碳纤维需求多点爆发中复神鹰：乘风而起助力神鹰搏击长空

　　中复神鹰碳纤维股份有限公司（688295）成立于2006年，是一家集碳纤维及复合材料研发、生产、销售为一体的国家级高新技术企业，下设3家全资子企业，分别为江苏中复神鹰碳纤维工程中心有限公司、中复神鹰碳纤维西宁有限公司、中复神鹰（上海）科技有限公司（在建）。

　　公司率先打破了国外高性能碳纤维垄断的市场格局，目前公司产品大范围的应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、能承受压力的容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域，极大地促进了国内碳纤维复合材料产业的发展。中国建材集团通过中联投、中国复材合计控制中复神鹰 57.27%的股权，为公司实际控制人。

　　公司于 2013 年在国内率先突破了千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术，建成国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线，成为全世界第三家实现高性能干喷湿纺碳纤维产业化的企业。基于成熟的干喷湿纺产业化技术体系，公司实现了高性能碳纤维规模化生产和批量供应市场。

　　自 2006 年进入碳纤维行业以来，经过十余年的发展，中复神鹰已成长为国内碳纤维行业的有突出贡献的公司。伴随产品的技术升级及品质提升，公司目前产品以 T700 级、T800 级干喷湿纺碳纤维为主，覆盖高强、高模中强、高模高强等不同类别的高性能碳纤维战略材料，满足下游对高端原料的需求。

　　2021 年公司实现营业收入 11.73 亿元，同比增长 120.44%，实现归母净利润 2.79 亿元，同比大幅度增长 227.01%；2022 年 1-9 月由于碳纤维价格提升，国内碳纤维需求持续增长等原因，公司实现营业收入 14.52 亿，同比上升 106.12%，超过 2021 年全年水平，实现归母净利润 4.23 亿元，同比增长 112.09%。

　　公司扩大对风电叶片、碳/碳复合材料和航空航天等领域的生产和销售力度，实现产品结构持续优化，向高端产品更多覆盖。

　　2021 年上半年公司的碳/碳复合材料和航空航天产品收入占比已超过往年水平，分别为 14%和 22.4%。

　　未来预计公司将持续保持国内碳纤维行业一马当先的优势，成为航空航天领域的主力供应商，成为风电叶片、能承受压力的容器、碳/碳复材和轨道交通等工业高端领域的最大供应商。

　　航空航天用碳纤维单价远高于其他领域，公司通过优化产品结构持续提升公司产品附加值和利润水准。2021 年上半年航天航空用碳纤维单价为 227.7 元/kg，相对售价均值高 42.28 元/kg，占比由 2018 年的 2.6%提升至 13.9%。

　　2022Q3 公司期间费用率为 8.86%，较2018年下降13.32pct。未来公司将依托在市场规模方面具有的一马当先的优势，扩大军品航空航天类碳纤维产能，伴随原料丙烯腈价格回落至正常水平和期间费用率进一步控制，公司毛利率有望持续提升。

　　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裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主链结构无机纤维，具备出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、线胀系数小等一系列其他材料无法替代的优良性能。

　　碳纤维的原丝主要有聚丙烯腈原丝、沥青纤维和粘胶丝，由这三大类原丝生产出的碳纤维分别称为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。

　　其中，聚丙烯腈基碳纤维由于生产的基本工艺相对简单，产品力学性能优异，用途广泛，自 20 世纪 60 年代问世以来，迅速占据主流地位，占碳纤维总量的 90%以上。

　　小丝束一般是指丝束规格为 1-24K 的碳纤维，大丝束一般是指丝束规格≥48K 的碳纤维。小 丝束碳纤维力学性能优异，拉伸强度为 3500-7000MPa、拉伸模量为 230-680GPa，主要使用在于航空航天领域；大丝束碳纤维拉伸强度为 3500-5000MPa、拉伸模量为 230- 290GPa，主要使用在在汽车、风电叶片、能源建筑和体育用品等。

　　聚丙烯腈基碳纤维的生产大致上可以分为两步，第一步是聚丙烯腈通过聚合、纺丝形成碳纤维原丝，第二步是原丝经过整理后，送入氧化炉制得预氧化纤维（俗称预氧丝），预氧丝进入碳化炉制得碳纤维，碳纤维经表面处理、上浆即可得到碳纤维产品。

　　聚丙烯腈基碳纤维原丝是生产高品质碳纤维的技术关键，原丝品质缺陷，如表面孔洞、沉积、刮伤以及单丝间黏结等，在后续加工中很难消除，从而造成碳纤维力学性能的下降。

　　聚丙烯腈基碳纤维原丝的生产的全部过程为将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。按照纺丝工艺，可大致分为湿法和干喷湿纺法。

　　其中，纺丝工艺的选择及控制为稳定生产高性能原丝的重要的条件。湿法纺丝是聚合物纺丝溶液经喷丝板上的喷丝孔挤出细流，立即进入凝固浴成条的纺丝方法。

　　干喷湿纺纺丝工艺是纺丝溶液经喷丝孔挤出细流之后，先经过空气层，后进入凝固浴形成丝条的纺丝方法。干喷湿法纺出的碳纤维密度较高，表面十分光滑，世界上高端牌号碳纤维主要 采用干喷湿纺技术生产。

　　由于干喷湿纺工艺技术难度较大，仅少量企业掌握该生产技术并形成成熟的碳纤维产品。

　　日本东丽公司生产 T700S、T800S、T1000 等型号碳纤维采用的就是干喷湿纺工艺。国外别的企业如三菱丽阳、韩国晓星、赫氏等也掌握了此种纺丝工艺。中复神鹰为我国第一家攻克干喷湿纺工艺难题的碳纤维企业，公司生产的 SYT45 碳纤维各项指标均达到 GQ4522 标准，取得良好的效果。

　　据《2021 年全球碳纤维复合材料市场报告》的数据统计，全球碳纤维需求量持续增长。

　　2020-2021 年由于新冠疫情影响，民航市场需求巨幅萎缩，但在风电、能承受压力的容器市场强劲增长补充下，全年碳纤维需求不降反升，2021 年全球碳纤维的需求量为 11.80 万吨，同比增长 10.38%。

　　未来虽疫情复苏、经济企稳及全球“碳中和”驱动下，碳纤维的需求增长率有望恢复原有水平，预计到 2025 年全球碳纤维需求量 20 万吨，2021-2025 年 4 年 CAGR14.10%。

　　国内市场面对国外碳纤维进口限制和风电装机潮的加持，2021 年延续供不应求的态势。

　　据赛奥碳纤维数据，2021 年中国碳纤维的总需求为 6.24 万吨，同比增长 27.69%，其中进口量为 3.03 万吨，占总需求的 62.00%，同比增长 26.1%；国产纤维供应量仅为 2.93 万吨，占总需求的 46.89%，同比增长 57.73%，国产替代空间较大，预计 2025 年国内碳纤维需求量达 15.92 万吨，2021-2025 年 4 年 CAGR26.40%，其中国产碳纤维 9.72 万吨，占比达 61.01%。

　　由于较多国产碳纤维企业尚未实现关键技术的突破，生产线运行及产品质量不稳定，所以国产碳纤维行业长期存在“有产能，无产量”的现象，目前碳纤维市场仍处于供不应求的状态。

　　伴随海外公司限制碳纤维对国内出口以及国内碳纤维需求量持续上升，我国碳纤维供需缺口将持续扩大，为国内碳纤维公司能够带来巨大成长空间。

　　近年来，国家及地方政府出台了一系列关于碳纤维及碳纤维复合材料的产业支持政策，持续引导并逐步提升碳纤维材料重点品种的关键生产和应用技术，促进碳纤维及其复合材料的开发，提升行业产业化水平，推进产能的提升，并进一步拓展碳纤维材料的应用领域。

　　2020 年年底国家提出的“碳达峰、碳中和”发展目标，将极大刺激风电、光伏、氢能等再生或新能源的发展，这不仅会激发对轻量化结构的需求，也会刺激诸多功能性的需求。

　　国家政策和行业政策的推出，对促进我国碳纤维及其复合材料的创新、产业化推广以及产能提升提供了强有力的政策支持和良好的政策环境，持续推动我们国家碳纤维市场的蓬勃发展。

　　基于碳纤维优异的性能和广泛的应用场景，伴随政策的强力加持，下游多个领域持续为碳纤维市场赋能。

　　2019 年以来我国风电叶片领域迅速增加，到 2021 年国内风电叶片领域碳纤维应用占全球的 68.2%。

　　与国外相比，国产碳纤维在航空航天、能承受压力的容器、碳/碳复合材料等高的附加价值领域的应用前景更为广阔。

　　到 2021 年，碳/碳复材（包含耐火保温毡）已经迅速跃升为我国第三大应用市场，随技术的进步和企业各领域项目的投产，碳纤维所有细分市场均具有巨大增长潜力。

　　然而，据全球航空分析公司 Cirium(睿思誉)发布的《2021 航空洞察报告》，2021 年全球航空客运量较 2020 年仅上升了 6%，赛奥碳纤维综合判断航空航天用碳纤维基本与去年同期持平，需求量仅为 1.65 万吨。

　　如果从全球碳纤维应用市场的整体发展的新趋势看，虽然这两年受疫情重挫，但航空航天市场未来的生命力依然旺盛，主要市场分布在商用民航飞机；预计到 2024 年，民用航空市场对碳纤维的需求量可恢复到 2019 年的水平。

　　作为我国能源结构转型、实现“双碳”政策的重要战略支撑，风电装机规模持续高速增长。

　　预计到 2026 年我国累计风电装机量将达 596GW，2021-2026 年 5 年 CAGR12.66%。随着海上风电技术的发展，其成本正在慢慢地下降，加上深海风电资源的充裕，使得海上风电从近海、浅海逐渐向远海、深海过渡。

　　据不完全统计，沿海省市“十四五”时期海上风电规划接近 200GW，预计 2026 年我国海上风电装机规模将超过 88GW，2021-2026 年 5 年 CAGR28.21%。

　　除了“走向深海”，大型化也是当前风电的主要发展的新趋势，碳纤维复合材料作为一种高刚性的轻质材料，它的应用将紧随大型化步伐。

　　风电叶片通常制造中使用玻璃纤维增强复合材料，但这样一种材料越来越难以解决尺寸增大带来的刚性不足的问题。而碳纤维密度比玻璃纤维小约30%，强度大40%以上，模量高3~8倍，是典型的高比模、高比强材料。

　　国内外许多大的主机厂或叶片厂都已经在风电叶片中使用碳纤维复合材料，应用在风轮直径超过 100m 风电机组上，主要应用部位是主梁帽。

　　随着国际风电主机厂将碳纤维拉挤板代工由欧洲转向国内，在降本增效的态势下，风电叶片企业将慢慢的变多把目光转向国内优秀的碳纤维生产企业。

　　预计 2022 年风电领域的碳纤维应用占比将逐步提升，碳纤维需求增长率将保持在 25%以上水平，2025 年全球风电叶片碳纤维需求有望达到 8.06 万吨。

　　目前风电叶片市场碳纤维需求主要以国内外产品为主，用量大但对价格敏感度较高，未来随企业对成本的控制，将考虑寻求更多的国内企业合作，有益于增大国内企业市场份额。

　　随着大众对“绿色出行”理念的追求和“全民健身”口号的落实，体育休闲用品市场将实现较大提升，推动上游材料碳纤维需求增长。

　　在疫情的影响下，群体运动的碳纤维器材的产量有较大幅度的下滑，而个人体育休闲的器材反而上升，包括高尔夫球杆、自行车及钓鱼竿等。

　　以自行车市场为例，2021 年，在奥运经济带动下，国内运动自行车消费有较大幅度增长。在绿色经济的引导下，电助力自行车在国际市场受追捧的同时，国内未来市场发展的潜力也被看好，有更多的企业尝试增加内销新产品投放，通过创造新供给引领新消费。

　　据中自协统计，2021 年，全国自行车制造业基本的产品中，两轮脚踏自行车完成产量 5978.18 万辆，同比增长 7.88%；电瓶车完成产量 3590.25 万辆，同比增长 21.04%。

　　随着疫情复苏和全民健身热情的上升，下游体育休闲市场需求上扬将带动碳纤维需求增长。

　　汽车的轻量化，是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车总重量，来提升汽车的动力性，以减少燃料消耗，降低排气污染。

　　据全国能源信息平台，碳纤维复合材料、铝镁合金、先进高强度钢是目前车企探索的三大方向，这三种材料替代当前的主流材料低碳钢，可分别减重60%、40%、25%，因此碳纤维材料是汽车轻量化的最佳之选。

　　赛奥碳纤维指出，2021 年的碳纤维汽车市场需求为 0.95 万吨，同比下降 24.00%，根本原因是在量产车上应用碳纤维材料步伐最快的厂商之一宝马公司先后停产了复合材料车型 I8、I3。我们预计随疫情复苏，汽车产业复工复产步伐加快，全世界汽车生产量将逐渐恢复并带动车身碳纤维材料市场增长。

　　在汽车动力电池领域，作为电动汽车的重要动力部件，传统电池箱体采用的是金属材质，会加大新能源汽车的自重，降低汽车续航能力。

　　碳纤维复合材料轻质高强，用于制作汽车电池箱体轻量化效果明显。以博实为某汽车品牌定制的碳纤维汽车电池箱体为例，与原金属材质箱体比较，质量减少了 60%，这对于降低汽车能耗、增加续航能力有着很好的提升作用。我们预计随电动汽车逐渐替代燃油车，运用于动力电池领域的碳纤维需求将随之增长。

　　碳纤维缠绕高压氢瓶的开发应用，实现了高压气态储氢由固定式应用向车载储氢应用的转变。目前储氢技术最重要的包含高压气态储氢、低温液态储氢、固体储氢和有机液体储氢。

　　高压气态储氢具有充放氢速度快、容器结构相对比较简单等优点，是现阶段主要的储氢方式，分为高压氢瓶和高压容器两大类。其中钢质氢瓶和钢质能承受压力的容器技术最为成熟，成本较低。

　　目前 20MPa 钢质氢瓶已得到了广泛的工业应用，并与 45MPa 钢质氢瓶、98MPa 钢带缠绕式能承受压力的容器组合应用于加氢站中。

　　当前 70MPa 碳纤维缠绕Ⅳ型瓶已是国外燃料电池乘用车车载储氢的主流技术，而 35MPa 碳纤维缠绕Ⅲ型瓶目前仍是我国燃料电池商用车的车载储氢方式，仅少量 70MPa 碳纤维缠绕Ⅲ型瓶用于我国燃料电池乘用车中。

　　储氢瓶由内至外包括内衬材料、过渡层、纤维缠绕层、外保护层、缓冲层。储氢气瓶进行充气的周期可能较长，而氢气在高压下又有着非常强的渗透性，所以氢气储罐内衬材料要有良好的阻隔功能，以保证大部分的气体能够储存于容器中。

　　纤维缠绕层中，高强度、高模量的碳纤维材料通过缠绕成型技术而制备的复合材料气瓶不仅结构符合常理、重量轻，且良好的工艺性和可设计性在储氢气瓶制备上具有广阔的应用空间。碳纤维复合材料的使用可使重量大大低于所有金属能承受压力的容器，压力越高，用量更多。

　　以 70MPa 的 IV 型高压储氢瓶为例，在储氢瓶成本中碳纤维复合材料占比达 78%，按一瓶 3500 美元来算，碳纤维材料成本占比超过 2700 美元。

　　据赛奥碳纤维预测，2022 年氢燃料电池汽车预计总量能到使用到 2500 吨以上；加上呼吸气瓶及天然气气瓶低速增长，预计碳纤维用量达 3600-3800 吨。

　　2022 年 3 月 23 日，国家发改委发布了《氢能产业高质量发展中长期规划（2021-2035 年）》，明确氢能是战略性新兴起的产业的重点方向，将着力推动包括储氢在内的氢能产业高质量发展，中国碳纤维气瓶市场在 3-4 年内有望成长为万吨级别的大市场。

　　碳基复合材料是指以碳纤维为增强体，以碳或碳化硅等为基体，以化学气相沉积或液相浸渍等工艺形成的复合材料，最重要的包含碳/碳复合材料产品（碳纤维增强基体碳）、碳/陶复合材料产品（碳纤维增强碳化硅）等。其中，碳/碳复合材料产品具有比重轻、热线胀系数低、耐高温、耐腐蚀、摩擦系数稳定、导热导电性能好等优良性能，是制造高温热场部件和摩擦部件的最佳候选材料。

　　得益于“碳达峰、碳中和”政策的刺激，国内光伏市场爆发式增长。据中国光伏行业协会统 计，2021 年度全国硅片产量约为 227GW，同比增长 40.7%。

　　制备硅片的容器单晶硅炉内的碳毡功能材料和坩埚、保温桶、护盘等均使用碳/碳复合材料，因而碳/碳复合材料领域的碳纤维需求量也随着硅片增产而上扬。

　　据赛奥碳纤维数据，2021 年全球碳/碳复合材料碳纤维需求量为 0.85 万吨，较 2020 年增长 70%，增长幅度巨大，2016-2021 年五年 CAGR 达 39.7%，预计未来随着光伏装机量的持续提升，碳/碳复材碳纤维需求量有望继续保持 25%以上的增长率。

　　2020年下半以来，日本、美国加强了对碳纤维出口中国的政策管控，导致国内碳纤维境外供应难度进一步加大。

　　面对上述新形势，国产碳纤维正处于加速进口替代的机遇期，我们大家都认为未来国产碳纤维在航空航天、能承受压力的容器、碳/碳复合材料等高的附加价值领域的应用前景广阔，拥有持续创造新兴事物的能力和充分产能的企业将在竞争中占得先机。

　　当前国内碳纤维市场之间的竞争格局仍然以国外进口碳纤维为主，主要境外碳纤维企业包括东丽、东邦、三菱丽阳、赫氏、卓尔泰克、西格里等。

　　2021的产能数据较大，但市场依然紧张，根本原因包括多家企业产能建设完成是在下半年或年底，正常生产时间不足等。

　　受国内碳纤维市场需求迅速增加和国外碳纤维供给难度增加的影响，国内碳纤维生产企业扩产意愿强烈并纷纷规划扩产计划，随着国内碳纤维企业的整体产能将进一步释放，将逐渐实现进口替代。

　　干喷湿纺喷丝头不直接浸入凝固浴，喷头温度可独立的精确控制，原丝结构相比立即进入凝固浴更为均匀致密，同时截面也更加容易成圆形，来提升力学性能。

　　与湿法纺丝相比，干湿法纺丝能够直接进行高倍的喷丝头拉伸，纺丝速度是湿法的 3-4 倍。公司在国内率先实现了千吨级干喷湿纺关键技术突破，现所有产线均生产干喷湿纺碳纤维。

　　相比于湿法工艺，干喷湿纺工艺在高性能小丝束碳纤维生产方面也具有一定成本优势，单位时间内干喷湿纺能纺织更多的丝束，成本更低。

　　目前行业平均原丝生产丙烯腈单耗约为 1.2 吨左右，公司原丝工艺成熟，生产稳定，单耗仅 1.05 吨，已逐渐靠近理论值；预计随精细化管理的进一步提升，单耗能继续下降。由于干喷湿纺工艺技术难度较大，仅少量企业掌握该生产技术并形成成熟的碳纤维产品。

　　目前国内大部分碳纤维制造企业仍以湿法纺丝工艺为主，中复神鹰已实现成熟的干喷湿纺碳纤维工业化生产。

　　聚合阶段：独立研发干喷湿纺原液聚合配方及大容量 60 立方米专用聚合釜，实现 5000 吨/年 PAN 原液稳定均化制备。

　　纺丝阶段：拥有核心凝固成型技术，高压蒸汽高倍牵伸技术和多纺位均质纺丝技术，实现 PAN 原丝高效制备，纺丝速度 400m/min，单线 吨/年。

　　中复神鹰在国内率先突破T700级、T800级、T1000级干喷湿纺核心技术，有望加速实现国产替代。

　　光威复材、恒神股份过往以湿法碳纤维为主，近年来逐渐突破了干喷湿纺工艺技术，开发了T700、T800级及T1000级干喷湿纺产品并陆续推出市场，目前已形成批量化的干喷湿纺商品市场销售；中简科技主要生产湿法碳纤维，在 T800 级及以上的同级别产品性能方面，较采用干喷湿纺工艺的同级别产品的拉伸强度方面性能较低。

　　碳纤维是规模效应明显的生产行业，规模扩张、产能利用率提升后固定成本摊薄及能源使用效率的上升十分明显。

　　据招股说明书，公司广泛征集资金拟建设西宁年产万吨高性能碳纤维及配套原丝项目（年产能 1 万吨）、航空航天高性能碳纤维及原丝试验线 吨）、碳纤维航空应用研发及制造项目、补充流动资金，合计投资规模达 31.0 亿元，拟使用募集资金 18.4 亿元。

　　截至 2021 年中，公司下游销售数量占比前位分别为风电叶片、体育休闲、能承受压力的容器和碳/碳复材。随公司持续扩大高端碳纤维产品有航空航天、交通建筑等领域占比，伴随市场对碳纤维需求持续扩大，公司碳纤维产品均价将进一步上升。预计2022/2023/2024年均价分别为19.09/19.35/20.32万元/吨。

　　短期来看，受国内需求量开始上涨的影响，公司碳纤维价格将在高位振荡，但目前公司西宁万吨碳纤维项目处于初期产能爬坡阶段，单位成本可能有所增加，前期毛利率增长较慢，后期随着规模效应单位成本将更大幅度下降。因此我们预计 2022/2023/2024 年公司的单吨成本分别下降 1%/2%/3%，碳纤维毛利率分别是 45.43%/45.50%/44.83%。