碳纤维由于其优异的力学性能，比铝轻，但比铁强，具有高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优良特性，广泛应用于各行业，成为21世纪的“新材料之王”。
2024年以来，国内碳纤维产能扩张加速，2024年国产碳纤维用量达到45万吨，首次高于进口量。 多家碳纤维制造商已宣布扩大生产规模。 碳纤维产业链长，壁垒高。 上游聚丙烯腈基性能优越，已成为碳纤维市场的主流，占全球市场的90%。 与小丝束相比，中游大丝束碳纤维可以大大提高碳纤维在同等生产条件下的单线生产能力，实现生产成本的低下，拓宽下游企业应用碳纤维的积极性，开启国内企业的产业化。
行业背景
军材产业链初步完善
复合纤维材料：关键战略材料
复合定义：
它是由不同材料（包括金属、无机非金属和有机高分子材料）相互作为基体或增强物，通过物理和化学方法在宏观尺度上复合而成的新型材料。 纤维增强复合材料是高性能复合材料的重要结构。 这种复合材料的增强材料主要是一些高性能纤维。
复合材料的分类：
目前，三大高性能纤维是碳纤维、芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维。 凭借其优异的性能，这三种纤维及其复合材料在国防和军工领域的应用深度和广度不断提高。 除了这三类纤维外，与石英纤维和陶瓷纤维相关的复合材料也有相应的军事应用场景。
从三种高性能纤维的地位来看，碳纤维和超高分子量聚乙烯纤维的出现在一定程度上压缩了芳纶纤维的应用，但由于纤维性能的差异，三者在不同的应用场景中也具有不可替代的地位，有时甚至一起使用。
材料特性：黑色，具有优良的物理和化学性能**
碳纤维（CF）是由有机纤维（粘胶基、沥青基、聚丙烯腈基纤维等）在高温环境下开裂碳化形成碳骨架结构，其碳质量分数在95%以上的特种无机纤维，以其优良的物理化学性能被称为“黑色**”碳纤维一般不直接使用， 通常以碳纤维为增强材料，与树脂、金属、陶瓷等基体结合形成碳纤维复合材料。
分类：按前驱体类型分类
碳纤维的原丝主要包括聚丙烯腈（PAN）原丝、沥青纤维和粘胶长丝，这三类原丝生产的碳纤维分别称为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。
碳纤维产业链
产业链：核心碳纤维制备技术壁垒高
碳纤维行业的生产制造过程长，工艺多而复杂，资金、技术和生产壁垒非常高。 聚丙烯腈基碳纤维的生产主要分为两步：第一步是将基本石化产品聚丙烯腈聚合纺丝形成碳纤维原丝;第二步是前驱体完成后，送入氧化炉得到预氧化纤维（俗称预氧化长丝），预氧化长丝进入炭化炉得到碳纤维，通过表面处理、上浆即可得到碳纤维。
对于聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，上游原丝制备技术是其制备的核心。 碳纤维的强度很大程度上取决于前驱体的微观形貌结构及其致密性。 以质量为先导，是工业化的前提，是稳定生产的基础。 碳纤维可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料;碳纤维与树脂、陶瓷等材料结合形成碳纤维复合材料，最终通过各种成型工艺获得下游应用所需的最终产品。
工艺：前驱体制备
前驱体生产主要包括丙烯腈的聚合和纺丝。 在聚合过程中，将丙烯腈单体、共聚单体、引发剂和溶剂放入聚合釜中，得到聚丙烯腈原液。 在纺丝过程中，聚丙烯腈原液通过不同孔量（3000、6000、12000等）的纺丝喷嘴纺丝，制备不同类型的前驱体（3K、6K、12K等），通过多级洗涤将前驱体缠绕成轴，以减少前驱体中的溶剂残留，干燥致密，收卷。
工艺：碳化
碳化主要包括前驱体的预氧化、碳化、施胶、石墨化等步骤;成品前驱体首先通过多级氧化炉，在空气气氛下反应，得到预氧化丝随后，在氮气的保护下，将预氧化长丝分别进行低温碳化和高温碳化，得到碳丝最后对表面进行处理和上浆，最后通过干燥制备碳纤维制品在预氧化和碳化过程中，长期高温环境施工会产生大量的能源消耗，而温度控制和时间控制是影响碳纤维成品质量的关键因素。
成本分摊：能源、原材料、设备占多数
根据生产工艺各环节的分离：前驱体成本、预氧化碳化处理成本较高，其中前驱体主要包括丙烯腈等原料成本和前驱体制造成本，占成本比例最高，而预氧化碳化处理需要高温、高能耗， 所以成本也很高。
按成本构成类型拆分：能源、原材料、设备成本相对较高，占比大致相同。 2% 和 182%。原料丙烯腈用于生产碳纤维，据吉林碳谷年报显示，每吨原丝需095-1.丙烯腈0吨;同时，生产线设备价值高，能耗高，因此相应的设备成本和能源成本都很高。
降低成本的途径和投资机会
碳纤维下游应用
全球：需求稳步增长，风力发电、运动休闲和航空航天是主要组成部分
全球碳纤维市场稳步扩张：根据赛赛碳纤维的《全球碳纤维复合材料市场报告》，2024年全球碳纤维市场需求量为135万吨，同比增长+144%， 市场规模 4386亿美元，+290%，碳纤维需求在应用领域的不断扩大下稳步增长，2008-2024年需求CAGR将达到98%。
风力发电机叶片是最大的应用领域，占比26%;运动休闲占比18%，航空航天占比15%，这三个领域的应用占比超过一半。
中国：全球最大消费市场，增速超过全球平均水平
我国碳纤维需求量居世界第一，内需增速高于世界：根据赛赛碳纤维的《全球碳纤维复合材料市场报告》，2024年国内碳纤维需求量约为744万吨，同比增长+193%，2008 年至 2022 年的需求复合年增长率达到 171%，增速明显高于海外98%的复合增长率。 2024年，国内碳纤维需求量将占全球总量的55%左右1%，较早期约20%大幅提升，已成为全球最大的碳纤维消费市场。
供需：全球最大生产国进口依存度减弱
截至2024年3月，我国碳纤维年产能已达10320,000 吨，高于 2021 年底的 6 吨27万吨，增长约65%。 按运营能力分，2024年中国大陆运营产能为112万吨，约占全球产能的43%3%，远高于480,000吨。
22H2库存压力激增，持续到23Q1，拖累业绩：碳纤维生产成本和单价居高不下，限制了其下游应用领域的拓展，尤其是对成本敏感的民用工业领域。 作为碳纤维最大的市场，2024年风电装机量将低于预期，投标量将大幅下降，整机厂降低成本的需求将增加，这将严重限制碳纤维渗透率的提升。 主市场需求萎缩叠加新增产能集中释放，产能消化难度加大，22H2行业库存快速上升，23Q1库存水平仍居高不下。
碳及碳复合材料：多领域应用驱动需求增长，光伏是核心驱动力
碳-碳复合材料具有优异的性能，主要用于制动盘、航空航天部件和光伏用单晶硅片拉丝炉的热场系统。 假设光伏热领域对碳-碳复合材料的需求量约占碳-碳复合材料总需求量的83%，*随着光伏装机量的高速增长和碳基热场渗透率的不断提高，国内碳-碳复合材料领域对碳纤维的需求量约为160,000吨。
压力容器：储氢钢瓶的未来想象是广阔的
目前已商品化的高压储氢钢瓶有I.型、II.型、III.型和IV.型四种：加氢站通常采用纯钢制成的I.型钢瓶和II.型钢瓶（钢衬、纤维箍缠绕），工作压力为175-30MPa，尺寸较大;车载储氢瓶主要分为III型瓶和IV型瓶，以碳纤维增强塑料材料为基材，III型瓶内胆为金属，是我国氢燃料电池汽车搭载的主要气瓶，IV型瓶内胆为塑料，外侧采用碳纤维增强塑料缠绕加工而成， 已在国外申请，尚未在中国获批。
航空航天：高附加值行业，当前核心焦点
碳纤维是航天飞机的理想轻量化材料，军用+民用飞机复合材料的渗透率不断提高：碳纤维在航空航天领域的应用主要包括二次承重部件和主要承重部件，使用碳纤维可以在保证强度的前提下，使飞机结构材料重量减轻20%至40%， 从而将飞机的整体重量减轻6%至12%，显著降低飞机的燃油成本，提高飞机的性能和经济效益。C919碳纤维复合材料占整机重量的12%，此外，碳纤维复合材料还广泛应用于航空航天领域的喷嘴、喉衬、鼻锥、刹车盘等。
交通建设：汽车轻量化长期空间大
碳纤维在交通建设领域的应用主要包括建筑加固、汽车、船舶、轨道交通等：建筑加固是碳纤维应用较早的下游应用领域，主要包括桥梁加固、管道修缮、房屋加固等，主要中间产品有碳纤维编织布（单向布）、拉挤碳板、 等。 2024年，国内建筑领域碳纤维使用量约为3000吨，仅占42%，而目前碳纤维在船舶和轨道交通上的使用量相对较少，占比不到1%，主要用于竞赛船、超豪华游艇、高速客船和军用船舶。
碳纤维市场格局
竞争格局：国内外产业集中度极高
全球国内产业集中度较高，2024年CR5分别达到57%和79%。 全球排名前五的公司分别是日本东丽（美国Zoertech被东丽收购）、吉林化纤、美国赫斯特、东宝帝一和三菱，2024年合计运营能力和并购能力为11家83万吨，总市场占有率57%。 《全球碳纤维复合材料市场报告》数据显示，国内企业数量较少，集中度高于海外，2024年中国碳纤维行业产能为79%，其中头部厂家主要为吉林化纤、中孚神鹰、宝晶、新创碳谷和江苏恒申。
竞争格局：低端同质化，高端依赖进口
国内有多家碳纤维上市公司，覆盖了从原丝到应用的全产业链。 从业绩来看，大部分上市碳纤维企业利润极高，2024年净利润率一般在30%左右;中建科技的净利润率甚至达到了恐怖的75%。
景泰投资建议
【投资逻辑】。
1）高端国产替代：航空航天用高端碳纤维产能不足
2）扩大平价的应用领域：规模效应、设备国产替代、工艺优化等成本降低路径清晰，碳纤维的下降可进一步开拓应用面。
[投资策略]。
1）主链一级投资机会不足：从原丝生产到碳纤维、预浸料，一方面规模效应可以显著降低成本，产业链也开始垂直整合另一方面，技术的积累需要深厚的经验，先发优势显著。 几家已经上市的龙头企业具有绝对优势，缺乏一级投资机会，只有少数未上市的公司还有上市机会，但从估值来看，投资价值并不大。
2）作为工业操作具有显着优势：
1）盈利能力强，中建科技专业从事航空航天碳纤维的净利润率高达75%，其他公司净利润率一般在30%左右;
2）业务稳定性强，规模效应形成后产业集中度高，技术壁垒、工艺壁垒、客户壁垒进入壁垒高
3）持续增长：中短期风电、光伏、航空航天从长远来看，氢能、汽车轻量化等，有着广泛的应用。