2023年國(guó)內(nèi)碳纖維需求量約6.91萬(wàn)噸，同比下降7.2%，為近年來(lái)需求量首次出現(xiàn)下降；另一方面，碳纖維產(chǎn)能持續(xù)增長(zhǎng)，2023年碳纖維產(chǎn)能達(dá)到13.83萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)23.45%。
受新產(chǎn)能釋放以及下游需求疲軟影響，碳纖維價(jià)格持續(xù)走低，2023年底國(guó)內(nèi)碳纖維市場(chǎng)均價(jià)較年初下降39.68%。
目前國(guó)內(nèi)碳纖維市場(chǎng)均價(jià)與年初持平，而碳纖維主要原材料丙烯腈價(jià)格較2月下旬上漲8.11%，且碳纖維與丙烯腈價(jià)差降至2019年以來(lái)低位。
資料來(lái)源：wind，鈦媒體產(chǎn)業(yè)研究部
一方面丙烯腈價(jià)格上漲使碳纖維成本有所增加，碳纖維價(jià)格下降阻力增大；另一方面低空飛行器、機(jī)器人、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)和航空航天等領(lǐng)域快速發(fā)展也為碳纖維需求帶來(lái)較大市場(chǎng)增量，碳纖維相關(guān)企業(yè)業(yè)績(jī)有望得到改善，本文來(lái)對(duì)碳纖維行業(yè)進(jìn)行分析。
碳纖維是含碳量在90%以上的一種絲狀碳素材料，由有機(jī)纖維經(jīng)碳化以及石墨化處理得到，具有重量輕、強(qiáng)度高、彈性模量高、耐高溫和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)制造原料不同，碳纖維分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和黏膠基等，由于瀝青基和黏膠基碳纖維用途單一，產(chǎn)量較小，而聚丙烯腈基碳纖維兼具較好的結(jié)構(gòu)和功能特性，是目前碳纖維主流產(chǎn)品。
按纖維數(shù)量不同，碳纖維分為小絲束和大絲束，通常將絲束數(shù)量小于24K（1K=1000根絲）的碳纖維成為小絲束，24K及以上的碳纖維稱為大絲束，相比大絲束碳纖維，小絲束碳纖維純度高，拉伸強(qiáng)度和模量也更高，主要用于航空航天等技術(shù)要求較高領(lǐng)域，成本較高，大絲束碳纖維主要應(yīng)用于工業(yè)和民用領(lǐng)域。
而根據(jù)力學(xué)性能分類，碳纖維分為通用型和高性能型，目前應(yīng)用最普遍的按照拉伸強(qiáng)度不同可劃分為T300（T為拉伸強(qiáng)度，單位kgf/mm2）、T700、T800和T1000等，其中T300拉伸強(qiáng)度最低，T700通常為民用最高等級(jí)，T800以上主要用于軍工和太空領(lǐng)域。
PAN基碳纖維制備過(guò)程主要分為原絲制備和碳絲制備兩個(gè)階段，原絲制備過(guò)程即將丙烯腈單體聚合制成紡絲原液后紡絲成型，原絲經(jīng)氧化后得到預(yù)氧絲，預(yù)氧絲在氮?dú)獗Ｗo(hù)下經(jīng)過(guò)碳化得到碳絲，對(duì)其表面處理后得到碳纖維產(chǎn)品。
碳纖維品質(zhì)主要由原絲決定，而紡絲工藝是決定原絲性能的關(guān)鍵，根據(jù)紡絲工藝不同可分為濕法和干噴濕紡法。
與濕法紡絲將整個(gè)噴頭浸沒(méi)于溶液中不同，干噴濕紡法是噴頭距離溶液表面有一定距離，讓紡絲原液先經(jīng)過(guò)一段空氣層再浸入溶液中進(jìn)行濕紡過(guò)程，處理后的碳纖維表面更加光滑，晶粒尺寸更大且具有更強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度。
2023年全球碳纖維需求量占比前三領(lǐng)域分別為航空航天19.1%、風(fēng)電葉片17.4%和體育休閑16.3%，國(guó)內(nèi)碳纖維需求量占比前三領(lǐng)域分別為體育休閑26.1%、風(fēng)電葉片24.6%和航空航天11.6%。
作為大絲束碳纖維主要應(yīng)用領(lǐng)域，與全球碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域份額相比，雖然國(guó)內(nèi)碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域需求量占比較高，但將其包含的國(guó)外客戶使用量扣除后，以新增風(fēng)電裝機(jī)量對(duì)碳纖維需求進(jìn)行對(duì)比，國(guó)內(nèi)單GW風(fēng)電裝機(jī)量對(duì)碳纖維需求量與國(guó)外仍有較大差距。
由于大風(fēng)電葉片可以增加掃風(fēng)面積，提升發(fā)電量的同時(shí)還降低了單位發(fā)電成本，因此風(fēng)機(jī)大型化是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，但目前風(fēng)電葉片主流材料結(jié)構(gòu)玻璃纖維已難以滿足風(fēng)電葉片大型化需求，而碳纖維可滿足大風(fēng)電葉片對(duì)高強(qiáng)度和輕量化需求。
根據(jù)各省市能源相關(guān)規(guī)劃，全國(guó)“十四五” 期間共規(guī)劃風(fēng)電新增裝機(jī)量超300GW，2021年到2023年新增裝機(jī)量160.98GW，未來(lái)兩年風(fēng)電年均新增裝機(jī)量將超過(guò)70GW，2024年1-2月國(guó)內(nèi)風(fēng)電新增裝機(jī)量9.89GW，同比增長(zhǎng)69.35%，裝機(jī)量保持較快增長(zhǎng)。
而根據(jù)賽奧碳纖維數(shù)據(jù)，2022年國(guó)內(nèi)風(fēng)電企業(yè)碳纖維需求量滲透率由2020年3%提升至7%，在目前大絲束碳纖維價(jià)格處于低位的背景下，碳纖維在風(fēng)電葉片中滲透率有望加速提升。
航空航天作為碳纖維另一主要應(yīng)用領(lǐng)域，主要用于商用和軍用飛機(jī)以及無(wú)人機(jī)領(lǐng)域，未來(lái)隨著飛行汽車、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，對(duì)碳纖維需求量有望大幅增長(zhǎng)。
飛行汽車對(duì)續(xù)航和安全性要求較高，一方面需要對(duì)機(jī)體進(jìn)行減重以延長(zhǎng)飛行距離，另一方面需要較高強(qiáng)度以保證安全性，根據(jù)Stratview報(bào)告，飛行汽車復(fù)合材料使用上超過(guò)90%為碳纖維，例如小鵬匯天旅行者X2全機(jī)身采用碳纖維結(jié)構(gòu)。
根據(jù)Roland Berger預(yù)測(cè)，2030年全球飛行汽車運(yùn)行量將達(dá)到5千輛，2040年將增加至4.5萬(wàn)輛，到2050年運(yùn)行數(shù)量將達(dá)到16萬(wàn)輛。
衛(wèi)星方面，國(guó)內(nèi)星網(wǎng)公司和上海市已合計(jì)規(guī)劃了約2.5萬(wàn)顆低軌衛(wèi)星計(jì)劃，由于空間環(huán)境對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)尺寸和性能穩(wěn)定性要求較高，同時(shí)衛(wèi)星減重具有較大經(jīng)濟(jì)效益，衛(wèi)星結(jié)構(gòu)件上使用碳纖維的比例在擴(kuò)大，未來(lái)對(duì)碳纖維需求較高。
碳纖維復(fù)合材料用在商用飛機(jī)上可節(jié)省燃油，提高續(xù)航和承載能力，波音787機(jī)身復(fù)合材料占比達(dá)到50%，目前國(guó)內(nèi)C919訂單總量已超過(guò)1200架。
此外，在機(jī)器人領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料用在機(jī)器人關(guān)節(jié)、手臂等領(lǐng)域可顯著降低重量、提高強(qiáng)度，提高機(jī)器人靈活度，隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化落地，將為碳纖維需求帶來(lái)新增量。
國(guó)內(nèi)碳纖維進(jìn)口依賴程度近年下降明顯，2019年國(guó)內(nèi)碳纖維需求中68.3%來(lái)源進(jìn)口，2023年下降至23.3%，國(guó)產(chǎn)化率大幅提升至76.7%。
全球碳纖維產(chǎn)能主要集中在中國(guó)大陸、美國(guó)和日本，2023年全球前五大廠商產(chǎn)能合計(jì)16.58萬(wàn)噸，其中日本東麗碳纖維以5.78萬(wàn)噸產(chǎn)能排名第一，吉林化纖和中復(fù)神鷹分別以4.9萬(wàn)噸和2.85萬(wàn)噸產(chǎn)能緊隨其后，之后的郝氏和日本東帝產(chǎn)能分別為1.6萬(wàn)噸和1.45萬(wàn)噸。
同時(shí)各廠商也在紛紛擴(kuò)產(chǎn)，東麗計(jì)劃到2025年至少增加7500噸/年小絲束產(chǎn)能，中復(fù)神鷹將于2026年底前完成3萬(wàn)噸碳纖維擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，吉林化纖未來(lái)兩年將新增4萬(wàn)噸碳纖維產(chǎn)能，上海石化預(yù)計(jì)2024年增加0.6萬(wàn)噸碳纖維產(chǎn)能，中簡(jiǎn)科技和光威復(fù)材等廠商也均有在建碳纖維項(xiàng)目。
小絲束碳纖維對(duì)性能要求較高，對(duì)比國(guó)內(nèi)外廠商小絲束碳纖維性能，國(guó)內(nèi)廠商與國(guó)外廠商產(chǎn)品性能基本相當(dāng)，中復(fù)神鷹和光威復(fù)材等廠商T300到T1000級(jí)產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量與日本東麗處于同一水平。
資料來(lái)源：中復(fù)神鷹招股書
碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈上游包括丙烯腈以及原絲生產(chǎn)商，中游為碳化硅廠商，下游為航空航天和風(fēng)電等領(lǐng)域相關(guān)廠商。
丙烯腈相關(guān)廠商主要包括斯?fàn)柊睢⑸虾Ｙ惪?、科魯爾和山東海江化工等，碳化硅原絲廠商包括光威復(fù)材、中簡(jiǎn)科技、恒神股份和中復(fù)神鷹等，同時(shí)光威復(fù)材和中簡(jiǎn)科技等原絲廠商也是碳纖維生產(chǎn)商。
資料來(lái)源：公司公告，鈦媒體產(chǎn)業(yè)研究部
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