2024 國防軍工深度報告：碳纖維產(chǎn)業(yè)以高性能和低成本兩條路徑并行國內(nèi)供應(yīng)能力迅速提升

中郵證券中郵證券證券研究報告：國防軍工深度報告2024年11月6日行業(yè)投資評級行業(yè)投資評級52周最高52周最低碳纖維產(chǎn)業(yè)以高性能和低成本兩條路徑并行，國內(nèi)供應(yīng)能力迅速提升碳纖維按纖維數(shù)量可以分為小絲束和大絲束，按力學(xué)性能可以分為高強型、高強中模型、高模型、高強高模型四類。小絲束碳纖維初行業(yè)相對指數(shù)表現(xiàn)(相對值)行業(yè)相對指數(shù)表現(xiàn)(相對值)———國防軍工——滬深300-4%-9%-14%-19%-24%-29%2024-012024-032024-062024-082024-112023-11近期研究報告近期研究報告《中郵軍工周報10月第5周：軍工行快增長》-2024.11.04期以1K、3K、6K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K,主要應(yīng)用于國防軍工等高科技領(lǐng)域以及體育休閑用品領(lǐng)域，如飛機、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和漁具、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等。大絲束碳纖維通常指48K以上的碳纖維，包括48K、60K、80K等，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，包括紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等。碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成了高性能和低成本兩條路徑。1)在航空航天領(lǐng)域，碳纖維復(fù)材的性能提升促進(jìn)了其大規(guī)模應(yīng)用。高性能碳纖維旨在持續(xù)提升碳纖維強度、彈性模量，拓展碳纖維復(fù)材在航空航天的應(yīng)用占比，例如碳纖維復(fù)材在飛機上的應(yīng)用，早期20世紀(jì)80年代，只用作非承力構(gòu)件，用量占比只有5%-6%,隨著碳纖維復(fù)材性能提升，逐漸用作次承力構(gòu)件和主承力構(gòu)件，用量占比達(dá)到50%。2)在工業(yè)領(lǐng)域，碳纖維的成本降低促進(jìn)了其大規(guī)模應(yīng)用。20世紀(jì)90年代中后期，大絲束碳纖維技術(shù)取得重大突破，強度達(dá)到T300級，同時，大絲束碳纖維預(yù)浸料制備也取得突破?；诖蠼z束碳纖維采用民用腈綸原絲，并具有更高的生產(chǎn)效率，其成本僅為小絲束碳纖維的20%左右。在風(fēng)電葉片等需求牽引下，近年來國內(nèi)大絲束碳纖維生產(chǎn)企業(yè)相繼攻關(guān)，迎來了大絲束碳纖維發(fā)展熱潮。航空航天領(lǐng)域，第二代碳纖維漸成主流，隨著國內(nèi)武器裝備發(fā)展以及國內(nèi)雙通道民航客機的發(fā)展，對第二代高性能碳纖維的需求有望快速增長。得益于第二代碳纖維的性能相比第一代碳纖維有顯著提升，在裝備結(jié)構(gòu)中的用量占比或有進(jìn)一步的提升，從而對第二代碳纖維的需求將遠(yuǎn)超第一代碳纖維。根據(jù)中航復(fù)材，國產(chǎn)T800H級高強中模碳纖維增強高韌性雙馬樹脂基復(fù)合材料已在多個航空型號中完成或正在進(jìn)行飛行驗證，并正向其他航空型號推廣應(yīng)用；國產(chǎn)T1100級碳纖維增強雙馬樹脂基復(fù)合材料在滿足力學(xué)性能要求的基礎(chǔ)上，也開始在多個航空型號上進(jìn)行應(yīng)用驗證。工業(yè)領(lǐng)域，國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能規(guī)劃非常充足，國外大絲束碳纖維企業(yè)以并購擴大市場份額。根據(jù)《2023全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》,2023年全球碳纖維的需求量為11.50萬噸，國內(nèi)碳纖維需求量為6.91萬噸。從產(chǎn)能規(guī)劃以及在建產(chǎn)能看，中復(fù)神鷹連云港將新增產(chǎn)能3萬噸，寶武碳業(yè)子公司浙江寶旌將新增產(chǎn)能2萬噸，恒神股份將新增產(chǎn)能2萬噸，新創(chuàng)碳谷和上海石化2020年分別開始投建1.8萬噸和1.2萬噸碳纖維產(chǎn)能，新疆隆炬規(guī)劃產(chǎn)能5萬噸，僅以上在建、規(guī)劃產(chǎn)能就達(dá)到了15萬噸。國內(nèi)碳纖維企業(yè)紛紛擴產(chǎn)或規(guī)劃擴產(chǎn)，而在國外碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，收購整合是企業(yè)提升市占率和市場競爭力的重要途徑。東麗官網(wǎng)介紹，Zoltek生產(chǎn)的PX35碳纖維基于豐富的紡織類前驅(qū)體和專有的高通量工藝，是市場上成本最低的商用碳纖維。國內(nèi)，中復(fù)神鷹持續(xù)推進(jìn)降本降耗，2023年公司連云港本部實現(xiàn)產(chǎn)品能耗再創(chuàng)新低，西寧基地單位碳纖維成本下降達(dá)20%;寶武碳業(yè)計劃通過增加原絲生產(chǎn)提升利潤率，2023H1,受碳纖維行業(yè)產(chǎn)能擴張競爭加劇及下游需求階段性減弱和公司原絲對外采購成本較高影響，公司碳纖維業(yè)務(wù)出現(xiàn)虧損，公司規(guī)劃兩期共6萬噸PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)能力建設(shè)。國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)相關(guān)上市公司包括航空航天和高端民用碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)光威復(fù)材、恒神股份，航空航天碳纖維領(lǐng)先企業(yè)中簡科技，高端民用碳纖維企業(yè)中復(fù)神鷹、吉林化纖、上海石化等。航空航天、風(fēng)電、體育休閑等行業(yè)需求不及預(yù)期；市場競爭加劇；原油價格大幅波動；產(chǎn)品降價超出市場預(yù)期等。1碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展以高性能和低成本兩條路徑并行 51.1碳纖維及其分類 51.2航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的性能需求持續(xù)提升 71.3工業(yè)級碳纖維以大絲束為主，成本優(yōu)勢明顯 2國內(nèi)碳纖維供應(yīng)：高性能碳纖維技術(shù)進(jìn)步顯著,大絲束碳纖維產(chǎn)能規(guī)劃充足 2.1航空航天領(lǐng)域碳纖維性能持續(xù)提升，技術(shù)進(jìn)步顯著 2.2工業(yè)領(lǐng)域碳纖維供應(yīng)能力大幅提升 3碳纖維行業(yè)展望及相關(guān)標(biāo)的 請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分3圖表1:聚丙烯腈(PAN)基碳纖維生產(chǎn)工藝示意圖 5圖表2:碳纖維按纖維數(shù)量和力學(xué)性能分類 5圖表3:日本東麗的碳纖維牌號及其對應(yīng)的拉伸強度和模量 6圖表4:美國F-22飛機復(fù)合材料的應(yīng)用部位 7圖表5:IM7碳纖維復(fù)合材料在F-22飛機中的應(yīng)用 8圖表6:部分軍民機應(yīng)用的碳纖維復(fù)材 9圖表7:日本東麗高性能碳纖維代次圖 9圖表8:先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在商用航空發(fā)動機上的應(yīng)用 9圖表9:樹脂基碳纖維復(fù)材在航天領(lǐng)域的應(yīng)用 圖表10:天龍三號全碳纖維整流罩 圖表11:小絲束碳纖維和大絲束碳纖維制備過程成本對比 圖表12:國外主要大絲束碳纖維性能 圖表13:國內(nèi)主要碳纖維廠商(2023年) 圖表15:國產(chǎn)碳纖維與東麗相應(yīng)牌號碳纖維性能對比 圖表16:2023年光威復(fù)材碳纖維業(yè)務(wù)收入結(jié)構(gòu)(億元) 圖表17:中簡科技主要碳纖維產(chǎn)品 1.1碳纖維及其分類碳纖維(CarbonFiber)是一種絲狀碳素材料，由聚丙烯腈(或瀝青、粘膠)等有機母體纖維采用高溫分解法在1000攝氏度以上高溫的惰性氣體下碳化(其結(jié)果是去除碳以外絕大多數(shù)元素)制成，直徑5-10微米，是一種含碳量高達(dá)90%以上的無機高分子纖維。圖表1:聚丙烯腈(PAN)基碳纖維生產(chǎn)工藝示意圖原油采掘石油化學(xué)聚合反應(yīng)PAN紡絲氧化碳化石油丙烯腈AN紡絲原液PANPAN原絲PAN碳纖維按纖維數(shù)量可以將碳纖維分為小絲束和大絲束，按力學(xué)性能可以將聚丙烯腈基碳纖維分為高強型、高強中模型、高模型、高強高模型四類。小絲束碳纖維初期以1K、3K、6K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K,主要應(yīng)用于國防軍工等高科技領(lǐng)域以及體育休閑用品等領(lǐng)域，如飛機、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和漁具、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等。大絲束碳纖維通常指48K以上的碳纖維，包括48K、60K、80K等，主圖表2:碳纖維按纖維數(shù)量和力學(xué)性能分類分類方式類別具體用途/性能按碳纖維數(shù)量分類小絲束大絲束絲束數(shù)量小于24K的碳纖維，主要用于國防軍工、航空航天領(lǐng)域絲束數(shù)量大于等于48K的碳纖維，用于工業(yè)領(lǐng)域按力學(xué)性能分類高強型拉伸強度3500~<5000MPa,拉伸彈性模量220~<260GPa高強中模型拉伸強度4500~<7500MPa,拉伸彈性模量260~<350GPa高模型拉伸強度3000~<3500MPa,拉伸彈性模量350~<400GPa高強高模型拉伸強度3500~<7000MPa,拉伸彈性模量350~<700GPa資料來源：光威復(fù)材招股書，中復(fù)神鷹招股書，中郵證券研究所請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分碳纖維的力學(xué)性能主要參考拉伸強度和彈性模量兩個參數(shù)。拉伸強度指材料產(chǎn)生最大均勻塑性變形的應(yīng)力，彈性模量指材料在彈性變形階段，其應(yīng)力和應(yīng)變成正比例關(guān)系，比例系數(shù)稱為彈性模量，可視為衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易程度的指標(biāo)。實踐中，業(yè)內(nèi)一般采用日本東麗(TORAY)分類法。4000T1100G/ST800HM3OST830HT700S●●T700GEQ\*jc3\*hps56\o\al(\s\up1(●T800HM3OST830HT700S●●T700GM40JPX35T300●高強度紗線●高彈性模量紗線●大絲束2000到了324GPa,相比T300系列碳纖維3530MPa的拉伸強度和230GPa的拉升彈性模量分別提高了98%和41%。適用于航天宇航領(lǐng)域的碳纖維除了T700系列、高模量碳纖維在航天領(lǐng)域有更好的適用性，相對于其他碳纖維，高模量碳纖維需要進(jìn)行石墨化處理。高模量碳纖維除了具備輕質(zhì)、高強、高模等特性外，耐受環(huán)境交變能力也突出，環(huán)境適應(yīng)性強，而航天結(jié)構(gòu)在發(fā)射過程中加速載荷大、振動劇烈，高模量碳纖維表現(xiàn)出更好的適用性。生產(chǎn)中，經(jīng)過碳化工序(300-1600℃)得到的碳纖維一般具有較高的強度，高模量碳纖維需要在更高的溫度下處理碳化后的纖維，使其從非結(jié)晶狀態(tài)的碳轉(zhuǎn)變成結(jié)晶狀態(tài)的石墨，從而獲得高使其與基體材料之間具有較好的界面性能。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分6工業(yè)級碳纖維以低成本為主要競爭優(yōu)勢，應(yīng)用于風(fēng)能、汽車、海洋、儲能、壓力容器等領(lǐng)域。工業(yè)級碳纖維以Zoltek生產(chǎn)的PX35碳纖維為代表，在性能上達(dá)到T300級碳纖維的水平，在價格上，據(jù)東麗官網(wǎng)介紹，Zoltek生產(chǎn)的PX35碳纖維基于豐富的紡織類前驅(qū)體和專有的高通量工藝，是市場上成本最低的商用碳纖維。大絲束碳纖維基于其低成本優(yōu)勢，應(yīng)用市場不斷開拓，PX35碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域包括風(fēng)電、汽車、建筑、海洋、儲能、壓力容器以及體育用品等領(lǐng)域。1.2航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的性能需求持續(xù)提升在民航客機方面，20世紀(jì)70年代，波音和空客公司鑒定并認(rèn)可T300碳纖維，作第二代碳纖維是日本東麗的T800或相當(dāng)于T800碳纖維的IM7、IMA等，已成為航空主結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要材料。飛機機翼、機身等主承力結(jié)構(gòu)件需要使用性能更高的碳纖維。T800H碳纖維強度較T300提高56%、模量提高28%。美國四代戰(zhàn)機F-22在機翼、機身等主承力結(jié)構(gòu)上大量采用高強中模IM7碳纖維和高韌性5250-4雙馬樹脂的高性能復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)用量達(dá)24.2%;波音B787民航客機機身和機翼主承力結(jié)構(gòu)全部采用了T800/3900-2高韌性環(huán)氧復(fù)合材料；空客A350中央翼盒和機翼采用美國赫氏的IMA/M21高韌性環(huán)氧復(fù)合材料，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)用量達(dá)50%以上。圖表4:美國F-22請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分7零件名稱材料工藝前機身蒙皮及邊條IM7/5250-4熱壓罐隔框及框架電子設(shè)備及側(cè)陣列艙門IM7/APC-2熱壓罐中機身蒙皮熱壓罐后機身上蒙皮熱壓罐機翼蒙皮中介梁蒙皮+非金屬蜂窩芯垂直尾翼蒙皮及支架熱壓罐水平尾翼樞軸蒙皮熱壓罐進(jìn)氣道蒙皮熱壓罐支架、地板、加強肋資料來源：《高性能碳纖維雙馬樹脂復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用》-李偉東等，中郵證券研究所和推廣，已成為碳纖維發(fā)展的主要方向之一。2010年，美國Hexcel公司在巴黎JEC復(fù)合材料展會率先推出強度6964MPa、模量310GPa的新型高強高模碳纖維IM10,后更改為強度6826MPa、模量313GPa;2014年1月，日本三菱公司推出了MR70碳纖維，強度7000MPa、模量324GPa;2014年3月，日本東麗公司通過碳化精細(xì)控制技術(shù)，在納米層級內(nèi)控制纖維結(jié)構(gòu)，成功研發(fā)出T1100G碳纖維，其強度較T800H碳纖維提升20%,模量提升10%,2017年6月強度由6600MPa更新至7000MPa;2015年7月，日本東邦公司也推出T1100級別碳纖維(牌號TENAXXMS32),強度6600MPa、模量324GPa。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分8中郵證券飛機型號主要應(yīng)用材料牌號F-22、F-355250-4/IM飛機型號主要應(yīng)用材料牌號F-22、F-355250-4/IM7、977-3/IM78552/IM73900-2/T800A350、A400M、A380M218Tnoo8Tnoo7T1000GT800G第三代碳纖維uox55●第二代碳纖維M30M50J第一代碳纖維3O54M55J65M40JM70J6郵證券研究所析》-彭公秋等，中郵證券研究所在航空發(fā)動機領(lǐng)域，高性能商用航空發(fā)動機的復(fù)材用量占比近35%。復(fù)合材料已成為航空發(fā)動機的重要選材之一，重量比達(dá)發(fā)動機總重的近35%。自20世紀(jì)50年代以來，美國通用電器(GE)、英國羅-羅(R-R)、美國普惠(P&W)等多個先進(jìn)航空制造商致力于研究采用先進(jìn)復(fù)合材料制造發(fā)動機部件，已在發(fā)動機冷端部件的多個結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)應(yīng)用，主要分布在風(fēng)扇和短艙。1995年，美國GE公司研發(fā)的GE90系列發(fā)動機葉片是最早的鋪層葉片，該葉片由400層IM7中長碳纖維增強8551-7環(huán)氧樹脂預(yù)浸料經(jīng)鋪貼、模壓固化而成。葉片性能穩(wěn)定，累計飛行1000萬小時以上后僅有3片葉片發(fā)生更換，為B747、B777客機提供了安全有力的動力保障。部件發(fā)動機型號制造商材料成型方法對應(yīng)機型風(fēng)扇葉片GE90、GEnxGEIM7/8551-7鋪層結(jié)構(gòu)/模壓成型B777、B787TRENT1000、TRENT-XWBR-R及GKNIM7/M91鋪層結(jié)構(gòu)/模壓成型B787、A350LEAP-XSnecmaIM7/PR5203D編織/RTMC919、B737MAX等GEnxIM7/PR520IM7/PR5202D3軸編織/RTM3D編織/RTMC919、B737MAX等出口導(dǎo)流葉片PW4084、PW4168P&W碳纖維/PR500樹脂RTMA330、B777PW1000GP&WAS7/VRM37RTMA320neo、A220等風(fēng)扇帽罩PW4000P&WKevlar/環(huán)氧樹脂RTMB747、A300等短艙進(jìn)氣道風(fēng)扇罩PW4000碳纖維預(yù)浸料/蜂窩Kevlar預(yù)浸料/蜂窩熱壓罐成型熱壓罐成型A380B777等資料來源：《先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料在商用航空發(fā)動機中的應(yīng)用》-魏然等，中郵證券研究所請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分9著射程遠(yuǎn)、高超速、制導(dǎo)精度高、突防能力強的方向發(fā)展，先進(jìn)復(fù)合材料在導(dǎo)彈上的應(yīng)用已經(jīng)從次承力結(jié)構(gòu)向主承力結(jié)構(gòu)發(fā)展。采用復(fù)合材料，可以實現(xiàn)導(dǎo)彈輕量化，從而可以提高有效載荷或增加導(dǎo)彈射程。據(jù)統(tǒng)計，戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈每減輕1kg,可使射程提升15km。碳纖維復(fù)合材料在導(dǎo)彈中的應(yīng)用涵蓋固體火箭發(fā)動機殼體、艙段、舵面等結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)彈固體火箭發(fā)動機殼體上應(yīng)用碳纖維增強復(fù)合材料夠獲取更高的推重比，提升發(fā)動機結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性。美國的PAC-3導(dǎo)彈發(fā)動機殼體采用IM7纏繞成型復(fù)合材料，戰(zhàn)斗部殼體材料為T300樹脂基復(fù)合材料；殼體材料，并在其攔截器艙體結(jié)構(gòu)中使用了赫氏公司生產(chǎn)的高模高強碳纖維。箭發(fā)動機殼體、法國的阿里安娜2型火箭、歐洲織女星運載火箭使用了IM7碳纖維增強復(fù)合材料。美國的大力神-4火箭的整流罩、級間段艙體、錐形尾艙承載結(jié)構(gòu)、級間段蒙皮和錐形尾艙殼體均采用的是IM7/8552碳纖維復(fù)合材料。日本的H-2A火箭助推器使用T1000碳纖維增強復(fù)合材料。我國長征-11運載火箭全整流資料來源：《防空導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)的發(fā)展與展望》-資料來源：新京報，中郵證券研究所許斌等，中郵證券研究所中。阿拉伯通信衛(wèi)星和法國宇航公司的Sinosat2000、3000衛(wèi)星的中心承力筒面板及加強框均采用了M55J等高模量碳纖維。法國的電信1號衛(wèi)星、德國直播衛(wèi)星、阿拉伯通信衛(wèi)星以及瑞典通信衛(wèi)星等的太陽電池陣，均在整個翼的管式框架請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分10上粘貼按±45°鋪疊、纖維間距為3mm在精密的支撐構(gòu)件上，日本JERS-1衛(wèi)星的殼體內(nèi)部推力筒、儀器支架、支撐桿與分隔環(huán)都使用了高模量的M40J復(fù)合材料。大絲束碳纖維通常指絲束大于等于48K的碳纖維。20世紀(jì)90年代中期以前，由于大絲束碳纖維的拉伸強度始終徘徊在2000MPa,比強度較低，因此沒有大規(guī)模應(yīng)用。20世紀(jì)90年代中后期，大絲束碳纖維技術(shù)取得重大突破，不但拉伸強度達(dá)到并超過3600MPa,而且成本得到了降低。同時，在制備大絲束碳纖維降本增效、拓寬碳纖維應(yīng)用的主要途徑。相比小絲束碳纖維，大絲束碳纖維最大的優(yōu)勢在于低成本、高生產(chǎn)效率。大絲束碳纖維主要借鑒民用腈綸原絲技術(shù)并優(yōu)化提升，其成本僅為小絲束碳纖維的20%左右。項目大絲束碳纖維(>48k)小絲束碳纖維(1-24k)小絲束成本高的原因聚合組分純度要求一般，<92%AN,MA等純度要求高，>92%AN,MA(IA等)提純成本增加原絲純度允許一定雜質(zhì)嚴(yán)格控制雜質(zhì)含量紡絲速度慢原絲性能重均分子量適中高重均分子量且分子量分布窄聚合、紡絲成本增加氧化過程AN含量少使得氧化快、需控制放熱集中高AN含量致使氧化慢長時高能耗致使成本增加碳化過程碳化溫度相對較低有時需要較高溫度能耗高產(chǎn)品認(rèn)證相對簡單非常關(guān)鍵、過程復(fù)雜周期長、認(rèn)證昂貴目前大絲束碳纖維的應(yīng)用主要在工業(yè)上，尤其是風(fēng)電葉片和壓力容器(車載儲氫氣瓶)。2023年，全球風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維需求2萬噸，壓力容器領(lǐng)域碳纖維需求1.4萬噸，汽車領(lǐng)域碳纖維需求0.9萬噸。風(fēng)力發(fā)電是大絲束碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，風(fēng)電機組的大型化、輕量化發(fā)展促進(jìn)了對碳纖維及其復(fù)合材料的需德國寶馬部分款型汽車采用SGL公司生產(chǎn)的大絲束碳纖維，打開了大絲束碳纖維請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分11在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用之門。目前，東麗和SGL已在豐田、寶馬系列汽車上批量使用大絲束碳纖維并取得良好反饋。氫能因其零排放特點被認(rèn)為是汽車的終極能源，國外車載儲氫氣瓶應(yīng)用技術(shù)最為成熟的國家為美國和日本，代表性企業(yè)包括美國一般選用價格便宜的T700S-24K碳纖維或更大絲束的高性能碳纖維。收購和整合其他聚丙烯腈基原絲和碳纖維生產(chǎn)企業(yè)，持續(xù)擴大其大絲束碳纖維產(chǎn)能，日本東麗公司(卓爾泰克)和德國西格里公司是目前世界最主要的大絲束碳纖維生產(chǎn)企業(yè)。國外大絲束碳纖維的生產(chǎn)廠家主要有日本東麗公司(2013年，收購了曾經(jīng)最大的大絲束碳纖維生產(chǎn)企業(yè)美國卓爾泰克)、德國西格里公司、比利時索爾維公司(2015年和2017年，相繼收購了美國碳纖維及復(fù)合材料氰特公司和德國大絲束原絲生產(chǎn)商歐洲碳纖維公司)、日本東邦公司、日本三菱公司(收購美國碳纖維技術(shù)公司)、英國考陶爾茲公司等。從產(chǎn)品性能看，國外大絲束碳纖維拉伸強度為4000-5000MPa、拉伸模量為240-280GPa,性能基本處于東麗公司廠家牌號規(guī)格拉伸強度(MPa)拉伸模量(GPa)伸長率(%)體密度(g/cm3)日本東麗德國西格里日本東邦日本三菱2國內(nèi)碳纖維供應(yīng)：高性能碳纖維技術(shù)進(jìn)步顯著,大絲束碳請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分12根據(jù)《2023全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》,國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)可以劃分為三類：航空航天軍工應(yīng)用企業(yè)、高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè)、大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè)。航空航天軍工應(yīng)用企業(yè)，主要針對航空航天兵器海工及核工軍品此外，也包括中復(fù)神鷹及恒神股份的部分產(chǎn)能、煤化所揚州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。先進(jìn)電子、先進(jìn)高壓容器等先進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域，以中復(fù)神鷹、恒神股份、長盛科技為低成本工業(yè)應(yīng)用企業(yè)，主要針對是風(fēng)電葉片、新能源汽車、軌道交通、常規(guī)體育器材、常規(guī)熱場材料、新型功能材料等，以吉林化纖、寶旌、上海石化、藍(lán)請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分13圖表13:國內(nèi)主要碳纖維廠商(2023年)公司相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)能產(chǎn)量碳纖維、碳梁、預(yù)浸料碳纖維3685噸，碳梁1190萬米，預(yù)浸料1453萬平方米碳纖維及織物2587.21噸，碳梁446.64萬米，預(yù)浸料517.61萬平方米碳纖維及織物16.67億元，毛利率61.85%;碳梁4.26億元，毛利率18.12%;預(yù)浸料2.68億元，毛利率33.98%碳纖維、碳纖維織物1500噸/年(12K)或400噸/年(3K)碳纖維及織物244.93噸碳纖維及織物5.59億元，毛利率碳纖維、復(fù)合材料(在建)600噸/年——中復(fù)神鷹碳纖維2.85萬噸/年碳纖維19813.84噸小絲束碳纖維、噸2022年，碳纖維及其復(fù)合材料收入13.03億元，毛利率12.00%碳纖維碳纖維1500噸/年————碳纖維、預(yù)浸料、復(fù)材制件2020年投資50億元在常州高新區(qū)建設(shè)碳纖維產(chǎn)業(yè)基地，將形成原絲3.6萬噸/年、碳纖維1.8萬噸/年的產(chǎn)能碳纖維、碳纖維復(fù)材計劃總投資60億元，計劃5年時間建設(shè)8個碳化車間、16條生產(chǎn)線，形成年產(chǎn)5萬噸高性能碳纖維的生產(chǎn)規(guī)模，2022年12月“年產(chǎn)5萬噸高性能碳纖維項目”一期項目投產(chǎn)國產(chǎn)T300級碳纖維和T700級碳纖維已批量應(yīng)用于航空裝備中?！笆晃濉逼陂g，國產(chǎn)T300級碳纖維實現(xiàn)了全工藝流程的貫通，并具備了批量制備的能力，建立了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，掌握了穩(wěn)定的規(guī)模化批量生產(chǎn)技術(shù)，實現(xiàn)了千噸級T300請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分根據(jù)中航復(fù)材公司李偉東等發(fā)表的《高性能碳纖維雙馬樹脂復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用》,國內(nèi)第二代、第三代碳纖維達(dá)到了與東麗碳纖維相當(dāng)?shù)乃?。國?nèi)多家碳纖維企業(yè)生產(chǎn)的T800H級碳纖維在力學(xué)性能方面已經(jīng)達(dá)到了東麗T800H的水平。2010年前后，在市場需求和國家相關(guān)研究計劃的驅(qū)動下，國內(nèi)的高校、研究機構(gòu)和企業(yè)紛紛開始著手研制T800級碳纖維。到2013年，光威復(fù)材、中簡科技、太鋼鋼科、中復(fù)神鷹、吉林石化、寧波材料所、江蘇航科和恒神股份等十余家公司參與T800級碳纖維的研制。2015年左右.國內(nèi)多家碳纖維企業(yè)的T800H級碳纖維在力學(xué)性能方面已經(jīng)達(dá)到了東麗T800H的水平。為適應(yīng)以拉伸載荷為主的應(yīng)用需求并降低生產(chǎn)成本，光威復(fù)材、中復(fù)神鷹和江蘇恒神等企業(yè)研發(fā)了干噴光威復(fù)材、中簡科技、恒神股份、太鋼鋼科、長盛科技等多家單位公開報道研發(fā)出第三代碳纖維，基本突破了T1100級碳纖維的制備關(guān)鍵技術(shù)，但還未形成批量，整體性能需進(jìn)一步驗證和穩(wěn)定。光威復(fù)材在國產(chǎn)T800級碳纖維基礎(chǔ)上，成功試制了性能與東麗公司T1100G水平相當(dāng)?shù)腃CF1100G碳纖維，拉伸強度達(dá)到6600MPa,拉伸模量達(dá)到340GPa,填補了國產(chǎn)新一代高強中模碳纖維領(lǐng)域的空白。拉伸模量達(dá)到320GPa,與東麗公司T1100G碳纖維性能相當(dāng)。圖表14:國產(chǎn)T800H級碳纖維與東麗T800H碳纖維對比公司公司MPa斷裂伸長率%中國公司T800S級6114T1000G級6540T1100G級6600T800S級T1000G級T1100G級58806370公司斷裂伸長率%國產(chǎn)A5686296東麗54902941.9資料來源：《高性能碳纖維雙馬樹脂復(fù)合材料在航空領(lǐng)域資料來源：《高性能碳纖維雙馬樹脂復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用》-李偉東等，中郵證券研究所的應(yīng)用》-李偉東等，中郵證券研究所請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分15億元，其中，以傳統(tǒng)定型產(chǎn)品為主的T300級別占比51.12%,貢獻(xiàn)銷售收入8.52億元，同比微增2.91%,以工業(yè)用高性能碳纖維為主的T700級別占比15.57%,貢獻(xiàn)銷售收入2.60億元，同比增長16.06%,以新定型航空用碳纖維為主的T800級別占比17.20%,貢獻(xiàn)銷售收入2.87億元，同比增長50.61%,以新定型衛(wèi)星結(jié)構(gòu)應(yīng)用為主的MJ系列碳纖維占比12.39%,貢獻(xiàn)銷售收入2.07億元，同比增長54.45%,前沿新產(chǎn)品貢獻(xiàn)銷售收入0.62億元，占比3.72%。圖表16:2023年光威復(fù)材碳纖維業(yè)務(wù)收入結(jié)構(gòu)(億元)前沿新產(chǎn)品，資料來源：光威復(fù)材公告，中郵證券研究所以中簡科技為例，公司新一代碳纖維ZT9H產(chǎn)品2023年實現(xiàn)收入1.50億元。中簡科技可生產(chǎn)高強型ZT7系列(高于T700級)、ZT8系列(T800級)、ZT9系列(T1000/T1100級)和高模型ZM40J(M40J級)石墨纖維，其中，ZT7系列碳纖維已經(jīng)率先穩(wěn)定批量在航空、航天領(lǐng)域應(yīng)用多年。ZT9H碳纖維是公司自2015年開始研制的；經(jīng)過4年的持續(xù)自主創(chuàng)新和驗證迭代，2019年實現(xiàn)了新一代碳纖維復(fù)合材料性能指標(biāo)的跨代提升，開始了新一代應(yīng)用的深化研究和驗證工作；2023年實現(xiàn)了穩(wěn)定批產(chǎn)供應(yīng)，貢獻(xiàn)收入1.50億元，占公司當(dāng)年營收的27%。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分16圖表17:中簡科技主要碳纖維產(chǎn)品牌號與國家標(biāo)準(zhǔn)比較與日本東麗產(chǎn)品比較屬于GQ4522性能范疇，拉伸模量接近上限整體性能高于T700級，拉伸強度與T700相當(dāng)，拉伸模量高于T700屬于QZ5526性能范疇與T800H相當(dāng)屬于QZ5526性能范疇，但拉伸強度和拉伸模量接近上限與T1000/T1100性能相當(dāng)，拉伸模量高于T1000/T1100拉伸強度高于GM3040,拉伸模量低于GM3040與M40J性能相當(dāng)太鋼鋼科也可生產(chǎn)T800級碳纖維，產(chǎn)品主要用于航天領(lǐng)域。太鋼鋼科主要在售碳纖維產(chǎn)品全部為干噴濕紡碳纖維產(chǎn)品。中復(fù)神鷹自2009年開始開展干噴濕紡技術(shù)的自主研發(fā)，2013年在國內(nèi)率先實現(xiàn)了千噸級SYT49(T700級)干噴濕紡關(guān)鍵技術(shù)突破，建成了國內(nèi)首條千噸級干噴濕紡碳纖維產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，2015年實現(xiàn)了高強中模型SYT55(T800級)碳纖維百噸級工程化，2017年建成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的千噸級T800級碳纖維生產(chǎn)線。此外，根據(jù)中復(fù)神鷹2023年年報，子公司神鷹上?！疤祭w維航空應(yīng)用研發(fā)及制造”項目順利通過量產(chǎn)線PCD預(yù)批準(zhǔn)，完成T800級碳纖維預(yù)浸料項目建設(shè)，開發(fā)的預(yù)浸料通過AS9100體系認(rèn)2.2工業(yè)領(lǐng)域碳纖維供應(yīng)能力大幅提升民用領(lǐng)域碳纖維供應(yīng)商包括中復(fù)神鷹、恒神股份、長盛科技、吉林化纖、寶武碳業(yè)、上海石化、藍(lán)星纖維、新創(chuàng)碳谷、新疆隆炬等。至2023年末，公司總產(chǎn)能達(dá)2.85萬噸，根據(jù)中國化纖協(xié)會，公司碳纖維產(chǎn)量位鷹西寧二期1.4萬噸項目于2023年5月投產(chǎn)。公司西寧基地已形成規(guī)模優(yōu)勢，神鷹西寧2.5萬噸碳纖維項目的全面投產(chǎn)，2023年全年產(chǎn)量超1.6萬噸，單位請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分17新基地全面啟動，神鷹連云港“三萬噸高性能碳纖維建設(shè)項目”首次采用4.0版本碳纖維產(chǎn)業(yè)化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，2023年4月正式開工建設(shè)。長盛科技成立于2021年，前身是中安信科技有限公司，已形成2500噸/年的產(chǎn)能。長盛科技已實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)T700、T800高性能碳纖維，良品率>98%,在國內(nèi)第一家實現(xiàn)了T1000和T1100級碳纖維的工業(yè)級規(guī)?；a(chǎn)，全面掌握了M40X級碳纖維規(guī)模化生產(chǎn)的工程技術(shù)，各規(guī)格碳纖維的性能指標(biāo)已達(dá)到或超過業(yè)界同類產(chǎn)品水平。公司現(xiàn)產(chǎn)能(PAN原絲5000t/a、碳絲2500t/a)位列中國第一方陣，2023年12月開車的800t/a線完全自主設(shè)計，關(guān)鍵設(shè)備實現(xiàn)全國產(chǎn)化。2023年，公司實現(xiàn)產(chǎn)值5.01億元，營收2.21億元。未來，長盛科技的高性能碳纖維產(chǎn)品將被廣泛應(yīng)用于航空航天等戰(zhàn)略行業(yè)以及高端工業(yè)和民用領(lǐng)域。吉林化纖擁有600噸小絲束碳纖維產(chǎn)能，1.2萬噸碳纖維復(fù)材項目陸續(xù)投產(chǎn)。公司擁有600噸小絲束碳纖維產(chǎn)能，2023年產(chǎn)能利用率達(dá)到95.44%。公司非公開發(fā)行募投的1.2萬噸碳纖維復(fù)材項目(主要采用拉擠工藝生產(chǎn)碳纖維拉擠板材)陸續(xù)投產(chǎn)，截至2023年末，前端碳化線已逐步開車，復(fù)材產(chǎn)品的客戶認(rèn)證工作持續(xù)推進(jìn)。公司持續(xù)向碳纖維產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域進(jìn)軍，產(chǎn)品主要應(yīng)用于以風(fēng)電葉片為或已超1萬噸。公司碳纖維產(chǎn)品主要用于風(fēng)電、預(yù)浸料、體育用品、建筑補強和碳/碳復(fù)合材料等領(lǐng)域，目前已具備1萬噸碳纖維產(chǎn)能，根據(jù)公司招股書，公司預(yù)計2023年將新增一條千噸級產(chǎn)線。在原絲方面，公司碳纖維原絲項目一期總投資31.98億元，將新建6條聚合生產(chǎn)線、12條紡絲生產(chǎn)線，形成年產(chǎn)6萬噸3.5萬噸PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)能力。藍(lán)星纖維形成50K大絲束碳纖維生產(chǎn)能力，公司碳纖維產(chǎn)能1500噸/年。藍(lán)星纖維隸屬于中國化工集團有限公司旗下中國藍(lán)星(集團)股份有限公司，于2008年正式注冊成立。藍(lán)星纖維公司引進(jìn)英國碳纖維技術(shù)后，通過消化、吸收、再創(chuàng)請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分18特點。2018年，藍(lán)星纖維獲資1.04億元啟動“50K原絲技改項目”,歷時一年項目建設(shè)成功，原絲生產(chǎn)線從24K升級為50K。2019年，“50K原絲到碳纖維一體化生產(chǎn)項目”全線通過，50K大絲束碳纖維產(chǎn)品正式誕生。據(jù)公司黨委書記、總經(jīng)理周寶慶介紹，公司現(xiàn)擁有原絲4000噸、碳纖維1500噸的年產(chǎn)能力，依托大西北天然氣及用電價格優(yōu)勢，使公司產(chǎn)品在碳纖維市場領(lǐng)域更具競爭力。和1.8萬噸碳纖維產(chǎn)能。2020年，上海石化公告擬投建“2.4萬噸/年原絲、1.2萬噸/年48K大絲束碳纖維項目”,將建設(shè)6條碳纖維生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線產(chǎn)能2000噸/年，項目建設(shè)周期約4年。2023年，該項目(一階段)完成竣工驗收。2020年，新創(chuàng)碳谷投資50億元在常州高新區(qū)建設(shè)碳纖維產(chǎn)業(yè)基地，將形成原絲3.6萬噸/年、碳纖維1.8萬噸/年的產(chǎn)能，可以實現(xiàn)T300-T1000等各個性能等碳化線于2021年正式投產(chǎn)。新疆隆炬計劃形成5萬噸碳纖維產(chǎn)能。新疆隆炬計劃總投資60億元，計劃5年時間建設(shè)8個碳化車間、16條生產(chǎn)線，形成年產(chǎn)5萬噸高性能碳纖維的生產(chǎn)規(guī)模，年銷售收入預(yù)計可達(dá)75億元，將成為單體全球最大的碳纖維原料基地，滿足我國風(fēng)能、氫能源、光伏等產(chǎn)業(yè)對碳纖維的需求。2022年12月，新疆隆炬“年產(chǎn)5萬噸高性能碳纖維項目”一期項目投產(chǎn)。2024年3月，新疆隆炬新聞顯示，公司繼T400-25K、T400-48K產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化后，成功研制出T700-24K高性能碳纖維，并計劃于2024-2025年內(nèi)完成T800、T1000級高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化.2025-2026年內(nèi)實現(xiàn)M55J高模碳纖維產(chǎn)業(yè)化。碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展形成了高性能和低成本兩條路徑。1)在航空航天領(lǐng)域，碳纖維復(fù)材的性能提升促進(jìn)了其大規(guī)模應(yīng)用。高性能碳纖維旨在持續(xù)提升碳纖維強度、彈性模量，拓展碳纖維復(fù)材在航空航天的應(yīng)用占比，例如碳纖維復(fù)材在民航請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分19飛機上的應(yīng)用，早期20世紀(jì)80年代，只用作非承力構(gòu)件，用量占比只有5%-6%,2)在工業(yè)領(lǐng)域，碳纖維的成本降低促進(jìn)了其大規(guī)模應(yīng)用。20世紀(jì)90年代中后期，大絲束碳纖維技術(shù)取得重大突破，強度達(dá)到T300級，同時，大絲束碳纖維預(yù)浸料制備也取得突破。基于大絲束碳纖維采用民用腈綸原絲，并具有更高的生產(chǎn)效率，其成本僅為小絲束碳纖維的20%左右。在風(fēng)電葉片等需求牽引下，近年來國內(nèi)大絲束碳纖維生產(chǎn)企業(yè)相繼攻關(guān)，迎來了大絲束碳纖維發(fā)展熱潮。航空航天領(lǐng)域，第二代碳纖維漸成主流，隨著國內(nèi)武器裝備發(fā)展以及國內(nèi)雙通道民航客機的發(fā)展，對第二代高性能碳纖維的需求有望快速增長。得益于第二代碳纖維的性能相比第一代碳纖維有顯著提升，在裝備結(jié)構(gòu)中的用量占比或有進(jìn)一步的提升，從而對第二代碳纖維的需求將遠(yuǎn)超第一代碳纖維。根據(jù)中航復(fù)材，國產(chǎn)T800H級高強中模碳纖維增強高韌性雙馬樹脂基復(fù)合材料已在多個航空型號中完成或正在進(jìn)行飛行驗證，并正向其他航空型號推廣應(yīng)用；國產(chǎn)T1100級碳纖維增強雙馬樹脂基復(fù)合材料在滿足力學(xué)性能要求的基礎(chǔ)上，也開始在多個航空型號上進(jìn)行應(yīng)用驗證。大市場份額。根據(jù)《2023全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》,2023年全球碳纖維的2萬噸，恒神股份將新增產(chǎn)能2萬噸，新創(chuàng)碳谷和上海石化2020年分別開始投建1.8萬噸和1.2萬噸碳纖維產(chǎn)能，新疆隆炬規(guī)劃產(chǎn)能5萬噸，僅以上在建、規(guī)劃產(chǎn)能就達(dá)到了15萬噸。國內(nèi)碳纖維企業(yè)紛紛擴產(chǎn)或規(guī)劃擴產(chǎn)，而在國外碳纖的Zoltek一度成為世界上最大的大絲束碳纖維生產(chǎn)商，于2014年被日本東麗收購；世界第二的大絲束碳纖維生產(chǎn)廠家德國SGL也不斷收購其他的PAN原絲廠及碳纖維企業(yè)，持續(xù)擴大碳纖維產(chǎn)能；比利時Solvay收購了美國碳纖維及復(fù)合材料氰特公司和歐洲碳纖維公司；日本三菱收購美國碳纖維技術(shù)公司。請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分20是市場上成本最低的商用碳纖維。國內(nèi)，中復(fù)神鷹持續(xù)推進(jìn)降本降耗，2023年公司連云港本部實現(xiàn)產(chǎn)品能耗再創(chuàng)新低，西寧基地單位碳纖維成本下降達(dá)20%;寶武碳業(yè)計劃通過增加原絲生產(chǎn)提升利潤率，2023H1,受碳纖維行業(yè)產(chǎn)能擴張競爭加劇及下游需求階段性減弱和公司原絲對外采購成本相對于自產(chǎn)原絲的同行業(yè)公司較高影響，公司碳纖維業(yè)務(wù)出現(xiàn)虧損，公司規(guī)劃兩期共6萬噸PAN基碳纖維原絲生產(chǎn)能力建設(shè)。業(yè)發(fā)展中，我們也可以看到低成本大絲束碳纖維向航空航天領(lǐng)域拓展的一些工作。例如，吉林化纖表示今年化纖集團與上飛公司簽署合作協(xié)議，推動國產(chǎn)大絲束碳纖維在國產(chǎn)大飛機上應(yīng)用。在體育休閑領(lǐng)域，根據(jù)中復(fù)神鷹招股書，全球近90%的碳纖維體育器材加工在中國大陸和中國臺灣完成，體育休閑領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需級和高模量產(chǎn)品，規(guī)格以3K、12K等小絲束為主。隨著大絲束碳纖維一致性、穩(wěn)定性提升，以及在分絲技術(shù)、展絲技術(shù)、碳纖維/樹脂基體界面連接等技術(shù)的進(jìn)一步成熟，大絲束碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域有望進(jìn)一步拓寬，市場滲透率有望進(jìn)一步提國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)相關(guān)上市公司包括航空航天和高端民用碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)中復(fù)神鷹、吉林化纖、上海石化等。4風(fēng)險提示請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分請務(wù)必閱讀正文之后的免責(zé)條款部分21中郵證券投資評級說明投資評級標(biāo)準(zhǔn)類型評級說明報告中投資建議的評級標(biāo)準(zhǔn)：報告發(fā)布日后的6個月內(nèi)的相對市