机械设备行业深度分析报告
// 2022.12.23
碳纤维行业深度报告
证券研究报告
投资评级:看好(维持) 新能源驱动需求，把握国产历史机遇
最近 12 月市场表现 核心观点
需求端：风光氢驱动需求，大丝束占比不断提升：碳纤维是一种高强度
机械设备 沪深300
0% 高模量的耐高温纤维，具有轻质、热膨胀系数小、导热性好、高强度、耐磨
-7% 性好等诸多优良性能，在全球被广泛用于风电叶片、体育休闲、航空航天、
-14% 压力容器、碳碳复材等诸多领域。就国内而言，目前风电、碳碳复材（主要
-21% 为光伏）、压力容器（主要为氢能）是驱动碳纤维需求的重要下游，根据赛
-28% 奥碳纤维技术预计，2022-2025 年三领域需求量 CAGR 分别为 25%、30%、
-36% 20%。总体上，预计到 2025 年，全球及国内碳纤维需求量将分别达到 20 万
吨、15.9 万吨，对应4 年 CAGR 分别为 14%、26.4%。与民用需求持续增长
相匹配地，大丝束需求量明显提升，在 2021 年超过小丝束需求。
分析师佘炜超
SAC 证书编号：S0160522080002
碳纤维行业的
shewc@ctsec 供给端：全球产能加速扩张，大丝束产业化布局开启：
技术、资金和产品验证门槛高，大多数企业都拥有较为悠久的历史，企业数
联系人赵璐量有限。2021年以前全球扩产主要来自于日本东丽、Zoltek、Hexcel、SGL
zhaolu@ctsec
等国外厂商。2021 年新增产能主要来自于中国，中国大陆地区运行产能达
6.34 万吨，首次超越美国，成为全球最大产能国。展望未来，中国企业扩产
计划依然宏大，将拉动全球碳纤维产能快速扩张。同时我国大丝束开启产业
相关报告
化布局，吉林化纤、光威复材、上海石化、精功科技大丝束产品相继启动或
1. 《【财通机械佘炜超团队】机械行业
2023 年投资策略：拥抱顺周期，重视投入应用。
新技术，迎接工业品大航海时代》
2022-12-15
以史为鉴：90 年代大幅降本后，海外生产成本趋于稳定，氧化、碳化
环节，设备与能源是降本之关键：从工艺流程看，PAN原丝成本占碳纤
维生产成本比重 51%，其次为氧化、碳化环节（16%、23%），从生产要素
看，原材料依然是最主要成本，设备、人力成本其次。回顾海外降本历程，
在经历 90 年代大幅降本后，生产成本逐渐趋于稳定，原材料消耗可率先实现
一定程度的降本，但降本幅度有限，且后续波动较大，设备、能源是实现大
幅降本的关键生产要素，而从生产环节看，氧化、碳化是压缩生产成本的关
键，因此与其相对应生产环节的设备、能耗是实现降本的关键。而人力成本
整体呈上升趋势，可降低空间有限。
经济性分析：国产碳纤维具备进一步降本空间：1）原材料：碳纤维随
原材料及原油价格波动幅度逐渐减弱；2）能源成本方面：单吨电力费用逐
渐下降，低电费地区扩产有望实现能源成本进一步下降；3）设备方面，增
加炉幅宽度可提高产能和能源效率。总体上看，近年国内碳纤维生产企业技
术水平不断提升，体现为产能利用率不断提升，单吨生产成本不断下降，毛
利率水平提高。根据我们的测算，相比 2021H1，预计短期内碳纤维生产成本
还有 19.7%左右的下探空间。
投资建议：需求端，风光氢共同驱动碳纤维需求，有望维持较长期高景气
度。供给端全球产能加速扩张，将从供需格局及技术进步等多方面实现降
本，此前受成本抑制下游需求释放在即。产业链中建议关注竞争格局较好的
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机械设备 / 行业深度分析报告 /2022.12.23
行业深度分析报告/证券研究报告
原丝及设备环节，相关标的吉林碳谷、精功科技；碳丝生产领域建议关注在
大丝束领域率先实现量产的吉林化纤，以及民用、军用碳纤维领军企业中复
神鹰、光威复材、中简科技。
风险提示：测算误差风险、关键设备进口风险、产业政策风险、下游需求
不及预期风险、人才流失风险。
表 1：重点公司投资评级:
总市值收盘价 EPS（元） PE
代码 公司投资评级
（亿元） （12.22） 2021A 2022E 2023E 2021A 2022E 2023E
002006 精功科技110.60 24.300.240.841.23 112.00 29.01 19.74 未覆盖
300699 光威复材353.83 68.261.461.902.4057.86 35.97 28.40 未覆盖
300777 中简科技208.14 47.350.501.031.56 123.76 45.75 30.39 未覆盖
数据来源：wind 数据，财通证券研究所（未覆盖标的盈利预测数据来自 Wind 一致预期）
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行业深度分析报告/证券研究报告
内容目录
1 碳纤维： 性能优异、应用广泛的“黑色黄金” ................ 6
1.1 碳纤维的特点及分类 .................. 6
1.2 碳纤维的产业链 ................... 7
2 需求端： 风光氢驱动需求，大丝束占比不断提升 ............... 7
2.1 全球及中国碳纤维应用领域对比 ................... 7
2.2 风电：风电叶片大型化发展，静待碳纤维经济性显现 ........... 9
2.3 体育休闲： 我国占全球体育休闲碳纤维用量9 成以上，预计未来平稳增长 ....... 10
2.4 碳碳复材： 光伏产业蓬勃发展，驱动碳/碳复合材料市场需求 ......... 11
2.5 压力容器：氢能源市场的崛起推动储氢瓶的发展，长期潜力巨大 .......... 12
2.6 航空航天： 疫情及生产问题拖累需求，预计平稳恢复 ........ 12
3 供给端： 全球产能加速扩张，大丝束产业化布局开启 ............ 13
3.1 全球: 产能扩张加速，中国跃升为第一大生产国 ........... 13
3.2 国内：碳纤维进口总量仍然高于国产量，大丝束开启产业化布局 .......... 16
4 碳纤维的经济性分析 .................... 18
4.1 成本构成：原材料及设备占比最高，预氧化是决定生产速度和效率的关键 ........ 18
4.2 海外降本之路： 90年代经历大幅下降后趋于稳定，设备、能源是关键因素 ...... 19
4.3 国产碳纤维： 成本具备进一步下降空间 ........... 20
5 碳纤维工艺流程及相关企业布局 .............. 26
5.1 原丝生产：两步法可解决单聚合釜产能小问题，干喷湿纺将成高性能碳纤维主流工艺 .. 26
5.2 碳丝生产：氧化和碳化是关键环节 ............. 28
5.3 碳纤维生产设备：具备生产线供应能力，进口替代空间巨大 ........... 30
6 投资建议及相关标的 .................... 31
6.1 精功科技 ...................... 32
6.2 光威复材 ...................... 32
6.3 中简科技 ...................... 32
7 风险提示 ................... 33
图表目录
图 1. 碳纤维按力学性能分类图 .................... 7
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aZeWbVPBoOnO8O9R7NnPoOpNtQlOpPpOfQoMtQ8OqRzQNZoNvNvPtOoN行业深度分析报告/证券研究报告
图 2. 碳纤维产业链示意图 ..................... 7
图 3. 2020 及 2021 年全球碳纤维需求量变化（万吨） ................ 8
图 4. 2021 年全球碳纤维在不同领域的应用需求 ............ 8
图 5. 2021 年中国碳纤维不同应用领域需求 ............. 8
图 6. 全球及中国碳纤维需求量变化（万吨） ................. 9
图 7. 2018 及 2021 年全球碳纤维需求结构变化（万吨） ............ 9
图 8. VESTAS 主梁结构示意图 .................. 10
图 9. 全球风电叶片碳纤维需求变化（吨） ............ 10
图 10. 2021 年全球体育休闲领域碳纤维需求下游占比 .............. 11
图 11. 全球体育休闲领域碳纤维需求变化（吨） ................ 11
图 12. 全国光伏硅片产量（GW） .................... 11
图 13. 全球碳碳复材碳纤维需求变化（吨） ................. 11
图 14. 国内压力容器领域碳纤维需求构成 .............. 12
图 15. 全球压力容器碳纤维需求变化（吨） ................. 12
图 16. 航空航天碳纤维需求分布 ................ 13
图 17. 全球航空航天领域碳纤维需求变化（吨） ................ 13
图 18. 2006-2021 年全球碳纤维产能及产量变化（万吨） ......... 13
图 19. 2015-2021 年全球大、小丝束产能变化（万吨） ............. 13
图 20. 2021 年各国/地区碳纤维运行产能及占比（万吨） ......... 14
图 21. 2021 年全球碳纤维运行产能及扩产计划（万吨） .......... 15
图 22. 国内碳纤维产能变化（万吨） ............... 16
图 23. 国内碳纤维产量变化（万吨）............... 16
图 24. 我国碳纤维进口及国产供应量变化（万吨） ............ 16
图 25. 我国碳纤维进口及国产供应占比 .................. 16
图 26. 2021 年中国大陆地区碳纤维产能分布 ................ 17
图 27. 2020 年全球小丝束企业产能占比 ................. 17
图 28. 2020 年全球大丝束产能分布 .................. 17
图 29. 碳纤维生产过程各环节成本构成 .................. 18
图 30. 规模化前后碳纤维生产成本对比（美元/kg） .......... 18
图 31. 按生产要素划分碳纤维制备成本构成（美元） ............... 19
图 32. 各生产环节生产要素构成（美元） .............. 19
图 33. 1986 年之后海外碳纤维生产成本变化 ................ 19
图 34. 1986 年之后海外碳纤维生产成本构成变化 ............... 20
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行业深度分析报告/证券研究报告
图 35. 中复神鹰 2018-2021H1 碳纤维生产成本构成 ........... 20
图 36. 2021H1 中复神鹰生产成本构成（美元/kg） ............ 20
图 37. 2014-2021 丙烯腈表观消费及进出口（万吨） .......... 21
图 38. 丙烯腈与原油价格走势高度相关（美元/kg） .......... 21
图 39. 碳纤维与原材料价格走势相关性 .................. 22
图 40. 碳纤维单吨电耗成本逐渐下降（万元/吨） ............... 22
图 41. 电力占碳纤维生产成本比重变化 .................. 22
图 42. 单丝密度、碳化线宽及速度对产能的影响 ................ 23
图 43. 氧化炉宽对单位能耗的影响 ................... 23
图 44. 主要企业碳纤维产能利用率变化 .................. 23
图 45. 主要企业碳纤维生产成本变化（万元/吨） ............... 24
图 46. 主要企业毛利率变化 ................. 24
图 47. 碳纤维生产成本推演及测算 ................... 26
图 48. 原丝生产工艺流程 ..................... 26
图 49. 聚合工段一步法、两步法示意图 .................. 26
图 50. 吉林碳谷主营业务成本构成 ................... 28
图 51. 生产单吨原丝的原材料及能源消耗测算 ............. 28
图 52. 碳丝生产工艺流程 ..................... 29
图 53. 碳纤维到石墨纤维生产原理 ................... 29
图 54. 哈泊（Harper）公司碳纤维生产线流程示意图 .............. 31
图 55. 生产 Panel 基碳纤维过程中两次结构转化 ................ 31
表 1. 碳纤维按原丝分类 .................. 6
表 2. 碳纤维生产单吨能耗成本测算 ................. 25
表 3. 聚合工段一步法与两步法工艺比较 ................ 27
表 4. 纺丝工段湿法纺丝与干喷湿纺的比较 ............ 27
表 5. 吉林碳谷产品类型占比及毛利率变化（正常品） ............. 28
表 6. 碳纤维主要生产企业布局情况 ................. 29
表 7. 精功科技碳纤维成套生产线销量及收入变化 .............. 30
表 8. 精功科技千吨级生产线参数 .............. 31
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