亚商投顾-底部渐现，碳纤维迎来发展黄金机遇期（附股）！

 

事件驱动：近日，吉林化纤通知客户，旗下各牌号的12K碳纤维自1月5日起，每吨价格上调3000元。目前，碳纤维价格已触底，价格或将逐步进入下一变化周期。

 

1月23日，楚江新材公告，预计2023年归母净利润为5亿元-5.5亿元，同比增长274.06%-311.47%。楚江新材2018年，公司并购碳纤维立体编织龙头天鸟高新入局碳纤维预制体业务。其中天鸟高新在国内碳纤维预制体业务领域处于垄断地位，产品被广泛应用于多个领域。

 

行业透视

 

碳纤维，这一被誉为“工业黄金”、“新材料之王”的神奇材料，正逐渐在各个领域崭露头角。其独特的性能，如高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温等，使其在航空航天、国防军工、交通、新能源、海洋工程等领域中占据了不可替代的地位。而在中国，碳纤维行业正处于一个爆发性的增长期，预示着其巨大的市场潜力和发展空间。

 

根据赛奥碳纤维《全球碳纤维复合材料市场报告》，2022年国内碳纤维需求量约7.44万吨，同比增长19.3%，近五年的需求量年复合增长率达25.9%，高于全球平均水平。2022年国内碳纤维需求量占全球比重约为55.1%，中国已成为全球第一大碳纤维消费市场。市场需求的高速增长，推动碳纤维行业进入快速发展阶段。（文末附产业链及相关上市公司梳理）

 

 

一、行业概述

 

1.碳纤维是“21世纪新材料之王”

 

碳纤维是一种高性能的复合材料，具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等特性，是理想的轻量化材料，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。

 

 

2.分类

 

碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束。小丝束性能优异，但成本较高。碳纤维的开发起初应用于航空航天领域，小丝束性能更能满足航空航天、军工复材的需要，但受成本制约，难以在风电叶片等领域实现推广应用。大丝束在保持碳纤维优良性能的前提下，通过提高单线产能，大幅降低成本，打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门。

 

二、行业现状

 

1.中国已成为全球碳纤维最大产能国

 

根据赛奥碳纤维，中国已成为全球碳纤维最大产能国，2021年产能占比达到31%，2022年进一步提升至43%。与此同时，2021年中国碳纤维需求仅46.9%来源于中国大陆，仍有超50%依赖进口；2022年中国碳纤维需求来源61%来自于中国大陆，进口比例降至39%，但仍存在较大进口替代空间。

 

 

2.碳纤维工艺复杂

 

碳纤维工艺复杂，生产条件要求严格，涉及技术参数控制点众多。小丝束碳纤维性能优异但成本较高，大丝束碳纤维性能相对较低但成本亦较低。大丝束碳纤维生产技术难度大，涉及原丝、预浸料和碳化等多个环节的均匀性和毛丝控制。

 

 

3.碳纤维需求量占比

 

根据赛奥碳纤维，2022年国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是体育休闲30.9%、风电叶片23.5%、碳碳复材9.1%。

 

 

三、行业投资逻辑

 

1.国内大丝束和中低端小丝束碳纤维面临亏损压力，碳纤维价格逐步见底

 

根据百川盈孚，截至2023年12月底国内大丝束碳纤维不含税市场均价为6.6万元/吨，小丝束T300(12K)、T300(24/25K)、T700(12K)分别为7.5、6.8、12.8万元/吨。根据该行测算，大丝束碳纤维单吨营业成本约为7.4万元/吨(现金成本约为6.4万元/吨)，小丝束碳纤维单吨营业成本约为9.0万元/吨(现金成本约为8.0万元/吨)。目前市场价格下，大丝束和低端小丝束碳纤维面临亏损压力，碳纤维价格逐步探底。

 

此外，根据百川盈孚，截至2023年12月底，T300(12K)、T300(24/25K)原丝不含税价分别为3.4、3.2万元/吨，目前尚有相对可观的盈利空间。

 

 

2.航空航天、机器人等新应用有望带来碳纤维需求新增量

 

根据赛奥碳纤维，2022年全球碳纤维需求量13.5万吨，其中中国7.44万吨(2021年分别为11.8/6.24万吨)，预计2025年国内碳纤维需求总量将达到13.2万吨，2021-2025年CAGR达到20.6%。2022年国内碳纤维下游应用主要包括风电叶片(23.5%)、体育休闲(30.9%)、航空航天军工(10.5%)、碳碳复材(9.1%)、压力容器(8.1%)等领域，其中2022年航空航天军工需求量同比增长290%，呈现出快速增长的态势。随着国内高品质碳纤维不断突破和放量，以及下游军工、卫星互联网、AI等领域不断发展，卫星、火箭、机器人等有望成为碳纤维新的需求增量。

 

 

3.碳纤维发展进入新阶段，充分洗牌下龙头企业有望受益

 

在碳纤维库存累积、价格下行的情况下，碳纤维产品盈利能力和企业经营均面对挑战，大规模扩产有望放缓，龙头企业依靠规模、成本、技术、资金等优势有望进一步聚拢资源。

 

光威复材为碳纤维全产业链布局，内蒙古项目一期4000吨即将投产;中复神鹰为民用小丝束碳纤维龙头，现有产能2.85万吨，在建3万吨，成本和规模优势显著;吉林碳谷为碳纤维原丝龙头，2023年在手订单10万吨，2023H1实现销售近4万吨;吉林化纤集团为国内大丝束碳纤维龙头，现有产能约5万吨，十四五目标10万吨。

 

4.国内企业大规模扩产，碳纤维行业迎来爆发期

 

从全球碳纤维企业的后续扩产计划来看，碳纤维产能扩张主要以中国企业为主。国内碳纤维行业目前产能集中度较高，根据百川盈孚，2022年CR4为67.3%。国产碳纤维厂商扩产持续推进，将改变全球碳纤维供应格局，国产碳纤维迎来发展黄金机遇期。

 

 

四、产业链分析

 

碳纤维的产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程，一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，一般公司也会按照生产环节将生产车间分为原丝车间、碳丝车间。其中原丝制备主要包括聚合、纺丝工段，碳丝制备主要包括预氧化、碳化工段。制成碳纤维后，为进一步提升弹性模量，还可石墨化为石墨纤维。

 

 

碳纤维工艺复杂，涉及多种设备，生产条件要求严格，整个工艺流程中涉及技术参数控制点 3000-5000 个。从全产业链来看，中游是核心环节，技术、资金、设备、产品质量门槛高。

 

 

1.上游原料

 

以聚丙烯腈基碳纤维为例。丙烯腈原材料丰富易得，可从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制备得到。随着山东海江、浙江石化等新产能陆续释放，国内自给率不断提升。

 

从历史价格看，丙烯腈价格基本与原油价格走势相一致，近年来波动幅度明显减弱。此外，随着国内近年来丙烯腈产能释放，国产丙烯腈价格从原来高于进口价逐渐趋近于与进口相一致。

 

 

2.中游制造

 

1）原丝制备的生产工艺

 

原丝质量是生产高品质碳纤维的关键。碳纤维的强度显著依赖于原丝的微观形态结构及其致密性，原丝品质缺陷（表面孔洞、沉积、刮伤以及单丝间黏结等），在后续加工中很难消除。

 

原丝本质是高性能的聚丙烯腈纤维（即腈纶），诸多碳纤维巨头起源于化纤和腈纶工业，积累了工业化生产碳纤维的经验。

 

从生产环节看，从丙烯腈制备原丝要通过聚合、纺丝两个环节。原丝的性能取决于其中聚丙烯腈分子的结构和排列形式，其中分子结构的控制主要取决于聚合工艺，排列形式主要取决于纺丝工艺。

 

 

2）碳丝制备的生产工艺

 

预氧化、碳化：成品原丝经多段氧化炉在空气气氛下反应得到预氧丝；预氧丝在氮气保护下，分别经过低温碳化、高温碳化得到碳丝；随后经表面处理后进行上浆，最后经烘干得到高强型碳纤维产品。

 

 

3）碳纤维织物制备

 

碳纤维织物是通过连续碳纤维的相互交叉、绕结等构成的片状材料，按生产工艺的不同又分为机织物和经编织物，按照花纹可以分为平纹、缎纹、斜纹等多种类型。

 

 

4）碳纤维预浸料

 

预浸料是原材料到最终复合材料制品的一种重要中间产品，它的制造方法主要是将连续整齐平行的增强纤维牵引，通过与树脂基体充分浸润收卷成卷材。预浸料是最基础的一款复合材料，过去几乎所有复合材料都是由预浸料经设计、铺层、热压罐等工艺制成的，后来拉挤、缠绕等新工艺的出现使得复合材料的生产可以绕开预浸料这一步骤。预浸料分为单向纤维预浸料（单向承力）和纤维织物预浸料（双向承力），制备方法有树脂溶液法和树脂热熔法，其中热熔法为生产预浸料的主要工艺，可进一步分为一步法和两步法，两步法将预浸料的生产拆分为涂膜和预浸两步骤。

 

 

5）碳纤维复合材料

 

碳纤维复合材料主要以碳纤维为增强材料，以树脂等作为基体，经复合制成的结构或功能材料。复合材料成型工艺种类繁多，囊括了手糊成型、喷射成型、缠绕成型、拉挤成型、模压成型、树脂传递模塑成型（RTM）、HP-RTM、热压罐成型、液体模压成型（LCM)等多种工艺技术。

 

3.下游需求

 

碳纤维应用于高端领域，发展前景广阔。碳纤维具有目前其他材料难以比拟的高比强度（强度比密度）及高比刚度（模量比密度）性能，还具有耐腐蚀、耐疲劳等特性，广泛应用于国防工业以及高性能民用领域，涉及航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料。

 

 

五、机会显现及企业梳理

 

国海证券发布研究报告称，随着国内高品质碳纤维不断突破和放量，及下游军工、卫星互联网、AI等领域不断发展，卫星、火箭、机器人等有望成为碳纤维新的需求增量。

 

在碳纤维库存累积、价格下行的情况下，碳纤维产品盈利能力和企业经营均面对挑战，大规模扩产有望放缓，龙头企业依靠规模、成本、技术、资金等优势有望进一步聚拢资源。考虑到碳纤维行业价格逐步探底，且下游需求长期仍然具有较好的增长空间，应用场景仍有望进一步拓展，相关企业梳理如下：

 

 

中复神鹰（688295）公司碳纤维产能规模中国处于领先地位，产能及产量均处于国内碳纤维生产企业前列。公司于连云港基地新建30000吨项目，将持续巩固龙头地位。

 

光威复材（300699）公司是中国碳纤维行业第一家A股上市公司，形成了从原丝开始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸材料、复合材料制品的完整产业链布局。公司全产业链布局及在军工碳纤维的深厚积淀，使公司在行情下行期保持稳健。

 

吉林碳谷（836077）全球48K以上大丝束主要供应商为日本东丽旗下的Zoltek、SGL和日本三菱，其中Zoltek 与SGL大丝束原丝自产自用，不对外出售。公司具有原奇峰化纤腈纶大工业经验，目前碳纤维原丝产品囊括1K、3K、6K、12K、 12KK、12S、 24K、25K、35K、48K和50K，形成工业民用级别大丝束产品为主，小丝束、大丝束产品共同发展的局面。

 

吉林化纤（000420）吉林化纤集团积极向碳纤维产业转型，打造原丝-碳纤维-复材的碳纤维产业链。截至2023年10月，公司大股东吉林化纤集团 现已形成碳纤维原丝产能16万吨，碳丝4.9万吨，复材制品2万吨，成为国内最大的碳纤维生产企业。3万吨高性能碳纤维原丝项目、6万吨碳丝项目等项目正在建设，有望持续扩大碳纤维领域布局。

 

中简科技（300777）公司专注于航空航天领域碳纤维研发生产，能实现批量供应，产品性能达到国际领先巨头水平。公司产品各项技术指标已达到国际同类产品的先进水平。

 

精工科技（002006）公司是全国专用设备行业龙头企业。在碳纤维及复合材料装备、机器人智能装备、太阳能光伏专用装备、建筑建材专用设备、 轻纺专用设备等制造领域具有深厚产业基础。公司碳纤维设备生产能力国内领先。

 

风险提示：碳纤维产能扩张不及预期、碳纤维国产替代进程的不确定性等

 

参考资料：20240109——国海证券——碳纤维行业深度报告之三

                 20240122——慧博智能投研——碳纤维行业深度报告分析

 

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