碳纖維設備行業專題研究：拐點可期，兼具確定性與爆發力一、碳纖維：高性能纖維，多元化應用場景（一）碳纖維產業鏈：高性能纖維，產品類型多樣復合材料（Compositematerial）是對應于單一材料（金屬、無機非金屬和有機高分子材料）的概念，通過將單一材料復合制造，以彌補單一材料的缺陷。典型的復合材料為纖維增強樹脂基體復合材料，高性能纖維增強體很大程度上決定了這類復合材料的力學性能，是復合材料制造的核心。碳纖維（CarbonFiber）是高性能纖維的一種，是由有機纖維經碳化以及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。整個碳纖維產業鏈包括原料提取、原絲制造、碳纖維制造、碳纖維復材等。首先，產業鏈上游企業先從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中制得丙烯，并經氨氧化后得到丙烯腈；丙烯腈經聚合和紡絲之后得到聚丙烯腈（PAN）原絲；然后，產業鏈中下游企業再經過預氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維；碳纖維可制成碳纖維織物和碳纖維預浸料；碳纖維或織物與樹脂、陶瓷等材料結合，可形成碳纖維復合材料，最后由各種成型工藝得到下游應用需要的最終產品。碳纖維復合材料中最主要的類型為碳纖維樹脂增強復合材料（CFRP），其產值占所有CFRP的80%左右。CFRP和其他樹脂基復合材料的成型工藝差別不大，主要分為兩類：一類為預浸料鋪放成型，即生產預浸料后通過壓力罐或其他摸具，在一定溫度和壓力下壓擠成型；另一類不需要生產預浸料，直接將碳釬維（或織物）和樹脂混雜在一定模具內成型，包括RTM、拉擠板和纏繞成型工藝。各種工藝成本、用途不同，但總體來看對設備投資要求較高，且與下游應用聯系深入。碳纖維產品眾多，主要通過三類標準進行分類：（1）原料標準：分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基、粘膠基碳纖維，后兩者生產困難，因此目前主流為PAN基碳纖維；（2）絲數（束）標準：一束碳纖維有多條纖維絲繞合而成，包括1K、3K、6K、12K、24K、48K等，不同絲束制造難度和成本不同；（3）性能標準：力學穩定性是評價承力材料的首要標準，常采用抗拉強度（可理解為承載能力）和抗拉模量（可理解為剛性）衡量，可以認為強度和模量越高則性能更高。據此可將碳纖維分為高強型、高強中模型、高模型（應用較少）、高強高模型四類。不同類型的碳纖維有不同的應用，按照應用可將碳纖維分為三類：（1）航空航天用小絲束：精細化要求下，目前航空航天幾乎僅應用3K、12K小絲束產品，性能跨度大，但相比于民用質量要求高；（2）民用/工業用小絲束：一般絲束越大成本越低但性能也越低（后續有解釋），該品類兼顧成本與性能，應用范圍涵蓋工業各領域、規模最大；（3）民用/工業用大絲束：48K以上絲束的碳纖維，成本最低，性能僅覆蓋T300-T700級別，主要用于對成本要求高的風電、汽車等工業領域。此外，由于東麗公司在行業內的領先地位，盡管不同公司對其不同性能的產品有不同命名方式，業內多將之對應為東麗公司的產品命名方式，即T系列對應高強型及高強中模產品、MXXJ系列對應高強高模產品，本文亦默認采用此方式進行闡述。（二）歷史復盤：新興應用不斷涌現，成本優化是當前矛盾性能優異，增長源于滲透率提高和下游產業規模擴張。CFRP本質是新興事物，增長代表著對舊有材料的替代。從性能上看，碳纖維及CFRP性能最為優異，這是驅動其增長的直接動力。具體而言，除耐腐蝕耐高溫等等優點外，高強度、高模量、小密度是碳纖維及其復合材料的突出特點。采用比強度、比模量（即強度、模量除以密度）衡量衡量不同材料力學性能并對比發現，碳纖維及其復合材料性能明顯優于其他增強纖維及材料。例如，T800級碳纖維比強度為和比模量分別為S玻纖的1.5倍和11倍，T700/環氧樹脂單向復合材料比強度和比模量分別為S玻纖/環氧樹脂單向復合的1.5和3.5倍，是各類合金的8倍和4倍左右。需求牽引下，碳纖維始終保持高增長態勢。過去因滲透率提高和下游產業穩步增長，全球碳纖維需求量從2005年的3.3萬噸快速增長到2020年的10.7萬噸，CAGR為8%且未見放緩態勢。我們可以人為將需求結構劃分為幾個階段：1960S-1980S主要需求源于航空航天領域，1980S-2010新需求源于體育、建筑等民用市場，2010S高速增長動力源于工業市場。細分下來，汽車領域的穩定滲透、風電和壓力容器的快速發展和碳碳復材領域的新需求涌現是工業領域主要動力。性能優化帶動滲透率提高難以期待，成本將是未來限制增長的主要瓶頸。滲透率提高的驅動力之一為性能優化，但是僅僅是入門級性能的T300-T800高強型碳纖維及復合材料僅在性能方面就足以應用于大多數場景，該類產品在1980S就研發成功并已實現穩定生產，更高性能的產品也基本在2010年左右研發成功，目前碳纖維產品在性能上優化空間有限，高性能產品帶動的新需求也較為有限。二、下游需求：多應用驅動，短中長期需求確定性強中國碳纖維需求更高速增長，需求結構與全球差異大。2015-2020年之間中國碳纖維需求量的CAGR達到24%，而全球增速約8%。2020年中國碳纖維需求量達4.88萬噸，全球占比約46%。但同時中國需求結構和全球表現出較大差異，在體育休閑、建筑等領域需求較大，而在航空航天領域需求較理論值小。中國民用（體育、建筑）領域碳纖維應用成熟，未來需求隨下游規模產業穩步擴大而穩步增長，但工業領域在短期、中期、長期中分別有光伏、風電、氫燃料汽車的需求支撐，航空航天領域單位價值大，且國產大飛機也有望在長期視角下對需求起到有力支撐。（一）短期：近剛性需求，光伏擴產+滲透率提升與碳纖維增強樹脂材料（CFRP）相比，碳碳復材（CFRC）除了具備高模高強低密度優點外，還具備耐高溫的突出特點，在2000℃下仍能維持性能穩定，但同時制備復雜導致價格昂貴。最初CFRC主要應用于航空航天與國防領域，場景涵蓋噴管、燒蝕放熱器件、剎車裝置等，單價高但用量少；后來拓展到民用領域，主要應用到單晶拉制爐、多晶鑄錠爐熱場系統部件中，包括坩堝，導流筒等。光伏硅棒制備熱場材料是CFRC最大的應用場景，碳纖維對傳統石墨材料的替代性強。在性能上，碳碳復材相比石墨材料具備耐壓和抗彎剛度高、導熱率低、耐熱沖擊性強、可設計性高等優點。據《碳纖維技術發展趨勢及應用》，CFRC使用壽命為石墨材料的10倍左右，而價格僅為6-8倍（2018年數據），性價比較高，替代石墨確定性強。因此，CFRC在各領域綜合滲透率從2010年的不到10%快速提高到60%左右。滲透率仍將穩步提升，下游產能快速擴張，短期光伏領域碳纖維需求有望翻倍：（1）滲透率穩步提升：在硅片降本的背景下，硅片生長設備大型化已成趨勢，單晶硅拉制爐容量從2011年左右的16-20英寸熱場快速發展到現在的32英寸熱場。等靜壓石墨作為由石墨顆粒壓制成型的脆性材料，已經在安全性方面不能適應大熱場的使用要求，因此光伏單晶硅熱場尺寸越大，替代率越高；（2）下游擴產持續進行，預計2021和2022年硅片新建產能規模將達到300GW，較2020年的66GW有擴產數倍。CFRC制品生產商金博股份及碳纖維供應商中復神鷹近兩年平均營收增速均在100%以上，印證了宏觀邏輯。此外，據《碳纖維技術發展趨勢及應用》，熱場材料是耗材性質，需求量隨設備保有量及產量增加而增加，單臺單晶爐年消耗量達到130kg，多晶鑄錠爐年消耗量達270kg，因此預計需求爆發后將維持穩定。（二）中期：風電有望迎來拐點，需求躍遷式增長可期傳統的風電葉片中，玻纖得到了廣泛的應用，其占成本和重量的比重均達到50-70%。玻纖增強樹脂基體復合材料（GFRP）在葉片中的存在形式主要包括兩類：（1）充當梁帽材料，主要形式是單軸向（UD）纖維復合材料；（2）在抗剪腹板和殼板中，以多向軸向復合材料的形式充當外側蒙皮材料。碳纖維在性能方面可實現對玻纖的完全替代，優勢隨大型化而遞增。（1）性能：T300級纖維/環氧樹脂復合材料和S玻纖/環氧樹脂復合材料相比較，兩者抗拉強度接近，但前者抗拉模量是后者的3-4倍，且密度低約30%。（2）大型化影響：隨大型化風機出現共振、主梁帽層間失效、葉根疲勞失效、扭轉變形嚴重等問題的概率也大增，CFRP高模量、高強度優勢在此背景下尤為突出，碳纖維的優勢更加突出。根據Gurit的數據，僅考慮材料成本時，采用碳纖維制作梁帽已經初步具備經濟性。（1）纖維成本：CFRP密度為GFRP的30%，相同性能下可以做得更薄，進而使得碳纖維梁帽的重量僅為玻纖梁帽的25%-35%左右；（2）其他部件成本：由于葉片大大減重，機艙軸承等重量也可降重，進一步降低物料成本；（3）總體來看：采用預浸鋪放和拉擠成型工藝制作碳纖維梁帽，相比于當前主流的RTM玻纖梁帽，葉片長50m情形下，葉片物料成本將分別增長7.54%和4.57%，整體成本分別增長0.53%和0.13%；葉片長度75m情況下，葉片物料成本將分別增長22.5%和16.86%，整體成本分別增長2.91%和2.05%，已初步具備經濟性。目前主流的GFRP梁帽成型工藝為注射（Infusion）,CFRP的成型工藝包括預浸鋪放

（Prepreg）和拉擠成型（Pultrusion）。拉擠成型工藝最大的優勢在于自動化程度高、固定資產投資小等優勢，使碳梁成本相較于預浸鋪放工藝可降低50%以上，且能更好發揮碳纖維性能優勢。根據STRUCTeam2018年的測算，葉片長80m情況下，相較于當前主流的玻纖注射成型碳梁，采用拉擠成型的碳梁可將葉片成本降低8%以上，加上風機其他部位減重、運輸成本等，則碳纖維梁帽成本完全可低于玻纖梁帽。因此可以看到，2015年Vestas突破風機設計并將拉擠成型工藝應用到碳纖維梁帽后，碳纖維的需求量呈快速增長趨勢。拉擠成型工藝以及專利問題：Vestas在2000年前后收購NEG/Miconera公司后獲得了梁帽的碳纖維拉擠成型工藝專利，直到2010年才正式將之引入風電領域，此前無論碳纖還是玻纖均未采用此工藝。但推廣仍然面臨挑戰，直到2015年Vestas對葉片設計進行了革新，把整體化成型的主梁主體受力部分拆分為高效、低成本、高質量的拉擠梁片標準件，然后把這些標準件一次組裝整體成型。這樣，采用拉擠成型工藝大規模生產梁帽成為了可能。但是拉擠成型工藝只能生產單軸向復合材料，類似風電蒙皮等多軸向復合材料仍需采用注射或預浸鋪放等高成本工藝制作，同時這些部位并非主承力部分，因此這些部位采用碳纖維不具備經濟性。其他廠商如GE、金風也少量應用CFRC生產梁帽，但由于專利問題僅能采用預浸鋪放或注射工藝，成本高昂而難以大規模推廣。20年專利期以及光威復材投資者調研紀要的驗證表明，近年Vestas專利將過期，屆時碳梁拉擠成型工藝有望被推廣到全行業，帶動碳纖維在風電領域的滲透。除了金風在碳纖維方面堅持探索外，2020年11月，遠景能源與某供應商簽訂戰略合作協議，雙方將在風電葉片用低成本大絲束開發、碳纖維拉擠板和售電領域展開深入合作。基于國內外不同情況，我們采取不同的方式測算需求。國外廠商：除Vestas外，國外主要廠商有碳纖維應用經驗且部分機型使用碳纖維，因此我們根據GWEC的數據以及歷史經驗假設每GW用量，預計2025年較當前需求翻倍；國內廠商：（1）需求特征：考慮到國內廠商在葉片設計和供應鏈重整方面的潛在成本，我們認為碳纖維在國內的滲透將從需求剛性的海上風電開始，技術成熟后滲透到陸上風電。同時，碳纖維的需求增長具備一定的躍遷性，即若某廠商完成相關應用驗證，很可能將之大規模應用于產品中，但具體的應用份額和時間點難以確定。（2）測算思路：通過判斷未來大型化趨勢，判斷潛在的完全滲透情況下的需求量，并給予不同的滲透率假設。我們認為，2025年國內廠商風電產品對碳纖維的潛在需求可達10萬噸以上，若海風滲透率達到30%、陸風滲透率達到20%，對應風電碳纖維需求量超過4萬噸。（三）長期：氫能產業鏈潛力大，儲氫瓶有望帶動碳纖維爆發傳統及電動汽車對成本要求高，碳纖維緩慢穩步滲透。汽車是碳纖維的另一傳統應用領域，相較于傳統金屬材料，碳纖維在大多數汽車零部件領域性能相對過剩，在目前成本下輕量化遠不能帶來經濟性。以往市場所預期的新能源汽車輕量化需求并未爆發，主要源于更具經濟性的鋁合金材料的廣泛應用。因此，碳纖維在汽車領域的應用總體上呈現出隨CFGR成本下降、自高端車向低端車、自零部件向車身的緩慢滲透過程，2015-2020年汽車用碳纖維需求量的CAGR僅為6.2%，2020年需求量1.25萬噸。氫燃料汽車性能優異，目前成本尚高。作為新能源汽車的另一大類，（氫）燃料汽車當前已有成熟的車型如豐田Maria投入運行。由于燃料的高能量密度和比能，其在續航里程和續能市場方面優于電動汽車而接近傳統的燃油汽車。在成本方面，根據IICEC的數據，當前氫燃料汽車主流車型等購車成本為電動汽車的一倍左右，且受限于氫燃料的制作、運輸以及加氫站的建設運營，燃料成本5倍于電動汽車，2倍于傳統汽車，這是其普及的主要約束。長期來看，氫燃料汽車有望復制電動汽車成本下降的路徑，并憑借性能優勢而在汽車市場上占據一定份額。根據OFweek的數據，2018-2020年全球氫燃料汽車年均銷量1萬臺，2021年全球銷量1.6萬臺。根據全球主要國家的規劃及IIECE的數據，2025年全球氫燃料汽車保有量或達40萬臺，2030年或達400萬臺，對應年均銷量為7萬臺和70萬臺左右。中國2025和2030年規劃分別為5和100萬臺，對應年均銷量分別為1和20萬臺。剛需疊加大用量，長期中氫燃料汽車的儲氫瓶有望帶動碳纖維爆發。傳統的高壓容器市場主要由工業和醫療需求推動，產品形態為純鋼制金屬瓶（Ⅰ型），盡管具備輕量化和高性能優勢，但囿于成本劣勢，高壓容器市場對于碳纖維需求并不強烈，據東麗數據，全球該領域碳纖維2019年需求僅為4000噸左右。氫燃料汽車中，傳統的Ⅰ型瓶工作壓力在20MPa以下，且質量儲氫密度僅為1%，不能滿足車載需求，Ⅲ或Ⅳ型則為車載所必需。據CompositeWorld，一臺小汽車搭載2個700bar氫氣罐，對碳纖維需求量為75kg，一臺大型汽車搭載4個350bar氫氣罐，碳纖維用量為320kg。在2025年全球與中國氫燃料汽車銷量為10與2萬臺的假設下，全球與中國碳纖維需求分別為20000和5000噸，較2020年需求翻倍。（四）航空航天：短期看新材料驗證，長期看國產大飛機放量減重效益巨大，碳纖維在航空航天領域的需求確定性強。航空航天作業環境復雜、能耗成本高昂，因此對于高性能、低密度材料需求巨大，碳纖維符合這兩點需求，其綜合性能幾乎為現存材料最佳，且密度僅為傳統金屬材料的20-50%，采用CFRP從技術和經濟上都是劃算的。例如，根據中簡科技招股說明書的數據，采用1kgCFRP可替代約5kg鋼材料或3kg鋁合金材料，在大多數飛行設備中將分別帶來2000和1000美元的效益，成本僅為1000美元以下。因此CFRP對于航空航天器材中傳統材料的替代幾乎僅存在技術上的難度，即是否能夠將盡量多品類的CFRP應用到航空航天器材中，這需要時間的積累。到2019年全球航空航天對碳纖維的需求約為23500噸，商務飛機占其中的70%左右。中國航空產業鏈整體弱勢，短期內碳纖維需求幾乎僅來自軍用航空以及航天。這方面的需求有兩大特征：（1）客戶對于價格不敏感，對于交付效率和質量敏感。例如同樣工藝的T300-3K/6K小絲束碳纖維，軍用價格達到3000元/kg，而民用飛機和航天結構價格僅為1000元/kg，這一定程度上源于高質量要求，也源于光威招股書披露的

“專線專用”造成的高成本。（2）高質量碳纖維進口受嚴格封鎖，處于有價無市的局面。例如21世紀初，歐美的禁運導致市場上T300-3K的價格漲到8000元/公斤且有價無市，嚴重影響軍機的生產。即使部分產品封鎖力度小或可通過非正常渠道獲取，但供應穩定性仍然具備威脅。因此軍用航空及航天領域采取“一代材料、一代設計、一代需求”的戰略，即國內廠商突破新產品實驗室制備后，相關航空航天集團在新產品設計時將考慮新材料的應用，設計完成后向相關供應商發送需求函，并在后續進行陸續采購。這樣，供給一定程度上決定了需求，并且需求具備穩定性。三、工藝與規模雙壁壘，塑造價值鏈與供應格局（一）壁壘1：工藝壁壘+高CAPEX投資，生產過程高耗能碳纖維制備過程工藝難度大，首先表現在生產過程變量多。丙烯腈經過聚合、紡絲制成原絲的過程是核心：溶劑種類和配方萬千，每個廠商均不同；聚合過程對溫度和時間控制、乃至攪拌方法都有很高的要求；紡絲成型則是以宏觀設備控制微觀分子規整的過程。原絲的碳化過程對溫度和氣體控制要求高，這一方面對于優質設備

（氧化爐、碳化爐）及相應工藝提出了要求，另一方面也消耗大量電力。工業化生產中，工序的連續性和穩定性為碳纖維制造再添壁壘。前者是指工藝之間環環相扣，某個工藝細節出現問題則必將影響整體產品性能；后者是因為千噸級產量對于設備和環境都提出了更高的穩定性要求。高固定資產投資和生產過程高耗能是行業典型特征，折舊和水電氣成本占比高。根據吉林碳谷等公司數據，一條4000噸原絲和2000噸碳纖維生產線的投資分別為3億、2億元左右；另一方面，生產過程將耗費大量水、電、蒸汽等。（1）吉林碳谷（20000噸產能）原絲生產階段直接成本（主要是丙烯腈）占比55-65%，折舊費用占比10-20%，水電氣占比15-25%，普通千噸產能直接成本占比很可能下降到50%以下；（2）總體來看，中復神鷹7000噸原絲+3500噸碳化滿產產能狀態下，直接材料、水電氣、折舊、人工分別占成本比重為32%、30%、23%、14%；（3）據此可粗略計算碳化階段直接成本占比亦在50%以下，水電氣占比30%左右，折舊費用20%左右。部分廠商因此而選擇能源成本低的地方建立產能以節約成本，例如Zoltek本部位于美國，但全部產能均位于匈牙利和墨西哥；國內廠商如中復神鷹和光威復材的新一輪擴產也分別選址于電價較低的西寧和包頭。生產特征塑造碳纖維產業的價值鏈。以T700-12K碳纖維產品及其復合材料制品為例，1.3kg原絲可制成0.65kg碳纖維，然后摻雜雜樹脂制成1lg復合材料，原絲及碳纖維制備過程中原材料成本占比僅50%，復合材料制備中材料成本占比25%，設備折舊和水電氣貢獻了余下40%以上的直接成本。生產規模對成本結構也有較大影響。（二）壁壘2：規模效應顯著，塑造價格體系高投資高耗能背景下，規模效應是行業另一壁壘。（1）靜態來看，規模效應表現為高產能的產線單位生產成本更低，據測算，1000噸碳纖維產線（含3000噸/年原絲配套產線）和100噸/年碳纖維產線（含250噸/年原絲配套產線）相比，單位生產成本可降低24%；（2）動態來看，產能爬坡對于企業毛利率的改善明顯。以光威集團和中復神鷹為例，在總產能和產品結構沒有發生較大變化時，產能利用率每提升20%，相應單位成本下降10%以上，產能利用率提升40%，則單位成本下降約25%（已考慮直接成本的波動）。可以得出三個推論：（1）相同產能利用率下，千噸級廠商對百噸級廠商具備25%左右的成本優勢，體現出越大越強的特征；（2）廠商可通過改善工藝流程，提高生產效率，以擴大產能并降低成本：例如聚合、氧化、碳化等各環節均有優化空間。需要注意的是，紡絲技術中濕法紡絲和干噴濕紡技術效率差異大，前者紡絲速度約為100m/h，后者則可達到300-500m/h，效率相差巨大；（3）需求是營收和盈利的必要條件：根據上述分析，千噸級產線產能利用率55%是盈虧分界點，例如中復神鷹2016年銷售量2000噸（57%產能利用率）時才扭虧為盈，而產能釋放的牽引在于需求。此外，工藝和規模效應同時解釋了碳纖維的價格體系。（1）同一性能的產品，大絲束生產成本和價格較低，源于大絲束單位時間生產效率（噸/小時）更高，相當于擴大了產能，例如民用T300-3K較T300-48K單位生產成本高100%左右；（2）同一絲束規格下，性能越高則工藝難度越大，成本接近而價格有所差異，例如T700-12K和T700S-12K成本接近而價格相差30%左右；（3）極端情況下，例如軍用T300-3K價格可高達數千元，主要由于生產規模和工藝難度的雙重加成。（三）競爭格局：工藝+規模雙重壁壘，塑造高集中度工藝壁壘下，產品的拓展和產業化是生產廠商首要面對的難題。對于一種產品，實驗室生產、十噸級中試線生產和千噸級產業化之間有較多的差異和困難需要攻克，尤其是工業化產品從實驗室走向千噸級生產或耗時3-5年時間；另一方面，不同性能的產品工藝都有所不同，經驗的復制性較差，新產品的研發亦可耗時數年。規模壁壘下，后發廠商面臨兩難抉擇。由于產能劣勢，后發廠商成本劣于先發廠商，進而難以在市場競爭中釋放產能，長期處于虧損。如果擴產，則需數億乃至數十億的投資壓力；如果不擴產，則無法實現產業化以實現成本下降和充分參與市場競爭。全球供應格局集中，國產廠商較為落后。工藝規模雙壁壘，使得全球產能集中在20家左右的供應商手中，小絲束CR10達到80%；48K以上的大絲束的穩定低成本生產工藝更難，市場幾乎被卓爾泰克（被東麗收購）和SGL壟斷。實際供應較產能更為集中。因為國外廠商如東麗早在2000年初即實現了T300-T700產品工藝和產業的突破，成為先行者，壟斷全球市場。而中國廠商的產業化在2010年起步，2015年興起，2020年平均產能利用率僅為50%左右，海外廠商平均產能利用率為65%，差距較大。四、技術突破與需求支撐，迎來新一輪擴產浪潮國內碳纖維廠商主要分為三類：以中簡科技為代表的航空航天級產品生產廠商，以中復神鷹為代表的民用小絲束產品生產廠商，吉林系為代表的大絲束工業用產品生產廠商。各領域頭部廠商近年來相繼實現了領域內關鍵技術的突破，頭部廠商更是實現滿產，引領了新一輪擴產浪潮。（一）技術突破：高性能、干噴濕紡、大絲束關鍵技術陸續突破航空航天類高性能產品：中簡、光威穩步推進產品突破。在軍方穩定需求的支撐下，中簡科技和光威復材產能不斷釋放，毛利率不斷提高，產品突破穩步進行中。（1）高強型產品：當前中簡科技和光威復材分別可穩定量產T700S-3K和T300-3K，用于軍用航空領域，兩者的T800-12K產品也基本通過驗證，預計短期內可實現產業化。中簡已初步突破T1000級產品，而T1100級產品僅有東麗在2014年研制成功。（2）高模型產品：兩者的M40J-M55J產品需2-3年驗證期，產能在建設中，預計4年左右可量產。民用/工業用小絲束產品：干噴濕紡工藝是降成本與提高競爭力的核心。從原液到紡絲過程主要有兩類工藝：濕噴濕紡與干噴濕紡，區別在于前者噴絲孔置于凝固液中，后者置于空氣中。這導致兩種工藝各方面區別較大，一方面在于干噴濕紡工藝紡速是濕噴濕紡工藝的4-8倍，這提高了生產率，進而降低成本；另一方面干噴濕紡技術紡絲可在空氣層中形成一層致密的薄層，紡出的纖維致密性好，體密度較高。干噴濕紡是新工藝。海外廠商中僅東麗采用該工藝生產T700、T800、T1000產品。而中復神鷹在2013年突破工藝，可穩定生產T300-T700S產品，并于2015年實現率先盈虧平衡，后建成3500噸穩定運行產能，于2020年前后滿產；據投資者調研紀要，光威復材亦2020年底建成T700S、T800S-12K的2000噸/年的產線，目前正處于工藝調試階段，預計2022年初可投產。干噴濕紡工藝使得國內民用小絲束廠商具備成本競爭力。以中復神鷹為例，過去三年平均售價較銷售結構相近的日本廠商低35%左右，接近有成本優勢的大絲束廠商Zoltek。就國內來說，江蘇某廠商2020年銷售均價約149元/kg，成本約136元/kg，產能利用率73%，假設滿產時毛利率可達30%，則成本為104元/kg，較中復神鷹的79元/kg高30%左右，由此可見干噴濕紡工藝的降成本效果。大絲束產品：吉林系整合行業產能，依托碳谷原絲平臺，有望引領全行業技術發展。2018年以前，國內具備48K產品基本生產能力的廠商僅藍星碳纖維一家；2020年左右吉林碳谷突破48K穩定生產工藝，并在2021年H1實現1667噸生產；而上海石化在2018年宣稱突破工藝，并于2021年1月啟動產線建造。吉林碳谷屬于吉林國資委控股，為碳纖維原絲專業生產商，主要客戶包括同一控制下的吉林化纖含子公司吉林美凱克、吉林國興（原方大江城）、碳谷復合材料，統稱為吉林系。吉林系通過入股吉林寶旌，與寶旌系有了股權上的聯系，進而形成深厚的合作關系，后者原為精功集團控股，2020年12月股權轉讓到寶武炭材旗下，包括浙江精業、浙江寶旌、紹興寶旌、吉林寶旌等碳纖維生產企業。因此，吉林碳谷生產原絲，并供應吉林系、寶旌系、方大系碳化廠的產業布局基本顯露頭角，后三者占吉林碳谷營收比60-80%左右。當前吉林碳谷已有、在建、擬建柔性產能分別達2.5、2、10萬噸，同時吉林碳谷實現了千噸級大絲束原絲的穩定生產，在需求牽引下有望實現萬噸級生產，發揮規模效應并進一步降低成本，進而帶動行業發展。（二）需求有望爆發，下游擴產較為激進航空航天：需求確定性強，穩步增長，廠商擴產節奏穩定。在國外封鎖背景下，高性能產品具備供給決定需求的特征，形成“一代產品、一代應用、穩定需求”的周期，即廠商開發出新產品后，下游客戶將之應用于新設備的結構件并加以驗證，通過驗證后后新產品將被應用于后續一系列設備，需求通過訂單形式穩步釋放。當前來看，中簡和光威新一代產品擴產進行中，需求尚未釋放，則未來3-5年或無新產能擴建。民用/工業用小絲束：海外供給受限，疊加強勁需求，國產廠商迎來最好發展機遇。2018年以后，以碳碳復材為代表的工業領域需求劇增，日本自2020年8月起加大碳纖維對華銷售的限制，這進一步擴大需求缺口。國內廠商整體產能利用率從2018年的30%快速提升到2020年的50%，接近盈虧平衡線，而以中復神鷹為代表的廠商在2021年H1基本滿產，同時碳纖維產品漲價20%左右，廠商毛利率提升明顯。目前，僅中復神鷹明確在西寧擴產10000噸，若需求持續，其他廠商有望啟動新一輪擴產。民用/工業用大絲束：風電需求帶動擴產。據光威復材投資者調研紀要，其占Vestas碳梁供應的20-30%，2020年碳纖維需求量為6000噸左右。在此背景下，公司和Vestas合資在包頭建設10000噸大絲束（24K、36K、48K）產能（含配套原絲），首批4000噸預計2022年中投產，這部分產能需求有較大可能得到保障，第二期及第三期6000噸產能預計2025年投產。隨著Vestas專利到期，國內廠商也紛紛加緊相關工藝研發和供應鏈布局。據吉林碳谷招股書及問詢函回復，隨著近年風電葉片市場需求增加，遠景能源在風電葉片用低成本大絲束開發、碳纖維拉擠板和售電領域展開研究；2020年宏發系列（原風電玻纖供應商）開始準備進軍碳纖維碳化業務，并直接向上游企業吉林碳谷采購碳纖維原絲產品。我們統計了國內主要企業當前已經公布的擴產規劃，吉林化纖、新疆隆炬、寶旌等國內企業2025年累計碳纖維產能規劃是26.9萬噸，考慮到當前已有的產能，十四五期間累計新增產能約23.35萬噸。五、下游擴產、設備先行，兼具確定性與爆發力（一）碳纖維設備：與工藝結合緊密，非標與關聯采購常見碳纖維各工段生產設備眾多，價值量及用量和產能、工藝、產品性能息息相關。根據吉林碳谷及中復神鷹招股書，我們構建了碳纖維的設備價值鏈：6000噸/年（按12K計算產能）濕法原絲生產線設備投資4-5億元。其中含1-2條聚合線、4條1500噸紡絲線、1條后處理線以及公共系統。聚合釜為聚合線核心設備，單價約700萬元；紡絲線為紡絲核心設備，含噴絲頭、凝固浴等，單價約5000萬元每1500噸，價值占比50%左右；收絲機為后處理設備，價值及用量與產量線性相關，6000噸原絲產線用量30臺左右，總價值約2300萬元。3500噸/年（按12K計算產能）T300-T800級產品的碳化線設備投資約3億元：含多臺收絲、放絲、驅動設備，以及核心的氧化爐和高低溫碳化爐，其中氧化爐約10臺，總價值量2億元左右；高低溫碳化爐各一臺，單價分別為2000萬、1300萬左右。值得注意的是，高性能級產品碳化線設備價值量明顯更高，例如光威復材1000噸/年

（12K計算產能）軍用T300-3K產品氧化、碳化工段設備價值量分別為1.35和0.97億元左右。產能相差3倍而價值量接近，主要系高性能產品對設備質量及用量要求更高，普通產品只需三段氧化兩段碳化，高性能產品可能經5段氧化及多段碳化。而高模高強產品如M55J則需要石墨化爐，設備要求和價值更加高昂。設備和工藝聯系緊密，非標與關聯采購特征明顯。碳纖維產品生產工藝繁雜多樣，導致了設備采購的兩大特征：（1）設備不具備通用性。例如不同配方的原液粘度不同，紡絲線和牽伸機設計就會有差別，氧化爐碳化爐數量和溫度控制也有差別。因此有實力的碳纖維廠家往往會自主設計生產線以保證生產穩定性和質量，而無實力的廠商則依賴設備商提供整條產線，一些國內廠家引進國外非禁運設備，但缺乏團隊對技術參數和性能指標消化能力；（2）設備關聯采購：非標特性使得有實力的公司設備供應商合作設計，并參與了前期設計、期間設備生產及后端安裝、調試等全流程。因此，碳纖維廠商傾向于選擇向同一集團下屬工程公司采購，以防止技術外泄并保證協同性。典型的如中簡科技、HYPE