（獲取報告請登陸未來智庫www.vzkoo.com）本文從技術、市場、競爭格局和標桿研究幾個角度深度、系統的分析了碳纖維產業的發展現狀和趨勢，具有較高的參考價值。全文超3萬字，以下為節選內容。主要內容：碳纖維——性能優異工業材料，制造全環節

（獲取報告請登陸未來智庫www.vzkoo.com）

本文從技術、市場、競爭格局和標桿研究幾個角度深度、系統的分析了碳纖維產業的發展現狀和趨勢，具有較高的參考價值。全文超3萬字，以下為節選內容。

主要內容：

1. 碳纖維——性能優異工業材料，制造全環節技術壁壘高
2. 性能/成本區分高低端市場，高端航空剛需、賽道長且佳
3. 日美巨頭主導國際市場，大小絲束競爭格局存在顯著差異
4. 海外巨頭:技術是基因，產能促成長，政策控環境
5. 投資建議

報告節選：

1、 碳纖維——性能優異工業材料，制造全環節技術壁壘高

碳纖維是由有機纖維（主要是聚丙烯腈纖維）經碳化及石墨化處 理而得到的微晶石墨材料纖維。碳纖維的含碳量在 90%以上，具有強 度高、比模量高（強度為鋼鐵的 10 倍，質量僅有鋁材的一半）、質量 輕、耐腐蝕、耐疲勞、熱膨脹系數小、耐高低溫等優越性能，是軍民 用重要基礎材料，應用于航空航天、體育、汽車、建筑及其結構補強 等領域。相比傳統金屬材料，樹脂基碳纖維模量高于鈦合金等傳統工 業材料，強度通過設計可達到高強鋼水平、明顯高于鈦合金，在性能 和輕量化兩方面優勢都非常明顯。然而碳纖維成本也相對較高，雖然 目前在航空航天等高精尖領域已部分取代傳統材料，但對力學性能要 求相對不高的傳統行業則更看重經濟效益，傳統材料依然為主力軍。

全產業鏈看，制造碳纖維產品的上游原絲端與中游復合材料均是 碳纖維產業鏈的核心環節，整個制造的全環節技術壁壘均高。作為碳 纖維的前驅體，高質量的 PAN 原絲是制備高性能碳纖維的前提條件， 但其中的聚合、紡絲、碳化、氧化等工藝并非朝夕能夠達成，其產業 化工藝以及反應裝置核心技術是關鍵。碳纖維設備生產技術幾乎被國外壟斷，且嚴格限制對華 出口，如碳化爐、石墨化爐等關鍵設備研發滯后。碳纖維一般不是單 獨使用，而是以復合材料的形式被使用，一般以樹脂碳纖維居多。除 PAN 原絲外，碳纖維復合材料設計、制造、評價是碳纖維應用的基礎， 亦制約著碳纖維產業的發展。碳纖維復合材料中主要成分除碳纖維 外，還有樹脂基材。碳纖維原絲即 PAN 原絲質量固然重要，但若在中游復材環節，沒有質量與性能突出、產業化規模的樹脂基材，以及 沒有用于配套生產復材的核心設備，碳纖維仍然無法得到大規模的應 用。

碳纖維技術發展至今已經歷三代變遷，同時實現高的拉伸強度和彈性模量是目前碳纖維研制過程中的技術難點。近年來日美從兩條不 同技術路徑在第三代碳纖維上取得技術突破，并有望在未來 5-10 年內實現工業化生產，對于提高戰機、武器的作戰能力意義重大。東麗利 用傳統的 PAN 溶液紡絲技術使得碳纖維強度和彈性模量都得到大幅 提升，是通過精細控制碳化過程，在納米尺度上改善碳纖維的微結構， 對碳化后纖維中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等進行控制。以當前 東麗較為先進的碳纖維制品 T1100G 為例，T1100G 的拉伸強度和彈性 模量分別為 6.6GPa 和 324GPa，比 T800 提高 12%以及 10%，正進入 產業化階段。美國佐治亞理工學院從原絲制備工藝入手，利用創新的 PAN 基碳纖維凝膠紡絲技術，通過凝膠把聚合物聯結在一起，產生強 勁的鏈內力和微晶取向的定向性，保證在高彈性模量所需的較大微晶 尺寸情況下，仍具備高強度，從而將碳纖維拉伸強度提升至 5.5～ 5.8GPa，拉伸彈性模量達 354～375GPa。

中游的碳纖維復合材料以樹脂基復合材料（CFRP）為主，占全 部碳纖維復合材料市場份額的 90%以上。復合材料是由兩種或兩種以 上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性 能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合 材料的綜合性能優于原組成材料以滿足各種不同的要求。復合材料根 據不同物相在空間上的連續性，可以將其分為基體與增強材料。一般 而言，碳纖維不單獨應用于下游領域，常作為增強材料形成復合材料。

碳纖維復合材料的制備難度，一方面在于基體樹脂材料的選擇， 另一方面在于成型技術。基體樹脂材料的性能以及相對應的與碳纖維 的配套體系，決定的是材料設計環節。但在該環節完成之后，無論制 作試樣還是量產，都離不開成型以及相關技術，雖然實際上兩個環節 不能完全分開。成型加工過程賦予材料一定的形態，使之體現出必要 的特性，據《PAN 基碳纖維的生產與應用》P107 稱，“這是 CFRP 制 造中最重要的過程”。與此同時，碳纖維復合材料成型中部分技術的 成功實現，是碳纖維在商業航空領域得以規模化應用的前提。據《 PAN 基碳纖維的生產與應用》，用于航空航天領域的 CFRP 構件此前大多 使用預浸料工藝，但是預浸料工藝的成本較高，因預浸料的裁減和鋪 疊過程是人工成本和工藝時間消耗最大的環節。為改進這一局面，由 飛機制造商與材料供應商共同研究開發出來的成型技術——自動鋪 放技術，達到了通過自動化和高速化完成對大型復合材料部件的成 型、提高生產效率、降低生產成本的目的。通常使用鋪放成型技術可 以比其他的成型工藝減少成本至少 30%~50%。正是由于自動鋪放成 型技術的出現，CFRP 在商用客機上的規模化應用才能夠成為現實。

全球看，對于單向增強材料的自動鋪放在上世紀 70 年代后期已實現了技術和設備的商業化。目前美國的自動鋪帶機已經發展到第五 代，商品化的先進 ATL 機床結構復雜，此類技術對于國內仍處于封鎖 狀態。另據 2015 年中國航空報《中國新戰機材料工藝達國際先進水 平提高隱身性能》報道，中航復材材料有限責任公司“在國內率先將 數字化下料、激光投影和自動鋪帶技術應用于型號產品的研制和批量 生產，降低了成本，縮短了制造周期，保證了產品的質量穩定性和一 致性，縮短了與發達國家的水平差距”。綜合來看，國內在基體樹脂 材料、成型工藝技術方面仍有較大的進步空間。

2 性能/成本區分高低端市場，高端航空剛需、賽道長且佳

2.1 商業模式端，市場需求差異下高低端市場驅動力不同

2.1.1 航空航天高端領域技術為先，中低端市場拓展限制在成本

高端市場對碳纖維及其復合材料有高性能要求，尤其在軍用航空 航天領域，對于國內而言體現為較大程度的“剛需”。

高端航空航天領域，下游用戶整體更關注產品性能，產業鏈供貨 格局穩定。據 2019 年 7 月發表的《解析航空航天領域碳纖維復合材 料的實踐應用》，“碳纖維的應用極大的提高了我國在航空航天領域武 器裝備質量……由于國外碳纖維復合材料的研究與發展遠遠快于我 國，無論是從碳纖維復合材料的性能還是從碳纖維復合材料的環保和 經濟上，我國都遠遠落后于國外。”對高端航空航天用高端碳纖維復 合材料的“剛需”亦體現在我國中航工業等集團公司對相關產業的關 注上。據 2015 年 5 月新華網新聞，時任中航工業董事長林左鳴在參 觀中簡科技時稱，“中航工業對國產碳纖維產品非常支持，并且明確 規定成員單位必須使用已達標的國產碳纖維產品”。此外，碳纖維復 合材料真正應用于下游常需要根據客戶需求進行定制化設計，結合我 國國內當前高端航空航天領域對高端碳纖維的“稀缺性”，通常更關 心產品的性能，共同體現為低需求彈性。以中簡科技為例，中簡科技 生產的碳纖維及碳纖維織物主要客戶為國內大型航空航天企業集團， 相關碳纖維產品整體呈現低需求彈性，該公司在 2016-2018 年碳纖維 價格維持平穩。

民用航天航空領域，除了技術考量外，成本亦為重要考慮因素。 一方面，民用航空由于安全性是首要考量的因素，材料廠商需要在前 期進入飛機設計環節，與飛機整機設計商與制造商共同接受適航審 查，無形中體現了卡位優勢，也加寬了民航產業鏈碳纖維制造企業護 城河。例如，據《PAN 基碳纖維的生產與應用》一書，日本東麗 T700 系列碳纖維的研制，是針對波音公司對民機減重的要求下，對部分承 力構件進行輕量化設計的過程中所提出的要求而進行開發的。另一方 面，民航制造商因航油價格高昂，達到輕量化目的的需求比其他領域 更為強烈。當成本端達到制造成本低于后期節省燃油費用，民用航空 領域大規模使用碳纖維復合材料才成為可能。據上文所述，航空用碳 纖維預浸料自動鋪疊技術的成功商業化，是民航規模化使用碳纖維復 合材料的前提。后期隨著碳纖維復合材料制備工藝的提升，民用航空 上使用比例逐步提高。

另一方面，在中低端領域主要集中于工業，其對性價比要求高， 繼而該市場從開始的技術競爭最終演變為成本競爭，以成本驅動中低 端市場發展。由于技術壁壘，國內市場現無法實現規模化、商業化生產大絲束碳纖維，大絲束碳纖維制造的核心技術基本上還是被美日壟 斷把控，但國內企業已逐漸重視大絲束碳纖維領域的產業化。相比于高端市場，中低端 市場的碳纖維主要集中在 T300 和 T700 級別中。中低端領域的小絲束 市場例如體育休閑技術已成熟，國內外都有生產能力，因而主要關注 的是性價比。據賽奧碳纖維技術，2017 年國內碳纖維進口均價 20.319 美元/kg，而國內出口均價 28.617 美元/kg，東麗等外國龍頭企業性價 比優于國內，從而導致國內不得不降價獲得市場份額，在體育休閑市 場形成成本競爭。中低端市場需求上升和技術的成熟致產品成本及單 價不斷下降，體現出下游市場高需求彈性的趨勢。

2.1.2 原材料與能耗構成碳纖維主要成本，發揮規模優勢利于降成本

從成本結構來看，能耗是成本的決定因素，其次是原材料和設備的資本投入。

發揮規模優勢是短期降成本的主要路徑，尋找性價比高的前驅體 （PAN 原絲）、提高轉化過程中的工藝技術以及垂直整合下游則屬于長期降低成本的主要思路。（ 1）據美國橡樹嶺國家實驗室 2011 年發 表的報告，通過擴大工廠規模和生產線規模可以顯著降低成本；（2） 尋找原材料替代品，比如以木質素(硬木或軟木)作為替代 PAN 原絲的 資源可降低成本；（3）在原絲轉化成碳纖維的轉化過程，通過使用先 進的氧化碳化設備和加工工藝，優化表面處理過程可降低成本；（4） 整合下游產業從而減少中間環節成本，比如 SGL 集團與德國寶馬公司 共同投資建設低成本碳纖維工廠，以及日本東麗集團、三菱公司也與 豐田汽車公司達成合作，希望開發新一代低成本碳纖維復合材料直接 運用到下游汽車產業中，減少中間無謂損失以降低最終產品的成本。

……

2.2 市場空間廣，下游市場以 CFRP 為主，因需求差異致天花板有別

CFRP 應用場景廣泛，應用比例提高，市場空間廣闊。碳纖維復 合材料是指至少有一種增強材料是碳纖維的復合材料，其中最常見的 是樹脂基碳纖維復合材料（CFRP）。由于 CFRP 比強度、比彈性模量 等機械性能，以及耐疲勞性、穩定性等相比傳統材料有明顯優勢，因 此在很多領域內對金屬材料，尤其是輕質金屬材料形成競爭取代的局 面。CFRP 應用場景廣泛，在航空航天和體育休閑領域率先形成大規 模市場，而隨著 21 世紀以來碳纖維及其復合材料制造成本不斷下降， 在汽車制造、風力發電等領域應用比例在不斷提高。

CFRP 下游市場差異化的需求和制造特征使得不同領域碳纖維 的性能、成本均有所差異，各個市場的驅動力及潛在天花板也有所不 同。KSI 是機械強度單位，表示單位面積上所能承受的壓力。按成本 效果分類，當碳纖維處在 500-750KSI，即 30-35MSI 時，稱其為中性 類別，此時需要在材料的成本和表現之間相權衡；當碳纖維處在 250-500KSI，即<30MSI 時，稱其為高量類別，材料對成本比較敏感。 中性類別碳纖維可應用于壓力容器領域，例如氫氣、天然氣等的存儲； 高量類別碳纖維可用于汽車部件，通過減重降低燃料消耗；兩種碳纖 維還應用于風電葉片、油氣管道、電力傳輸等領域，目前用量受成本 和制造方法等多因素制約。

2.2.1 國外航空市場內資短期難進入，戰略意義催生國內剛需特征

航空材料發展至今歷經四代變遷，復合材料將是未來飛機首選的 航空結構主要材料。航空領域從來都是先進材料技術率先應用的大舞 臺，從鋼鐵到鋁合金到鈦合金到碳纖維等復合材料，未來碳纖維等復 合材料將是時代的主流。第一代航空材料以木、布為主，由于強度較 低，很快轉變為第二代的鋼、鋁金屬結構，鋁合金密度更小，有利于 提高飛機的強度和安全性；第三代航空材料加入了鈦合金材料，具有 高耐熱性和更高的強度，首先被應用于耐高溫部件并向其他部件擴 展；第四代和第五代航空材料始于碳纖維的成功制備，碳纖維復合材 料具有高強度、高模量、輕量化的優點，不斷廣泛運用于飛機的各個 部件并對傳統金屬實現替代。伴隨飛機中復合材料的比重不斷擴大， 未來航空材料或將成為碳纖維的時代。

在航空航天領域，CFRP 的輕量高強可以實現增加有效載荷、降 低燃油費用的目的，成為了商用客機、軍機、導彈和火箭、衛星等飛 行器中的關鍵材料。碳纖維在飛機領域從首次實現應用到現在已經有 30 多年的積累，在品質、成本和供給穩定性方面都取得了長足的發展。 21 世紀以來，無論是在單機上所占的比例還是總使用量，CFRP 都顯 露出了加速擴張的趨勢。CFRP 的大范圍應用通常是由軍用飛機開始 引導，民用客機領域則是以空客、波音為領頭羊。航空航天領域的應 用實例包括：直升機 V-22“魚鷹”的發動機艙，旋翼，機身蒙皮等部位 全部使用復合材料制品，約占機身總重量 50%，通過自動鋪絲技術將 制造成本降低了約 53%；美國“全球鷹”無人機是目前世界上最先進的 無人機，除機身主結構采用鋁合金外，其余構件均采用先進復合材料， 占總重量 65%；日本 H-IIA 型火箭在固體燃料箱和衛星搭載艙全部實 現了 CFRP 化；法國電信一號通信衛星的星體結構中衛星蒙皮等部位 采用了東麗 T300 復合碳纖維材料。

軍用飛機自身空重的減少，可以在很大程度上增加其有效載荷和 提高飛行速度。以美國鷹式戰斗機 F-15 為例，復合材料在該型號上 首次實現應用時，重量占比不足 2%，但是到了 F/A-18E/F 戰斗機， 其比例已經達到了 19%。 F-18 的中部和尾部機身以及減速板等附屬構 造全部使用碳纖維/環氧樹脂復合材料，減輕了機身重量，提高了強度、 可靠性以及在飛行環境中的耐受性。美國大多數戰斗機/殲擊機機型復 合材料使用比例大都在 30%以下，從一定程度上反映出復合材料若大 規模應用于機翼等主結構，需要進一步提高可靠性。根據《纖維復合 材料》和《合成材料老化與應用》，我國戰斗機殲-7III 中復合材料用 量 2%，殲-10 中 6%，殲-11B 重型戰機中機翼、垂直尾翼、水平尾翼 等均采用復合材料，占總重量 9%。目前中國軍事裝備數量仍處于較 快速發展階段，在軍費穩增長、裝備費占國防費比例不斷提高和十三 五末期軍費支出加速的背景下，預計在軍機 CFRP 化投入上將有較大 提升。

民機上，NASA 研究表明飛機上使用 CFRP 的制造成本不會超過 其節省的運行成本。民用飛機在保證乘客乘坐體驗的同時，要盡可能 地提高飛機的經營效率，飛機空重的減少可以提高燃油效率從而降低 直接運行成本。世界領先民用飛機制造商波音和空客在碳纖維應用上 引領著行業方向。波音公司 B787 客機機體構造的 50%使用了碳纖維 復合材料，每架約為 35 噸。波音公司在該產品手冊中表示，應用碳 纖維相比同體積傳統材料的飛機減重了 40000 磅，B787 也因此將燃油效率提高了 20%，減少了 20%的廢氣排放。緊接著空客公司對 A350 進行重新設計，將新飛機改名為 A350XWB，其主翼、機身、尾翼全 部使用復合材料，占機身重量的 53%。我國民機碳纖維的使用相比于 波音和空客仍處于追趕階段，2012 年 12 月中航工業西飛公司向中國 商用飛機有限責任公司交付的 C919 大型客機中央翼、襟翼及運動機 構部段是國內首次在民用大型客機主承力結構上使用復合材料。但只 有取得了中國民航局、歐洲航空安全局和美國聯邦航空管理局的適航 證，C919 才能投入國際市場運營，這個過程可能需要持續幾年。

雖然我國航天和軍機都已在較大程度上運用了復合材料，但目前 2/3 的復合材料依舊依靠進口，其中基材樹脂是自主研發而碳纖維通 過各種渠道選配，從而難以在商業航空領域獲得適航認證。美國赫氏 碳纖維復合材料多年來供應波音空客多機型，如波音 787 等。但國內 相關公司起步較晚，在國際民航領域具有領先技術優勢的企業較少， 且鮮有全產業鏈覆蓋（從原絲到復合材料）的公司。據楊超凡于 2019 年 11 月在《碳纖維復合材料國產化》一文，“研發 ARJ21 支線客機時， 還沒有意識到碳纖維復合材料的重要作用，復合材料用量僅 2%。到 2008 年 C919 項目一啟動，院士、專家就提出,復合材料用量要達到機 體重量的 25%。隨著項目的進展，復合材料的用量一退再退。原因之 一是沒有合適的國產復合材料”。

國產飛機造機難審飛更難，國際碳纖維廠商產業鏈完整，多參與 前期技術研發，先發優勢下后續廠商難以進入原有供應鏈。為保障飛 機的安全性，適航審定是重中之重。任何廠家生產的任何型號飛機唯 有取得適航當局頒發的適航證，并 經過運行合格審定或補充審定才能 投入運營。難點一：專業設備短缺。據科技中國 2017 年 7 月刊楊洋 所作《國產大型科技 C919 復合材料發展側記》， C919 大飛機研制之 前，國內各大飛機制造公司少有民用大型復合材料零件生產的自動化 設備，如預浸料自動鋪帶機、熱隔膜成型機、大型無損檢測設備及標 準、大型熱壓罐等。復合材料的鋪貼一般采用人工手鋪，稍微大一點 的零件即需要幾個班組加班加點，制造效率低，產品重復性差。國內 航空制造企業必須有計劃地采購國外成熟的制造設備，為大型復合材 料的研制提供保障。難點二：復合材料制造的工藝標準和檢驗標準。 由于復合材料零件由多個國內供應商進行生產，必須編制一套科學的 復合材料生產工藝規范使得其具有較高的一致性和可靠性。對于中國 商飛來說，僅僅型號合格證（TC）審定就有眾多嚴格試驗要去攻克， 首飛之后，C919 就開始進入適航取證階段，而 EASA 必須在 C919 拿 到中國民航局的適航證之后，才能進行適航認證。考慮到這是第一架 被授權在歐洲飛行的中國噴氣式飛機，其適航證取得或花費較多時 間。

2.2.2 風力發電建設刺激碳纖維需求，大絲束契合低成本特性

大絲束可較好滿足風電葉片對性能和成本的要求。風電葉片對材 料有下表所示的幾種關鍵要求，根據《PAN 基碳纖維的生產與應用》 CFRP 與使用傳統玻璃纖維增強材料相比，可以達到 20%-30%的減重 效果，同時剛性和強度更加優異，通過采用氣動效率更高的薄翼型和 增加葉片長度，能提高風能利用率和年發電量，從而降低綜合使用成 本。由于大絲束性價比高的優勢使得其主要運用于工業風電，降價放 量成為領域的驅動力。目前風電機組正朝著大型化、輕量化的方向發 展，超長的葉片對材料的強度和剛度提出了更高的要求，使得碳纖維 及其復合材料在風電葉片領域使用廣泛。

近年來國內主要采用大絲束碳纖維拉擠梁片工藝以降低成本，大 絲束碳纖維及其復合材料價格下降，疊加需求提升引起風電葉片領域 碳纖維用量的急劇增加，體現出降價放量是風電葉片領域的推動力。 例如，據賽奧碳纖維技術，相比于 2015 年，2016 年國內風電葉片領 域碳纖維平均價格下降 39%，同時需求量增加 233%。即葉片復合材 料工藝的創新引致成本的持續降低，疊加對風電清潔能源的需求增 加，使得 2016 的風電對碳纖維的需求增長較快。2015 年以前制造大 絲束主要采用預浸料或織物的真空導入，部分采用小絲束碳纖維，因 此平均價格高一些，近年來主要采用大絲束碳纖維拉擠梁片，從而形 成了價格下降銷量上升的局面。但是由于存在 VESTAS 對其擠板粘接 梁帽的低成本復材技術專利保護，中國現有的預浸料鋪放技術或織物 灌注技術在成本上難以追趕，毛利率提升空間有限。

減排壓力下世界風電裝機量近五年復合年均增長率 13%，中國是 風力發電最大的單一市場。

《中國能源發展報告 2018》指出中國 2018 年非化石能源占一次能源消費的比重達到 14.3%，電能占終端能源消 費 25.5%。而國家電網 2019 年中工作會提出，預計到 2050 年，我國 能源發展將出現“兩個 50%”：在能源生產環節，非化石能源占一次能 源的比重會超過 50%；在終端消費環節，電能在終端能源消費中的比 重會超過 50%。2020 年全球風電用碳纖維需求達到 133 萬噸，2030 年達到 279 萬噸，2050 年達到 664 萬噸。

……

2.2.3 汽車輕量化確實是碳纖維長期機遇，但短期發展桎梏于性價比

輕量化是賽車和乘用車發展的必然道路。CFRP 應用于汽車領 域，可以實現車體大幅度的輕量化；由于材料具有良好的耐沖擊性能， 提高了乘員的安全性。如在賽車領域，據《PAN 基碳纖維的生產與應 用》， 對于一般的大獎賽賽道，車體重量每增加 20kg，會使得賽車的 單圈成績下降 0.4s，對 F-1 排位賽而言意味著落后幾個身位，而對正 賽而言意味著落后半圈。通過大量使用復合材料，賽車的性能得到了 顯著的提高。在乘用車領域，在應對全球變暖和油價提高背景下，各 國對廢氣排放和燃油效率都提出了要求，如我國《節能減排新能源汽 車產業發展規劃》要求 2020 年乘用車平均燃料消耗量降低到 5L/百公 里。對于最常見的小型乘用車（車身重量 1t-1.5t）， 200kg 的輕量化就 可以提高燃油效率約 2.5km/L。輕量化是國內外汽車廠商應對能源環 境挑戰的共同選擇，也是汽車產業可持續發展的必經之路。

目前由于成本較高，乘用車還未實現碳纖維的大規模應用，碳纖維性價比不敵鋁合金。從各項基本力學性能指標來看，即便是通用型 的碳纖維復合材料也遠遠優于高強度鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金。 因此 CFRP 在以 F-1 為代表的賽車及其他高級跑車領域獲得了大量的 使用。但碳纖維的原料成本和制造成本過高，在過去很多年一直局限 在單值較高且產量較少的領域，沒有拓展到普通乘用車。據《PAN 基 碳纖維的生產與應用》，在汽車領域，主要采用 T300 和 T700 級別碳 纖維小絲束，分別約為 100 元/kg 和 140 元/kg，同時之后還需要將其 打造成為碳纖維復合材料，附加值又繼續增加，制備工藝難度大及原 絲成本高，使得碳纖維的生產成本是鋼鐵的 20 倍。隨著技術進步、 低成本碳纖維和成型方法取得進展，CFRP 開始出現在底盤和車身框 架等主承力部件。例如 2013 年領先上市的寶馬 i3 電動汽車車身全部 使用碳纖維復合材料，帶來了顯著的輕量化效果。大型汽車制造商紛 紛與復合材料制造商締結聯盟，美國能源部下屬橡樹嶺國家實驗室也 聯合陶氏化學開發低成本碳纖維技術，這些合作將促進 CFRP 在汽車 領域的應用。但據《After the hype: Where is the carbon car》測算，采 用碳纖維或者鋁合金減重，比較它們節約燃油價值和為之付出的成 本，鋁合金仍為更優選擇。

在未來技術突破使得成本大幅降低以前，我們認為碳纖維在乘用車上難以普及。寶馬 i3 在 2013 年推出后，到 2017 年該款車型仍然是 市場上唯一真正意義上大規模使用碳纖維、產量在 10000 輛/年的汽 車。德國汽車研究中心的研究表明，減重所帶來的能源節省效應沒有 達到預期，除此之外較長的生產周期和較高的成本均限制了車用碳纖 維的發展。由于生產周期長和產量低，碳纖維應用范圍限制在高端汽 車上。據《After the hype: Where is the carbon car?》，由于成本高，如 奧迪 A8 的新工藝使得其碳纖維制零件價格下降至 40 歐元/千克，但 仍然無法與鋁合金在成本方面抗衡。原始設備制造商不會為每輛車額 外花費 6000 歐元用于輕質材料，因為這將進一步蠶食利潤。需要一 項突破性技術才能使碳纖維真正進入具有廣泛應用的批量汽車市場。 到目前為止，尚不清楚這將是哪種技術以及何時將其準備用于工業應 用，但是最近的一些發展值得關注：新版奧迪 A8 CFRP 在應用新的 工藝后，汽車重量減少 50%，同時成本控制在高端汽車可接受水平內。

2.2.4 體育產業最先實現碳纖維產業化，成本競爭或降低市場毛利

體育休閑是國內碳纖維最早規模商用、用量最大的領域，率先實 現了產業化生產。2018 年體育休閑市場碳纖維需求主要來自高爾夫、 釣魚竿和自行車，三者約占體育總需求的 72%。據《PAN 基碳纖維的 生產與應用》，高爾夫球桿最初由木材制成，后來發展到不銹鋼和鋁 合金。1972 年美國莎士比亞公司和阿爾迪拉公司率先使用 CFRP 制作 球桿，該材料的球桿扭曲剛性小，擊球方向穩定，桿體重量減輕還增 加了球的飛行距離。CFRP 球桿掀起高爾夫運動熱潮，目前年產量約 為 4000 萬副。在釣魚竿上，CFRP 材料的應用減輕了竿體的重量，同 時提高了剛性和減振性，使得釣魚竿的單手操作變得更加容易，減輕 垂釣者的疲勞，數十年來市場需求穩定增長。碳纖維在自行車上的應 用也較為廣泛，碳纖維車架能使整車重量降低到 8kg，登坡騎行輕松， 同時較強的剛性和沖擊吸收能力可以緩解由于路面不平帶來的輕微 振動，使騎行過程更為舒適。

碳纖維在體育用品上的應用場景逐漸拓寬，各場景需求穩定增 長。除了上述高爾夫球桿、釣魚竿和自行車，CFRP 還應用在網球拍、 曲棍球桿、滑雪桿、滑翔機、頭盔、風箏等體育用品上，使體育用品 輕量化、提升機械性能、改善使用體驗。在消費升級和健康生活理念 的背景下，應用場景的拓展和數量的提高將帶來此類產品需求的進一 步增加。以釣魚竿需求為例，根據 CBNData 聯合天貓戶外運動發布 的《2019 天貓垂釣消費趨勢白皮書》，2017 年我國休閑漁業接待游客 2.2 億人次，產值達 708 億元，與 2010 年相比增長 235.35％，預計 2020年突破 1100 億元。垂釣用品消費逐漸趨于專業化、高端化和品質化。 消費者購買相關產品的件數和頻次也在提高，天貓平臺上近兩年購買 8 件以上垂釣用品的消費者人數增加近 40%。

國內低端領域體育休閑市場競爭環境趨于成熟，2018 年需求量占 到我國總碳纖維需求量的 43.6%，用量最大且已形成產業化生產。即 使國內增長速度大于國際增長速度，但是總體來講增長速度逐漸下 降，且體育休閑領域市場份額在全球來看處于逐漸降低的態勢。在休 閑市場的細分市場上占比最大的是高爾夫、釣魚竿和自行車，2018 年 三者占比分別為 27.3%，22.4%和 22.4%，而其中近三年復合增速最快 的是自行車和滑雪桿，分別為 19%和 59%。體育休閑市場國際競爭激 烈，已然從最初的技術競爭轉向了成本競爭。在體育休閑領域主要用 于民用，所以對于性能要求不是很高，并且這些產品都有一定的可替 代性，而國內低端碳纖維產線重復建設率高、同質化嚴重，主要都是 集中在 T300-T700 級別碳纖維生產。據賽奧碳纖維技術發布的報告， 2017 年相比于航空航天大多都在 1000 元/kg 以上的價格，體育休閑 領域的碳纖維售價僅僅在 100-140 元/kg。就算有能力生產但我們依 然進口，很大的一個原因就是價格高，系產能不達標成本高于加過關 稅后的進口碳纖維成本。從而在高端市場，國外企業對國內進行技術 封鎖，而在低端市場進行成本競爭。

3 日美巨頭主導國際市場，大小絲束競爭格局存在顯著差異

3.1 財務指標看，外企長期技術積淀造就其產品性能與成本控制優勢

國際巨頭營收規模大于國內企業，話語權更強。從上游來看，主要有三方面原因強化企業對上游原料供應商的話語權。其一，碳纖維 及其復合材料行業的采購材料主要是丙烯腈、電、氮氣和蒸汽、油劑 等。電力、蒸汽，采取地區統一定價的方式，通常企業與這類供應商 的合作趨于穩定后，話語權會向碳纖維企業一方轉移。其二，針對于 丙烯腈和油劑等簡單的原材料，供應商較多使得企業的置換成本較小 從而增加了企業的選購話語權。其三，體量更大的國際巨頭由于消費 量更大，往往能夠強化前兩種話語權的轉移模式，得到更多的議價優 惠。從下游來看，國外巨頭營收規模較大，產業鏈集成度高，只有少 數巨頭掌握高端碳纖維及碳纖維復合材料的研制能力，使得碳纖維供 應商話語權加大，日本公司的應收占流動資產比重一般在 40%左右。 國內碳纖維公司話語權較弱，應收占流動資產一般在 60%左右，主要 由于國內處于低端領域市場且有來自國外的價格優勢壓力，且部分企 業下游集團公司客戶比重較高，相關客戶回款特征差異也占用了企業 一定的流動性，導致國內顧客議價能力強。

國際巨頭在核心技術上領先較大，形成了產品性能和成本控制兩 方面優勢。從產品性能來看，國際巨頭高性能碳纖維產品長期領先國 內，國內企業處于追趕階段。例如國外巨頭東麗在 1971 年就研發并 能穩定生產 T300 型碳纖維，國內直到 2000 年以后才有中復神鷹、光 威復材等企業能夠生產類似性能的產品。從生產成本來看，碳纖維生 產設備能否穩定高效運行是決定產線成本的關鍵因素。

國外巨頭擁有較為成熟的制造技術，能夠自行研發改 進相關生產設備，較好地適配生產工藝并加快產品迭代，配合生產的 規模效應，能夠較大降低成本，在中低端產品領域壓縮了我國碳纖維 企業生存空間。相比之下，國內大部分企業沒有生產設備的設計、研 發能力，通過復雜管制手續，用高昂代價購買的相關設備，在性能上 不如巨頭自研設備，在工藝上與自身工藝匹配度較差，且難以調整優 化，導致生產成本居高不下。

國際巨頭處于企業發展成熟階段，國內企業處于早期產能爬坡階 段，因此內外資總營業成本結構差異較大。外資期間費用率對凈利率 的影響較大，而內資則是折舊、攤銷、利息、稅費等對凈利率影響較 大。對于國外企業，直接人工和直接材料占營業成本占比較大，而國 內企業營業成本構成中制造費用占比較高。比如中簡科技高性能碳纖 維產品成本構成中制造費用占比較高，約占各年度平均成本的 70%以 上。以 2018 年為例，中簡科技主營業務成本中，折舊費占制造費用 比重達 42%，占營業成本達 30.51%，高于直接材料占比 11.50%近 20pct。主要原因是碳纖維的生產本身具有占地面積大、設備價值高 的特點，從而各期折舊攤銷較大。同時由于設備和技術工藝不及國外， 產量上升不及預期，不能很好減少單位產品的折舊和攤銷。此外，國 內企業 EBITDA 較高的主要原因是由于營業外收入較高。

國內企業產能相對國際平均水平，呈現三多三少態勢：低端產能 多，高端產能少；理論產能多，實際銷量少；市場需求多，國產供應 少。（ 1）產能分布看，國際碳纖維產能主要集中在航空航天等高端領 域，我國碳纖維產能主要集中在體育休閑等低端領域，低端產能相對 飽和。（2）產能產量看，2018 年我國碳纖維實際銷量和理論產能之比 約 28.5%，國際平均水平為 59.8%，去除中國因素其他國家約 65.3%， 我國實際碳纖維的生產銷售與理論產能之間有較大差距。（3）供需關 系看，國內有效產量不能滿足整體需求，需要大量進口。三多三少特 點并非孤立形成，產能錯配、外部壓力、產線技術穩定性低等是主要 原因，產能銷量矛盾、供應需求矛盾是結果。產能錯配導致低端碳纖 維市場飽和，高端產能建設不足。國外巨頭在民用領域直接和國內企 業競爭，形成較大外部壓力。同時國內企業自身生產線水平有限，無 法長期穩定運行，或是生產成本偏高，導致國內實際產量與銷量偏低， 國內需求依賴大量進口。

3.2 性能與成本差異，致大小絲束在競爭格局存在較大差異

大絲束、小絲束碳纖維有四大相同特質：重資產、高投入、上下 游協同設計，合作關系不易變更。前兩點商業模式部分中已經說明， 后兩點則是碳纖維行業相對傳統材料行業的主要區別。大絲束碳纖維 和小絲束碳纖維都屬于復合材料大類，復合材料的最大特征是產品可 設計性強，下游組件的開發難度較高，作為復合材料基體和增強體的 樹脂和碳纖維需要有系統的數據支撐，因此處于上游的碳纖維生產商 和處于下游的結構件生產商一般需要協同設計。同時，一旦合作關系 建立，由于產品設計測試流程較長，也不會輕易更換。

小絲束和大絲束碳纖維在相同特質的基礎上，在外部競爭壓力與 內部驅動因素上有明顯的不同。小絲束碳纖維當前情況為：國內剛需、 國外軍用禁運、國內外技術差距大，主要驅動因素是技術。小絲束碳 纖維相對大絲束碳纖維應用更加廣泛，體育、建筑補強、汽車、航空 航天等領域均可以使用小絲束。其中航空航天用小絲束對可靠性、穩 定性要求更為嚴苛，但受到國外出口限制。我國的碳纖維產能主要集 中于小絲束領域，但以低端產能為主。大絲束碳纖維當前情況為：直 接與國際巨頭競爭，綜合考慮產品性能、制造成本、下游渠道。大絲 束產品以風電、汽車、建筑加強等工業，國內企業需要直接與國外相 關公司展開競爭。同時，由于國內過去一段時間對大絲束產品認識不 到位，國內大絲束產品的工業應用相比小絲束較晚，且從技術難度上 比較大絲束不亞于小絲束的研制。綜合小絲束和大絲束產品，當前國 內碳纖維行業的主要競爭格局可以概括為“2+2”競爭格局，即兩家 小絲束企業光威復材和中簡科技，兩家綜合性企業中復神鷹和恒神股 份。

3.2.1 小絲束：先發優勢、產業支持、固有格局，強者恒強或延續

國內小絲束碳纖維主要聚焦填補國內高性能產品空白，產品技術 性能指標是核心驅動力，頭部企業容易將先發優勢轉換為產品卡位優 勢。國外巨頭如日本東麗、美國赫氏已建立不同強度、不同模量的完 整產品序列，產品質量成熟穩定且性能不斷迭代改進。國內碳纖維產 業仍然處于初級階段，光威復材穩定量產 T300 級碳纖維，中簡科技 穩定量產 T700 級碳纖維。中簡科技和光威復材的共同特征是較早進 入小絲束領域，在進入行業初期便有先發優勢。中簡科技技術班底為 中科院 T700 碳纖維團隊，擁有 T700 技術上的先發優勢；光威復材是 中國第一家民營碳纖維生產企業，進入領域后深耕 T300 工程化相關 技術，擁有時間上的先發優勢。兩家頭部企業利用先發優勢，成功填 補相應產品的國內空白，成為對應產品的穩定供應商。如光威復材 T300 型碳纖維穩定供應超過 10 年，與下游客戶建立牢固供應關系。 因此，相關企業通過產品的穩定供應，當前已經形成了相應產品的卡 位優勢，其他企業想進入相關領域難度增加。

小絲束碳纖維重資產、高投入、國內外差距大的行業特質，使得 外部支持成為影響企業長期發展的關鍵因素。擁有特定先發優勢的相 關企業，往往能夠參與更多國家或地方層面的研發項目，獲得更多的 科研補貼，進而確定技術上更多的優勢。從市場層面來看，頭部的上 市公司相對非上市公司擁有更多的資金優勢，便于產能擴張與產業延 伸，形成正向反饋，不斷從資本市場獲得更多支持。因此，從項目承 接和資本市場層面來看，頭部企業都將獲得更多卡位優勢，未來碳纖 維領域或出現強者愈強的競爭格局。

航空航天用碳纖維材料是頭部企業生存與發展的基石，未來競爭 格局或將保持穩定。國外高性能高端航空航天碳纖維產品的封鎖，也 是國內相關公司的重大機遇。頭部企業中，中航高科、中簡科技、光 威復材都對航空航天高端裝備業務有較大的依賴。航空航天業務由于 自身對可靠性、安全性的高要求，高性能碳纖維產品的應用需要碳纖 維制造企業與下游廠商緊密合作，一旦下游產品批量生產，在一定時期內上游碳纖維無法輕易取代，成為企業穩發展的“壓艙石”。尤其 針對于軍用航空航天領域，碳纖維復合材料的頭部特征更為明顯。據 上文，碳纖維復合材料除原絲制備難度大外，與基體樹脂的結合從工 藝及設備上也是較大難關。中航復材作為國內航空工業集團下屬單 位，因需求的緊迫性長期得到諸多外部的人力資本及資金投入，護城 河較為穩固，目前也已基本主導了國內高端碳纖維復合材料領域。

我國航空用碳纖維產業與國外存在顯著不同：航空央企集團多有 對應復合材料研發與制造子公司，上游碳纖維企業難以延伸至航空用 復合材料，全產業鏈布局公司無法在航空航天領域獲得更多競爭優 勢。國外巨頭如東麗等，具有全產業鏈布局，從碳纖維上游的原絲生 產、中游的碳纖維和織物、下游的航空航天用碳纖維復合材料等都有 對應生產能力。但是國內企業涉及下游復合材料業務的較少，主要原 因在于下游存在技術成熟、實力雄厚的航空類央企下屬復合材料公 司。最典型的如中航高科，其通過中航復材的資產注入，繼承了中航 工業集團的復合材料設計能力與過往經驗積累，在航空用碳纖維預浸 料、復合材料組件等方面具有強大的競爭力。因此上游碳纖維制造企 業一般作為碳纖維材料供應商，難以將產業鏈延伸到航空用復合材料 領域。引述中航高科 2018 年年報：“碳纖維等原材料上游產業主要集 中在威海拓展、中簡科技、江蘇恒神等民營企業；下游市場基本被航 空工業、中國商飛、中國航發商發等國有企業所占領。航空工業集團 的復合材料處于產業鏈的中下游，體系完善，憑借數十年的基礎研究 和應用牽引，在我國復合材料技術創新領域占有重要地位，航空工業 復材承擔了主要軍機用預浸料的生產和供應，在航空復合材料軍用產 品中占有主導地位。”

3.2.2 大絲束：直面國際巨頭競爭，擴產能、降成本是競爭關鍵

大絲束碳纖維的制備難度較大，從而導致目前全球大絲束碳纖維 產量低于小絲束碳纖維。據《大絲束碳纖維應用研究》，大絲束碳纖 維應用的主要技術問題是在制造預浸料時，因絲束較粗不宜展開，導 致單層厚度增加，不利于設計調整鋪層。2014 年，全球 PAN 基碳纖 維產能約為 12.8 萬噸，其中小絲束碳纖維約占 72%，大絲束碳纖維約 占 28%。就工業所用大絲束生產而言，國內外生產能力差距較大，我 國大絲束大部分依靠進口。大絲束市場，日本企業所有的市場份額占 全球產能的 24%，美日兩國合計能夠有全球 76%的大絲束生產能力。

相對小絲束碳纖維，大絲束產品應用領域對性能要求不高，盡管 大絲束生產難度更大，但是小絲束生產工藝能夠成為大絲束生產工藝 有效參考，小絲束頭部企業容易進入大絲束相關領域。當前大絲束產 品的主要應用領域包括建筑補強、風電、汽車等領域。建筑補強，以 T300 型大絲束產品為主；風電、汽車等領域，T300、T700 均有使用。 單從產品性能來看，國內小絲束碳纖維產品性能已可覆蓋同類型大絲 束產品，因此大絲束產品對產品性能要求不高。但大絲束產品的生產 技術相對小絲束產品難度更高，但成本低。據《材料導報》2016 年 9月刊宋燕利等人所作一文《面向汽車輕量化應用的碳纖維復合材料關 鍵技術》，大絲束碳纖維制備屬于低成本生產技術，其售價只有小絲 束碳纖維的 50%~60%，性價比（單位價格的強度、模量、比強度和 比模量）遠高于小絲束碳纖維。如德國 SGL 集團生產的 C30T050 的 大絲束碳纖維，性能與 T300 相當，而成本只有其四分之一。然而由 于大絲束碳纖維存在絲束較大，易于聚集，展紗效果不好等問題，造 成樹脂在大絲束碳纖維中的浸潤性較差，單絲中易產生孔隙等制造缺 陷。同時，展紗過程中易于出現亂紗和斷紗，導致力學性能分散性較 大，增大了大絲束碳纖維的制造難度。目前，國內外正在開發大絲束 碳纖維薄層化技術減少缺陷的產生，提升產品的質量。但是，小絲束 碳纖維的生產流程與大絲束碳纖維的生產流程類似，主要生產過程的 反應原理、溫度控制等方面有相通之處。因此，國內能夠穩定供應 T300、T700 級別碳纖維的小絲束碳纖維產品供應商，更容易進入大 絲束相關領域。

大絲束產品要求直面國外競爭，在性能達標的情況下，主要是成 本驅動，區位優勢成為需要考量的主要影響因素。碳纖維的重工業行 業屬性，導致土地、能源、原材料、運輸等生產要素對成本影響較大。 小絲束碳纖維主要用于軍事用途，對成本不敏感，因此廠區位置不是 重要考量因素。但是大絲束碳纖維對成本敏感，廠區位置、當地支持 能夠極大影響生產成本，因此區位優勢成為主要競爭力。

大絲束碳纖維領域看好下游擴展，下游競爭格局與小絲束不同。 目前，阻礙碳纖維材料大規模應用的主要問題在于上游高性能碳纖維 產能的不足、下游相關企業復合材料設計、應用技術儲備不夠等。同 時，全產業鏈布局企業有碳纖維預浸料、碳纖維制品的加工經驗，方 便承接相關業務，能夠進一步加強與下游加工制造企業的深度合作。 如光威復材與維塔斯的合作，光威復材直接向維塔斯提供碳纖維進一 步深加工后的風電碳梁產品，二者的合作促進了光威復材近年民用碳 纖維業務營收的快速增長。

4 海外巨頭：技術是基因，產能促成長，政策控環境

4.1 日本東麗&美國 HEXCEL 全面領先

日本東麗（TORAY）株式會社是目前碳纖維產量的全球領導者。 東麗株式會社成立于 1926 年，是世界著名的以有機合成、高分子化 學、生物化學為核心技術的高科技跨國企業，在全球 19 個國家和地 區擁有 200 家附屬和相關企業。1971 年，東麗開始生產并銷售 TORAYCA 碳纖維。目前，公司碳纖維業務已獲得波音、空中客車、SpaceX 等航空航天領域大客戶訂單，并仍在逐步擴大產能布局。據 2018 財年數據，公司營收達 215.48 億美元， 纖維與紡織品占 40.78%， 高性能化學品 36.37%，環境與工程 10.79%，碳纖維復合材料占 9.38%。 其中，碳纖維復合材料業務包含碳纖維、預浸料、碳纖維織物、聚丙 烯腈基碳纖維復合材料，以及樹脂基碳纖維復合材料（CFRP）的全 產業鏈產品生產。據中簡科技招股書及《2017 全球碳纖維復合材料市 場報告》，東麗在全球小絲束市場占 26%，2017 年碳纖維產能達 42 千噸（含 Zoltek），產銷均為全球領先。

碳纖維復合材料起始于赫氏的 HexTow? 碳纖維，是世界上航空 航天和工業應用的優質碳纖維。赫氏（HEXCEL）公司于 1946 年成 立，1980 年在紐約證券交易所上市，是碳纖維的領先生產商，在航天 項目中擁有超過 45 年的經驗，認證最廣泛，是第一家開發金屬膠粘 劑、規模化生產蜂窩并將其商業化、幫助研發了第一批用于風力葉片 的預浸料的行業領先公司。2008 年，赫氏贏得了其歷史上最大的合同， 為空客 A350 XWB 提供主結構預浸料-碳纖維和配方樹脂的結合。 2018 年，公司銷售額增長超過 10%達 21.89 億美元。其中商用航空增 長 8%，航天國防增長 7%達 3.7 億美元，工業領域受風電需求刺激增 長近 30%達 2.94 億美元。

國際巨頭產銷量均領先，產能利用率充足。目前全球碳纖維市場 被日本東麗、東邦、三菱麗陽及美國赫氏幾個主要公司壟斷。據 2019 年中簡科技招股說明書，小絲束市場東麗市場份額達 49%，大絲束市 場美國赫氏占 58%，處于明顯主導地位。東麗和赫氏都有預浸料、織 物、短切纖維、夾層材料等中間成型物，產業鏈完整，生產線全面覆 蓋，可直接為客戶提供量身定制的復合材料解決方案和產品。同時具 備相關設備生產能力，生產質量穩定，易于解決碳纖維產品與樹脂匹 配性問題。因此，國際巨頭產能利用率較高，既有產能又有產量。

4.1.1 正確判斷、合理選擇市場，綁定客戶、并購擴渠道

除了要準確把握碳纖維市場發展機遇外，東麗、赫氏在企業不同 成長階段根據自身特點合理布局市場。東麗與赫氏在進入碳纖維業務 之初都面對較大的航空航天市場空間，但由于缺乏歐美軍工合作伙 伴，東麗選擇從體育領域進軍，而赫氏依靠美國軍工集團支持順利進 入軍用航空航天領域。在后期發展中，二者也根據自己的技術優勢和 客戶渠道選擇了不同市場路徑：東麗全面覆蓋航空航天、體育、一般 工業領域，進行多層次市場競爭；而赫氏由軍工業務進入行業，著重 發展民航、航天國防高毛利領域，鎖定大客戶。

（1）把握市場、加強大客戶合作：善于把握市場機會，綁定大 客戶是東麗成長的關鍵手段。20 世紀 60 年代，碳纖維興起初期，英 國皇家航空研究所在日本近藤昭男技術基礎上進行改進，并授權給考 陶爾茲、摩根坩堝、羅爾斯-羅伊斯三家公司。之后，羅羅公司飛機發 動機因撞鳥事故失去洛克希德公司訂單，摩根坩堝并未進一步開展碳 纖維業務，由考陶爾茲等歐美公司主導美國軍工碳纖維市場，日本等 國企業很難進入。因此，東麗轉而由無人問津的體育用品碳纖維市場 做起，并與美國聯合碳化物公司達成合作，打開了東麗在美國的市場。 積累了一定的技術和口碑之后，陸續與波音、空客等大客戶達成合作， 進入民航市場。自 2010 年起，汽車市場為降低成本、滿足環保標準 開始使用碳纖維復合材料，公司相繼與戴姆勒、豐田合作共同開發碳 纖維結構件。其中，與豐田的合作是全球首次將 CFRTP（碳纖維增強 熱塑性塑料）用于汽車結構件，公司又一次率先進入新領域。

類似的，美國赫氏（Hexcel）作為美國碳纖維領先供應商，同樣 得益于穩定的客戶源——美國軍方、波音&空客。從全球碳纖維產業 的現狀看，航空航天和國防工業是碳纖維最重要的應用領域之一。據 賽奧碳纖維技術公司發布的《2018 年全球碳纖維復合材料市場報告》， 航空航天領域碳纖維需求量 2018 年達 21 千噸，占全行業需求總量的23%，但價值量達 12.60 億美元，占全行業的 49%。赫氏的發展主要 得益于軍民用航空航天碳纖維復合材料的需求增長。美國軍機 F22 機 身碳纖維復材幾乎由赫氏產品全覆蓋，且波音和空客等民航訂單逐年 增加（赫氏是波音 787 復合材料主要供應商）。赫氏商業航空與國防 領域復合材料營業收入從 2001 年的 4.78 億美元，增加至 2018 年的 14.76 億美元，兩大領域在該期間內累計貢獻營收占公司總營收的比 重達 59.89%。由此可見，在某些領域綁定大客戶不僅能夠打開市場， 還能進一步鎖定市場份額。

（2）垂直整合完善產業鏈，橫向拓展分銷渠道，吸收產業鏈新 技術，實現高效布局，是國際巨頭全面推進國際市場的重要方法。東 麗與赫氏的并購邏輯不完全相同，但都由并購及拓展戰略從技術、產 業鏈、渠道、產能等多方面受益。東麗民用事業覆蓋較廣，主要進行 產能布局、綁定大客戶：先后收購 ACE、PCC、CIT 等各國制造和分銷 商，同時，通過建立專門的汽車中心（AMC），建立自有的碳纖維原料 （前驅體）工廠等，或收購處于產業鏈某環節的領先制造商（如 TCAC 預浸料制造商等），實現碳纖維全產業鏈生產和供應。而主要從事航 空航天用復材的赫氏主要以產能擴張、拓寬下游為主導整合相關資 產：如赫氏曾在 2011、2012、2015 年間多次進行產能擴張，并于 1972 年收購世界第二大紡織廠Pierre Genin&Cie，將焦點轉到復合材料（碳 纖維）和電子元器件等新興領域；2009 年新收購的工廠在科羅拉多溫 莎動工，主要面向美國風電行業生產碳纖維預浸料和其他復合材料。

4.1.2 產能高效布局降成本，產銷反饋機制促發展

總體戰略上，東麗將研發布局國內，鎖定技術優勢；產能布局低 成本地區或靠近市場，降低成本；與客戶密切互動，形成產銷反饋機 制。在東麗公布的“AP-G 2019 中期管理計劃”中，明確提出，公司 的戰略是依靠境內公司發展技術、創造高附加值產品，同時向海外擴 張規模、綁定客戶，在全球市場所獲利潤將重新用于支持本部研發， 進行產品升級、降低成本，從而進一步實現擴張。公司將生產線向中 國、東南亞等生產成本相對較低的地區布局，同時，也在歐洲等主要 客戶市場前建立了完整的供應鏈。這種戰略導致東麗母公司的管理費 用較高，但也與日本制造業的“母工廠”思維相契合。結合 IFRS 國 際會計準則對于 G&A（general and administrative expense）的規定， 包括租金、保險費或歸屬于公司管理層的薪酬和福利以及任何法律人 員也被歸類為一般和管理費用。據中國社會科學院工業經濟研究所研 究員楊超所作《日本制造業如何全球布局》一文，日本制造業在戰后 發展時期，通過在本土保留承載核心競爭能力的產業、培育和發展“母 工廠”。在產業布局上，本土生產磨合型產品，日本企業通過對該類 產品的控制，保持高端制造業技術競爭力，留在國內進行一體化封裝 生產并實行技術封鎖；在生產要素布局上，保留高附加值環節，轉移 低附加值環節；在研發中心布局上，集中在歐美投資，獲取東道國逆 向技術溢出，彌補基礎研發的薄弱環節。

產能投入高、布局全面，多年領先國內公司水平；生產線靠近市 場，有效降低成本。2018 年前，東麗的資產投資占營收的比例多年領 先國內主要公司，注重產能投入是其優勢之一，國內公司或需要進一 步提高產能投入。同時，東麗產量在 1981 年已達千噸。2018 年，通 過擴大匈牙利工廠的運營，子公司卓爾泰克（Zoltek）將把該工廠的 生產能力提高 50％，達到每年生產 15000 噸，這將使 Zoltek 的 PX35 碳纖維的全球生產能力提高到每年生產 25000 噸，并于 2020 年開始 生產。而 2018 年，我國仍有相關公司產能不足千噸，且國內沒有萬 噸級的生產線，此外國內還存在“有產能沒產量”等問題。而相比之下， 東麗在各個國家和地區的產能建設投入與相應營收占比及趨勢非常 接近，可以看出，生產線布局靠近市場是創收的關鍵手段之一。同時， 產線與市場接近可以降低運輸、匯率波動、關稅等成本。

4.1.3 重視各環節技術研發，產品持續領先升級

（1）搶先建立技術壁壘：東麗、赫氏碳纖維業務迅速發展，得 益于較早進入碳纖維技術鏈，并持續推動行業技術發展，確立行業標 準。1961 年日本 PAN 基碳纖維研制成功，東麗在 1971 年便開始制造 并銷售 T300 高強度碳纖維，根據官網數據，當時產能為 12 噸/年， 為當時世界上最大產能。東麗在碳纖維技術發展歷程中常常先行一 步，雖然我國已于 2011 年頒布了《聚丙烯腈（PAN）基碳纖維國家標 準（GB/T26752-2011）》，但日本東麗在全球碳纖維行業具有絕對領先 優勢，國內一般采用日本東麗標準進行分類。碳纖維復合材料起始于 赫氏的 HexTow? 碳纖維，是世界上航空航天和工業應用的首選碳纖 維。

（2）長期關注研發，持續產品升級，是巨頭保持長期市場競爭 力的卓越成長基因。東麗碳纖維業務的成長始于對技術的鉆研，在拓 展市場后，社長日覺昭廣仍然強調堅持實業技術路線的升級。①注重 研發人員培養：據東麗 2018 年報，目前東麗研發人員約有 4000 名， 其中日本占七成，海外占三成。而東麗母公司只有 7585 名員工，國 內關聯公司員工 10563 名，由此，粗略估算其國內研發人員占比約 15.4%，光威復材 2018 年研發人員占比 17.50%，中簡科技 11.86%。 ②研發投入穩定：為了確保研發投入，研究和開發費用不受經濟波動 影響，一直呈現穩步增長態勢。2017 年到 2019 年的 3 年內，東麗將 計劃投入共 2200 億日元以上的研發經費，每年大概投入 3%的銷售收 入到研發中。據東麗官網，從 2014 年度起 3 年間公司投入 1800 億日 元研發費用，其中 50%分配給綠色創新相關業務，作為綠色創新相關 業務（含用于飛機、汽車、風力、壓力容器等的碳纖維業務及鋰電子 電池分離器）的主項，碳纖維復合材料相關業務直接受益。③東麗堅 持推進橫向整合研究：東麗內部有纖維研究所、薄膜研究所、復合材料研究所等并在其之上成立單獨的技術中心，進行橫向整合研究，從 而形成強大研發合力。

碳纖維及碳纖維復合材料相關技術水平全球領先，產業鏈完整， 有效降低成本。 （1）技術領先且全面：伴隨著領域的擴展和技術的革 新，東麗的 T 系列、M 系列、MX 系列產品已經幾乎可以覆蓋碳纖維 的全部現有領域，并且性能優越。 （2）先進技術降成本：根據東麗官 網，2018 年東麗成功開發用于 CFRP 的新型高壓釜（高溫高壓爐）技 術——據零件的形狀和尺寸，使用傳統的高壓釜和烤箱等為飛機制造 大型 CFRP 零件大約需要 9 個小時，而新技術有望將制造時間減少到 大約 4 個小時；與傳統的制造方法相比，由于不需要壓力和加熱介質 （如加熱的空氣），該技術可節省約 50％的能源；由于改進的制造尺 寸精度，還有望在組裝過程中節省使用墊片的時間。同樣在 2018 年， 東麗宣布已開發同時實現更高的拉伸強度和拉伸模量的 TORAYCA? MX 系列，該系列使用的 NANAOLLOY?納米合金技術是 Toray 專有 的創新微結構控制技術，與傳統材料相比，它可以通過在納米級上精 細分散多種聚合物來實現顯著的性能增強；這項技術生產的聚合物材 料具有高性能和功能性，而在常規微米級別（相當于百萬分之一米的尺寸）的合金中是無法實現的，基本專利以及主要制造和應用專利僅 由 Toray 擁有。（3）上游自研匹配客戶需求：赫氏 HexTow? 碳纖維 是通過對聚丙烯腈（PAN)前體進行一系列連續的精確控制加工工序而 成。暴露在極高溫度下，前體發生變化，通過氧化和碳化獲得高強度 重量比和高剛度重量比；接下來的表面處理和后處理工藝改進了纖維 的粘合及操作工藝。這樣的碳纖維比鋼強度高，比鋁輕卻與鈦的剛度 相同。針對客戶不同需求，赫氏采用自主研發的處理劑如 G, GP 和 GS 對碳纖維進行后處理。HexTow? 碳纖維使用兩步專有工藝生產， 使產出的碳纖維具有很高的強度和模量。

產品更新換代快，性價比高，不斷提升在各領域的競爭力。目前， 東麗已開發出 T1100G 高強度、高模量產品，應用于高端體育、航空 航天等高利潤行業。同時，除了性能普通、價格偏低的大絲束產品及 性能較好、價格昂貴的常規絲束產品之外，2019 年，東麗上市的 Z600-24K 是 TORAY?GT 系列全新碳纖維，該系列同時具有實惠的價 格和出眾的纖維品質，或將沖擊中端市場。

4.1.4 赫氏發展得益于碳纖維本土化政策，歷次重組聚焦復材經營

碳纖維行業重資產運營、競爭領域多維、行業標準嚴苛，公司在 成長初期，必須依靠政策優惠和規范獲得資金支持，維持競爭環境暫 時穩定。（1）東麗：日本環保相關政策，推動碳纖維行業發展。日本 政府高度重視高性能 PAN 基碳纖維及能源和環境友好相關技術開發， 在包括“能源基本計劃”、“經濟成長戰略大綱”、“京都議定書”等多項 基本政策中，均將此作為戰略項目，并給予人力、經費上的支持；日 本經濟產業省提出了“節省能源技術研究開發方案”。（ 2）美國：赫氏發展得益于美國國防部制定的碳纖維本土化政策。美國從 20 世紀 70 年代先后贊助執行了飛行能效（Aircraft Energy Efficiency,ACEE）計 劃、先進復合材料技術（Advanced Composite Technology,ACT）計劃 和低成本復合材料計劃等，最終目的在于提供在制造成本上有競爭力 的復合材料機翼和機身的制造技術。公司發展前期主要圍繞國防軍工 領域，后因軍費削減進行整改，退出不盈利的項目，逐步進軍商用。 上世紀八十年代，美國的幾個碳纖維公司均采用外部治理模式，但由 于碳纖維作為國家特殊的戰略物資材料，受日本東麗等公司的制約， 美國碳纖維企業均瀕臨倒閉。美國國防部適時推出碳纖維等關鍵材料 本土化的國家戰略。1988 年，美國國會通過法令：軍用碳纖維所用聚 丙烯腈原絲要逐步實現自給，國防工業所需的重要材料都必須立足于 本國生產，波音可以使用日本東麗的碳纖維，國防工業則必須采用赫 氏或美國氰特的碳纖維，同時對高端碳纖維產品和技術裝備出口進行嚴格管控。由此扶持了赫氏、美國氰特等本土碳纖維企業的發展，最 終擺脫了對日本碳纖維的依賴。

赫氏歷次重組后聚焦航空復合材料主業，整體盈利能力逐步增 強，為 2009 年后期民航市場大發展帶動公司業績提升奠定扎實基礎。 2009 年至今，是赫氏自 1980s 上市后保持較快速且穩定發展的最佳時 期，2009-2018 年 10 年間赫氏 EPS（基本）從 0.58 美元增至 3.15 美 元，此期間主要受益于軍航穩增長、民航大發展的市場需求。但在此 前，赫氏曾進行多次業務重組，如 1994 年出售或退出非核心資產、 2002 年裁員超 30%、2007 年剝離歐美以建筑業務和美國電子等，以 集中企業資本于碳纖維、復合材料及蜂窩材料等，尤其以航空用為主。 債務的改善，資產效率的提升，疊加復合材料本身具有的高經營杠桿 特性等（固定資產折舊攤銷等固定成本占比高，EBIT 變化相比于營 業收入等訂單變化更為敏感）， 在 2009 年以來民航市場逐步向好與軍 航穩支撐下，赫氏公司的凈利潤相比其營業收入實現了更大幅度的增 長，2018 全年營業收入、凈利潤較 2009 年度增長 97.52%、378.15%。

高航空復材業務占比下，赫氏復材業務營業利潤率波動性小于東 麗。長時間維度看，東麗整體毛利率在 2004 年之前（除 1997 財年外）， 均高于赫氏。而赫氏在經歷多次重組調整經營重心后，毛利率穩中有 升，在 2004 年后逐漸優于東麗。此外，由于赫氏航空占比大，相比 于體育、風電等民品，航空配套關系的穩固、飛機型號放量周期長等 原因，赫氏的復材業務毛利率在 2007 年后超過東麗并穩中有升。同 時，航空復材業務相比于其他消費級產品波動性較小，不易受到全球 金融危機等廣泛性事件影響即抗周期性較為突出（其中軍用更為明 顯）。

4.2 復盤啟示：中短期依托政策聚焦航空，長期完善產業鏈技術升級

4.2.1 國內龍頭依托政策優勢，中短期聚焦國內航空航天

碳纖維行業是重資產運營、高研發投入行業，需要強有力的資金、 政策支持。東麗作為行業龍頭，碳纖維部門的折舊占總折舊達 20%以 上，而營收占比卻低于 20%。然而，東麗起身于纖維及紡織品，深耕 材料行業，碳纖維業務占比不大，多依靠傳統纖維及紡織品、高性能 化學品等高營收業務資金支撐。而我國碳纖維材料企業業務結構比較 簡單，營收規模不足，必須依靠外部資金支持；同時，高端技術及設 備受到國際禁運，參照美國“本土化”政策對赫氏的扶持，行業政策 需要適當向保護國內企業競爭環境傾斜。由此，東麗、赫氏已進入研 發投入穩定階段，維持研發費用率在 2-3%，然而國內企業研發費用 率可達 10%以上，若能較長時間維持足夠研發費用，或有望逐步在技 術上獲得突破。

技術封鎖、大客戶綁定等多項壁壘將在中短期內限制國內企業發 展國際民航事業，中低端市場成本競爭激烈，綁定國內航空航天大客 戶打開市場是關鍵。根據《2018 全球碳纖維復合材料市場報告》，碳 纖維材料在航空航天業務的需求仍在不斷擴大。然而由于航空航天對 碳纖維材料有定制化需求，需要企業從設計開始與客戶一起研發，并 且對碳纖維和樹脂等基材的復合質量有很高的要求。國內企業已錯失 綁定波音、空客等國際民航大客戶已有型號的機會，同時由于國際中 低端市場已經開始成本競爭，國內技術無法迅速降成本，因此需要瞄 準國內民航大客戶。雖然民用飛機在國際市場中競爭激烈，但中國民 航大學航空運輸經濟研究所所長李曉津認為，“來自波音、空客的壓 力固然不容小覷，但 C919 的出現為降低中國民航業對波音、空客等 飛機制造巨頭的依賴性提供了更多可能”。中航復材第三代高韌性雙 馬樹脂復合材料，已突破了一系列的關鍵技術，在先進飛機上得到了 廣泛應用;高韌性環氧預浸料已在 ARJ21、C919、蛟龍 600 等民機上 開展相關技術研究和材料試航取證工作。

4.2.2 國內復材尚有拓展空間，聯合客戶進行系統化開發

近幾年我國碳纖維技術有了一定發展，但與之配套的碳纖維復合 材料技術仍有待提高，國內缺乏能夠自主生產與碳纖維配套的基材樹 脂的企業。首先，樹脂基碳纖維復材開始主要用于高檔體育器材和軍 品，特別是用于軍品的材料和技術，西方對我國嚴格封鎖。其次，我 國碳纖維企業與碳纖維復材企業更多是分別發展。目前我國國內鮮有 能夠研發、生產與自己碳纖維相匹配的基材樹脂的企業，缺乏研發與 碳纖維匹配基材樹脂和漿料的團隊，且核心復材制造設備仍受到技術 限制。但在復材技術和設備方面，國內部分企業如中航復材在自動化 鋪放工藝的工程化應用方面取得了較大進展；完成了國產預浸帶制 備、鋪帶工藝等系列研究與相關工程化應用驗證，已將自動鋪帶用于 新型飛機的機翼復合材料壁板；針對民機尾翼、機翼等課題需求，完 成了尾翼平尾蒙皮、機翼蒙皮的系列研究與驗證試驗。說明我國這方 面短板有望較快彌補，拓展復材市場已有一定的技術基礎。

國內碳纖維復材短期內技術難趕超，成本競爭優勢弱，但其可設 計性決定了潛在客戶仍有發掘空間。我國碳纖維技術比國際水平落后 多年，同時，面對國際產品競爭比較充分的中低端市場，國內企業短 期內難以在已有客戶和市場中取得技術和成本優勢，必須主動將國內 的行業“蛋糕”做大。傳統材料在出廠后性能比較固定，客戶可以不參 與前期設計，而碳纖維復材的可設計性決定了客戶必須在產品研發期 進入，并且客戶設計需求不同或將決定生產的投入和布局。此外，碳 纖維復材應用領域仍有拓寬的空間，并且國內許多客戶可能尚未意識 到自身產品有用碳纖維替代的可行性，這就需要碳纖維企業主動與客 戶合作，從零開始綁定客戶、開發產品，在實現某個工業領域復合材 料產品批量化生產的同時實現國產碳纖維產業化，使得獲得穩定的長 期盈利。例如，東麗為了與戴姆勒共同開發 CFRP 汽車零件成立了歐 洲先進碳纖維復合材料有限公司（EACC）；國內的恒神股份與長春軌 道客車股份有限公司共同研發的國際上首個 19m 長全碳纖維復合材 料地鐵車廂，為國內軌道交通復材結構的產業化提供了基礎。

4.2.3 產能及產業鏈整合、市場戰略選擇是行業長期發展目標

我國目前企業主要產品在產業鏈位置上比較割裂，此類模式不利 于降低成本以及提高碳纖維復材綜合質量，長期來看，產業鏈合作、 整合是全行業發展的關鍵。國際巨頭幾乎都擁有從原材料到復合材料 全產業鏈生產能力，并且充分利用自身產能降低成本、匹配產品，如 赫氏的 PAN 前驅體 100%內部銷售，赫氏、東麗的碳纖維材料完全利 用自產。而國內光威復材等企業，產業鏈比較完整，但原材料等部分 仍需外購，且主要銷售產品是預浸料等中游產品。類似的，中航復材 碳纖維主要從光威、中簡等購買，自身主要進行復材生產。碳纖維原 絲占成本的 51%，中下游利潤并不高。此外國內企業大客戶多為軍工 或民航企業，定制化需求及行業標準高，對產業進行整合促使上下游 合作，才能提高產品適配性。

中短期國內企業應聚焦國內航空航天，但體育、風力、汽車等市 場仍有長足發展空間，長期來看，市場戰略布局會影響可持續發展。 碳纖維產線的定制化、重資產性決定了碳纖維企業受下游景氣度影響 明顯：如東麗在 2016-2018 年持續受到原材料價格和下游產業需求、 價格競爭影響，營業利潤持續下降；東麗、赫氏多年間民航業務受空客、波音訂單影響明顯；東麗體育產品銷售額比例收縮至 8%左右，轉 向尋求更高附加值的產品；赫氏民航訂單增加，工業部分受到擠壓至 10%左右。因此，國內企業在市場選擇時要與自身產能、技術結構相 匹配，同時密切關注行業景氣度影響因素。

5 投資建議&風險提示

海外復盤及啟示：

（1）注重競爭格局的穩定性。赫氏、氰特等美 國碳纖維復材企業，曾在上世紀末因日本東麗等企業的成本競爭瀕于 破產。而后美國政府出臺行政法令，要求本國軍用領域必須使用本土 企業的碳纖維復材，幫助赫氏度過其第一次危機。

（2）強調主營業務賽道的優越性。赫氏曾因非復材業務、低盈利性的復材產品陷入債務 危機，而后積極實施業務重組及經營調整，最近一次為 2007 年剝離 歐洲建筑業務聚焦碳纖維產業，中短期內應聚焦高毛利、成本競爭壓 力較小的高端航空航天領域。

（3）重視綁定下游客戶的關鍵性。赫氏 航空復材對接軍/民航飛機制造客戶。軍航固有的較強抗周期性成為其 實現穩增長的依托之一，民航主要受益 09 年后 B787 的批產放量，二 者構成 09 年至 18 年赫氏實現其基本 EPS 翻五倍的重要推動力。

（4） 關注產能布局合理化的反饋。參考東麗產銷反饋機制，國內大絲束業 務可充分利用地緣優勢降成本，即靠近市場需求地布局產能。基于此 我們認為，賽道優勢突出、供應鏈穩固、綁定下游客戶、積極拓展民 用碳纖維經營、主動擴大產能建設的國內企業值得重點關注。

建議關注中航高科、光威復材、中簡科技。

……

（報告來源：方正證券）

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