受下游需求市場驅動，國產高強碳纖維進入快速發展階段
碳纖維作為“21 世紀新材料之王”，已廣泛應用于軍工、航天航空、新能源、軌道交通、高端裝備制造、體育休閑、建筑等領域，優異的力學性能和可加工性使其擔負起新一代先進制造業、尤其是先進裝備制造業的創新基石。
1、下游需求是驅動碳纖維行業技術突破與進步的主要因素
碳纖維的工業化起步于 20 世紀 50-60 年代，是應宇航工業對耐燒蝕和輕質高強材料的迫切需求而發展起來的。目前，世界碳纖維產業已形成了黏膠基、瀝青基和聚丙烯腈基三大原料體系，其中黏膠基和瀝青基碳纖維用途較單一，產量也較為有限，而聚丙烯腈基碳纖維兼具良好的結構和功能特性，是碳纖維發展和應用的主要品種。
我國的 PAN 基高強碳纖維研究起始于 20 世紀 60 年代，經歷了長期低水平徘徊、技術轉型和快速發展 3 個階段。2010 年，國產碳纖維產能達到7,000 余噸，生產量約 1,650 噸，有效緩解了重大工程對國產高性能碳纖維的迫切需求，國產高強碳纖維進入快速發展階段。
目前碳纖維下游應用以碳纖維復合材料為主，其中最常見的是樹脂基碳纖維復合材料（CFRP）。由于CFRP比強度、比彈性模量等機械性能，以及耐疲勞性、穩定性等相比傳統材料有明顯優勢，因此在很多領域內對金屬材料，尤其是輕質金屬材料形成競爭取代的局面。CFRP應用場景廣泛，在航空航天和體育休閑領域率先形成大規模市場，在汽車制造、風力發電等領域應用比例在不斷提高。
CFRP下游市場差異化的需求和制造特征使得不同領域碳纖維的性能、成本均有所差異，也是碳纖維行業技術進步方向的主要決定因素。例如在航空航天領域，CFRP 的輕量高強可以實現增加有效載荷、降低燃油費用的目的，成為了商用客機、軍機、導彈和火箭、衛星等飛行器中的關鍵材料，應用于該領域的碳纖維在性能表現方面更為突出，技術進步方向為更高強度、模量，而對成本要求敏感性較低；而風力發電領域，使用 CFRP 可以達到 20%-30%的減重效果，同時剛性和強度更加優異，通過采用氣動效率更高的薄翼型和增加葉片長度，能提高風能利用率和年發電量，從而降低綜合使用成本，應用于該領域的碳纖維對性價比要求更為突出，在保證基礎性能要求的情況下降價放量成為該領域碳纖維技術進步的驅動力。
2、碳纖維產業鏈結構圖分析
碳纖維是由聚丙烯腈或瀝青、粘膠等有機母體纖維，在高溫環境下裂解碳化形成碳主鏈結構，含碳量在 90%以上的無機高分子纖維。碳纖維產業鏈包含從原油到終端應用的完整制造過程：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。
碳纖維產業鏈結構圖
資料來源：普華有策
國內丙烯腈供應商主要為有中石化、中石油、江蘇斯爾邦石化有限公司等。但就國內需求來說，前些年度丙烯腈供不應求，2019 年新建產能逐步釋放，截至2021 年 12 月底，國內丙烯腈總產量突破 231.7 萬噸，同比增長 19%，2022 年1~4 月份，國內丙烯腈產量為 89.75 萬噸，較去年同期增長 19.25%，2022 年仍有85 萬噸的新裝置計劃投產。
隨著新產能投產，丙烯腈的市場價格于 2019 年年中逐步下行，于 2020 年中達到低谷后回升，自 2022 年初開始再次下行。
綜上，隨著丙烯腈產能的進一步投產及價格的下行，在未來一段時間內有利于將其作為主要原材料的碳纖維行業的發展。
3、全球碳纖維行業重點企業市場份額分析
整體來看，全球碳纖維市場長期屬于國際巨頭壟斷市場，無論在性能、質量水平及成本水平上，國際巨頭生產的碳纖維具有強大的優勢。2020 年，在小絲束碳纖維市場上，日本企業東麗、帝人集團、三菱三家公司合計所占有的市場份額為全球產能的 49%。48K 以上大絲束市場上，日本東麗旗下的卓爾泰克為全球主要的供應商，占據了 58%的全球市場份額，其次是占比 31%的德國 SGL，和占比 9%的日本三菱。
全球主要的碳纖維供應企業如下：
（1）國外主要企業
1）日本東麗（TORAY）
東麗（TORAY）株式會社成立于 1926 年，總部位于日本東京，是世界著名的以有機合成、高分子化學、生物化學為核心技術的高科技跨國企業，在全球 19個國家和地區擁有 200 家附屬和相關企業，是全球最大的碳纖維生廠商和供應商。
2）帝人集團（TEIJIN CARBON）
帝人集團是日本著名的跨國公司，日本化纖紡織界巨頭之一，在全球范圍內開展高性能纖維及復合材料、電子材料及化學品、醫藥醫療用品、纖維產品及零售、IT 等業務的集團企業。帝人集團制造小絲束碳纖維，是全球第二大的小絲束碳纖維生廠商和供應商。
3）三菱麗陽（MITSUBISHI）
日本三菱麗陽株式會社成立于 1933 年 8 月 3 日，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制造企業。
4）美國赫氏（Hexcel）公司
赫氏公司是美國最大的碳纖維生產商和供應商，是商用飛機、軍用飛機、直升機、發動機、衛星和運載火箭用碳纖維和復合材料的世界頂級制造商，擁有從碳纖維原絲、碳纖維、預浸料、復合材料到航空航天、國防和工業領域等復合材料制品的全套產業鏈，有 40 余年的碳纖維制造經驗。
5）陶氏（DowAksa）
土耳其 DowAksa 公司成立于 1968 年，是全球最大的腈綸制造商，于 2008年開始試生產碳纖維。2012 年 Aksa 與美國陶氏成立了合資公司 DowAksa，形成一個由土耳其基地和美國基地組成的大規模、提供全方位服務的碳纖維供應商。DowAksa 主營業務為高強度碳纖維等，用于航空航天、國防、基礎設施、汽車和可再生能源等大型工業。
6）西格里（SGL）
SGL 是德國 SIGRI 公司和美國大湖碳素公司于 1992 年合并成立，是全球領先的碳素石墨材料及相關產品制造商之一，擁有從碳石墨產品到碳纖維及碳/碳復合材料在內的完整生產線，全球第二大大絲束碳纖維供應商。碳纖維方面主要經營大絲束，與多個汽車公司合作實現汽車輕量化。
（3）國內主要企業
1）光威復材
光威復材成立于 1992 年，注冊資本 5.18 億元。產品主要包括碳纖維及碳纖維織物、碳纖維預浸料、玻璃纖維預浸料、碳纖維復合材料制品等，其中，碳纖維及碳纖維織物由其全資子公司威海拓展生產，應用于航空航天領域。其他產品主要分布于漁具、體育休閑等工業領域。2021 年，光威復材實現營業收入 26.07億元，凈利潤 7.56 億元。
2）恒神股份
恒神股份成立于 2007 年，注冊資本 33.38 億元，2015 年 5 月在全國中小企業股份轉讓系統掛牌。恒神股份主要經營碳纖維及相關產品。2021 年，恒神股份累計實現營業收入 9.06 億元，凈利潤為 1.50 億元。
3）中簡科技
中簡科技成立于 2008 年，注冊資本 4 億元，中簡科技主要從事高性能碳纖維及相關產品研發、生產、銷售和技術服務，產品主要應用于我國航空航天八大型號。2021 年，中簡科技累計實現營業收入 4.12 億元，凈利潤為 2.01 億元。
4）中復神鷹
中復神鷹成立于 2006 年，注冊資本 9 億元，中復神鷹是中國建筑材料集團公司碳纖維業務的核心企業，公司位于江蘇省。主營業務為碳纖維原絲、碳纖維、碳纖維制品的研發、制造。2021 年，中復神鷹實現營業收入 11.73 億元，同比增長 120.44%，凈利潤為 2.79 億元，同比增長 227.01%。
5）吉林碳谷
公司主要從事聚丙烯腈基碳纖維原絲的研發、生產和銷售。公司在國內是首家采用三元水相懸浮聚合兩步法生產碳纖維聚合物、DMAC 為溶劑濕法生產碳纖維原絲的企業。
6）臺灣臺塑
臺灣塑膠工業股份有限公司成立于 1954 年，是臺灣最大的 PVC 粉生產商。該公司目前產品主要包括五大類：①石化塑膠原料產品；②人造纖維產品：臺麗朗棉束、臺麗朗切棉、臺麗朗毛條、碳素纖維；③塑膠加工產品；④電子控制系統；⑤其他產品。
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