碳纤维复材行业研究

2025-05-09

解密碳纤维：工业领域的"黑色黄金"

碳纤维作为军民两用的重要基础材料，凭借其含碳量超90%的纤维状碳化产物独特结构，在高温(1000-3000°C)惰性气体保护的条件下经过热解、碳化等一系列物理化学变化而制得，被誉为现代工业的"黑色黄金"。

其核心性能优势体现在：碳纤维复材具备高强度、质量轻、比模量高、耐高低温、耐腐蚀性等特点，可满足结构件制备的高刚度、高强度、轻量化等核心需求。

碳纤维性能突出，不同丝束量产品被应用在不同的场景。碳纤维分为大丝束碳纤维和小丝束碳纤维，其中：

•小丝束（1K-12K）：航空级品质，应用于卫星整流罩、导弹发动机壳体等尖端领域。

•大丝束（≥48K）：工业级主力，主攻风电叶片、压力容器等规模化市场。

•小丝束碳纤维的性能及稳定性更优越，往往运用在高端精密领域，被称为航空级碳纤维。大丝束碳纤维的优势在于成本较低，性能较其他材料有优势，被称为工业级碳纤维。

碳纤维产业链

产业链：上游长期过剩，价值向下游复材端倾斜

图1：碳纤维产业链

图片来源：艾瑞咨询、BAIINFO，恒旭资本整理

上游-原料：产能过剩，价格持续下行，属于买方市场

1.产能充足国产化率高，产业集中：中国丙烯腈产能350万吨，占全球40%，产业集中度高，国产化率高。

2、产能过剩，属于买方市场：丙烯腈国产产能加速增长，行业处于过剩状态，近3年价格降低近50%，属于买方市场，卖方毛利徘徊在盈亏平衡点两侧。

中游-碳纤维：

1、产能高速增长：2019-2023年，中国碳纤维产能呈现出爆发式增长态势，CAGR达63%，2023年总产能突破12万吨。

2、产能过剩凸显：产能的快速扩张与需求端的相对滞后形成了鲜明对比。2024年上半年，碳纤维行业的开工率已降至50%以下，2023年我国碳纤维表观消费量约为6.4万吨，同比下降9.5%，而产能却仍在持续增加。下游需求不及预期，导致库存不断攀升，企业面临着巨大的库存压力和市场竞争压力。

3、国产化率大幅提升：国产碳纤维使用占比大幅提升，进口下降，2023年国产化率达到77%，且保持高增长态势。

图表2：中国碳纤维产能和需求量

数据来源：中国纤维复材网、艾瑞咨询、BAIINFO

4、价格处于历史性低位：碳纤维价格处于历史性低位，行业利润大幅降低，T300碳纤维和T700碳纤维价格降至地板位。

5、2024年新增大产能项目集中上马：随着T300~T1000碳纤维产能全面投入，产业呈现大鱼吃小鱼情况，行业进入整合阶段。

图表3：碳纤维开工率和龙头企业新增产能

数据来源：中国纤维复材网、艾瑞咨询、BAIINFO

下游-碳纤维复材：受益于上游降价红利，低渗透的价格敏感行业存在新机会

1、原材料价格大幅下行，刺激多行业提升碳纤维复材渗透率。

2、上游碳纤产能爆发，下游复材增长难匹配，预计需多年时间消化。碳纤维上游降价有利于下游复材行业，或催生新的提升渗透率的机会。

下游-受益复材领域：

1、周期上行行业，军工领域对碳纤维的需求具有刚需属性，且市场规模庞大。

2、新市场/新产品，碳纤维作为该行业产品的刚需主材，未来需求成长预期强（例如：大飞机、eVTOL、工业无人机等）。

3、存量大市场/大品类产品，碳纤维作为该行业产品的刚需主材，但价格敏感度高（例如：自行车、体育用品、汽车等）。

碳纤维普及痛点

高成本影响经济性，人工占比高，产量不足以自动化

由于制作无法实现大规模量产，自动化率低，需要大量人工进行手工操作，对设备精度要求高，开发周期长，碳纤维复材生产成本人工占比过高。

图表4：碳纤维生产成本结构和下游需求结构

数据来源：中国纤维复材网、艾瑞咨询

自动化率低，碳纤维复材难以量产

1、手工操作的必要性

机械化量产的困难：碳纤维生产中许多步骤仍然需要手工完成。例如，碳纤维成品的制作通常需要将碳纤维布紧密贴合在模具上，涂抹树脂进行固化，并层层叠加，这一过程的复杂性和精细度使得机械化量产变得困难。

手工艺水平要求高：手工艺水平的高低直接关系到成品的品质，因此需要经验丰富、技能高超的工人来完成这些手工操作，这也导致了人工成本的高昂。

2、生产过程的复杂性

多道工序：碳纤维的生产需要经过预氧化、碳化、表面上浆和卷绕等多个复杂工序，每个工序都需要严格控制工艺参数，以保证产品的质量和性能。

高精度要求：碳纤维生产过程中的许多环节，如碳纤维布粘合、纯手工打磨、机械臂涂胶等，都需要高精度的操作，这增加了对人工技能的要求。高精度操作的复杂性也限制了自动化设备的应用范围，进一步制约了碳纤维复合材料的量产能力。

投资观点

1、碳纤维复材原料成本长期享受产能红利，有利于价格敏感行业提升渗透率

• 上游碳纤维企业积极扩产，通过布局大产能逐步淘汰中小产能，该周期预计需要数年时间。

• 目前国产碳纤维已覆盖T300-T1000全部主流材料，国产厂商能够充分覆盖下游应用端需求。

2、碳纤维复材量产潜力决定成本下降空间和业务天花板

• 生产自动化程度低，产能较为受限。

成本结构中，原材料成本（碳纤维+胶+辅材）普遍占比较低（材料约30%-40%），而人工普遍占比达50-60%；主要因碳纤维需定制化设备，产线自动化程度低。因此提升自动化率能够有效降低人员成本并提高生产效率；受制于人员管理效率，碳纤维复材行业普遍存在的劳动密集型，会限制公司拓展规模上限。

• 寻找具备产能突破能力的行业和企业。

企业需要在特定细分领域积累丰富的行业经验，并拥有广泛的市场资源，以确保其产品能够满足市场需求。针对规模化量产，企业具备定制改进工艺和生产定制机械的能力。

3、特定场景对碳纤维的强依赖，有利于碳纤维材料的普及使用

• 刚需行业：航空航天、体育器材、军工、压力容器等。

• 非刚需行业包括：3C、汽车、建筑、风电等。

4、真实需求放量的前提是具备经济性

• 实现经济性的路径1-经济性高的场景：关键不可替代场景（航空航天）、高附加价值场景（军工、3C等）、To C价格不敏感场景（跑车、自行车、高尔夫球杆等）。

• 实现经济性的路径2-实现充分降本：批量采购降低成本，提升自动化率，提升产品价值感提升溢价等。

关于恒旭资本

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