世界与中国碳纤维发展现状

目录

碳纤维——性能优越的复合增强基材...........................................................................................................................34

复合材料增强基材，力学性能优异.......................................................................................................................34

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是行业主流...............................................................................................................34

军民两用新材料，应用领域广泛...........................................................................................................................36

世界碳纤维行业现状......................................................................................................................................................37

国际碳纤维产业发展概况......................................................................................................................................37

国际碳纤维需求分析..............................................................................................................................................39

世界碳纤维供需对比分析：从低谷逐步复苏.......................................................................................................41

我国碳纤维行业——加速推进碳纤维国产化...............................................................................................................45

我国碳纤维尚处于幼小期......................................................................................................................................45

下游需求广阔，工业应用将是主要需求领域.......................................................................................................46

战略新型产业，加速推进进口替代.......................................................................................................................53

碳纤维盈利能力分析......................................................................................................................................................53

成本构成分析..........................................................................................................................................................53

价格下降、成本上涨挤压盈利空间.......................................................................................................................54

相关上市公司..................................................................................................................................................................55

博云新材（002297）：新材料细分龙头，成长空间大.........................................................................................55

中钢吉炭（000928）：主营业务乏善可陈，关注民用碳纤维项目和资产注入预期.........................................56

图表目录

图1：碳纤维...........................................................................................................................................................34

图2：碳纤维品种力学性质...................................................................................................................................34

图3：碳纤维生产流程...........................................................................................................................................35

图4：PAN基碳纤维产量份额（2004年）..........................................................................................................37

图5：碳纤维大小丝束产能...................................................................................................................................39

图6：国际碳纤维需求量.......................................................................................................................................39

图7：三大领域碳纤维应用比例............................................................................................................................40

图8：三大领域碳纤维应用趋势............................................................................................................................40

图9：世界风电累计装机容量...............................................................................................................................42

图10：1999-2010年全球新增风电装机容量趋势图...........................................................................................42

图11：三菱人造丝预测的全球碳纤维在三大领域的需求增长情况..................................................................43

图12：我国碳纤维近几年产量情况......................................................................................................................45

图13：2007年国内外碳纤维主要生产商情况.....................................................................................................46

图14：2011年国内外碳纤维主要生产商情况.....................................................................................................46

图15：我国碳纤维消费变化情况及预测..............................................................................................................46

图16：我国碳纤维下游需求应用比例..................................................................................................................46

图17：我国碳纤维消费结构变化..........................................................................................................................47

图18：我国航空航天领域碳纤维消费预测..........................................................................................................48

图19：我国风电叶片领域碳纤维消费预测 ........................................................................................................48

图20：我国体育休闲领域碳纤维消费预测..........................................................................................................48

图21：我国建筑补强领域碳纤维消费预测 ......................................................................................................48

图22：我国电力输送领域碳纤维消费预测..........................................................................................................49

图23：我国采油设备领域碳纤维消费预测..........................................................................................................49

图24：我国压力容器领域碳纤维消费预测..........................................................................................................49

图25：我国汽车配件领域碳纤维消费预测..........................................................................................................49

图26：复合材料在波音787上的使用..................................................................................................................50

图27：复合材料在空客A350飞机上的应用.......................................................................................................50

图28：世界九大机构对光伏装机容量预测..........................................................................................................50

图29：世界光伏模块产量.....................................................................................................................................50

图30：我国风电累计装机容量..............................................................................................................................51

图31：世界各国新装机容量比重..........................................................................................................................51

图32：欧洲新登记汽车量及同比增速..................................................................................................................52

图33：国内汽车当月产量及同比增速..................................................................................................................52

图34：我国碳纤维进口来源地情况......................................................................................................................53

图35：我国碳纤维使用地情况..............................................................................................................................53

图36：碳纤维原丝成本构成.................................................................................................................................54

图37：碳纤维价格走势.........................................................................................................................................54

图38：丙烯晴价格走势.........................................................................................................................................54

表1：碳纤维和深加工制品及其应用概况...........................................................................................................35

表2：碳纤维的主要用途及应用形态、种类.......................................................................................................36 表3：1993～2007年世界PAN基碳纤维的消费量(吨)(按地区)........................................................................41

表4：海内外原计划2009-2011年建成投产的碳纤维新产能............................................................................41

表5：世界碳纤维需求预测情况...........................................................................................................................42

表6：世界PAN基小丝束碳纤维名义生产能力..................................................................................................43

表7：世界PAN基大丝束碳纤维名义生产能力..................................................................................................44

表8：世界PAN基碳纤维名义产能增长率..........................................................................................................44

表9：海内外原计划2009-2011年建成投产的碳纤维新产能............................................................................44

表10：2000～2006年国内碳纤维的净进口量 (t/a)............................................................................................52

表11：国内生产商每公斤碳纤维售价（含税）.................................................................................................52

碳纤维——性能优越的复合增强基材

复合材料增强基材，力学性能优异

碳纤维是由有机母体纤维 (粘胶丝、聚丙烯腈或沥青等 )采用高温分解法在1000-3000℃高温的惰性气体下碳化制成的，其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。是一种含碳量高于90％的无机高分子纤维。其含碳量随种类不同而异，其中含碳量高于99％的称石墨纤维。

碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其它主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。此外，碳纤维还兼有其它多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。

与玻璃纤维相似的是，碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。

图1：碳纤维 图2：碳纤维品种力学性质

资料来源：中信建投证券研发部

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是行业主流

目前世界各国发展的主要是PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。世界PAN 基碳纤维生产厂商主要有日本Toray(东丽)、Toho(东邦)、Mitsubishi Rayon(三菱人造丝)，美国Hexcel(赫克塞尔)、Amoco(阿莫科)和Zoltek(卓尔泰克)等公司，这些公司大多是从原丝开始，直到碳纤维以及中、下游产品开发。沥青基碳纤维主要生产厂商有日本Mitsubishi Chem(三菱化学)、Kureha (吴羽)、Donac与美国Amoco 公司。PAN基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流，占世界碳纤维市场的75%。

碳纤维产业是由原丝（PAN）生产再到预浸料再到具体的终端厂家这么一个产业链。当生产PAN基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。

图3：碳纤维生产流程

资料来源：中信建投证券研发部

碳纤维主要有四种产品形式：纤维、布料、预浸料坯和短切纤维。布料是指由碳纤维制成的织品；预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状；短切纤维指的是短丝。 表1：碳纤维和深加工制品及其应用概况

单项预浸料(无纬布)

预浸料 双向预浸料(带、布)

束丝预浸料

碳

纤

维

长

丝

镀、喷金属 短切纤维 织物 二维织物 三维织物 多维织物 碳纤维纸 粒料 微纤(研磨) 各种浸渍物 短切复合纤维

包覆塑料 导线

电缆

资料来源：中信建投证券研发部

军民两用新材料，应用领域广泛

碳纤维主要作为复合增强材料。碳纤维增强复合材料主要包括：碳纤维增强陶瓷基复合材料，C/C复合材料，碳纤维增强金属基复合材料，碳纤维增强树脂基复合材料等，它们的主要用途见表2。

(1) 碳纤维增强陶瓷基复合材料

用碳纤维增强陶瓷可有效改善韧性，改变陶瓷脆性断裂形态，同时阻止裂纹在陶瓷基体中的迅速传播、扩展。目前国内外比较成熟的碳纤维增强陶瓷材料是碳纤维增强碳化硅材料，在航空发动机、可重复使用航天飞行器等领域广泛应用。

(2) C/C复合材料

它是由碳纤维或织物、编织物等增强碳基复合材料构成，主要由各类碳组成，即纤维碳、树脂碳和沉积碳。这种材料除具备高强度、高刚性、尺寸稳定、抗氧化和耐磨损等特性外，还具有较高的断裂韧性和假塑性。在高温环境中，强度高、不熔不燃，广泛应用于导弹弹头，固体火箭发动机喷管以及飞机刹车盘等领域。

(3) 碳纤维增强金属基复合材料

碳纤维增强金属基复合材料具有高的比强度和比模量，高的韧性和耐冲击性能。目前碳纤维增强铝、镁基复合材料的制备技术比较成熟。

(4) 碳纤维增强树脂基复合材料 (CFRP)

它具有轻质、高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点，被广泛应用作结构材料及耐高温烧蚀材料。碳纤维增强树脂复合材料所用树脂基体主要分为两类，一类是热固性树脂，另一类是热塑性树脂。碳纤维增强热塑性塑料是指碳纤维为分散质，热塑性塑料为基体的纤维增强塑料。用碳纤维增强热塑性塑料近年来发展较快，其特点是：强度与刚性高，蠕变小，热稳定性高，线膨胀系数小：减摩耐磨，不损伤磨件，阻尼特性优良。碳纤维增强热固性塑料是以热固性塑料为基体，以碳纤维及其织物为分散质的纤维增强塑料。碳纤维及其织物与环氧、酚醛等树脂制成的复合材料具有强度高、模量高、密度小、减摩耐磨、自润滑、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、热膨胀系数小、导热率大，耐水性好等特点。

表2：碳纤维的主要用途及应用形态、种类

种类

丝束

CF增强

复

合

材

料

C

F

R 树脂(CFRP) CF增强碳 (CFRC) CF增强金属(CFRM) CF增强

水泥(CFRC) 烧蚀材料 摩擦材料 炭、石墨材料 有关电池的基材 建筑、土木材料 结构材料(重要较高模量的一次，二次结构用材) 用途 高温隔热材料 密封材料 功能材料(滑动、导电、耐腐蚀材料等) 有关产业 电子、汽车、飞机、原子能 化学、石油工业、石油、汽车电子、电工、机械、宇航、飞机、化学 运动器材、飞机、宇航、电工、医疗 宇航 汽车、铁道、飞机、机械 钢铁、电工 电力、汽车 船舶、住宅建设

资料来源：中信建投证券研发部

碳纤维增强环氧树脂复合材料（CFRP），其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。它的比重不到钢的1/4，抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa，亦高于钢。因此碳纤维增强树脂（CFRP）的比强度（即材料的强度与其密度之比）可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势，可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

作为高性能纤维的代表，碳纤维属于高技术密集型产品，其生产技术复杂，产业发展涉及官、产、学、研各个环节。由于它是发展航天航空和军事工业等尖端技术必不可少的新材料，也是民用工业更新换代的基础材料，国外又对其出口进行封锁，所以近年来我国就一直比较重视对其研制和生产，虽然起步较早，投入不薄，但仍处于失利地位。 世界碳纤维行业现状

国际碳纤维产业发展概况

国际上PAN基碳纤维的生产，从20世纪60年代起步，经过70～80年代的稳定，90年代的飞速发展，到21世纪初其生产工艺技术已经成熟。起初，碳纤维主要用于军工和宇航，经过40余年的发展，其应用领域正在向工业领域和普通民用领域扩大。现已发展成为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维两大种类。

以发达国家为主，市场集中度高

世界碳纤维的生产主要集中在日本、英国、美国等少数发达国家和我国的台湾省。碳纤维原丝原料主要有三种：粘胶丝、聚丙烯腈、沥青。其中，以聚丙烯腈为原料的碳纤维占市场份额75%，技术主要集中在日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝，美国的ZOLTEK、阿克苏、ALDILI等手中。以粘胶丝及沥青为原料的技术，主要由美国联合碳化物公司(UCC)掌握。国际上，碳纤维最大生产商东丽、东邦人造丝、三菱人造丝的产量合计占全球产量的一半。

图4：PAN基碳纤维产量份额（2004年）

ZOLTEK、

Fortafil、

ALDILA、SGL

17%HEXCELCYTEC3%5%台塑集团6%东丽34%

三菱人造丝

16%东邦

19%

资料来源：中信建投证券研发部

小丝束以日本为代表，大丝束以美国为代表

PAN基碳纤维产品主要有以美国为代表的大丝束碳纤维(LT: 48K～480K)和以日本为代表的小丝束碳纤维(CT: 1K～24K)两大类。大丝束碳纤维对前驱体要求较低，产品成本低，较适合于一般民用产品T-700及以下系列产品开发。小丝束碳纤维追求高性能，代表着国际碳纤维发展的先进水平。

世界小丝束碳纤维生产基本上被日本碳纤维生产厂家控制，主要是东丽(Toray)集团、东邦(Toho)集团和三菱(Mitsubishi)集团三大碳纤维生产企业。2005年，三家生产能力分别为9100t/a，6300t/a和4700t/a，分别占世界总产能的35.1%，24.2%和18.1%，三家小丝束碳纤维生产能力占世界小丝束碳纤维总生产能力的77.5%。美国是继日本之后掌握碳纤维生产技术的少数几个发达国家之一，其碳纤维主要厂商为Hexcel、Amoco公司，它们与日本东丽、东邦及三菱人造丝公司为当今世界碳纤维的5大生产商。按地区生产能力来看，2005年以前世界PAN基碳纤维小丝束碳纤维生产主要集中在亚洲地区，2006年以后美洲和欧洲的小丝束碳纤维生产能力大幅度提升，成为新的小丝束碳纤维生产中心。近似地说，目前世界PAN基小丝束碳纤维按地区的生产能力亚洲约占5/10，美洲约占3/10，欧洲则占2/10。

PAN基大丝束碳纤维由美国Fortail和美国Zoltek公司商品化。世界主要生产大丝束(LT)碳纤维的厂家是美国阿克苏(AKZ0)、卓尔泰克(ZOLTEK)和阿尔笛拉(ALDILA)三大公司，其大K束的产量之和占世界LT总量的73.7%。值得注意的是日本东丽公司、三菱公司也开始大量生产24K及以上级别大丝束碳纤维。

产业发展进程

1997-2000这段时期世界小丝束生产企业除了东丽集团产能增长比较快外，增加了近1倍，其它企业扩产比较缓慢；在大丝束生产方面，美国Zoltek公司大幅增加大丝束PAN原丝的产能，2000年原丝产能相当于1997年的5倍多。

到2004年为止，世界PAN基碳纤维生产企业在大丝束和小丝束碳纤维生产上技术已经十分成熟，生产规模逐步壮大，已经形成了相当大的产业规模；而世界沥青基碳纤维生产企业还处在技术开发和储备的阶段，只有少数几家公司有一定的沥青基碳纤维生产能力，但是生产能力都较小，没有形成一定的产业规模。

2004-2005年世界碳纤维生产能力仅小丝束碳纤维有小幅度的增长，从25200 t/a增加到25900 t/a，增长了

2.8%；大丝束产能反而下降了2.0%，这可能是由于航空航天领域对高性能碳纤维需求的增加的缘故。

2005-2006年期间，世界碳纤维产业进入一段稳定发展时期世界各大碳纤维生产企业大丝束和小丝束碳纤维生产能力变化不大，仅东丽公司小丝束碳纤维产能有较大的增长，其它企业处于稳定生产之中。

2007-2008年，碳纤维应用扩展到民用领域，大丝束的需求迅速增加。世界碳纤维行业获得新的黄金发展时期。碳纤维复合材料的应用延伸到航天航空，体育用品和一般工业领域的各个方面，特别是空中客车公司的A380和波音公司的B787客机对碳纤维产生巨大需求。另外，碳纤维在一般工业领域新兴用途的开发，如基础设施的修复、更新和加固；新能源开发如沿海油气田、深海油田的钻井平台、管道和缆绳等，世界碳纤维市场趋于紧张。为了满足巨大的市场需求，世界各大碳纤维生产企业纷纷扩大碳纤维生产能力。截至2008年，主要的碳纤维生产厂商大、小丝束产能共计64200吨。

图5：碳纤维大小丝束产能

资料来源：中信建投证券研发部

国际碳纤维需求分析

应用领域扩大，需求快速增长

在1997-2002五年之间全球碳纤维的消耗量年均增长达到5.8%，2002～2007年碳纤维用量的年均增长率约8%。碳纤维需求扩大的背景包括两个方面：一是越来越的民用飞机制造商将碳纤维作为机体材料；二是碳纤维在风力发电、液化气罐、自行车、体育用品等领域的用途正在逐渐扩大。 随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加，全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长。

图6：国际碳纤维需求量

资料来源：中信建投证券研发部

工业应用比例持续扩大

世界碳纤维的消费结构集中在工业应用、航天航空和体育休闲三个方面，目前工业应用约占总消费量的58%；航空航天方面应用约占23%，体育运动器材应用约占19%。1991-2009年，碳纤维在工业应用领域的消耗是持续增长的，航空航天领域基本保持平衡，而体育用品在碳纤维应用的比例则持续下降，碳纤维应用逐渐从

航空航天、体育用品向民用工业应用转移，特别是随着大丝束碳纤维的大规模生产，其价格将不断降低，民用工业用量将继续保持大幅度增加的趋势。

文体用品方面，目前碳纤维材料已从钓鱼竿和高尔夫球棒推广到网球拍、羽毛球拍、高尔夫球杆、冰雪运动器材、水上运动器材等方面，需求量稳步、较快增长。其中高尔夫球杆、网球拍和钓鱼竿是体育用品用碳纤维复合材料的三大支柱产品、约占该类产品的80%。

一般产业对碳纤维材料的应用发展比较迅速，包括基础设施的修复、更新和加固；新能源开发如沿海油气田、深海油田的钻井平台、管道和缆绳等，以及风力发电机的螺旋桨和风叶；汽车的刹车系统、转动轴、车身以及环保汽车用的压缩天然气气瓶；电子领域的应用主要有通信、广播、地球观测、空间探测以及各种飞行器的高精度天线。一般产业的需求增长较快，将成为碳纤维新的主要应用领域。

图7：三大领域碳纤维应用比例

资料来源：中信建投证券研发部

图8：三大领域碳纤维应用趋势

资料来源：中信建投证券研发部

发达国家增速放缓，亚洲地区快速增长

美国、欧洲和日本是碳纤维复合材料的主要消费地区，未来几年亚洲地区的需求将快速增长。

表3：1993～2007年世界PAN基碳纤维的消费量(吨)(按地区)

美国

西欧

日本

中国

其它

总计 单位：吨

3646 6262 5670 7952 -2.0 3646 1220 2260 5200 8660 18.1 1220 1974 2582 2862 3550 2.1 1974 1450 1800 2700 4200 8.4 1450 1291 1383 2513 3266 12.7 1291 9581 14287 18945 27577 5.8 9581 资料来源：中信建投证券研发部

世界碳纤维供需对比分析：从低谷逐步复苏

09年行业面临巨大压力

突入其来的世界金融危机，使全球碳纤维企业措手不及，从08年10月前的盈利巅峰时期一下子掉入低谷，加上HINI流感在世界碳纤维的最大市场首先爆发并蔓延，使这些地区的旅游业、商业和航空业等首当其中受到冲击，在一个月内碳纤维的需求量便由供不应求变为供大于求。2008年世界碳纤维需求量在3.2-3.3万吨，2009年则仅为2.59万吨。东丽碳纤维生产线开工率仅为50%，全年亏损69亿日元，东邦开工率为70%，国外碳纤维厂家绝大多数处于亏损状态，纷纷调整和延缓了原有的扩产计划。

表4：海内外原计划2009-2011年建成投产的碳纤维新产能 生产厂家

缓产新产能 东丽 东邦Tenax 三菱丽阳 台塑 Hexcel Cytec AKSA 1000 3800 2700 2600 1900 2000 1500 资料来源：中信建投证券研发部

2010年国际碳纤维需求回暖

2009年经济衰退陷入最低谷时，很多碳纤维制造商也推迟或放慢了自己的发展计划。但是进入2010年以来，随着经济危机的好转，全球碳纤维市场出现快速回暖的迹象。

在前不久召开的2009年碳纤维大会上，与会的专家一致认为全球碳纤维供应和需求两方面都将恢复上升轨道。今年4月份全球碳纤维龙头厂商Toray上调碳纤维价格，上涨幅度达到15%，更是印证了这一趋势。

图9：世界风电累计装机容量 单位：兆瓦 图10：1999-2010年全球新增风电装机容量趋势图

资料来源：中国风能协会，中信建投证券研究发展部

市场的快速回暖，源于巨大的需求。航空航天历来就是碳纤维的重要应用领域。2009年碳纤维大会上透露，2009~2018年期间，超过了80个独一无二的商务飞机主要或次要结构件模型将应用碳纤维复合材料生产，或者为相关资格认证做准备。以F-35闪电II型战斗机为首的军用飞机也将大量使用碳纤维，目前该机型仍处于系统开发和示范阶段，尚未开始大规模生产。除此之外，目前正在开发的或处于生产初期的单通道飞机也将成为碳纤维的应用领域。除了航空航天以外，随着全球风电市场的逐步壮大，风电叶片也已经成为碳纤维主要的应用领域之一。据了解，一套机组仅叶片就重18吨，如果用碳纤维，能减轻6吨，还增加了强度和韧性，也增加了发电功率，如此优秀的品质使碳纤维在风电叶片上的应用越来越多。有专家预计，到2014年，每年将有超过5万公吨的纤维流入叶片市场领域。

此外，碳纤维在汽车行业需求前景也较为乐观。碳纤维复合材料传动轴、尾翼和引擎盖已经在汽车行业广泛应用，虽然现在主要是用在豪华车型，但预计未来将在大众车型中推广。日产汽车、本田汽车和东丽公司将联手开发汽车车体用的新型碳纤维材料。合作企业还包括三菱丽阳和东洋纺织，目标在2010年代中期以前开始量产，使车体较使用钢材者轻40%。日本政府亦支持该项计划，希望在全球开发环保车辆的趋势中取得领先地位。日本经济产业省计划未来五年投资这项计划20亿日圆(1850万美元)。目前碳纤维价格仍高，但随着未来量产有望降低成本售价。而采用碳纤维材质将可改善车辆的燃料效能，并使二氧化碳排放减少30%。

需求预测

尽管当前世界经济发展面临重重危机，但是碳纤维的需求仍在升温，长期发展趋势乐观。除了传统的航空航天领域外，汽车、风力涡轮叶片及压力容器等碳纤维新市场正在兴起。根据《Composite Market Reports》主编克利斯兰德（Chris Red）和AJR咨询公司（AJR Consultant LLC）总裁托尼罗伯茨（Tony Roberts）的预测，2010年世界碳纤维的需求在4万吨左右，5年后到2014年需求量较09年相比会成倍增长，达7万吨以上，到2018年需求量将达到11万吨以上。碳纤维在工业应用领域的需求快速增长，预计到2018年占比将从现有55%提升到66%。

表5：世界碳纤维需求预测情况

分类

专家

宇航工业 世界碳纤维的需求（吨） 2008 2009 2010 2014 2018 Roberts 6630 6230 7250 13000 16000

Red 6150 6000 6575 12425 15500

休闲用品

（包括汽车）

能源

工业应用

总计 Roberts 11050 9500 10750 17000 21200 Red 8300 7500 8350 12450 15300 Roberts 17080 19165 23240 44500 75500 Red 15650 18300 22050 47000 83250 Roberts 34760 34895 41240 74500 113500

Red 30150 31800 36975 71875 111150

资料来源：《复合材料市场报告》，AJR咨询公司，中信建投证券研发部

此外，日本三菱丽阳公司调查06年到2015年碳纤维在三大领域的需求预测，认为自2012年起其需求将以年增长近20%的速度强劲增长。

图11：三菱人造丝预测的全球碳纤维在三大领域的需求增长情况

资料来源：中信建投证券研发部

供给预测

从国外对世界大丝束碳纤维生产能力的增长预测来看，大丝束碳纤维远高于小丝束碳纤维。从两者生产能力比例来看，趋势也是不断下降的，即小丝束碳纤维世界生产能力在世界总产能的份额不断降低。大丝束纤维的应用会进一步扩大，而且会以较快速率扩大。

表6：世界PAN基小丝束碳纤维名义生产能力

生产商 PAN基小丝束碳纤维名义生产能力

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

东丽

东邦

三菱

台塑

赫克塞尔

苏泰克

其他

合计

17660 17900 18900 18900 18900 18900 18900 11800 13500 13500 13500 13500 13500 13500 7600 7600 10300 10300 10300 10300 10300 5000 6000 7000 8000 8000 8000 8000 3900 5150 7000 7000 7000 7000 7000 1950 2000 3000 4000 4000 4000 4000 1000 1600 2600 3600 4500 5000 5000 49150 53750 62300 65300 66200 66700 66700

表7：世界PAN基大丝束碳纤维名义生产能力

生产商 PAN基大丝束碳纤维（大于24K）名义生产能力

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

卓尔泰克

爱思奇爱尔

（SGL）

东邦

中国

东丽

三菱

其他

共计 10950 13450 16250 16750 17250 18250 18500 5000 6000 7000 8000 9000 11000 12000 1300 2300 2300 2300 2300 2300 2300 400 400 800 1600 2000 5000 6000 300 300 300 300 300 300 300 0 2000 2000 2000 2000 2000 2000 100 2100 2100 3100 3100 3100 4100 18050 26500 30750 34050 35950 41950 45200 资料来源：中信建投证券研发部

表8：世界PAN基碳纤维名义产能增长率

项目 PAN基碳纤维名义生产能力

2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

小丝束

增长率（%）

大丝束

增长率

小丝束和大丝束比

共计 49150 53750 62300 65300 66200 66700 66700 0 9.36 26.75 32.86 34.69 35.71 35.71 18050 26500 30750 34050 35950 41950 45200 0 46.81 70.36 88.64 99.17 132.41 150.42 2.72 2.03 2.03 1.92 1.84 1.59 1.48 64200 80300 93050 99350 102150 108650 111900 资料来源：中信建投证券研发部

行业未来供需判断：2012年供需平衡

综合各种预测，我们判断行业供过于求的格局将维持到2011年，到2012年基本供需平衡，2013年后快速增长的行业需求将有望消化行业的过剩产能，使得行业向供小于求的趋势发展。

表9：海内外原计划2009-2011年建成投产的碳纤维新产能

年份 需求量

增长率

产能

产量

（按50%利用

率计算）

缺口 120 -14250 -5285 -3075 1575 8875 19880 32100 40150 46525 49675 51075 54325 55950 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 32220 25900 41240 46600 52650 63200 75830 -20% 59% 13% 13% 20% 20% 64200 80300 93050 99350 102150 108650 111900 资料来源：中信建投证券研发部

我国碳纤维行业——加速推进碳纤维国产化

我国碳纤维尚处于幼小期

自给率低，开工率低

我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，80年代开始研究高强型碳纤维。多年来进展缓慢，碳纤维产业未实现大规模工业化生产、产品规格单一。我国碳纤维消费目前仍主要依赖进口，自给率09年为16%，国产碳纤维产业仍处于弱小期。

2007年前我国碳纤维产量平均增长率为25.8%，从08年开始，我国CF在技术上相继取得突破，纷纷建设千吨级的生产装置，其产量成本增长，年均增长率达到100%，由于技术不成熟、装置不稳定等因素影响，许多装置不能正常开车或出于停产状态，目前平均开工率仅约10%左右，预计到2015年国内产能将会达到2万吨左右，年产量在1万吨左右，年均增长率稳定在45%左右。

与国外碳纤维产业结构不同的是，国内碳纤维以进口原丝后加工成制品为主，制品的加工者也以民营为主，且规模都较小。生产厂主要分布在广东、山东、浙江宁波、江苏宜兴等地。国内企业，一般采用聚丙烯腈原料，主要有中复神鹰、大连兴科、威海拓展、安徽华皖等。

图12：我国碳纤维近几年产量情况

资料来源：中国化工信息中心，中信建投证券研发部

国内碳纤维生产即将取得突破

经过“十五”、“十一五”的重点规划和国家“863”项目的重点立项研究，我国碳纤维产业化采取自主开发和引进相结合的道路已初见成效，到“十一五”末期基本实现了相当于日本T300的国产碳纤维规模生产线，并且有一些企业已形成了T700以上水平的百吨生产线、中国碳纤维产业已经从重重封锁及围追堵截中找到突破点！

图13：2007年国内外碳纤维主要生产商情况 图14：2011年国内外碳纤维主要生产商情况

资料来源：中信建投证券研发部

国产碳纤维存在的问题主要包括：

(1) 研发基础薄弱，投资不足，技术落后；（2）CF质量不稳定，性能不达标，大部分企业开工率偏低；（3）长期依赖进口，严重制约我国相关工业发展；（4）国内CF消费结构与发达国家有差距，需要提高国内消费水平，引导消费观念；（5）美国对出口我国的部分产品实行开放政策，我国CF产业面临国外挑战，维护并扶持民族碳纤维产业，在一些新兴领域要勇于尝试国产产品。

下游需求广阔，工业应用将是主要需求领域

国内碳纤维消费尚不成熟

过去10年我国碳纤维消费年均增长率为12.4%，受国外碳纤维出口限制，国内碳纤维消费被严重抑制，增长变化较大，尤其是在2006-2008三年间，由于全球供应不足，价格高企，造成国内市场需求量零增长和负增长，未来随着国内碳纤维的供应量提升以及新兴领域的需求快速增长，其消费量将会稳步增长，到2015年达到2万吨左右，年均增长在20%以上。

图15：我国碳纤维消费变化情况及预测 图16：我国碳纤维下游需求应用比例

资料来源：中信建投证券研发部

我国碳纤维的消费结构与日本类似，多集中在体育休闲用品领域，而日本近几年在飞机、汽车、建筑、压

力容器等领域的应用增长很快，与欧美日等发达国家相比，国内碳纤维在新兴工业及航空航天领域的应用远不成熟。

国内碳纤维消费向新兴工业领域增长

根据中国尚非公司的目标和计划，预计我国航空领域未来10年碳纤维的用量很难有大幅度的提高，国内碳纤维市场发展的重点是新兴工业应用领域。其中风力发电机叶片、建筑材料、汽车、压力容器和高压输电线增长潜力很大，是今后应用量较大的市场。工业领域的消费量将会赶超体育休闲用品的消费量，我国消费结构也渐趋合理。

图17：我国碳纤维消费结构变化

航空航天一般工业3%18%体育休闲

79%

2009年中国碳纤维消费结构

资料来源：中国化工信息中心，中信建投证券研发部

国内碳纤维各消费领域市场规模快速增加

航空航天领域：我国军用飞机、支线飞机ARJ21以及大型商用客机项目的开展和我国航天事业的发展，CF复合材料的用量会不断增加。

风电叶片领域：国家政策鼓励及推动风力发电快速发展的规划相继出台，该领域的消费将会成倍增长，割

据规划，到2020年我国风机叶片市场对CF的需求量将达到万吨级水平。

体育休闲领域：全球经济的不稳定，美元贬值对中国出口型企业影响比较大，造成体育休闲用品的出口增幅下降，该领域的消费量增速较低。

建筑补强领域：受两次地震的影响，古建筑翻修加固工程、建筑物防震加固工程需要补强材料，该领域的需求量也在大幅增加。

电力输送领域：CF输电导线的内芯在流量大，运行温度高、重量轻。随着我国的电网新建和改造，该输电导线应用前景十分广阔。

建筑补强领域：在未来几年国内碳纤维制品有可能大量应用在海上钻井平台领域，未来连续式碳纤维抽油杆将会部分替代传统钢制抽油杆。

压力容器领域：CNG燃料在交通运输中广泛应用，CF压力容器特别适合作为车载CNG气瓶，未来汽车的氢燃料出关很可能使用CF压力容器。

汽车配件领域：CF增强材料主要用于改装车用的零部件和高档车外壳、传动轴、发动机架以及内饰等部件，未来增速较快。

图18：我国航空航天领域碳纤维消费预测 单位：吨 图19：我国风电叶片领域碳纤维消费预测 单位：吨

图20：我国体育休闲领域碳纤维消费预测 单位：吨 图21：我国建筑补强领域碳纤维消费预测 单位：吨

图22：我国电力输送领域碳纤维消费预测 单位：吨 图23：我国采油设备领域碳纤维消费预测 单位：吨

图24：我国压力容器领域碳纤维消费预测 单位：吨 图25：我国汽车配件领域碳纤维消费预测 单位：吨

资料来源：中国化工信息中心，中信建投证券研发部

航天航空领域

近年来，我国航空航天产业发展迅速，特别是2007年我国全面启动和实施的大飞机重大专项整体配套项目，预计2020年国内航线需新增干线大型飞机1600架，价值约1500亿～1800亿美元；到2050年将更新干线大型飞机3000架，总价值约3500亿～4000亿美元。2007年，中航公司预测：未来10年内，国内支线客机还有900架的市场。大型民用飞机国产化需要大量的碳纤维增强复合材料(CFRP)，这给我国碳纤维及其增强材料的发展提供了机遇。

另据波音公司报导，到2020年中国需要1764架商用飞机，是美国本土以外最大的市场。中国空公司要增加1459架新飞机，仅仅为了满足国内航线。此外军机数量在上升。因此可以预计，未来几年中国飞机制造行业对碳纤维的需求将迅速增长。另外，我国现在可在发展太空探索科技，对高性能的碳纤维复合材料的需求也在增加。

图26：复合材料在波音787上的使用 单位：吨图27：复合材料在空客A350飞机上的应用

资料来源：中信建投证券研发部

光伏现阶段产业热场材料

近年来，由于能源危机的阴影日益增大，资源性矿产价格日益上扬，因此世界各国均在探索新的清洁能源的开发。在这样的大背景下，光伏产业得以迅猛发展。自1990年以来，世界总的光伏模块的产量增长了50倍。中国国内光伏产业2000年开始起步，经过近年来的几何极数的增长，迅速在世界光伏产业市场上占据了重要地位。近年来光伏模块产量增长曲线如下图。

图28：世界九大机构对光伏装机容量预测 图29：世界光伏模块产量

资料来源：中信建投证券研发部

高纯硅是太阳能光伏产业和信息产业的基础材料。生产高纯硅的反应炉、氢化炉、多晶硅浇铸炉、单晶硅生长炉等要使用大量的高纯、高性能热场材料。碳纤维增强碳基体复合材料坩埚与石墨坩埚相比具有更优异的性能，其寿命为石墨坩埚的10倍左右，而其价格仅为石墨坩埚的6-8倍左右。因此。它可以作为石墨坩埚的良好替代品，应用于多晶硅生产设备中。

目前，国内对碳/碳复合材料的需求巨增，其供应在近期及未来很长一段时期都将较为紧缺：一方面目前全世界单晶硅产量近3万吨，国内产量仅5千吨，而国内需求达5万吨，市场缺口很大；另一方面据不完全统计，国内现有大型硅晶体生长炉约2500台套，硅晶体生长炉的拥有量还在以年增长率30%的速度增长，到2010年

将达到4000台套。多晶硅浇铸炉500台套，到2010年将超过1000台。高纯多晶生产能力10000吨以上，到2010年，产能达到43500吨以上。高纯硅制造过程的反应炉、氢化炉等近300台。18寸热场系统单晶炉单台年需求碳/碳复合材料、复合固态保温毡130公斤，价值27万元。多晶硅铸造炉年需求碳/碳复合材料、复合固态保温毡270公斤，价值54万元。高纯硅氢化炉年需求100公斤，价值20万元。当前市场硅产业热场用碳/碳复合材料、固态保温毡年需求在463吨以上，也就是说，仅硅冶金炉每年碳/碳复合材料、碳/碳复合固态保温毡一个领域，当前国内碳/碳复合材料热场系统的市场容量保守估计可达10亿元左右，具有广阔的市场前景。 风能发电与叶片材料

中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦，列世界第三位，有广阔的开发前景。我国联网型风力发电在上世纪80年代初开始起步，到2000年底已经安装了344兆瓦。早在1989年广东省南澳岛就立足当地资源优势，着手建设风力发电场，先后从瑞典、丹麦、美国等国家引进风力发电机，使主岛风力发电机达135台，总装机容量达53.540兆瓦，年可发电1.4亿千瓦·h，成为亚洲沿海最大的风力发电场和世界开发风能资源的重点示范区域。风力发电场分期投产11年来，累计发电近3亿千瓦·时，创产值1.9亿元。近年来，我国风电产业呈现加速增长的态势。2004年以来的3年增长率分别达到34.7%、65.7%和90.9%，2006年我国风电总装机容量达到2.6 GW。到“十一五”期末，全国风能总装机容量将达到5 GW，实际容量达到10-12 GW，目标到2020年全国将达到20 GW的风电装机容量。因此，中国在未来是风力发电碳纤维复合材料叶片的巨大市场。2005年2月我国制定的《可再生能源法》做出了 2010年风能不少于400万千瓦的规划，预计到2010年，叶片国内市场总量可达约60亿元人民币。2005年11月，我国发改委将2020年风能装机总量的规划由不少于2，000万千瓦提高到不少于3，000万千瓦，以千瓦造价8，000人民币计算，我国未来十五年将有2，400亿的风能市场；风电产业在我国进入新的大发展时期。

图30：我国风电累计装机容量 单位：万千瓦图31：世界各国新装机容量比重

其他

21%

英国

3%

葡萄牙3%

法国

3%意大利

4%美国31%西班牙

6%德国

6%中国23%

资料来源：中国风能协会，中信建投证券研究发展部

叶片是风力发电机的核心部件，造价约占整个设备的1/4到1/3。每个叶片大约需要碳纤维1500-2000公斤，我国2020年3000万千瓦的风电规划的实现，需要大量的风机叶片，是碳纤维行业一个潜在的巨大市场。

汽车工业

近年来，我国汽车工业发展迅速，从2000年到2010年全国汽车保有量将增加1倍。这样，汽车用纤维的需求也将大大地增加。碳纤维复合材料作为一种先进的轻质高强材料，正好迎合了未来汽车轻量化发展方向的要求。已经吸引了法拉利、宝马、兰博基尼、玛莎拉蒂、雷克萨斯等众多豪华轿车厂商的垂青，碳纤维复合材料已经成为各厂家出奇制胜的法宝。

图32：欧洲新登记汽车量及同比增速 图33：国内汽车当月产量及同比增速

资料来源：欧洲汽车工业协会，中经网，中信建投证券研究发展部

我国碳纤维市场基本依赖进口

我国碳纤维总体水平远落后于发达国家，全球碳纤维市场95%以上掌握在国外大型企业的手中。国产产品集中在通用、基础和低档次品种上，不能完全满足国内市场需求，在产品性能和成本上难以与国外产品竞争，国内市场缺口巨大。2000年自给率仅为2.3%，09年有所上升，但也仅为16.1%，大部分仍需依赖进口，随着未来产能的不断扩增，预计到2015年自给率达到45%。

表10：2000～2006年国内碳纤维的净进口量 (t/a)

年份 净进口量

增幅/% 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2121 2221 2935 3776 5003 5635 5850 0 4.7 38.4 78.0 135.9 165.7 175.8 资料来源：中信建投证券研发部

2008年以前我国CF的进口量逐年增加，年均增长17.3%，达到最高的8128吨，到2009年由于外贸订单的减少使得国内碳纤维的进口量和出口量双双下降，未来随着国内新兴领域对碳纤维需求的快速增长，碳纤维的进口量将重新恢复增长的趋势。我国碳纤维进口来源地主要为周边碳纤维生产基地，来源地非常集中。由于国外企业将体育休闲用品的加工制造业转移至我国东南沿海一带，因此该地带碳纤维消费量最大。

图34：我国碳纤维进口来源地情况 单位：吨 图35：我国碳纤维使用地情况 单位：吨

资料来源：中国化工信息中心，中信建投证券研发部

战略新型产业，加速推进进口替代

我国工业体系仍然以传统制造产业为主，一方面这些产业高能耗、高污染，不利于可持续发展，另一方面传统制造业产能严重过剩，产品附加值低，形成不了我国核心竞争力。而一些产品附加值高，技术门槛较高的高端材料制造业却仍然被发达国家所掌控。为了应对这种弱势的竞争局面，我国在年初提出了七大战略新型产业，其中就将新材料产业列入其中。而碳纤维作为高性能纤维材料及复合功能材料用料将获得更多的政策扶持。

2010年1月，中国国家科技部将吉林省吉林市认定为国家碳纤维高新技术产业化基地，这也是科技部认定的唯一一个碳纤维产业化基地，这标志着吉林的碳纤维产业发展上升为国家发展战略层面，成为中国发展碳纤维产业的重点基地。按照新基地的发展要求，吉林市对碳纤维产业提出了新的规划，这一基地占地面积将达6平方公里，分为五个功能区，即碳纤维产业核心区、碳纤维制品深加工区、碳纤维辅助材料配套区、碳纤维专用设备制造配套区以及碳纤维研发与商务服务配套区。 吉林省省长王儒林表示，吉林将依托吉林市国家碳纤维高新技术产业化基地，加大项目建设，到2015年，使碳纤维原丝达到每年1万吨、碳纤维达到每年8000吨的生产规模，实现产值100亿元人民币。

作为一个具有战略地位的新兴产业，当前，碳纤维产业在中国发展还面临着重重障碍，需要在加快碳纤维产业基地建设的同时，进一步加大产业研发力度，一方面对T700、T800等目前国际顶级产品的攻关力度，另一方面组织好碳纤维下游制品的研发，重点在电缆芯材、汽车零部件、高速列车、风力发电叶片、建筑补墙等领域搞好研发与合作。通过产业的集聚发展和加大研发力度，我国有望在未来在国际碳纤维产业中占有一席之地。 碳纤维盈利能力分析

当今世界碳纤维有如下发展趋势：一是产品性能趋向于高性能化，其次就是低成本化。未来我国碳纤维的推广应用一方面取决于技术水平的提高，另一方面则取决于成本的降低，使产品的性价比提高。

成本构成分析

碳纤维的生产工艺短、成本构成比较简单，我们可以大体测算出碳纤维原丝、碳纤维的生产成本。目前以年产1000吨碳纤维规模，4个亿的固定资产投入（设备进口），每公斤碳纤维耗2.2公斤原丝计算，以全年丙烯腈1.5万元/吨的销售价格，可以粗略测算出碳纤维原丝和碳纤维的生产成本分别为4.3万元/吨、16万元/吨。

图36：碳纤维原丝成本构成

废水废气处理水汽气

2%环保回收4%

5%碳纤维原丝36%电

30%

折旧

16%

资料来源：中信建投证券研发部， 工资7%

价格下降、成本上涨挤压盈利空间

在2003年之后全球碳纤维供给紧张的背景下，碳纤维的售价逐年上升，以民用碳纤维(T300、12K)为例，2003年之前的最低价格为10万元/吨，截至2005年，民用碳纤维(T300、12K)的销售价格上涨到了60万元/吨，个别公司的销售价格达到了80万元/吨。自2004年以来，国际市场碳纤维价格已上涨超过100%。

图37：碳纤维价格走势 单位：美元/公斤 图38：丙烯晴价格走势

资料来源：化工在线，中信建投证券研发部

据我们了解，08年民用级别的碳纤维市场售价30万~50万元／吨，而军工级别的碳纤维市场售价可达200万~400万元／吨。但是进入到2009年，全球碳纤维产业受金融危机影响在行业大幅增产，但需求放缓的背景下价格出现了快速下滑，全球主要碳纤维厂商09年都出现较大亏损，纷纷调整和延缓了原有的扩产计划。国内碳纤维售价距高点价格回落了一半。当前进口碳纤维的价格每公斤在100-130元，而按照原材料丙烯腈价格未涨的情况下国内每公斤碳纤维的成本在160元，国内企业基本亏损，不具备竞争力。但军品用碳纤维的价格没有降低，仍维持在300元/公斤。

表11：国内生产商每公斤碳纤维售价（含税） 单位：元

产品等级

A等品

B等品 现行价格 高点价格 价格同比变动 115 250 -54% 105 210 -50%

资料来源：中信建投证券研发部

2010年在原材料价格上涨，主要厂商库存处理完毕和市场需求逐步回暖的情况下，为减小亏损，部分厂家开始提价，其中日本东邦和三菱在5月份均提高了碳纤维的价格。我们认为目前的价格回升过程是个缓慢的过程，如果价格回调到20美元/公斤以上，停产的30%的产能有可能进一步释放压制价格。但碳纤维价格的回落有利于提高材料在工业领域的普及应用，增大行业需求。