（報告出品方/作者：廣發證券，孟祥傑）
一、碳纖維：性能優異工業材料，制造全環節技術為先
（一）聚丙烯晴碳化及石墨化處理而得，原絲端及複合材料或為關鍵
碳纖維是由有機纖維（主要是聚丙烯腈纖維）經碳化及石墨化處理而得到的微晶石 墨材料纖維。碳纖維的含碳量在90%以上，具有強度高、品質輕、比模量高、耐腐 蝕、耐疲勞、熱膨脹系數小、耐高低溫等優越性能，是軍民用重要基礎材料，應用于 航空航天、體育、汽車、建築及其結構補強等領域。樹脂基碳纖維模量高于钛合金等 傳統工業金屬材料，強度通過設計可達到高強鋼水準，明顯高于钛合金，在性能和 輕量化兩方面優勢都較為明顯。碳纖維成本也相對較高，雖然目前在航空航天等高 精尖領域已部分取代傳統材料，但對力學性能要求相對不高的傳統行業則更看重經 濟效益，傳統材料依然為主力軍。
全産業鍊看，制造碳纖維産品的上遊原絲端與中遊複合材料均是碳纖維産業鍊的核 心環節，整個制造的全環節技術壁壘均高。作為碳纖維的前驅體，高品質的PAN原 絲是制備高性能碳纖維的前提條件，但其中的聚合、紡絲、碳化、氧化等工藝并非朝夕能夠達成，其産業化工藝以及反應裝置核心技術是關鍵。
（二）大小絲束分類易于區分下遊市場，品質過關的原絲是産業化前提
處于上遊的碳纖維分類方式較多，可按照絲束大小分為小絲束和大絲束，該分類方 式易于區分其下遊市場。小絲束主要是指24K以下（指碳纖維絲束中單絲數 量,1K=1000根），因其性能較為優異，常用于航空航天等領域。大絲束目前常為36K、 48K，因其碳纖維粘連、斷絲等現象較多，使強度、剛度受到影響，是以性能相對較 低、分散性也較大。但大絲束碳纖維生産成本較低，部分性能優于小絲束，48K大絲 束最大的優勢，生産和應用效率高，可以大幅度實作低成本的目标，進而打破碳纖維高昂價格帶來的應用局限。故大絲束碳纖維被稱為"工業級"碳纖維，主要應用于汽 車、風電等工業領域。
碳纖維制備過程中，品質過關的原絲是産業化的前提。碳纖維的強度顯著地依賴于 原絲的緻密性和微觀形态結構，品質過關的原絲是實作産業化的前提，是穩定生産 的基礎。目前，比較常用的紡絲工藝是濕法紡絲、幹濕法（幹噴濕紡）紡絲。在緻密 性方面，幹噴濕紡紡絲工藝是高性能碳纖維原絲的主流制備方法，且成本相比于濕 法較低。
（三）高模高強為碳纖維技術發展方向，複合材料為下遊應用主要形式
碳纖維技術發展至今已經曆三代變遷，同時實作高拉伸強度和彈性模量是目前碳纖 維研制過程中的技術難點。近年來日美從兩條不同技術路徑在第三代碳纖維上取得技術突破， 并有望在未來5-10年内實作工業化生産，對于提高戰機、武器的作戰能力意義重大。 東麗利用傳統的PAN溶液紡絲技術使碳纖維強度和彈性模量都得到較大提升：通過 精細控制碳化過程，在納米尺度上改善碳纖維的微結構，對碳化後纖維中石墨微晶 取向、微晶尺寸、缺陷等進行控制。以東麗較為先進的T1100G為例，T1100G的拉 伸強度和彈性模量分别為6.6GPa和324GPa，比T800提高12%以及 10%，正進入産 業化階段。美國佐治亞理工學院從原絲制備工藝入手，利用創新的PAN基碳纖維凝膠紡絲技術，通過凝膠把聚合物聯結在一起，産生強勁的鍊内力和微晶取向的定向 性，保證在高彈性模量所需的較大微晶尺寸情況下，仍具備高強度，将碳纖維拉伸 強度提升至5.5～5.8GPa，拉伸彈性模量達354～375GPa。
碳纖維複合材料是下遊市場的應用形式。複合材料是由兩種或兩種以上不同性質的 材料，通過實體或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能 上互相取長補短，産生協同效應，使複合材料的綜合性能優于原組成材料以滿足各 種不同的要求。複合材料根據不同物相在空間上的連續性，可以将其分為基體與增 強材料。一般而言，碳纖維不單獨應用于下遊領域，常作為增強材料形成複合材料。
碳纖維複合材料的制備難度，一方面在于基體樹脂材料的選擇，另一方面在于成型 技術。基體樹脂材料的性能以及相對應的與碳纖維的配套體系，決定的是材料設計 環節。但在該環節完成之後，無論制作試樣還是量産，都離不開成型以及相關技術， 雖然實際上兩個環節不能完全分開。成型加工過程賦予材料一定的形态，使之展現 出必要的特性，與此同時，碳纖維複合材料成型中部分技術的成功 實作，是碳纖維在商業航空領域得以規模化應用的前提。用于航空航天領域的CFRP構件此前大多使用預浸料工 藝，但是預浸料工藝的成本較高，因預浸料的裁減和鋪疊過程是人工成本和工藝時 間消耗最大的環節。為改進這一情況，飛機制造商與材料供應商共同研究開發出了 自動鋪放成型技術，達到了通過自動化和高速化完成對大型複合材料部件的成型、 提高生産效率、降低生産成本的目的。通常使用鋪放成型技術可以比其他的成型工 藝減少成本至少30%~50%。正是由于自動鋪放成型技術的出現，CFRP在商用客機 上的規模化應用才能夠成為現實。
國内自動複合材料自動鋪放技術取得進展。飛機複合材料主承力構件主要 采用預浸料成形技術制造，而自動鋪放成形是替代人工鋪疊、提高品質和生産效率 的關鍵，在制造大型複合材料構件時優勢極為突出。國外自動鋪放技術雖已成熟， 但仍在不斷發展和進步，并通過開發新技術來實作複合材料構件低成本高效益制造； 中國國内自動鋪放技術起步10多年，已有了長足進步，技術成熟度在不斷提高。中航複 材材料有限責任公司“在國内率先将數字化下料、雷射投影和自動鋪帶技術應用于 型号産品的研制和批量生産，降低了成本，縮短了制造周期，保證了産品的品質穩 定性和一緻性，縮短了與發達國家的水準差距”。綜合來看，國内在基體樹脂材料、 成型工藝技術方面仍有較大的進步空間。
二、市場：高端領域重性能，中低端領域成本競争
（一）商業模式：市場需求差異下高低端市場驅動力不同
高端市場對碳纖維及其複合材料有高性能要求，尤其在航空航天等高端裝備領域， 而中低端領域成本競争較為激烈。具體看，航空航天領域高端裝備及民航碳纖維商 業模式及驅動力存在一定差異。航空高端裝備對碳纖維的需求更注重性能因素，而 民用航空領域關注直接及間接成本因素。但因技術難度大、客戶綁定深，航空航天 領域總體仍展現為高毛利率特征。中低端領域對碳纖維成本效益要求高，成本競争較 為激烈。成本競争一方面展現為下遊客戶議價權較強。在常用的領域如風電、建築 材料等，碳纖維複合材料制造技術相對簡單，且下遊風電整機廠商客戶較為集中， 買家議價權較強，可在碳纖維産業鍊中的不同環節標明不同供應商。如風電廠商維 斯塔斯幫助光威複材協調部分碳纖維從台塑進口，展現對成本以及分散上遊供應商 集中度的考量。成本競争的另外一方面常展現為碳纖維生産商主動綁定大客戶。碳 纖維整體具有顯著的規模效應，産量的增加利于提高碳纖維制造商的盈利能力，綁 定大客戶利于借助其市場需求較為穩定的增長充分發揮規模優勢。此外，雖然碳纖 維具有較優異性能，但由于多數客戶仍出于對“新事物”的擔憂，以及碳纖維複合材 料的可設計性導緻需要與客戶進行深度綁定以最大化發揮碳纖維性能，碳纖維應用 範圍現階段仍然受一定限制。
民用航天航空領域，兼顧性能及成本。一方面，民用航空由于安全性是首要考量的 因素，材料廠商需要在前期進入飛機設計環節，與飛機整機設計商與制造商共同接 受适航審查，無形中展現了卡位優勢，也加寬了民航産業鍊碳纖維制造企業護城河。 例如，日本東麗T700系 列碳纖維的研制，是針對波音公司對民機減重的要求下，對部分承力構件進行輕量 化設計的過程中所提出的要求而進行開發的。另一方面，民航制造商因航油價格高 昂，達到輕量化目的的需求比其他領域更為強烈。當成本端達到制造成本低于後期 節省燃油費用時，民用航空領域大規模使用碳纖維複合材料才成為可能。據上文所 述，航空用碳纖維預浸料自動鋪疊技術的成功商業化，是民航規模化使用碳纖維複 合材料的前提。後期随着碳纖維複合材料制備工藝的提升，民用航空上使用比例有 望逐漸提高。
中低端産品以工業領域為主，成本效益要求更高，成本競争激烈。由于技術壁壘，大 絲束碳纖維制造的核心技術基本上還是被美日壟斷把控，但國内企業已逐漸重視大 絲束碳纖維領域的産業化。
從成本結構來看，原材料與能耗構成碳纖維主要成本。能耗是PAN碳纖維總成本中最高 的部分，約占34%。而且碳纖維成本對于能源價格變動最為敏感，能源價格每千瓦 時變動0.01歐元，每千克碳纖維成本變動0.83歐元。其次是前驅體所用原料成本，即 丙烯腈、甲基丙烯酸酯、衣康酸，占比約19%，其中丙烯腈每千克價格變動0.01歐元則碳纖維成本每千克變動0.02歐元。最後是裝置的攤銷成本占約18%。
發揮規模優勢是短期降成本的主要路徑，尋找成本效益高的前驅體（PAN原絲）、提 高轉化過程中的工藝技術以及垂直整合下遊則屬于長期降低成本的主要思路。（1） 通過擴大工廠規模和生産線規模可以 顯著碳纖維制造降低成本；（2）尋找原材料替代品，比如以木質素(硬木或軟木)作 為替代PAN原絲的資源可降低成本；（3）在原絲轉化成碳纖維的轉化過程，通過使 用先進的氧化碳化裝置和加工工藝，優化表面處理過程可降低成本；（4）整合下遊 産業進而減少中間環節成本，比如SGL集團與德國寶馬公司共同投資建設低成本碳 纖維工廠，以及日本東麗集團、三菱公司也與豐田汽車公司達成合作，希望開發新 一代低成本碳纖維複合材料直接運用到下遊汽車産業中，減少中間無謂損失以降低 最終産品的成本。
碳纖維行業具有明顯規模效應，擴大生産規模利于降低碳纖維主要制造環節的成本。 在碳纖維的制備過程中，相比于基準産量，通過擴 大産能各環節機關成本均有下降：原絲工序環節的機關成本可降低8%，穩定化與氧 化降低36%，碳化、石墨化降低36%，表面整理降低11%，卷曲與包裝降低33%，其 中擴産對氧化碳化高能耗工序降成本效果更為明顯，規模效益顯著。
以中簡科技為例，其主營業務的成本構成中制造費用占比較高，制造費用主要為生 産環節的資産折舊與攤銷，以及燃料、動力、蒸汽等支出。2018-2020年制造費用占 主營業務成本的比重分别為73.22%、76.28%及75.53%。主要原因是碳纖維生産具 有占地面積大、裝置價值高的特點，各期折舊攤銷較大，以及碳纖維生産所需的能 源消耗較大，導緻制造費用占比較高。因而在短期内，擴大産能、提高産能使用率是 降低成本的重要途徑。
優化原絲制造技術可以提高生産效率，縮短工序耗時長度，進而擴大産量降低攤銷 成本，短期看幹濕法紡絲仍然是主流，但長期或被PAN基碳纖維原絲熔融紡絲工藝 等取代。美國的橡樹嶺國家實驗室從2007年開始一直緻力于尋找低成本原材料，相 繼開發了聚烯烴和木質素原料的碳纖維前驅體。但由于開發難度大，實作擴産成熟 運用還有一定難度。在同樣的紡絲裝備及能源消耗條件下，幹濕法紡絲的綜合産量是濕法紡絲的2-8倍， PAN基碳纖維絲束的生産成本可降低75%。以中簡科技2018年測算，除折舊外的一 切費用與産量成比例增長，折舊費暫且保持不變的情況下，全部用幹濕法保守估計 有望使機關碳纖維成本下降15%-27%。參考Textile Study Center，熔紡紡織速度達 2500-3000ft/min,而濕紡速度僅為150-300ft/min，生産效率的優勢實作了熔紡工藝的 成本改進。
注重制造裝置的自研，提高裝置和工藝比對度進而提高産能使用率來降低成本。碳 纖維自研發以來一直被視為高端裝備用材料，是以西方國家對大陸實行嚴格的技術 和裝置禁運。日系公司則通過對碳纖維關鍵産品的技術禁運，對通用型産品進行低 價擠壓，進而壓制國内碳纖維的研發進展。據賽奧碳纖維技術，2020年大陸碳纖維 企業的産能使用率在50%左右，較2017年已有較大提升。中國目前已跨越了低達産 率的曆史階段，水準正趨近國際水準，但仍有提升空間。
與此同時，國外龍頭企業大多形成全産業鍊覆寫，有利于降低成本，而國内企業産 業鍊的各個環節較為分散。由于碳纖維行業具有高資本投入和高技術壁壘，國外龍 頭企業起步早、技術強，裝置、工藝、材料等大多屬于自主研發，一般實作從原絲到 下遊市場全産業鍊覆寫并形成部分産品内銷降低周轉成本，并在産品上形成差異化 競争，而國内企業環節較為分散。碳纖維複合材料裝置多由美國公司壟斷，如自動鋪絲機、層合固化裝備等， 上述原因使得大陸碳纖維複合材料整體上尚處于起步階段。國内部分公司雖然具備一定生産複合材料的能力，但相比于全球領先企業，仍然存在一定的差距。（報告來源：未來智庫）
（二）市場空間：下遊以 CFRP 應用為主，因需求差異緻天花闆有别
CFRP應用場景廣泛，應用比例提高，市場空間廣闊。碳纖維複合材料是指至少有一 種增強材料是碳纖維的複合材料，其中最常見的是樹脂基碳纖維複合材料（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，是以在很多領域内對金屬材料，尤其是輕質金屬材料形成競争取代的 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，而随 着21世紀以來碳纖維及其複合材料制造成本不斷下降，在汽車制造、風力發電等領 域應用比例在不斷提高。
CFRP下遊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，各個市場的驅動力及潛在天花闆也有所不同。KSI是機械強度機關，表示機關 面積上所能承受的壓力。按成本效果分類，當碳纖維處在500-750KSI，即30-35MSI 時，稱其為中性類别，此時需要在材料的成本和表現之間相權衡；當碳纖維處在250- 500KSI，即
航空材料發展至今曆經四代變遷，複合材料将是未來飛機首選的航空結構主要材料。 航空領域常常率先使用先進材料以提高裝備性能，從鋼鐵到鋁合金到钛合金到碳纖 維等複合材料，未來碳纖維等複合材料比重将不斷擴大。第一代航空材料以木、布 為主，由于強度較低，很快轉變為第二代的鋼、鋁金屬結構，鋁合金密度更小，有利 于提高飛機的強度和安全性；第三代航空材料加入了钛合金材料，具有高耐熱性和 更高的強度，首先被應用于耐高溫部件并向其他部件擴充；第四代和第五代航空材 料始于碳纖維的成功制備，碳纖維複合材料具有高強度、高模量、輕量化的優點，不 斷廣泛運用于飛機的部分部件，并對傳統金屬實作一定程度的替代。
航空航天材料逐漸邁入碳纖維複合材料時代，複合材料應用不斷擴大。碳纖維複合 材料具有高強度、高模量、輕量化的優點，目前逐漸運用于飛機部件并對傳統金屬 實作一定替代。在航空航天領域，為達到飛行器輕量化的目标，實作增加有效載荷， 降低燃料費用，以CFRP為代表的先進複合材料的使用量逐年擴大。近年來，無論是 在單機上所占的比例還是總使用量，CFRP應用範圍逐漸擴張，在飛機上使用CFRP 等先進複合材料，不僅是由于其可以大幅減輕機身重量，而且在耐腐蝕以及抗疲勞 性能等方面與傳統合金金屬相比也有較大的優勢。
CFRP的大範圍應用通常是由航空高端裝備引導，民用客機領域空客、波音先行。先進複合材料在F-15戰鬥機 上首次實作應用時，其在整個飛機結構材料中所占的重量比例不過2%,但是到了F/A18E/F戰鬥機，其比例已經達到了19%。此外，F-22戰鬥機單機使用了350個以上的 碳纖維複合材料零部件，達到了機身空重的25%，其中纖維增強熱固性樹脂為24%， 另有1%的纖維增強熱塑性樹脂材料。單機使用碳纖維總量接近4t，其中強度在 5.08GPa以上的産品占到80%以上，主要用于機翼中間梁和後梁、垂直尾翼邊緣和 方向舵、水準穩定器、升降舵、機身架構、壁闆、加強框、油箱架構等關鍵位置和部件。使用的碳纖維全部來源于Cytec和Hexcel兩家美國公司，樹脂基體材料主要是環 氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂。通過使用RTM的先進成型方法，F-22戰鬥機成功證明 了CFRP部件不僅可以在性能上滿足要求，而且在成本控制上也具有可行性和很大的 潛力。
高性能碳纖維政策加碼，利于推進國内碳纖維産業建設。高強度、高模量、低比重 特點的碳纖維增強複合材料成為各類軍、民裝備最重要的候選材料之一，已成為航 空以及國防裝備的關鍵材料。複合材料的用量是衡量高端裝備先進性的重要标志。 目前中國軍事裝備數量仍處于較快速發展階段，在國防支出穩增長、裝備費占國防 費比例提高等背景下，預計高端裝備領域碳纖維市場有望實作穩健增長。國家政策 持續推動碳纖維行業的關鍵技術創新、産業化推進、産業轉型更新和下遊應用拓展， 有利于推動大陸碳纖維行業邁向國際水準。
民機上，NASA研究表明飛機上使用CFRP的制造成本不會超過其節省的運作成本。 民用飛機在保證乘客乘坐體驗的同時，要盡可能地提高飛機的經營效率，飛機空重 的減少可以提高燃油效率進而降低直接運作成本。世界領先民用飛機制造商波音和 空客在碳纖維應用上引領着行業方向。波音公司B787客機機體構造的50%使用了碳 纖維複合材料，每架約為35噸。波音公司在該産品手冊中表示，應用碳纖維相比同 體積傳統材料的飛機減重了40000磅，B787也是以将燃油效率提高了20%，減少了 20%的廢氣排放。緊接着空客公司對A350進行重新設計，将新飛機改名為A350XWB， 其主翼、機身、尾翼全部使用複合材料，占機身重量的53%。
遠期看，國産飛機民航市場有望成為國内高性能碳纖維企業的潛在增長點之一。民 用飛機在保證乘客乘坐體驗的同時，要盡可能地提高飛機的經營效率，飛機空重的 減少可以提高燃油效率進而降低直接運作成本。世界領先民用飛機制造商波音和空 客在碳纖維應用上引領着行業方向。根據波音公司官網，波音公司B787客機機體構 造的50%由碳纖維複合材料構成，主體結構的絕大部分由複合材料構成，尤其是機 身部分。空客公司A350F也使用了大量的碳纖維複合材料，機翼，中央翼箱和機身面 闆主要由複合材料制成。這些材料選擇使飛機更輕、更硬、更堅固、更有能力和更具 成本效益，同時提高了耐腐蝕性和抗疲勞性，進而降低了維護要求。空客公司計算 得出，應用碳纖維複合材料使得A350F在起飛時的重量減少了約28噸，飛行燃料消 耗減少了約20%，并且降低了着陸和導航費用。
風力發電建設刺激碳纖維需求，大絲束契合低成本特性。CFRP 與使用傳統玻璃纖維增強材料相比，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，能提高風能使用率 和年發電量，進而降低綜合使用成本。由于大絲束成本效益高的優勢使得其主要運用 于工業風電，降價放量成為領域的驅動力。目前風電機組正朝着大型化、輕量化的 方向發展，超長的葉片對材料的強度和剛度提出了更高的要求，使得碳纖維及其複 合材料在風電葉片領域使用廣泛。
“雙碳”目标成為風電下遊應用市場需求重要驅動力。2020年風電葉片首次超過體育休閑市場 成為全球碳纖維需求份額最高的細分市場。随着“碳達峰、碳中和”目标的确定，推 動風電行業釋出《風能北京宣言》：“在‘十四五’規劃中，須為風電設定與碳中和 國家戰略相适應的發展空間：保證年均新增裝機5000萬千瓦以上。2025年後，中國 風電年均新增裝機容量應不低于6000萬千瓦，到2030年至少達到8億千瓦，到2060 年至少達到30億千瓦。”結合2020年的需求量，可見下遊風電應用市場需求的拉動 力量較強，疫情沖擊一定程度被中和。
以風電為代表新能源行業景氣度可期。政策端給予鼓勵，據《國務院關于印發2030 年前碳達峰行動方案的通知》，2030年前碳達峰行動方案中“重點任務”指出，“大 力發展新能源。全面推進風電、太陽能發電大規模開發和高品質發展，堅持集中式 與分布式并舉，加快建設風電和光伏發電基地。加快智能光伏産業創新更新和特色 應用，創新“光伏+”模式，推進光伏發電多元布局。堅持陸海并重，推動風電協調快 速發展，完善海上風電産業鍊，鼓勵建設海上風電基地。積極發展太陽能光熱發電， 推動建立光熱發電與光伏發電、風電互補調節的風光熱綜合可再生能源發電基地。 到2030年，風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上。”
平價程序再提速、需求中樞擡産值。大型化加速疊加零部件價格 回落，21年風機招标價格快速下行，平價程序全面提速。受益21年風機招标價格快 速下降，項目收益率大幅提升使得平價範圍擴大，風機招标規模高速增長。風機交 付周期約為一年，上年招标規模可作為先行名額預測新增裝機規模。根據金風科技 統計，2021年1-9月國内風機招标規模約為41.9GW，同比+115%，其中陸上新增招 标規模40.9GW，海上新增招标規模1GW，21年全年招标規模有望達50GW，奠定風 電新增裝機高增長基礎。預計2022年底風電裝機規模在2021年3.3億千瓦的基礎上增 長至3.8億千瓦。陸風已實作平價，海風平價在即，風電項目經濟性提升有望進一步 提高需求成長中樞，待大宗原材料價格平穩後，風電産值空間将進一步打開。
輕量化是賽車和乘用車發展方向之一。CFRP應用于汽車領域，可以實作車體大幅度 的輕量化；由于材料具有良好的耐沖擊性能，提高了乘員的安全性。如在賽車領域， 對于一般的大獎賽賽道，車 體重量每增加20kg，會使得賽車的單圈成績下降0.4s，對F-1排位賽而言意味着落後 幾個身位，而對正賽而言意味着落後半圈。通過大量使用複合材料，賽車的性能得 到了顯著的提高。在乘用車領域，在應對全球變暖和油價提高背景下，各國對廢氣 排放和燃油效率都提出了要求，如大陸《節能減排新能源汽車産業發展規劃》要求 2020年乘用車平均燃料消耗量降低到5L/百公裡。對于最常見的小型乘用車（車身重 量1t-1.5t），200kg的輕量化就可以提高燃油效率約2.5km/L。輕量化是國内外汽車 廠商應對能源環境挑戰的共同選擇，也是汽車産業可持續發展的必經之路。
目前由于成本較高，乘用車還未實作碳纖維的大規模應用，碳纖維成本效益不敵鋁合 金。從各項基本力學性能名額來看，即便是通用型的碳纖維複合材料也遠遠優于高 強度鋼、鋁合金、钛合金、鎂合金。是以CFRP在以F-1為代表的賽車及其他進階跑 車領域獲得了大量的使用。但碳纖維的原料成本和制造成本過高，在過去很多年一 直局限在單值較高且産量較少的領域，沒有拓展到普通乘用車。在汽車領域，主要采用T300和T700級别碳纖維 小絲束，同時之後還需要将其打造成為碳纖維複合材料，附加值又繼續增加，制備 工藝難度大及原絲成本高，使得碳纖維的生産成本遠高于鋼鐵。随着技術進步、低 成本碳纖維和成型方法取得進展，CFRP開始出現在底盤和車身架構等主承力部件。 例如2013年領先上市的寶馬i3電動汽車車身全部使用碳纖維複合材料，帶來了顯著 的輕量化效果。大型汽車制造商紛紛與複合材料制造商締結聯盟，美國能源部下屬 橡樹嶺國家實驗室也聯合陶氏化學開發低成本碳纖維技術，這些合作将促進CFRP在 汽車領域的應用。
汽車輕量化确實是碳纖維長期機遇，但短期發展桎梏于成本效益。寶馬i3在2013年推 出後，到2017年該款車型仍然是市場上唯一真正意義上大規模使用碳纖維、産量在 10000輛/年的汽車。德國汽車研究中心的研究表明，減重所帶來的能源節省效應沒 有達到預期，除此之外較長的生産周期和較高的成本均限制了車用碳纖維的發展。 由于生産周期長和産量低，碳纖維應用範圍限制在高端汽車上。
體育休閑是國内碳纖維最早規模商用、用量最大的領域之一，較早實作碳纖維産業 化，成本競争或降低市場毛利。高爾夫球杆最初由木材制成，後來發展到不鏽鋼和鋁合金。1972年美國莎士比亞公 司和阿爾迪拉公司率先使用CFRP制作球杆，該材料的球杆扭曲剛性小，擊球方向穩 定，杆體重量減輕還增加了球的飛行距離。在釣魚竿上，CFRP材料的應用減輕了竿 體的重量，同時提高了剛性和減振性，使得釣魚竿的單手操作變得更加容易，減輕 垂釣者的疲勞，數十年來市場需求穩定增長。使用碳纖維制造的自行車可實作輕量、 高模量和優良的沖擊吸收能力，可以緩解由于路面不平帶來的輕微振動，使騎行過 程更為舒适。
碳纖維使體育用品輕量化、提升了機械性能、改善了使用者的使用體驗，在主要應用 場景下實作了需求的穩定增長。從2017年到2020年，體育應用碳纖維市場全球需求量從13,200 噸提高到了15,400噸，國内需求量從12,000噸提高到了的14,600噸。不過，近年來 體育休閑市場國際競争激烈，已然從最初的技術競争轉向了成本競争。國内低端碳 纖維高成本導緻高價格，在國際市場上的競争能力有待提升。
三、格局：日美主導全球市場，國内高端領域多寡頭
（一）财務名額看，外企長期技術積澱造就其産品性能與成本控制優勢
國際巨頭在核心技術上領先，形成了産品性能和成本控制兩方面優勢。從産品性能 來看，國際巨頭高性能碳纖維産品長期領先國内，國内企業處于追趕階段。例如國 外巨頭東麗在1971年就研發并能穩定生産T300型碳纖維，國内直到2000年以後才有 中複神鷹、光威複材等企業能夠生産類似性能的産品。從生産成本來看，碳纖維生 産裝置能否穩定高效運作是決定産線成本的關鍵因素。據中複神鷹官網，中複神鷹 碳纖維負責人張國良介紹，整個碳纖維的生産，中間控制的有三千多個工藝點，每 一個工藝點都要進行嚴格的穩定控制，哪個工藝點的參數發生了變動，碳纖維品質 就會下降。國外巨頭擁有較為成熟的制造技術，能夠自行研發改進相關生産裝置， 較好地适配生産工藝并加快産品疊代，配合生産的規模效應，進而降低成本，在中 低端産品領域壓縮了大陸碳纖維企業生存空間。相比之下，國内大部分企業沒有生 産裝置的設計、研發能力，通過複雜管制手續，用高昂代價購買的相關裝置，在性能 上不如巨頭自研裝置，在工藝上與自身工藝比對度較差，且難以調整優化，導緻生 産成本居高不下。
國際巨頭處于企業發展成熟階段，國内企業處于早期産能爬坡階段，是以内外資總 營業成本結構差異較大。外資期間費用率對淨利率的影響較大，而内資則是折舊、 攤銷、利息、稅費等對淨利率影響較大。對于國外企業，直接人工和直接材料占營業 成本占比較大，而國内企業營業成本構成中制造費用占比較高。比如中簡科技高性 能碳纖維産品成本構成中制造費用占比較高，約占各年度平均成本的70%以上。以 2018年為例，中簡科技主營業務成本中，折舊費占制造費用比重達42%，占營業成 本達30.51%，高于直接材料占比11.50%近20pct，主要原因是碳纖維的生産本身具 有占地面積大、裝置價值高的特點，進而各期折舊攤銷較大。同時由于裝置和技術 工藝不及國外，産量上升不及預期，不能很好減少機關産品的折舊和攤銷。此外，國 内企業EBITDA較高的主要原因是由于營業外收入較高。
國内企業産能相對國際平均水準，呈現三多三少态勢：低端産能多，高端産能少； 理論産能多，實際銷量少；市場需求多，國産供應少。（1）産能分布看，國際碳纖 維産能主要集中在航空航天等高端領域，大陸碳纖維産能主要集中在體育休閑等低 端領域，低端産能相對飽和。（2）産能産量看，2020年大陸碳纖維實際銷量和運作産能之比為 51%，實際碳纖維的生産銷售與運作産能之間有較大差距。（3）供需關系看，國内 有效産量不能滿足整體需求，需要進口。三多三少特點并非孤立形成，産能錯配、外 部壓力、産線技術穩定性低等是主要原因，産能銷量沖突、供應需求沖突是結果。産 能錯配導緻低端碳纖維市場飽和，高端産能建設不足。國外巨頭在民用領域直接和 國内企業競争，形成較大外部壓力。同時國内企業自身生産線水準有限，無法長期 穩定運作，或是生産成本偏高，導緻國内實際産量與銷量偏低，國内需求部分依賴 進口。
（二）性能與成本差異，緻大小絲束在競争格局存在較大差異
大絲束、小絲束碳纖維有四大相同特質：重資産、高投入、上下遊協同設計，合作 關系不易變更。前兩點商業模式部分中已經說明，後兩點則是碳纖維行業相對傳統 材料行業的主要差別。大絲束碳纖維和小絲束碳纖維都屬于複合材料大類，複合材 料的最大特征是産品可設計性強，下遊元件的開發難度較高，作為複合材料基體和 增強體的樹脂和碳纖維需要有系統的資料支撐，是以處于上遊的碳纖維生産商和處 于下遊的結構件生産商一般需要協同設計。同時，一旦合作關系建立，由于産品設 計測試流程較長，也不會輕易更換。
小絲束和大絲束碳纖維在相同特質的基礎上，在外部競争壓力與内部驅動因素上有 所不同。小絲束碳纖維多用于高端領域，國内外技術存在差距，市場格局主要驅動 因素是技術。小絲束碳纖維相對大絲束碳纖維應用更加廣泛，體育、建築補強、汽 車、航空航天等領域均可以使用小絲束。其中航空航天用小絲束對可靠性、穩定性 要求更為嚴苛，但受到國外出口限制。大絲束碳纖維多用于中低端領域，國内産品 直接與國際巨頭競争，産品性能、制造成本、下遊管道等綜合因素驅動格局變化。大 絲束産品以風電、汽車、建築加強等工業，國内企業需要直接與國外相關公司展開 競争。同時，由于國内過去一段時間對大絲束産品認識不到位，國内大絲束産品的 工業應用相比小絲束較晚，且從技術難度上比較大絲束不亞于小絲束的研制。（報告來源：未來智庫）
1. 小絲束：先發優勢、産業支援、固有格局，強者愈強或延續
國内小絲束碳纖維主要聚焦填補國内高性能産品空白，産品技術性能名額是核心驅 動力，頭部企業容易将先發優勢轉換為産品卡位優勢。國外巨頭如日本東麗、美國 赫氏已建立不同強度、不同模量的完整産品序列，産品品質成熟穩定且性能不斷疊 代改進。國内碳纖維産業仍然處于初級階段，光威複材穩定量産T300級碳纖維，中 簡科技穩定量産T700級碳纖維。中簡科技和光威複材的共同特征是較早進入小絲束 領域，在進入行業初期便有先發優勢。中簡科技技術班底為中科院T700碳纖維團隊， 擁有T700技術上的先發優勢；光威複材是中國領先民營碳纖維生産企業之一，進入 領域後深耕T300工程化相關技術，擁有時間上的先發優勢。兩家頭部企業利用先發 優勢，成功填補相應産品的國内空白，成為對應産品的穩定供應商。考慮到高性能 碳纖維産品的應用需要碳纖維制造企業與下遊廠商緊密合作，一旦下遊産品批量生 産，在一定時期内上遊碳纖維無法輕易取代，是以未來市場格局仍将保持穩定。
市場及外部支援助力小絲束企業發展。擁有特定先發優勢的相關企業，往往能夠參 與更多國家或地方層面的研發項目，獲得更多的科研補貼，進而确定技術上更多的 優勢。從市場層面來看，頭部的上市公司相對非上市公司擁有更多的資金優勢，便 于産能擴張與産業延伸，形成正向回報，不斷從資本市場獲得更多支援。是以，從項 目承接和資本市場層面來看，頭部企業都将獲得更多卡位優勢，未來碳纖維領域或 出現強者愈強的競争格局。
航空航天用碳纖維材料是頭部企業生存與發展重要組成部分，未來競争格局或較為 穩定。國外對高性能高端航空航天碳纖維産品的出口封鎖，也是國内相關公司的發 展機遇之一。頭部企業中，中簡科技、光威複材等都對航空航天高端裝備業務有較 大的依賴。航空航天業務由于自身對可靠性、安全性的高要求，高性能碳纖維産品 的應用需要碳纖維制造企業與下遊廠商緊密合作，一旦下遊産品批量生産，在一定 時期内上遊碳纖維無法輕易取代。尤其針對航空航天高端裝備領域，碳纖維複合材 料的頭部特征更為明顯。據上文，碳纖維複合材料除原絲制備難度大外，與基體樹 脂的結合從工藝及裝置上也是較大難關。中航複材作為國内航空工業集團下屬機關， 因需求的緊迫性長期得到諸多外部的人力資本及資金投入，護城河較為穩固。
大陸航空用碳纖維産業與國外存在顯著不同：航空央企集團多有對應複合材料研發 與制造子公司，上遊碳纖維企業難以延伸至航空用複合材料。國外巨頭如東麗等， 具有全産業鍊布局能力，從碳纖維上遊的原絲生産、中遊的碳纖維和織物、下遊的 航空航天用碳纖維複合材料等都有對應生産能力。但是國内企業涉及下遊複合材料 業務的較少，主要原因在于下遊存在技術成熟、實力雄厚的航空類央企下屬複合材 料公司。最典型的如中航高科，其通過中航複材的資産注入，繼承了中航工業集團 的複合材料設計能力與過往經驗積累，在航空用碳纖維預浸料、複合材料元件等方 面具有強大的競争力。是以上遊碳纖維制造企業一般作為碳纖維材料供應商，難以 将産業鍊延伸到航空用複合材料領域。
2. 大絲束：直面國際巨頭競争，擴産能、降成本是競争關鍵
大絲束碳纖維的制備難度較大，進而導緻目前全球大絲束碳纖維産量低于小絲束碳 纖維。大絲束 碳纖維應用的主要技術問題是在制造預浸料時，因絲束較粗不宜展開，導緻單層厚 度增加，不利于設計調整鋪層。據中簡科技招股說明書，2014年全球PAN基碳纖維 産能約為12.8萬噸，其中小絲束碳纖維約占72%，大絲束碳纖維約占28%。就工業所 用大絲束生産而言，國内外生産能力差距較大，大陸大絲束大部分依靠進口。大絲 束市場，日本企業所擁有的市場佔有率占全球産能的52%，美日兩國合計能夠有全球 76%的大絲束生産能力。
相對小絲束碳纖維，大絲束産品應用領域對性能要求不高，盡管大絲束生産難度更 大，但是小絲束生産工藝能夠成為大絲束生産工藝有效參考。目前大絲束産品的主 要應用領域包括建築補強、風電、汽車等領域。建築補強，以T300型大絲束産品為 主；風電、汽車等領域，T300、T700均有使用。單從産品性能來看，國内小絲束碳 纖維産品性能已可覆寫同類型大絲束産品，是以大絲束産品對産品性能要求不高。 但大絲束産品的生産技術相對小絲束産品難度更高，成本較低。
大絲束産品要求直面國外競争，在性能達标的情況下，主要是成本驅動，區位優勢 成為需要考量的主要影響因素之一。碳纖維的重工業行業屬性，導緻土地、能源、 原材料、運輸等生産要素對成本影響較大。小絲束碳纖維主要用于高端裝備，對成 本不敏感，是以廠區位置不是重要考量因素。但是大絲束碳纖維對成本敏感，廠區 位置、當地支援能夠極大影響生産成本，是以區位優勢成為主要競争力。
大絲束碳纖維領域看好下遊擴充，下遊競争格局與小絲束不同。目前，阻礙碳纖維 材料大規模應用的主要問題在于上遊高性能碳纖維産能的不足、下遊相關企業複合 材料設計、應用技術儲備不夠等。同時，全産業鍊布局企業有碳纖維預浸料、碳纖維 制品的加工經驗，友善承接相關業務，能夠進一步加強與下遊加工制造企業的深度 合作。如光威複材與Vestas的合作，光威複材直接向維塔斯提供碳纖維進一步深加 工後的風電碳梁産品，二者的合作促進了光威複材近年民用碳纖維業務營收的快速 增長。
四、海外巨頭：技術是基因，産能促成長，政策控環境
（一）日本東麗&美國 HEXCEL 多領域領先
日本東麗（TORAY）株式會社是目前碳纖維産量的全球上司者。東麗株式會社成立 于1926年，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。1971年，東麗開始 生産并銷售TORAYCA碳纖維。2005年，公司與空客公司簽訂供應碳纖維預浸材料 的長期基本供貨合同，2015年，公司與波音公司簽署全面的長期合同，向其供應制 造新型波音777X飛機的碳纖維預浸材料，同時也擴充了波音787的現有供貨協定， 公司碳纖維業務在獲得波音、空客等航空航天領域大客戶訂單的基礎上，仍在逐漸 擴大産能布局。據2020财年資料，公司營收達192.36億美元，纖維與紡織品占39.74%， 高性能化學品36.40%，碳纖維複合材料占11.33%，環境與工程 9.13%。其中，碳 纖維複合材料業務包含碳纖維、預浸料、碳纖維織物、聚丙烯腈基碳纖維複合材料， 以及樹脂基碳纖維複合材料（CFRP）的全産業鍊産品生産。
碳纖維複合材料起始于赫氏的 HexTow 碳纖維，是世界上航空航天和工業應用的 優質碳纖維供應商之一。赫氏（HEXCEL）公司于1946年成立，1980年在紐約證券 交易所上市，是碳纖維的領先生産商，在航天項目中擁有超過45年的經驗，認證最 廣泛，是第一家開發金屬膠粘劑、規模化生産蜂窩并将其商業化、幫助研發了第一 批用于風力葉片的預浸料的行業領先公司。2008年，赫氏赢得了其曆史上最大的合 同，為空客A350 XWB 提供主結構預浸料-碳纖維和配方樹脂的結合。2018年，公司 銷售額增長超過10%達21. 89億美元。其中商用航空增長8%，航天國防增長8%達3.7 億美元，工業領域受風電需求刺激增長近34%達2.94億美元。2020年，受新冠肺炎 影響，公司銷售額由2019年的23.56億美元減少至15.02億美元，其中商用航空、航 天國防、工業領域分别由2019年的12.35億美元、3.18億美元、3.10億美元減少至6.61 億美元、2.98億美元、2.27億美元。
國際巨頭産銷量均領先，産能使用率充足。目前全球碳纖維市場被日本東麗、東邦、 三菱麗陽及美國赫氏幾個主要公司壟斷。據2019年中簡科技招股說明書，小絲束市 場東麗市場佔有率達26%，大絲束市場美國赫氏占58%，處于明顯主導地位。東麗和 赫氏都有預浸料、織物、短切纖維、夾層材料等中間成型物，産業鍊完整，生産線全 面覆寫，可直接為客戶提供量身定制的複合材料解決方案和産品。同時具備相關設 備生産能力，生産品質穩定，易于解決碳纖維産品與樹脂比對性問題。是以，國際巨 頭産能使用率較高，既有産能又有産量。
海外巨頭成長路徑一：正确判斷、合理選擇市場，綁定客戶、并購擴管道
除了要準确把握碳纖維市場發展機遇外，東麗、赫氏在企業不同成長階段根據自身 特點合理布局市場。東麗與赫氏在進入碳纖維業務之初都面對較大的航空航天市場 空間，但由于缺乏歐美高端裝備合作夥伴，東麗選擇從體育領域進軍，而赫氏依靠 美國軍工集團支援順利進入航空航天高端裝備領域。在後期發展中，二者也根據自 己的技術優勢和客戶管道選擇了不同市場路徑：東麗全面覆寫航空航天、體育、一 般工業領域，進行多層次市場競争；而赫氏由高端裝備業務進入行業，着重發展民 航、航天國防高毛利領域，鎖定大客戶。
（1）把握市場、加強大客戶合作：善于把握市場機會，綁定大客戶是東麗成長的關 鍵手段。20世紀60年代，碳纖維興起初期，英國皇家航空研究所在日本近藤昭男技 術基礎上進行改進，并授權給考陶爾茲、摩根坩埚、羅爾斯-羅伊斯三家公司。之後， 羅羅公司飛機發動機因撞鳥事故失去洛克希德公司訂單，摩根坩埚并未進一步開展 碳纖維業務，由考陶爾茲等歐美公司主導美國高端裝備碳纖維市場，日本等國企業 很難進入。是以，東麗轉而由無人問津的體育用品碳纖維市場做起，并與美國聯合 碳化物公司達成合作，打開了東麗在美國的市場。積累了一定的技術和口碑之後， 陸續與波音、空客等大客戶達成合作，進入民航市場。自2010年起，汽車市場為降 低成本、滿足環保标準開始使用碳纖維複合材料，公司相繼與戴姆勒、豐田合作共 同開發碳纖維結構件。其中，與豐田的合作是全球首次将CFRTP（碳纖維增強熱塑 性塑膠）用于汽車結構件，公司又一次率先進入新領域。
類似地，美國赫氏（Hexcel）作為美國碳纖維領先供應商，同樣得益于穩定的客戶 源——美國軍方、波音&空客。從全球碳纖維産業的現狀看，航空航天和國防工業是 碳纖維最重要的應用領域之一。航空航天領域碳纖維需求量2020年達16.45千噸，占全行業需求 總量的15%，但價值量達9.87億美元，占全行業的37.7%。赫氏的發展主要得益于軍 民用航空航天碳纖維複合材料的需求增長。美國軍機F22機身碳纖維複材幾乎由赫氏 産品全覆寫，且波音和空客等民航訂單逐年增加，受疫情影響，2019年至2020年民 航訂單有所下降。赫氏商業航空與國防領域複合材料營業收入從2001年的6.82億美 元，增加至2020年的23.25億美元，兩大領域在該期間内累計貢獻營收占公司總營收 的比重達83.83%。由此可見，在某些領域綁定大客戶不僅能夠打開市場，還能進一 步鎖定市場佔有率。
（2）垂直整合完善産業鍊，橫向拓展分銷管道，吸收産業鍊新技術，實作高效布局， 是國際巨頭全面推進國際市場的重要方法。東麗與赫氏的并購邏輯不完全相同，但 都由并購及拓展戰略從技術、産業鍊、管道、産能等多方面受益。東麗民用事業覆寫 較廣，主要進行産能布局、綁定大客戶：先後收購ACE、PCC、CIT等各國制造和分 銷商，同時，通過建立專門的汽車中心（AMC），建立自有的碳纖維原料（前驅體） 工廠等，或收購處于産業鍊某環節的領先制造商（如TCAC預浸料制造商等），實作 碳纖維全産業鍊生産和供應。而主要從事航空航天用複材的赫氏主要以産能擴張、 拓寬上下遊為主導整合相關資産：如赫氏于1972年收購世界第二大紡織廠Pierre Genin&Cie，将焦點轉到複合材料（碳纖維）和電子元器件等新興領域；1996年2月 份收購Ciba-Geigy複材業務，在樹脂及複合材料業務方面進一步加強，同年6月份收 購Hercule複材業務，擷取了關鍵的航空産品資格和重要的碳纖維能力（赫氏此前主 要為航天供應複材）。在2011、2012、2015年間多次進行産能擴張。
海外巨頭成長路徑二：産能高效布局降成本，産銷回報機制促發展
總體戰略上，東麗将研釋出局國内，鎖定技術優勢；産能布局低成本地區或靠近市 場，降低成本；與客戶密切互動，形成産銷回報機制。在東麗公布的“AP-G 2019中 期管理計劃”中，明确提出，公司的戰略是依靠境内公司發展技術、創造高附加值産 品，同時向海外擴張規模、綁定客戶，在全球市場所獲利潤将重新用于支援本部研 發，進行産品更新、降低成本，進而進一步實作擴張。公司将生産線向中國、東南亞 等生産成本相對較低的地區布局，同時，也在歐洲等主要客戶市場前建立了完整的 供應鍊。這種戰略導緻東麗母公司的管理費用較高，但也與日本制造業的“母工廠” 思維相契合。結合IFRS國際會計準則對于G&A（general and administrative expense） 的規定，包括租金、保險費或歸屬于公司管理層的薪酬和福利以及任何法律人員也 被歸類為一般和管理費用。
産能投入高、布局全面，多年領先國内公司水準；生産線靠近市場，有效降低成本。 2018年前，東麗的資産投資占營收的比例多年領先國内主要公司，注重産能投入是 其優勢之一，國内公司或需要進一步提高産能投入。同時，東麗産量在1981年已達 千噸。東麗在2017年年報中稱，通過擴大匈牙利工廠的營運，子公司卓爾泰克（Zoltek） 将把該工廠的生産能力提高50％，達到每年生産15000噸，2020年Zoltek的PX35碳纖維的全 球理論産能達到25. 4千噸。而2020年，大陸相關公司産能與國際龍頭仍存在較大差 距。而相比之下，東麗在各個國家和地區的産能建設投入與相應營收占比及趨勢非 常接近，可以看出，生産線布局靠近市場是創收的關鍵手段之一。同時，産線與市場 接近可以降低運輸、匯率波動、關稅等成本。目前國内萬噸級産線還在建設過程中，
海外巨頭成長路徑三：重視各環節技術研發，産品持續領先更新
（1）搶先建立技術壁壘：東麗、赫氏碳纖維業務迅速發展，得益于較早進入碳纖維 技術鍊，并持續推動行業技術發展，确立行業标準。1961年日本PAN基碳纖維研制 成功，東麗在1971年便開始制造并銷售T300高強度碳纖維，根據官網資料，當時産 能為12噸/年，為當時世界上最大産能。東麗在碳纖維技術發展曆程中常常先行一步， 雖然大陸已于2011年頒布了《聚丙烯腈（PAN）基碳纖維國家标準（GB/T26752- 2011）》，但日本東麗在全球碳纖維行業具有絕對領先優勢，國内一般采用日本東 麗标準進行分類。碳纖維複合材料起始于赫氏的 HexTow 碳纖維，是世界上航空 航天和工業應用的首選碳纖維。
（2）長期關注研發，持續産品更新，是巨頭保持長期市場競争力的卓越成長基因。 東麗碳纖維業務的成長始于對技術的鑽研，在拓展市場後，社長日覺昭廣仍然強調 堅持實業技術路線的更新。研發投入穩定：為了確定研發投入，研究和開發費用 不受經濟波動影響，一直呈現穩步增長态勢。據東麗2020年年報，2017年到2020年 的4年内，東麗研發投入始終保持在600億日元以上，其中，2020年研發費用為628 億日元。東麗始終堅持綠色創新相關業務拓展，在2020年年報中公司明确表示将 2022年綠色創新業務收入目标定為1萬億日元，作為綠色創新相關業務（含用于飛機、 汽車、風力、壓力容器等的碳纖維業務及锂電子電池分離器）的主項，碳纖維複合材 料相關業務直接受益。東麗堅持推進橫向整合研究：東麗内部有纖維研究所、薄 膜研究所、複合材料研究所等并在其之上成立單獨的技術中心，進行橫向整合研究， 進而形成強大研發合力。
碳纖維及碳纖維複合材料相關技術水準全球領先，産業鍊完整，有效降低成本。
（1） 技術領先且全面：伴随着領域的擴充和技術的革新，東麗的T系列、M系列、MX系列 産品已經幾乎可以覆寫碳纖維的全部現有領域，并且性能優越。
（2）先進技術降成 本：根據東麗官網，2018年東麗成功開發用于CFRP的新型高壓釜（高溫高壓爐）技 術——據零件的形狀和尺寸，使用傳統的高壓釜和烤箱等為飛機制造大型CFRP零件 大約需要9個小時，而新技術有望将制造時間減少到大約4個小時；與傳統的制造方 法相比，由于不需要壓力和加熱媒體（如加熱的空氣），該技術可節省約50％的能源；由于改進的制造尺寸精度，還有望在組裝過程中節省使用墊片的時間。同樣在 2018年，東麗宣布已開發同時實作更高的拉伸強度和拉伸模量的TORAYCA MX系 列，該系列使用的NANAOLLOY納米合金技術是Toray專有的創新微結構控制技術， 與傳統材料相比，它可以通過在納米級上精細分散多種聚合物來實作顯着的性能增強；這項技術生産的聚合物材料具有高性能和功能性，而在正常微米級别（相當于 百萬分之一米的尺寸）的合金中是無法實作的，基本專利以及主要制造和應用專利 僅由Toray擁有。
（3）上遊自研比對客戶需求：赫氏HexTow 碳纖維是通過對聚丙 烯腈（PAN）前體進行一系列連續的精确控制加工工序而成。暴露在極高溫度下， 前體發生變化，通過氧化和碳化獲得高強度重量比和高剛度重量比；接下來的表面 處理和後處理工藝改進了纖維的粘合及操作工藝。這樣的碳纖維比鋼強度高，比鋁 輕卻與钛的剛度相同。針對客戶不同需求，赫氏采用自主研發的處理劑如G, GP 和 GS對碳纖維進行後處理。HexTow 碳纖維使用兩步專有工藝生産，使産出的碳纖 維具有很高的強度和模量。
産品更新換代快，成本效益高，不斷提升在各領域的競争力。據公司官網，2014年東 麗成功開發出T1100G高強度、高模量産品，應用于高端體育、航空航天等高利潤行 業。同時，除了性能普通、價格偏低的大絲束産品及性能較好、價格昂貴的正常絲束 産品之外，2019年，東麗上市的Z600-24K是TORAYGT系列全新碳纖維，該系列 同時具有實惠的價格和出衆的纖維品質，或将沖擊中端市場。
海外巨頭成長路徑四：赫氏發展得益于碳纖維本土化政策，曆次重組聚焦複材經營
碳纖維行業重資産營運、競争領域多元、行業标準嚴苛，公司在成長初期，必須依 靠政策優惠和規範獲得資金支援，維持競争環境暫時穩定。（1）東麗：日本環保相 關政策，推動碳纖維行業發展。日本政府高度重視高性能PAN基碳纖維及能源和環 境友好相關技術開發，在包括“能源基本計劃”、“經濟成長戰略大綱”、“京都議定書” 等多項基本政策中，均将此作為戰略項目，并給予人力、經費上的支援；日本經濟産 業省提出了“節省能源技術研究開發方案”。（2）美國：赫氏發展得益于美國國防部 制定的碳纖維本土化政策。美國從20世紀70年代先後贊助執行了飛行能效（Aircraft Energy Efficiency, ACEE）計劃、先進複合材料技術（Advanced Composite Technology, ACT）計劃和低成本複合材料計劃等，最終目的在于提供在制造成本上 有競争力的複合材料機翼和機身的制造技術。公司發展前期主要圍繞國防裝備領域， 後因國防開支削減進行整改，退出不盈利的項目，逐漸進軍商用。上世紀八十年代， 美國的幾個碳纖維公司均采用外部治理模式，但由于碳纖維作為國家特殊的戰略物 資材料，受日本東麗等公司的制約，美國碳纖維企業均瀕臨倒閉。美國國防部适時 推出碳纖維等關鍵材料本土化的國家戰略。1988年，美國國會通過法令：軍用碳纖 維所用聚丙烯腈原絲要逐漸實作自給，國防工業所需的重要材料都必須立足于本國 生産，波音可以使用日本東麗的碳纖維，國防工業則必須采用赫氏或美國氰特的碳 纖維，同時對高端碳纖維産品和技術裝備出口進行嚴格管控。由此扶持了赫氏、美 國氰特等本土碳、纖維企業的發展，最終擺脫了對日本碳纖維的依賴。
赫氏曆次重組後聚焦航空複合材料主業，整體盈利能力逐漸增強，為2009年後期民 航市場大發展帶動公司業績提升奠定紮實基礎。2009年至今，是赫氏自1980s上市 後保持較快速且穩定發展的最佳時期，2009-2018年10年間赫氏EPS（基本）從0.58 美元增至3.15美元，此期間主要受益于軍航穩增長、民航大發展的市場需求。但在此 前，赫氏曾進行多次業務重組，如1994年出售或退出非核心資産、2002年裁員超30%、 2007年剝離歐美以建築業務和美國電子等，以集中企業資本于碳纖維、複合材料及 蜂窩材料等，尤其以航空用為主。債務的改善，資産效率的提升，疊加複合材料本 身具有的高經營杠杆特性等（固定資産折舊攤銷等固定成本占比高，EBIT變化相比 于營業收入等訂單變化更為敏感），在2009年以來民航市場逐漸向好與軍航穩支撐 下，赫氏公司的淨利潤相比其營業收入實作了更大幅度的增長，2018全年營業收入、 淨利潤較2009年度增長97.52%、378.15%。
高航空複材業務占比下，赫氏複材業務營業利潤率波動性小于東麗。長時間次元看， 東麗整體毛利率在2004年之前（除1997财年外），均高于赫氏。而赫氏在經曆多次 重組調整經營重心後，毛利率穩中有升，在2004年後逐漸優于東麗。此外，由于赫 氏航空占比大，相比于體育、風電等民品，航空配套關系的穩固、飛機型号放量周期長等原因，赫氏的複材業務毛利率在2007年後超過東麗并穩中有升。同時，航空複 材業務相比于其他消費級産品波動性較小，不易受到全球金融危機等廣泛性事件影 響即抗周期性較為突出（其中高端裝備更為明顯）。例如，2009年因金融危機影響， 東麗碳纖維複合材料業務營業收入較2008财年減少27.98%，營業利潤降幅擴大至負值，從2008年财年的84億日元 減少至-62億日元。相比之下，赫氏2009年營業收入增速僅降至-16.35%，其中分領 域看商業航空、工業、航天及國防營收增速分别為-21.70%、-19.19%、-0.83%，高 端裝備抗周期性突出。據上文，碳纖維原絲端相比于複材結構件折舊費用更高，較 高的固定成本以及經營杠杆下，營收的下滑将加大對業績的消極影響。基于此，雖 然同期内赫氏與東麗營收增速均有較大幅度下滑，但對東麗業績端的消極影響因經 營杠杆因素而加大，其碳纖維複材業務營業利潤直接降為負值。（報告來源：未來智庫）
（二）複盤啟示：中短期依托政策聚焦航空，長期完善産業鍊技術更新
1. 國内龍頭依托政策優勢，中短期聚焦國内航空航天
碳纖維行業是重資産營運、高研發投入行業，需要強有力的資金、政策支援。東麗作為行業龍頭，碳纖維部門的折舊占總折舊達20%以上，而營收占比卻低于20%。 然而，東麗起身于纖維及紡織品，深耕材料行業，碳纖維業務占比不大，多依靠傳統 纖維及紡織品、高性能化學品等高營收業務資金支撐。而大陸碳纖維材料企業業務 結構比較簡單，營收規模不足；同時，高端技術及裝置受到國際禁運，參照美國“本 土化”政策對赫氏的扶持，行業政策需要适當向保護國内企業競争環境傾斜。由此， 東麗、赫氏已進入研發投入穩定階段，維持研發費用率在2-3%，然而國内企業研發 費用率可達10%以上，若能較長時間維持足夠研發費用，或有望逐漸在技術上獲得 突破。
技術封鎖、大客戶綁定等多項壁壘将在中短期内限制國内企業發展國際民航事業， 中低端市場成本競争激烈，綁定國内航空航天大客戶打開市場是關鍵。盡管碳纖維材料在航 空航天領域的業務需求受疫情重挫，但航空航天市場生命力仍然旺盛，碳纖維應用 僅僅是由航空航天主要驅動模式轉向“航空航天驅動+工業用”的雙引擎驅動模式。 然而由于航空航天對碳纖維材料有定制化需求，需要企業從設計開始與客戶一起研 發，并且對碳纖維和樹脂等基材的複合品質有很高的要求。國内企業已錯失綁定波 音、空客等國際民航大客戶已有型号的機會，同時由于國際中低端市場已經開始成 本競争，國内技術無法迅速降成本，是以需要瞄準國内民航大客戶。
2. 國内複材尚有拓展空間，聯合客戶進行系統化開發
近幾年大陸碳纖維技術有了一定發展，但與之配套的碳纖維複合材料技術仍有待提 高，國内缺乏能夠自主生産與碳纖維配套的基材樹脂的企業。首先，樹脂基碳纖維 複材開始主要用于高檔體育器材和高端裝備，特别是用于高端裝備的材料和技術， 西方對大陸嚴格封鎖。其次，大陸碳纖維企業與碳纖維複材企業更多是分别發展。 目前大陸國内鮮有能夠研發、生産與自己碳纖維相比對的基材樹脂的企業，缺乏研 發與碳纖維比對基材樹脂和漿料的團隊，且核心複材制造裝置仍受到技術限制。但 在複材技術和裝置方面，國内部分企業在自動化鋪放工藝的工程化應用方面取得了 較大進展；完成了國産預浸帶制備、鋪帶工藝等系列研究與相關工程化應用驗證， 已将自動鋪帶用于新型飛機的機翼複合材料壁闆；針對民機尾翼、機翼等課題需求， 完成了尾翼平尾蒙皮、機翼蒙皮的系列研究與驗證試驗。說明大陸這方面短闆有望 較快彌補，拓展複材市場已有一定的技術基礎。
國内碳纖維複材短期内技術難趕超，成本競争優勢弱，但其可設計性決定了潛在客 戶仍有發掘空間。大陸碳纖維技術比國際水準落後多年，同時，面對國際産品競争 比較充分的中低端市場，國内企業短期内難以在已有客戶和市場中取得技術和成本 優勢，必須主動将國内的行業“蛋糕”做大。傳統材料在出廠後性能比較固定，客戶可 以不參與前期設計，而碳纖維複材的可設計性決定了客戶必須在産品研發期進入， 并且客戶設計需求不同或将決定生産的投入和布局。此外，碳纖維複材應用領域仍 有拓寬的空間，并且國内許多客戶可能尚未意識到自身産品有用碳纖維替代的可行 性，這就需要碳纖維企業主動與客戶合作，從零開始綁定客戶、開發産品，在實作某 個工業領域複合材料産品批量化生産的同時實作國産碳纖維産業化，使得獲得穩定 的長期盈利。
3. 産能及産業鍊整合、市場戰略選擇是行業長期發展目标
大陸目前企業主要産品在産業鍊位置上比較割裂，此類模式不利于降低成本以及提 高碳纖維複材綜合品質，長期來看，産業鍊合作、整合是全行業發展的關鍵。國際 巨頭幾乎都擁有從原材料到複合材料全産業鍊生産能力，并且充分利用自身産能降 低成本、比對産品，如赫氏的PAN前驅體100%内部銷售，赫氏、東麗的碳纖維材料 完全利用自産。而國内光威複材等企業，産業鍊比較完整，但原材料等部分仍需外 購，且主要銷售産品是預浸料等中遊産品。碳纖維原絲占成本的51%，中下遊利潤 并不高。此外國内企業大客戶多為高端裝備或民航企業，定制化需求及行業标準高， 對産業進行整合促使上下遊合作，才能提高産品适配性。
中短期國内企業應聚焦國内航空航天，但體育、風力、汽車等市場仍有長足發展空 間。碳纖維産線的定制化、重資産性決定了碳纖維企業受下遊景氣度影響明顯：如 東麗在2016-2018年持續受到原材料價格和下遊産業需求、價格競争影響，營業利潤 持續下降；東麗、赫氏多年間民航業務受空客、波音訂單影響明顯；東麗體育産品銷 售額比例收縮至8%左右，轉向尋求更高附加值的産品；赫氏民航訂單增加，工業部 分受到擠壓至10%左右。是以，國内企業在市場選擇時要與自身産能、技術結構相 比對，同時密切關注行業景氣度影響因素。
（本文僅供參考，不代表我們的任何投資建議。如需使用相關資訊，請參閱報告原文。）
精選報告來源：【未來智庫】。