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2023年中国碳纤维行业报告 碳纤维丨研究报告 导语： 碳纤维因其力学性能优异，轻于铝，却强于铁，且具有高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于各行业，成为 21 世纪的“新材料之王”。自2017年始，国产碳纤维产能扩张加速。2022年国产碳纤维供应量达到4.5万吨，首次高于进口量。多家碳纤维制造企业宣布扩产。碳纤维产业链长，壁垒高。上游聚丙烯腈基性能优越，已成为碳纤维市场主流，占据全球90%市场。中游大丝束碳纤维与小丝束相比，在相同的生产条件下可大幅度提高碳纤维的单线产能，实现生产的低成本化，拓宽下游企业应用碳纤维的积极性，国产企业布局开启产业化。同时国产碳纤维已实现工艺技术的突破，产品性能对标国际先进企业。碳纤维下游受益于宽应用领域，碳纤维需求实现多点开花，多数应用领域处于高景气阶段。国产碳纤维成本有进一步下降空间，随着国产碳纤维产能利用率提升，生产工艺不断完善和成熟，使得单位电耗不断下降。碳中和为碳纤维行业带来新的发展机会，例如新能源车等领域创造新需求。 碳纤维材料概念与产品分类 性能优异的“黑色黄金” 碳纤维是由粘胶、腈纶、芳纶、聚酰亚胺等纤维在高温下烧制而成，属于化纤的高端品种。其力学性能优异，轻于铝，却强于铁，且具有高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性。碳纤维因其优良的性能而被广泛应用到风电行业、航空航天、汽车工业、建筑行业等领域，被誉为21 世纪的“新材料之王”。 目前对于碳纤维的分类主要有三种方式，分别是从原材料、产品规格、力学性能角度出发。 碳纤维发展历程 碳纤维长期被日美欧企业垄断，中国企业取得长足进步 PAN基碳纤维的生产起步于20世纪60年代，日美领先。目前，世界碳纤维技术仍主要掌握在日本公司手中，其生产的碳纤维无论质量还是数量上均处于世界领先地位，日本东丽是世界上高性能碳纤维研究与生产的领头羊。 我国碳纤维工业总体上与日本碳纤维的研发同步进行，经历了长期低水平徘徊、技术转型和快速发展3个阶段。依靠长期自主研发，打破了国外技术装备封锁，碳纤维产业化目前取得长足进步。 碳纤维产能扩张加速 多家碳纤维制造企业宣布扩产 2017年之前，碳纤维以进口为主，自2017年始，国产碳纤维产能扩张加速。2022年国产碳纤维供应量达到4.5万吨，首次高于进口量。 2022年，中国多企业宣布扩产，包括吉林化纤、宝旌碳纤维、中复神鹰等，并计划在2022/2023年完成，拉动全球碳纤维产能快速扩张。 碳纤维产业链 碳纤维产业链长，技术壁垒高 碳纤维的产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程，包含预氧化、炭化、预浸料等多个过程。碳纤维工艺复杂，涉及多种设备，生产条件要求严格，整个工艺流程中涉及技术参数控制点3000-5000个。从全产业链来看，中游是核心环节，技术、资金、设备、产品质量门槛高。 碳纤维竞争格局 碳纤维上中游行业集中度较高 我国丙烯腈、原丝及碳纤维产能集中度较高，2020年和2021年CR5产能集中度均大于75%。碳纤维生产原料丙烯腈主要集中于上海赛科、斯尔邦、吉林石化等，原丝及碳纤维产能主要集中在吉林化纤、中复神鹰、宝旌碳纤维、恒神股份等制造商，资金壁垒与技术壁垒使大量企业难以进入。 碳纤维产业链成本构成 PAN原丝占据碳纤维生产过程一半成本 碳纤维的制备工艺主要包括丙烯晴聚合物溶液制备、PAN 原丝制备、PAN 纤维预氧化及热稳定化、PAN 预氧纤维碳化、表面处理等。从工艺流程看，PAN 原丝成本占比过半，其次为氧化、碳化环节。 通过规模化生产，可以实现在相同时间及能耗下更大的丝束通过量，降低总体生产成本。根据中科院宁波材料所特种纤维事业部数据，通过生产规模的扩大，可以将碳纤维生产成本从9.88 美元/kg 降低至 2.03 美元/kg，降幅约为 20.5%。 碳纤维产业链利润分配 下游碳纤维制品附加值高 在碳纤维产业链中，下游环节（碳纤维制品、碳纤维复材）附加值更高，以工业领域高端应用的碳纤维产业链为例，上游碳纤维产品平均价格为80~140元/千克，预浸料平均价格为120~200元/千克，而下游碳纤维制品平均价格为500~1000元/千克。 从头部企业毛利率来看，从碳纤维、预浸料到碳纤维制品，产品毛利率逐渐提高。 聚丙烯腈基已成为碳纤维市场主流 聚丙烯腈基碳纤维结构性能优越，占据全球90%市场 碳纤维按照原丝类型可分为聚丙烯腈基、沥青基、粘胶基等。其中聚丙烯腈基碳纤维因生产工艺简单、原料来源丰富及优越的结构和功能特性迅速占据市场，2020年全球产量占有率达到91%。黏胶基和沥青基碳纤维用途较单一，产量也较为有限。沥青基碳纤维保持约1000吨年产量，被日、美企业平分秋色；粘胶基碳纤维基本停产，有可能完全退出碳纤维市场。 聚丙烯腈国内产能不断释放，出口量逐渐赶超进口 丙烯腈原材料丰