碳纤维用途、生产工艺、需求及国产替代分析

我国碳纤维市场国产替代趋势明显。

碳纤维是比强度和比刚度最高的高性能纤维，用途十分广泛。碳纤维(Carbon Fiber)是由聚丙烯腈(PAN)(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，是实现大批量生产的高性能纤 维中具有最高比强度（强度比密度）和最高比刚度（模度比密度）的纤维。碳纤维材料以其出色的性能被用于航空航 天、风电、体育休闲、汽车等多个领域，是新材料领域用途最广泛、市场化最高的材料。

碳纤维生产工艺流程长，技术壁垒极高。按原丝类型分，碳纤维可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘 胶基碳纤维。其中，PAN 基碳纤维占市场份额的 90%以上。PAN 基碳纤维是以丙烯腈为原材料进行聚合反应生成聚 丙烯腈，聚丙烯腈经过纺丝得到聚丙烯腈原丝，再通过对原丝进行预氧化、碳化、表面处理等工艺而得。碳纤维生产 工艺流程长，整个过程连续走丝，需要对参数精确控制，每个环节都会影响到碳纤维成品的质量和性能。原丝制备是 碳纤维生产的核心环节，原丝的质量直接决定着最终碳纤维产品的质量、产量和生产成本，原丝成本占整个碳纤维生 产成本的五成以上。

根据赛奥碳纤维模型统计，2023 年中国碳纤维需求量约 6.9 万吨，预计到 2030 年，全球碳纤维需求将达到 28 万吨。 对比 2022 年的 135,000 吨，2023 年的全球需求数据为 115,000 吨，同比降低了 14.8%，不同于往年全球 10%的增 长规律：自 2015 年来，世界碳纤维需求量一直保持约 12%的增长，近两年由于疫情原因，航空业受挫影响了高价值 的高性能碳纤维销售，增速有所放缓。但由于碳纤维下游应用市场持续发力，未来碳纤维市场规模有望翻倍式增长。 碳纤维市场的四大应用行业是风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车，2023 年四大下游行业碳纤维需求量的占比约 为 60%。

日本东丽是世界上高性能碳纤维研究与生产领域的“领头羊”，其他国家基本上处于追赶阶段。国际上碳纤维的生产起步于 20 世纪 60 年代，经过五十余年的发展，生产工艺技术已经成熟。日、美等少数发达国家掌握了世界碳纤维的核 心生产技术，尤其是新近开发的先进技术主要掌握在日本东丽、东邦帝人、三菱丽阳三大碳纤维生产企业中。从产能 数据来看，日本东丽是世界最大的碳纤维制造企业（含收购卓尔泰克产能），拥有碳纤维产能 5.75 万吨，占全球碳纤 维运行产能的 27.7%，其生产的碳纤维综合竞争力全球排名第一，业内一般对标东丽的产品标准进行研发。其他主要 的海外厂商包括美国赫氏（Hexcel）、日本东邦（Toho/Teijin）、日本三菱丽阳（MCCFC）、德国西德里（SGL）、台塑 （FPC）等。中国也涌现了诸如吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神、光威复材等碳纤维生产企业。

近年来我国碳纤维产能快速扩张，产能利用率快速提升。近年来受下游需求拉动，我国碳纤维产能快速扩张，2023 年 我国碳纤维运行产能 2.9 万吨，同比增长 12.3%，占全球碳纤维运行产能的 47.7%，产能规模全球第一。过去我国碳 纤维产业“有产能无产量”的现象较为严重，产能利用率远低于国际平均水平，近年来随着国内企业不断实现技术突破， 产能利用率快速提升，从 2016 年的 14.94%增长至 2020 年的 51.1%，但较 65%-85%的国际普遍水平仍有一定提升 空间。

我国碳纤维市场国产替代趋势明显。近年来我国碳纤维市场需求不断提升，2023 年我国碳纤维市场需求量达 6.91 万 吨，同比降低 7.2%。国产化率从 2016 年的 18.4%提升至 2021 年的 46.9%，国产替代趋势明显。主要原因一是受疫 情影响碳纤维进口难度增加；二是日本、美国等国限制碳纤维对华出口，国内需求缺口增加；三是国内碳纤维新产能 投放，产量增加。2023 年进口碳纤维呈现断崖式下降，主要原因是国产碳纤维的进口替代的增强，次要原因是中国 市场的发展不及预期。 我国碳纤维产品需求结构存在进一步升级的空间。我国碳纤维应用以风电叶片和体育休闲为主，而高附加值的航空航 天应用占比约为 11.6%（2023），与全球水平存在显著差距。从单价来看，应用于航空航天领域的碳纤维单价达 7.2 万美元/吨，价格水平为其他领域碳纤维价格的 2.5 倍以上。

龙头企业正逐步打破国外技术垄断。经过长期的技术积累，我国以吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神股份、 光威复材等为代表的国内碳纤维龙头企业正逐步打破国外技术垄断，产能规模不断扩张，部分企业产品性能与国际龙 头比肩。