下游多维度驱动，碳纤维有望迎来放量

2023年国内碳纤维需求量约6.91万吨，同比下降7.2%，为近年来需求量首次出现下降；另一方面，碳纤维产能持续增长，2023年碳纤维产能达到13.83万吨，同比增长23.45%。

受新产能释放以及下游需求疲软影响，碳纤维价格持续走低，2023年底国内碳纤维市场均价较年初下降39.68%。

目前国内碳纤维市场均价与年初持平，而碳纤维主要原材料丙烯腈价格较2月下旬上涨8.11%，且碳纤维与丙烯腈价差降至2019年以来低位。

资料来源：wind，钛媒体产业研究部

一方面丙烯腈价格上涨使碳纤维成本有所增加，碳纤维价格下降阻力增大；另一方面低空飞行器、机器人、卫星互联网和航空航天等领域快速发展也为碳纤维需求带来较大市场增量，碳纤维相关企业业绩有望得到改善，本文来对碳纤维行业进行分析。

分类标准较多，原丝决定碳纤维主要性能

碳纤维是含碳量在90%以上的一种丝状碳素材料，由有机纤维经碳化以及石墨化处理得到，具有重量轻、强度高、弹性模量高、耐高温和耐腐蚀等优点。

根据制造原料不同，碳纤维分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和黏胶基等，由于沥青基和黏胶基碳纤维用途单一，产量较小，而聚丙烯腈基碳纤维兼具较好的结构和功能特性，是目前碳纤维主流产品。

按纤维数量不同，碳纤维分为小丝束和大丝束，通常将丝束数量小于24K（1K=1000根丝）的碳纤维成为小丝束，24K及以上的碳纤维称为大丝束，相比大丝束碳纤维，小丝束碳纤维纯度高，拉伸强度和模量也更高，主要用于航空航天等技术要求较高领域，成本较高，大丝束碳纤维主要应用于工业和民用领域。

而根据力学性能分类，碳纤维分为通用型和高性能型，目前应用最普遍的按照拉伸强度不同可划分为T300（T为拉伸强度，单位kgf/mm2）、T700、T800和T1000等，其中T300拉伸强度最低，T700通常为民用最高等级，T800以上主要用于军工和太空领域。

PAN基碳纤维制备过程主要分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，原丝制备过程即将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液后纺丝成型，原丝经氧化后得到预氧丝，预氧丝在氮气保护下经过碳化得到碳丝，对其表面处理后得到碳纤维产品。

碳纤维品质主要由原丝决定，而纺丝工艺是决定原丝性能的关键，根据纺丝工艺不同可分为湿法和干喷湿纺法。

与湿法纺丝将整个喷头浸没于溶液中不同，干喷湿纺法是喷头距离溶液表面有一定距离，让纺丝原液先经过一段空气层再浸入溶液中进行湿纺过程，处理后的碳纤维表面更加光滑，晶粒尺寸更大且具有更强的抗拉强度。

2023年全球碳纤维需求量占比前三领域分别为航空航天19.1%、风电叶片17.4%和体育休闲16.3%，国内碳纤维需求量占比前三领域分别为体育休闲26.1%、风电叶片24.6%和航空航天11.6%。

作为大丝束碳纤维主要应用领域，与全球碳纤维应用领域份额相比，虽然国内碳纤维在风电叶片领域需求量占比较高，但将其包含的国外客户使用量扣除后，以新增风电装机量对碳纤维需求进行对比，国内单GW风电装机量对碳纤维需求量与国外仍有较大差距。

由于大风电叶片可以增加扫风面积，提升发电量的同时还降低了单位发电成本，因此风机大型化是未来发展趋势，但目前风电叶片主流材料结构玻璃纤维已难以满足风电叶片大型化需求，而碳纤维可满足大风电叶片对高强度和轻量化需求。

根据各省市能源相关规划，全国“十四五” 期间共规划风电新增装机量超300GW，2021年到2023年新增装机量160.98GW，未来两年风电年均新增装机量将超过70GW，2024年1-2月国内风电新增装机量9.89GW，同比增长69.35%，装机量保持较快增长。

而根据赛奥碳纤维数据，2022年国内风电企业碳纤维需求量渗透率由2020年3%提升至7%，在目前大丝束碳纤维价格处于低位的背景下，碳纤维在风电叶片中渗透率有望加速提升。

航空航天作为碳纤维另一主要应用领域，主要用于商用和军用飞机以及无人机领域，未来随着飞行汽车、卫星互联网等产业快速发展，对碳纤维需求量有望大幅增长。

飞行汽车对续航和安全性要求较高，一方面需要对机体进行减重以延长飞行距离，另一方面需要较高强度以保证安全性，根据Stratview报告，飞行汽车复合材料使用上超过90%为碳纤维，例如小鹏汇天旅行者X2全机身采用碳纤维结构。

根据Roland Berger预测，2030年全球飞行汽车运行量将达到5千辆，2040年将增加至4.5万辆，到2050年运行数量将达到16万辆。

卫星方面，国内星网公司和上海市已合计规划了约2.5万颗低轨卫星计划，由于空间环境对卫星结构尺寸和性能稳定性要求较高，同时卫星减重具有较大经济效益，卫星结构件上使用碳纤维的比例在扩大，未来对碳纤维需求较高。

碳纤维复合材料用在商用飞机上可节省燃油，提高续航和承载能力，波音787机身复合材料占比达到50%，目前国内C919订单总量已超过1200架。

此外，在机器人领域，碳纤维复合材料用在机器人关节、手臂等领域可显著降低重量、提高强度，提高机器人灵活度，随着机器人产业化落地，将为碳纤维需求带来新增量。

国内碳纤维进口依赖程度近年下降明显，2019年国内碳纤维需求中68.3%来源进口，2023年下降至23.3%，国产化率大幅提升至76.7%。

全球碳纤维产能主要集中在中国大陆、美国和日本，2023年全球前五大厂商产能合计16.58万吨，其中日本东丽碳纤维以5.78万吨产能排名第一，吉林化纤和中复神鹰分别以4.9万吨和2.85万吨产能紧随其后，之后的郝氏和日本东帝产能分别为1.6万吨和1.45万吨。

同时各厂商也在纷纷扩产，东丽计划到2025年至少增加7500吨/年小丝束产能，中复神鹰将于2026年底前完成3万吨碳纤维扩产项目，吉林化纤未来两年将新增4万吨碳纤维产能，上海石化预计2024年增加0.6万吨碳纤维产能，中简科技和光威复材等厂商也均有在建碳纤维项目。

小丝束碳纤维对性能要求较高，对比国内外厂商小丝束碳纤维性能，国内厂商与国外厂商产品性能基本相当，中复神鹰和光威复材等厂商T300到T1000级产品的拉伸强度和拉伸模量与日本东丽处于同一水平。

资料来源：中复神鹰招股书

碳纤维产业链上游包括丙烯腈以及原丝生产商，中游为碳化硅厂商，下游为航空航天和风电等领域相关厂商。

丙烯腈相关厂商主要包括斯尔邦、上海赛科、科鲁尔和山东海江化工等，碳化硅原丝厂商包括光威复材、中简科技、恒神股份和中复神鹰等，同时光威复材和中简科技等原丝厂商也是碳纤维生产商。

资料来源：公司公告，钛媒体产业研究部

（本文首发钛媒体App，作者|钛媒体产业研究部。想获得更多科股深度分析，可订阅科股宝VIP栏目。）