评级（）化工新材料之一：碳纤维行业深度报告-风电拉动碳纤维需求，大丝束产品空间广阔

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报告名称 ：化工新材料之一：碳纤维行业深度报告-风电拉动碳纤维需求，大丝束产品空间广阔
评级 ：持有
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化工新材料之一：碳纤维行业深度报告

风电拉动碳纤维需求，大丝束产品空间广阔

翟绪丽

首创证券化工行业首席分析师

SAC执证编号：S0110522010001

Email：zhaixuli@sczq.com.cn

电话：010-81152683

2022-5-23

sczq.com.cn

民用风电叶片是拉动碳纤维需求增长的主要引擎。碳纤维轻质且力学性能优异，广泛应用于航空航天、风电叶片、体育休闲等领域，2021年全球需求约11.8万吨，未来十年有望维持年均15%的需求增速。其中航空航天受疫情影响低迷，体育休闲平稳增长，而应用于风电叶 片的碳纤维2021年全球达到3.3万吨，预计2025年达到8.06万吨，CAGR为25%。国内风电叶片所需碳纤维2021年为2.25万吨，占全球的68%，2017—2021年CAGR达到65%，预计2021-2025年GAGR为60%，得益于全球碳中和背景下风电装机的快速增长，以及叶片大型化背景下碳纤 维的渗透率上升，未来风电叶片仍将是拉动碳纤维需求增长的主要引擎。

中国碳纤维产业目前处于“从有到优”阶段。全球碳纤维产业呈现美日引领、欧洲紧随，中国追赶的局面，海外巨头供应高度集中。作 为国家战略物资，碳纤维技术装备一直受到严格禁运，我国碳纤维产业经过多年摸索已经实现了“从无到有”的跨越，2021年理论产能达到 6.34万吨，成为全球最大产能国，今后将乘着民用需求快速增长的东风，在性能、稳定性、成本等方面继续优化，实现“从有到优”的蜕变。

风电叶片需求增长抬升大丝束原丝及碳纤维发展空间。碳纤维从丙烯腈到复合材料制备流程长，其中原丝环节技术壁垒高，碳化环节投

资壁垒高，尤其是对于大丝束碳纤维，腈纶产业经验是发展大丝束碳纤维的基础。重点推荐来自于腈纶行业龙头吉林奇峰化纤，现已成长为

原丝龙头的吉林碳谷，建议关注背靠吉林化纤集团，切入碳纤维赛道的粘胶长丝龙头吉林化纤，以及具备从原油到碳纤维复合材料全产业链

一体化优势的上海石化。

吉林碳谷：公司原为吉林奇峰化纤的全资子公司，具有20多年腈纶产业经验，继2016年突破小丝束原丝产品之后，2019年逐步实现大丝 束原丝的量产，现已形成小丝束、大丝束齐头并进的局面，具有4.5万吨/年柔性产能，是国内唯一大量外售大丝束碳纤维原丝的企业，约占 国内原丝消耗的50%（其他多为碳纤维企业自备，并不外售），计划未来2-3年新增15-20万吨左右原丝产能，产能快速扩张带动业绩增长。

吉林化纤：公司具有8万吨/年粘胶长丝产能，约占全球的30%，处于龙头地位，盈利能力相对平稳，同时多方面切入碳纤维赛道，包括 全资子公司凯美克的300吨/年小丝束碳纤维产能已经投产、另外一条线也在调试中；持股49%的吉林宝旌具备8000吨/年大丝束碳纤维产能，计划2025年前形成1.2万吨/年碳纤维产能；公司新建1.2万吨碳纤维拉挤板材项目；国兴碳纤维具备1万吨/年大丝束碳纤维产能，在建产能 5000吨/年，未来有望注入上市公司。

上海石化：公司是中石化旗下的大型炼化一体化企业，石油产品包括汽油、航煤、柴油一直为公司主要利润来源，而合成纤维主要为腈 纶产能，近年来一直为利润拖累项，公司利用盈利不佳的腈纶产能，积极向碳纤维领域延伸，具备“原油—丙烯腈—原丝—碳纤维—复合材 料”全产业链一体化优势，包括1500吨/年碳纤维二期项目已建成投产，“2.4万吨原丝、1.2万吨48K大丝束碳纤维项目”已开工，计划2022 年一阶段6000吨/年建成投产， 2024年全部建成投产。

风险提示：风电新增装机不及预期；碳纤维行业需求增长不及预期；产品价格大幅下行；公司项目进展不及预期。

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行业深度报告  证券研究报告 目录

一、碳纤维性能优异、应用广泛

1.1 碳纤维产业链长，技术壁垒高，尤其对于大丝束产品

二、碳纤维行业发展：美日引领，欧洲紧随，中国追赶

三、碳纤维行业供需：供应高度集中，风电叶片拉动需求快速增长

四、国内化工企业积极布局碳纤维行业

4.1 腈纶产业经验是发展大丝束碳纤维的基础
4.2 吉林化纤——粘胶长丝龙头切入碳纤维赛道
4.3 吉林碳谷——碳纤维原丝龙头厚积薄发，快速成长
4.4 上海石化——具备“原油——复合材料”全产业链一体化优势

五、风险提示

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 碳纤维是一种一维碳素材料，轻，且力学性能优异，应用场景广泛。

碳纤维是由聚丙烯腈或沥青、粘胶等有机纤维，在高温环境下经碳化形成碳主链结构而得到的无机高分子纤维，直径5-10 微米，含碳量高达90%以上。

碳纤维具有碳材料的固有本性特征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。特性之一是轻质，比重不到钢 的1/4，同时力学性能优异，抗拉强度是钢的 7-9 倍，高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、抗疲劳等。通常与树脂、金属、陶瓷等材料复合后形成碳纤维复合材料，可广泛应用于军工、航天、交通、新能源、汽车轻量化以及体育用品等领域。

图1 碳纤维轻、力学性能优异，应用广泛

资料来源：中国复合材料学会，中关村硬创空间，首创证券
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 根据制造原料不同可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维。

其中，聚丙烯晴（PAN）基碳纤维成品品质优异、力学性能优良，且相较于其他两种碳纤维制造工艺难度更低，是最主要的碳 纤维产品，占全球高性能碳纤维的 90%以上。本报告下文如无特殊注明，均指聚丙烯腈基碳纤维。

 根据纤维数量不同可以分为小丝束和大丝束。

一般将丝束数量小于 24K的碳纤维称为小丝束（1K 就代表一束碳纤维中有 1000 根丝），初期以 1K、3K、6K 为主，逐渐发 展为 12K， 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，价格高，被称为“宇航级材料”；

24K 及以上的为大丝束，广泛用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等工业和民用领域，成本低，但生产控 制难度大，被称为“工业级材料”。大丝束碳纤维核心驱动力就是在保持碳纤维优良性能的前提下，大幅降低其成本，打开碳纤维

广泛运用于工业和民用领域大门。

 根据不同的强度和模量的力学性能分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型。

作为碳纤维龙头，日本东丽制定的 T 系列和 M 系列性能指标是实践中被运用最广的分类指标。航天航空领域往往要求材料更 轻、力学性能更好，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。

表1 碳纤维大丝束和小丝束分类

资料来源：赛奥碳纤维技术，首创证券

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航天领域如飞机、火箭对材料轻量化的追求，早已达到以克为计量单位的程度，在安全的基础上不断追求更轻。用碳纤维制造

的飞机，可以大幅节约能耗，扩展飞行航程，提高载荷，提高灵活性，延长飞行寿命等。

美国早在1969年就已经把碳纤维复合材料用在了F-14A战斗机上，但由于工艺和造价的限制，当时仅仅使用了飞机自重1%用量 的碳纤维。到了以F-22和F-35为代表的第四代战斗机，碳纤维的使用比例提升到飞机重量的24%和36%。发展到今天，X-47B、“神 经元”、“雷神”等几个型号的无人机上，碳纤维的使用比例高达90%。

民用飞机领域，在早期 A310、B757和 B767上，碳纤维复合材料占比仅为5%-6%，随着技术的不断进步，至 A380 时，复合材 料占比达到 23%，最新的 B787 和 A350 机身上，复合材料的用量达到 50%。中国人自己的民用大飞机C919的复合材料使用比例就 达到了12%，而CR929更是要达到总重的51%，超过波音787的50%用量。

资料来源：中简科技照顾说明书，首创证券

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 碳纤维应用之风电叶片

行业深度报告  证券研究报告

风电叶片是风电机组将风能转化为机械能的关键部件。叶片结构和用材会直接影响风能的转换效率，是风机获取更高风电机 组利用小时数和实现经济效益的基础。从风电叶片结构来看，其主要由增强材料（梁）、夹芯材料、基体材料、表面涂料及不同 部分之间的结构胶组成。叶片80%成本来自于原材料，而60%原材料成本来自于纤维材料— —增强纤维与基体树脂。

碳纤维将逐步替代玻璃纤维。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维风叶比传统玻璃纤维风叶轻 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。

大风机背景下，叶片直径屡创新高，风电叶片直径和风塔高度大型化成主要趋势。叶片直径的增长意味着更大的扫风面积，可有效增强捕风能力，从而带动发电效率的提升。 从叶片直径来看，2013-2015 年，105、110 和 111 米的叶片替代了原来的 93 米叶片，成为行业主流。2016年和 2017年，115米和 121米叶片是绝对主力叶型。2018年，121米叶片占领了大部分市场，131米 叶片也开始批量生产。目前新增装机的平均直径已超过 120 米。

图6 碳纤维主要用作风电叶片的大梁

资料来源：《国产碳纤维在风电叶片产业中的机会》等，首创证券
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碳纤维在体育休闲市场中，主要应用于高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行车架、滑雪板、赛艇等高端体育

休闲领域。这些应用同样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。钓鱼竿、球拍、滑雪板、高尔夫球杆等体育用

品的碳纤维多使用大丝束碳纤维（≥24K）。

体育休闲是国内碳纤维应用的强势领域，中国主导的体育休闲器材，大约占据全球的90%因为疫情的原因，大家有更多

时间投入在体育休闲中，这带动了器材较高速的增长。可以说体育休闲领域是中国碳纤维复合材料市场的压舱石。

图7 碳纤维在体育休闲领域应用广泛

资料来源：赛奥碳纤维技术，首创证券

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得益于轻量化和优异的力学性能，碳纤维缠绕氢气瓶得以运用。对于氢燃料车来说， 储氢罐是目前主流的燃料储存方式，

通过将氢气能源以气态、液态、固态三种状态储存在储氢罐中，能够保证氢能源车的能源供给，通过高压压缩储存气态氢，能

够赋予氢燃料车成本低、能耗小、充放气速度快的等特点，也是目前氢燃料车的动力供给的主流解决方案。

Ⅲ、Ⅳ型碳纤维全缠绕是移动式储氢罐的主流解决方案。高压储气瓶共有4种基本类型，分别是：I型瓶——金属气瓶；II型 瓶——金属内胆环向缠绕气瓶；III型瓶——金属内胆全缠绕气瓶；IV型瓶——塑料内胆全缠绕气瓶，其中Ⅰ、 Ⅱ型储氢罐由于工 作压力小、重量大、成本低，多用在固定式的应用场景之中，如储氢站的固定式储氢装置中，而Ⅲ、Ⅳ型瓶采用了碳纤维全缠 绕的方式对罐体进行加强，不仅有效降低了气瓶的质量，还能够承受更高的压力，成为移动式储氢罐的主流解决方案。压力容器有望在十五·五期间引领碳纤维需求。日本丰田 TOYOTA、挪威 Hexagon等车企均公布了自己的氢能源车的储氢方案，根据 Fuel Cell Technologies Office Webinar 预测，乘用车中的碳纤维用量约为75kg，商用车320kg，“我国至2025年燃料电池车销 量将达到5万辆/年，至2050年将达到520万辆/年，对应碳纤维需求有望在2030年达到 17.1万吨，对应 2025-2030 年 CAGR61%，有望成为十五·五期间碳纤维的又一推动力。

图8 碳纤维应用于燃料电池汽车储氢罐

资料来源：智能机器ABC等，首创证券
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碳/碳复材是指以炭纤维(或石墨)及其织物为增强材料，以碳(或石墨)为基体，通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。作为碳纤维增强碳基本复合材料，碳/碳复材具有质量轻、耐烧蚀性好、抗热冲击好、损伤容限高、高温强度高、可设计性强等突 出特点，尤其是其强度随着温度的升高，不仅不会降低反而还可能升高，它是所有已知材料中耐高温性最好的材料。

热场核心材料，尽享光伏高景气。碳/碳复材的主要应用领域有三个，刹车盘市场、航天部件，热场部件，其中前两个领域市 场发展平稳，而受光伏行业带动，热场部件需求迅速增长，极大地带动了该领域的蓬勃发展。

光伏新增装机量逐步提升，下游企业对热场产品的需求持续增长。在单晶硅棒的拉制过程中，单晶炉热场的保温部件由于单 晶炉热度高，替换频率较高，如加热器、坩埚2件/年，保温筒2件/年，导流筒0.67件/年。碳基复合材料单晶拉制炉热场系统产品，作为光伏、半导体单晶硅棒制造成本下降的重要一环，伴随碳纤维市场发展，份额快速增长。根据智研咨询预测，替换需求将成 未来碳/碳热场的主要需求，预计将在2025年带来7038吨的替换需求，远超新增需求（2253吨），和改造需求（916 吨）。根据智 研咨询预测，碳/碳热场预计在2025 年达到73.9亿的市场 空间，对应5年复合增速 33%。

图9 碳/碳复材应用于刹车盘和热场部件

资料来源：啊车网，前沿石墨资讯，首创证券
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1.1 碳纤维产业链长，技术壁垒高，尤其对于大丝束产品

行业深度报告  证券研究报告

 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：
1、产业链上游企业从石油、煤炭、天然气等化石燃料中经裂解等过程制得丙烯，并经氨氧化后得到丙烯腈；2、丙烯腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝；
3、产业链中下游企业再经过预氧化、低温碳化和高温碳化后得到碳纤维；
4、碳纤维可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料；
5、碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合，可形成碳纤维复合材料，
6、最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。

图2 碳纤维产业链

资料来源：《吉林碳谷公开发行股票说明书》，首创证券

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1.1 碳纤维产业链长，技术壁垒高，尤其对于大丝束产品 原丝环节技术壁垒高

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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。质量过关的原丝是产业化的前提，而原丝成本占碳纤维生产成本的一半以上，直接影响着下游应用领域的广度。

碳纤维原丝的生产工艺主要分为聚合、纺丝和后处理三个过程。尽管小丝束的碳纤维在我国已经在航空航天等多个领域得到应 用，优质的碳纤维生产厂商如光威复材等已经具备了生产T1000 级别小丝束的能力，但是大丝束的生产与小丝束差异性很大，对于 大丝束来说，仍具备较强的工艺壁垒。

（1）当纺丝数量增加之后，保持纺丝一致性的难度骤然加大，如果原丝打结、粘黏，将极大影响后续碳纤维的力学性能；（2）大丝束的终端应用在民用居多，具备较强的成本敏感性，对原丝厂商的成本控制提出了较高的要求。

由于发展历程、产业背景不同，原丝厂商在聚合、纺丝工段选择的工艺路径也不尽相同。如纺丝过程就形成了湿法纺丝和干喷 湿纺两种工艺，其中湿法纺丝更适合大丝束原丝生产，日本东邦等厂商即采用湿法纺丝，干喷湿纺更适合小丝束原丝生产，日本东 丽、中简科技、中复神鹰均采取干喷湿纺技术生产原丝。

图3 原丝环节技术壁垒高

丙烯腈

1.1 碳纤维产业链长，技术壁垒高，尤其对于大丝束产品 碳化环节投资壁垒高

行业深度报告  证券研究报告

由原丝生产碳纤维的过程也叫做碳化，主要包括预氧化和碳化两个过程。

碳纤维生产设备定制化程度高，导致了设备投资需要大量资金。国外碳纤维龙头企业一般根据自身技术特点进行自主设计，在专有设备的基础上改进升级，形成了具有自主知识产权的专有碳纤维生产装备。碳化过程中最关键的设备是氧化炉和碳化 炉。碳化炉应满足碳化工艺的要求，可分为低温碳化炉和高温碳化炉。与此配套的还有非接触式迷宫密封装置、加热系统、废气排出和处理系统以及牵伸装置，由它们集成组合为一个完整的碳化炉，可实现稳定规模化生产。

根据各行业内公司公告显示，碳化环节对应的单吨投资金额约12亿元/万吨，而原丝环节的资金要求相对较低，约2亿元/万 吨的资金需求。尽管每吨碳纤维生产约需要2.2吨原丝，但是单吨碳纤维投资金额也显著超过了原丝。

碳化环节除了设备采购成本高之外，生产过程能耗高，企业的用电成本也是影响碳纤维单位成本的关键因素。

图4 碳化环节投资壁垒高

资料来源：首创证券
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 全球碳纤维行业发展：美日引领，欧洲紧随

1959-1989：全球碳纤维市场拉开序幕，批量化生产逐步实现。

1959年，碳纤维在日本大阪工业试验所中诞生。日本大阪工业试验所发明了 PAN 基碳纤维制备技术。同年美国空军材料实验室 和美国联合碳化公司首次用人造丝作为原料制备出碳纤维。但是往后的十年，碳纤维产业始终局限于实验室技术的研发。

20世纪70-80年代，碳纤维实现了工业化突破。碳纤维复合材料在航天航空结构上的工程化得以应用和批量生产，同期日本东丽 公司基本开发完成现有的绝大部分产品型号——T300、T800、T1000、M60J，产能达到上千吨/年，卓尔泰克作为美国第一个工业碳 纤维的厂家诞生。

美国联合碳化公司主动找到日本东丽公司达成合作协议，用自己比较成熟的碳化技术与东丽公司的聚丙烯腈原丝技术交换。美日

两国各取所需，形成了碳纤维技术的双雄垄断。

1990-1999：并购热潮兴起，上下游巨头争相抢占市场。

20世纪90年代，行业龙头争相并购争抢市场份额。美国航空材料厂赫氏并购美国赫拉克勒斯的碳纤维产业，美国石油巨头阿莫科 整合了大部分美国的碳纤维资源，主要有美国联碳公司，该公司是历史上唯一一家同时拥有粘胶、沥青、 聚丙烯腈基碳纤维的企业。德国石墨巨头西格里（SGL）在 1997 年收购了英国考陶尔兹留下的 RK carbon。

2000年至今：应用领域向风电、汽车等民用领域拓展，世界各国掀起投资热潮。

2007年卓尔泰克与风电巨头维斯塔斯建立合作，开拓碳纤维在风力发电领域的使用，同期中国、韩国、俄罗斯等国家开启碳纤 维的投资热潮。

2011年和2014年，碳纤维飞机 B787与A350 分别完成首架交付，应用于航空航天方向的碳纤维需求激增。 依托于拉挤板成功应用 于叶片梁帽，风电巨头维斯塔斯对碳纤维需求空前增长， 碳纤维产业内部加剧了整合。

2014年2月，东丽完成了卓尔泰克的收购计划（收购前，东丽集团在高性能、 高品质小丝束碳纤维方面集中经营，主要面向于航 空航天、压力容器等尖端领域，大丝束纤维的品种不齐全，而卓尔泰克对大丝束生产技术有多年沉淀，能够以较低的成本生产出高性

能的大丝束碳纤维产品，具有较高的市场地位和知名度）。

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 中国碳纤维行业发展：基础薄发展慢，正加速追赶

上世纪60~70年代，中国碳纤维行业起步，政策投入资金支持。

1962年，中科院长春应用化学所成立“聚丙烯腈基碳纤维的研制”课题组，标志着我国碳纤维行业的起步。

为了国防需要，全国各大研究所、研究院展开对于碳纤维产业链的研究。上世纪六七十年代，中央投入到承担碳纤维原丝 等碳纤维民用研究资金 2600多万元，建成PAN原丝试制力约50吨/年，碳纤维长丝的试制能力约2.0 吨/年。

上世纪80~90年代：引进国外碳化设备受阻，生产效率低下，研发及工业化停滞。

因为国外碳纤维技术严格封锁，尽管当时国家科委鼓励引进国外的先进技术，并提供资金支持，但仅有英国RK公司愿意 以高价出售大丝束预氧化炉和炭化炉。随后我国委托RK公司加工制造了一套10吨级（12K）预氧化、碳化中试线，项目历经 磨难，险遭封杀。国内大部分研发单位退出该领域，全国仅有3家碳纤维工厂维持小批量生产，行业发展陷入停滞。2000至今：举国上下积极研发，国内龙头逐渐显现。

由于美日对于碳纤维技术的垄断和禁运，我国的碳纤维技术一直在低水平徘徊，市场T300-3K碳纤维的价格飞速攀升且有 价无市，严重影响国防需要。

2001年1月，80岁的师昌绪院士给江泽民主席写了《关于加速开发高性能碳纤维的请示报告》，各主要领导对我国碳纤维 的发展有了清晰的认识，相关研发项目再次启动。以2002年入选国家863计划为新起点，科技部设立碳纤维专项，联合各研究 所、高校等科技机构，组成专家小组研究碳纤维材料，我国碳纤维开启了冲出垄断的逆袭之旅。据不完全统计，参与碳纤维项 目企业数量超过40家，投资规模超过300亿元人民币。

我国碳纤维行业经过长期自主研发，打破了国外技术装备封锁，碳纤维产业化取得初步成果。行业整体达到了T400的技 术能力，部分企业实现了T700碳纤维规模化生产，T800已经进入了小批量试验生产。

21 世纪 10 年代，碳纤维市场出现明显的优胜劣汰局面，碳纤维企业缩至10余家。光威复材、中简科技于创业板成功上 市，中复神鹰扭亏为盈、吉林碳谷成为国内原丝龙头，认真积累技术的企业市场地位在竞争中不断提升。

总体来说，国内碳纤维行业已经实现了“从无到有”的跨越，但是在产品质量、稳定性、成本等方面还面临“从有到优”

的挑战。

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三、碳纤维行业供需：供应高度集中，风电叶片拉动需求快速增长 行业深度报告  证券研究报告

 全球碳纤维市场需求增速预计为15%

据赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》，2021年尽管商用航空依旧低迷，但是体育企业生意火爆，全球碳纤维需求 约为11.8万吨，同比增长10.4%。风电、体育器材、碳碳复材及压力容器是市场需求保持增长的主力。

从销售金额方面看，2021年全球碳纤维的销售额为34.00亿美元，除了需求量的影响之外，还有碳纤维价格的上涨。全球碳纤维前三大主要应用从质量需求来看，依次为风电叶片、航空航天、体育休闲。由于航空航天领域所用碳纤维价格

较高，所以从市场规模看，前三大依次为航空航天、风电叶片、体育休闲。

未来十年，受益于风能、氢能、光伏等行业的快速发展，碳纤维需求有望持续增长，预计2025年将达到20万吨，2030将达 到40万吨，年均复合增长率约为15%。

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GWEC（全球风能理事会）发布2021年全球风电行业发展报告称，2021年全球新增风电装机容量93.6GW，比2020年创纪录水 平下降1.8%，其中中国47.7GW占比51%，美国占比14%，巴西占比4%。从分布来看，其中72.5GW来自陆上风电场（占比77%），21.1GW来自海上风电场（占比23%）。GWEC预测未来5年，全球风电装机容量将达到557GW，年均复合增长率为6.6%。

陆上风电：GWEC的数据显示，2021年中国陆上风电新增装机量约为3007万千瓦，仍是全球陆上风电新增装机量最高的国家。美国位居第二，去年新增陆上风电并网装机容量为1270万千瓦。

海上风电：GWEC指出，2021年全球海上风电新增并网量达到2110万千瓦，创下历史新高，中国可谓“一枝独秀”，占全球 新增总量的80%，以17GW的海上新增装机容量成为新的海上风电领导者，这也让中国首次成为全球海上风电累计装机最多的国家。

从风电对碳纤维需求来看，主力为掌握拉挤板工艺专利的维斯塔斯，其他企业，如GE以及国内的风电主机厂已经分别进行了 碳纤维拉挤板材制造与样机测试。预计2022年7月，维斯塔斯碳纤维拉挤板材专利到期后，在风机逐步向大兆瓦发展的趋势中，高 性价比碳纤维拉挤板工艺将带动主梁材料从玻纤向碳纤维转型。据赛奥《2021全球碳纤维复合材料市场报告》，2021年风电叶片 的碳纤维需求为3.3万吨，2025年将增长至8.06万吨，年均复合增速25%。

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资料来源：《2021全球碳纤维复合材料市场报告》首创证券 资料来源：Bloomberg，首创证券 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明

2021年，全球碳纤维理论产能约20.76万吨，其中中国大陆地区首次超过美国，成为全球最大产能国，碳纤维理论产能达 到6.34万吨，占比30.5%，美国4.87万吨，占比23.5%，日本2.5万吨，占比12%。而且从国内各家碳纤维企业公布的扩产情况看，中国将在产能上较长期保持第一的地位。

尽管中国大陆产能众多，但需要注意到2021年我们的进口量有3.3万吨，超过国产数量，说明国内产能与海外巨头相比仍 有较大差距，无论在性能、质量水平及成本水平上，进口碳纤维依然有强大的优势。未来中国碳纤维产业仍需努力形成具有

国际竞争优势的产能。

有部分大丝束生产（主力在匈牙利与墨西哥）；日本东丽在美国的生产能力比本 土还大，东邦通过并购美国的AKZO-FORTAFIL发展碳纤维，为了与东丽竞争波

团旗下的卓尔泰克在匈牙利有碳纤维工厂；全球碳纤维6大巨头中，有4家在欧洲

日本：主体是本土三巨头的碳纤维工厂，以及三菱与德国西格里合资的原丝工厂。

韩国：除了东丽的工厂，主要晓星集团的碳纤维工厂。

中国：除了台湾地区的台塑及永虹，在大陆区域，均是本土的碳纤维工厂。

资料来源：《2021全球碳纤维复合材料市场报告》，首创证券

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由于碳纤维行业复杂的工艺流程、高额的研发投入以及很长的研发、产业化周期，使得国际上真正具有研发和生产能力的公 司屈指可数，碳纤维市场属于高度集中寡占型市场。从细分市场来看，小丝束产品主要集中在日本企业，大丝束产品则主要在欧 美，包括美国的Zoltek和德国的SGL。

日本东丽公司，作为全球最大的碳纤维生产商之一，其产品从小丝束到大丝束，已经做到了全系列覆盖，代表着碳纤维工业 化技术的最高水平。其对高端碳纤维材料的垄断，占据着航天航空的国际市场。产能角度，日本东丽与美国卓尔泰克合并后，总 产能达约5.75万吨，占据绝对龙头地位。

近年来随着中国碳纤维技术的发展，中国的企业产能也有所上升，2021年吉林化纤集团增长近1.6万吨产能（含收购江城的 产能），另外中复神鹰的产能在2021年达到1.15万吨，宝旌的产能达到1.05万吨，进入全球十强。

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2021年中国碳纤维的总需求为6.24万吨，同比增长了27.7%，其中，进口量为3.31万吨（占总需求的53.1%，比2020增长了 9.2%），国产纤维供应量为2.93万吨（占总需求的46.9%，比2020年增长了58.1%）。

风电叶片是中国碳纤维需求的主要领域。2021年国内风电叶片所需碳纤维为2.25万吨，占比36.1%，稳居第一的位置。其次 为体育休闲，占比约为28.1%。受光伏行业驱动快速发展的碳碳复材，占比已经达到11.2%。

国产碳纤维2021保持进步，市场份额从2019年的31.7%，2020年的38%，继续攀升到46.9%，充分表现出国产碳纤维的巨大 进步。而日本、中国台湾、美国等对华出口均有不同程度降低，主要是由于全球碳纤维紧缺而导致的对华供应减少。 从进口国

别来看：日本及韩国主要是小丝束产品，美国、墨西哥、匈牙利、德国主要是大丝束产品，而中国台湾则是大小丝束兼顾。

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2021年中国风电新增装机高位回落。2021年，我国风电新增并网装机4757万千瓦，同比下降33.6%，主要因为2020年陆上风电 出现抢装潮，装机量达到7167万千瓦的历史高点，随着抢装潮结束，2021年陆上新增装机量高位回落。但2021年海上风电异军突 起，全年新增装机1690万千瓦，是此前累计建成总规模的1.8倍，目前累计装机规模达到2638万千瓦，跃居世界第一。

预计未来中国年均增加风电装机5000万千瓦。2020年10月，来自全球400余家风能企业代表发布《风能北京宣言》，称为达到 与碳中和目标实现起步衔接的目的，需保证年均新增装机5000万千瓦以上。根据全球能源互联网发展合作组织发布的数据显示，“十四五”期间我国规划风电项目投产约2.9亿千瓦，2025年规划风电总装机达5.36亿千瓦，年均增加超过5000万千瓦。

风电叶片是拉动碳纤维需求增长的重要引擎——受益于风电装机以及风电组件巨头维斯塔斯的推动，风电叶片成为带领碳纤 维需求量快速增长的关键引擎，2017年至2021年分别为3,060吨、8,000吨、13,800吨、20,000吨，22500吨，年均复合增速为65%，2020年起就已经超过体育休闲成为中国碳纤维最大的应用领域。

风电新增装机叠加渗透率提升，中国风电叶片用碳纤维需求CAGR有望达到60%。目前我国碳纤维的需要主要是由海外的风 机装机需求带来，而国内受制于终端成本束缚与主机厂设计能力不足，碳纤维渗透率仍处于较低水平，21 年国内风电叶片的碳纤 维需求仅为 5289.6 吨。但是随着碳纤维生产成本的进一步下降，以及风电主机厂的设计能力进一步提高，国内的风电需求有望在

 中国碳纤维市场供应集中，快速增长

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据赛奥碳纤维，2021年中国碳纤维原丝的运行产能约为13.6万吨，碳纤维运行产能约为6.3万吨。其中大部分企业的原丝统计，只是用碳丝产能乘以2.5的估算数据，这个只是为了说明这些厂家具备全部或部分原丝供应能力，并非该企业的真实原丝产能，其中 只有吉林化纤集团的6万吨产能是准确数据，除了自供，还向海内外市场销售原丝。

国内碳纤维行业同样产能集中。以运行产能统计，行业前三大企业吉林化纤集团、中复神鹰和宝旌碳纤维，同样也为全球前十

大企业，产能占比达到60%，与全球碳纤维行业格局相似。

2021年，碳纤维行业众多企业扩产。吉林化纤集团：在十四五期间完成20万吨原丝，6万吨碳纤维及1万吨复合材料的宏伟计划 规划了庞大的扩产计划：组建了国兴碳纤维及凯美克，在2021年完成了1.6万吨碳纤维的扩产，2022年预计2.7万吨新增碳纤维产能；中复神鹰在快马加鞭实施其西宁20,000吨的扩产计划；宝武旗下的宝旌碳纤维在2021年扩建了一条2,500吨碳化线，在2022年初宣布 并开工了宝万原丝建设计划。旗下另一服务于航空航天的太钢钢科，在2021年内完成了1,800吨碳纤维产能建设。新创碳谷建设1.8 万吨大丝束项目，完成了其中的6,000吨产能建设，2022年正在加紧安装调试另外1.2万吨的产能，预计今年内投入生产。上海石化 的1.2万吨大丝束项目正在抓紧建设，预计在今年实现6,000产能输出；中简科技也宣布了定增扩产的18.67亿元的1,500吨碳纤维及制

优势。未来中国碳纤维产业仍需努力形成具有国际竞争优势的产能。

资料来源：《2021全球碳纤维复合材料市场报告》，首创证券 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明

碳纤维复合材料：一维碳纤维与基体充分结合变成致密的三维结构过程。

根据碳纤维在树脂基碳纤维复合材料中65%的比例计算，2021年全球树脂基碳纤维复合材料需求量约为18.15万吨，同比增 10.4%，预计2025年达到28.51万吨，未来4年年均增速约12%。

2021年，全球的碳纤维复材收入约为200.5亿美元，同比增长33%，尽管依然有商用航空市场低迷的影响，但是，其他如军机、无人机市场急剧增长；除了汽车行业受BMW 2021年中停产I3的影响外，其他应用分市场均有增长。

从细分领域来看，类似于碳纤维需求，尽管航空航天的质量需求占比不及风电叶片，但是航空航天的市场规模占比却远超风电

叶片。这主要是因为除了两者所需的碳纤维价格有差别，各自的复合材料制造工艺及附加值也大不相同。航空复材有碳纤维-预浸 料-分切-自动铺放-热压罐-检验-机加-装配等繁琐的工艺，而风电则是碳纤维-拉挤成型-碳板，之后就直接进入叶片的大总成的环节，两者的研发繁琐程度完全不同。另外，航空结构通常采用积木式验证方法，从材料到结构，一步步验证，而风电碳板主要对碳板做

性能测试。两者的研发周期也完全不同，一款新的复材要进入机型，周期起码十年，风电碳梁通常1-2年完成。

2020年，由于疫情对美国航空航天市场的重挫，中国市场第一次赶超美国，成为全球最大复合材料市场。2021年，中国市场 继续占据第一的地位。其中体育器材几乎占据全球的90%，这是中国复合材料市场的压舱石；风电碳梁的收入，几乎占据全球市 场的60%，这是对市场的重大贡献。另外中国航空航天市场也有一定的规模，这是激发产业技术进步的重要源泉。

2020年，由于航空航天市场受疫情重挫，以及风电叶片和气瓶领域的蓬勃发展，缠绕拉挤工艺第一次超越预浸铺放工艺，成为碳纤维世界第一大工艺。2021年，缠绕拉挤工艺再次超越预浸铺放工艺，保持业界第一大工艺的地位。随着风电与气瓶应用 的增长，这个第一的地位短期内无法撼动。

预浸铺放工艺，作为实用性最广、应用经验最成熟的材料形态及成型工艺，几乎所有的应用均会在第一时间想到它，然后在

应用过程中再摸索特点，发现更高效简化工艺，比如风电梁帽的开发历史，就是从预浸铺放过渡到厚重织物，再到拉挤板材。预

制体工艺近几年增长很快，主要是因为光伏炉所需的热场碳碳复材的迅猛发展而推动的。

树脂基占据碳纤维复合材料的81%，是最重要的复合材料类型，除此之外，还有陶瓷基、金属基等。

图24 全球树脂基碳纤维复合材料市场区域、制造工艺及基体占比

36.1%

28.8%

资料来源：《2021全球碳纤维复合材料市场报告》首创证券
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据赛奥测算，2021年，中国碳纤维复合材料的总量约为9.6万吨，产值约为699.18亿元。

2020年，体育复材的领导地位首次被风电叶片大幅度超越，2021年，体育复材的领导地位再次被风电大幅度超越，这个 格局预计会继续延续下去，而且风电与体育两大应用主导市场的格局会持续多年。

在产值方面，2020年，航空航天复材首次超越了体育器材，成为最大金额的分市场。但是2021年，由于体育器材的较高速 增长，又反超航空航天，成为第一的分市场。2021年，碳碳复材收入约74亿，迅速成为第三大应用市场。

压力容器,

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四、国内化工企业积极布局碳纤维行业

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 4.1 腈纶产业经验是发展大丝束碳纤维的基础

腈纶即为聚丙烯腈纤维，同PAN基碳纤维原丝相同，均是由丙烯腈单体聚合纺丝而得，只是两者对分子量、纺丝长度等要求

有所不同。可以说腈纶“大而粗犷”，碳纤维“小而精致”，腈纶产业经验是发展碳纤维的基础，尤其是大丝束。近些年，由于

其他化纤的竞争替代，腈纶市场逐年萎缩，而PAN基碳纤维则处于蓬勃发展的态势。

世界碳纤维巨头，大都曾是腈纶工业的巨头，原丝制备技术是源于腈纶工业的。东丽旗下的卓尔泰克在墨西哥和匈牙利拥有

9万吨腈纶装置，已经基本改造成原丝装置。三菱的腈纶装置因为亏损而关闭了一些，目前仅剩下4万吨/年产能，大丝束原丝技术

很强，一直供应SGL。

国内同样是腈纶行业龙头积极向碳纤维转型。吉林化纤集团是国内最大的腈纶产业集团，旗下包括吉林吉盟、吉林奇峰、河

北艾科瑞共36万吨/年腈纶产能，而中石化上海石化具有12万吨/年腈纶产能，均积累有多年的原丝制造经验。

我们所关注的布局碳纤维领域的化工企业包括吉林化纤、吉林碳谷和上海石化，其中吉林化纤和吉林碳谷均来自于国内最大

的化纤产业集团吉林化纤集团，而上海石化本身就具有多年腈纶产业经验。

图27 国内腈纶市场萎缩 图28 国内企业腈纶产能

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资料来源：百川盈孚，首创证券 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明 资料来源：百川盈孚，首创证券

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公司主要从事粘胶纤维的研发、生产和销售，产
品以粘胶长丝为主，同时配套粘胶短纤。近年来不断
向碳纤维领域拓展，培育新的利润增长点。

粘胶纤维是以天然植物纤维（棉、木、竹等）为

原料制造出来性能更好的再生纤维素纤维。100%纯 天然材质，自然生物降解、无添加、无重金属、无有 害化学物，对皮肤亲和无刺激，是一种性能优良的环 保型“绿色”纤维，产品分为粘胶长丝和粘胶短纤。

粘胶长丝又叫人造丝，是天然真丝的替代品，具 有光滑凉爽、透气、抗静电、染色绚丽等特性，在主 要纺织纤维中含湿率最符合人体皮肤的生理要求，主 要应用于高端服装和家用纺织品。

资料来源：首创证券
图30 吉林化纤控股股东为吉林化纤集团

粘胶短纤又称人造棉，具有“出于棉而优于棉”
的特点，其生产原料资源丰富，制造成本低，具有吸
湿性好，易于染色，织物穿着舒适的特点，广泛应用
于纺织领域。

公司控股股东为吉林化纤集团，实际控制人为吉
林市国资委。

资料来源：公司公告，首创证券

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2020年，公司新增加12万吨/年粘胶短纤产能，贡献了6.94亿元的营收，营收占比27.7%，但是由于行业产能过剩，而国内 及出口需求下滑，价格下跌，企业亏损，公司粘胶短纤毛利亏损1.47亿元。公司作为粘胶长丝行业龙头企业，具有一定市场影 响力和控制力，盈利能力相对平稳，但是因为疫情影响，需求下滑，粘胶长丝营收仅为17亿元，同比下降27.8%，多重不利因 素影响下，公司归母净利润亏损2.33亿元。

2022年3—5月期间，由于吉林市疫情影响，公司未能在5月31日之前发布2021年报。据业绩预告，2021年国内外市场较 2020年有所好转，尤其产品销售量的增长带来一定减亏作用，但受原辅材料及能源价格上涨影响，导致产品成本大幅上升、毛 利下降，预计2021年净利润仍然亏损1.05—1.3亿元。

疫情终将过去，化纤行业需求终会复苏，特别是2021年底公司1.5万吨/年差别化连续纺长丝二期项目建成投产，公司粘胶 长丝的盈利能力将进一步增强，龙头地位愈加稳固。另外，公司积极布局碳纤维领域，切入新材料赛道，培育新的利润增长点。

资料来源：wind，首创证券 资料来源：wind，首创证券 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明

1、吉林凯美克（公司持股100%）主要从事小丝束碳纤维生产，拥有600吨/年1K、3K小丝束碳纤维生产能力。

2021年2月，凯美克拟投资1.98亿元引进国际国内先进设备，生产1K、3K小丝束特殊领域应用的碳纤维，形成年产碳纤维600 吨的规模。2021年10月，凯美克年产600吨1K、3K碳纤维的一条生产线开车成功，另一条生产线也在调试中。

2、吉林宝旌（公司持股49%，浙江宝旌持股51%）主要从事大丝束碳纤维生产，具备8000吨/年25-50K大丝束碳纤维生产能力，计划2025年底前形成1.2万吨碳纤维产能。

浙江宝旌最终控股股东为中国宝武钢铁集团有限公司，实际控制人为国务院国资委，因此，吉林宝旌最终控股股东为中国宝

武，实际控制人为国务院国资委。

3、2021年11月，吉林化纤宣布投入14.59亿元，用于1.2万吨碳纤维拉挤板材的建设，向碳纤维复合材料领域延伸。

4、吉林国兴碳纤维（吉林化纤集团持股100%）主要从事大丝束碳纤维生产，具备1万吨/年大丝束碳纤维生产能力，在建产能 5000吨/年，未来有望注入上市公司。

国兴碳纤维原名方大江城，是方大炭素的控股子公司（当时方大炭素持股70%，吉林炭素持股30%）。2020年7月和12月，吉 林化纤集团先后承接了方大炭素持有的70%股权和吉林炭素持有的30%股权，至此国兴碳纤维成为吉林化纤集团的全资子公司。

国兴碳纤维长期亏损，资不抵债。 自化纤集团控股以来，生产经营逐步好转，2021年1-9月，国兴碳纤维第一次实现经营盈 利，但是由于历史负担沉重，截至2021年9月末，其净资产仍为负数。

国兴碳纤维作为化纤集团先行收购并培育的资产，由于生产管理及财务状况等原因，尚不具备注入上市公司的条件。2022年 3月18日，吉林化纤集团出具承诺：自本承诺出具之日起3年内，化纤集团将采取包括将国兴碳纤维控股权注入上市公司在内的符 合国有资产监管、证券监管的相关措施，以进一步保护上市公司和中小股东利益。

2021年1月，吉林化纤集团宣布，在十四五期间完成20万吨原丝、6万吨碳纤维及1万吨复合材料的宏伟计划，公司作为其中 重要的参与者，未来有望与吉林碳谷携手创造国内碳纤维“原丝—碳丝—复材”一体化产业集群，开启发展新篇章。

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公司于2008年12月由吉林奇峰化纤出资组建，具有20多年腈纶产业经验，主要从事聚丙烯腈基碳纤维原丝的研发、生产和销售。2015年，奇峰化纤将其所持有的吉林碳谷100%股权经过吉林市国盛资产管理有限公司而最终转让给吉林市国兴新材料产业投资有限 公司，同年将国兴新材料所持有的35%股份转让给吉林九富资产经营管理有限公司。经过多年发展变迁，至2021年底，吉林市国兴 新材料产业投资有限公司持有公司49.98%股份，为公司的控股股东，吉林市国资委是国兴新材料的控股股东，持股比例100%，故 吉林市国资委为公司实际控制人。

公司碳纤维原丝的发展与国际碳纤维巨头类似，在多年腈纶产业经验基础上，经过多年技术攻关，产品结构已经从军工级别小 丝束产品（ 1K、3K、6K、12K、12S)为主，发展到工业民用级别大丝束产品（ 24K、25K 、48K ）为主，小丝束、大丝束产品齐 头并进的新局面，全部产品碳化后均可以达到T400 的稳定大规模生产，部分产品亦实现了碳化后T700 的稳定规模生产。公司目前 具备4.5万吨/年碳纤维原丝生产能力，已发展成为全球知名的大丝束碳纤维原丝供应商。

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公司自2008年成立以来，一直专注于碳纤维原丝的研发、生产和销售，产品从最初的小丝束碳纤维原丝，扩展到目前以销售大丝 束碳纤维为主，同时拥有全品类碳纤维原丝，发展历程可以以2016年为界，分为两个阶段。

1、2008-2016年，主要攻关小丝束碳纤维原丝
碳纤维强度显著依赖于原丝的微观形态结构及其致密性，质量过关的原丝是碳纤维稳定生产、行业发展的基础。吉林碳谷在原奇

峰化纤20年腈纶制备基础上进行研发、摸索，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，并成功实现了军工级别 的1K、3K、6K 等小丝束产品，在此技术基础上，公司继续研发了12K/S 类中小丝束碳纤维原丝，于2016 年、2017 年逐步实现了 12K/S 的产业化稳定生产，碳化后可部分达到T700 的水平，打破了国际碳纤维巨头在原丝生产技术上的垄断情况。

2、2016年至今，研发并突破大丝束碳纤维原丝
吉林碳谷顺应工业、民用市场对碳纤维的需求逐年增长，以及我国大丝束碳纤维市场的潜力，于2016 年下半年开始研发大丝束碳 纤维原丝。公司研发伊始即定位于做高性价比的工业用大丝束碳纤维原丝，已于2018 年实现了24K、25K 产品的规模化生产，于2019 年实现了48K 产品的规模化生产，产品碳化后可达到T400 水平；未来公司将继续在大丝束领域加大研发投入，力争未来五年实现35K、50K、75K、100K、480K 等系列产品稳定大规模生产，使公司成为全球知名的大丝束碳纤维原丝供应商。

图35 公司先后攻克小丝束和大丝束原丝生产技术

资料来源：公司公告，首创证券

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 主营业务进入成长快车道

公司营收在2019年出现大幅增长，主要因为公司在2019.6—2020.6期间进行了丙烯腈贸易，2020年下半年开始就终止了 丙烯腈贸易，2021年未开展贸易业务，其他业务收入大幅下降，但仍然实现营业收入12.09亿元，同比增长9.71%，主要原因 是随着大丝束民用、工业用产品市场迅速开拓，公司产能有序释放，主要产品碳纤维原丝销售快速放大，主营业务收入较 2020 年增长104.14%。

2019年以前，公司连续多年亏损，主要是因为当时大丝束产品尚未成熟，市场认可度不高，产能产量低，同时持续进 行大丝束碳纤维原丝产品的研发和定型，直至2019年公司基本产品定型完成，实现了规模化稳定生产，质量不断提升，市 场认可度越来越高，产能逐步释放，2020年实现扭亏为盈。2021年，公司产品获得市场广泛认同，市场需求旺盛，产能继 续释放，同时产品售价上涨，实现归母净利润3.15亿元，同比增长126.09%，盈利保持高速增长。

资料来源：wind，首创证券 资料来源：wind，首创证券 请务必仔细阅读本报告最后部分的重要法律声明

除2019年、2020年公司开展丙烯腈贸易业务之外，其他年份碳纤维原丝均是公司主要利润来源，2021年碳纤维原丝营业收 入占比92.6%，毛利占比达到94.3%。

近年来碳纤维原丝毛利率整体稳步提升，2021年达到41.42%，预计未来随着原丝产能持续释放，规模效应日益显著，毛利 率仍有上升空间。

在碳纤维原丝的成本构成中，原料成本占据大部分，2020年这一数值为61%，其次为制造费用，占比18.7%，能源动力占比 16.9%。

表7 吉林碳谷柔性生产线灵活满足市场需求

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碳纤维原丝的生产工艺主要分为聚合过程、制胶过程（原
液）、纺丝过程三个过程。公司在国内是首家采用三元水相悬
浮聚合两步法生产碳纤维聚合物，DMAC 为溶剂的湿法两步法
纺丝技术，配以后续的原丝凝固成型技术和初生纤维的后处理
技术，形成了贯穿全流程的技术组合，形成了较高的技术壁垒。

聚合是制备原丝至关重要的步骤。公司所特有的三元水相
悬浮聚合技术聚合反应速率快，克服了溶液聚合后期体系粘度
增大导致换热、脱单困难等难题，具有传热效果好、反应平稳
均衡、聚合釜不易结疤等优点，聚合釜体积放大后质量更趋稳
定，解决目前单个聚合釜生产能力较小问题，易于大规模、低
成本、工业化生产。

图41 吉林碳谷原丝生产工艺

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（1）无机氧化还原三元水相悬浮聚合工艺技术
依托自主研发的无机氧化还原引发剂，三元水相悬浮聚合法合成PAN 共聚物生产技术，公司建成了万吨级PAN基碳纤维原丝生产 线。经过7-8年的工艺调整和摸索，合成工艺条件已经固化，聚合物的产品质量稳定提升，为纺丝的稳定原液制胶提供了保证。该方 法解决了聚合釜易结疤的问题，减少了聚合引发体系中金属离子的含量，提高了下游原丝碳化强度。同时水相体系内部热量的均衡性

更易把控，聚合反应过程可以均匀进行，使聚合物的分子量分布变窄，有效提高聚合物溶解效果，提高后续纺丝纤度均一性。

（2）DMAC 湿纺两步法纺丝技术
国内其他碳纤维原丝生产厂家都采用一步法，而DMAC 湿法两步法纺丝工艺属公司非专利技术。与一步法相比，二步法的特点是 增加了水洗去除聚合物中的杂质和金属离子的过程，所以聚合物纯度更高。

（3）碳纤维原丝凝固成型技术
在湿纺过程中，原液细流进入凝固浴后，表层首先与凝固浴接触，进行传质、传热，很快凝固成一薄层，凝固剂通过这一薄层扩

散至原液细流内部，同时原液中溶剂向凝固浴扩散，这是一个双扩散过程。影响纺丝成形的因素包括原液中固含量、原液粘度、原液

压力、凝固浴条件等。经过凝固成型，细流转化为初生纤维。

（4）初生纤维的后处理技术
初生纤维应进行后续处理才能获得高质量原丝，牵伸处理使纤维中聚合物分子链沿纤维轴取向排列，进一步提高其取向度，改善

纤维的力学性能。通常采用多次牵伸达到，甚至在饱和蒸汽条件下高温牵伸，由此可以获得高强度、低纤度的高质量原丝。

表9 吉林碳谷贯穿生产全流程的核心技术

资料来源：公司公告，首创证券

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经过十多年的技术、管理积淀，公司突破了大丝束碳纤维原丝稳定大规模的生产技术，一级品率、满筒率逐步提升，产 品碳化后主要性能介于T400—T700 之间，可以满足军工、航天、风电、轨道交通、汽车、体育及建筑等领域的绝大部分性 能要求。

碳纤维原丝市场竞争程度低，公司一家独大。据赛奥碳纤维，2020年全年国内碳纤维消耗量为48,851吨左右，其中1.85 万吨为国产。换算成碳纤维原丝，2020年国产碳纤维原丝共消耗约3.885万吨。公司2020年国内销量合计19524.64吨（扣除出 口部分），约占国内碳纤维原丝消耗的一半份额。其余原丝多是碳纤维企业自备，并不向市场出售，仅有零星企业的小批量 出售，以及零星的进口，如果计算公司在市场中销售的原丝占比，预计达到90%左右。

公司原丝产能快速扩张，龙头地位更加稳固。根据公司产能规划，计划未来2-3 年时间，新增15-20万吨左右的原丝产能。2022年预计新增4—6万吨/年产能，另外公司在新产线的建设中逐步推进设备国产化，叠加规模效应，成本降低，产品的性 价比仍有提升空间，未来市占率有望进一步提升，公司在原丝领域的竞争力进一步加强。

吉林碳谷位于吉林市“国家碳纤维高新技术产业化基地”，基地内有从化工源头到终端产品完备的产业链，即丙烯—丙 烯腈—聚丙烯腈基碳纤维原丝—碳纤维—碳纤维下游制品。未来公司将于吉林化纤集团旗下吉林化纤、国兴碳纤维等企业共 同打造碳纤维产业集群。

表10 吉林碳谷原丝碳化后性能指标

资料来源：公司公告，首创证券

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上海石化是中国主要的炼油化工一体化综合性石油化工企业之一，主要把石油加工为多种石油产品、中间石化产品、树脂和塑料及合成纤维（以腈纶为主，少量涤纶）。公司拥有50年的石油化工生产经营和管理经验，具有较强的整体规 模实力（ 2021年累计加工原油1376.44万吨，生产成品油796.88万吨，主体商品总量1344.68万吨）。

公司地处中国经济最活跃、石化产品需求旺盛的长三角核心地区，拥有完备的物流系统和各项配套设施，邻近大多 数客户，这一地理位置使公司拥有沿海和内河航运等运输便利，在运输成本和交货及时方面有竞争优势。

公司利用炼油化工一体化的优势，不断优化产品结构，提升产品质量，开发新产品，如公司利用多年的腈纶生产经 验积极向碳纤维领域拓展。

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2020年，新冠疫情全球蔓延、国际油价出现短时历史性暴跌、市场需求大幅度萎缩，我国石化行业发展遇到重大挑 战，石化产品量价齐跌，公司营收和归母净利润降至多年以来的低点。

2021年是全球经济快速复苏，在供需错配、货币宽松等因素推动下，全球能源和大宗商品价格大幅攀升，国内石油 和化工产品价格上涨明显，一些主要大宗化学品价格创历史新高，总体产品价格上涨幅度大于原料成本上涨，尽管2021 年公司实施了历史上规模最大的一次装置检修，原油加工量1376.44万吨，同比下降6.18%，公司业绩依然跟随行业复苏 脚步触底反弹。

公司95%以上的原油需要进口，原料端完全跟随国际油价波动，但是产品端销售和价格却受到国家控制，公司无法 通过提高石油产品的售价来完全弥补成本的上升，也会影响公司盈利水平，尤其在原油价格高位时影响更大。

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 石油产品（汽油、煤油、柴油）贡献主要利润

石油产品包括柴油、汽油、航空煤油，一直为公司主要利润来源。2021年营收占比61.7%，而且由于石油产品 一直维持30%左右的较高毛利率，所以毛利占比更高，2021年达到95.4%。

 合成纤维近年来一直为利润拖累项

合成纤维主要为腈纶产能，还有少部分涤纶。该部分体量比较小，2021年营收占比仅为1.5%。近年来由于下游纺织 行业需求疲软，装置检修或者闲置等影响，毛利持续为负值。2021年毛利亏损5.31亿元。另外由于部分装置闲置或技术落 后，2021年对合成纤维分部计提长期资产减值准备1.36亿元。利用盈利不佳的合成纤维产能，向碳纤维领域拓展和延伸，将会是优化产品结构，增强盈利能力的重要转型之举。

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 碳纤维领域布局

公司利用腈纶工业的技术和经验，自2016年开始研发48K大丝束碳纤维原丝技术，2018年获得突破，已经在该领域积 累了多年的研发经验，布局了包括原丝、碳化、复合材料的碳纤维产业链。另外由于公司的石油化工产业背景，具备“原 油——碳纤维复合材料”全产业链一体化优势。

1、2021年，1500吨/年PAN基碳纤维二阶段项目氧化炭化生产线6月份建成投产，完成北京2022年冬奥会碳纤维火炬“飞扬”量产工作。

2、百吨级高性能碳纤维试验项目2021年获得环评批复，截至2021年底工程进度29.44%。

3、2021年1月4日，总投资35亿元的2.4万吨大丝束原丝、1.2万吨48K大丝束碳纤维项目正式开工，2021年底工程进度 36.68%，计划2022年建成一阶段项目，达到年产能6千吨，2024年全部建成投产。

4、2021年碳纤维复合材料获航空航天质量管理体系认证，并首次成功应用于高速地铁。

2021年，公司发布“十四五”发展规划纲要，明确“炼油向化工转、化工向材料转、材料向高端转、园区向生态转”的发展思路，未来公司将继续加快碳纤维核心技术攻关，如以大丝束碳纤维为基础的复合材料成型技术，完善“原油——丙烯腈——腈纶——原丝——碳纤维——复合材料”全产业链布局，做大做强碳纤维。

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风电新增装机不及预期；碳纤维行业需求增长不及预期；原料价格大幅上涨；产品价格大幅下行；

公司项目进展不及预期。

化工新材料之一：碳纤维行业深度报告

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行业深度报告  证券研究报告 分析师简介

翟绪丽，化工行业首席分析师，清华大学化工专业博士，有6年实业工作经验和3年金融从业经验，曾就职于太平洋证券，2022年1月加入首创证券。

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