2023年吉林碳谷研究报告 厚积薄发，碳纤维原丝国产化先锋

1. 公司概览：厚积薄发，碳纤维原丝国产化先锋

首家突破大丝束原丝产业化的龙头。吉林碳谷成立于 2008 年 12 月，设立以 来便深耕碳纤维原丝领域，致力于打破国际巨头对碳纤维行业技术的垄断。基于 原奇峰化纤 20 年腈纶制备经验，加上成立后十余年不懈攻关，当前公司产品已覆 盖从碳纤维原丝小丝束到大丝束全系列产品，均能实现稳定大规模生产且碳化后 均可达到 T400 以上水平，1K-25K 碳化后可达 T700 水平。公司产品已广泛应用 于军工、航天航空、风电、高端装备、汽车、新能源、体育休闲用品及建筑材料 等领域，2021 年公司原丝销售市占率约 50%，是国内最大的碳纤维原丝独立供 应商。

回顾公司发展历程，主要可分为以下几个关键节点： 1）2008-2016 年主攻中小丝束：2008 年设立后创造性发明了 DMAC 为溶剂 的湿法两步法原丝生产技术与工艺，产品碳化后可达到 T300 标准，并逐渐实现 军工级别的 1K、3K、6K 等小丝束产品量产，2016 至 2017 年逐步实现 12K/S 的 产业化稳定生产，碳化后可部分达到 T700 水平； 2）2015 年独立于吉林化纤集团，2016 年至今专注研发大丝束原丝：2015 年公司经历了股权变更，控股股东由奇峰化纤变为吉林市国资委控股的国兴新材 料公司，股权脱离吉林化纤集团。2016 年公司顺应工业及民用市场对碳纤维的需 求逐年增长的趋势，开始攻克大丝束原丝工艺。

1.1. 股权结构：吉林国资委实控，管理层行业经验丰富

股权几经更迭，实控人始终为吉林市国资委，股权结构稳定。公司成立初期 为吉林化纤集团旗下公司，2015 年 7 月公司控股股东变更为吉林国兴新材料产业 投资有限公司。吉林化纤和国兴公司实控人均为吉林市国资委，股权变更仅为吉 林国资委内部国有资产布局调整，公司实控人始终为吉林市国资委，股权结构稳 定，国有背景深厚。

管理层行业经验丰富，具备腈纶一线产业经历。公司在设立初期凭借当时母 公司奇峰化纤 20 年腈纶生产经验成功实现技术突破，现任管理层大多曾任职于奇 峰化纤或吉盟腈纶，并具备一线生产经验。纵观国际碳纤维巨头，也大多具备腈 纶产业经历，如日本东丽、帝人东邦、三菱丽阳均曾为纤维制造商，拥有生产腈 纶纤维的经验。

1.2. 财务表现：聚焦原丝主业，20 年扭亏后业绩高歌猛进

2020 年大丝束产品完成定型，业绩扭亏后进入高增区间。2016 年下半年公 司开始主攻大丝束原丝的产业化，而随着碳纤维民用市场迅速开拓，应用领域横 向和纵向不断拓宽，原丝销售快速增长带动公司收入持续高增。但 2018 年由于 原材料丙烯腈价格大幅上涨，以及公司大丝束产品处于定型初期，大量带量试制 品价格售价较低导致公司亏损扩大。2020 年公司大丝束原丝产品完成定型，一级 品率和满筒率稳步提升，公司成功跨越盈利拐点，进入业绩爆发期。2021 年公司 实现收入 12.1 亿元，同比增长 9.7%，实现归母净利润 3.2 亿元，同比增长 126.7%。 根据公司 2022 年年度业绩预告，2022 年公司归母净利润预计为 6.1-6.5 亿元， 同比增长 93.8-106.5%。

取消丙烯腈贸易业务，2021 年开始聚焦深耕主业。2019 年 6 月之前公司其 他业务主要是销售废料和聚合物收入，2016-2018 年其他业务收入占比不到 10%。 2019 年 6 月以奇峰化纤、吉盟腈纶为主的吉林市丙烯腈使用企业中石油合格采购 商认证资质过期导致无法直接从吉林石化直接采购丙烯腈，经吉林市相关部门协 调选择向吉林碳谷购买丙烯腈。2019-2020 年公司其他业务营收占比激增至 71% 和 46%，但毛利润占比仅为 1.9%和 2.8%。随着公司主力原丝产品完成定型，市 场口碑逐渐积攒，开始进入良性发展阶段，2021 年起公司决定未来不再开展丙烯 腈贸易业务，将精力集中于主营业务碳纤维原丝的发展。2021 年公司碳纤维原丝 营收占比达 92.6%，毛利润占比达 94.3%。

规模效应释放+主力产品价格提升，盈利能力持续提升。2019 年公司 24K/25K/48K 大丝束原丝产品完成定型实现量产后，开始成为公司主力产品， 2017 年公司大丝束产品销量占比仅为 29%，2021 年期占比增长至 80%。随着主 力产品一级品率及满筒率稳步提升，逐渐获得市场认可，12K/S 中小丝束和 24K 以上大丝束产品价格不断上涨，带动原丝单位收入稳步提高。售价提高叠加产能 释放下规模效应不断显现，公司盈利能力持续提升，2021 年和 2022Q3 公司毛利 率分别提升至 40.7%和 43.0%，归母净利润率提升至 26.0%和 31.8%。我们认为， 随着公司产能的继续释放以及工艺的不断改进，公司规模效应有望进一步释放， 有望带动公司盈利能力持续提升。

费用管控优异，降本增效持续进行。公司各项费用随业务规模的扩大而增加， 但占营收的比重整体呈现下降趋势，2022Q3 公司期间费用加研发费用占营收比 例为 5.7%，处于近年来的低点。财务费用是公司期间费用中占比较大的科目，2018 年由于公司通过增加银行贷款扩建碳纤维原丝项目，导致当期财务费用率增加较 为明显。

存货以原材料和产成品为主，2018 年以后减值逐渐减少。公司存货分为库存 商品、在产品、原材料、包装物、低值易耗品、委托加工物资等，2021 年原材料 和库存商品占比 81.8%。2018 年公司处于新产品逐渐定型的过渡期，部分库存产 品在新碳化工艺及设备生产状态下出现毛丝大、强度低等问题，已不能满足下游 碳化工艺要求，公司当年计提了较多减值。2020 年以来随着公司新产品生产工艺 逐渐成熟进入稳定供货期，公司存货减值逐年减少。

2. 碳纤维原丝供需紧平衡，需求欲乘“风”而起

碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性，性能及特点优于传统材料。碳纤 维（Carbon Fiber）是一种丝状碳素材料，由有机纤维经碳化以及石墨化处理而 得到的微晶石墨材料，直径 5-10 微米，含碳量高达 90%以上。碳纤维力学性能 优异，比重不到钢的 1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都在 3500Mpa（3.5GP， 即 T300）以上，是钢的 7-9 倍，同时具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、 耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休 闲等领域。

大、小丝束性能、价格及应用领域不同。我们在《光威复材（300699.SZ）： 全产业链布局，军民共筑碳纤维龙头》中详细拆解了碳纤维的力学和丝束分类， 以及国内外不同产品牌号的性能对比。按照大小丝束分类便于区分下游应用领域： 1）24K 以下为小丝束，一般用于国防军工等高科技，以及体育用品中产品附加 值较高的产品类别，如钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍，小丝束碳纤维性能优异但 价格较高；2）48K 以上为大丝束，大丝束性能相对较低但胜在成本较低，多运 用于基础工业领域，包括土木建筑、交通运输和能源等。根据吉林碳谷公开发行 说明书，除了特殊应用外，目前 T300 以上碳纤维即可满足大部分工业民用领域 以及部分军工航天领域的需求，因此 T300 级大丝束能够满足以风电为代表的工 业民用领域对碳纤维性能和性价比的双重要求，下游需求较为旺盛。

原丝制备是碳纤维产业链的核心环节，影响后续碳纤维的质量和生产成本。 碳纤维的制作包括原丝制备和碳丝制备两个阶段，其中原丝生产又主要分为聚合 过程、制胶过程（原液）和纺丝过程。碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的核心环 节，质量过关的原丝是产业化的前提和基础：原丝品质缺陷，如表面孔洞、沉积、 刮伤以及单丝间黏结等，在后续加工中很难消除，从而会影响碳纤维力学性能， 因此碳纤维的质量和生产成本很大程度取决于原丝的质量和成本。根据吉林碳谷 公开发行说明书，碳纤维原丝占碳纤维生产成本的一半以上，其性价比与供应稳 定性是碳纤维产业链的重要影响因素，直接影响着碳纤维的应用领域的广度。原 丝制备过程中拥有不同的工艺技术，按照聚合工艺的连续性，可分为一步法、两 步法；按照纺丝工艺，可分为湿法和干喷湿纺法。

2.1. 上游丙烯腈产能扩张驱动价格下降

碳纤维原丝的主要原材料为丙烯腈。丙烯腈属于大宗基本有机化工产品，是 三大合成材料——合成纤维、合成橡胶、塑料的基本原料，主要用于合成聚丙烯 腈纤维、ABS/SAN 树脂、己二腈、丙烯酰胺等，在有机合成工业中用途广泛。丙烯腈产能持续扩张，价格震荡下降。国内丙烯腈的供应商主要为中石化、 中石油、江苏斯尔邦石化有限公司等，2015 年至 2019 年丙烯腈新增产能较少， 市场供不应求局面下价格逐步走高，2018年9月达1.92万元/吨的历史高位。2019 年随着江苏斯尔邦等新建产能陆续投产，供需关系得到缓解，丙烯腈价格波动下 降。根据中国石油和化学工业联合会预测，2022-2023 年中国仍有 138 万吨/年 丙烯腈装置有望投产，供过于求下丙烯腈价格仍有进一步回落空间。

2.2. 风电由周期向成长迈进，碳纤维有望乘“风”而起

全球碳纤维需求持续增长，风电叶片为主要需求增长极。得益于碳纤维自身 优异的性能以及不断突破的技术手段，碳纤维快速替代其他材料，需求量持续提 升，2021 年全球碳纤维需求量达11.8万吨，同期国内需求达 6.2 万吨，占全球 需求的 52.9%，成为全球最大的碳纤维需求市场。不管是全球还是国内来看，风 电叶片均为碳纤维需求量最大的应用领域。

碳纤维性能优异，不断拓展高景气的下游应用领域，黄金赛道确定性仍存。 随着风电叶片大型化趋势确立、光伏装机维持高增、氢能源快速推广，航空航天 高端领域碳纤维渗透率不断提升，国内碳纤维需求有望快速增长。我们在《光威 复材（300699.SZ）：全产业链布局，军民共筑碳纤维龙头》报告中详细测算了国 内碳纤维需求和市场规模，2025 年国内碳纤维需求量有望达 12.5 万吨，行业规 模 175 亿元，2021-2025 年 CAGR 达 15.8%。

吉林碳谷目前主要规模化生产碳化后可达 T400 级的大丝束原丝产品，下游 终端应用领域为风电等工业民用领域。考虑到风电叶片目前已经成为碳纤维第一 大应用领域，未来“双碳”战略下海内外新增装机量有望维持高增，风电叶片大 型化及轻量化有望驱动碳纤维渗透率提升，中长期风电仍将支撑碳纤维需求进一 步扩容，本篇报告的 2.2 部分主要对风电产业链和风电叶片进行复盘、分析和展 望。

2.2.1. 风电发展趋势：由周期向成长迈进，大型化助力降本

风电产业链主要由上游原材料及零部件、中游整机制造及运维，以及下游风 电开发运营构成。完整的风电设备主要由风电机组（叶片、发电机、齿轮箱、机 舱罩等）、风电支撑基础（风电塔筒、桩基、导管架等）以及输电控制系统（输 电电缆、控制系统、升压站等）三大部分构成。根据 GWEC，风电叶片的采购成 本占风电整机成本的 15%左右。

全球能源转型加速，驱动以风能为代表的可再生能源需求快速增长。《巴黎 协定》以来全球能源结构开始向低碳化加速转型，近五年来可再生能源提供了全 球新增发电量的约 60%。根据英国石油公司（BP）发布的《世界能源统计年鉴》 数据，2021 年全球可再生能源发电量占全球发电总量的 12.8%，2000 年该数值 仅为 1.4%。其中 2021 年风能及太阳能发电量占比分别为 6.5%和 3.6%，风能和 太阳能首次贡献超过全球 10%的发电量，该比例较 2000 年上升 10 个百分点。

“双碳”战略目标指引下，我国新能源战略地位明确。2020 年 9 月国家主 席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表了关于“中国二氧化碳排放 力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”的目标。

“双碳” 战略的提出进一步明确了中国能源发展的战略目标和政策取向，而 2022 年国家 发改委印发的《“十四五”现代能源体系规划》中提到我国当前能源低碳转型进 入重要窗口期，2020 年我国非化石能源消费比重达到 15.9%（2021 年为 16.6%）， 较 2015 年提升 3.9 个百分点，而到 2025 年非化石能源消费比重目标提高到 20% 左右，非化石能源发电量比重目标达到 39%左右。在此目标下，“十四五”期间 我国将加快发展风电和太阳能发电，全面推进风电和太阳能发电大规模开发和高 质量发展，根据全国 31 省市能源相关规划，“十四五”合计规划风电新增装机约 307GW，较“十三五”期间新增装机总量 152.33GW 增长显著。

复盘过去二十年我国风电发展历史，我们认为，当前风电产业三大趋势明确： 周期性转为成长性、大型化趋势确立、海风加速向深远海发展成长性强劲。 1. 政策因素逐渐消散，风电装机由周期性向成长性迈进。 2005-2010 年“十二五”期间，行业爆发式增长，补贴时代来临：2006 年颁布实施《中华人民共和国可再生能源法》鼓励和支持可再生能源并 网发电，2007 年颁布《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》， 规定电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目上 网电量，风电产业借助政策东风快速发展，2010 年全国风电新增并网 装机容量上升至 14GW。2009 年 8 月《国家发展改革委关于完善风力 发电上网电价政策的通知》制定陆上风电标杆上网电价，行业正式进入 补贴时代。

2011-2016 年弃风率上行、标杆电价下调，补贴退坡 2015 年抢装收尾： 风电装机快速增长后开始出现超过当地消纳能力的情况，2012 年弃风 率上升至 17.0%的高位，三北地区弃风限电问题尤为突出。2014-2016 年国家先后三次下调陆上风电标杆上网价格，引导风电产业投资和项目 合理布局，提高国家可再生能源电价附加资金的补贴效率。为在标杆电 价下调前享受更高的上网电价，2015 年迎来抢装潮。此阶段海上风电 也开始规定标杆电价。

2017-2021 年标杆价过渡到指导价，平价上网不断推进，上网电价机制 渐趋完善：2015 年抢装潮后，弃风率再次上行导致 2016-2017 年新增 装机量回落。2019 年 5 月国家发改委印发《关于完善风电上网电价政 策的通知》，将陆上风电和海上风电标杆上网电价改为指导价，新核准 项目全部通过竞争方式确定上网电价。由于通知规定 2021 年 1 月 1 日 以后核准的陆上风电项目全面实现平价上网，国家不再补贴，2020 年 风电新增装机迎来再一次抢装潮。

风电消纳能力不足和国家补贴退坡是造成过去风电装机周期波动的主要因素： 1）弃风率上升提高运营商度电成本，装机量进入波谷：弃风现象的根源在于 区域内的风电建设速度超出消纳能力，导致风电利用小时数下降，从而提高度电 成本。从历史周期来看，2011-2012 年以及 2015-2016 年由于前期风电抢装超过 当地电网消纳能力，弃风率上升至历史高位的同时，装机量降低至周期底部； 2）上网电价下降、国补退坡引发抢装潮，装机量进入波峰：2014-2016 年期 间上网电价密集下调，考虑到上网电价与项目的核准及并网时间相关，为争取更 高的电价以最大化项目经济效益，运营商抢抓上网电价下降前的政策节点加快项 目的投资建设，从而带来 2015 和 2020 年风电抢装潮。

当前风电周期性因素逐渐消散，风电产业长期成长性有望逐步显现： 1）从弃风率来看，通过挖掘当地消纳能力+建设外送通道，全国风电弃风率 逐渐下降至低位，三北地区弃风现象明显改善。2016 年 7 月，国家能源局发布了 《关于建立监测预警机制促进风电产业持续健康发展的通知》，根据政策类、资源 和运行类、经济类三大指标加权平均确定预警结果，由高到低分为红色、橙色、 绿色三个等级，预警结果为红色的省份国家能源局当年将不下达年度开发建设规 模，地方暂缓核准新的风电项目。

该政策极大的缓解了以三北地区为主的弃风现 象，通过挖掘风电开发区域就地消纳潜力以及加快风电大省外送通道建设，三北 地区逐渐解决弃风问题，装机限制解禁后开始重新贡献增量。2016 年以来全国弃 风率逐年下降，2020 年三北地区最后两个红色预警的省市消失，全国弃风率降至 3.0%，2022 年由于疫情影响用电需求，消纳压力有所提升，截至 11 月全国弃风 率 3.3%仍然维持较低水平。

2）陆风率先进入平价时代，海风国补退出，平价风电经济性凸显有望支撑未 来需求放量。2021 年 6 月国家发改委发布《关于 2021 年新能源上网电价政策有 关事项的通知》，规定 2021 年起新核准的陆上风电项目中央财政不再补贴，宣告 陆上风电率先进入平价时代。海上风电方面，2020 年 1 月财政部发布《关于促进 非水可再生能源发电健康发展的若干意见》，规定 2021 年底后并网的海上风电项 目不再纳入中央财政补贴范围。海风国补退出后，少量地区如广东、浙江、山东 推出阶段性补贴，以更好的实现海风平价过渡。我们认为，补贴退坡后风电装机 的政策性影响因素逐渐消散，叠加技术迭代实现降本，风电经济性持续提升，长 期成长性有望逐渐释放。

2. 大型化提升整体经济效益，顺应平价上网趋势 风机大型化是平价时代降本的核心趋势。风电机组通过大型化提升风电经济 效益主要通过降低整机制造成本、降低建设及运维成本，以及提升发电效率： 1）制造成本降低：风机大型化下整机重量的提升速度显著慢于功率的提升， 从而表现为单位功率整机重量的下降，通过节约原材料等成本降低整机成本。明 阳智能陆上风电机组从 2.5MW 上升至 5.0MW 时，单位功率整机重量下降幅度达 26.4%，而海上风电机组从 5.5MW 上升至 8.3MW 时，单位功率整机重量下降幅 度达 30.3%。

2）建设及运维成本降低：在运行环境允许的情况下，对于特定容量的风电场， 用以大容量风机替代小容量风机将减少所需风机、塔筒以及叶片的数量，风机吊 装费用、后期维护费用以及配电系统的投入均有望得到缩减，从而降低整体投资。 3）发电效率提高：风机大型化下风电机组的叶片直径更大、轮毂高度更高， 从而增大扫风面积以提高发电效率、降低度电成本。

国内风电新增装机单机容量不断提升。 1）从新增装机平均单机容量来看，根据 CWEA 数据，2008-2021 年我国新 增装机风电机组平均单机容量由 1.2MW 提升至 3.5MW，单机容量提升 189%。 其中，2010-2021 年期间，新增装机的陆上风电机组平均单机容量从 1.5MW 提升 至 3.1MW，而海上风电机组从 2.6MW 提升至 5.6MW。 2）从不同单机容量机组新增装机占比来看，单机容量 2MW 以上的机组新增 装机占比由 2008 年的 9%提升至 2021 年的 99.8%，截至 2021 年累计装机占比 已达 70.7%。

当前国内陆风单机容量已达到 9MW，海风单机容量 18MW 通过认证。 1）陆上风电机组迭代至 9MW：根据中国能源报报道，2023 年 1 月内蒙古 能源杭锦风光火储热生态治理项目获批，其中风电项目建设规模预计为 1.6GW， 拟采用 134 台单机容量为 9MW 和 59 台单机容量为 6.7MW 的风电机组及配套机 组箱变，成为国内首个选择大规模安装 9MW 风机机型的陆上风电项目。根据风 芒能源报道，2023 年 1 月运达股份北方大基地项目将陆续开展共 150 台 WD200-8340 机组的吊装工作，成为全球首批交付的陆上 9MW 平台机组，单机 容量横跨 8-10MW，叶轮直径可匹配 200-225m，扫风面积最大可达到 4 万㎡。

2）16MW 海上风电机组已下线，18MW 通过认证：根据金风科技官网消息， 2022 年 11 月 23 日，由金风科技与三峡集团合作研发的 GWH252-16MW 海上风 电机组在福建三峡海上风电国际产业园成功下线，单机容量达 16MW，叶轮直径 达 252m，叶轮扫风面积约 5 万㎡，是目前全球最大单机容量和最大叶轮直径的风电机组。

此外，根据明阳集团官微，2023 年 1 月明阳智能发布 18 兆瓦全球最 大海上风电机组 MySE18.X-28X，叶轮直径超 280m，最大扫风面积达 66052 ㎡， 以 100 万千瓦的粤东风电场为例，MySE18.X-28X 机组与目前市场 13+MW 级别 机组相比，可减少 18 个机位数量，单位千瓦工程造价降低约 800~1000 元/kW。 目前鉴衡认证中心为 MySE18.X-28X 机组颁发设计认证证书，代表该机组设计方 案已获得行业认可。同时，明阳智能全球最大漂浮式海上风电机组 MySE16.X-260 成功下线，该机组拥有全球最大最长的海上抗台风型叶片。

降本表现为投标价格不断下探，风电经济效益提升。2011 年以来国内风电 整机商风电机组投标价格呈现震荡下行趋势：1）2019 年由于当年招标量显著增 长，供需趋紧下投标价格有所上行，根据金风科技官网数据，2019 年全年风电招 标量 65.2GW，同比上涨 94.6%。2）2020 年装机潮退去后，风电装机进入相对 稳定阶段，零部件供需紧张关系得以缓解。此外，风电平价上网倒逼风电产业链 降本，同时技术迭代支撑风电大型化提高风电经济效益，为风电投标价格下行提 供基础。2020 年以来各类单机容量机组投标价格均呈现迅速下行趋势，2022Q3 全市场风电整机商风电机组投标均价为 1808 元/KW，较 2021Q1 的 2888 元/KW 下降 37.4%。

3. 海风增速超越陆风，加速向深远海发展成长性强劲 我国陆上风能资源丰富，陆上风电发展起步较早。根据《中国风电发展路线 图2050》，我国陆上风能等级3级及以上的区域可供风能资源技术开发量为20-34 亿千瓦。1986 年 4 月中国第一座“引进机组、商业示范性”陆上风电场─马兰 风电场在山东荣成并网发电，揭开了我国风电商业化发展序幕。截至 2021 年我 国陆上风电累计装机容量 321.36GW，同比增长14.8%，占全国装机容量的 92.7%。

与陆风相比，海风资源禀赋优异，在利用小时数等方面具备先天优势。由于 不占用土地资源，且海风平均风速较高、风切变较小，静风期较少，海上风电年 利用小时更高，且更适合大兆瓦风机运行。根据中国电源学会，在同等发电容量 下，海上风机的年发电量能比陆上高约 70%。 陆上风能资源集中在三北及西部，海风资源紧邻沿海负荷中心。我国海岸线 长达 1.8 万公里，可利用海域面积 300 多万平方公里，拥有发展海上风电的天然 优势。根据国家发改委，台湾海峡是我国近海风能资源最丰富的地区。海上风电 资源密集区紧邻作为我国电力负荷中心的沿海省份，就地消纳优势明显。

我国海上风电发展起步较晚，2021 抢装下装机占比显著提升。2007 年中国 第一台海上风电机组在渤海湾建成发电，2010 年 9 月龙源电力在江苏如东建成 潮间带试验风电场，装机容量 32 兆瓦，拉开了中国开发建设海上（潮间带）风 电场的序幕。2010 年国内第一个大型近海海上风电场─上海东海大桥 10 万千 瓦海上风电示范项目建成。截至 2021 年我国海上风电累计吊装容量 25.35GW， 同比增长 133.2%，占全国装机容量的 7.3%。2021 年为海风补贴末年，抢装潮 下当年海风新增吊装容量 14.48GW，同比大增 276.6%，占当年全国新增装机量 的 25.9%。

2.2.2. 碳纤维助力风电叶片大型化

风电叶片是风电整机的重要零部件，是风电大型化的核心环节。风电叶片是 一个复合材料制成的薄壳结构，一般由外壳、腹板和主梁三部分组成。风电叶片 是使风力发电机风轮旋转并产生气动力的重要零部件，直接影响风能的转换效率 和年发电量，是水平轴风力发电机的核心部件之一。风电叶片的大型化、轻量化、 高功率是风电大型化的核心，叶片尺寸大小直接影响风力发电机组对风能的捕捉 效率，随着叶片尺寸加大，风轮直径与扫风面积增加，单机发电量随之上升。

原材料是风电叶片主要成本，复合材料重量占比超 90%。风电叶片作为核心 零部件，在整机的采购成本较高，根据 GWEC，风电叶片的采购成本占风电整机 成本的 15%左右，电气风电招股说明书显示，叶片采购金额占原材料采购金额比 值 2018-2020 年约为 20.5-22.3%。单看风电叶片成本构成，根据中国复合材料学 会数据，国内叶片原材料成本占比约为 80%，而原材料成本中增强纤维、芯材、 基体树脂与粘接胶合计占比超总成本价格的 85%（增强纤维与基体树脂合计占比 超 60%，粘接胶与芯材各自占比超 10%）。基体树脂是整个叶片的材料“包裹体”， 包裹了纤维材料和芯材，被包裹的纤维材料和芯材的用量决定了基体材料的用量。

专业叶片制造商市占率持续提升。目前市场主流叶片制造商分为专业叶片生 产企业和风电整机商内部的配套叶片生产企业，根据 GWEC，自 2006 年 2 月以 来，风电整机商内部配套叶片生产企业市场份额有所下降，2019 年市占率下降 到 50%。整机厂商在一体化战略下配套内部叶片生产企业，主要有利于在行业需 求上升期保障风电叶片供应能力，并降低交易等成本，以确保竞争优势。但随着 全球供应链逐渐成熟，外部采购风电叶片能够缩短新产品上市时间，且能够更灵 活应对行业变化。

风电叶片向大型化、轻量化、高功率发展的前提是材料和制造工艺的迭代。 根据艾郎科技招股说明书，风电叶片制造技术主要依据叶片的材料体系和三维几 何结构发展。叶片材料的迭代升级推动风电叶片制作工艺的不断进步，从最早的 木质叶片，到近代的金属叶片，再到当前的复合材料，风电叶片制造工艺随着所 用材料的迭代不断发展进步。当前较为成熟的风电叶片制作工艺分为手糊、模压 成型、预浸料铺放、拉挤、纤维缠绕、树脂传递模型和真空灌注成型 7 种，由于 7 种工艺各有优缺点，一般根据风电叶片的材料体系、几何结构、几何尺寸以及 铺层功能进行综合运用。

价格下调扩大碳纤维经济效益，加速下游产业替代进程。我们认为，碳纤维 在风电叶片上的批量应用是符合风电机组大型化和经济化的主流趋势。根据中国 纺织工业联合会主管的《纺织导报》援引的美国 Sandia 国家实验室 2016-2017 年的研究，单机容量 10MW 以上机型碳梁使用率有望达到 100%，该机构预测当 叶片长度（不同于叶轮直径）大于 70 m 时，碳纤维的渗透率有望达到 55%，而 根据 CWEA 数据，2021 年我国新增风电机组平均风轮直径已达到 151m。随着 维斯塔斯拉挤成型工艺专利到期，碳纤维应用于风电叶片主梁的技术问题已不成 为限制，而碳纤维价格下调有望打开下游更广阔的应用空间，加速碳纤维在风领 域渗透率提升。2017 年以来中材科技、时代新材等叶片制造商以及东方电气、明 阳智能、电气风电等整机制造商厂均陆续发布了使用碳纤维或碳玻混合拉挤大梁 叶片，风电机组单机容量在 10MV 以上的机型采用碳纤维主梁叶片较多。

2.3. 碳纤维原丝仍存缺口

2021 年全球年度运行产能达 20 万吨。根据赛奥碳纤维测算，2021 年全球运 行产能同比增长 20.9%至 20.8 万吨/年，其中全球龙头公司东丽产能居首，包含 收购的卓尔泰克产能后年度运行产能约 5.75 万吨。

2021 年中国成为全球第一产能大国。中国碳纤维起步可追溯至 1962 年，与 日本碳纤维的研发基本同步，但后续发展进度较为落后。2005 年中国碳纤维行业 仅有 10 家企业，合计产能占全球约 1%；2008 年以国有企业为主的工业企业大 量进入，但美日在核心技术方面形成垄断，国内企业技术突破较慢，生产线运行 及产品质量稳定性较差；至 2010 年国内碳纤维需求仍主要依赖进口，国内产能 仅占全球 0.4%。2021 年中国碳纤维运行产能首次超越美国成为全球第一大产能 国，但产能利用率仍然较低，在生产线运行和产品性能方面与海外巨头仍然存在 一定差距。

国内碳纤维企业加速产能扩张。随着国内碳纤维的需求快速增长，以及国产 替代进程提速，国内碳纤维企业加快产能扩张步伐，近三年国内头部碳纤维企业 均抛出了扩产计划。由于碳纤维属于资金密集型行业，产能扩张主要受制于企业 的资金实力，根据光威复材公告其包头万吨级生产线投资额超 20 亿元。前期资金 投入较大，而前期国产碳纤维企业生产效率不足导致投资回报率较低，共同构筑 行业较高的资金壁垒。随着核心工艺的突破以及生产效率的不断提升，国内碳纤 维产能有望快速崛起。

在建项目规划超 30 万吨，2025 年建成产能有望达 32.8 万吨/年。截至 2022 年末，我国目前碳纤维企业产能约 8.9 万吨/年，主要集中在以江苏、浙江和山东 为主的华东地区、以吉林为主的东北地区、以青海、甘肃为主的西北地区。我们 详细统计了当前国内碳纤维企业扩产计划（不完全统计），当前已公布的项目合计 总产能约 34.9 万吨，2023-2025 年预计分别将投产 9.1、6.0 和 8.6 万吨，“十四 五”期间合计新增产能约 24 万吨，加上当前约 8.9 万吨的建成产能，2025 年产 能有望超过 30 万吨/年。我们认为，在当前下游需求大量释放叠加国产替代加速 背景，率先实现产能落地并进入稳定运行区间的企业，将有望抢占更多的市场份 额。

市场独立原丝供应商较少，现有大规模原丝供应商仅吉林碳谷。国内碳纤维 原丝供应基本以自供为主，根据吉林碳谷公开发行说明书，国际碳纤维巨头主要 向国内出口碳纤维，较少向国内批量出口碳纤维原丝。而从国内市场来看，仅部 分碳纤维企业通过纵向发展，具备部分或全部的原丝自供能力，大部分企业仍然 依赖从市场购买原丝后进行碳化处理。

3. 规模领先+技术壁垒，四大核心优势构筑原丝龙头

3.1. 手握核心专利技术，率先实现大丝束原丝产业化

原丝技术壁垒高，制作性价比与高质量原丝供应稳定性是核心痛点。我们在 第二部分详述了碳纤维的制作阶段以及核心工艺对比，原丝制作过程主要分为聚 合过程、制胶和纺丝，按照聚合工艺的连续性，可分为一步法、两步法，纺丝工 艺可分为湿法和干喷湿纺法。我们认为，原丝的制作工艺是碳纤维产业链的核心 技术壁垒所在，掌握关键配方、攻克制备技术只是产业化第一步，如何实现产品 质量稳定的同时降低制作成本才是核心壁垒：

1）原丝质量较低将影响碳丝性能：25K 以上不同大丝束产品生产工艺路径基 本相同，但是不同丝束之间并不是简单的放大喷丝口数量，存在不同的技术难点， 包括丝束越大溶剂残留越难去除，丝束扩大的同时如何保持单丝性能均一和稳定； 2）制作成本高将限制应用场景的扩张：小丝束力学性能优于大丝束，主要驱 动因素在于核心技术，宇航级小丝束对可靠性、工艺性、稳定性等要求严苛。而 大丝束主要运用于新能源、建筑等工业领域，性能要求低于小丝束，但是核心在 于降低成本扩大应用范围，如何在满足性能要求的前提下，提高生产效率，降低 整体生产成本是关键。

为攻克两大痛点，公司通过自主研发实践掌握四大核心技术。公司在国内是 首家采用三元水相悬浮聚合两步法生产碳纤维聚合物，DMAC 为溶剂湿法生产碳 纤维原丝的企业，打破国外在原丝生产技术上的垄断。公司独创工艺技术结合二 步法与湿法工艺优势，尤其适合大丝束原丝生产：1）DMAC 两步法，经水相悬 浮聚合，原液和聚合的产量大；而其他厂家所采用的一步法在聚合物和原液制造 方面限制了纺丝的产量；2）湿法成型的纤维纤度变化小、纤维上残留的溶剂少， 容易控制原丝质量。公司通过形成专利技术、建立核心保密机制巩固自身技术壁 垒。

编辑：荣耀2020