碳纤维：需求高速增长，中企亟待破局

一、碳纤维产业链解析。

碳纤维是由聚丙烯腈等有机母体纤维，在高温环境下裂解碳化形成碳主链机构，含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。碳纤维具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。

完整的碳纤维产业链：先从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制得丙烯，并经氨氧化后得到丙烯腈；丙烯腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝；再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维。碳纤维可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料；碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合，可形成碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。

碳纤维产业链

1、原丝制备。

原丝制备是碳纤维制备的核心环节，其质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和生产成本。碳纤维依据原丝不同可分为聚丙烯腈基碳纤维（PAN原丝）、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维三种，其中，以聚丙烯腈（PAN）基为基体的复合材料力学性能优良，产量约占全球所有碳纤维总产量的90%以上。

根据原丝不同的碳纤维分类及其特点

根据单丝数量，碳纤维可以被分为小丝束（1K~12K）碳纤维和大丝束（24K~480K）碳纤维，小丝束碳纤维工艺控制要求严格，生产成本较高，一般用于航天军工等高科技领域，以及体育用品中产品附加值较高的产品类别，大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因此往往运用于基础工业领域。

2、碳纤维复合材料。

所谓复合材料，是指两种或两种以上材料进行优化组合而成的新材料，材料成分基体材料+增强材料，基体材料分为金属和非金属两大类，金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须等。

碳纤维一般以复合材料的形式出现在下游产品中，其中以以树脂基复合材料（CFRP）为主，占全部碳纤维复合材料市场份额的90%以上。碳纤维复合材料的制造工艺比较主流的有两种，分别为“纤维-（复合）-预浸料-（成型）-制品”与“纤维-（成型）-预制体-（复合）-制品”，前者作为结构材料多用于飞机结构、体育用品领域，基体材料以树脂为主；后者作为功能性结构材料多用于刹车副、热场材料、火箭发动机等领域，基体材料以碳为主。

3、下游应用。

从具体应用的实物量来看，风电是目前碳纤维的最大应用行业，其次是航空航天、休闲体育和汽车，这四大应用领域约占碳纤维总消费量的70%，不过航空航天所用产品价格较高，货值占比达到了38%左右。

从各板块消费增速来看，碳碳复材的全球消费增速接近80%，风电和压力容器（用于燃料电池）的增速均在20%左右，未来航空航天、风电、汽车、压力容器和碳碳复材依然是碳纤维最具前景的发展领域，航空航天是整个行业竞争的制高点。

2020年全球碳纤维需求分布

二、全球竞争格局。

2020年，全球碳纤维的需求10.69万吨，同比增长3%，民航领域需求暴跌，即使如此全年仍实现增长，考虑到疫情的影响，实际需求远高于该数据。根据《2020全球碳纤维报告》预测，2025年全球需求将实现翻倍增长，达到20万吨左右，2030年再翻一倍，达到40万吨。

从全球产能来看，2020年全球碳纤维运行产能为17.17万吨，其中美国最多，达到3.73万吨，其次是中国大陆的3.62万吨和日本的2.92万吨。但是中国产能开工率普遍不足，而且以低端产品为主，中高端产品技术门槛高，一直被日美企业垄断，日本三巨头东丽与东邦、三菱在全球丙烯腈基碳纤维销量市占率达50%以上，其中日本东丽一直以来都是全球碳纤维制造的霸主，垄断波音公司碳纤维的供应。

在碳纤维小丝束市场，日本的东丽、东邦和三菱合计全球占比达到一半，美国赫氏和氰特合计占比12%，中国台湾的台塑拥有9%的市场份额。

2020年小丝束全球市场竞争格局

在碳纤维大丝束市场，美国企业的市场份额占据主导地位，东丽收购美国的ZOLTEK后，一跃成为大丝束市场的龙头，其次是德国的SGL和日本的三菱。

2020年大丝束全球市场竞争格局

三、中国碳纤维市场发展现状。

2020年中国碳纤维的总需求接近4.9万吨，即使有新冠疫情的冲击，依然有近30%的增长速度，而中国的运行产能仅有3.62万吨，实际销量不足1.9万吨，2020年中国的碳纤维进口量3.04万吨，约占总需求的62%，同比增加了17.5%。

我们的碳纤维市场除了产能和技术不足，还处处受到国外打压，西方国家始终在限制我们小丝束碳纤维的发展，相关产品存在严格的技术封锁和禁运，大丝束产品则利用其优势打压我们本土企业。2020年下半年以来，日本、美国加强了对碳纤维出口中国的政策管控，导致碳纤维进口难度进一步较大。2020年12月，因东丽子公司出口碳纤维流入了未获日本《外汇及外国贸易法》许可的中国企业，日本经产省要求东丽子公司防止再次发生此类事件，并彻底做好出口管理。从2020年底开始，东丽暂停了对华出口碳纤维业务。

因此，我国碳纤维市场呈现高速增长，但却大量依赖进口，同时处处受到日美等国压制的尴尬境地。

中国碳纤维需求

四、国内企业迎发展良机。

西方国家的封锁和禁运将迫使我国碳纤维行业不断需求突破，国家也强力支持国产碳纤维的技术攻关、工程产业化和应用牵引。当前，国内的碳纤维产业发展环境相对友好，碳丝企业盈利好，国内的部分大丝束企业上半年实现了碳丝的满产满销，而且中国有完善的碳纤维基础研究团队和较好的信息共享机制，各大龙头企业在不断地突破技术难题、扩大产能，未来随着碳纤维技术的逐步成熟以及规模化生产对成本的稀释，国内碳纤维产业必然会在降低成本与提高性能方面同步发力，产能利用率有望逐步走高，生产企业的盈利能力也将大幅跃升。

国内碳纤维扩产情况

相关公司：

1、吉林化纤：实控人为吉林国资委，公司和吉林市国兴新材料产业投资有限公司签署了一份《碳纤维产业合作框架协议》，国兴材料将其持有的部分碳纤维产业企业股权转让给吉林化纤，将全力支持吉林化纤发展碳纤维产业。

国兴材料控股的吉林碳谷主要从事原丝的生产，规划产能4万吨，一期2万吨产能已经投产，二期项目稳步推进中。国兴材料参股的吉林精功规划有1.2万吨/年大丝束碳纤维，一期工程三条碳丝产线已经全面投产，二期工程稳步实施中。

2、中复神鹰：大股东为中国建材集团，原丝、碳丝一体化生产企业，2020年公司碳纤维产量3777.21吨，占比20.98％，销量3625.28吨，市占率为7.43％。

3、恒神股份：公司主要从事碳纤维、碳纤维织物、预浸料及其复合材料的研发、生产、销售和技术服务，目前具有5条单线千吨级碳纤维生产线，可年产5000吨各类型碳纤维。

4、光威复材：公司是国内第一家全面突破了T300级碳纤维工程规模制备，并成为航空集团的定点供货单位，光威是碳纤维行业盈利能力最强的公司，虽然光威2020年的碳纤维销量仅有1700吨，不足中复神鹰的一半，但营收和利润却高过后者。

5、中简科技：公司公司的产品聚焦于航空航天用高性能碳纤维，有两条碳纤维产线，一条产线产能为150吨/年（12K）或50吨/年（3K），一条产线的产能为1000吨/年（12K）。

6、精功科技（设备制造）：公司碳纤维生产线已形成批量化生产，具备碳纤维生产线整线供应和整线解决方案的能力。截至2020年底，精功科技先后完成1条500吨级碳纤维生产线的升级改造和4条千吨级高性能生产线的交钥匙工程。

2020年国内碳纤维企业产能（吨）