碳纤维行业深度：乘“风”而起，碳纤维产业扶摇直上-20220403-天风证券-33页_1mb

碳纤维行业深度分析：乘“风”而起，碳纤维产业扶贫加速

核心内容

碳纤维因其高强轻质、耐高温、耐腐蚀等优良特性，被誉为“新材料之王”，在多个领域展现出广阔的应用前景。随着风电行业的快速发展，碳纤维在风机叶片中的应用日益广泛，成为拉动碳纤维需求的主要引擎。同时，国内碳纤维产能正在快速提升，进口替代进程加快，未来市场潜力巨大。

主要观点

• 碳纤维性能优异：碳纤维含碳量超过90%，具有高强度、高模量、轻质等优点，适用于航空航天、风电、体育休闲等多个领域。
• 需求结构多元化：碳纤维下游应用包括风电叶片、体育休闲、航空航天等，其中风电叶片和体育休闲是当前国内和全球市场的主要需求板块。
• 风电叶片推动需求增长：风机大型化趋势推动了碳纤维在叶片中的应用，特别是在叶片的主梁帽、表面、叶根等关键部位，碳纤维的使用显著提升了叶片的性能和使用寿命。
• 国内产能持续扩张：2020年国内碳纤维进口占比超过60%，但国产产能正在快速提升，市场份额增长显著，预计“十四五”期间碳化线设备新增市场空间约134亿元。
• 工艺复杂，技术壁垒高：碳纤维制备工艺主要分为原丝和碳丝两大环节，其中纺丝、预氧化、碳化等工艺对技术要求极高，涉及多道复杂工序。
• 设备国产化趋势明显：预氧化炉和碳化炉等关键设备正在实现国产替代，国内企业如顶立科技、精功科技等具备生产碳纤维成套设备的能力。
• 风险提示：政策变动、原材料价格波动、关键设备进口受限、下游需求不及预期等均是碳纤维行业面临的主要风险。

关键信息

1. 碳纤维性能与应用

• 碳纤维具有高强轻质、高模量、耐高温、耐腐蚀等性能，是理想的复合材料选择。
• 碳纤维分为大丝束和小丝束，大丝束成本较低，性价比更高，适用于能源、交通等需求量大的领域。
• 小丝束适用于航空航天等高端领域，价格更高，但性能更优。

2. 风电叶片作为主要增长点

• 风机功率提升推动叶片大型化、轻质化，碳纤维成为叶片关键部位的首选材料。
• 2020年国内风电叶片碳纤维需求占比约40.9%，同比增长45%。
• 未来海风主流机型功率将达8MW以上，叶片长度超过90米，碳纤维渗透率有望达到100%。

3. 需求与供给现状

• 2020年全球碳纤维需求为106.9千吨，同比增长2%。
• 国内碳纤维需求增长更为显著，同比增长29%，预计2025年将达到14.9万吨。
• 国内碳纤维产能正在快速提升，进口依赖度下降，国产替代进程加快。

4. 制造工艺与技术壁垒

• 碳纤维制备工艺主要分为原丝制备、预氧化、碳化、表面处理等环节。
• 原丝环节成本占比高达51%，纺丝工艺是关键，湿法纺丝和干喷湿法纺丝技术逐步成熟。
• 预氧化和碳化是碳丝环节的核心工艺，对温度控制和设备性能要求极高。

5. 设备国产化趋势

• 预氧化炉和碳化炉等关键设备目前主要依赖进口，但国内企业正在逐步实现自主生产。
• 精功科技等企业已具备碳纤维成套生产线生产能力，实现设备国产化。
• “十四五”期间碳化线设备新增市场空间预计为134亿元左右。

6. 未来市场预测

• 2025年国内碳纤维需求预计达到15万吨，年均新增需求约2万吨。
• 国内碳纤维设备投资价值逐年上升，预计每万吨设备价值从5.67亿元增长至9.92亿元。

7. 风险提示

• 政策变动风险：国家政策对碳纤维行业有重要影响，政策变动可能带来不确定性。
• 原材料价格波动风险：丙烯腈、天然气等原材料价格波动将影响生产成本。
• 设备进口受限风险：部分关键设备仍需进口，存在供应中断风险。
• 下游需求不及预期风险：航空、风电等领域需求可能因经济环境变化而受到影响。

总结

碳纤维行业正处于快速发展阶段，尤其受益于风电叶片大型化趋势。国内碳纤维产能持续扩张，进口替代加速，设备国产化趋势明显。随着技术进步和产业链完善，国内企业有望在全球碳纤维市场中占据更大份额，推动行业整体发展。然而，行业仍面临政策、原材料价格、设备进口和下游需求等多重风险，需持续关注市场动态和技术突破。