基础化工行业海上风电材料系列报告之三风电主导各领域多点开花碳纤维行业迎发展良机2022022249

档手册行业文000420.SZ敬请参阅最后一页特别声明-1-证券研究报告风电领航，下游多元应用市场蓬勃发展助力碳纤维需求高增。

我国碳纤维行业下游风电叶片领域发展势头强劲，预计

2025

年我国风电领域碳纤维的需求量将达6.06

万吨。碳/碳复材受益于光伏行业景气度提升，预计

2025

年我国新增光伏装机量将对应新增

0.74

万吨碳/碳复材需求量。航空航天产品附加值最高，需求因疫情好转将稳步恢复。随着体育产业的蓬勃发展，体育休闲领域对碳纤维的需求还将稳步上升。汽车车体轻量化有助于节能减排，电池轻量化能够提升汽车的动力性能和续航里程，未来汽车用碳纤维需求有望大幅提振。氢能行业快速发展，氢燃料电池汽车的高速发展有望大幅提振储氢罐用碳纤维需求。我国碳纤维行业市场集中度较高，“有产能而无产量”现象逐步改善。

我国现有超过

30

家碳纤维企业，但大部分企业规模较小，单线名义产能仅为百吨级，仅头部企业开工率较高。目前我国碳纤维行业产能的

CR5

约为

85%。头部企业主营细分市场有所区别，中简科技主营小丝束碳纤维，主要应用于军备、航空航天等高端精密领域，光威复材的主营产品军民两用，应用范围较广，而吉林碳谷则主营原丝。近年来我国碳纤维企业有效产能快速扩张，行业长期以来“有产能而无产量”的现象有所改善，产能利用率提升明显。投资建议：碳纤维行业高景气，下游风电行业打开未来需求空间，关注碳纤维生产企业及其上游原丝生产的头部企业。重点推荐：上海石化（A+H）、吉林化纤、吉林碳谷。建议关注：光威复材、中复神鹰。风险分析：弃风率回升、风电项目改造与推进不及预期、下游需求不及预期。

重点公司盈利预测与估值表公司名称上海石化上海石油化工股份吉林化纤吉林碳谷

股价（元）

4.001.80（HKD）

4.61

56.15

20A0.060.06-0.110.47EPS（元）

21E

0.18

0.18

-0.05

0.9622E0.320.320.021.8320A

69

25

-118PE（X）

21E

22

8

-

5922E

13

5205

31投资评级

增持

增持

增持

增持26%

8%应持续发力。

45%基础化工增持（维持）

行业与沪深300指数对比图

63%07/2110/21

沪深300

-10%

12/20

03/21

基础化工资料来源：Wind

相关研报海风大潮将至，国产风电材料企业将获明显利好——海上风电材料动态跟踪报告之二（2021-11-29）“十四五”海上风电装机量超预期，风电材料迎来景气周期——海上风电材料动态跟踪报告之一（2021-11-23）

要点碳纤维性能优异，技术壁垒高筑。碳纤维是新一代增强纤维，耐高温、耐摩擦、导电、导热、耐腐蚀，力学性能优异，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，但存在配方、工艺及工程三大壁垒，突破难度依次提升。小丝束碳纤维性能优异但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域，以及体育用品中产品附加值较高的产品类别。在国际碳纤维产业发展初期主要以小丝束、高强度路线为主。大丝束碳纤维的性价比更具优势，制备成本及售价更低，主要运用于基础工业领域，包括土木建筑、交通运输和新能源装备等。目前大丝束产品技术不断突破，部分产品的性能已经接近小丝束碳纤维，应用领域不断拓宽。碳纤维产业链较为复杂，丙烯腈为主要原材料，其进口依存度逐步下降。完整的聚丙烯腈基碳纤维产业链包括从原油开采加工到终端工业品应用的七大环节，上游紧密承接石化行业，以丙烯腈为核心原材料。中国丙烯腈进口依存度长期保持在

28%以上，

2016

年以来随着斯尔邦丙烯腈装置的投产，进口依存度有所下降，但依旧有一定的国产替代空间。我国丙烯腈产业国产替代步伐不断加快，产能供2022

年

2

月

22

日行业研究

商业分析研究报告文档风电主导，各领域多点开花，碳纤维行业迎发展良机——海上风电材料系列报告之三

证券代码600688.SH

0338.HK

分析报告文档836077.BJ

商业调研公司分析报告行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-2-证券研究报告基础化工

商业分析研究报告文档

投资聚焦

碳纤维是一种含碳量高于

90%的无机高性能纤维，力学性能优异，且耐高

温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀。20

世纪

70

年代以后，碳纤维凭借其优异的

性能在下游产业中迅速商业化；进入

21

世纪，碳纤维更是广泛应用于新能源装

备、工业机器、建筑和汽车等多个领域，成为当今世界不可或缺的战略性新材料。

随着我国碳纤维生产技术的不断突破，碳纤维国产替代驶入快车道。未来以风电

叶片为代表的下游多元应用市场将大幅驱动碳纤维需求放量，体育休闲、航空航

天、光伏碳/碳复材、汽车、储氢瓶等应用市场蓬勃发展将进一步提振需求。

我们的创新之处

我们对碳纤维在风电、碳/碳复材、航空航天、体育休闲、汽车、储氢瓶等

多个领域的需求进行了分析，并针对部分应用领域进行了需求测算。

在风电叶片领域，假设

2021-2025

年间我国陆上新增风电装机量的

CAGR

为

10%，海上风电新增装机量沿用我们在

2021

年

11

月所发布的《“十四五”

海上风电装机量超预期，风电材料迎来景气周期——海上风电材料动态跟踪报告

之一》的测算数据。假设碳纤维的重量占主梁总重的

60%，风机主梁结构质量

占叶片质量的

50%。预计

2025

年我国风电领域碳纤维的需求量将达

6.06

万吨。

在碳/碳复材领域，我国光伏新增装机量从

2020

年的

48.2GW

增长至

2025

年的

110GW，假设单位装机容量碳碳复材用量年均增长率为

10%，2025

年新

增的光伏装机量将对应新增

0.74

万吨碳碳复材需求量。在航空航天领域，碳纤

维的需求来自新研制的飞机中碳纤维复合材料的应用占比不断提升和新增的飞

机订单。在体育休闲领域，随着我国体育产业整体市场规模的稳步增长，高性能

碳纤维体育用品有望迎来更多市场机遇。在汽车领域，2020

年

10

月，中国汽车

工程师学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图(2.0

版)》明确了到

2035

年燃

油乘用车整车轻量化系数降低

25%、纯电动乘用车整车轻量化系数降低

35%的

目标，有望大幅提振汽车用碳纤维需求。在储氢瓶领域，中国氢能联盟在《中国

氢能源及燃料电池产业白皮书（2019

版）》中预测，至

2025

年我国燃料电池

车销量将达

5

万辆/年，从而带动应用于压力容器的碳纤维需求量的提升。

股价上涨的催化因素

1）大小丝束技术的重大突破能够推动碳纤维行业的发展，并进一步拓宽下

游的应用领域。2）碳纤维及上游原丝产品价格上涨，增厚公司业绩；3）碳纤

维及上游原丝产品生产企业规划的产能正式落地，业绩迎来释放期。

投资建议

风电叶片是碳纤维下游需求增长最快的领域，随着风电叶片大型化和轻量

化、风电机组装机量稳步增加、“十四五”期间海上风电装机量有望超预期，未

来风电领域的碳纤维需求增长可观。且航空航天、光伏碳/碳复材、体育休闲、

汽车、储氢瓶多领域的发展进一步提振碳纤维需求。具备碳纤维及其上游原丝生

产线的头部企业将率先获益。重点推荐：上海石化（A+H）、吉林化纤、吉林碳

谷；建议关注：光威复材、中复神鹰。

分析报告文档

商业调研公司分析报告行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-3-

证券研究报告rQwOtNmRwPrMpNpRnMmQwPbRbPbRnPpPsQnPfQnNsQiNmOnO8OrQtNuOqMmPuOnRtN基础化工目录商业分析研究报告文档1、

碳纤维——备受瞩目的轻量化材料....................................................................................

7

1.1、

“黑金”——潜力深厚的材料明星

............................................................................................................7

1.2、

产业链及工艺流程................................................................................................................................

10

1.2.1、

碳纤维产业链全貌一览

...................................................................................................................10

1.2.2、

上游紧密承接石化行业，以丙烯腈为核心原材料...........................................................................11

1.2.3、

原丝质量决定产品性能，原丝工艺成关键......................................................................................12

1.2.4、

碳纤维工艺流程复杂，资本开支较高

.............................................................................................

142、

风电领航，下游应用市场蓬勃发展...................................................................................15

2.1、

碳纤维产业应用场景广阔，需求持续扩容

...........................................................................................

15

2.2、

风电叶片是我国碳纤维第一大应用领域，行业高景气助推需求高增...................................................16

2.3、

极佳的热场材料——碳/碳复合材料将充分受益于光伏景气提升..........................................................

18

2.4、

航空航天产品附加值最高，需求稳步恢复

...........................................................................................

20

2.5、

人均体育消费稳增，体育休闲产品需求稳步增长

................................................................................23

2.6、

汽车轻量化未来可期，碳纤维大有可为...............................................................................................

25

2.7、

氢能行业快速发展，高压储氢瓶推动碳纤维需求

................................................................................263、

碳纤维产业形势

..............................................................................................................28

3.1、

碳纤维国际市场情况............................................................................................................................

28

3.1.1、

全球碳纤维需求稳健增长，风电占比最高......................................................................................28

3.1.2、

美日碳纤维产能久居前列，中国碳纤维发展驶入快车道................................................................

29

3.2、

国内市场情况.......................................................................................................................................30

3.2.1、

我国碳纤维工业起步早，历经磨砺终迎来曙光...............................................................................30

3.2.2、

碳纤维供不应求，产能集中于核心龙头企业...................................................................................314、

投资建议.........................................................................................................................33

4.1、

重点推荐

..............................................................................................................................................33

4.1.1、

上海石化：加快转型步伐，以碳纤维为核心构建产业集群.............................................................

33

4.1.2、

吉林化纤：产能持续扩张，深入布局碳纤维方向...........................................................................35

4.1.3、

吉林碳谷：碳纤维领域业绩高增，产品技术继续攻关....................................................................40

4.2、

建议关注

..............................................................................................................................................46

4.2.1、

光威复材：军工风电双轮驱动，碳纤维全产业链布局完善.............................................................

46

4.2.2、

中复神鹰：碳纤维业务持续放量业绩高增，上市募资助力产能扩建..............................................465、

风险分析.........................................................................................................................48

分析报告文档

商业调研公司分析报告商业市场调研报告是指调查和收集有关商业市场需求、消费者行为、竞争状况、市场趋势等方面的信息，从而为企业决策者提供有助于确定市场方向和制定营销策略的实用数据和建议。在当今商业竞争日益激烈的环境下，商业市场调研报告对企业的发展至关重要。商业市场调研报告的形式和内容可因行业和目标而异，通常包括市场情况、产品特色、消费者行为和需求、竞争对手及其策略等方面的信息。针对不同的信息，企业可以采用各种方式来获取市场数据，如调查问卷、访谈、观察等方式。在调研报告中，企业需要对市场数据和信息进行分析，得出结论和建议，并据此提供具体的市场营销策略和行动方案。此外，企业还应该对己行动的效果及时追踪和评估，并针对性地调整和完善市场策略。商业市场调研过程中，我们首先需要考虑的是需要确定的目标。调研目标应据此制定市场调研方案。通常包括需求满足度、市场规模、产品可行性和客户类型等。调研计划的其他方面包括调研方式、调研时期和成本等。商业调研分析报告作用行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-4-证券研究报告基础化工图目录商业分析研究报告文档图

1：碳纤维产业链概览...................................................................................................................................10图

2：“丙烯腈-聚丙烯腈原丝-碳纤维”生产工艺流程图.....................................................................................11图

3：丙烯腈下游应用分布情况........................................................................................................................11图

4：2011-2021

年

11

月我国丙烯腈进出口数量统计.......................................................................................11图

5：湿法纺丝工艺流程...................................................................................................................................12图

6：干喷湿纺工艺流程...................................................................................................................................13图

7：碳纤维产业链产品附加值逐级跃升（单位：元/公斤）...........................................................................14图

8：2019-2025

年中国碳纤维需求量..............................................................................................................15图

9：2020

年全球/中国碳纤维下游应用分布对比............................................................................................

15图

10：2020

年中国碳纤维下游应用销量占比...................................................................................................15图

11：2020

年中国碳纤维下游应用收入占比...................................................................................................15图

12：VESTAS

风电叶片结构示意图...............................................................................................................16图

13：VESTAS

风电叶片大梁结构示意图

.......................................................................................................16图

14：2020-2025

年全球风电叶片碳纤维需求量（万吨）...............................................................................17图

15：2015-2020

年中国风电装机容量（GW）...............................................................................................

17图

16：2010-2020

年中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量....................................................................17图

17：2020

年我国不同单机容量风电机组新增装机容量占比.........................................................................17图

18：风电叶片尺寸的发展路径......................................................................................................................17图

19：大型拉制单晶硅炉的结构......................................................................................................................19图

20：2020-2025

年全球碳/碳复合材料的需求规模（吨）..............................................................................20图

21：2021-2027

年我国光伏装机量预测（GW）

...........................................................................................

20图

22：碳纤维复合材料在航空领域的应用阶段................................................................................................

20图

23：复合材料在航空产品应用比例图...........................................................................................................21图

24：2020

年航空航天碳纤维应用细分领域使用量分布

................................................................................21图

25：碳纤维增强复合材料在

A380

上的应用情况..........................................................................................

22图

26：全球航空航天领域碳纤维需求趋势（单位：吨）

.................................................................................23图

27：全球体育休闲领域碳纤维需求趋势（单位：吨）

.................................................................................23图

28：2020

年体育碳纤维需求分类.................................................................................................................23图

29：应用碳纤维材料的体育产品..................................................................................................................24图

30：2017-2020

年我国人均体育消费金额增长趋势

......................................................................................24图

31：宝马

i3

碳纤维复合材料车体结构图......................................................................................................25图

32：碳纤维复合材料储氢气瓶示意图...........................................................................................................26图

33：2020-2025

年全球压力容器碳纤维需求量（吨）...................................................................................27图

34：全球碳纤维需求量变化趋势（需求量单位：千吨）..............................................................................28图

35：2019、2020

年全球碳纤维下游应用需求量占比....................................................................................28图

36：2019、2020

年全球碳纤维下游应用需求金额占比

................................................................................28

分析报告文档图

37：2019、2020

年全球碳纤维需求量分产品类型占比

................................................................................29

商业调研公司分析报告行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-5-证券研究报告

基础化工图

40：2020

年全球碳纤维主要厂商扩产计划（单位：千吨）.........................................................................30

商业分析研究报告文档图

42：2021

年中国碳纤维企业竞争格局..........................................................................................................32图

43：我国碳纤维库存量（吨）、开工率.........................................................................................................32图

44：上海石化

2016-2021

年前三季度营业收入.............................................................................................

33图

45：上海石化

2016-2021

年前三季度归母净利润.........................................................................................

33图

46：2020

年吉林化纤主营业务构成..............................................................................................................35图

47：吉林化纤营业收入.................................................................................................................................36图

48：吉林化纤归母净利润.............................................................................................................................

36图

49：吉林碳谷碳纤维原丝系列产品销量（吨）

............................................................................................

41图

50：吉林碳谷碳纤维原丝系列产品产销率....................................................................................................41图

51：吉林碳谷营业收入.................................................................................................................................41图

52：吉林碳谷归母净利润.............................................................................................................................

41

表目录表

1：碳纤维的发展简史.....................................................................................................................................7表

2：碳纤维与传统材料性能对比......................................................................................................................7表

3：碳纤维复合材料性能及对应使用场景

.......................................................................................................8表

4：不同原丝碳纤维特点比较..........................................................................................................................8表

5：国际碳纤维分类法.....................................................................................................................................9表

6：小丝束碳纤维与大丝束碳纤维特点比较..................................................................................................10表

7：国内主要丙烯腈生产企业及产能(截至

2021

年

10

月).............................................................................12表

8：丙烯腈扩产项目开展情况........................................................................................................................12表

9：湿法纺丝与干喷湿纺特点对比

................................................................................................................13表

10：我国碳纤维在风电领域需求量测算.......................................................................................................18表

11：碳/碳复合材料在太阳能光伏领域的应用...............................................................................................

19表

12：我国新增光伏装机容量对应碳/碳复合材料需求量

................................................................................20表

13：国内部分民用飞机碳纤维复合材料用量情况.........................................................................................

22表

14：2021-2025

年我国航空领域年均新增碳纤维增强基复合材料（CFRP）需求量

.....................................23表

15：各类汽车轻量化材料特性对比...............................................................................................................25表

16：艾瑞泽

7

碳纤维应用及效果..................................................................................................................26表

17：车用气瓶性能参数比较

.........................................................................................................................

27表

18：2020

年全球实际增加的碳纤维产能

......................................................................................................30表

19：近年来我国碳纤维行业相关政策文件....................................................................................................31表

20：我国碳纤维生产企业扩产产能...............................................................................................................32表

21：上海石化碳纤维业务发展历程...............................................................................................................34表

22：上海石化部分碳纤维产品的应用尝试....................................................................................................34

分析报告文档

商业调研公司分析报告行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-6-证券研究报告

基础化工表

26：吉林化纤绝对估值核心假设表...............................................................................................................39

商业分析研究报告文档表

28：吉林化纤敏感性分析表（元）...............................................................................................................40表

29：吉林化纤盈利预测与估值简表...............................................................................................................40表

30：2020-2021H1

吉林碳谷下游主要客户

....................................................................................................42表

31：吉林碳谷关键项目预测（万元）...........................................................................................................43表

32：吉林碳谷绝对估值核心假设表...............................................................................................................44表

33：吉林碳谷现金流折现及估值表...............................................................................................................45表

34：吉林碳谷敏感性分析表（元）...............................................................................................................45表

35：吉林碳谷盈利预测与估值简表...............................................................................................................45表

36：光威复材碳纤维现有产能及在建产能....................................................................................................46表

37：中复神鹰

IPO

募集资金用途..................................................................................................................47

分析报告文档

商业调研公司分析报告一、市场调研报告是企业了解市场动态的窗口。它有利于企业掌握市场动态，如市场供求情况、市场最新趋势、消费者的要求以及本企业产品的销售情况等方面的市场动态。二、它为企业客观判断自身的竞争能力，调整经营决策、产品开发和生产计划提供了依据，企业在市场竞争中要想明确自身所处的位置，就要做市场调查，从市场调查报告中获取准确的信息。企业领导层在考虑开发新产品，决定产品的生产数量、品种、花色时也要先做市场调查。三、有助于整体宣传策略需要，为企业市场地位和产品宣传等提供信息和支持。四、通过市场调查所获得的资料，除了可供了解目前市场的情况之外，还可以对市场变化趋势进行预测，从而可以提前对企业的应变作出计划和安排，充分地利用市场的变化，从中谋求企业的利益。商业调研分析报告作用行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-7-证券研究报告基础化工1、碳纤维——备受瞩目的轻量化材料

1.1、

“黑金”——潜力深厚的材料明星

碳纤维属于新一代增强纤维，百年发展铸就高技术壁垒

碳纤维（Carbon

Fiber）是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结

构，含碳量高于

90%的无机高性能纤维，具体含碳量随种类不同而不同。碳纤

维是一种力学性能优异的新材料，一方面其具有碳材料的固有本性特征，如耐高

温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，另一方面其又兼备纺织纤维的柔软可加工

性，属于新一代增强纤维。

回顾碳纤维技术百余年的发展历史，碳纤维材料的研发初期进展缓慢，成果

寥寥，但中期取得重大技术突破后便迎来了快速发展期。碳纤维最早萌芽于

1880

年爱迪生等人发明的碳丝，直至

20

世纪中期高性能碳纤维才正式在美国问世。

20

世纪

70

年代以后，碳纤维凭借其优异的性能在下游产业中迅速商业化，更多

企业尝试将碳纤维应用于体育休闲、航空航天产业，获得了良好的市场反响。进

入

21

世纪，碳纤维更是广泛应用于新能源装备、工业机器、建筑和汽车等多个

领域，成为当今世界不可或缺的战略性新材料。表

1：碳纤维的发展简史

时间

1880

年1959—1971

年1972—1981

年1982—1992

年1993—2004

年

2005

年以后

阶段

萌芽

正式问世开始应用于体育领域更多应用于飞机制造

开始应用于工业

应用场景广泛多样

主要事件英国人约瑟夫·斯旺和美国人托马斯·爱迪生因为发明碳丝而获得发明专利1959年美国联合碳化物公司成功研制最早上市的黏胶基碳纤维Thornel-25；1961年大阪工业技术实验所进藤昭男发明聚丙烯腈基碳纤维；1965年日本群马大学制成沥青基碳纤维；1968年美国金刚砂公司研制出酚醛基碳纤维；1971年日本东丽公司与美国联合碳化物公司合作生产了T300碳纤维，并率先实现工业化量产，产量约每月一吨1972

年鱼竿开始采用碳纤维；1973

年高尔夫球杆开始采用碳纤维；1975

年网球拍实现

100%碳纤维化1982年采用碳纤维零部件而更省燃料、噪音更小的波音767及空客310完成首飞；1982年采用碳纤维作为舱门材料的哥伦比亚号航天飞机发射；1990

年，波音

777

采用了碳纤维预浸布碳纤维被应用在工业机器、船艇、建筑等领域应用于风力发电、新能源汽车、波音与空客飞机的主承力结构等资料来源：纺织导报官网，智研咨询，光大证券研究所整理

碳纤维性能优异，下游应用场景多元

在力学性能方面，碳纤维较金属、塑料和玻璃纤维有更高的拉伸模量和拉伸

强度，其拉伸模量一般是玻璃纤维的

3

倍、钛合金的

2

倍，拉伸强度至少是铝

合金的

9

倍、钢材的

6

倍。同时，碳纤维的密度仅约为钢的

25%，钛合金的

40%。

因此碳纤维属于性能优越的轻量化材料，将其应用在风电、航空航天等领域中不

仅可以提升产品的强度，还可以实现显著的减重。

表

2：碳纤维与传统材料性能对比

材料名称

45

号钢

铝合金

钛合金

镁合金

ABS

塑料

玻璃纤维T300

碳纤维拉伸模量GPa

210

72

117

45

23

86

230拉伸强度MPa

600

420

1000

220

40

2800

3530密度g/cm3

7.85

2.80

4.50

1.80

1.04

2.54

1.76比模量GPa/(g/cm³)

27

26

26

25

23

34

131

比强度MPa/(g/cm³)

76

151

222

123

40

1102

2006T700碳纤维23049001.801282722商业分析研究报告文档分析报告文档

商业调研公司分析报告册行业文档手基础化工T800

碳纤维29454901.811623035典型场景图示

分类

树脂基复合材料

（CFRP）

碳/碳复合材料

（C/C）金属基复合材料

（CFRM）陶瓷基复合材料（CFRC）橡胶基复合材料

（CFRR）

子分类

热固性树脂（TS）

热塑性树脂（TP）由碳纤维及其制品（碳布等）制

成的增强的复合材料

锕、铝、镍、铜

-

-

性能特点强度、刚度高；其中酚醛树脂基耐热

性好

耐湿热、强韧、成型加工性优良低密度、耐烧蚀、抗热震、高导热、

低膨胀、

摩擦磨损性能优异高比强度、高比模量、

优异的疲劳强

度

改善韧性、提高机械冲击/热冲击性

改善热疲劳性、提高使用寿命

使用场景

宇宙飞行器外表面防热层及火箭喷嘴（酚醛树脂基）、航空航天结构材料（环氧树脂基）、风电叶片、体育休闲、建

筑补强等导弹弹头、固体火箭发动机喷管、航天

飞机、飞机刹车盘、

人工骨骼等

宇航结构材料、汽车、铁道、机械等

发动机高温部件等

管材、耐磨衬轮、特殊密封件等资料来源：光威复材招股说明书，《2020

年全球碳纤维复合材料市场报告》（赛奥碳纤维），光大证券研究所整理

碳纤维分类标准多样，大小丝束碳纤维技术逐个突破

碳纤维可以根据原丝类型、力学性能和单丝数量进行分类。

依据原丝类型的不同，碳纤维可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基

碳纤维和粘胶基碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维成品性能优异，工艺简单，是碳纤维

市场的主力产品，在世界碳纤维总产量中的占比约为

90%；沥青基碳纤维虽然

原料来源丰富，但产品性能较差，目前应用规模较小；粘胶基碳纤维技术难度大，

制备成本高，但具有耐高温的性能，主要用于耐烧蚀材料等领域。

表

4：不同原丝碳纤维特点比较

种类聚丙烯腈（PAN）基

优势成品品质优异，工艺较简

单，产品力学性能优良劣势

-

应用情况已经成为碳纤维主流沥青基原料来源丰富，碳化收率

高-8-原料调制复杂，产品性能

较低目前规模较小

证券研究报告

商业分析研究报告文档

资料来源：英特力新材官网，光大证券研究所整理

在极端环境的适应力方面，碳纤维同样有出色的性能表现。碳纤维耐超高温，

非氧化气氛条件下可在

2000℃时使用，在

3000℃的高温下不会发生熔融软化。

碳纤维也耐低温，在-180℃低温下钢铁会变得比玻璃脆，而碳纤维依旧具有弹性。

此外，碳纤维耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，耐腐蚀性超过黄金和铂金，同时也拥

有较好的耐油性能。碳纤维还具有热膨胀系数小、导热系数大的特征，可以耐急

冷急热，即使从

3000℃的高温突然降到室温也不会炸裂。

优异的力学性能加之出色的环境适应力，使碳纤维成为众多生产、生活领域

不可替代的新材料。比如，以碳纤维增强材料的树脂基复合材料（CFRP）既能

应用于宇宙飞行器等尖端领域，也在风电叶片、体育休闲和建筑结构补强等方面

发挥了重要作用。碳/碳复合材料（碳纤维及其制品制成的增强复合材料，C/C）

以其低密度、耐烧蚀、高导热的优异性能在导弹、火箭、航天飞机等产品中得到

了有效运用。伴随着社会经济的发展，碳纤维的应用场景有望持续拓宽，市场潜

力有望进一步提升。表

3：碳纤维复合材料性能及对应使用场景

分析报告文档敬请参阅最后一页特别声明

商业调研公司分析报告行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-9-证券研究报告基础化工粘胶基高耐温性碳化收率低，技术难度大，

设备复杂，成本高主要用于耐烧蚀材

料及隔热材料资料来源：光威复材招股说明书，光大证券研究所整理

依据拉伸强度和拉伸模量两大力学性能指标，碳纤维可以分为通用型碳纤维（强度在

1000MPa、模量在

100GPa

左右）和高性能型碳纤维。而高性能型碳纤维又分为高强型（拉伸强度大于2000MPa）和高模型（拉伸模量大于300GPa），其中拉伸强度大于

4000MPa

的称作超高强型，拉伸模量大于

450GPa

的为超高模型。碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能，因而在实践中拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准，多采用日本东丽（TORAY）的分类法。表

5：国际碳纤维分类法按力学性能分类

高强型

高强中模型

高强高模型日本东丽牌号

T300

T700

T800

T1000

M40J

M46J

M50J

M55J

M60J

东丽产品具体性能数据强度

3530MPa，模量

230GPa强度

4900MPa，模量

230GPa强度

5490MPa，模量

294GPa强度

6370MPa，模量

294GPa强度

4400MPa，模量

377GPa强度

4200MPa，模量

436GPa强度

4120MPa，模量

475GPa强度

4020MPa，模量

540GPa强度

3820MPa，模量

588GPa资料来源：光威复材招股说明书，日本东丽官网，光大证券研究所整理

按照每束碳纤维中的单丝根数，碳纤维可以分为小丝束和大丝束两大类别。一般按照碳纤维中单丝根数与

1000

的比值命名，例如，12K

指单束碳纤维中含有

12000

根单丝的碳纤维。

通常将

24K

及以下型号的碳纤维归为小丝束。小丝束碳纤维早期以

1K、

3K、6K

等型号为主，而后逐渐发展出

12K

和

24K

的品种。小丝束碳纤维性能优异但价格较高，一般用于航天军工等高科技领域，同时产品附加值较高的体育用品中也有所使用。小丝束碳纤维常见的下游产品包括有飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等。一般

48K

及以上型号的碳纤维属于大丝束，包括

48K、50K、60K

等型号。早期大丝束碳纤维产品性能与小丝束差距较大，没有得到广泛运用，但临近

21

世纪大丝束碳纤维技术取得重大突破，拉伸强度可达到

3600

MPa，随后大丝束产业迎来了高速发展期，生产成本和售价也不断降低。2020

年国际市场大丝束碳纤维的售价约为

13.5-14.5

美元/千克，而小丝束碳纤维的售价则约为

20-22

美元/千克。大丝束产品往往运用于基础工业领域，包括土木建筑、交通运输和新能源装备等。

如果以“性能价格比（每美元的拉伸强度和拉伸模量）”这一指标来衡量，大丝束产品通常更具优势。以

ZOLTEK

的大丝束碳纤维产品

PANEX33−48K

为例，它每美元的拉伸强度和拉伸模量分别达到

205MPa

和

13GPa；而小丝束碳纤维

T300-12K

每美元的拉伸强度和拉伸模量仅为

107MPa

和

7GPa。近年来大丝束产品的性能不断提升，性能价格比的优势愈发凸显，应用领域持续拓宽。

在国际碳纤维产业发展初期，由于小丝束碳纤维的性能普遍优于大丝束碳纤维，率先开拓了碳纤维的下游应用场景，因此制备小丝束的生产技术更早成熟，我国碳纤维产业也遵循类似的发展路径。目前我国企业已掌握多种小丝束碳纤维的生产工艺，但在大丝束产品方面起步较晚，产业实力与美国、日本的国际碳纤维巨头仍有一定差距。在攻克大丝束技术难关时，国内企业往往面临缺乏标准、CV

值（条干不匀变异系数）不稳定、毛丝占比高和碳化环节毛丝凸显四大挑战。直到

2017

年后，吉林碳谷等少数企业才实现了大丝束碳纤维的技术突破。商业分析研究报告文档分析报告文档

商业调研公司分析报告商品和服务是由生产者转移到消费者而形成市场行销活动的链接方式，或投资者对自己确立的项日存有疑惑，而委请专业的调查人员或第三者，作有系统地、客观地、广泛地且持续地搜集相关资料，加以记录，分析，衡量与评估，提供相关分析，结论与建议，以供企业经营者决策参考之行为。市场调研范围1·市场研究：市场潜在需求量，消费者分布及消费者特性研究。2.产品研究：产品设计，开发及试验；消费者对产品形状、包装、品味等喜好研究；现有产品改良建议，竞争产品的比较分析。3,销售研究：公司总体行销活动研究，设计及改进。4.消费购买行为研究：消费者购买动机，购买行为决策过程及购买行为特性研究。5.广告及促销研究：测验及评估商品广告及其它各种促销之效果，寻求最佳促销手法，以促进消费者有效购买行为。6.行销环境研究：依人口、经济、社会、政治及科技等因素变化及未来变化走势，对市场结构及企业行销策略的影响。7.销售预测：研究大环境演变，竞争情况及企业相对竞争优势，对于市场销售量作长期与短期预测，为企业拟定长期经营计划及短期经营计划之用。商业调研分析报告作用行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-10-证券研究报告

种类

整体力学性能每美元力学性能

生产成本

生产工艺

小丝束

性能优异小丝束碳纤维

T300-12K

每美元的强度为

107MPa、模量为

7GPa

高

较为成熟

大丝束

早期产品性能一般，目前部分产品性能已接近小丝束

大丝束碳纤维

PANEX33−48K

每美元强度为

205MPa、模量为

13GPa

低，与小丝束相比能降低

30%以上的成本相比国际巨头，国内企业在规模化生产合格产品时需克服缺乏标准、CV值（条干不匀

变异系数）不稳定、毛丝占比高和碳化环节毛丝凸显四大难关价格用途较高，2020

年国际市场售价为

20-22

美元/千克

导弹、卫星、航空航天、体育休闲等方向

较低，2020

年国际市场售价为

14-15

美元/千克土木建筑、交通运输和新能源装备等领域，随着生产技术的突破，产品性价比优势逐

渐凸显，应用场景更加丰富

基础化工

商业分析研究报告文档表

6：小丝束碳纤维与大丝束碳纤维特点比较资料来源：《大丝束碳纤维产业发展现状及面临的问题》吉用秋等，全球纺织网，光大证券研究所整理

1.2、

产业链及工艺流程

1.2.1、碳纤维产业链全貌一览图

1：碳纤维产业链概览资料来源：吉林碳谷招股说明书，光大证券研究所整理注：由于聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据了

90%以上的碳纤维市场份额，因此用它作为碳纤维产业链条和生产工艺的代表。

完整的聚丙烯腈基碳纤维产业链包括从原油开采加工到终端工业品应用的

七大环节。详细工艺流程如图

2

所示。原油经过精炼、裂解等一系列工艺得到丙

烯，再通过氨氧化获得丙烯腈，丙烯腈（ACN）经过聚合、纺丝之后得到聚丙烯

腈（PAN）原丝。原丝经过预氧化、低温和高温碳化、表面处理、上浆等环节得

到碳纤维，同时可制造碳纤维织物和碳纤维预浸料。最终，将碳纤维与树脂、金

属和陶瓷等基体材料结合可生产碳纤维复合材料，再通过相应成型工艺制成不同

终端客户需要的工业产品。

分析报告文档

商业调研公司分析报告行业文档手册敬请参阅最后一页特别声明-11-证券研究报告图

3：丙烯腈下游应用分布情况资料来源：华经产业研究院，光大证券研究所整理图

4：2011-2021

年

11

月我国丙烯腈进出口数量统计资料来源：中国海关，光大证券研究所整理

基础化工

商业分析研究报告文档资料来源：《生物基碳纤维的研究与开发》（芦长椿），光大证券研究所整理

1.2.2、上游紧密承接石化行业，以丙烯腈为核心原材料

对于碳纤维生产企业而言，丙烯腈是其首要的原材料，它由丙烯和氨经氨氧

化反应和精炼工艺制成。目前国内丙烯腈主要用于生产

ABS

树脂/塑料、AS

树

脂、丙烯酰胺、聚丙烯腈纤维（腈纶）等，同时还是丁腈橡胶、聚醚多元醇等许

多石化产品必不可少的原料或中间体。丙烯腈的下游产品广泛应用于家电、服装、

汽车、医药等国民经济中的各个领域。

2016

年之前，中国丙烯腈进口依存度长期保持在

28%以上，随着斯尔邦丙

烯腈装置于

2016

年投产，我国丙烯腈的进口依存度有所下降。之后我国丙烯腈

产业国产替代步伐不断加快，产能供应持续发力，2021

年

1-11

月丙烯腈总进口

量仅为

18.7

万吨，已经低于丙烯腈出口数量。注：数据口径为销量

截至

2021

年

10

月，国内丙烯腈前四大厂商均具备

45

万吨以上的年产能，

其中斯尔邦、上海赛科石化和浙江石化均拥有

52

万吨的年产能，居国内前列。

斯尔邦、利华益集团和天辰齐翔等均