碳纤维行业框架报告:双碳战略推动碳纤维景气度上行 技术进步产能扩张降本可期

类别:行业 机构:国海证券股份有限公司 研究员:杨阳/李永磊 日期:2022-05-27

投资要点:

    碳纤维性能优势突出,景气度持续上行。碳纤维是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和比模量的纤维,相对玄武岩纤维、玻璃纤维等材料性能优势较大,限制应用推广的主要因素是价格。政策持续支持碳纤维行业发展,2021 年来碳纤维产业政策密集出台,多省将碳纤维产业发展纳入十四五规划。2015-2021 年碳纤维全球需求年均复合增速14.3%,中国需求年均复合增速24.5%。

    双碳战略推动碳纤维需求增长,据北极星风力发电网预计,碳纤维降低到80 元/kg 下游风电叶片厂商的接受度会比较高,有望迎来大规模应用。据赛奥碳纤维,东丽旗下卓尔泰克大丝束碳纤维在13 美元/Kg 的售价时仍有不错的毛利率,因此我们基于碳纤维未来成本下降能够满足风电大规模应用的假设,预计国内风电领域2025 年碳纤维需求有望达到8.34 万吨,2021-2025 年CAGR 达39%;碳碳复材领域2025 年碳纤维需求有望达到8403 吨,2021-2025 年CAGR 达24%;航空航天领域2025 年需求有望达到3462 吨,2021-2025 年CAGR 达15%;压力容器领域2025 年需求有望达到7993 吨,2021-2025 年CAGR 达28%;基于2021-2025 年体育休闲和汽车领域碳纤维需求保持5%/8%年均复合增速,混配模成型、建筑及其他领域维持10%年均复合增速,我们预计2025 年国内碳纤维需求有望达到15.9 万吨,对应市场空间232 亿元。

    国内碳纤维行业随技术进步已跨越低达产率阶段,头部公司大规模扩产有望重塑竞争格局。碳纤维按照标准模量和中高模量形成了两个割裂市场,中高模量面临国外技术封锁与禁售,标准模量面临国外巨头激烈竞争。碳纤维行业目前产能集中度较高,2021 年CR5为57%,国际巨头进行产能扩张,韩国晓星和东丽旗下卓尔泰克分别计划于2022 年与2023 年扩产至0.65/2 万吨。国内企业达产率从2015 年的10.5%上升至2020 年的51.2%,已趋近国际水平,2020年国内多家龙头企业达产率超90%,产能扩张技术条件成熟,2021年国内多家碳纤维龙头企业开启产能扩张,截至2021 年底国内碳纤维企业产能合计全球占比已达30.6%。据赛奥碳纤维统计,2022-2025 年国内碳纤维产能扩张计划达9 万吨,考虑碳纤维工艺复杂,生产壁垒高,新建产能的产品达标周期主要由公司的系统工程能力决定,且国内绝大部分碳纤维企业均经历过长期处于试生产与稳定期产品难以达标的阶段,甚至有7 年亏完所有固定资产的案例,我们更看好龙头企业扩产,基于扩产顺利同时降本速度较快能够满足风电等领域大规模应用的假设,我们预计2022-2025 年碳纤维供需或较为平衡。

    规模化、技术改进、设备国产化、产业链一体化有望驱动国内碳纤维企业成本优化,竞争要素方面航空航天等高附加值领域或为性能、标准模量领域或为成本。碳纤维行业规模效应显著,产能扩张 可有效降低单位生产成本,设备国产化及工艺改进有望带来成本端的持续优化,以风电拉挤板为例,碳纤维与复材制造一体化有望节省卷绕及放卷工序成本。目前国内航空航天等高附加值领域主要碳纤维需求有望由高强型为主升级至高强中模型为主,不同耐温级别及韧性的复合材料依赖于树脂基体研发,相应碳纤维及复合材料的竞争要素或为性能;其中碳纤维性能的关注指标主要包括拉伸强度、弹性模量、差异系数、断裂伸长率、树脂亲和性等,或与公司产品一致性、碳纤维浆料与上浆工艺、表面改性处理能力相关;对比东丽与SGL,具备高性能碳纤维复材制备能力或需具备优秀的树脂体系。标准模量碳纤维领域主要竞争要素或为成本,基于腈纶工业基础的大丝束或为主要降本技术路线。据ORNL《Low costtextile-grade carbon-fiber epoxy composites for automotive andWind energy applications》2020,由纺织级聚丙烯腈原丝制成的巨丝束(450-600k)碳纤维成本可达每公斤11 美元左右,因此我们判断国产碳纤维降本可期。据SGL,其SIGRAFIL? C T50-4.8/280牌号50K 大丝束碳纤维拉伸强度4800MPa,弹性模量280GPa,已满足国标高强中模型QZ4526 标准,因此我们判断国产大丝束未来性能有望提升至T700 以上,或会在性能要求相对不高但成本敏感的小丝束应用领域形成竞争。

    行业评级及投资策略 碳纤维行业国产化率由2015 年15%逐渐提升至2021 年47%,生产企业通过不断的技术探索与工艺优化艰难度过了“有产能,无产量”阶段,毛利率逐年上升,据各公司公告,精功科技具备千吨级碳化线成套设备交钥匙能力,已成功交付使用9 套碳化线;光威复材具备碳纤维生产线及关键设备、预浸料生产线以及复合材料成型设备等自主设计与制造能力;中简科技生产设备98%以上为自主研发设计和国内制造,ZT7 系列产品各项指标优于东丽T700;中复神鹰建成了国内首条千吨级干喷湿纺碳纤维产业化生产线;吉林化纤业务扩张大规模布局原丝碳化与碳纤维复材;碳纤维复材龙头中航高科有望受益于国产商用大飞机放量。自2021 年国内碳纤维行业开启大规模扩产,若碳纤维成本下降则有望持续推动各下游领域需求高景气,叠加进口替代逻辑,我们认为碳纤维行业的收入与利润有望增长,给予“推荐”评级。

    重点关注个股 我们看好碳纤维产业链,重点关注:①碳化线设备制造【精功科技】;②全产业链龙头【光威复材】;③军用高端碳纤维【中简科技】;④民用高性能碳纤维【中复神鹰】;⑤粘胶长丝龙头,依托一体化产业链大规模布局碳纤维复材【吉林化纤】;⑥碳纤维复材龙头【中航高科】,并持续关注恒神股份、上海石化等。

    风险提示 风电叶片大型化不及预期;碳纤维碳碳热场材料应用增长不及预期,航空航天领域碳纤维需求不及预期;碳纤维产能扩张进度不及预期;碳纤维规模化降本不及预期;碳纤维应用推广不及预期;行业竞争加剧;因环境不同难以复制国外巨头成长路径;测算具有主观性,仅供参考;重点关注公司业绩不及预期。