碳纖維因其力學性能優異，輕于鋁，卻強于鐵，且具有高彈性模量、耐高低溫、耐腐蝕、耐疲勞等優異特性，廣泛應用于各行業，成為 21 世紀的“新材料之王”。自2017年始，國產碳纖維產能擴張加速。

 

導語

碳纖維材料概念與產品分類

 

性能優異的“黑色黃金”

碳纖維發展歷程

 

碳纖維長期被日美歐企業壟斷，中國企業取得長足進步

碳纖維產能擴張加速

 

多家碳纖維制造企業宣布擴產

碳纖維產業鏈

 

碳纖維產業鏈長，技術壁壘高

碳纖維競爭格局

 

碳纖維上中游行業集中度較高

我國丙烯腈、原絲及碳纖維產能集中度較高，2020年和2021年CR5產能集中度均大于75%。碳纖維生產原料丙烯腈主要集中于上海賽科、斯爾邦、吉林石化等，原絲及碳纖維產能主要集中在吉林化纖、中復神鷹、寶旌碳纖維、恒神股份等制造商，資金壁壘與技術壁壘使大量企業難以進入。

碳纖維產業鏈利潤分配

 

下游碳纖維制品附加值高

在碳纖維產業鏈中，下游環節（碳纖維制品、碳纖維復材）附加值更高，以工業領域高端應用的碳纖維產業鏈為例，上游碳纖維產品平均價格為80~140元/千克，預浸料平均價格為120~200元/千克，而下游碳纖維制品平均價格為500~1000元/千克。

從頭部企業毛利率來看，從碳纖維、預浸料到碳纖維制品，產品毛利率逐漸提高。

大絲束開啟產業化布局

 

大絲束成本低、生產技術難度大，國產企業開始布局

碳纖維擁有高研發壁壘

 

工藝技術革新與規模生產是降本增效重要舉措

碳纖維屬于技術密集型產品，產業鏈長，產品系列眾多，生產技術繁雜，且研發周期長，同時對產品性能與質量穩定性要求嚴苛。只有具備生產線長周期連續穩定運行的技術水平及管理能力，才能保證產品質量的穩定性。

工藝技術革新與規模生產是碳纖維降本增效的兩大重要舉措：1)在生產過程中通過對工藝技術和設備進行不斷優化改進使得資源的綜合利用率有效提高，從而實現生產成本的降低。例如，在給定單絲密度、絲束大小和碳化時間的條件下，碳化爐幅越寬，則絲束數量越多、碳化線產能越大；氧化線越寬，氧化環節的單位能耗越低。2）原絲及碳纖維生產規模的擴大將降低原料采購成本并攤薄固定資產折舊費用，帶動成本下降。

碳纖維擁有高資金壁壘

 

碳纖維行業初始投入/生產環節投入/研發費用高

碳纖維行業初始投入高：碳纖維屬于重資產行業，各公司固定資產占比總資產比例高，固定資產中設備涉及到反應釜、牽引設備、氧化爐、碳化爐等核心設備。從各碳纖維頭部企業生產線投入成本來看，每萬噸投資額在20-100億元。

碳纖維生產環節投入高：碳纖維生產原材料聚丙烯腈、衣康酸等共聚單體等需要大量成本，且碳纖維企業屬于高能耗企業，能耗成本占生產成本比例較高。

碳纖維研發費用高：從頭部企業研發費用來看，光威復材始終保持高研發費用投入，而中復神鷹與中簡科技自2018年起持續增加研發投入。

國產碳纖維已實現工藝技術的突破，

 

產品性能對標國際先進企業

干噴濕紡可實現高速紡絲，碳纖維密度較高；國外先進企業以干噴濕紡工藝為多。我國雖起步較晚，但中復神鷹、光威復材、中簡科技、恒神股份等企業已實現干噴濕紡工藝技術的突破。

國產碳纖維型號已覆蓋 T300 級至 T1100 級、M35 至 M65 級。碳纖維產品已實現與國際頭部企業（日本東麗）主要型號的對標，部分型號甚至性能更優。如中復神鷹SYT55S（T800 級）具有更高的強度和模量優勢；光威復材 TZ1100G（T1100 級）具有延伸率優勢；恒神股份HM37（M40 級）的抗拉強度、拉伸模量、延伸率更高。

碳纖維下游需求

 

受益于寬應用領域，碳纖維需求實現多點開花

風電葉片

 

風機大型化推動碳纖維替代趨勢

全球低碳經濟蓬勃發展，風電行業活躍度極高，中國新增裝機量保持高占比。2022 年全球風電新增裝機總量為 97GW，中國新增裝機量占比為 55.7%。

風機大型化能提高效率和經濟效益，是風電發展主流趨勢。風機大型化一方面可以增大掃風面積，提高發電功率，另一方面，單機容量/功率的增長使得相同風力容量項目所需風機臺數減少，有助于降低均攤建設成本和后期運維成本。

具備高比強度、比模量的碳纖維復材在風機大型化發展中具有不可替代的優勢。風機的主要成本來源于零部件原材料，葉片在風機零部件成本中占比最大，為23.3%。使用碳纖維復材替代傳統材料能夠降低凈重，減小單位功率重量，起到節約零部件采購成本的作用，推動風機降本。碳纖維在風電葉片中的主要應用部位為主梁，與同級別高模玻纖主梁相比，采用碳纖維可實現減重20-30%。

光伏

 

碳碳復材在光伏熱場滲透率持續攀升

體育休閑

 

高端市場為主力，需求持續增長

在全球范圍內，體育領域碳纖維主要用于釣魚竿、高爾夫和自行車，三者占比分別為35%、22%和20%。中國體育休閑領域碳纖維用量約占全球的94.6%。目前，國內需求以 T300、T700 級為主，包括少量 T800 級和高模量。規格上以3K、12K 等小絲束為主。

隨著各國防控措施優化，各國開始放開群體運動，體育器材需求回升，2022年需求量達到1.95萬噸。根據賽奧碳纖維技術預測，預計到2025 年體育休閑領域碳纖維需求量將達到 2.25 萬噸，復合增長率為 5%。

未來發展趨勢

 

國產碳纖維成本有進一步下降空間