建筑材料行业：碳纤维-长景气高成长赛道，国产替代创造绝佳投资窗口-中信建投.pdf-solarbe文库

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本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供，由中信建投（国际）证券有限公司在香港提供。同时请参阅最后一页的重要声明。证券研究报告·行业深度报告碳纤维长景气高成长赛道，国产替代创造绝佳投资窗口 1、碳纤维材料性能优异，应用前景广阔碳纤维材料性能优异，多规格产品可广泛应用于航空航天、风电叶片等高附加值领域。当前聚丙烯腈（PAN）基碳纤维工艺简单、品质优良，在碳纤维中占比 90以上。2019年以来，国内碳纤维价格持续 3 年上涨，当前维持高位运行，行业盈利能力大幅改善。下游需求高景气，叠加国产替代有序推进，创造了绝佳的投资窗口。 2、需求端风光氢持续高景气，航空航天创造长期空间 2021年全球碳纤维需求量达到 11.80万吨，10 年CAGR 达10.37；中国市场新兴需求快速释放，较全球获得显著超额增速，CAGR 达 20.97，截至2021年中国市场需求量为6.24万吨，同比增长27.69，全球占比首次超过 50。分领域来看，2021 年中国75碳纤维需求集中在风电叶片、体育休闲与碳碳复材等优势领域；预计2025年国内碳纤维需求量接近 16 万吨，全球占比达到80。 1）风电叶片“双碳”政策推动风电长期发展，叶片大型化提升碳纤维需求；预计到2025 年国内陆风海风合计需求5.89万吨，复合增速达27.2。2）碳碳复材国内光伏产业在全球具备领先优势，热场材料将显著受益于光伏行业高景气；预计中国碳碳复材用碳纤维需求将从 2021 年的 0.7 万吨，提升至 2025 年的 1.64 万吨，复合增速 23.73。3）压力容器受益于氢能产业发展，储氢气瓶市场前景可观；2025 年国内压力容器碳纤维需求量有望突破 8130万吨，复合增速达 28.30。4）航空航天全球市场缓慢复苏，中国市场潜力巨大，受益于未来 10 年我国新型战机更新换代，以及国产大飞机C919、C929的放量，年均碳纤维增量需求有望实现 2071吨。新兴应用市场不断扩展，碳纤维需求多点开花。拆分2025年应用结构，预计国内 2025 年①T300 级大丝束、②T300 级小丝束、③T700 及以上小丝束碳纤维依次面临 7.31、3.90、4.72 万吨需求，分别占比45.91、24.47、29.62。 3、供给端国产替代正当时，高端小丝束格局长期向好竞争壁垒碳纤维产业链中，原丝环节技术壁垒极高，尤其是高性能小丝束干喷湿纺工艺以及 48K 及以上大丝束原丝的制备，本征性能的突破、稳定性及工艺加工性的提升，需要十年如一日地摸索前进。碳化环节资金门槛高，万吨产线投资额约为 20 亿元，航空航天高性能碳纤维投资门槛高出 5倍，需要庞大的资金实力。全球格局过去国际碳纤维市场长年为日、美企业所垄断。2020年日本东丽对中国断供，叠加疫情影响海运受阻，国内碳纤维厂商迎来进口替代发展机遇。2021 年我国碳纤维国产化率提升 9个百分点至46.89，2022年1-4月，我国碳纤维单月产量已经突破 3000吨，单月出口量 400-600 吨；1-4 月表观消费量的国产化率整体达到 61.22，较2021年取得更快突破。维持评级强于大市杨光 yangguangcsc.com.cn 13003192992 SAC 执证编号S1440519110003 SFC 中央编号BQE142 研究助理李长鸿 lichanghongcsc.com.cn 发布日期 2022年06月16 日市场表现相关研究报告 -23 -13 -3 7 17 20 21 /6/1 5 20 21 /7/1 5 20 21 /8/1 5 20 21 /9/1 5 20 21 /10 /15 20 21 /11 /15 20 21 /12 /15 20 22 /1/1 5 20 22 /2/1 5 20 22 /3/1 5 20 22 /4/1 5 20 22 /5/1 5 20 22 /6/1 5 建筑材料上证指数建筑材料行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明产能扩张2021年，全球碳纤维运行产能为 20.76万吨，其中国内碳纤维产能 6.34 万吨，占全球总产能的 30.5。十四五期间国内碳纤维产能将迎来大幅扩张，预计 2022-2023 年是当前规划产能密集落地的时点；到 2025年国内落地的碳纤维总产能或将达到 19.38 万吨，其中吉林化纤集团（含吉林国兴、吉林宝旌）、中复神鹰、光威复材、上海石化预计达到 6.08、2.75、1.37、1.35万吨。供需研判基于3点原因我们判断国内碳纤维不会面临严重产能过剩1）产能实际落地；2）产能利用率不高； 3）高端、低端供需结构分化。整体而言，假如不依赖进口且产能利用率为 70，预计2022 年仍将面临5816 吨的供给缺口，2023年过剩8327吨，主要体现在低端产品上；随着2024-2025年需求的快速提升，将逐渐供需平衡并再次出现一定的供给缺口。分结构来看干喷湿纺工艺技术门槛将长期存在，预计2025 年我国仍面临3734 吨高端小丝束碳纤维产能缺口，高端小丝束将处于长景气区间。 4、关注国内企业降本提效持续突破，术业专攻各有所长中简科技、光威复材定位军工领域，产品均价高、毛利厚；中复神鹰、吉林碳谷、恒神股份深耕民用领域，盈利能力逐年显著提升。2018-2020 年，军民领域碳纤维成本均呈现下降趋势，一方面受益于原材料丙烯腈降价，另一方面得益于制造端持续降本增效、降低损耗。随着工艺水平的成熟，单线规模、纺丝速度与产品良率的提升，国内企业将持续降本夯实盈利空间。重点关注中复神鹰（中建材旗下碳纤维翘楚，募资扩产助力“神鹰” 腾飞），吉林化纤集团（原丝、碳化、复材一体化布局的碳纤维产业集群），恒神股份（跨过黑暗是黎明，进口替代需求爆发扭亏为盈），光威复材（军民融合全产业链布局，多领域全面发力），中简科技（军品碳纤维龙头，产能释放为大订单落地保驾护航）。风险分析 1）碳纤维下游需求增长不及预期；2）能源及原材料价格上涨超预期；3）行业产能过剩的风险。行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明目录一、碳纤维材料性能优异，应用前景广阔 . 1 1.1 碳纤维规格多样，材料性能优异 1 1.2 PAN基碳纤维成为市场主流，原丝成本占据半壁江山 . 2 1.3 碳纤维价格上涨叠加丙烯腈降价，毛利率空间显著增厚 . 3 二、需求端风光氢持续高景气，航空航天创造长期空间 5 2.1 风电叶片“双碳”政策推动风电长期发展，叶片大型化提升碳纤维需求 . 7 2.2 碳碳复材热场材料受益于光伏行业高景气 11 2.3 压力容器受益于氢能产业发展，储氢气瓶市场前景可观 . 14 2.4 航空航天全球市场缓慢复苏，中国市场潜力巨大 . 16 军用航空“十四五”期间新型战机更新换代需求大，推动碳纤维需求增长 16 民用航空碳纤维复合材料应用范围不断扩大，质量占比不断提升 18 2.5 新兴应用市场不断扩展，碳纤维需求多点开花 . 21 三、供给端国产替代正当时，高端小丝束格局长期向好 25 3.1 原丝环节高技术壁垒，碳化环节高资金门槛 . 25 3.2 日、美企业占据国际市场，碳纤维国产替代持续推进 . 27 3.3 行业产能大幅扩张，高端小丝束格局有望长期向好 . 29 2022-2025年供需格局研判 . 31 四、关注国内企业降本提效持续突破，术业专攻各有所长 32 4.1 中复神鹰中建材旗下碳纤维翘楚，募资扩产助力“神鹰”腾飞 . 36 中高端民品碳纤维龙头，业绩快速释放 36 研发干喷湿纺引领技术创新，降本空间持续打开 38 产品对标日本东丽，深耕T700优势赛道 . 39 产能募资扩产提升供应能力，产业链同步强化 40 4.2 吉林化纤集团原丝、碳化、复材一体化布局的碳纤维产业集群 . 42 吉林化纤集团打通碳纤维原丝、碳化、复材环节，上下游一体化布局 42 吉林碳谷国内唯一市场化外销、产量最大的原丝制造龙头企业 42 吉林化纤粘胶纤维龙头地位稳固，碳纤维大小丝束两端发力 45 4.3 恒神股份跨过黑暗是黎明，进口替代需求爆发扭亏为盈 . 48 全产业链国产碳纤维代表型企业，2021年度公司扭亏为盈 . 48 研发投入长期积累，高附加值业务前景广阔 50 4.4 光威复材军民融合全产业链布局，多领域全面发力 . 52 碳纤维行业首家A股上市公司，业绩长期稳步增长 . 52 军用航空订单稳固护城河，增资光晟入驻航天市场 54 民用高性能小丝束持续扩展，打造业绩发力点 55 4.5 中简科技军品碳纤维龙头，产能释放为大订单落地保驾护航 . 58 专注于高性能航空航天碳纤维，盈利能力突出 58 超大订单彰显资质与实力，产能释放助力业绩腾飞 59 风险分析 . 62 1 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明一、碳纤维材料性能优异，应用前景广阔 1.1 碳纤维规格多样，材料性能优异碳纤维材料性能优异，多规格产品可广泛应用于航空航天、风电叶片等高附加值领域。碳纤维是由聚丙烯腈、沥青基等有机纤维（原丝）在高温环境下裂解碳化形成的碳主链结构高性能纤维材料，其含碳量在 90以上。碳纤维具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等优异性能，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。碳纤维在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等领域广泛应用。图表1 碳纤维下游应用实例图表2 原丝（白色）与碳纤维（黑色）对比资料来源光威复材招股说明书，中信建投资料来源光威复材招股说明书，中信建投图表3 主要工业材料性能对比材料密度（g/m³）抗拉强度（GPa）拉伸模量（GPa）均价（元/kg）优点缺点铝合金 2.8 0.47 75 25 制造技术成熟，物理性能良好成本较高，承载能力、耐高温性较弱钛合金 4.5 0.96 114 120 热膨胀系数低，可塑性良好，抗腐蚀成本较高，比重较大高强钢 7.8 1.08 210 5 制造技术成熟，耐腐蚀性好，成本低廉机械性能较弱，强度偏低玻璃纤维 2 1.5 42 5 优秀的绝缘、耐高温、抗腐蚀能力性脆，耐磨性较差碳纤维 1.5-2 2.0-7.0 200-700 180 力学性能优异，轻量化程度高成本高，制造工艺复杂难度大资料来源高瞻智库，中信建投根据原丝种类的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维较于其他两种碳纤维工艺难度更低，同时拥有优异的成品品质和优良的力学性能，是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维，占据市场 90以上的份额。 2 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明图表4 按照不同原丝类型分类的碳纤维原丝类型优势劣势应用现状聚丙烯腈（PAN）基成品品质优异，工艺较简单，产品力学性能优良 - 碳纤维主流沥青基原料来源丰富，碳化收率高原料调制复杂，产品性能较低目前规模较小粘胶基高耐温性碳化收率低，技术难度大，设备复杂，成本高主要用于耐烧蚀材料及隔热材料资料来源光威复材招股说明书，中信建投根据丝束大小的不同，碳纤维可以分为大丝束纤维和小丝束纤维，分别对应不同的应用领域。一般48K及以上被称为大丝束（1K表示一束碳纤维丝中含有1000根原丝），主要应用于以风电为代表的工业领域；24K及以下被称为小丝束，主要应用于国防军工、航空航天、体育休闲等领域。大丝束碳纤维与小丝束碳纤维相比具有生产原料广、性价比高的优势。图表5 按照不同丝束大小分类的碳纤维类型丝束数量物理性质应用现状工业级（大丝束） 48K、60K、120K、360K、480K 强度1000MPa，模量100GPa 应用于工业宇航级（小丝束） 1K、3K、6K、12K、24K 强度2000MPa以上，模量250GPa以上应用于国防军工、航空航天、体育等领域资料来源赛奥碳纤维，前瞻产业研究院，中信建投 1.2 PAN基碳纤维成为市场主流，原丝成本占据半壁江山聚丙烯腈（PAN）基碳纤维工艺简单、品质优良，在碳纤维中占比 90以上。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维制造主要分为原丝和碳化两个环节。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。原丝经预氧化、低温碳化、高温碳化工艺即可制成碳纤维，再经石墨化即可制得石墨纤维，石墨纤维是含碳量高于99的碳纤维。理论上，每吨碳纤维理论耗用丙烯腈 1.96 吨；从丙烯腈到原丝、再到碳纤维，生产效率越高、损耗越少，越接近理论耗用值。图表6 聚丙烯腈（PAN）基碳纤维碳化全过程化学示意图资料来源光威复材招股说明书，中信建投以聚丙烯腈（PAN）基碳纤维为例分析碳纤维制造成本从工艺步骤来看，碳纤维生产成本主要包括原丝、预氧化、碳化、表面上浆和卷绕成本。其中，PAN 原丝成本约11.11美元/kg，占碳纤维生产成本的51，是主要因素；其次是碳化和预氧化，成本为 5.12美元/kg和 3.40 美元/kg，占比分别为23、16。按照30的毛利 3 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明率计算，碳纤维均价在28美元/kg左右。从成本要素平均构成来看，原材料和燃料各占碳纤维生产成本的 30，人工占 20，折旧占 10。大丝束碳纤维成本整体较低，原材料成本占比相对更高；小丝束在燃料和折旧方面成本占比更高。图表7 碳纤维成本构成（按工艺步骤）图表8 碳纤维成本构成（按成本要素）资料来源高科技纤维与应用，中信建投资料来源RMI，中信建投 1.3 碳纤维价格上涨叠加丙烯腈降价，毛利率空间显著增厚国内碳纤维价格连续3年上涨，当前维持高位运行。2022 年一季度国内碳纤维市场均价维持在180元/公斤以上，其中国产 T300 级别 12K 碳纤维市场价格参考 180-200 元/千克；国产 T300级别 24/25K 碳纤维市场价格参考150-155元/千克；国产T300 级别48/50K碳纤维市场价格参考140-145元/千克；国产T700级别12K碳纤维市场价格参考260-270元/千克。图表9 分年度碳纤维价格走势（元/公斤）图表10 大小丝束价格对比（元/公斤）资料来源百川盈孚，中信建投资料来源百川盈孚，中信建投丙烯腈大幅跌价，碳纤维利润明显增厚。碳纤维价格持续攀升使得行业盈利能力显著改善，在 2020 年 2-3 季度实现扭亏为盈；据百川盈孚数据，2022年以来碳纤维整毛利率突破30。随着上游原材料丙烯腈大幅跌价，碳纤维利润预计还将有所增厚。截至一季度末，PAN 基 T300-12K 碳纤维利润约 62 元/千克，T300-24K 碳纤维 51 23 16 6 4 原丝碳化预氧化卷绕表面上浆 30 30 20 10 10 原材料燃料人工折旧其他 80 100 120 140 160 180 200 1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月10月11月12月 2019 2020 2021 2022 0 50 100 150 200 250 20 20 -02 20 20 -04 20 20 -06 20 20 -08 20 20 -10 20 20 -12 20 21 -02 20 21 -04 20 21 -06 20 21 -08 20 21 -10 20 21 -12 20 22 -02 碳纤维大丝束国内元/千克碳纤维小丝束国内元/千克碳纤维市场均价元/千克 4 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明利润约 25 元/千克。需求端持续景气，供给端国产替代有序推进，成本端逐渐企稳回落，使得碳纤维面临绝佳的投资窗口期。图表11 2022年以来丙烯腈价格大幅下降图表12 2020年以来国产碳纤维逐步扭亏为盈（元/公斤）资料来源百川盈孚，Wind，中信建投资料来源百川盈孚，Wind，中信建投 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 16,000 18,000 20,000 0 20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 180,000 200,000 2019-04 2020-04 2021-04 碳纤维价格（元/吨）丙烯腈价格（元/吨，右轴） -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 -50 0 50 100 150 200 250 20 19 -03 20 19 -06 20 19 -09 20 19 -12 20 20 -03 20 20 -06 20 20 -09 20 20 -12 20 21 -03 20 21 -06 20 21 -09 20 21 -12 20 22 -03 成本毛利毛利率（右轴） 5 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明二、需求端风光氢持续高景气，航空航天创造长期空间全球碳纤维市场需求稳步增长，中国碳纤维需求加速提升。根据赛奥碳纤维的数据，过去10年全球碳纤维需求量 CAGR达10.37；2021年全球碳纤维需求量同比增长10.38至11.80万吨，增速显著提升7.59个百分点。同期中国市场由于应用比例基数较低，CAGR达20.97，但由于新兴行业需求快速释放，中国市场增速处在持续上升的态势；截至2021年中国市场需求量为6.24万吨，同比增长27.69，需求量全球占比首次超过50，增速及需求规模均全球领先。图表13 全球碳纤维需求量及增速图表14 中国碳纤维需求量及增速资料来源赛奥碳纤维，前瞻产业研究院，中信建投资料来源赛奥碳纤维，前瞻产业研究院，中信建投从应用领域来看，全球碳纤维主要用于风电叶片、体育休闲、航空航天三大领域上。2021年风电叶片碳纤维需求增长7.84至3.30 万吨，占全球总需求的27.97，依旧是碳纤维下游最大市场；体育休闲市场同比增长 20.13至 1.85 万吨，占比 15.68；航空航天需求增长 0.30至 1.65 万吨，占比 13.98。压力容器、碳碳复材需求分别增长25、70至 1.10 万吨、0.85万吨，与体育休闲成为全球碳纤维市场增长的主力。中国75碳纤维需求集中在风电叶片、体育休闲与碳碳复材，2021 年需求量达到 2.25、1.75、0.70 万吨，分别对应细分领域全球总需求的 68、95、82；2021 年受益于全球光伏行业的快速增长，中国碳碳复材需求量增加 4000 吨，增幅高达133，逐渐成为国内优势领域。图表15 2021年全球碳纤维各行业需求量（千吨）图表16 2021年中国碳纤维各行业需求量（吨）资料来源赛奥碳纤维，中信建投资料来源赛奥碳纤维，中信建投 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 2 4 6 8 10 12 14 全球碳纤维需求量（万吨）同比增速（右轴） -20 0 20 40 60 80 100 0 1 2 3 4 5 6 7 中国碳纤维需求量（万吨）同比增长（右轴） 16.5, 13.98 33.0, 27.97 18.5, 15.68 11.0, 9.32 8.98 8.05 8.5, 7.20 3.56 1.69 1.27 0.93 1.36 航空航天风电叶片体育休闲压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑电子电气船舶电缆芯其他 22500, 36.07 17500, 28.05 7000, 11.22 4.81 4.81 4.01 3.21 2.56 2.240.64 0.48 1.89 风电叶片体育休闲碳碳复材压力容器混配模成型建筑补强航空航天汽车电子电气电缆芯船舶其他 6 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明从全球碳纤维市场需求金额行业占比来看，航空航天超过风电叶片与体育休闲总和。航空航天用碳纤维丝束小、质量要求最高，2021 年达到72 美元/公斤的最高均价，同比增长 20，因此具有最高的市场需求金额。 2021年全球航空航天碳纤维需求金额11.88亿美元，占比高达34.94。风电叶片作为近年来发展起来的碳纤维应用领域，已成为销量第一的碳纤维应用市场，但其所用碳纤维在各领域所用碳纤维中价格最低，为 17 美元/ 公斤，市场总需求金额5.54亿美元，占比16.29。体育休闲用碳纤维市场发展较为完善，需求稳步增长，所用碳纤维价格仅次于航空航天用碳纤维，为 28美元/公斤，2021年市场需求金额5.11亿美元，占比15.03。图表17 2021年全球碳纤维市场需求金额占比（百万美元）图表18 2021年各领域碳纤维价格对比（美元/公斤）资料来源赛奥碳纤维，中信建投资料来源赛奥碳纤维，中信建投预计2025年国内碳纤维需求量接近 16万吨，约占全球 80。据赛奥碳纤维预测数据，全球碳纤维市场需求量有望从2021年的11.8万吨提升至2025年的20万吨，4年复合增速10.38；中国碳纤维需求量相应从2021 年的6.24 万吨提升至2025年的15.92 万吨，复合增速 26.4。随着国内碳纤维下游应用快速发展，需求量相较于全球获得显著的超额增速。图表19 2021-2025年全球碳纤维需求规模 CAGR达 10 图表20 2021-2025年中国碳纤维需求规模 CAGR达 26 资料来源赛奥碳纤维，中信建投资料来源赛奥碳纤维，中信建投 1188, 34.94 554, 16.29 511, 15.03 264, 7.76 229, 6.74 205, 6.03 184, 5.41 101, 2.97 55, 1.62 41, 1.21 30, 0.88 38, 1.12 航空航天风电叶片体育休闲压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑电子电气船舶电缆芯其他 72 17 28 24 22 22 22 24 28 28 28 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2020碳纤维均价（美元/公斤） 2021碳纤维均价（美元/公斤） 11.8 20 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 2021 2025E 2030E 全球碳纤维市场需求量（万吨） 6.24 9.87 15.92 0 5 10 15 20 2021 2023E 2025E 中国碳纤维市场需求量（万吨） 7 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明 2.1 风电叶片“双碳”政策推动风电长期发展，叶片大型化提升碳纤维需求碳达峰、碳中和政策助推新时代能源革命，低碳绿色转型利好风电发展。得益于双碳政策，2020年我国陆风新增装机达到高位，2021年海上风电资源优势明显。在我国重视并大力支持风电行业发展的背景下，我国风电装机容量呈现出加速增长的态势，2021年新增风电并网装机47.57GW，其中陆风新增并网装机30.67GW，海风同比增长452至16.9GW。截至2021年，我国风电累计并网装机329.26GW，同比增长16.8，其中陆、海风累计并网装机分别约为 303.37GW、25.89GW。海风资源优势更加明显，未来在海风装机增速将领先于陆风；由于海上风电叶片尺寸及功率普遍高于陆风，叶片大型化趋势将持续加速。图表21 2010-2021陆风新增及累计装机量图表22 2010-2021海风新增及累计装机量资料来源国家能源局，CWEA，中信建投资料来源国家能源局，CWEA，中信建投根据我们此前玻纤系列报告二掘金双碳政策的风电纱报告中对十四五期间中国风电新增并网装机的测算，十四五期间中国年均新增风电并网装机 54.82GW，2025 年风电新增并网装机有望达 68.5GW，风电累计并网装机达556GW，较 2020年增长93.84。预计到2025年，非化石能源占比一次能源消费量将提高到20.59，达到39,316 亿千瓦时，其中风能发电量为10,762 亿千瓦时，较2020年实现翻倍。图表23 十四五期间风电新增并网装机预测图表24 十四五期间风电发电量预测资料来源CWEA，中信建投资料来源明阳智能，Wood Mackenzie，中信建投 0 50 100 150 200 250 300 350 陆风累计并网装机（GW 陆风新增并网装机（GW 0 5 10 15 20 25 30 201020112012201320142015201620172018201920202021 海风累计并网装机（GW 海风新增并网装机（GW 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 22E 23E 24E 25E 风电新增并网装机（GW） 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 22E 23E 24E 25E 风电发电量亿千瓦时 8 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明集中式和分散式陆风齐头并进，海风抢装年后新增装机逐步提升。2020 年抢装潮透支 2021 年陆上风电发展势头，预计未来陆风发展趋势将由政策驱动的抢装模式向集中式分散式风电的稳健模式切换。而海上风电资源优势明显，2021年新增装机达16.9GW，在经历了2021年的海风抢装年后，预计2022-2025年海风新增并网装机容量仍将从高于 2019 年的基数逐年提升，但难以超越 2021 年的高点。根据我们此前玻纤系列报告二掘金双碳政策的风电纱测算，2022 年之后中国风电新增装机将逐年持续增长，到 2024-2025 年陆风有望突破每年50GW 的新增并网装机，海风整个十四五期间年均新增并网装机有望超过 8GW。图表25 十四五期间陆上风电新增装机预测图表26 十四五期间海风新增并网装机预测资料来源CWEA，中信建投资料来源CWEA，中信建投风机产品功率加速迭代，叶片大型化趋势明显。为了提高风力发电效率并降低度电成本，风电机组大型化已成为发展的必然趋势。随着风电机组功率，叶片直径，塔架高度，容量系数的提高，风机大型化一方面可减少风机制造过程中单位功率原材料用量，另一方面推动风电场配套建设和运维成本的下降。据 CWEA数据，2020 年，中国新增装机的风电机组平均单机容量为 2668KW，同比增长 8.7，其中海上风电机组平均单机容量为 4885KW，同比增长15.2。在新增风电机组中，2.0MW（不含2.0MW）以下的新增装机仅占1；2.0 MW（含 2.0MW）2.9MW 新增装机占比达 61.1，比 2019 年下降了 11；3.0 MW（含 3.0MW）3.9MW 新增装机占比27.8，同比增长10.1。大兆瓦风机要求大尺寸叶轮，风电叶片大型化趋势也十分明显。图表27 中国新增风电机组平均单机容量（MW 图表28 2020年不同单机容量风电机组新增装机容量占比资料来源CWEA，中信建投资料来源CWEA，中信建投风电叶片大型化、轻量化发展，带动碳纤维渗透率提升。2014年全球风电新增装机中88机型叶轮直径小 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 22E 23E 24E 25E 陆风新增并网装机（万千瓦） 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 22E 23E 24E 25E 海风新增并网装机（万千瓦） 2.6 2.7 2.8 1.9 3.9 3.6 3.8 3.7 3.8 4.2 4.9 1.5 1.5 1.6 1.7 1.8 1.8 1.9 2.1 2.1 2.4 2.6 0 1 2 3 4 5 6 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 海风陆风 1.0 61.1 27.8 6.2 2.4 1.5 1.51.9MW 2.02.9MW 3.03.9MW 4.04.9MW 5.05.9MW 6MW以上 9 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明于110米，而2019年叶轮直径为110米以上的风机占比达到86.5，2020年主流机型的叶轮直径为131-150米， 2021年部分机型叶轮直径超过200米，叶片大型化趋势明显。大尺寸的风电叶片可以提高风能利用小时数，但较大尺寸的叶片对于材料的性能要求更加苛刻。碳纤维复合材料作为风机叶片的制造材料具有以下优势提升叶片整体刚度，减轻叶片质量；提高叶片的抗疲劳性能；使风机输出更平稳均衡，提高效率；具有振动阻尼特性等。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维比玻璃钢叶片质量轻 30以上。因此，随着叶片不断大型化，物理性能更出色的碳纤维材料则成为了更理想的选择。风电装机的持续增长，叠加风电叶片碳纤维渗透率的提升，将使得风电用碳纤维需求持续较快增长。图表29 2014年世界风电叶轮直径图表30 2019年世界风电叶轮直径资料来源GWEC，中信建投资料来源GWEC，中信建投根据赛奥碳纤维基础数据及以下假设，我们对2022-2025 年中国风电领域碳纤维需求进行测算 1）根据中国巨石、重庆国际等玻纤企业数据，1GW 风电装机需用玻璃纤维材料1 万吨。2020年中国新增风电装机容量71.67GW，风电叶片用碳纤维的需求量为 2万吨，平均1GW 风电装机需要约279吨碳纤维，其中陆风新增装机占比近96，意味着2020年陆上风电叶片碳纤维在整体纤维材料中渗透率为2.8 左右，以此为基础进行测算。 2）海上风电面对的环境更加复杂，对风机性能的要求更高，轻量化、大型化要求更加明显，预计海上风电碳纤维渗透率将高于陆上风电碳纤维渗透率，并且逐年快速提升。我们假设到2025年海上风电碳纤维渗透率达15，而陆风碳纤维渗透率达7.5。据预测，到 2025 年中国陆上风电碳纤维需求为 4.39 万吨，海上风电碳纤维需求为 1.50 万吨，两者合计总需求达5.89 万吨，复合增速达27.2。预计到2025年，中国风电领域碳纤维需求将占全球风电领域碳纤维总需求（8.06万吨）的 73.08。 8.41 12.42 18.04 27.42 22.10 9.49 1.99 0.13 0.000.00 150m 0.47 0.86 0.85 3.81 7.52 21.09 24.84 27.68 9.63 3.25 150m 10 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明图表31 2025年中国风电叶片用碳纤维需求量预计达 5.89万吨，20212025年 CAGR为 27.2 中国碳纤维需求预测--风电叶片 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 风电累计并网容量（GW） 281.53 328.48 373.48 426.15 485.26 552.53 风电新增并网装机（GW） 71.67 47.57 45.00 52.67 59.11 67.26 陆风陆风新增并网装机（GW） 68.61 30.67 41.00 47.85 51.19 58.50 新增叶片纤维材料需求（万吨） 68.61 30.67 41.00 47.85 51.19 58.50 陆风用碳纤维渗透率 2.80 4.36 4.68 5.62 6.56 7.50 陆风用碳纤维需求（万吨） 1.91 1.34 1.92 2.69 3.36 4.39 海风海风新增并网装机（GW） 3.06 16.90 4.00 6.00 8.00 10.00 新增叶片纤维材料需求（万吨） 3.06 16.90 4.00 6.00 8.00 10.00 海风用碳纤维渗透率 3.00 5.40 7.80 10.20 12.60 15.00 海风用碳纤维需求（万吨） 0.09 0.91 0.31 0.61 1.01 1.50 合计中国风电领域碳纤维总需求（万吨） 2.00 2.25 2.23 3.30 4.37 5.89 全球风电领域碳纤维总需求（万吨） 3.06 3.30 4.49 5.68 6.87 8.06 需求占比 65.36 68.18 49.69 58.13 63.58 73.08 资料来源赛奥碳纤维，CWEA，中信建投 11 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明 2.2 碳碳复材热场材料受益于光伏行业高景气碳/碳复合材料热场产品逐渐成为市场主流，将充分受益于光伏产业的快速发展。碳/碳复合材料是碳纤维（或石墨纤维）为增强体，以碳（或石墨）为基体的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料；其中热场材料是重要的应用场景。热场是指为了融化硅料，并使单晶生长保持在一定温度下进行的整个系统，主要应用场景包括坩埚、导流筒、加热器、保温筒、板材和电极等。由于碳/碳复合材料热场产品具有质量轻、损伤容限高、强度高等突出特点，正在逐渐成为主流热场材料，在上述多个热场应用中都有较高的渗透率；并且不断往大直径、高强度、长使用寿命方向发展，以适应单晶硅往大型方向发展的需要。由于目前硅基太阳能电池占 80以上，因此光伏产业的急剧发展直接带动了上游关键配套碳/碳热场材料的迅猛发展。图表32 单晶拉制炉热场系统广泛使用碳/碳复合材料资料来源金博股份官网，中信建投预计2022-2025年全球光伏新增装机量逐年稳步提升，带动碳/碳热场材料快速发展。2021年国内外光伏市场快速增长，使得单晶硅炉以及配套碳毡与其他热场部件的需求增长，为整个碳/碳复合材料贡献显著增量；2021 年，我国碳/碳复合材料碳纤维需求量为 0.7 万吨，占比为 11.2，同比增长 133。预计在十四五期间，受益于双碳政策推动，我国光伏新增装机量将逐年稳步提升；我国光伏产业在全球占据优势地位，国内热场材料需求还将受益于海外光伏装机需求的增长。预计未来5年碳/碳热场材料等复材仍维持较快增速。图表33 2022-2025年全球光伏新增装机量预测（GW）图表34 热场系统中各部件碳纤维渗透率年份 2010 2016 2019 产品碳基复合材料等静压石墨碳基复合材料等静压石墨碳基复合材料等静压石墨坩埚 90 50 85 90 70 55 90 70 45 99 97 95 其他 95 80 65 资料来源中国光伏行业协会，中信建投资料来源金博股份招股说明书，中信建投 0 50 100 150 200 250 300 350 保守情况乐观情况 12 行业深度报告建筑材料请参阅最后一页的重要声明根据金博