 SYT45、SYT45S、SYT49S、 SYT55S、SYT65 和 SYM40 等，在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合 材料、交通建设等领域广泛应用。其中，SYT45S、SYT49、SYT4
6、9S 属于 T700 级碳纤维， SYT55S 属于 T800 级碳纤维，SYT65 属于 T1000 级碳纤维，SYM40 属于 M40 级碳纤维， 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。公司现有 2 个生产基地，分别位于江苏连云港及青海西宁。截至 20 年公司产能 3500 吨， 均来自连云港生产基地。西宁基地 19 年规划产能 2 万吨（后增加至 2.4 万吨），其中项目 一期产能 1 万吨，于 2022 年 3 月份全部建成。二期规划产能 1.4 万吨，建设周期 21 年 9 月-23 年 12 月。除西宁项目外，为解决国产碳纤维及其制品在国产大飞机及航空领域应用
7、等问题，公司于 连云港建设航空航天 T1100 级试验线（200 吨）及上海建设 T800 级航空预浸料项目（航 空预浸料 100 万 m 2 /年，高模预浸料 200 万 m 2 /年）。上海基地位于航空产业园，靠近航 空应用端，减少运输成本（由于碳纤维预浸料需在-18 摄氏度的环境中保存不超过 6 个月）， 及时把握客户需求。25 年目标大概率完成，期待 30 年 10 万吨产能布局。根据公司产线规划情况，25 年前建 成西宁基地及满足产品在航空航天领域应用的规划将完成，展望 2030 年，公司计划建成 10 万吨碳纤维生产基地，其中连云港基地规划扩产 2.5 万吨，若 30 年规划如期完
8、成，产 能有望较我们预计 24 年的 2.77 万吨产能将翻近两番。产品侧重发展碳/碳复合材料，航空航天领域。碳/碳复合材料及航空航天领域 2021H1 营 收占比 22.44%（相比 20 年+10.86pct，下同）及 13.98%（+5.87pct）。应用于交通建设和 体育休闲领域的产品占比逐渐下降，但应用于体育休闲领域的产品占比仍然保持较高水平， 2021H1 为 27.10%。碳/碳复合材料，航空航天等领域为 T700 级及以上碳纤维的主要应用 领域，结合公司扩产规划，我们认为未来公司在此领域的占比或逐渐提升。1.3. 财务分析公司 2021 年营业收入/净利润大幅增长。2021 年
9、中复神鹰实现营业收入/净利润 11.73 亿 /2.79 亿，同比增长 120.44%/227.01%。公司营业收入持续增长，2019 年业绩扭亏为盈，此 后公司净利润同比增长均超过 200%。公司毛利率和净利率逐年上升，2021 年分别为 41.62% 和 23.75%。公司毛利率和净利率的提高主要受益于：1）2019 年-2020 年主要原材料丙烯 腈的市场价格降幅较大，2）2019 年-2021 年因为产品品质的提高和国内下游客户对碳纤 维需求的持续增长，公司碳纤维产品平均单价提高。公司 ROE 水平持续增长，近三年资产负债率大幅增长，资产周转率保持稳定。因为随着 生产经营规模扩大，公司
10、对资金的需求进一步增加，并且随着西宁碳纤维项目的建设，公 司资本支出有所增加，2020 年和 2021 年公司资产负债率大幅增长，2021 年达到 66.83%。 公司的资产周转率保持稳定，维持在 30%40%。公司 ROE 水平持续增长主要是由于公司净 利润的持续增长。公司费用控制良好，除研发费用率外均逐渐降低，主要是因为公司营收持续增长，规模效 应的体现，2021 年公司销售费用率/管理费用率/财务费用率为 0.34%/10.08%/2.26%；研发 费用率稳中有升，表明公司逐渐加大研发投入，2021 年公司研发费用率为 5.04%。公司收 现比与付现比逐渐增长，2021 年均接近 100
11、%，主要是因为公司流动资金充裕，并调整了 信用政策，对主要客户采用先款后货的销售模式，加强对应收账款的回收管理。2. 生产工艺：采用一步法+干喷湿纺，达国内领先水平2.1. 碳纤维的生产工艺主要包括聚合，纺丝及碳化聚合制备 PAN 溶液分为一步法和两步法。一步法是丙烯腈采用均相聚合后直接用于原丝 制备；两步法采用水相沉淀聚合，所得粉体经水洗、干燥后再溶解于二甲基亚砜（DMSO）、 二甲基乙酰胺（DMAc）等溶剂中制备纺丝溶液，其中 DMAc 链转移常数较大，不适宜溶 液聚合方式制备高分子量、高转化率的聚合体，DMSO 基本无毒，是理想溶剂。一步法可 控性好，有利于获得高质量的 PAN 原丝，但
12、转化率低；两步法速率快，转化率高，获得 原液聚合物平均分子量和浓度较高，但工序复杂，对 PAN 粉末的干燥耗能较大。纺丝工艺目前主要采用湿纺和干喷湿纺。湿纺是指喷丝板浸在凝固浴里，纺丝原液经喷丝 孔喷出后直接进入凝固浴进行溶剂萃取、相分离等形成丝条的方法。干喷湿纺法通过将喷 丝板抬出凝固浴一段距离，单纤维内部纺丝液经喷丝孔喷出后，先经过空气层，再进入凝 固浴成丝的方法。湿法纺丝纺丝速度较低，碳纤维表面沟槽明显，与树脂基的复合性能优 越，适用于航天航空器结构材料的使用，东丽在 T300 之后仍然研发了湿法高性能碳纤维 （如 T800H），以针对航天航空器的设计需求；干喷湿纺纺丝速度快，生产纤维缺
13、陷大量 减少，生产出的原丝更符合碳纤维对于原丝的要求。原丝碳化主要分为预氧化，碳化及石墨化三个过程。原丝碳化是将原丝放入氧化炉中在 200 到 300下预氧化，后放入碳化炉中进行碳化，碳化过程分为低温碳化（300-800）和 高温碳化（800-1600），若制备高模量碳纤维，还需经过高温石墨化（2000-3000）， 最终制成碳纤维。原丝到碳纤维生产全过程中，预氧化时间占比较高。由于氧化炉及碳化 炉需保持高温条件，故除原材料成本外，能源消耗为主要成本。2.2. 公司技术领先，把控高品质碳纤维赛道目前阶段大丝束更适合两步法湿纺工艺，小丝束一般采用一步法干喷湿纺工艺。大丝束对 碳纤维的性能要求较低
14、，纺丝阶段适合工艺简单的湿纺，聚合阶段两步法的反应速度快， 转化率更高，更益于与湿纺工艺结合。小丝束对碳纤维性能要求较高，在纺丝阶段适合采 用干湿法，聚合阶段一步法的制备的纺丝原液粘度较高，更易满足干湿法要求。中复神鹰碳纤维生产采用 DMSO+一步法+干喷湿纺工艺，工艺达国内领先水平。目前国 际领先（东丽）的干喷湿纺工艺纺丝速度 700m/min，碳化单线 4000 吨/年。公司工艺国 内领先，在聚合阶段，公司研发了干喷湿纺纺丝原液聚合物配方和制备技术和大容量 60m3 专用聚合釜和匹配聚合工艺，实现了单套 5000 吨/年 PAN 原液的稳定化均质化制备；在 干喷湿纺纺丝工艺阶段，公司研发了
15、干喷湿纺凝固成型核心技术、高压蒸汽高倍牵伸技术 和多纺位均质纺丝技术，成功实现了高取向、低缺陷高品质 PAN 原丝的高效制备，纺丝速 度达到 400m/min；在预氧化、碳化工艺阶段，研发了干喷湿纺高性能碳纤维高效预氧化 技术、快速碳化技术，高强型碳纤维和中模型碳纤维性能与国际同类产品相当，单线规模 达到 2000 吨/年（12K）。公司西宁基地项目，主要生产指标较连云港项目更优，除自身 工艺提升外，我们认为更有产能提升规模效应增强带来的部分单耗下降。综合能耗方面，中复神鹰（西宁 1.4 万吨）较其他产线较高，而吨耗水量较低。原辅料单 耗方面，我们测算中复神鹰（西宁 1.4 万吨）较其他产线有
16、较强成本优势。以自身对比来 看，公司西宁基地相比于连云港基地在丙烯腈和 DMSO 两个主要原材料上可以节约成本 1242 元/吨，占单位生产成本的 1.6%，约提升毛利率 0.7pct。与其他公司对比来看，单吨 碳丝消耗丙烯腈数量最少，溶剂损耗近乎追平吉化。总金额来看，相比同为小丝束生产企 业的恒神股份降低 1920 元/吨，优势更加明显。其中我们假设： 碳纤维单位生产成本约 7.9 万元/吨、售价 18 万元/吨； 恒神股份每吨碳丝按最低测算，即 2 吨原丝生产 1 吨碳丝； 丙烯腈价格 1.17 万元/吨、DMSO 价格 1.18 万元/吨。3. 需求：国产化率不断提升，应用领域百花齐放3
17、.1. 国内碳纤维需求放量，中国市场未来可期我国碳纤维具备较强的发展潜力，国产需求占比提升。伴随我国碳纤维产能规模的扩张， 我国碳纤维需求量由 2015 年的 1.7 万吨增长至 2021 年的 6.2 万吨，CAGR+24.3%。其中国 产需求占比由不足 15%迅速提升至 2021 年的 45%左右。而同期全球碳纤维需求量由 6.8 万 吨增长至 11.8 万吨，CAGR+9.5%。总体来看，我国碳纤维需求增速高于全球平均增速，且 国产需求提升较快，未来市场空间有望进一步扩容。细分来看，标准模量碳纤维占比占据较大份额。当前市场需求主要集中在标准模量的碳纤 维，2021 年标准模量的大丝束以及
18、小丝束碳纤维合计占总需求的比例为 86.8%，其中大丝 束碳纤维需求占比由 2017 年的 41.4%提升至 2021 年的 43.5%。一方面，伴随风电市场扩容， 大丝束需求得到快速放量；另一方面，由于全球航空航天市场下滑以及小丝束产品供应不 足，部分小丝束产品使用大丝束进行替代，进而推动了大丝束需求的增长。3.2. 下游应用广泛，大小丝束各有所长综合来看，多个领域的广泛应用使碳纤维下游需求具备较强韧性。当前碳纤维下游应用十 分广泛，涵盖体育、汽车、风电及航空航天等各个方面。其中小丝束产品较高端，多应用 于高档体育器材、航空航天及军工领域，而大丝束产品性价比相对较高，主要应用于轨道 交通以及
19、风电叶片制造。2019 年小丝束主要应用于航空航天，大丝束应用于风电。根据东丽测算数据，2019 年全 球小丝束碳纤维应用领域中，航空航天占比最大，达 34%，压力容器占比 9%，汽车占比 7%。 大丝束风电则为绝对主力，2019 年占比达 74%。从整体用量上来看，目前全球碳纤维应用 量最多的领域为风电叶片，2021 年占整个碳纤维用量的比例为 28%。其次为体育休闲、航 空航天和压力容器，占比分别为 16%、14%、9%。而以产值来看，航空航天领域的产品较高 端且附加值较高，虽然用量不是最多但产值的规模最大，2021 年全球占比达 35%。相对于国外以航空航天为主的碳纤维应用市场结构，当前
20、国内碳纤维应用市场处于初级发 展阶段。目前国内主要集中在体育休闲、风电叶片和建筑加固等领域，航空航天、新能源 汽车等工业领域应用还未完全打开，风电叶片领域还存在进一步提升的空间。未来，随着 国产大飞机 C919 的逐步量产和 CR929 的研发推进，航空航天领域的碳纤维用量有望迎 来快速增长，同时，大型风电叶片、压力容器以及碳/碳复材等领域对碳纤维的需求也有望 大幅增加，中国碳纤维市场需求的持续高速增长有助于国内碳纤维企业的蓬勃发展。3.3. 短期：光伏氢能发展打开小丝束空间，大丝束风电叶片渗透率或逐步提升3.3.1. 小丝束：伴随光伏扩容，碳/碳复合材料具备较强应用潜力碳/碳复合材料是由碳纤
21、维及其织物增强碳基体所形成的高性能复合材料。该材料具有比 重轻、热膨胀系数低、耐高温、耐腐蚀、摩擦系数稳定、导热导电性能好等特点，是目前 极少数可以在 2000 以上保持较高力学性能的材料，也是新材料领域重点研究和开发的 一类战略性高技术材料。在光伏领域，碳/碳复合材料主要用于生产单晶硅拉制炉所需的重要部件。单晶拉制炉热 场系统主要用于光伏行业中的单晶硅长晶、拉制过程，是制备单晶硅的关键设备。而坩埚、 导流筒、保温筒、加热器等是单晶硅拉制炉热场系统的关键部件。采用碳基复合材料制作 的热场部件能大幅度提高拉晶热场系统安全性，提升拉晶速率，并显著降低单晶拉制炉的 运行功率，对节能降耗起到较大促进作
22、用。相较石墨而言，碳/碳复合材料具有明显的替代优势，在光伏市场具有较大应用潜力。我 国光伏行业发展前期，其单晶拉制炉、多晶铸锭炉热场系统部件材料主要采用国外进口的 高纯、高强等静压石墨。而石墨热场系统产品成本高、供货周期长且依赖进口，阻碍了光 伏行业降成本、扩规模的发展进程。特别是随着单晶硅拉制炉的容量快速扩大，其已经从 2011 年左右的 16 至 20 英寸（1 英寸=25.4mm）热场快速发展到现在的 26 英寸和 28 英 寸热场，而等静压石墨作为由石墨颗粒压制成型的脆性材料，已经在安全性方面不能适应 大热场的使用要求，在经济性方面也已经落后于碳基复合材料。当前光伏行业热场中 60%左
23、右的部件为碳基复合材料产品，40%左右为石墨材料产品。随着国内先进碳基复合材料 制备技术的发展，先进碳基复合材料成为降低硅晶体制备成本、提高硅晶体质量的最优选 择，正逐步形成在晶硅制造热场系统中对石墨材料部件的升级换代。光伏装机容量攀升，未来碳/碳复合材料有望持续放量。2021 年我国光伏新增装 机量 55GW，同比增长达 15%，2022-2025 年我国光伏新增装机量有望达 90-110GW，21-25 年新增装机量复合增速有望达 13.10%。随着下游晶硅制造行业向大尺寸、高拉速和高品质 方向的发展，碳/碳复合材料的高安全性、高纯度和可设计等方面的技术优势越来越明显， 碳/碳复合材料已经
24、成为市场需求主导，我们认为未来渗透率有望持续提升。我们将热场需求拆分为新增与更换周期：新增需求：对应新增光伏硅片产能，我们测算热场中一套坩埚/导流筒/保温筒使用碳纤维 为 33/40/74 千克/套，其他使用 30 千克/套，合计 177 千克/套；更换需求：对应去年对应光伏硅片产能，坩埚半年一换，导流筒（2 个）和保温筒（2 个） 一年半一换，其他使用 30 千克/套，对应年消耗碳纤维 182 千克/套；我们认为到 2025 年，全球光伏领域碳/碳复材消耗碳纤维 9281 吨， 21-25 年 CAGR 为 25%。根据国内产能占全球约 90%，测算国内光伏领域碳/碳复材消耗碳纤维 8353
25、 吨。 其中我们假设：新增 1GW 硅片对应 75 台单晶炉；光伏硅片综合产能利用率 54% ；碳/碳复材热场渗透率目前为 60%，25 年提升至 80% ；由于单 GW 更换需求=单 GW 对应单晶炉*单套耗材，两项系此消彼长关系，我们假设单 GW 更 换需求不变。碳/碳复材领域 5 年内景气度上佳。碳/碳复材其他两个领域主要是刹车盘及航天部件，以 2021 年数据推算，刹车片及航天领域用量约为 4753 吨，两个领域与高端汽车及航天器有 着密切关系，我们假设保持 10%的增长。根据测算，碳/碳复材领域碳纤维用量 25 年或将 达 16240 吨，21-25 年 CAGR+17.6%。3.3
26、.2. 小丝束：氢燃料汽车带动碳纤维需求快速释放，景气度或持续至 35 年目前压力容器主要用于呼吸气瓶、压缩天然气（CNG）气瓶、储氢气瓶、移动管线、火箭 发动机等领域。与传统容器用钢等金属材料相比，碳纤维具有高比强度及模量、高疲劳强 度、高刚度、高压承受能力、较低的热膨胀系数、耐腐蚀性和其他优异特性，在压力容器 领域具有广阔的应用前景。由于压力容器对于产品安全性能要求较高，目前压力容器对于 碳纤维的用量整体较少，市场整体处于起步阶段。2021 年全 球需求量为 14300 吨（可能只有 10000 吨供应），主要应用在 CNG 气瓶、移动管线和储氢气瓶；2021 年全球需求量为 11,000
27、 吨， 国内需求量为 3,000 吨，其中国内主要应用于储氢气瓶、CNG 气瓶和呼吸气瓶。目前， 全球压力容器领域的碳纤维需求主力仍在欧美，国内压力容器领域用碳纤维需求高速增长， 最具发展前景的方向为储氢气瓶领域的使用，呼吸气瓶和 CNG 气瓶的用量增长有限。氢燃料电池汽车（FCV） 以其零排放的特点成为未来汽车的发展趋势，用于存储高压氢气 的储氢气瓶是燃料电池汽车必不可少的关键零部件之一。目前已商业化的高压储氢气瓶分 为四种，其中 III 型、IV 型瓶主要是基于碳纤维增强塑料材料，前者内胆为金属，后者内胆 为塑料，外部都通过碳纤维增强塑料缠绕加工而成。V 型仍处于初期阶段，主要用于太空 应
28、用，例如储存低温液体推进剂。车载储氢气瓶向着轻量化、高压力、高储氢密度、长寿命的方向发展。目前，车载高压气 态储氢气瓶主要包括铝内胆纤维缠绕瓶（III 型）和塑料内胆纤维缠绕（IV 型）。不同于国 际燃料电池汽车广泛使用 IV 型储氢瓶的情况，当前铝内胆纤维缠绕 III 型瓶一直占据国内 市场的主流地位。IV 型储氢气瓶因其内胆为塑料，质量相对较小，具有轻量化的潜力，比 较适合乘用车使用，目前丰田公司的燃料电池汽车 Mirai 已经采用了 IV 型气瓶的技术，配 置了 2 个氢储存罐，容积分别为 60L 和 62.4L，罐内储存着燃料电池反应所需要的氢气， 最大可承受 70MPa 的压力（约
29、700 个大气压），氢存储量可以容纳约为 5.0kg。2021 新 款丰田 Mirai 所搭载的氢气瓶由 2 个增加到了 3 个，续航里程达到 850 公里左右。伴随氢燃料电池和电动汽车的迅速发展与产业化，IV 型储氢气瓶因其质量轻、耐疲劳等特 点正成为全世界的研究热点。日本、韩国、美国与挪威等国的 IV 型储氢气瓶均已量产，其 余国家也有相关计划加大 IV 型气瓶的研究力度。2019 年，中国开展了“可再生能源的技 术研究”项目，针对我国碳纤维缠绕气瓶储氢密度偏低、瓶口组合阀主要依赖进口的问题， 开展高密度车载储氢技术的研究。其中明确要求氢气存储压力为 70MPa，储氢密度大于 5%，并建立
30、相应的国家和行业标准。我国储氢气瓶行业发展正处于上升阶段，目前中集安 瑞科、京城股份、亚普股份、科泰克都在布局 IV 型瓶项目，佛吉亚、Hexagon 等国外企 业也对中国 IV 型储氢瓶市场加快开拓。燃料电池车爆发将带动碳纤维需求猛增。根据中汽协，2021 年，我国燃料电池汽车保有量 仅为 8941 辆，到 2025/2035 年，我国氢燃料电池汽车保有量将达到 5/100 万辆。 假如平均每辆汽车的氢气瓶数量为 3 个，则 2025 年我国燃料电池汽车储氢气瓶的碳纤维 使用量将达 3672 吨，21-25 年 CAGR+82%，2030/2035 年碳纤维使用量将达 1.2/5.4 万 吨
31、，全球来看，2035 年将有 500 万辆燃料电池汽车，是中国的 5 倍，则对应碳纤维使用 量将达 27 万吨。受益于燃料电池汽车的大范围推广，我们认为压力容器是一个保持 15 年景气度的长赛道。 对于国内市场来看，主要的增长点会出现在氢气瓶领域，故以上述氢气瓶中碳纤维用量作 为压力容器领域碳纤维的需求，而全球来看，由于 CNG 气瓶之前的高基数，25 年占比 38%， 仍为第一大需求，而移动管线及氢气瓶领域受益于需求增速较高，占比已达 18%/38%。燃 料电池汽车的大范围应用带动相关需求持续高景气，35 年其需求占压力容器领域的 85%。 我们预测 25/30/35 年 全 球 压 力 容
32、 器 领 域 碳 纤 维 需 求 为 3.0/7.8/32 万 吨 ， 对 应 21-25/25-30/30-35 年 CAGR+20%/21%/33%。其中我们假设：呼气气瓶：保持 5%左右的增长。 CNG 气瓶：根据 Grandview Research 预测，21-28 年天然气汽车 (NGV) CAGR+ 3.3%，我们假 设对应碳纤维的用量保持 5%增长。 移动管线：26 年需求碳纤维用量 6900 吨，对应 21-26 年 CAGR+26%， 而之后年份我们出于谨慎预测，调低复合增长率至 16%。3.3.3. 大丝束：风电叶片大型化趋势下，碳纤维渗透率有望提升拉挤成型工艺的发展支撑
33、起碳纤维在风电叶片的广泛应用。拉挤成型工艺是一种连续生产 固定截面纤维增强复合材料的成型方法，该技术始于 1948 年的美国，并在全世界得以发 展推广。典型的拉挤线速度为 0.2-1.5 米/分钟，快速成型的速率可以达到 4 米/分钟以上， 并且可以同时生产多件产品，提高成型效率。此外，自动化的生产过程可以显著降低复合 材料制品质量的离散性，在保持质量稳定的同时也可以充分发挥纤维性能、原材料利用率 可以达到 95%以上。拉挤成型工艺优势凸显。目前风电叶片碳纤维主梁的工艺主要有三种：预浸料工艺、碳布 灌注工艺和拉挤碳板工艺。其中拉挤工艺的效率最高、成本最低，而且纤维含量高，质量 稳定，连续成型易
34、于自动化，适合大批量生产。利用碳纤维拉挤板材制备叶片大梁可以和 叶片一起制作，铺层工艺简单，且制作叶片的时间只有灌注工艺的一半。利用拉挤成型工 艺生产的环氧树脂基碳纤维板可以极大的满足风电叶片的使用需求。风电叶片中复合材料应用占比较高。根据碳纤维生产技术公众号，目前叶片成本的 80来 源于原材料，其中增强纤维、芯材、基体树脂与粘接胶，合计占比超过总成本价格的 85， 增强纤维与基体树脂占超过 60。当前风电叶片的主梁制造主要以玻璃纤维和碳纤维为主。风电叶片大型化趋势明显。风电叶片的尺寸决定了风电机组的发电效率，相较而言，大型 化风电叶片的发电效率更高且成本更低。近年来我国风电叶片大型化趋势十分
35、明显，单个 风电机组的装机容量不断提升。2020 年，我国海上风电平均装机容量为 4.9MW，陆上风 电为 2.6MW，相较 2010 年的十年时间里分别增加了 88.5%/73.3%，预计未来有望进一步提 升。碳纤维相较于玻璃纤维更能适应风电叶片的大型化需求。目前风电叶片制造还是以玻璃纤 维复合材料为主，价格低廉。但由于自身重量和结构强度的限制，当风力发电机功率高于 3MW，相应叶片长度超过40m时，玻纤材料的性能便不能满足大型风电叶片的制造要求。 相较于玻纤而言，每单位碳纤维拥有更高的模量和强度以及更轻的重量。以日本东丽 T300 为例，当前标准模量的 T300 碳纤维在拉伸强度方面不逊于
36、玻璃纤维，并且在拉伸模量上 远远超过了后者。使用碳纤维制作主梁的风电叶片可以减重 20%-30%，并能够增加风电叶 片的长度，提高发电效率。吉林重通制备的长 83.6 米的风电叶片采取了灌注工艺制备的碳 纤维大梁，总重量为 25.2 吨，减轻了近 11 吨的重量。大丝束碳纤维（24K）性价比高 的优势使其在风电叶片领域成为大势所趋，尤其是近年来碳纤维行业采用大丝束碳纤维拉 挤梁片工艺以降低成本，大丝束碳纤维及其复合材料价格下降，叠加需求提升引起风电叶 片领域碳纤维用量的急剧增加。能源结构改善，未来风电需求有望快速增长。2020 年发布的风能北京宣言提出，在“十 四五”规划期间要保证风电的年均新
37、增装机容量达到 50GW 以上，2025 年后，中国风电 年均新增装机容量应不低于 60GW，到 2030 年累计装机容量至少达到 800GW，到 2060 年至少达到 3000GW。在“碳中和”以及节能 减排的大背景下，2030 年前后风电将成为我国最主要的非化石能源品种，2060 年前后新 能源装机容量的占比达到 66%左右，发电量占比达到 57%左右。风电叶片碳纤维的市场空间广阔。2021 年国内风电新增装机容量为 55.9GW，同比增长 2.8%。 根据桑迪亚国家实验室数据判断，碳纤维主梁约占整个风电叶片的 13.6%左右。具体推算， 预计我国 2025 年风电行业碳纤维需求量有望达到
38、 4.8 万吨，21-25 年 CAGR+31%。同理 推算，全球需求约为 7.9 万吨。其中我们假设： 国内风电新增装机容量：保持 7%左右的增长。碳纤维渗透率：由 2021 年 5%增长至 2025 年 15%。3.4. 长期：航空航天领域亟待突破，大飞机有望带动需求提升小丝束领域，航空航天领域对于碳纤维有着较高的要求。航空领域，由于太空环境极其恶 劣，温度的极端变化导致传统材料变形，使碳纤维成为唯一能够承受这些条件的材料。航 天领域，主要分为军用和民用领域，军用领域国外碳纤维厂家实行严格断供，民用领域， 国产 C919 以进口碳纤维为主，目前碳纤维在小飞机应用领域国产化率较高。以东丽为例
39、， 高端高模量产品运用于航空领域，普通高模量产品运用于无人机领域，高强度产品由于其 良好的抗冲击性，广泛运用于军用航空领域。回顾东丽碳纤维业务发展不难发现，大飞机制造中采用碳纤维使得东丽成为世界领先小丝 束生产商。东丽于 1971 年成功将碳纤维商业化，开始 T300 的生产销售。T300 最早主要 应用于体育休闲领域（鱼竿、高尔夫球杆等）。第一次石油危机后，飞机制造商寻找新材 料，使飞机更轻、更节能，1973 年，波音公司采用 T300 用于波音 767 扰流板和其他辅助 （次级）结构。东丽计划将碳纤维用于飞机的初级结构，扩展市场，为此开发了 T800H 牌 号，与现有的 T300 相比，强
40、度提高了约两倍，弹性提高了 20%-30%，得到了波音的认可。 1995 年，T800H 和预浸料在波音 777 在尾部初级结构和其他部分采用。2004 年，东丽与 波音签署了长期基本供货合同，波音787订单为东丽碳纤维业务的发展带来新增长点。2008 年，T800S 和预浸料应用于波音 787 主翼和尾翼的初级结构和其他次级结构中。2013 年， 受波音 787 需求的增长，公司应用航空领域的碳纤维开始放量。2015 年，东丽与波音在现 有波音 787 供货合同中加入供应 777X 材料的长期供货合同，供货量总额预计超过 110 亿 美元（约 700 亿人民币）。大飞机研发周期长，工业化后将
41、带动碳纤维工艺提升。波音 787 从 2003 年开始研发至 2011 年，用了近十年的时间完成商品交付。波音 787 从外观可见部分（前中后机身、主翼、尾 翼）全部采用复合材料（碳纤维复合材料），复合材料占飞机整机结构 50%，波音 777 则 仅有 11%。机翼结构主要有蒙皮、翼梁、长桁、肋等，结构简单，造型一致性高，便于工 业化生产，787 大量采用复合材料，也带动了碳纤维原材料及制作工艺一系列的改进。当前我国航空航天领域的复合材料应用水平与国外仍有较大差距。目前，国内航空航天领 域的复合材料应用已取得很大的进展，特别是军用飞机已由原先的非承力结构已经开始向 次承力、主承力结构发展，由原
42、来的飞机内饰件发展到水平尾翼、垂直尾翼、机翼、机身 等部件，其零件结构向大型化、整体化方向发展。但从应用比例来看相较国外仍有较大差 距：国内歼击机、直升机和运输机的复材应用比例分别为 25%/40%/12%，而国外同种类应 用水平分别为 36%/60%/40%。此外，在小型商务飞机方面，国外复材应用比例为 70-80%， 而国内仍为空白。其中国产民机 ARJ21 的复合材料结构用量仅为 2%，正在研制的大飞机 C919 的复合材料结构用量 12%，并且尚未用于机翼机身这样的主承力结构，相较而言，国 外的波音 787 和空客 350 及后续研制的飞机均超过 50%。碳纤维材料是国产大飞机未来发展
43、的重要需求。当前我国已将大飞机产业作为提升国家产 业地位的重点。C919 是我国自主研制的 150 座级以上单通道窄体客机，当前订单已超过 1000 架，其主要竞争对手是波音和空客，而后两者已经大量采用碳纤维材料来减轻飞机重 量，因此采用碳纤维材料减重是 C919 与之竞争的不二之选。目前 C919 的复合材料用量为 12%，对国产 T800 级碳纤维需求量为 100 吨/年。与俄罗斯合作的 CR929 预计将达到 50%， 并实现年产 100 架，由此每年带来的碳纤维复材需求量有望达到 3000-5000 吨左右。4. 供给：东丽为行业龙头，高端化及成本优势或为核心竞争力4.1. 国内销量/
44、产能比较低，关键技术仍需加强全球来看，2021 年全球碳纤维运行产能 17.93 万吨（运行产能按照生产 12K 测算），国内 运行产能为 6.34 万吨，销量是 2.93 万吨，销量/产能比为 46.21%，由于较多国产碳纤维 企业尚未实现关键技术的突破，生产线运行及产品质量不稳定，国产碳纤维行业长期存在 “有产能，无产量”的现象。国产碳纤维理论产能较大，但实际产量却较少。4.2. 全球来看，大小丝束东丽产能均为业内第一东丽为碳纤维供应绝对龙头。根据前瞻产业研究院数据测算，2020 年主要小丝束厂家为东 丽/东邦/三菱，产能为 2.91/1.45/1.12 万吨（以 12K 计算，非实际产能
45、），三家产能占全 球产能 49%。中国大陆来看，中复神鹰/恒神/中简为主要参与方，产能为 0.85/0.55/0.125 万吨（以 12K 计算，非实际产能），中复神鹰计划大量扩产，或为国内未来小丝束领域领 导企业。卓尔泰克为大丝束主要生产商，单家产能占比达全球 58%。国内吉林碳谷等厂商 近几年内有较快发展，吉林化纤十四五规划建设 20 万吨碳纤维全产业链项目，其中包括 吉林碳谷 15 万吨碳纤维原丝、吉林国兴 1.5 万吨大丝束碳纤维、吉林凯美克 600 吨碳纤维、 吉林化纤集团 3.5 万吨大丝束碳纤维、吉林国兴复材 1 万吨碳纤维及复合材料，计划总投 资 115.75 亿元，年可新增产
46、值 135.65 亿元。高模高强（小丝束）及降成本（大丝束）是主要趋势。小丝束领域，主要通过工艺向着高 模及高强发展。而当技术无法达到的情况下，可以通过“提速或提束”的方法降低成本， 在体育器材、建筑补强、电子电气等工业领域找到特定利润市场。但一旦有大丝束的充足 供应，工业领域的特定市场会被冲击。大丝束领域，从技术难度来看，大丝束相较于小丝 束较易突破，且下游应用主要是风电等对于成本敏感的企业。技术路径方面，主要通过“提 速或提束”降成本，将纤维成本做到最低，尤其是原丝的成本。4.3. 国内来看，公司小丝束领域产量领先，积极扩产夯实护城河背靠中建材，产品覆盖广泛。中复神鹰为中国建材集团旗下子公
47、司。公司以民用碳纤维产 品的销售为主。小丝束领域，国内参与者主要是中复神鹰，光威复材，中简科技，恒神股 份等，其中中复神鹰和恒神股份主要从事民品碳纤维生产，中复神鹰产品较广，下游应用 广泛，且在在干喷湿纺碳纤维的技术成熟度方面具有一定优势。小丝束满产满销，公司产量为国内首位。按照产量来看，2020 年中复神鹰年产 3777 吨， 占国内产能的 20.98%。由于碳纤维需求旺盛，三家小丝束产销比均为 100%左右。以销量来 看，由于进口碳纤维占比 62%，中复神鹰市占率为 7.43%。我们认为目前碳纤维进口仍占据 较大份额，而随着国内生产工艺的不断改良，空间较大。国内众厂商均在布局扩产，主要集中
48、于大丝束碳纤维产品，小丝束扩产较少。除中复神鹰 外，各厂商合计新增产能 21 万吨/年，其中明确为大丝束碳纤维的产能合计 12.5 万吨/年， 小丝束碳纤维的产能 1500 吨/年，系中简科技 2021 宣布的高性能碳纤维及织物产品项目 项目，施工期为 4 年。恒神股份扩产项目产能 2 万吨/年，产品包括大丝束和小丝束碳纤维， 一期产能约 5000 吨/年，尚未开始建设。综合来看，由于风电等下游持续高景气，大丝束 扩产计划强烈，而小丝束扩产较少，且主要为千吨级。中复神鹰新增产能快速释放，小丝束领域夯实护城河。根据规划，23 年底扩产项目全部投 产，届时将有 2.77 万吨产能，以 T700 级
49、小丝束为主，公司发展路径清晰，不断通过攻克 技术难题达到国内工艺领先，叠加下游需求景气，发展将进入快车道：碳/碳复材及压力容器领域由于需要 T700 级碳纤维，公司产品 T49S-24K 精准卡位，新产能顺利投产后或继续改进工艺提高产品稳定性。风电领域，对于成本敏感，主要需求产量较大的大丝束，公司扩产丝束已达 24K，目前已 与东华大学（聚合纺丝阶段）及北化常州院（预氧化碳化阶段）合作研发 48K 技术，后续 或攻克干喷湿纺+一步法在提束降本内的运用。航空航天领域，公司已切入大飞机试验项目，大飞机研发验证时间较久，但产品价值量较 高。试验线项目 T1100 级碳纤维（产能 200 吨），T800 级航空预浸料（300 万 m 2 /年）， 切入国产大飞机制造产业链。后续若顺利验证，扩产量产后有望带来较大利润弹性。4.4. 全球来看