碳纖維專題報告：軍品為先，中國碳纖維的特色發展之路

1。 與全球頂尖公司相比，我國碳纖維企業仍存明顯差距

1.1. 全球碳纖維發展歷程:需求引領與科研發展共同推動碳纖維行業發展

軍備競賽帶動碳纖維技術研究突破，20 世紀 50 年代高效能碳纖維材料正式問世。

據王銘輝 《碳纖維複合材料在航空航天領域的應用研究》，碳纖維的誕生可以追溯到 1878 年英國斯旺 和 1879 年美國發明家愛迪生分別用棉纖維和竹纖維碳化製成的電燈泡燈絲。但是由於當時 燈泡鎢絲的價格更加低廉，碳絲沒有得到進一步的發展。直到美蘇爭霸期間，為了 戰略武器 耐高溫和耐燒蝕問題，美國 Wright-Patterson 空軍基地於 1950 年成功研製了粘膠基碳纖維。 至此高效能碳纖維材料才算是正式問世。1959 年美國 UCC 公司研製成功了世界上最早上市 的黏膠基碳纖維 Thornel-25。

20 世紀 60 年代日本研究所突破碳纖維核心製備技術。

1962 年，日本大阪工業技術試驗所 以 PAN 為原料製成碳纖維，同年日本碳公司（Nippon Carbon）開始低模量 PAN 基碳纖維 生產（0。5 噸/月）。1963 年，英國皇家航空研究所打通高效能 PAN 基碳纖維技術途經，並於 1964 年由 CM、RR 公司進行生產。1965 年，日本群島大學發明瀝青基碳纖維，同年美國 UCC 公司開始高模量黏膠基碳纖維生產。1967 年英國 Rollos-Royce 公司宣佈在噴氣式發動 機上採用 CFRP。日本東麗公司用腈綸纖維“東麗綸”製成碳纖維進行相關研究。隨後各種碳 纖維製備技術不斷湧現，最終形成了 PAN、瀝青和黏膠三大碳纖維原料體系。

70 年代日本領先廠商率先開啟廣闊的民用市場。

1970 年，日本東麗公司與美國 UCC 進行 技術合作，並於 1971 年工業生產 PAN 基碳纖維 T300，率先實現工業化量產（1 噸/月）。在 1971 年之前，碳纖維的主要需求集中在美國軍工大訂單。1971 年後，日本東麗公司率先生 產了一系列一系列日常體育用品，比如魚竿、高爾夫球杆、網球拍等。碳纖維魚竿質量減輕 一半，儘管價格貴了 4 倍，但市場需求旺盛。1975 年，日本川崎球拍為了彌補了日本人在 網球運動中力量的劣勢，實現球拍的 100%碳纖維化，使得操作更加輕便。隨著全球休閒體 育風尚的崛起，日本東麗抓住時代機遇，快速搶佔市場，不斷深入碳纖維在各個領域的應用， 成為全球最大的碳纖維製造商。

80 年代高效能飛機、賽車、腳踏車等出現，碳纖維產品效能進一步提升

。由於 70 年代中後 期，原油價格高漲，美國開始實行節能飛機計劃。輕盈、耐高溫碳纖維材料 T300 被應用於 飛機。1982 年，採用碳纖維零部件而更省燃料、噪音更小的波音 767 及空客 A310 完成首 飛。同時，碳纖維材料也開始被廣泛運用於賽車、腳踏車等領域。1984 年，東麗公司研製 出高強中模碳纖維 T800；1986 年研製出高強中模碳纖維 T1000；1989 年研製出高強中模 碳纖維 M60。

90 年代後技術不斷進步，材料種類不斷豐富，應用領域不斷拓展。

美國 Zoltek 公司大幅增 加大絲束 PAN 基碳纖維產能，1997-2000 年間增長 5 倍。1992 年，東麗公司研製出中強高 模碳纖維 M70J，同時公司產能 1997-2000 年間翻倍。目前已形成以紙基、朔料基、鈦合金 等基體為依託的多種碳纖維結構材料，應用領域也從以前的高階奢侈品、軍用品，逐漸擴充套件 到智慧製造、機器人、新能源等多個領域。這些都為碳纖維材料在廣泛的民品應用領域展開 多種應用做了充分準備。預計未來隨著應用領域的不斷增加，還會出現有特殊功能的碳纖維 複合材料，如具有電磁防護功能的碳纖維複合材料，高導電率碳纖維材料等。

全球龍頭企業的市場格局為美、日企業壟斷。

世界主要碳纖維生產企業有日本的東麗、東邦、 三菱，美國的 Cytec、Hexcel，德國的 SGL，土耳其的 AKSA 等企業。自 2019 年調整產能 定義，取消採用只要有生產線無論是否落後、淘汰就都算作產能的理論產能，改為採用生產 線處於生存狀態、具備生產能力的執行產能。由於統計標準的變化，2019 年的執行產能為 154，900 噸，僅比 2018 年增加了 100 噸。

1.1.1. 日本東麗

據國搜百科，東麗集團是以有機合成、高分子化學、生物化學為核心技術的高科技跨國企業。 公司於 1926 年東京成立，在全球 19 個國家和地區擁有 200 家附屬和相關企業，是全球最 領先的碳纖維製造企業。公司主要生產原絲、碳纖維、碳纖維織物、預浸料、結構件。東麗 集團的下游客戶包括波音、空客、戴姆勒公司、Space X 等航空航天和汽車製造巨頭。 東麗從 20 世紀 60 年代開始生產碳纖維。上世紀 70 年代初期，日本東麗公司開發釣魚竿和 高爾夫球杆，實現碳纖維工業化生產之路。70 年代中期，公司開發出 T300/5208 預浸料， 並與波音結成戰略同盟，成為波音的原材料主供應商。80 年代公司開發出第二代碳纖維預浸 料（T800/3900-2）鞏固了與波音的戰略同盟，並在 T300 的基礎上開發低成本的 T700S。 2015 年開始，公司 B787 碳纖維複合材料結構佔比達 50%。2018 年，公司收購 ZOLTEK， 佔領大絲束碳纖維市場，開發工業領域應用，收購 TenCate，應對熱塑性樹脂的大規模應用。

日 本 東 麗的發展啟示:

1、把握下游發展趨勢，開闢新市場，開啟增量空間

：公司第一桶金是透過開發廣為市場接 受的高爾夫球杆得來，透過開啟民用休閒體育這一全球新的市場實現了公司全新的發展。 2、抓住產業技術變革的機遇，與行業領先客戶深度合作：1970 年代的 T300 效能遠遜於國 產碳纖維目前的水平，但東麗發現並抓住了有輕量化迫切需求的民機產業的機會，而且波音 的結構設 計師可 以用 這樣的 纖維設 計並制 造出能 保證安 全透過 適航 的民機 複合材 料結構部 件，實現了民機部件批次化生產，從而實現了東麗 T300 的產業化。

3、深挖公 、司在核心民機 領域的效能優勢 ，同時拓展工業 領域的應用:

碳纖維在民機結構的 應用不斷增加，保證了碳纖維的持續生產和效能不斷提高，才有目前效能穩定優異的東麗碳 纖維。在成為民機產業碳纖維主供應商的同時，公司也積極應對和拓展工業領域應用，如風 電、汽車等等。

1.1.2. 美國 Hexcel

Hexcel 成立於 1946 年，是一家全球領先的複合材料公司。

Hexcel 一直以來都是創新的代名 詞，向全球客戶提供創新的先進複合材料解決方案。上世紀 70 年代，公司聯合 Ciba、Hercules 等複合材料公司，成為美國航空航天領域預浸料主要供應商。1998 年，公司把 Ciba、Hercules 複合材料公司組合成 一個複合材料 公司，藉助全 產業鏈優勢（ 碳纖維、樹脂 、預浸料），成 為美國航空航天領域預浸料的主要供應商，同時與空客聯盟成為空客飛機公司的預浸料主要 供應商。2010 年，隨著 A380、A350 和 A400M 碳纖維複合材料結構佔比分別達到 28%、 52%和 40%，碳纖維實現盈利。

公司產品矩陣豐富。 公司開發製造輕質、高效能的複合材料，包括碳纖維、增強織物、預浸 料、蜂窩芯、樹脂系統、膠粘劑和複合材料構件，產品廣泛應用於民用飛機、宇航、國防和 一般工業。公司航空航天領域碳纖維材料的應用滲透率不斷提升，未來有望實現持續增長。

1.1.3. 三菱麗陽

據新材料線上，日本三菱麗陽株式會社成立於 1933 年 8 月 31 日。1962 年 10 月，公司開 始生產聚丙烯纖維，1975 年開始生產預浸料，1983 年開始生產碳纖維。三菱麗陽實現了從 丙烯纖維原料丙烯腈的合成到聚合、原絲、碳纖維、產品等一條龍生產。該公司自成立以來 應用合成纖維和合成樹脂領域所積累的高分子技術，不斷拓展中空纖維膜、光纖、碳素纖維等新興業務領域。目前，該公司已經建立了世界上獨特且強有力的丙烯系列業務實體（MMA （甲基丙烯酸甲酯）系列及 AN（丙烯腈）系列），發展成為以此為支柱業務的高分子化學 製造企業。公司透過完善的的產品鏈，在體育用品、產業資材、航空航天、汽車及環境等領 域內廣泛展開經營。

1.2. 中國碳纖維發展歷程:長期面臨封鎖，國產化十分迫切

相對於全球碳纖維的發展歷史，中國碳纖維 行業的發展面臨國外技術封鎖、研發進度落後的 問題。據趙稼祥《進一步發展我國碳纖維的經驗與啟示》，20 世紀 60 年代，由於航空航天 領域對碳纖維材料的迫切需求，中國碳纖維行業開始起步，但是進度嚴重落後於國外，直到 90 年代才在碳纖維核心技術上有一定突破。20 世紀 60 年代，中科院長春應化所李人元先生 開始最早研究，於 1963 年設立了聚丙烯氰基碳纖維研製的課題，開始大量基礎研究工作。 20 世紀 70-80 年代，國家層面開始重視碳纖維的研發生產，並召開了第一次全國碳纖維會 議，制定了第一個碳纖維及其複合材料的十年研究發展計劃。期間，關鍵技術尚未突破，工 程化水平較低。70 年代初，中科院化學所為了滿足國家需要進一步成立 803 組和 804 組， 此後在兩組的基礎上組建了高分子複合材料物理研究室，重點研究“碳纖維連續化製備”和“縮 短碳纖維製備週期研究”，並取得“四氯化錫”催化等成果。1972 年，吉林化工研究院開展硝 酸法研製碳纖維 PAN 原絲，並在年產 3 噸裝臵上取得硝酸一步法制取原絲，供山西燃化所 和長春應化所研究碳纖維。山西燃化所以間接預氧化和碳化研究，並開展連續預氧化和碳化 試驗。上海合成纖維研究所開展硫氰酸鈉法丙烯腈原絲研究，並於 1975 年提供 2 噸原絲給 上海碳素廠研製碳纖維。1975 年，全國碳纖維總產量 50 千克。1975-1990 年，國外碳纖維 進入飛速發展階段，但國內僅實現從沒有到有產品，不能夠規模化生產。我國雖已建成碳纖 維原絲生產線，產品效能基本達到當時日本東麗 T200 級的水平，但產品質量及穩定性一直 未能突破，無法作為航空航天用結構材料。

20 世紀 90 年代，國內第一批碳纖維生產企業成立，包括威海光威、中復神鷹等。PAN 碳纖 維國產化發 展轉型， 國家“ 九五”攻 關專案 推動，為 國產化的 持續發 展奠定了 基礎。1998 年硝酸一步法 PAN 基碳纖維原絲終止生產，吉林化工研究院、北京化工大學、長春工業大 學合作開展了 DMSO 一步法生產碳纖維原絲。

2000 年前，我國只有山東、吉林等地有極少數企業涉足碳纖維產品，年生產線規模僅為幾 十噸，且產品水平落後。21 世紀初至今，PAN 基碳纖維國產化發展迅速，T300 級碳纖維產 學研用鏈條已建成；M40 級碳纖維實現工程化；自主研發出 T700 級碳纖維製備技術，並實 施工程化；T800、M50J 碳纖維製備技術研發順利，低成本碳纖維的研究，特別是乾溼法、 熔體紡絲等高速紡絲法制備 PAN 碳纖維原絲的研究。2005 年，我國碳纖維行業總共僅有 10 家企業，合計產能僅佔全球總產能的 1%左右。2005 年後，隨著國家出臺相關扶持政策，碳 纖維產業駛上發展快車道。2008 年，以國有企業為主的大量工業企業湧入碳纖維行業，但 大多數企業在一些關鍵技術上無任何突破，生產線執行及產品質量極不穩定，導致“有產能， 無產量”的現象出現。2010 年，國內碳纖維生產能力僅佔世界高效能碳纖維總產量的 0。4% 左右，碳纖維需求嚴重依賴進口。2011 年，國內碳纖維企業中 7 傢俱備了 500 噸以上的產 能，其中 4 家建立起千噸級生產線。2012 年 1 月，國家工信部公佈了新材料“十二五”規 劃，碳纖維“十二五”期間規劃產能為 1。2 萬噸/年。2016 年，國內幹噴溼紡碳纖維技術逐 漸成熟，部分企業建立了大規模幹噴溼紡生產線，具備了T800 級碳纖維規模化生產的能力。 2018 年，我國完全自主研發的第一條百噸級 T1000 碳纖維生產線成功投產且執行平穩，高 效能碳纖維進一步發展，雖然在一定程度上削弱了日本及歐美等國在高效能碳纖維領域的壟 斷地位，但是總體上還是落後日本、美國的領先企業 20 年。

當前我國理論產能達到 2。68 萬噸，已經成為世界三甲，但整體產能利用率僅為 34%，遠低 於全球水平。而且，我國高階碳纖維產能嚴重不足、技術水平不高造成生產成本高 企，產品 在國際上競爭力低。國內具有規模化生產能力的企業包括威海光威、江蘇恆神、中 簡科技、 中復神鷹等。中 國碳纖維產業整體銷售 /產能比例較低的原因仍然是技術問題，並由此衍生出 的 開 工 率和成本問題。

2。 碳纖維戰略意義重大，政策扶持不遺餘力

目前我國碳纖維對外依存率很高，按需求量算、達 71%。中國碳纖維生產企業長期受制於歐 美及日本企業，它們透過技 術及價格優勢打壓國內碳纖維企業。高效能碳纖維屬於 敏感的國 防戰略新材料，為確保國防 安全、避免長期受制於人的局面，國家出臺相關政策， 大力扶持 國 產 高 效能碳纖維在航空航天等國防領域的廣泛應用。

我國從 20 世紀 60 年代開始研發聚丙烯腈基碳纖維，最早從事碳纖維研發的機構主要為中科 院山西煤化所、長春應用化學研究所、化學研究所（北京）。我國政府從 70 年代即開始大力 支援國產碳纖維的發展，由張愛萍將軍組織召開的“7511”會議，奠定了國家扶持國產碳纖 維發展的基礎，國家透過“十五”、“十一五”、“十二五”三個五年計劃，強力支援了國產碳 纖維的技術攻關、工程產業化和應用牽引，使得國產碳纖維的發展取得了長足的進步。目前， 我國碳纖維及應用領域的技術水平和產業化程度出現了加速發展的勢頭，進入前所未有的發 展新階段，在國內初步形成了以江蘇、山東和吉林等地為主的碳纖維產業聚集地。隨著我國 國防新裝備需求的不斷增長及國家軍民融合政策的不斷深化，國產高效能碳纖維將繼續保持 良好的增長態勢。

3。 軍品纖維的高效益是對奮戰在產業化一線企業的風險補償

我國碳纖維行業目前仍處於初級階段，掌握高效能碳纖維研發核心技術並能夠實現穩定、成 本可控的規模化生產的企業較少，絕大多數企業不能滿足航空航天等高階產業的規 模化應用 需求，主要圍繞體育休閒、工業等低端領域，從而面 臨非常大的國外產品傾銷和價格 競爭壓 力 ， 長 期處於虧損狀態。

當前，國內碳纖維企業實現盈利的重要路徑之一是看 其核心產品是否進入軍品的供應鏈中。

一旦能夠順利進入，企業能享受到另外一種意義上的政策和財務支援。光威復材、中簡科技 等企業多年來實現銷售規模和利潤的逐年上漲，恆神股份的減虧，歸根結底是分享了軍品訂 單的豐厚利潤。

中簡科技 ZT7 系列碳纖維在未實現批次供貨前，處於虧損狀態，公司 2013 年淨利潤為-677。71 萬元。歷經 2 年型號工程應用階段的多批次評審後，自 2014 年 4 月起，公司 ZT7 系列碳纖 維轉入批次穩定供貨階段。此後，隨著生產規模的擴大，公司盈利水平逐年提升，2019 年 淨利潤 1。37 億元，5 年間複合增速達到 60%；毛利率提升至 82。35%，提高 32。08pct。

軍品由於高回報的特徵，是 碳纖維發展立足的基礎，但軍用市場相對民用市場較小 、且增長 較為平緩，所以碳纖維企業 仍需重視且參與民用纖維市場以分散下游客戶過於集中 的風險、 以及提高企業競爭力和行業內話語權。目前來看，雖然我國民用碳纖維產品競爭力較弱、生 產規模較小，但我國軍品絲供應企業由於受益於軍品高效益，在研發開發民品絲的 專案上有較充裕且持續的資金支援，有望實現具備自主智慧財產權的低成本民品絲生產技術的 突破。屆 時，我國碳纖維企業將真正走向成熟，具備與日本東麗和美國赫氏產品毫不遜色的 競爭力， 這也是中國碳纖維行業所走出的中國特色發展之路。

光威復材 T300 級碳纖維已穩定供應航空航天領域十餘年，但公司並未侷限於軍工領域，牢 牢把握風能行業景氣提升期及碳纖維風電機組快速推廣的機遇，公司與全球風電巨頭維斯塔 斯風力技術公司（Vestas）的合作，2016 年起開始涉足風電碳梁領域。碳梁業務規模大、 規模效應明顯，有效推動公司民品業務的快速擴張，公司憑藉優質的產品及較大的供應規模， 榮獲維斯塔斯“2018 年效益提升最佳貢獻獎”，並與維斯塔斯簽署合作諒解備忘錄，就協調 碳梁業務全球產業佈局和雙方進一步深化合作達成初步意向。據公告，公司“150”型號碳 梁實現全球首次批產，同時公司也採用拉擠工藝成功開發出 T 型碳梁，成為全球首創，目前 進入效能測試階段。光威復材已在風電碳梁領域樹立了優秀的企業形象，這無疑是中國碳纖 維企業在全球民用纖維市場上獲得的成功，我們也相信，隨著公司幹噴溼紡 T700S/800S 項 目及包頭萬噸級大絲束專案的順利投產，公司在民用絲市場的地位有望進一步提升。

4。 重點企業分析

4.1. 光威復材:軍用 T300 級碳纖維穩定供應商，民品業務持續擴張

佈局碳纖維全產業鏈，T300 級碳纖維長期穩定供應。2019 年公司實現營業總收入 17。15 億 元，歸母淨利潤 5。22 億元，綜合毛利率達到 48。0%。公司業務涵蓋碳纖維及織物、預浸料、 複合材料構製件和產品的設計開發、裝備設計製造等上下游，佈局碳纖維全產業鏈，主要產 品包括 GQ3522（T300 級，溼法工藝）、GQ4522（T700 級，溼法工藝/乾溼法工藝）、QZ5526 （T800 級，溼法工藝/乾溼法工藝）、QZ6026（T1000 級，溼法工藝）、QM4035（M40J 級， 溼法工藝）、QM4050（M55J 級，溼法工藝）等。據公司披露，T300 級碳纖維長期穩定供 應軍品，為型號主要供應商。三代機列裝平穩，以及直升機和運輸機等新機型上量節奏快且 復材化率提高，拉動 T300 需求快速增長。2019 年公司碳纖維及織物實現營業收入 7。98 億 元，同比+32。22%，毛利率 79。3%。

碳纖維風電葉片前景廣闊 ，公司民品業務快速擴張。風電碳梁業務為公司與全球風電巨頭維 斯塔斯風力技術公司的合作，業務規模大、規模效應明顯，鑑於風能行業前景廣闊，且碳纖 維在風電葉片應用前景良好，該業務將有效推動公司民品業務的快速擴張。據公告，公司榮 獲維斯塔斯“2018 年效益提升最佳貢獻獎”，並與維斯塔斯簽署合作諒解備忘錄，就協調碳 梁業務全球產業佈局和雙方進一步深化合作達成初步意向，“150”型號碳梁再次在公司實現 全球首次批產，同時公司也採用拉擠工藝成功開發出 T 型碳梁，成為全球首創，目前進入性 能測試階段。2019 年公司碳梁業務實現收入 6。73 億元，同比+29。24%，毛利率穩定在 22%， 目前具有 50 條碳梁產線。此外，據公告，公司計劃在包頭設立子公司，建設萬噸級大絲束 碳纖維生產線，面向風電市場，較低的電價有望降低生產成本，助力公司民品業務進一步發 展。

MJ 系列高階碳纖維為重要看點，T700S 產線技術取得巨大進展、成本有望大幅降低。公司 IPO 專案 20t M40J/M55J 用於航天領域，據公告，於 2019 年 9 月達到預定可使用狀態，該 專案為後續更高系列產品的製備奠定技術基礎。2kt T700S/T800S 專案取得重大進展，可實 現 500 米/分鐘級原絲紡絲速度的穩定執行，並於 2019 年 3 月通過了有關部門組織的技術鑑 定，該產業化技術成為國內首創，總體達到國際先進水平，目前，該專案工藝技術儲備更加 完善、建設條件更加成熟，預計 2020 年底達到預定可使用狀態。

4.2. 中簡科技:國產 ZT7 系列領導者，募投專案解決產能瓶頸助力長期發展

公司科研實力雄厚，國產最先進型號供應商。據招股書披露，2008 年 4 月 28 日，公司為承擔 科技部“863 聚丙烯腈基碳纖維工程化”重點專案而成立。公司實際控制人楊永崗和溫月芳均為國內碳纖維行業領軍人物，長期從事相關研究並承擔國家“863”、“973”等重大科研 專案。據公告，公司主要批次生產產品為 ZT7 系列碳纖維（高於 T700），具有一條 100 噸/ 年柔性產線，率先實現在國內航空航天高階領域八大型號產品的全面應用，為公司 產品在該 領域其他型號及在兵器、艦船、核工業等高階領域的快速推廣應用奠定了堅實基礎 。此外， 公司具有生產 ZT8 系列（T800 級）、ZT9 系列（T1000/T1100 級）和高模型 ZM40J（M40J 級）碳纖維能力。2019 年，公司實現收入 2。35 億元，歸母淨利潤 1。37 億元，綜合毛利率達到 82。4%。

擴充產品產能，提升公司核心競爭力。2018 年公司碳纖維產線的產能利用率高達 136%，產 銷率近 105%；老線擴產後，公司 2019 年 ZT7 系列高效能碳纖維產品產能利用率也已達 90。6%。在高效能碳纖維需求日益增長的情況下，公司產品供不應求問題凸顯。公司計劃投 資 3。05 億元對公司現有的一條原絲紡絲線進行擴建，同時在公司現有土地新建一條千噸級 規模的氧化碳化生產線，新增 T700 級碳纖維生產能力 1000 噸/年（12K）。新的 1000 噸/年 國產 T700 級碳纖維擴產專案產線採用柔性化設計，未來可根據不同客戶需求生產不同規格 和級別的碳纖維，其具備高強型 ZT7 系列（高於 T700 級）、ZT8 系列（T800 級）、ZT9 系 列（T1000/T1100 級）碳纖維千噸級（12K）的穩定化生產能力。根據公司 5 月 29 日投資 者關係活動記錄，千噸線已經開始轉固。公司新產能的投放不僅將解決產能瓶頸問題、降低 產品生產成本，並可進一步生產更高階的型號，為繼續開拓航空航天高效能碳纖維領域、布 局高階民品市場奠定良好基礎。

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（報告觀點屬於原作者，僅供參考。報告來源：安信證券）

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