碳纤维行业深度报告：双碳战略推动碳纤维景气度上行_技术进步产能扩张降本可期.docx

碳纤维行业深度报告：双碳战略推动碳纤维景气度上行_技术进步产能扩张降本可期HYPERLINK"http://quote.eastmoney.com/SZ000750.html"\h1、碳纤维：性能优势突出，景气度持续上行1.1、简介：碳纤维性能优势突出碳纤维（CarbonFiber）是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维。碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前量产的高性能纤维中具有最高的比强度和比模量的纤维，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，在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域应用广泛。碳纤维可以按照原丝类型、形态、力学性能等不同维度进行分类，按照原丝种类分类聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的90%以上。因此，目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。PAN基碳纤维的制备过程一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，其中原丝制备包括聚合、纺丝工段，碳丝制备包括预氧化、碳化工段。日本东丽作为全球唯一碳纤维产能超过2万吨的企业，是全球碳纤维领域龙头。业内主要采用力学性能对碳纤维进行产品分类，分类标准主要参考日本东丽的牌号，并以此为基础确定自身产品的牌号及级别。碳纤维按每束碳纤维含有原丝的数量可划分为小丝束和大丝束。例如12K指单束碳纤维中含有12000根单丝的碳纤维。小丝束碳纤维通常小于48K，性能优异但价格较高，主要应用于航天军工、高端体育休闲等领域。大丝束碳纤维通常大于48K，产品性能相对较低但成本亦较低，主要应用于基础工业等领域。标模碳纤维有大小丝束的区分，标模以上碳纤维以小丝束为主。据中国复合材料学会，截至2020年8月，标模碳纤维有大丝束与小丝束的区分，标模以上的碳纤维尚无大丝束出现。据SGL，其SIGRAFILCT50-4.8/280牌号50K大丝束碳纤维拉伸强度4800MPa，弹性模量280GPa，已满足国标高强中模型QZ4526标准。未来国产大丝束有望向中模的方向发展，为航空航天、风电叶片和新能源汽车领域带来更多轻量化应用。据赛奥碳纤维，2021年全球碳纤维需求中大丝束为5.14万吨，占比43.6%，小丝束为6.66万吨，占比56.4%。完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。原油经纯化裂解后制取丙烯；丙烯经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈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，并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，作为生产碳纤维复合材料的原材料；碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合，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。国外碳纤维巨头对国内采取高端封锁、低端倾销策略，压制国内碳纤维产业发展。国外巨头利用其技术垄断和规模化生产优势，对我国高端碳纤维领域采取技术封锁策略，对原丝产品、核心技术和关键设备严格控制。在技术、人才、设备的三重严苛封锁下，国内主要依靠自力更生。在低端碳纤维领域国外巨头采取低价倾销的销售策略，致使国内大部分碳纤维生产企业技术水平落后，经营业绩长期处于亏损状态。PAN基碳纤维复合材料的高成本主要集中在原丝的生产成本较高、生产流程长和复合材料制备成本高等方面，据《碳纤维低成本制备技术》2011，PAN基碳纤维原丝的成本约占总成本的51%。PAN原丝的质量直接决定最终碳纤维产品质量、产量和生产成本。PAN基碳纤维原丝的生产过程中首先将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。按照聚合工艺的连续性可以分为一步法和两步法；按照纺丝工艺可以分为湿法和干喷湿纺法。聚合工艺的两步法会加大生产成本，容易引入杂质，且聚合物粒径较大不易制得高性能PAN原丝，较少用于小丝束碳纤维原丝生产。干喷湿纺具备纺丝速度快、碳纤维强度高等优点，湿法纺丝可通过提高纤维与树脂间的机械啮合改善复材界面性能。干喷湿纺可实现高速纺丝，比湿法快2-8倍，制备的原丝密度较高且表面平整光滑，原丝的截面均一性明显好于湿法纺丝，并且制备的碳纤维强度也较高。据《国产T800级碳纤维复合材料力学性能》，湿法纺丝工艺条件下原丝成型过程中会形成轴向沟槽并遗传给碳纤维，根据复合材料界面的粘结理论，碳纤维表面沟槽有利于提高纤维与树脂间的机械啮合作用，一定程度可以提高复合材料界面性能。1.2、现状：碳纤维景气度上行，主要驱动力来自风电叶片与碳碳复材2015-2021年全球碳纤维需求年均复合增速达14.3%，中国碳纤维需求年均复合增速达24.5%。据赛奥碳纤维，2016-2019年全球碳纤维需求保持10%以上增长，在主要下游应用领域中，航空航天、体育休闲、汽车、混配模成