2017-新材料系列：碳纤维：高性能碳纤维及下游高端工业应用逐步成熟，碳纤维国产化曙光已现_43页-3mb

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，因其轻质、高强度、高模量等特性，被誉为“21世纪的黑色黄金”。其应用领域广泛，涵盖航空航天、汽车轻量化、风电叶片、体育休闲等多个领域。随着技术的不断进步和下游需求的增长，碳纤维的国产化进程正在加速。

主要观点

• 碳纤维具有优异的性能，是新一代增强纤维材料，广泛应用于航空航天、汽车、风电等高端工业领域。
• 全球碳纤维市场由外资企业主导，国内企业虽已取得一定进展，但仍面临技术、成本和产能等问题，进口依赖度高。
• 国内碳纤维企业正在逐步突破技术瓶颈，实现高性能碳纤维的稳定量产，且部分企业已通过军工认证，进入业绩收获期。
• 随着国家政策的支持和行业的发展，碳纤维国产化趋势明显，未来有望实现更大规模的应用。

关键信息

市场规模与增长

• 2011年全球碳纤维需求为4.41万吨，2016年达到7.65万吨，年复合增速11.6%。
• 预计2020年全球碳纤维需求将达到11.20万吨。
• 2016年全球碳纤维复合材料需求为213.4亿美元，其中树脂基复合材料占比69%。
• 2016年中国碳纤维需求为1.96万吨，预计2020年将达到3.08万吨。

产业链分析

• 碳纤维产业链包含原丝生产、氧化碳化、中间材料、复合材料四个主要环节。
• 原丝是决定碳纤维质量和成本的关键，占PAN基碳纤维成本的51%。
• 预浸料是主流中间材料，占2014年碳纤维制品的51.5%。
• 碳纤维复合材料的附加值高，从原丝到航空复合材料，价格从40元/公斤提升至8000元/公斤。

企业与技术

• 国内代表企业包括中复神鹰、恒神股份、中安信、光威复材、康得新、国恩股份、中简科技、金发科技等。
• 光威复材是近期登陆A股的最纯正碳纤维标的，中简科技正在IPO申请中。
• 以中复神鹰、恒神股份、中安信为代表的碳纤维企业已实现T700/T800级高性能碳纤维的稳定量产。

成本与产能

• 碳纤维的生产成本主要由原丝、氧化、碳化等工艺构成，其中原丝成本占比最大。
• 单线产能超过1000吨是碳纤维生产的“经济区”，有助于降低成本。
• 沥青基碳纤维的生产成本比PAN基碳纤维低30-40%，具备成本优势。

应用领域

• 航空航天：碳纤维复合材料在飞机结构中广泛应用，如机翼、机身等，提高燃油经济性。
• 汽车轻量化：宝马、日产、丰田等车企已采用碳纤维复合材料，减轻重量，提高性能。
• 风电叶片：大型化趋势明显，碳纤维在40米以上叶片中更具经济性。
• 体育休闲：碳纤维广泛应用于高尔夫球杆、钓鱼竿、自行车等产品。
• 一般工业领域：如建筑物补强、压力容器等，需求稳定。

风险提示

• 下游需求不及预期。
• 高性能碳纤维产能释放不及预期。

投资建议

• 给予碳纤维行业“看好”评级。
• 重点推荐全产业链布局的优势企业，如光威复材。
• 关注在汽车轻量化领域全面布局的康得新和国恩股份。
• 其他关注IPO申请中的中简科技、新三板企业恒神股份，以及布局多年的金发科技。

有别于大众的认识

• 市场普遍认为国内碳纤维行业一直发展缓慢，但实际国内企业已实现技术突破，进入稳定量产阶段。
• 随着航空航天、新能源汽车等高端应用的推进，国内碳纤维行业将迎来发展拐点。

股价表现的催化剂

• 企业获得大额军品订单。
• 碳纤维在汽车轻量化、风电等领域的应用比例提升。

图表目录摘要

• 图1：PAN基碳纤维占比超90%。
• 图2：碳纤维根据性能分为通用型和高性能型。
• 图3：碳纤维及其复合材料生产过程。
• 图4：原丝残留溶剂量越低，碳纤维拉伸强度越大。
• 图5：PAN原丝生产工艺流程图。
• 图6：原丝生产的工艺方法划分标准。
• 图7：湿法和干喷湿法纺丝示意图。
• 图8：主要中间体及成型方法。
• 图9：碳纤维到复合材料制品的形式分布及用量情况。
• 图10：树脂基复合材料占碳纤维复合材料市场份额的69%。
• 图11：C/C复合材料的制造工艺流程图。
• 图12：C/C复合刹车副。
• 图13：碳纤维生产线设备图。
• 图14：DESPATCH氧化炉的温度和气流均匀性。
• 图15：Eisenmann碳化炉。
• 图16：手工铺层的最大好处是树脂和纤维含量可控。
• 图17：热压罐加压固化后层间结合紧密，机械强度优。
• 图18：RTM工艺量产车顶。
• 图19：克莱斯玛菲公司生产的HP-RTM生产装置。
• 图20：全球碳纤维市场发展历经四个时期。
• 图21：2016年全球碳纤维需求7.65万吨，预计2020年为11.2万吨。
• 图22：2016年全球碳纤维应用领域分布。
• 图23：2016年中国碳纤维需求1.96万吨，预计2020年为3.08万吨。
• 图24：2016年中国碳纤维需求以休闲体育为主。
• 图25：国外商用飞机碳纤维复合材料应用占比。
• 图26：2016年航空航天领域商用飞机对碳纤维需求占70%。
• 图27：2013-2033全球将新增36770架客机。
• 图28：宝马采用碳纤维复合材料的量产车型。
• 图29：碳纤维复材在宝马汽车零部件的应用比例。
• 图30：德国SGL是宝马碳纤维材料的核心供应商。
• 图31：预计2020年汽车对碳纤维需求量将达到1.1万吨。
• 图32：风机组件正朝着大型化发展，叶片越来越长。
• 图33：风机叶片长度超过40米后采用碳纤维更为经济。
• 图34：碳纤维在风机叶片中的主要应用部位。
• 图35：风电新增装机容量仍将平稳增长。
• 图36：14-18年风电碳纤维需求复合增速达到16%。
• 图37：碳纤维高尔夫球杆。
• 图38：碳纤维自行车备受专业车手的喜爱。
• 图39：碳纤维用于建筑物补强。
• 图40：单个压缩气罐碳纤维用量为10-20Kg。
• 图41：单线产能超过1000吨是碳纤维生产的“经济区”。
• 图42：沥青基碳纤维生产成本更低。
• 图43：德国SGL已建立完整的碳纤维产业链。
• 图44：全球碳纤维产能前十企业（千吨）。
• 图45：全球小丝束企业集中在日本。
• 图46：全球大丝束企业集中在欧美。
• 图47：碳纤维企业三大梯队。
• 图48：台塑和Aksa碳纤维具备价格优势。
• 图49：国内碳纤维产能前十企业（千吨）。
• 图50：日本东丽碳纤维产品。
• 图51：2011年后日本东丽碳纤维复合材料业务收入快速增长（日元）。
• 图52：2016年碳纤维复合材料收入占比8.0%。
• 图53：2011年后日本东丽碳纤维复合材料业务营业利润快速增长（日元）。
• 图54：2016年碳纤维复合材料营业利润占比14.2%。

表格目录摘要

• 表1：碳纤维成本拆分。
• 表2：预氧化和碳化工艺对比。
• 表3：热固性和热塑性树脂复合材料性能对比。
• 表4：碳纤维产业链越到下游附加值越高。
• 表5：碳纤维及复合材料生产主要设备。
• 表6：Eisenmann的低温碳化炉技术指标。
• 表7：自动化水平的提高降低了制造过程的成本。
• 表8：保守估计2018年民用客机对碳纤维需求将增加6429吨以上。
• 表9：碳纤维在汽车上的应用实例。
• 表10：采用碳纤维制作风机叶片可以有效降低叶片自重。
• 表11：碳纤维产业政策。
• 表12：国内主要碳纤维企业原丝、碳纤维产能及技术水平。

总结

碳纤维行业在全球范围内具有广阔的发展前景，特别是在航空航天、汽车轻量化和风电叶片等高端工业领域。尽管目前国内碳纤维产业仍面临进口依赖和产能利用率低等问题，但随着技术的突破和国家政策的支持，国产化进程正在加速。国内企业正逐步实现高性能碳纤维的稳定量产，并在多个应用领域取得进展。未来，随着成本的降低和产能的扩大，碳纤维有望在更多行业实现广泛应用，成为推动新材料产业发展的关键材料。