化工行业深度报告碳纤维系列报告之一：行业风口即将到来（行业简介及中国市场分析）-20170914-中泰证券-43页-2mb

碳纤维行业分析报告总结

核心内容

碳纤维是一种高性能材料，具有高比强度、高比模量、抗蠕变、导电、导热等优异特性。它主要用于航空航天、汽车、风电、体育器材、土木建筑等领域。碳纤维与树脂复合后成为高性能结构材料，广泛应用于多个行业。中国是碳纤维消费大国，但目前主要依赖进口，国产碳纤维技术尚不成熟，存在原丝生产和碳化技术的瓶颈。

主要观点

• 碳纤维性能优异，是多种高性能材料中的“皇冠上的明珠”，在多个工业领域中具有不可替代的优势。
• 随着新能源汽车和风电等行业的快速发展，碳纤维在工业应用中的需求将快速增长，预计到2020年将成为与航空航天并列的两大最大消费市场之一。
• 碳纤维产业链复杂，从原丝到复合材料制品涉及多学科和高技术壁垒，每个环节附加值高，其中原丝、碳纤维和复合材料加工环节占据了产业链利润的85%。
• 国际上，碳纤维产业由日本、美国等发达国家主导，形成技术垄断，而中国在该领域仍处于初级发展阶段，产品依赖进口，技术封锁严重。
• 国内部分企业已实现碳纤维的产业化，如光威复材、康得新、中复神鹰等，部分企业具备较高的技术水平，但整体上仍面临成本高、技术瓶颈和市场竞争等挑战。

关键信息

碳纤维的特性

• 物理化学性能：碳纤维具有优异的耐热性、热导率、密度低、抗拉强度高、抗拉模量高、断后延伸率低等特性。
• 分类：碳纤维按原丝类型分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基等；按性能分为通用级、高强度、高模量、超高强、超高模等；按功能分为受力结构用、耐焰用、导电用、润滑用、耐磨用、活性CF等。

碳纤维生产工艺

• PAN基碳纤维：全球主要碳纤维生产技术掌握在日本东丽、三菱人造丝和东邦公司，PAN基碳纤维是当前应用最广、产量最大的碳纤维品种。
• 沥青基碳纤维：生产成本较低，价格仅为PAN基碳纤维的1/3~1/4，但产量较小，主要应用于航天、军事等高端领域。
• 粘胶基碳纤维：制备成本高，但其耐烧蚀性能在航天和导弹领域不可替代，应用较少。

碳纤维复合材料（CFRP）成型工艺

• 主要工艺：包括预浸料热压罐工艺、树脂传递模塑（RTM）工艺、HP-RTM工艺等。
• 应用领域：
  • 航空航天：波音787和空客A380等大型飞机广泛采用CFRP，碳纤维占比高达50%~85%。
  • 汽车工业：新能源汽车是未来碳纤维应用的重要方向，可显著减轻车身重量，提升燃油效率和续航能力。
  • 风电工业：碳纤维用于大型风机叶片，提高刚性和强度，促进风力发电向大功率、长叶片方向发展。
  • 体育休闲：碳纤维广泛应用于高尔夫球杆、自行车、网球拍等产品，提升性能和轻量化水平。
  • 其他应用：包括氢罐压力容器、石油工业、输电线路等，均受益于碳纤维的高强度、低密度和耐腐蚀等特性。

国内碳纤维发展现状

• 进口依赖：中国是全球最大的碳纤维消费国之一，但目前主要依赖进口，国产碳纤维仍处于初级阶段。
• 技术发展：自上世纪70年代起，中国开始碳纤维技术研究，经过数十年发展，部分企业已实现国产化生产，如T300、T700等。
• 企业布局：
  • 光威复材：具备T300、T800等碳纤维产品规模化生产能力，产品主要应用于军品领域。
  • 康得新：从原丝到下游应用全产业链布局，与宝马合作开发新能源汽车碳纤维应用。
  • 中复神鹰：专注于高性能低成本碳纤维生产。
  • 恒神股份：具备碳纤维全产业链布局能力。

国际碳纤维企业及市场格局

• 主要企业：东丽、赫氏、东邦、卓尔泰克、西格里等，其中东丽是全球最大的碳纤维制造商。
• 市场格局：全球碳纤维市场主要由日本和美国主导，PAN基碳纤维以小丝束为主，主要应用于航空航天领域，而大丝束碳纤维则用于一般民用产品。
• 产能分布：全球PAN基小丝束碳纤维产能集中在亚洲、美洲和欧洲，其中日本和美国占据主导地位。

风险提示

• 碳纤维下游行业需求不达预期，可能影响整个产业链的发展。
• 国际技术封锁和价格竞争对国内碳纤维行业造成一定压力。
• 产业链环节多，技术壁垒高，企业需具备全产业链布局能力。

图表目录（关键数据）

• 图表1：碳纤维编织布
• 图表2：碳纤维物理化学性能优异
• 图表3：碳纤维主要物理性能
• 图表4：几种主要材料的物理性能对比
• 图表5：碳纤维的分类
• 图表6：PAN基碳纤维是主要的碳纤维品种
• 图表7：几种碳纤维的主要性能指标
• 图表8：碳纤维产业链
• 图表9：碳纤维产业链利润构成
• 图表10：生产碳纤维的能耗及排放气体量与其他材料的比较
• 图表11：碳纤维生产成本
• 图表12：几种碳纤维的生产工艺差别
• 图表13：PAN碳纤维制备流程
• 图表14：碳纤维原丝生产和碳纤维成型是难点
• 图表15：沥青基碳纤维制备流程
• 图表16：中国企业布局的沥青基碳纤维情况
• 图表17：粘胶基碳纤维制备过程
• 图表18：主要的CFRP成型工艺特点
• 图表19：庞巴迪CRJ系列副翼和襟翼采用RTM工艺制造
• 图表20：HP-RTM工艺流程
• 图表21：碳纤维应用进化史
• 图表22：全球碳纤维市场需求预测
• 图表23：全球碳纤维市场需求预测
• 图表24：2020年碳纤维细分领域需求
• 图表25：碳纤维性能优异应用在各领域
• 图表26：碳纤维结构汽车较钢结构汽车减重超过50%以上
• 图表27：汽车上的碳纤维制品
• 图表28：不同等级汽车对碳纤维的需求量
• 图表29：宝马I3及碳纤维车体
• 图表30：宝马碳纤维的生产模式
• 图表31：汽车行业企业与碳纤维公司合作布局碳纤维汽车
• 图表32：空客飞机交付数量增长
• 图表33：航空航天碳纤维需求逐年增长
• 图表34：波音787飞机材料的构成
• 图表35：V-22鱼鹰式倾转旋翼机制造材料构成
• 图表36：世界风力发电机组装机容量及增长率
• 图表37：世界风力发电向大功率、长叶片方向发展
• 图表38：各大厂商在大功率叶片中采用碳纤维叶片
• 图表39：中国风电工业用碳纤维4年内实现倍增
• 图表40：自行车用碳纤维需求量
• 图表41：ACCC导线的性能优势
• 图表42：碳纤维关键技术发展的四个阶段
• 图表43：小丝束碳纤维行业集中度
• 图表44：大丝束碳纤维行业集中度
• 图表45：世界小丝束碳纤维区域集中度
• 图表46：大丝束碳纤维区域集中度
• 图表47：09-14年我国碳纤维需求量（吨）和增速
• 图表48：我国碳纤维逐月进口量（吨）
• 图表49：我国碳纤维用在部分军机上及其应用比例
• 图表50：我国主要的碳纤维生产企业
• 图表51：国内T700S级以上等级碳纤维核心技术被国外封锁
• 图表52：目前我国碳纤维产品结构
• 图表53：07-14年我国碳纤维产量统计
• 图表54：日本T700价格
• 图表55：碳纤维三大应用领域国内、国际成熟度对比
• 图表56：康得新与控股集团共同布局碳纤维全产业链
• 图表57：正在建设的碳纤维车体设计项目
• 图表58：光威复材股权结构
• 图表59：光威复材经营情况
• 图表60：光威复材产品业务收入占比
• 图表61：公司发展历程
• 图表62：恒神全产业链布局碳纤维
• 图表63：500公里高速列车车头罩
• 图表64：500公里高速列车车头罩
• 图表65：中简科技经营情况
• 图表66：中简科技业务收入占比
• 图表67：公司碳纤维产品的发展历程
• 图表68：中复神鹰的PAN基碳纤维原丝和碳纤维

投资要点

• 碳纤维应用广泛，未来需求增长迅速，尤其在新能源汽车和风电领域。
• 国内碳纤维产业仍处于起步阶段，技术瓶颈和成本高制约了发展。
• 一体化全产业链布局企业更具竞争优势，如康得新、光威复材等。
• 国内企业正在逐步突破技术瓶颈，部分产品已实现国产化，但仍需提升技术水平和市场占有率。