吉林碳谷专题研究

吉林碳谷专题研究1.吉林碳谷：国内碳纤维原丝龙头供应商1.1

以腈纶产业为基础自主研发，公司高层专业经验丰富吉林碳谷是国内碳纤维原丝及相关产品的领先制造商。吉林碳谷成立于2008年12月，在原奇峰化纤晴纶制备的基础上进行碳纤维原丝的自主研发、生产和销售，通过多年积累打破国际技术垄断，以“大丝束、高品质、通用化”为发展方向，打造符合自身企业文化的研发体系，正在逐步实现进口替代，为中国航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域提供碳纤维原料。吉林国资控股，结构稳定，拥有专业的管理高层。2008年吉林奇峰化纤投资成立“吉林碳谷纤维有限公司”，为公司的实际控股股东。2015年6月，奇峰化纤考虑到碳谷的业务经营状况对自身带来的影响，经吉林市国资委批准，将所持有的公司100%股权转让给国盛公司，控股股东变更为吉林市国盛资产管理有限公司。同年7月，国盛公司将所持有的碳谷100%股权无偿划拨给国兴新材料，控股股东变更为国兴公司。因吉林市国资委是奇峰化纤、国盛公司、国兴新材料的控股股东，故公司的实际控制人为吉林市国资委。2016年3月，吉林碳谷在全国中小企业股份转让系统挂牌。高管出身奇峰化纤，腈纶产业经历丰富。公司成立之初依托奇峰化纤，受益于腈纶制备的产业经验，高层同样出身奇峰化纤，具有丰富的经验，公司的核心技术人员同属于高级管理人源，带领技术团队稳步发展，致力于“走自主创新之路，开创民族碳纤维之先河”

。1.2

公司终止丙烯腈贸易业务，甩开包袱轻装上阵开展丙烯腈贸易业务+大丝束原丝放量，收入大增，利润扭亏。2016-2020年间，公司实现了收入和净利润的大幅增长，营业收入从1.71亿增加到11.02亿元，

4年CAGR59%，归母净利润从151万元增加到1.39亿元，4年CAGR210%，收入的大幅增长是因为公司2018年10月开展丙烯腈贸易业务，希望通过贸易业务增加公司原材料成本稳定性，导致2019年收入大幅增长，同时公司大丝束原丝在19年开始贡献收入，实现了公司收入的大幅增长和归母净利润的转正。但是公司在2020年6月终止了低利润的丙烯腈贸易业务，未来将专注于原丝业务。1.3

产品结构稳步过渡，盈利能力逐渐释放丙烯腈贸易业务增收不增利，未来将更加聚焦碳纤维原丝业务。丙烯腈业务增收不增利，公司16-18年碳纤维原丝为公司收入的主要来源，19年开展了丙烯腈贸易业务，贸易业务为公司贡献7.53亿营业收入，但是仅贡献60万毛利，增收不增利。从利润端来看，公司毛利一直是由碳纤维主导的，并且公司碳纤维原丝业务在2020年放量以来，贡献了公司96%的毛利，公司在2020年宣布停止丙烯腈贸易业务，预计未来收入端也将由碳纤维原丝占据主导地位。大客户多年合作保证产销顺畅。公司拥有丰富的大客户资源，18-21H1一直维持80%以上的占比，分别为

96.31%/98.21%/89.76%/83.10%。其中精工系客户一直为公司的核心客户，18-21H1占比均为第一，分别为53%/77%/48%/51%。公司与精功系列客户的稳定合作离不开吉林省、浙江省政府的友好交流，共同促进浙江精功产线扩产项目迁至吉林，成立吉林精功。产品成功打开市场，扭亏为盈。剔除丙烯腈贸易业务来看，公司在2018年受到上游石油基础原料普涨+大丝束尚未规模量产影响，毛利持续走低，但在随后的19年公司的大丝束原丝产品实现规模化量产，同时公司产销通畅带来了收入、毛利显著增长，在2020实现了5.92亿元收入（剔除丙烯腈贸易业务）、2.08亿毛利（剔除丙烯腈贸易业务），分别同比增加91%、566%。同时伴随着技术成熟，成本下降，公司盈利能力持续释放。公司的24/25K大丝束产品在2018年规模化量产、48K产品在2019年实现规模化量产，并在之后成为了公司的主力产品，伴随着近两年的产能利用率提升、产能逐步释放，公司的盈利能力逐步提升，毛利率、净利率分别从2018年的-5.8%、-36.5%分别提升25.2pct、49.1pct在2020年末达到19.4%、12.6%，盈利能力持续释放，2021H1由于上游原材料上涨，公司库存充足，盈利能力进一步提升，实现综合毛利率43.9%、综合净利率24.7%。2.碳纤维市场规模潜力巨大，国产替代迎来成长期2.1

碳纤维力学性能优质，公司主营原丝为其核心材料碳纤维是一种丝状碳素材料，力学性能优异。碳纤维由聚丙烯腈或沥青、粘胶等有机母体纤维，在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构，含碳量在90%以上的无机高分子纤维。作为新的增强纤维，碳纤维力学性能优异，比重不到钢的1/4，抗拉强度是钢的7-9倍，同时还具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。完整的碳纤维产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程：首先，产业链上游企业先从石油、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；

然后，产业链中下游企业再经过预氧化、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。碳纤维按纤维数量不同可以分为小丝束和大丝束，与之对应的碳纤维原丝也可区分为小丝束碳纤维原丝和大丝束碳纤维原丝。1K就代表一束碳纤维中有1000根丝，一般将丝束数量小于24K的碳纤维称为小丝束，初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K和24K，主要用于国防军工、航空航天等高端技术领域，产量低、成本高，被称为“宇航级材料”；24K及以上的为大丝束，广泛用于工业和民用领域，成本低，但生产控制难度大，被称为“工业级材料”。碳纤维原丝经碳化用于工业产品的制作，不同领域对于碳纤维性能要求的指标不同，例如飞机和军工领域，主要需求为高强度的小丝束碳纤维，其他生活民用领域以应用大丝束为主，强度相对较低。通常将拉伸性能接近T700的定义为高性能，而绝大部分工业民用领域、以及部分军工航天领域T300以上可满足使用需求。日本东丽作为碳纤维龙头，制定T系列性能指标。根据日本东丽对碳纤维T系列指标的定义，随着T值的增加，碳纤维会具备更好的拉伸强度、拉伸模量以及更高的密度，因此，航天航空领域往往要求材料具备更轻、更好的力学性能，因此多采用T300-T800强度的碳纤维，而民用如风电、体育领域则多采用T300强度的碳纤维。碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的核心环节，碳纤维原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和生产成本。碳纤维的强度显著地依赖于原丝的微观形态结构及其致密性。如果原丝的分子结构和聚集态结构存在不同程度的缺陷,必将严重影响碳纤维的质量和性能。吉林碳谷拥有领先的原丝制备技术，其原丝产品碳化后达到国际一线水准。公司产品从成立之初的小丝束碳纤维原丝，通过进一步技术突破，已经发展到工业民用级别大丝束产品为主，小丝束、大丝束产品共同发展的新局面。产品结构的变化主要分为两个阶段：2008-2016年，初始研发阶段，主要攻关中小型丝束，1K、3K、6K等小丝束产品达到军工级别，碳化后可实现T400，部分可实现T700，是公司前期主攻的“宇航级材料”。2016年至今，为顺应工业、民用市场对碳纤维的需求，在小丝束碳纤维原丝技术的基础上，开始研发大丝束碳纤维原丝，已经实现24K、25K、48K产品的规模化生产，碳化后可达T400水平。目前公司以大丝束为发展主方向，在保持军工领域份额的前提下，积极开拓民用市场，实现全品类碳纤维原丝的生产、销售。公司研发DMAC为溶剂的两步法生产PAN原丝，具备低成本特点。吉林碳谷兼顾实验线和生产线，创造性发明了DMAC为溶剂的湿法两步法原丝生产技术与工艺，打破了国际巨头在该原丝生产技术上的垄断。区别于国内厂商的一步法，公司所用的DMAC两步法纺丝产量大，叠加湿法工艺控制原丝质量，尤其适合大丝束原丝的生产。公司的两步法具备多次投料无需暂停的特点，可有效减少聚合物品质差异化的情况，并且节省成本，同时公司的两步法以水为分散剂，不同于一步法多采用溶液法聚合存在放热量集中、单位时间产量相对较低、成本比较高的生产等问题，因此公司以水为溶剂聚合放热量容易导出，单位产量较高，成本也明显下降。持续改善湿法纺丝技术，一级桶率和基础纺速不断提高。目前湿法纺丝相较于干喷湿纺应用更加广泛，但是纺速是其备受诟病的一点，干喷湿纺的纺速是湿纺的好几倍，但是由于干喷湿法纺丝的单锭线密度较低，不能实现大产能，同时也不适用于大丝束碳纤维原丝制备。根据公司公开发行说明书显示，日本东丽的T700、T800和T1000采用干喷湿法纺丝，其他都为湿法纺丝。而碳谷经过多年的研究，已经逐步将基础纺速从18年的75M/MIN，提高到了20年的100M/MIN，同时公司一级桶率也从18年的82.23%提高到了20年的93.15%。2.2

碳纤维市场急速扩张，公司大客户资源突出、产销顺畅中国政府从70年开始大力支持国产碳纤维的发展，通过“十五”、“十一五”、“十二五”三个五年计划，国家强力支持了国产碳纤维的技术攻关、工程产业化和应用牵引，使国产碳纤维的发展取得长足进步。在“十三五”期间，提出重点发展包括高性能碳纤维、大丝束碳纤维、碳纤维预浸料，提升新材料产业发展水平。国家政策的长期扶持将会持续推动碳纤维行业的繁荣增长。碳纤维作为“21

世纪新材料之王”，已广泛应用于航空航天、轨道交通、风电叶片、汽车轻量化、工业等领域，优异的力学性能和可加工性使其担负起新一代先进制造业、尤其是先进装备制造业的创新基石。随着后端应用的开发，碳纤维需求量逐步上升：从2008

年的3.64

万吨开始，世界碳纤维需求量稳定增长，2019

年需求量超过10

万吨，达到10.37

万吨，08-19年CAGR10%。近几年随着国内碳纤维企业逐步实现自我技术研发和升级，国产纤维发展迅猛、逐步实现进口替代。碳纤维产业作为国家鼓励的基础性战略性新兴产业，为实现军事和民用重大装备的自主保障，近年来国家和地方政府出台多项产业政策，支持碳纤维产业的发展，国内市场空间巨大。根据2015-2020

年的国产碳纤维需求增长速度进行测算，2015年-2020年的国产纤维年需求复合增长率为48%，远高于进口碳纤维需求的16%。预计20-25年国产碳纤维将维持29%的复合增速增长，持续推动碳纤维的国产替代进程。国内碳纤维需求以风电叶片和体育休闲为主，航天航空发展潜力大。全球前5大应用场景占据82%的碳纤维需求，其中风电叶片25%、航天航空23%、体育休闲15%、汽车11%、混配模成型8%，而中国的碳纤维需求主要由风电叶片和体育休闲贡献，二者均占据37%的碳纤维需求，相比全球中国碳纤维在航天航空领域的应用仍有较大提升空间，航天航空仅占据中国碳纤维4%的需求，距离全球23%仍有提升空间。风电碳纤维叶片具备性能优势+装机需求旺盛，风电叶片需求体量大、增速快。碳纤维的风叶比传统玻璃纤维材质的风叶轻20%-30%。大丝束碳纤维由于其减重、耐腐蚀性，性能优于传统材料，随着技术和成本的突破，碳纤维逐步成为风电叶片、梁的主要材料。根据赛奥碳纤维技术显示，2020年中国风电叶片带来的碳纤维需求约为20000吨，较16年CAGR60.69%，体量大增速快。体育板块碳纤维主要为存量替代需求，体量大、增速慢于行业。碳纤维在体育休闲市场中，主要使用于高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行车架、滑雪板、赛艇等高端体育休闲市场。该块应用主要基于碳纤维的轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等特点。例如碳纤维复合材料制作的高尔夫球杆比金属杆减重近50%，碳纤维自行车较铝材减重40%且实现更高的车架精度。体育用品为中国碳纤维第二大需求，2020年带来带来碳纤维需求14600吨，较16年CAGR10.76%，体量大但增速稍慢。碳纤维凭借优质的力学性能不断拓宽风电、体育板块以外的应用场景。除了风电叶片和体育休闲领域的应用，碳纤维在航空航天、汽车、电子电气领域也在近几年表现出了不俗的增速，同时受益于氢能发展迅速，碳纤维在储氢罐上的应用也逐渐明晰，尽管现在体量尚小（2020年需求2000吨左右），但在未来可能成为碳纤维一大主要的应用场景。风电需求维持高景气，未来5年CAGR20%。根据赛奥碳纤维技术等机构预测，受益于风电行业的装机需求以及碳纤维在风电叶片上的使用量增加，风电领域预计未来持续带来大量碳纤维需求，预计国内风电叶片在2025年对碳纤维原丝的需求量到达11万吨/年（按照2.2KG原丝/1KG碳纤维计算，含进口），5年CAGR20%，考虑到海外碳纤维龙头公司并不对中国出口原丝，加之现在国产化率上行，因此风电带来的国产原丝需求增速可能更快。碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的核心环节，原丝占碳纤维成本51%。碳纤维的强度显著地依赖于原丝的微观形态结构及其致密性。质量过关的原丝是产业化的前提，是稳定生产的基础。碳纤维原丝占碳纤维生产成本的一半以上，其性价比与供应稳定性是碳纤维产业链的重要影响因素，直接影响着碳纤维的引用领域的广度。原丝作为碳纤维生产线的核心，其需求随碳纤维的需求上升而上升，预计

2025年国产原丝需求量14.6-16.6万吨/年。原丝是碳纤维的生产线上的重要环节，其占碳纤维的成本近半。而碳纤维在多个领域快速发展也使得原丝的需求增长迅速。我们将2.2kg原丝/1kg碳纤维设为悲观假设，2.5kg/1kg碳纤维设置为乐观假设，预计2025年国产碳纤维原丝需求将达到14.6-16.6万吨/年。吉林碳谷下游客户市场地位较高。根据赛奥碳纤维技术统计数据，以产能口径计算市场份额，2020年中国碳纤维厂商市场较为集中，CR3达到了63%，其中市场份额较高的均是以民用碳纤维为主的厂商，宝旌、中复神鹰拥有最大的产能，市场占有率均为24%，其次江苏恒神15%、光威复材14%。除此之外，宏发新材、吉林化纤均公布了其未来将大规模扩产碳纤维产能的计划，公司的优质客户资源壁垒有望进一步夯实。吉林碳谷产品优质，客户关系稳定，产销顺畅。吉林碳谷产品满桶一级品率高，产品质量好，得到国内外客户认可，与客户的关系稳定。吉林碳谷2020年较2019年主营业务收入增长91.35%。而其主要客户精功系列、江苏恒神、国兴碳纤维分别是2020年碳纤维产量的第一、三、五名，客户优质，吉林碳谷的原丝销量有所保证，前五大客户在18-20年分别占公司主营业务（剔除丙烯腈贸易业务）96.31%/98.21%/89.76%。随着大丝束产品规模化生产，产品质量得到客户认可，公司大丝束产品逐步成为公司主打产品，在原有大客户的基础上不断拓展新客户：2018年，公司大丝束产品初步定型，销售还是以中小丝束为主，主要客户精功系列、方大系列都为公司常年合作的客户，海外客户通过吉林化纤福润德购买公司产品。2019年，随着公司大丝束产品的产能爬坡，大丝束逐步成为了公司的主力产品，精功系列客户的销售占比逐步增加，占据了主营业务77.37%的业务收入。2020年，公司大丝束产品逐步受到市场认可，公司前五大客户多为大丝束产品用户，其中新增的前五大客户：ALABUGA：与碳谷2014年末开始接触，并通过贸易公司对外销售，至今已经持续了5年的间接合作，2020年公司开始与其进行直接交易往来，签订了约1亿元的年度合同，截止公开发行说明书签署日尚未履约完毕；宏发纵横系：2020年风电叶片市场需求增加，宏发系列开始准备进军碳纤维碳化业务，因此才直接向上游企业吉林碳谷采购碳纤维原丝产品，宏发纵横与公司签订了约6,500万元的年度合同，在该合同范畴外还另外购买3K产品，宏发纵横的子公司江苏宏飞，与公司签订了9,200吨的原丝采购合同，截至2020年末已经履行了2,200吨，目前尚在履行中；恒神股份：恒神股份前期已与公司合作多年，以前年度恒神股份主要购买公司的12K产品，2019年恒神股份研发了风电拉挤板生产技术，故2020年开始向发行人采购25K原丝用于风电拉挤板生产，2021年2月，恒神股份与吉林碳谷签订了2021年度采购合同，本年度拟采购25K超过3000吨。下游客户扩产积极，顺利投产将来12.54万吨原丝需求。受到下游高景气度的影响，公司主要客户如吉林精功、宏发纵横等纷纷公布新的扩产计划，如果下游客户扩产计划全部达产，将带来12.54万吨的原丝需求，其中扩产规模最大的是宏发纵横，公司于2020年6月规划年产3.6万吨大丝束碳纤维项目，对应原丝需求7.92万吨/年。2.3

国产纤维逐步实现进口替代，公司为原丝供应稀缺标的国际贸易震荡+行业技术壁垒推动碳纤维国产化替代。碳纤维原丝技术特殊，行业技术保密度较高。国际碳纤维产业巨头主要分布于西方发达国家，日本属于全球碳纤维行业领先者，和其他国际纤维巨头一样，主要向国内出售碳纤维或碳纤维制品。而且发达国家高尖端产品亦限制出口，限制了国内碳纤维行业的发展。中国大丝束碳纤维已具备一定价格优势。具体的，就大丝束而言，世界大丝束巨头Zoltek和SGL均不对外销售原丝，仅出售碳纤维产品，根据贸易商报价，不含增值税、关税等的价格，以11月30日美元汇兑中间价为6.5249

测算人民币价格为9.13万/吨-11.09万/吨。按照最惠进口国关税17%、增值税13%计算后，进口到手价格为120.77-146.65元/kg。当时，精功系25K碳丝对外报价在105元/kg左右，低于进口价格，已经具备相当的成本优势。碳纤维国产化率波动上行。国内碳纤维产业公司刻苦研发以及紧张的国际贸易形势共同作用催生国产碳纤维快速发展，国产化率波动上行。根据赛奥技术数据显示，2020年中国碳纤维国产化率已经达到37.8%，较14年提升了24.3pct。碳纤维国产替代势不可挡，拉动原丝跨过低达产率的历史阶段，水平正趋近国际水平。2007-2015，产能释放能力低的问题突出。中国碳纤维行业自2007年发展到2015年的大小碳纤维行业近40家，理论设计产能1.96万吨。但是实际产量仅从2007年的200吨增加到2015年的3700吨，实际的产量不足设计产能的20%，产能释放能力低的问题突出。2016-2020年，销量/产能比震荡上行，达到51%。2020年国内碳纤维运行产能达到了36150吨，销量18450吨，销量/产能比为51%。其中正常生产的企业的达产率通常在65%以上，甚至有的企业达到了90%以上。原丝产业规模化优势明显，增加资本开支降低生产成本，进一步打开碳纤维成长空间。碳纤维原丝规模效应显著，一方面碳纤维原丝的技术壁垒较高，前期研发投入高；另一方面，碳纤维原丝生产设备价值高，随着碳纤维原丝产量的提高，研发成本及固定资产成本摊薄效应明显。随着资本进入后，产品生产线从产能会逐步释放，技术不断提高使得一级品率、满桶率、纺速稳步提升，进而原丝单耗呈下

降趋势，生产成本也不断下降，规模效应显现的同时有利于打开碳纤维市场。吉林碳谷市场份额近半，为国内最大供应商，行业地位高。碳纤维原丝市场需求规模庞大，专业化供应企业少。国内其他碳纤维主要企业的原丝生产线是为其碳化生产线做配套，未对外销售原丝。2020内碳纤维消耗量为4.9万吨左右，其中1.85

万吨为国产，3.05万吨为进口。大丝束产品规模化生产，产销两旺，产销率维持94%以上。公司24/25K大丝束产品在2018年投入规模化生产之后成为了公司的主力产品，2018-2020年达成24/25K大丝束生产5160吨、9329吨、1.65万吨，达成销售4612吨、9105吨、1.59万吨，产量快速提升的同时销售顺畅，整体产销率为97%、96%、94%。3．盈利预测产能假设：随着公司“年产40,000吨碳纤维原丝项目”陆续投产，预计21年将实现4万吨产能，后续根据吉林化纤集团对其碳纤维及配套原丝项目的扩产规划，公司原丝扩产将稳步开展，因此假设公司2021E-2023E年对应产能分别为40000吨/55000吨/70000吨；产能利用率假设：随着公司大丝束产品逐步实现规模化生产，公司产能利用率逐渐改善，预计公司未来三年产能利用率维持高位，假设公司2021E-2023E年产能利用率分别为：90%/90%/90%；产销率假设：受益下游民用碳纤维的高景气度，公司大客户资源显著，产销渠道顺畅，产销率在过去三年一直维持维持高位，假设公司2021E-2023E年产销率分别为：96%/96%/96%。根据以上假设，预计公司2021E-2023E对应销量约为3.46万吨/4.75万吨/6.05万吨。价格假设：根据广州赛奥碳纤维数据，