20220222-光大证券-基础化工_海上风电材料系列报告之三-风电主导_各领域多点开花_碳纤维行业迎发展良机_49页_2mb

碳纤维行业研究报告总结

核心内容概览

碳纤维是一种高性能、高附加值的轻量化材料，具有耐高温、耐摩擦、导电、导热、耐腐蚀等优异性能，同时兼具纺织纤维的柔软可加工性。其主要分为小丝束和大丝束两种，小丝束性能优异但成本高，主要用于航天军工等高科技领域；大丝束则因性价比高，适用于基础工业领域，如土木建筑、交通运输和新能源装备等。

随着我国碳纤维技术不断突破，国产替代进程加快，下游应用市场蓬勃发展，推动碳纤维需求快速增长。风电叶片作为我国碳纤维第一大应用领域，预计2025年需求量将达6.06万吨。同时，碳/碳复合材料（C/C）在光伏行业需求持续增长，预计2025年新增需求约0.74万吨。航空航天、体育休闲、汽车轻量化、储氢瓶等应用领域也将为碳纤维带来显著增长。

主要观点

• 碳纤维性能优越：碳纤维在力学性能、耐高温、耐腐蚀等方面优于传统材料，成为多个领域不可或缺的战略性新材料。
• 下游需求增长：风电、光伏、航空航天、体育休闲、汽车轻量化及氢能等领域的发展将大幅提振碳纤维需求。
• 产业链复杂，技术壁垒高：碳纤维产业链从原油开采到终端应用包括七大环节，上游以丙烯腈为核心原材料，其进口依存度逐步下降，国产替代加快。
• 大丝束碳纤维性价比优势明显：随着技术突破，大丝束碳纤维的性能逐步接近小丝束，应用领域不断拓展。
• 行业集中度高：我国碳纤维市场集中度较高，CR5约85%，头部企业如上海石化、吉林化纤、吉林碳谷等具备较强竞争力。

关键信息

1. 碳纤维性能优势

• 拉伸模量为玻璃纤维的3倍、钛合金的2倍。
• 拉伸强度至少是铝合金的9倍、钢材的6倍。
• 密度仅为钢的25%、钛合金的40%。
• 耐高温（2000℃以上），耐低温（-180℃），耐腐蚀，导热性好，热膨胀系数小。

2. 碳纤维分类与技术发展

• 按原丝类型：聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基。
• 按力学性能：通用型、高性能型（高强型、高模型）、超高强型、超高模型。
• 按单丝数量：小丝束（24K及以下）、大丝束（48K及以上）。
• 技术突破：2017年后，国内企业如吉林碳谷实现了大丝束碳纤维的技术突破，逐步缩小与国际巨头的差距。

3. 碳纤维产业链与原材料

• 碳纤维产业链包括原油开采加工、丙烯腈生产、原丝制造、碳纤维生产、复合材料制造及终端应用。
• 丙烯腈是碳纤维生产的主要原材料，国内进口依存度从2016年的高位逐步下降，2021年1-11月进口量低于出口量。
• 丙烯腈产能主要由斯尔邦、上海赛科石化、浙江石化等企业主导，且扩产项目持续推进。

4. 风电叶片应用

• 风电叶片是碳纤维最大的应用领域，2020年占我国碳纤维需求总量的40.9%。
• 碳纤维用于叶片主梁结构，占叶片总重量的60%，主梁结构质量占叶片质量的50%。
• 风电装机容量持续增长，尤其是海上风电，预计2025年我国风电领域碳纤维需求将达6.06万吨。

5. 碳/碳复合材料（C/C）

• C/C材料在高温下性能优于石墨材料，广泛应用于光伏热场部件。
• 2020年全球C/C需求约5000吨，我国约3000吨，预计2025年全球需求将达18565吨。
• 随着光伏装机量增长，C/C需求将持续提升，2025年预计新增需求达7400吨。

6. 航空航天应用

• 碳纤维复合材料（CFRP）在航空航天领域应用广泛，2020年我国需求占总量的3.5%，但收入占比高达37.4%。
• 我国商用飞机如C919、ARJ21等已广泛应用CFRP，未来军用飞机和民用无人机需求也将持续增长。

7. 其他应用领域

• 体育休闲：随着我国人均体育消费增长，碳纤维体育用品需求稳步上升。
• 汽车轻量化：国家提出2035年燃油乘用车轻量化系数降低25%、纯电动乘用车降低35%，将推动碳纤维在汽车领域的应用。
• 氢能行业：燃料电池汽车的发展将带动储氢罐用碳纤维需求增长。

投资建议

• 重点推荐：上海石化（A+H）、吉林化纤、吉林碳谷。
• 建议关注：光威复材、中复神鹰。
• 催化因素：
  1. 技术突破推动行业发展。
  2. 原丝及碳纤维价格上涨。
  3. 头部企业产能逐步释放。

风险分析

• 弃风率回升。
• 风电项目改造与推进不及预期。
• 下游需求不及预期。

行业前景与挑战

• 碳纤维行业前景广阔，未来需求将因风电、航空航天、光伏、汽车、氢能等领域的快速发展而持续增长。
• 国内企业需突破技术壁垒，提高生产效率与产品质量，以增强竞争力。
• 产业链各环节的资本投入高，企业需具备较强的资本实力和融资能力。

总结

碳纤维行业在风电、航空航天、光伏、体育休闲、汽车、氢能等多领域迎来发展机遇，市场需求持续扩大，技术突破不断推进，产业链逐步完善。随着国产替代加速，我国碳纤维企业正逐步缩小与国际领先企业的差距，未来在多个应用领域将发挥重要作用。