碳纤维行业梳理-20220222-国信证券-38页_1mb

报告摘要

碳纤维是一种高性能纤维材料，具有出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前已大量生产的高性能纤维中比强度和比模量最高的材料，具备导电、导热、耐腐蚀等特性。广泛应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、交通建设等领域。

碳纤维性能优势：
- 抗拉强度在3500MPa以上，是钢的7-9倍；
- 弹性模量在230GPa以上；
- 密度是钢的1/4，铝合金的1/2；
- 具有良好的耐高温、耐低温、耐腐蚀等性能。
分类与应用：
- 按原丝种类分为PAN基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中PAN基占90%以上；
- 按丝束规格分为小丝束（<24K）和大丝束（≥24K），小丝束用于高科技领域，大丝束用于基础工业和民用领域；
- 按力学性能分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型。
行业发展趋势：
- 国内碳纤维行业仍处于初级阶段，产能利用率不足，技术壁垒高；
- 国内风电叶片对碳纤维需求快速增长，预计2023年、2025年全球碳纤维需求将分别达到15万吨、20万吨，其中风电叶片需求将占全球增量的68.2%、67.4%；
- 航空航天领域碳纤维需求处于起步阶段，国产大飞机突破将带来需求高增速；
- 体育休闲领域应用广泛，消费升级推动需求稳步增长。
供需格局：
- 2020年全球碳纤维运行产能为17.2万吨，中国运行产能为3.6万吨，占全球21.1%；
- 中国碳纤维进口依存度超过60%，但国产替代已取得显著进展；
- 预计2025年中国碳纤维产能将达26万吨，年均复合增长率56%。

生产流程：碳纤维生产包括原丝生产和碳丝生产，原丝生产分为一步法和两步法，碳丝生产包括预氧化、碳化、石墨化等工艺。
生产工艺：
- 湿法纺丝：残留溶剂少，适合大规模生产，但纺丝速度慢；
- 干喷湿纺法：纺丝速度高，原丝表面平整，适合高性能碳纤维生产。
生产成本：
- 原丝成本主要来自丙烯腈，占直接材料成本的40.7%；
- 碳纤维生产成本中制造费用占比高，达57.5%；
- 吉林碳谷和中复神鹰是主要的碳纤维生产厂商，其生产成本和毛利率具有代表性。
生产设备：
- 预氧化炉和碳化炉是碳纤维生产的关键设备；
- 国外厂商如德国埃森曼、美国哈泊公司等提供关键设备，国内厂商也在逐步掌握相关技术。
丙烯腈行业格局：
- 丙烯腈是碳纤维生产的重要原材料，2020年中国丙烯腈产能达315.9万吨，出口量首次超过进口量；
- 未来两年内，中国丙烯腈新增产能164万吨，将进一步改善供给。