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中复神鹰研究报告:黑色黄金大放异彩碳纤维龙头鹰击长空

发布时间:2022-06-05 22:14:05 来源:ror综合体育app下载 作者:ror官网登录入口

  公司专注碳纤维主业,研发积累深厚。中复神鹰碳纤维股份有限公司成立于 2006 年,目前建有连云港、西宁两个生产基地。经过十余年发展,公司系统掌握 T700 级、T800 级碳纤维千吨规模生产技术以及 T1000 级中试技术,在国内率先实现干 喷湿纺的关键技术突破和核心装备自主化,率先建成千吨级干喷湿纺碳纤维产业 化生产线 月,《干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技 术及应用项目》荣获 2017 年度国家科学技术进步一等奖。公司打破国外高性能碳 纤维垄断,目前已累计向市场提供碳纤维近 3 万吨,产品广泛应用于航空航天、 风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域。

  公司控股股东为中联投,实控人为中国建材集团。公司上市前总股本为 8 亿股, IPO 发行 1 亿股,发行后总股本为 9 亿股。公司控股股东为中建材联合投资有限 公司(简称中联投),截至 2021 年 12 月 31 日持有公司 37.30%股份。中国建材集 团为公司实控人,通过中建材联合投资有限公司、中国复合材料集团有限公司合 计控制公司 64.42%股份。除中建材联合投资有限公司外,其他持股 5%以上股东 为连云港鹰游纺机集团有限公司、中国复合材料集团有限公司和连云港市工业投 资集团有限公司,分别持股 30.00%、27.12%和 5.58%,四大股东合计持股 100%。

  公司主营产品为碳纤维,产品类别丰富,型号包括 SYT45、SYT45S、SYT49S、 SYT55S、SYT65 和 SYM40 等。其中,SYT45S、SYT49、SYT49S 属于 T700 级 碳纤维,SYT55S 属于 T800 级碳纤维,SYT65 属于 T1000 级碳纤维。公司产品型 号基本实现对日本东丽主要碳纤维型号的对标,覆盖高强型、高强中模型、高强 高模型等各类型碳纤维品种。

  SYT49S:主要应用于压力容器、碳/碳复合材料、体育休闲和航空航天领域, 产品规格包括 SYT49S-12K 和 SYT49S-24K,产品售价相对较高。随着碳/碳 复合材料和压力容器领域需求快速增长,该型号产品销售价格和销量不断提 升,销售收入及占比逐年提高。

  SYT45:主要应用于风电叶片和体育休闲领域,产品规格包括 SYT45-1K、 SYT45-3K、SYT45-6K、SYT45-12K、SYT45-24K 等。其中,SYT45-3K 小丝 束产品由于其独特的性能,产品售价显著高于同型号的其他规格产品,该产 品销售收入占 SYT45 产品收入的比例较高。随着风电叶片领域需求爆发式增 长,SYT45-3K 产品销售价格和销量不断提高,销售收入占比逐年提升,带动 SYT45 产品的销售收入逐年增长。

  SYT45S:主要应用于交通建设和体育休闲领域,产品规格包括 SYT45S-12K、 SYT45S-24K 等,产品售价低于 SYT49S 产品和 SYT45 型号中的 3K 产品。 交通建设领域以及体育休闲领域是相对传统的碳纤维需求领域,需求增长较 为稳定,该产品销售收入增长幅度相对较小。

  公司近年来营收快速增长,2018-2020 年收入复合增速达 31.43%。2018-2020 年, 公司营收从 3.08 亿元增长至 5.32 亿元,CAGR = 31.43%;归母净利润从-0.24 亿 元增加至 0.85 亿元,扣非归母净利润从-0.49 亿元增加至 0.69 亿元,实现扭亏为 盈。碳纤维单价持续提升,销量大幅增加,叠加单位成本持续降低,公司收入及 利润快速增长。

  2021 年碳纤维产品量价齐升,收入、利润跨越式增长。2021 年公司实现营收 11.73亿元,同比增长 120.44%;归母净利润 2.79 亿元,同比增长 227.02%;扣非后归 母净利润 2.58 亿元,同比增长 275.87%。2021 年公司收入和业绩呈快速增长趋势, 盈利能力显著增强,主要原因在于:1)风电叶片、光伏、航空航天、储氢瓶等下 游行业处于高景气,碳纤维供不应求,公司产品量价齐升;2)2021H1 神鹰西宁 新增 2000 吨产能,产销量明显增长。截至 2021 年 12 月,随着神鹰西宁一阶段 6000 吨高性能碳纤维产能投产,公司已具备 9500 吨产能。3)2020 年上半年公司 计提了 5268.75 万元的资产减值损失,导致 2020 年净利率水平较低。

  2018-2021H1,公司毛利率提升较快,主要受益于碳纤维单价上升和单位成本下降。

  单价:由于高强型碳纤维应用范围较广,随着碳纤维及其复材应用领域快速 拓展,下游市场需求快速增长,碳纤维产品供不应求,带动公司产品销量和 单价不断提高。

  成本:2018-2020 年公司主要原材料丙烯腈市场价格降幅较大,且随着公司产 量提高导致单位产品分摊的固定成本降低,公司碳纤维单位成本有所下降。 2021H1,公司碳纤维产品单价进一步上升,但由于丙烯腈涨价导致单位成本 同时增加,公司碳纤维毛利率增幅有所下降。2018-2021H1,公司丙烯腈采购 单价分别为 1.37 万元/吨、1.06 万元/吨、0.77 万元/吨、1.28 万元/吨。

  公司碳纤维单价持续上升,单位产品成本先降后升,总体来看毛利率逐年提 高。2019 年,主营业务毛利率为 25.54%,同比增长 14.20 个百分点,其中, 单位产品价格上升导致毛利率提高 6.22 个百分点,单位产品成本下降导致毛 利率提高 7.99 个百分点。2020 年,主营业务毛利率为 43.15%,同比增长 17.61 个百分点,其中单位产品价格上升导致毛利率提高 9.53 个百分点,单位产品 成本下降导致毛利率提高 8.08 个百分点。2021H1,主营业务毛利率为 47.68%, 同比增长 4.53 个百分点,其中单位产品价格上升导致毛利率提高17.58 个百 分点,单位产品成本上升导致毛利率降低 13.05 个百分点。

  公司首发募集资金拟投资西宁年产万吨高性能碳纤维及配套原丝项目、航空航天 高性能碳纤维及原丝试验线项目、碳纤维航空应用研发及制造项目及补充流动资 金。总投资 31.02 亿元,拟使用募集资金 18.45 亿元。

  目前公司产能趋于饱和,对应产量远不能满足市场需求。本项目旨在通过自 主研发工艺技术和自动化设备新建万吨生产线,提升公司产能,满足更多客 户对高性能碳纤维的需求,加速碳纤维产品进口替代进程。

  项目实施主体为神鹰西宁,建设地点位于青海西宁(国家级)经济技术开发 区甘河工业园,总投资 20.58 亿元。项目建设周期为 36 个月,分两阶段进行, 第一阶段为年产 6000 吨生产线 月取得施工许可证并开工,2021 年陆续建成投产。截至 2021 年 12 月,一 阶段土建工程施工已全部完成,聚合车间 1#、2#、3#、4#线#线及配套公辅设施等已经正常生产, 并形成 6000 吨高性能碳纤维生产规模;聚合车间 5#线#线#线生产设备在安装中,预计 2021 年底至 2022 年 3 月安装调试完成 并投入使用。

  本项目用于下一代 T1100 级碳纤维研发,进行航空航天用高性能碳纤维的应 用技术开发、产品应用认证和生产。积极拓展国内碳纤维航空航天领域市场, 为航空航天类客户提供更加优质的产品和服务,进一步提升公司业绩。

  项目实施主体为中复神鹰,建设地点位于江苏连云港经济技术开发区大浦工 业区,总投资 2.33 亿元,项目建设周期为 21 个月,达产后形成年产 200 吨 中高模碳纤维产能。

  本项目将成立碳纤维航空应用研发中心及平台,解决国产碳纤维及其制品在 国产大飞机上的应用难题。并配套开展碳纤维前瞻技术研究、应用技术研究、 中间制品研发,建设航空应用碳纤维复合材料评价平台。以碳纤维航空应用 为核心,打造“研发+评价+制造”一条龙体系。

  项目实施主体为神鹰上海,建设地点位于临港新片区,总投资 3.62 亿。拟新 建碳纤维研发中心综合体 1 座,生产车间 1 座。碳纤维研发中心包括:航空 碳纤维复合材料树脂研究平台、碳纤维及其复合材料评价检测平台、干纤维/ 预浸料等中间材开发与应用研究平台 3 个研究平台。项目配备 1 条单线 万平方米/年的航空预浸料中试线 条单线 万平 方米/年的高模预浸料生产线、碳纤维:黑色黄金,大放异彩

  碳纤维综合性能优越,力学性能远优于其他材料。碳纤维(Carbon Fiber)是由聚 丙烯腈(PAN)(或沥青、粘胶)等有机母体纤维,在高温环境下裂解碳化形成碳主 链机构,含碳量在 90%以上的无机高分子纤维。碳纤维构件制品具有强度高、重 量轻、模量高、刚度大的特性,还具有良好的耐疲劳性、耐腐蚀性、X 射线穿透 性、导电性及导热性、可复合性等一系列其他材料所不可替代的优良性能。拉伸 强度一般都在 3500MPa 以上,是钢的 7-9 倍;拉伸模量在 200-700GPa,同样高于 钢;而密度只有钢的 1/4,比强度是钢的 20 倍。但耐冲击性差,后加工困难。

  按照原丝种类分类:碳纤维的原丝主要有聚丙烯腈(PAN)原丝、沥青纤维 和粘胶丝,由这三种原丝产出的碳纤维分别为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青 基碳纤维和粘胶基碳纤维。据中国化学纤维工业协会统计,聚丙烯腈(PAN)基 碳纤维产量占碳纤维总量的 91%。

  按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为 1000MPa、模量为 100GPa 左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度 2000MPa、模量 250GPa) 和高模型(模量 300GPa 以上)。强度大于 4000MPa 的又称为超高强型;模量 大于 450GPa 的称为超高模型。

  按用途分为小丝束(宇航级)和大丝束(工业级)两类。通常把 48K 及以上 碳纤维称为大丝束碳纤维,包括 60K、120K、360K 和 480K 等。小丝束碳纤 维初期以 1K、3K、6K 为主,逐渐发展为 12K 和 24K,主要应用于国防工业 等高科技领域以及体育休闲用品;大丝束碳纤维应用于工业领域,包括:纺织、 医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。

  实践中,拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准,虽然我国已于 2011 年11月13日颁布了《聚丙烯腈(PAN)基碳纤维国家标准(GB/T26752-2011)》, 但业内一般采用日本东丽(TORAY)分类法。

  碳纤维产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程,涉及的核心环节众多,主 要有上游原丝生产、中游碳化、下游复合材料编织成型等。根据赛奥碳纤维技术 统计,碳纤维产品的下游应用领域可大致划分为航空航天、体育休闲、风电叶片、 汽车、混配模成型、压力容器、建筑、碳碳复材、电子电气、船舶、电缆芯和其 他领域共 12 个领域。

  PAN 基碳纤维的制备过程冗长复杂,主要包括原丝制备、预氧化和碳化三大工艺, 制备高模量碳纤维还要进行石墨化等后处理。第一步是聚丙烯腈通过聚合、纺丝 形成碳纤维原丝;第二步是 PAN 原丝经过送丝架湿热预牵伸后,由牵伸机器依次 传送到预氧化炉,经过数台预氧化炉群的不同梯度的温度烤化后,形成氧化纤维 即预氧丝;预氧丝经过中温、高温碳化炉后形成碳纤维;碳纤维再经过最终的表 面处理上浆、干燥等工艺得到碳纤维成品。全过程连续走丝,精确控制,任何一 道工序出现问题都会影响稳定生产和最终碳纤维产品的质量,技术和生产壁垒非 常高。PAN 原丝的质量是制取高性能碳纤维的基础,预氧化和碳化过程是影响最 终碳纤维力学性能的关键。

  当前制约碳纤维材料大规模应用的核心因素仍然是价格与成本。相比螺纹钢 与玻璃纤维 4~5 元/千克的价格中枢,低端碳纤维价格也要达到近百元/千克。

  在生产环节方面,据《高科技纤维与应用》统计,碳纤维生产成本主要包括 PAN 原丝(购买或制备)、预氧化、碳化、表面上浆和卷绕成本。其中,PAN 原丝占碳纤维生产成本的 51%,是主要因素,其次是预氧化和碳化,成本占 比分别为 16%、23%。

  在成本要素方面,据《高科技纤维与应用》统计,原材料和燃料各占碳纤维 生产成本的 30%,其中燃料即能源成本;折旧占 10%,主要系碳纤维生产设 备价值量大,各期折旧大。

  PAN 基碳纤维生产成本主要包括 PAN 原丝生产成本和碳纤维生产成本 2 大部分。 在碳纤维生产制备过程中,需要长周期连续稳定生产运行,前期投入大,即使规 模很小,其生产设备、生产用电和配套公用工程等也必须齐全,因而规模效益在 碳纤维生产制备过程中显得异常突出。即生产线的单线产能越高、利用率越高, 则成本越低。

  原丝生产成本包括直接成本(聚合单体原料成本、电力消耗成本等)、固定资产折 旧和流动成本(人工费用、包装费等)。据《PAN 基碳纤维制备成本构成分析及其 控制探讨》显示,采用山东大学开发的二步法制备工艺,产能为 3300t 的碳纤维 产线其生产的原丝单位成本为 3.81 万元/吨,较 1100t 产线%。其中,直接成本由 3.81 万元/吨减少 16%至 3.21 万元/吨;固定资 产折旧由 0.5 万元/吨减少 50%至 0.25 万元/吨;流动成本由 0.47 万元/吨减少 26% 至 0.35 万元/吨。可见随着生产规模的增加,原丝的单位制备成本呈下降趋势。

  与原丝类似,碳纤维丝束生产成本包括直接成本(原丝成本、电力消耗成本等)、 固定资产折旧和流动成本。据《PAN 基碳纤维制备成本构成分析及其控制探讨》 统计,生产 1kg 碳纤维需要消耗 2~2.2kg PAN 原丝,即生产 500t 碳纤维需配备 1100t PAN 原丝生产能力。以上述 1100t 和 3300t PAN 基原丝产线的单位成本为基 础测算生产 500t(小规模)和 1500t(大规模,2 条国产单线t 的产线)碳纤维的成本:大规模产线生产碳纤维的单位成本为 11.68 万元/吨,较小规模产线%。其中,直接成本由 13.67 万元/吨减少 23% 至 10.53 万元/吨;固定资产折旧由 2 万元/吨减少 50%至 1 万元/吨;流动成本从 0.23 万元/吨减少 35%至 0.15 万元/吨。可见碳纤维规模效应显著。

  碳纤维发展初期,相关研究工作主要由日英美三国主导。自 1959 年日本大阪工业 试验所(Osaka Technical Research Institute)的近藤昭男博士(Dr.Akio Shindo)发 明了 PAN 基碳纤维制备技术以来,碳纤维经历了高速发展的 60 年。60 年代末, 英国罗尔斯-罗伊斯 RB-211 发动机项目遇到重挫(后期基于这款发动机形成了著 名的瑞达系列),发动机风扇叶片的轻量化需求给碳纤维的工程化应用带来了契机, 期间英美日三国技术合作频繁,使得碳纤维工业化生产能力达到了 150 吨/年。 1982 年,碳纤维单线产能已经达到千吨/年,波音公司顺势开启了商用飞机应用碳 纤维的先河,将日本东丽公司生产的 T300 应用于 B757、B767 系列飞机。随后碳 纤维行业进入蓬勃发展时期,2007 年卓尔泰克与风电巨头维斯塔斯(VESTAS) 建立合作,将碳纤维用于风电;2010 年,宝马与西格里合资在美国建设总产能 9000 吨/年的碳纤维工厂,推进电动汽车轻量化;大量使用碳纤维复合材料的 B787 与 A350 分别于 2011 年和 2014 年完成首架交付,从而带动航空航天级碳纤维需求迅 猛增长;由于拉挤板成功应用于叶片梁帽,风电巨头维斯塔斯对碳纤维需求空前 增长,碳纤维产业内部加剧整合,标志性的事件是 2014 年底,东丽收购卓尔泰克。(报告来源:未来智库)

  2020年全球碳纤维理论产能 17.17万吨,其中美国产能 3.73 万吨,占比21.70%。 赫氏(HEXCEL)和氰特(CYTEC,已被比利时索尔维收购)承担着美国军 用碳纤维的制造,剩余部分服务于民用。东丽旗下的卓尔泰克在美国也有部 分大丝束生产。

  日本产能 2.92 万吨,占比 17.00%,主体是本土三巨头(东丽、三菱、东邦) 的碳纤维工厂,以及三菱与德国西格里合资的原丝工厂。美日两国合计产能 占全球碳纤维产能的 38.70%,几乎占据了碳纤维产能的半壁江山。

  碳纤维运行产能前六家公司 Toray(东丽,日本)、Zoltek(卓尔泰克,美国, 已被日本东丽收购)、SGL(西格里,德国)、MCCFC(三菱化学碳纤维及复 合材料,日本)、Toho(东邦,日本)、Teijin(帝人株式会社,日本)运行产 能共 7.1 万吨,占全球碳纤维理论产能的 48.5%,其中仅德国 SGL 一家公司 并非美日公司,其中产能最高的日本东丽公司(含卓尔泰克)约占全球产能 的 19.90%。

  根据赛奥碳纤维技术测算,2020 年全球碳纤维需求总量约为 10.69 万吨,同 比增长 3.09%,其中风电叶片、航空航天、体育休闲的碳纤维需求量分别为 3.06 万吨、1.65 万吨、1.54 万吨,分别比 28.62%、15.43%、14.41%。根据赛 奥碳纤维技术预测,2030 年碳纤维需求量将达到 40 万吨。

  根据赛奥碳纤维技术测算,2020 年全球碳纤维销售金额为 26.15 亿美元,同 比下降 8.89%,销售金额增速略低于需求增速,主要系航空航天高价格碳纤 维销售降低所致。2020 年航空航天产业对碳纤维需求量仅占总需求量的 16.45%,但其销售金额却高达 9.87 亿美元,占碳纤维总销售金额 37.70%; 体育休闲、风电叶片、汽车领域的碳纤维市场需求价值分别为 3.54 亿美元、 4.28 亿美元、2.25 亿美元。

  国内碳纤维行业发展概况:据赛奥碳纤维技术统计,我国碳纤维研究起步于 20 世 纪 60 年代, 1962 年中科院长春应用化学所成立以李仍元先生为组长的“聚丙烯腈基碳纤维的研制”课题组,拉响了我国碳纤维领域研究的号角。1970 年代中科院 化学所为了满足国家国防需要,组建了高分子复合材料物理研究室,重点研究“碳 纤维连续化制备”和“缩短碳纤维制备周期研究”,并取得“四氯化锡”催化等成果; 1972 年,化工部吉林化工研究院开展硝酸法研制碳纤维 PAN 原丝,并在年产 3 吨 装置上取得硝酸一步法制取原丝,供山西燃化所(现煤化所)和长春应化所研究碳 纤维,随后又有多家研究所在国家的支持下投入到碳纤维原丝的研制中。1980 年 代,国家科委(现科技部)鼓励引进外国先进技术,1986 年,吉林化学工业公司 以 450 万美元购买了英国 RK 公司生产能力为 100 吨(12K)/年碳化设备及相应 测试仪器。随后由于“巴黎统筹条约”限制,当时世界知名碳纤维公司无法向我 国转让技术和设备,我国碳纤维发展几乎陷入了停滞,直到 21 世纪初,由于欧美 日对于我国军用碳纤维实施严格禁运,倒逼我国加速碳纤维国产化进程,我国碳 纤维行业自此进入快速发展期。

  国内碳纤维供给:产能增长迅速,达产率趋近国际水平。据赛奥碳纤维技术和前 瞻产业研究院统计,2005 年,我国碳纤维行业仅有 10 家企业,产能之和占全球 总产能的 1%。此后,我国碳纤维行业产能增长迅速,从 2006 年的 1330 吨,增长 到 2020 年的 3.62 万吨运行产能,年均复合增速 26.60%。但我国碳纤维行业产能 集中度与美日相比存在较大差距,相较于美国和日本两三家企业便可坐拥全球碳 纤维近半产能,我国碳纤维 98%的产能由 11 家企业瓜分。2020 年中国碳纤维销 量大约是 1.85 万吨,销量/产能比为 51%,较 2019 年的 45%提升 6 个百分点,对 于正常开车的企业,达产率通常在 65%以上,甚至有企业已经达到 90%以上,在 这个方面,中国跨越了低达产率的历史阶段,水平正逐步趋近国际水平。

  碳纤维需求提升明显,整体形势向好,虽然进口碳纤维仍占大头,但国产碳 纤维需求跃升。2020 年中国市场的总体情况:无论是进口还是国产碳纤维, 都处于供不应求状态。据赛奥碳纤维技术测算,2020 年中国碳纤维需求总量为 4.89 万吨,同比增长 29.37%,其中进口量为 3.04 万吨,同比增长 17.5%, 占总需求 62%;国产碳纤维供应量为 1.85 万吨,同比增长 53.8%,占总需求 38%,连续三年增速超 30%,国产碳纤维进步明显,赛奥碳纤维技术预计国 产替代进程可能会加速。

  风电叶片驱动碳纤维行业高速增长。据赛奥碳纤维技术统计,分应用领域来 看,2020 年我国体育休闲(包含中国台湾)、风电叶片、建筑、混配模成型、 压力容器、航空航天领域的碳纤维需求量分别为 1.46 万吨、2.00 万吨、0.22 万吨、0.17 万吨、0.20 万吨、0.17 万吨,分别占总体的 29.9%、40.9%、4.5%、 3.5%、4.1 %、3.5%。近年来,我国风电领域碳纤维用量实现跳跃式增长(2017: 3060 吨,2018:8000 吨,2019:1.38 万吨,2020:2 万吨),给国内碳纤维企 业带来了难得的发展机遇。

  自 20 世纪 80 年代商业化发展以来,风电行业经历了全球化的高速增长。据 GWEC 统计,2020 年全球市场风电新增装机 93GW,累计装机容量达到 743GW。据 GWEC 预测,2021~2025 年,全球海上风电新增装机容量 CAGR 将接近 30%,到 2030 年 CAGR 为 12.7%,预计年新增装机容量将在 2025 年 超过 20GW,并有望在 2030 年达到 40GW。

  根据国际风力发电网,大风机背景下,叶片大型化是提升发电效率的重要路 径,叶片直径屡创新高。叶片直径的增长意味着更大的扫风面积,可有效增 强捕风能力,从而带动发电效率的提升。从叶片直径来看,2013-2015 年,105 米、110 米和 111 米的叶片替代了原来的 93 米叶片,成为行业主流。2016 年 和 2017 年,115 米和 121 米叶片是绝对主力叶型。到 2018 年,121 米叶片占领大部分市场,131 米叶片也开始批量生产。目前新增装机的平均直径已超 120 米。

  但随着叶片尺寸增大,叶片重量随之增加,据《碳纤维在风电叶片中的应用 进展》测算,风电叶片的重量和其长度的三次方成正比。据《碳纤维复合材 料连续拉挤集成技术及工程化应用研究》显示,随着叶片长度的增加,尤其 是 90 米以上的长度,要求叶片必须具有更高的刚度、强度和轻量化,碳纤维 在此领域应用特性突出。碳纤维用于制造叶片时,可减重 40%,效率提高一 倍,同时还有降低噪音等优点,优势显著。

  海外碳纤维叶片快速发展。碳纤维叶片早期在低兆瓦机型中开始应用,据 Sandia National Laboratories 统计,2015 年碳纤维叶片在 1.0~1.99MW、2.0~2.99MW、 3.0~3.99MW 机型叶片中的渗透率达 24%、16%、29%;由于 E8、E9 级高强度玻 纤技术的拓展,低兆瓦级的风机更多地使用玻纤叶片,碳纤维叶片的渗透率降低; 而对于大兆瓦级别的风机,碳纤维叶片仍然具有更好的优势,在 8.0MW 以上的机 型中快速渗透。截至目前,60~69.9m 叶片中,碳纤维渗透率达到 27%,生产厂商 包括 Adwen、NDAC、SGRE、Suzlon、Vestas;70m 以上叶片中,碳纤维渗透率达 到 55%,其中生产厂商加入了国内主机厂金风科技。

  维斯塔斯风机叶片大梁拉挤工艺专利提升经济性。风电领域碳纤维应用的快速发 展得益于:1)高性能大丝束碳纤维成功研制,大大降低碳纤维的成本,打开碳纤 维在民用市场的应用;2)龙头风电主机厂维斯塔斯在碳梁拉挤工艺的专利技术。 根据《国产碳纤维在风电叶片产业中的机会》,风电叶片大梁采用的 3 种工艺:预 浸料铺贴真空袋压成型、织物预成型+真空导入、拉挤梁片。前 2 种工艺在业界用 得比较多,但这 2 种工艺效率低、成本高。实现风电叶片大梁低成本化的表观主 因是采用了高效、低成本、高质量的拉挤梁片工艺,但究其根源维斯塔斯在大梁 结构的革命性创新设计才使拉挤梁片的使用成为可能。目前维斯塔斯兆瓦级以上 风机叶片均使用碳纤维复材,如公司生产的 V-90 型 3.0MW 风机叶片(与玻璃纤 维相比减重 32%)。利用该工艺生产碳纤维复材板材应用于风电优势明显,是碳纤 维产业的重大创新突破。

  我国风电领域碳纤维需求以对外出口为主。1)与全球风电领域碳纤维需求相比, 我国风电碳纤维应用存在较大差距。据《2020 年全球碳纤维复合材料市场报告》 统计,2020 年全球风电碳纤维需求量达 3.06 万吨,占全球总需求量的 28.6%;按 照 14 美元/公斤计算,全球需求规模达 4.28 亿美元,占比 16.4%。2)我国风电碳 纤维需求巨大,但多以出口为主。2020 年我国风电碳纤维需求 2 万吨,其中对外 出口 1.7 万吨(占比 85%),多为维斯塔斯叶片碳梁的出口量(国内江苏澳盛、光 威复材是维斯塔斯主要的碳梁制造商),国内实际需求仅 3000 吨。

  据《2020 年全球碳纤维复合材料市场报告》预测,2025 年全球风电碳纤维需求将 达到 9.34 万吨,2020~2025 年 CAGR 为 25%。预测到 2030 年,全球风电市场碳 纤维需求量为 19~20 万吨。随着陆上风电、海上风电装机量提升+碳纤维叶片渗透 率提升,我们预测 2021~2025 年我国风电领域碳纤维用量将维持高速增长。

  碳/碳复合材料是指以碳纤维为增强体,以碳为基体,以化学气相沉积或液相浸渍 等工艺形成的复合材料。其制备工艺过程原理如下:1)碳纤维经过织布、成网、 准三维成型、复合针刺等技术,形成碳纤维预制体(毛坯);2)甲烷经过高温裂 解,分解出碳和氢;3)碳沉积附着于预制体中的碳纤维上,形成碳/碳复合材料, 该工艺过程需要重复多个沉积周期;4)把经过重复多次化学气相沉积的碳/碳复 合材料在 2200 度以上的高温中纯化和石墨化,使产品性能达到使用要求。

  热场部件:受双碳政策刺激,单晶硅炉订单暴涨,单晶硅炉内,主要有碳毡 功能材料和坩埚、保温桶、护盘等碳碳复材结构材料。国际企业有德国 SGL, 日本东海碳素等;国内碳碳热场主要供应商有金博股份、西安超码、天宜上 佳、航天睿特、博云新材、江苏天鸟、美兰德、中南大学、南方搏云等。

  刹车盘市场:国际主要企业:法国 Messier-Bugatti、美国 Honeywell、 B.F.Goodrich、Goodyer 和英国 Dunlop。中国飞机刹车盘企业主要有中航飞机 股份有限公司西安制动分公司、博云新材、西安超码等。

  航天部件:主要企业是国内航天相关院所,碳碳复合材料以其优异的性能成 为大型固体火箭喉衬、发动机的喷管、扩散段、端头帽等的首选材料。

  预制体是碳碳复材重要制造环节,国内主要供应商有:中材科技南京玻璃纤 维研究院、江苏天鸟、天津工业大学复合材料研究所、宜兴市飞舟高新科技 材料有限公司等。

  碳碳复材性能更优、成本更低,替代石墨成为光伏热场主流。热场是晶硅制造过 程中的耗材,主要包括位于单晶炉内的坩埚、导流筒、保温筒、加热器、板材等。 碳碳坩埚的作用是承载石英坩埚,充当承重主体。导流筒的作用是引导气流,形 成温度梯度,提高单晶硅生长速率。保温筒的作用是构建热场空间,隔热保温, 大幅度提高使用寿命。加热器的作用是提供热源,熔化硅料。根据所用原材料及 制备方法不同,热场可分为等静压石墨与碳碳热场两种。由于碳碳复材比石墨材 料具有更优异的力学性能和抗侵蚀能力,采用碳碳复材替代石墨材料热场产品可 大幅提升热场产品使用寿命,降低晶体生长炉单次运行成本。同时,与石墨相比, 碳碳复材导热率低,在晶体生长炉运行过程中能有效降低设备能耗,从而降低产 品批产成本。碳碳复材已逐步开始替代等静压石墨产品,在光伏热场中渗透率从 2010 年的不足 10%提升至 2020 年的 50%以上,预计未来几年将加速完成替代。

  热场行业市场规模快速增长,有望拉动碳纤维需求。据 CPIA 统计,全球光伏新 增装机不断增长,从 2010 年的 17.5GW 提升至 2020 年的 130GW。2021 年全球 光伏新增装机预计将达 170GW,预计“十四五”期间,全球光伏年均新增装机或将 超 220GW;2021 年国内光伏新增装机 54.88GW,同比增长 13.9%,“十四五”期 间,我国光伏年均新增光伏装机或将超过 75GW。据 CPIA 统计,全球硅片产量从 2010 年的 23GW 提升至 2020 年的 168GW;2021 年国内硅片产量约 227GW,同 比增长 40.6%。随着头部企业加速扩张,预计 2022 年国内硅片产量将超过 293GW。 根据金博股份招股书,其 2019 年热场产量为 201.88 吨,对应碳纤维采购量为 202.51 吨。随着全球光伏新增装机不断增长,下游企业对热场产品的需求也将持 续增长,有望大幅拉动碳纤维需求。

  高压储氢瓶作为氢能储运的重要设备,广泛应用于加氢站及车载储氢领域。按照 结构原料,全球目前主要有 4 种类型的成熟产品:

  I 型:全金属结构,通常为钢。其制作材料一般为 Cr-Mo 钢、6061 铝合金、 316L 不锈钢等。由于氢气的分子渗透作用,钢制气瓶很容易被氢气腐蚀出现 氢脆现象,导致气瓶在高压下失效,出现爆裂等风险。同时由于钢瓶质量较 大,储氢密度低,质量储氢密度在 1%~1.5%左右。一般用作固定式、小储量 的氢气储存。

  II 型:主要是金属结构,并在环向包覆一定玻璃纤维复合材料,其中金属主 要是钢或铝,而金属容器和复合材料分担的结构载荷大致相等。采用的是环 向增强,纤维并没有完全缠绕,工作压力有所增强可达 26~30MPa。但由于其 缠绕的内胆仍然是钢制内胆,并没有减轻气瓶质量,质量储氢密度和Ⅰ型瓶相 当,应用场景受限。

  III 型:金属衬里带有完整的复合材料外包装,通常是铝,带有碳纤维复合材 料;其中碳纤维复合材料承受结构载荷。

  IV 型:全复合结构聚合物(通常为高密度聚乙烯或 HDPE)衬里,碳纤维或 碳/玻璃纤维混合复合材料;复合材料承担所有结构载荷。Ⅲ型瓶和Ⅳ型瓶是 纤维复合材料缠绕制造的主流气瓶。其主要由内胆和碳纤维缠绕层组成。Ⅲ 型瓶的内胆为铝合金,Ⅳ型的内胆为聚合物。纤维复合材料则以螺旋和环箍 的方式缠绕在内胆的外围,以增加内胆的结构强度。衬垫作为氢气与复合层 之间的屏障,防止氢气从复合层基材的微裂纹中泄漏。

  国内储氢瓶制造工艺发展潜力巨大,III 型+IV 型、70MPa 是未来主流。根据中 科院宁波材料所特种纤维事业部统计,国内企业采用 III 型瓶储氢密度为 3.9%, 而 IV 型瓶储氢密度可以达到 5.5%。据《高压储氢容器研究进展》显示,Ⅳ型储 氢瓶具备低成本、小重容、轻量化的优势,日本、韩国、美国与挪威等国的Ⅳ型 储氢瓶均已量产。我国高压储氢气瓶起步较晚,受限于碳纤维的材料性能与纤维 缠绕加工等技术的限制,目前仍在大力发展Ⅲ型瓶。35 MPa 铝内胆碳纤维缠绕Ⅲ型瓶已经研发成熟,并已在小规模试用阶段。但 35MPa 气瓶的续航里程上对比纯 电动车没有优势,需采用 70MPa III 型在燃料电池乘用车上才有续航里程的优势。

  车载储氢瓶市场空间广阔,有望带动碳纤维需求,但目前高成本限制碳纤维复材 在储氢瓶中大规模运用。据势银预测,2025/2030 年我国储氢瓶数量可达 60/400 万 个,市场规模分别为 31/69 亿美元。碳纤维复材的使用可使储氢瓶重量远低于金 属压力容器,但是 IV 型压力容器中由于高成本碳纤维复材的应用,也相应增加了 其生产成本。拆解储氢质量均为 5.6kg 的 35MPa、70MPa 高压储氢 IV 型瓶成本构 成,碳纤维复材成本占比最高,分别占系统总成本的 75%和 78%。

  高端碳纤维依赖进口,国产化率未来有望提升。根据中科院宁波材料所特种纤维 事业部统计,氢气瓶的核心技术,除了金属阀门及各类传感器之外,主要是外层 高效、低成本碳纤维及缠绕成型。氢气瓶的外层缠绕,会对碳纤维及其复合材料 产生革命性影响。目前,日本、美国等国家对高端碳纤维技术形成垄断,国内储 氢瓶厂商需要进口,导致储氢瓶生产成本短期难以大幅下降。

  据赛奥碳纤维技术统计,碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料,与常规 材料相比可使飞机减重 20%~40%;碳纤维复合材料还克服了金属材料容易出现疲 劳和被腐蚀的缺点,增加了飞机的耐用性;碳纤维复合材料的良好成型性可以使 结构设计成本和制造成本大幅度降低。根据赛奥碳纤维科技预测,预计 2025 年全球航空航天对碳纤维的需求将达到 2.63 万吨。 军用航空对于碳纤维的需求拉动主要体现在两方面:1)国际上碳纤维复材在军机 上的应用近年来呈快速提升趋势,而我国军机碳纤维复材的使用比例仍相对较低, 存在较大提升空间;2)我国军机与美俄相比缺口较大,特别是先进的新型战斗机, 列装需求旺盛。

  碳纤维因其“轻而强”和“轻而硬”的特性,被广泛应用于战斗机和直升机 的机体、主翼、尾翼、刹车片及蒙皮等部位,减重效果显著。据《碳纤维及 其复合材料在军工领域的应用》统计,目前碳纤维复合材料在部分军用飞机 上的使用量占 30%-40%,并且碳纤维的使用逐渐从非承力、次承力结构向主 承力结构方向发展。

  据《碳纤维及其复合材料在军工领域的应用》统计,以美军为例,1969 年 F14A 复合材料用量仅有 1%,而以 F-22 和 F35 为代表的第四代战斗机上复合材料 用量达到 24%和 36%。法国的阵风战机复合材料用量达到 24%;英国的台风 战机(EF2000)复合材料用量达到 40%左右,其中全机表面的 70%采用碳纤 维复合材料。

  我国航空装备碳纤维复材等复合材料的应用比例在不断提升。据《纤维复合 材料》统计,歼-7Ⅲ中复合材料用量为 2%,歼-10 提升至 6%。据《合成材料 老化与应用》统计,歼-11B 重型战机的机翼、垂直尾翼和水平尾翼等部件采 用了复合材料,占飞机结构总重量的 9%。虽然我国军机碳纤维使用量逐渐增 加,但整体而言与美俄存在较大差距,存在较大提升空间。

  我国航空装备数量与美俄相比存在差距,列装需求缺口大。据 World Air Forces、 Global Fire Power 统计,我国军机存量为 3260 架,武器装备列装规模有望大幅提 升,叠加碳纤维复合材料在航空装备使用比例的提升,我国航空装备碳纤维及其 复合材料需求有望在较长时期内保持高速增长。

  民用航空:需求潜力巨大。据赛奥碳纤维技术统计,2020 年,全球航空航天领域 对碳纤维的需求量为 1.65 万吨,预计到 2025 年,需求量将达到 2.63 万吨,年均 复合增长率为 8.08%。据赛奥碳纤维技术统计,按照飞行环境的不同,可以将航 天航空领域细分为航空领域和航天领域,2020 年碳纤维需求量分别为 1.62 万吨、 300 吨,分别占比 98.2%、1.8%;其中航空领域又可以细分为商用飞机、公务机、 军用飞机、直升机、无人机、通用飞机,碳纤维需求量分别为 0.87 万吨、0.21 万 吨、2600 吨、1500 吨、750 吨、500 吨,分别占比 52.9%、12.8%、15.8%、9.1%、 4.6%、3.0%。

  根据波音公司发布的《2021-2040 商业市场展望》,2021 至 2040 年将有 2390 架支 线 架单通道(窄体)飞机、7670 架双通道(宽体)飞机、890 架货机 交付。据论文《Experimental and Numeriacal Studies of Intralaminar Cracking in High Performance Composites》统计,碳纤维在 A350 和波音 787 上的用量已达到结构 总质量的 50%以上。据中国商飞公司主办期刊《大飞机》2018 年第 1 期,C919 是 国内首个使用 T800 级高强碳纤维复合材料的民机,民用航空充足的订单以及日 益提升的碳纤维复合材料结构重量占比,足以支撑民用航空碳纤维的长期需求。(报告来源:未来智库)

  全球范围内,碳纤维核心生产技术主要掌握在日本和美国等少数几个国家,生产 能力和市场需求亦主要集中在上述地区。碳纤维行业从技术实力、生产能力、销 售能力来看,具有代表性的境外企业主要有日本东丽(TORAY)、日本东邦(TOHO)、 日本三菱丽阳(MITSUBISHI)、美国赫氏(HEXCEL)、德国西格里(SGL)、美 国氰特(CYTEC)、土耳其阿克萨(AKSA)。近几年,随着国内企业在碳纤维领 域不断加大投入,研发生产实力得到大幅提升,出现了以中复神鹰、光威复材中简科技、江苏恒神等为代表的一批企业。

  碳纤维行业属于资本和技术密集型行业,行业壁垒高。碳纤维属于高技术密集型 产品,涉及精馏纯化、高分子合成、化纤纺制、高温处理、表面处理及界面科学 等多学科交叉,产业链长,产品系列多,生产技术复杂,产业发展涉及产、学、 研、用各个环节。特别是在航空航天领域,由于应用的特殊性,碳纤维产品的质 量标准高、研发周期长、资金投入大,行业壁垒高,同时对稳定性有非常苛刻的 要求。

  碳纤维下游应用领域不断拓展,潜在市场逐步成熟。碳纤维下游应用技术的开发 难度较高,碳纤维与树脂、上浆剂等材料之间工艺参数必须系统配合,复合材料 设计与成型需要一体化,下游领域的应用开发需要较长的研发过程。加之研发投 入大、生产成本高,导致碳纤维应用范围长期局限在航空航天和高端民用领域。 近年来,随着碳纤维应用成本的下降,碳纤维下游应用领域逐步扩展到一般工业 领域,风电设备、汽车制造、轨道交通等领域的应用不断拓展。

  日本及欧美领先企业垄断全球市场,中国奋起直追。由于碳纤维生产工艺流程复 杂、研发投入巨大、研发周期较长,使得国际上真正具有研发和生产能力的碳纤 维公司屈指可数。美国注重原始创新,日本擅长精细化生产,在碳纤维产业发展 中各具优势。日本东丽、美国赫氏垄断航空航天高性能碳纤维市场,日本东邦和 日本三菱也在高性能碳纤维领域占据了一席之地;其他重点企业也各具特色,在 原料多元化、合成体系、纺丝技术、丝束规格等方面具备各自的优势。近年来,中简科技光威复材、恒神股份等国内企业在航空航天碳纤维领域逐步实现产业 化,一定程度上削弱了日本及欧美等国在高性能碳纤维领域的垄断地位。

  碳纤维与国防工业密不可分,市场和政府在行业发展中发挥重要作用。日本通过 各种途径支持本国碳纤维企业发展,将其作为十大战略性产业之一。美国从 20 世 纪 70 年代先后赞助执行了飞行能效(Aircraft Energy Efficiency,ACEE)计划、 先进复合材料技术(Advanced Composite Technology,ACT)计划和低成本复合材 料计划等,最终目的在于提供在制造成本上有竞争力的复合材料机翼和机身的制 造技术。1988 年,美国国会通过法令,军用碳纤维所用聚丙烯腈原丝要逐步实现 自给,国防工业所需的重要材料都必须立足于本国生产。同时,美国加强了对高 端碳纤维产品和技术装备出口的管控。俄罗斯采取由国家主导研发和生产,国有 部门负责开发研究生产制造,保障国防工业和重大工程的需求。

  美国赫氏公司(HXL.N)由加利福尼亚增强塑料(成立于 1946 年)、Ciba 复合材 料(1996 年收购)和 Hercules 复合材料产品部(1996 年收购)组合而成。赫氏主 要从事开发制造轻质、高性能的复合材料,主营业务分为复合材料和工程产品两 大板块,其中,复合材料板块主要生产碳纤维、织物和特种增强材料、预浸料和 其他纤维增强基质材料、结构粘合剂、蜂窝芯、聚氨酯系统和层压材料等。据华 经产业研究院统计,美国赫氏占据全球航空碳纤维预浸料市场 40%的市场份额。

  赫氏公司产品广泛应用于商用航空、航天和国防、工业市场等领域,是商用飞机、 军用飞机、直升机、发动机、卫星和运载火箭用碳纤维和复合材料的世界顶级制 造商。民用方面,公司向波音公司(波音 747-8、波音 737MAX8 以及波音 787 等) 和空客公司(A350、A330neo 以及 A320neo 等)等商用航空公司以及维斯塔斯供 应碳纤维、预浸料及复合材料,2008 年,赫氏赢得了其历史上最大的合同,为空 客 A350 XWB 提供主结构预浸料-碳纤维和配方树脂的结合。军用方面,赫氏是美 国航空军用碳纤维的主要供应商(主要使用赫氏的 IM7)。赫氏主要向 F-35 战斗 机、空中客车 A400M 军用运输机、黑鹰直升机以及 V-22 鱼鹰式倾转旋翼机等军 用飞机供应碳纤维及复合材料。

  2021 年赫氏实现营收 13.25 亿美元,同比减少 11.83%,其中商业航空实现营收 6.68 亿美元,占公司营收 50%;航天国防实现营收 4.35 亿美元,占公司营收 33%; 工业产品实现营收 2.22 亿美元,占公司营收 17%;公司实现净利润 0.16 亿美元, 同比减少 49.21%。

  日本东丽株式会社(TORAY,3402.T)成立于 1926 年,以生产合成纤维起家,目 前主要从事纤维和织物、树脂和化学成品、IT 相关产品、碳纤维复合材料、环境 和工程等业务。东丽是全球碳纤维领域无可争议的龙头,是波音公司和空客公司 主要的稳定供货商。根据赛奥碳纤维科技统计,2020 年日本东丽(含卓尔泰克) 碳纤维产能为 2.91 万吨,全球市场占比 19.90%。

  预浸料产品方面,据东丽公司官网,公司碳纤维预浸料应用于航空(波音 777 的 尾翼和波音 787 的机身)、体育休闲和汽车制造领域。自 20 世纪初,东丽公司与 空客和波音公司签署了长期预浸料供货协议,提供一般航空工业用结构复合材料 用预浸料。2016 年,东丽公司的高强中模碳纤维 T800S 预浸料通过了空客公司认证,成为空客 A380 客机的主要结构材料。据新浪网,继 2013 年收购美国碳纤维 巨头 Zoltek 公司之后,2018 年,东丽收购世界知名的碳纤维预浸带生产商 TACHD (荷兰,在热塑性碳纤维中间产品领域处于世界领先地位),旨在强化面向飞机的 碳纤维业务。2020 年,日本东丽实现营收 170.71 亿美元,同比下降 9.93%,净利 润 4.15 亿美元,同比下降 45.63%。其中,公司碳纤维复材业务实现营收 21.92 亿 美元,同比增长 12.30%,占公司营收总额的 10.70%。

  德国西格里公司由德国 SIGRI 股份有限公司和美国大湖碳素公司于 1992 年合并 而成,是全球领先的碳素石墨材料及相关产品制造商之一,拥有从碳石墨产品到 碳纤维及碳碳复合材料在内的完整生产线。公司核心业务分为碳纤维及复合材料 (CFM)、石墨材料与系统(GMS)两大板块,其产品在钢铁、炼铝、汽车制造、 化工、电子半导体、光伏和 LED 产业、锂离子电池等行业具有广泛应用。其中, 公司碳纤维及复合材料产品主要应用于汽车轻量化、风电叶片、工业和航天航空 等领域。

  西格里将通过此项目加强其作为为汽车行业提供纤维、材料和零部件的供 应商的地位。据西格里,从预计使用的碳纤维总量来看,这将是继宝马 i3 之后行 业中第二大的电动汽车系列项目。2013-2016 年,西格里营收和净利润呈下滑趋势, 但 2017 年第四季度剥离石墨电极业务后,公司开始盈利,2019 年公司再次亏损。 2020 年,公司实现营收 11.31 亿美元,同比下降 15.40%;净利润-1.63 亿美元,同 比下降 46.89%。

  威海光威复合材料股份有限公司(光威复材,300699.SZ)成立于 1992 年,是致 力于高性能碳纤维及复合材料研发和生产的高新技术企业。公司形成了从原丝开 始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸料、复合材料制品的完整产业链布局,并 具备碳纤维及碳纤维复合材料生产设备制造及生产线建设能力,是目前国内碳纤 维行业生产品种最全、生产技术最先进、产业链最完整的龙头企业之一。公司处 于产业链中上游,侧重于碳纤维的研发与生产,且公司预浸料一部分应用于航空 航天和电子、通讯等高端应用领域,另一部分应用于体育休闲领域(据公司投资 者关系报告),与中简科技相比产品线 年光威复材实现营收 26.07 亿元,同比增长 23.25%;归母净利润 7.59 亿元, 同比增长 18.31%。其中碳纤维及织物业务实现收入 12.75 亿元,同比增长18.32%; 碳梁业务实现销售收入 8.08 亿元,同比增长 12.56%;预浸料业务实现收入 3.59 亿元,同比增长 51.94%。2021 年公司 M40J/M55J 级碳纤维和以 T700S/T800S 级 碳纤维为产品的两个募投项目陆续批产并开始形成贡献,T800H 级碳纤维随着验 证项目推进、验证性生产交付规模逐渐增大。公司多层次、系列化的碳纤维产品 战略缓解了个别产品降价的影响、确保碳纤维业务的稳定成长。

  江苏恒神股份有限公司(恒神股份,832397.OC)拥有从原丝到碳纤维复合材料制 品的碳纤维全产业链,主要产品为碳纤维、碳纤维织物及预浸料。公司目前具有 5 条单线千吨级碳纤维生产线 吨各类型碳纤维。产品型号包括高强 碳纤维如:HF20 系列(T300 级)、HF30 系列(T700 级)、HF40 系列(T800 级)、 HF50 系列(T1000 级)及高强高模 HM 系列。产品规格包括:1K、3K、6K、12K、 24K 和 50K 等。碳纤维系列产品主要用于航空、航天、交通、能源、建筑补强、 工业和体育休闲等领域。能源领域涵盖风电、光伏和氢能等,主要客户包括隆基 绿能等;交通涵盖民用航空、轨道交通、汽车等,主要客户包括中国商飞、中国 中车集团下属青岛四方、长客股份等;体育休闲主要客户包括国内外体育休闲品 牌商和制造商。

  2020 年,公司实现营收 5.42 亿元,同比增长 86.88%。其中碳纤维板块实现营收 3.60 亿元,同比增长 184.10%,营收占比 66.45%,毛利率-4.58%;碳纤维预浸料 板块实现营收 1.82 亿元,同比增长 11.40%,营收占比 33.55%,毛利率 48.07%。 公司实现归母净利润-0.98 亿元,同比增长 50.38%。

  2020 年公司研发投入 9271 万元。碳纤维方面,重点提升 HF30F(T700 级)和 HF40 系列(T800 级)产品的大线稳定化生产性能和质量,积极推进其在航空、航天和民 机领域的应用研究与材料验证;同时研发低成本大丝束碳纤维、拉挤碳板及其多 轴向织物,加大在风电等新能源领域的应用研究与验证;公司开发的 HF30F 碳纤 维经过高压缠绕气瓶的工艺评价与爆破试验,完全满足设计使用要求,并开始批 量供货。

  中简科技股份有限公司(中简科技,300777.SZ)前身为成立于 2008 年 4 月的中 简科技发展有限公司,2015 年股份制改造后变更为中简科技股份有限公司,并于 2019 年 5 月 16 日在深交所挂牌上市。公司专业从事高性能碳纤维及相关产品研 发、生产、销售和技术服务,具备高强型 ZT7 系列(高于 T700 级)、ZT8 系列 (T800 级)、ZT9 系列(T1000/T1100 级)和高模型 ZM40J(M40J 级)石墨纤维 工程产业化能力,并已成为国内航空航天领域 ZT7 系列碳纤维产品的唯一批量稳 定供应商。

  率先突破千吨级干喷湿纺技术,建成国内首条千吨级干喷湿纺产线。公司手握四 大核心技术,在国内率先突破千吨级原丝干喷湿纺技术。自主研制出干喷湿纺机 头喷丝组件,不仅降低了高浓度纺丝液在喷丝过程中堵孔现象的发生概率,同时 有利于提高纺丝效率,为碳纤维的产业发展提供足够的原丝。采用低溶剂质量配 比和低温凝固成型技术以及其他相关技术,提高了原丝的性能,攻克了碳纤维产 业化进程中高性能原丝的难题。公司利用该技术成功制备并大规模生产 SYT49S (T700 级)和 SYT55S(T800 级)高性能碳纤维,抗拉强度分别达 4.9GPa 和 5.9GPa 以上,模量均在 240GPa 以上。

  管理层技术背景深厚,毕业于山东大学、北京化工大学、武汉理工大学、东华大 学等化工/材料/纺织知名院校,在碳纤维领域有多年技术积累,手握多项专利、论 文。6 名核心技术人员均为 2017 国家科技进步一等奖主要完成人。

  专利布局前瞻、深厚。公司注重核心技术专利保护,取得国家科技进步一等奖的 10 项主要授权专利,除“聚丙烯腈基碳纤维原丝预氧化前处理工艺”因技术升级替 代已实现快速预氧化未使用以外,其余 9 项专利技术目前仍然应用于公司碳纤维 生产活动中。

  截止 2021 年 12 月 31 日,公司共有在研项目 11 项,覆盖碳碳复材、航空航天、 储气瓶等多个行业,涵盖原丝、预氧化、碳丝、预浸料等多工艺环节。同时储备 有 48K 大丝束碳纤维高效低成本课题。

  公司近年来逐步加大研发投入,2021H1 研发投入为 1597.07 万元,占营收比例为 4.19%。但据招股说明书,与同行业公司对比,公司研发投入占比偏低,原因在于 公司主要研发投入和关键技术突破均发生于 2018 年之前,2009 年公司开始开展 干喷湿纺技术的自主研发,2013 年在国内率先实现了千吨级 SYT49(T700 级) 干喷湿纺关键技术突破,自 2017 年起已掌握了纤维生产全流程核心技术。近年来 公司从事的研发活动主要侧重于改进碳纤维生产工艺和拓展下游应用领域,因此 所需的研发投入金额相对较低。

  干喷湿纺工艺有效结合干法和湿法,在纺丝速度和原丝性能方面均具有明显优势。 相比湿法纺丝,干喷湿纺喷丝头不直接浸入凝固浴,喷头温度可独立的精确控制, 纺丝液由喷丝板喷出在进入凝固浴之前先经过一段几毫米的空气层,纺丝液在空 气层中发生一定的拉伸流动,不仅提高纺丝速度,还有利于大分子链的取向。原 丝结构相比直接进入凝固浴更为均匀致密,同时截面也更容易成圆形,从而提高 力学性能。

  与湿法纺丝相比,干湿法纺丝可以进行高倍的喷丝头拉伸,纺丝速度是湿法 的 3~4 倍,明显提高了生产效率;由于碳纤维制备能耗高,因此采用干湿法 纺丝有利于提高生产效率,降低单位能耗,降低单位成本。据《PAN 基碳纤 维生产成本分析及控制措施》统计,在同样的纺丝装备及能源消耗条件下, 干湿法纺丝的综合产量是湿法纺丝的 2~8 倍,PAN 基碳纤维丝束的生产成本 可降低 75%。

  干喷湿纺技术纺丝可在空气层中形成一层致密的薄层,阻止大孔洞的形成, 从而优于湿法纺丝。用干喷湿纺技术得到的纤维,结构比较均匀,皮芯层差 异小,强度和弹性均有提高,截面结构近似圆形,纤维表面光滑,纤维内部 缺陷少。纺出的纤维致密性好,体密度较高,可制得高性能碳纤维。

  公司通过不断技术创新,实现了 T700 级碳纤维拉伸强度≥4,900MPa,拉伸模量 ≥230GPa;T800 级碳纤维拉伸强度≥5,900MPa,拉伸模量≥290GPa。经中国纺织工 业联合会 2015 年组织技术鉴定,公司千吨级高强型、高强中模型干喷湿纺碳纤维 性能与国际同类产品相当。(报告来源:未来智库)

  公司客户优质,覆盖金博股份、鹰游集团、中国建材、江苏天鸟、江苏澳盛等业 内知名企业。下游涉及碳碳复材、氢能、风电、航空、体育休闲等多个领域。

  丙烯腈是 PAN 原丝最重要的原材料,公司从斯尔邦采购丙烯腈,具备以下优势: 1)产品质量:江苏斯尔邦的丙烯腈产品是以丙烯、氨和空气为原料,采用 DUPONT 公司独家生产技术,产品指标稳定,质量达到国标优等品标准。 2)地理优势:江苏斯尔邦位于江苏省连云港市,与公司地理位置相近,公司向其 采购丙烯腈能够缩短运输距离,节约运输成本,并能保证供货稳定、及时。 3)价格优势:2018-2021 年,公司产能得到充分释放,对丙烯腈的需求量大幅提 升。2019 年,公司与江苏斯尔邦签订了长期战略合作协议,进一步降低了公司的 丙烯腈采购成本。

  公司本部位于连云港的生产基地现有产能 3500 吨/年,2018 年~2021 年上半年产 量分别为 2979.89 吨、3342.15 吨、3777.21 吨和 2256.46 吨,销量分别为 2734.94 吨、3422.48 吨、3761.14 吨和 2024.61 吨。根据中国化学纤维工业协会统计,2020 年度国产碳纤维总产量 1.80 万吨,公司 2020 年碳纤维产量 3777.21 吨,占国内总 碳纤维产量的比例达 20.98%,排名国内碳纤维产量第二位;2020 年度国内碳纤维 总消费量达 4.88 万吨,公司 2020 年碳纤维国内销量 3625.28 吨,市场占有率达 7.43%。公司产能及产销量水平均居于国内碳纤维企业前列。

  公司正在建设西宁年产 1 万吨高性能碳纤维及配套原丝项目,目前已建成并投产 6000 吨/年产能的生产线 吨/年建 成,该项目建成投产后将进一步提高公司碳纤维产品的市占率。 此外公司正在建设神鹰西宁年产 1.4 万吨高性能碳纤维及配套原丝项目,该项目预计年产碳纤维 1.4 万吨,总投资 28 亿元,其中 30%为自有资金,其余资金计划 通过银行贷款进行筹集。

  (1)产能:2020 年底公司年产能为 3500 吨;2021H1 神鹰西宁新增 2000 吨产能。 截至 2021 年 12 月,随着神鹰西宁一阶段 6000 吨高性能碳纤维产能投产,公司已 具备 9500 吨产能。预计到 2022Q1,神鹰西宁二阶段 4000 吨碳纤维产线将投产, 届时公司产能将达到 13500 吨。此外,公司正在建设神鹰西宁年产 1.4 万吨高性 能碳纤维及配套原丝项目,该项目预计年产碳纤维 1.4 万吨。

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