军民两用高性能碳纤维龙头光威复材深度研究报告

（报告出品方/作者：西南证券，沈猛）

1、军民两用高性能碳纤维龙头

威海光威复合材料股份有限公司（简称“光威复材”）前身是威海市碳素渔竿厂，设立 于 1992 年 2 月 5 日，1998 年建设了国内首条宽幅碳纤维预浸料生产线，2002 年成立拓展 纤维子公司，是我国首家从事碳纤维研发生产的民营企业，自此公司的主营业务从渔具转为 材料业务，2014 年改制为股份有限公司，2017 年在深交所敲钟上市，是国内碳纤维行业第 一家 A 股上市公司。光威复材是专业从事原丝、碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料、玻璃 纤维预浸料、碳纤维复合材料制品及碳纤维核心生产设备的研发、生产与销售的高新技术企 业，也是目前国内碳纤维生产品种最齐全、生产技术最先进、产业链最完备的龙头企业。

公司发展和整体布局实行“521”发展战略，即坚持五大产业、两个平台和一个园区的 发展战略。五大产业是生产主体，具体包括以碳纤维和织物为主体的拓展纤维板块，以碳纤 维预浸料为主体的通用新材料板块，以风电碳梁、建筑补强板、支撑杆等拉挤工艺成型产品 为主体的能源新材料板块，以碳纤维复合材料为主体的复合材料板块，以碳纤维及复材生产 设备为主体的光威精密机械板块。两个平台是研发平台，即以碳纤维国家工程实验室和碳纤 维技术创新中心为主体的碳纤维研发平台和以国家企业技术中心、工程设计中心、重点实验 室等为主体的复合材料研发平台。一个园区是孵化园区，即依托碳纤维产业园设立碳纤维产 业孵化园区，对碳纤维及复材制品领域的尖端技术、产品和人才进行开发、孵化和吸收。

股权结构：光威复材第一大股东为光威集团，持股比例达 37.33%。其中光威复材实际 控制人陈亮先生持有光威集团 39.89%的股份，陈亮系光威集团创始人陈光威之子，陈光威 次子陈洞亦持有光威集团 39.89%的股份。另外，光威复材董事长卢钊钧先生持股比例为 1.08%，公司董事李书乡持股比例为 0.75%。子公司方面，拓展纤维是公司研发、生产和销 售碳纤维及织物的经营主体，光威精机负责碳纤维全生产线的设计、加工、制造、安装、调 试等一体化实现工作，光威能源新材料单独负责风电碳梁业务。

公司主营业务结构：碳纤维及织物、风电碳梁和预浸料三大业务板块构成了公司主要的 收入和利润来源。收入方面，2021 年 H1 碳纤维及织物实现营收 7.3 亿元，占比 57%，碳梁 收入 3.1 亿元，占比 24.4%，预浸料收入 2 亿元，占比 15.5%。毛利方面，由于碳纤维及织 物主要供给军方，产品附加值及利润水平较高，为公司贡献了丰厚的利润，2021 年 H1 该项 实现毛利 5.5 亿元，占比高达 85.5%，碳梁及预浸料毛利贡献分别为 5.4%和 9.1%。

公司业绩状况：公司 2018-2020分别实现营收 13.6、17.2和 21.2亿元，同比增长 43.6%、 25.8%和 23.4%；对应归母净利润 3.8、5.2 和 6.4 亿元，同比增长 58.8%、38.6%和 23%， 2018 年业绩增速较高主要系风电碳梁业务呈爆发式增长，带动公司收入体量大幅扩增，同 时增值税退税、科研项目经费等其他收益项增加较多，有效增厚了公司业绩。2021 年前三 季度公司实现营收 19.6 亿元，同比增长 22.4%，实现归母净利润 6.2 亿元，同比增速 17.9%。

公司盈利状况：公司 2018-2021年前三季度毛利率分别为 46.7%、48%、49.8%和 47.6%， 总体呈逐年稳步提升态势；同区间净利率分别为 27.6%、30.4%、30.3%和 31.4%，期间费 用率分别为 21.4%、18.8%、19.5%和 11.5%。2018 年由于低盈利性的风电碳梁业务比重大 幅上升，拉低了公司综合毛利率水平，且销售、管理及研发开支均有明显增加。2021 年前 三季度公司碳梁业务因受原材料供应紧张、出口汇率波动等因素影响增速有所放缓，同时因 原料涨价过多而终端售价保持相对刚性，碳梁盈利能力受损，带动总体毛利率水平下降。另 外，办公费及研发费用项开支缩减，总体费用率降幅明显。

2、行业分析：碳纤维高成长可期，国产化势在必行

2.1 行业概况：产品特性、上下游及成本结构

碳纤维是由聚丙烯腈、沥青或粘胶等有机母体纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量 在 90%以上的碳主链结构无机高分子纤维，外观呈黑色。碳纤维具备出色的力学性能和化学 稳定性，密度比铝低，强度比钢高，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比强度（强 度/密度）和最高比模量（模量/密度）的纤维，同时还具有耐腐蚀、耐高温、耐疲劳等特性 以及良好的可加工、可设计性，因而广泛应用于航空航天、国防、能源、体育用品、汽车工 业、轨道交通、建筑补强等领域，是一种发展国防军工和国民经济亟需的战略性新兴材料。

完整的碳纤维产业链包含从原油到终端应用的完整制造过程。首先从石油、煤炭、天然 气等化石燃料中制得丙烯，并经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈经聚合和纺丝工序得到聚丙烯 腈原丝，原丝再经过预氧化、低温和高温碳化过程得到碳纤维，碳纤维可加工成碳纤维织物、 碳纤维预浸料等制品，然后与树脂、陶瓷等材料结合形成碳纤维复合材料，最后由各种成型 工艺得到终端工业产品。

碳纤维产业链的生产流程大致可以分为原丝、碳纤维（及石墨纤维）、碳纤维织物、碳 纤维预浸料、碳纤维复合材料制备这五大工艺流程。具体来看：

（1）原丝制备：原丝生产环节主要包括聚合和纺丝两个工段。在聚合工段，原丝生产 企业对外采购丙烯腈、溶剂等原材料，然后将原料丙烯腈单体、溶剂（多使用二甲基亚砜 /DMSO）、共聚单体和引发剂偶氮二异丁腈按照一定的配比投料进入聚合釜，在一定温度下 进行溶液聚合反应，随后进行脱单、脱泡等处理得到聚丙烯腈原液。在纺丝工段，聚丙烯腈 原液通过湿纺工艺或干湿纺工艺形成原丝，喷丝产生的原丝在凝固浴中凝固成型，成型后的 原丝采用设定温度进行水洗，以降低原丝中 DMSO 的残留量，水洗后进行热水牵伸，再经 过上油、干燥致密化，达到防黏隔离和降低摩擦的作用，最后再经过蒸汽牵伸并将原丝卷绕 成轴。

（2）碳纤维（碳丝）制备：碳纤维生产环节主要包括预氧化和碳化两个工段。成品原 丝经过多段氧化炉在空气气氛下反应得到预氧丝，预氧丝在氮气保护下分别经过低温碳化、 高温碳化后得到碳丝，随后经表面处理后进行上浆、然后烘干得到碳纤维产品。有时为进一 步提升产品的弹性模量，将高强型和高强中模型碳纤维在氮气气氛下经 2000°C 以上的温 度进行石墨化处理，之后再经过表面处理、上浆和干燥得到石墨纤维。

（3）碳纤维织物制备：碳纤维织物是通过连续碳纤维的相互交叉、绕结等构成的片状 材料，按生产工艺的不同又分为机织物和经编织物，按照花纹可以分为平纹、缎纹、斜纹等 多种类型。

（4）碳纤维预浸料：预浸料是原材料到最终复合材料制品的一种重要中间产品，它的 制造方法主要是将连续整齐平行的增强纤维牵引，通过与树脂基体充分浸润收卷成卷材。预 浸料是最基础的一款复合材料，过去几乎所有复合材料都是由预浸料经设计、铺层、热压罐 等工艺制成的，后来拉挤、缠绕等新工艺的出现使得复合材料的生产可以绕开预浸料这一步 骤。预浸料分为单向纤维预浸料（单向承力）和纤维织物预浸料（双向承力），制备方法有 树脂溶液法和树脂热熔法，其中热熔法为生产预浸料的主要工艺，可进一步分为一步法和两 步法，两步法将预浸料的生产拆分为涂膜和预浸两步骤。

（5）碳纤维复合材料：碳纤维复合材料主要以碳纤维为增强材料，以树脂等作为基体， 经复合制成的结构或功能材料。复合材料成型工艺种类繁多，囊括了手糊成型、喷射成型、 缠绕成型、拉挤成型、模压成型、树脂传递模塑成型（RTM）、HP-RTM、热压罐成型、液 体模压成型（LCM)等多种工艺技术。

碳纤维可以按照原丝类型、制造方法、性能、丝束规格等不同维度分类。从原丝类型来 看，目前聚丙烯腈（PAN）基碳纤维凭借相对简单的生产工艺和优异的结构及功能特性，已 成为碳纤维发展和应用的主要品种，产量占碳纤维总量比重超九成。从力学性能来看，参照 国家标准碳纤维可分为高强型（GQ）、高强中模型（QZ）、高模型（GM）和高强高模型（QM） 四大类，模数和强度越高需要的工艺技术越复杂。从丝束规格来看，碳纤维可分为小丝束和 大丝束，其中小丝束纤维具体包括 24K 及以下的型号，性能优异、产量低、成本高，通常用 于航天军工等高科技领域，又称为“宇航级材料”；24K 以上的为大丝束纤维，性能及制造 成本相对较低，主要应用于工业领域，又称为“工业级材料”。

碳纤维营业成本构成中，制造费用占比最重。制造费用中电力和折旧费为主要支出项， 这是由于碳纤维生产涉及大量高温加热环节，因此需耗用较多燃料动力，主要用电，另外还 有天然气、蒸汽等，同时碳纤维生产具有占地面积大、设备价值高等特点，导致折旧摊销费 用较高。其次为直接材料占比，生产 PAN 基碳纤维的主要原材料为丙烯腈、二甲基亚砜 （DMSO）等，均为大宗化工原料，价格随石油化工行业波动。碳纤维织物方面，碳纤维织物通过领用碳纤维经编织设备加工而成，其成本构成中 90%以上为碳纤维材料成本，直接人 工和制造费用占比很低。制品方面，预浸料及碳纤维复合材料制品，其成本构成中直接材料 占比较高，除碳纤维以外，还包括树脂、离型纸、PE 膜等。（报告来源：未来智库）

2.2 需求端：国内消费结构优化升级，国产替代进程提速

全球碳纤维需求增速稳健，应用集中在中高端领域。目前全球碳纤维及复合材料已在各 个领域广泛应用，截至 2020 年，全球碳纤维需求量约为 10.7 万吨，同比增长 3.1%，近五 年复合增速约为 9.3%。其中，风电叶片用量最多，约为 3.1 万吨，占比 28.6%，其次为航 空航天（占比 15.4%）、体育休闲（占比 14.4%）和汽车（占比 11.7%）。由于民航用碳纤维 是全球消费市场的一大重要组成，在 2020 年疫情冲击下该应用板块遭受重创，导致 2020 年全球碳纤维增速显著放缓。根据赛奥碳纤维预测，到 2025 年全球碳纤维消费量预计将达 到 20 万吨，对应 5 年复合增速 13.3%，到 2030 年全球碳纤维消费量将达到 40 万吨，对应 2025-2030 年复合增速约为 14.9%。

国内碳纤维需求加速释放，碳纤维国产化率大幅提高。截至 2020 年，我国碳纤维需求 量约为 4.9 万吨，同比增长 29%，近 5 年复合增速约为 23.8%，其中，2020 年国产碳纤维 需求量约为 1.9 万吨，占国内总需求量的 37.9%（2016 年国产碳纤维占比为 18.4%），近 4 年复合增速高达 50.6%，国产碳纤维增势尤为强劲。2020 年国内碳纤维最重要的应用方向 为风电叶片，合计用量 2 万吨，占比 40.9%，其次为体育休闲，占比 29.9%。根据赛奥碳纤 维预测，到 2025 年国内需求量将达到 14.9 万吨，对应年复合增速 25.1%，其中国产碳纤维 需求量将达到 8.3 万吨，对应年复合增速 35%。

国内碳纤维产业结构升级+国产替代趋势明显。与国外市场相比，国产碳纤维长期围绕 体育休闲等低附加值领域，随着国内企业逐步实现自我技术研发和升级，产品质量和稳定性 不断改良，国产碳纤维逐渐开始从低端迈向中高端应用，未来在航空航天、压力容器、碳/ 碳复合材料等高附加值领域的应用前景广阔。另一方面，由于美国、日本等发达国家长期对 华封锁航空航天及国防军工所用的高端碳纤维产品、技术及装备，严重制约了国内相关产业 的发展，尤其在 2020 年疫情期间，日美等国更是进一步缩紧了对国内碳纤维的供应（标志 性事件为东丽的“断供”），叠加海外贸易本身也受到疫情的严重影响，导致国内需求缺口明 显扩大，此次事件后很多终端客户意识到了原材料来源可靠性的重要性，从而进一步催生了 国产替代的需要，刺激中国企业加快自主研发和规模化生产的脚步。

国产碳纤维应用广泛，前景明朗。短期来看，风电叶片仍将是我国重要的碳纤维增量市 场，增长确定性强；压力容器及碳/碳复合材料在氢能及光伏产业的强力拉动下持续放量可 期；体育休闲及建筑补强板块也呈现出稳健的增长态势。此外，航空航天、轨道交通等领域 将有力支撑起碳纤维中长期的终端用量。

2.2.1 风电叶片：支撑碳纤维发展的重要引擎

海上风电和陆上低风速风场共同推动了叶片大型化发展。随着我国陆上富风地区的风电 装机容量趋于饱和，海上风电和陆上低风速区域风电产业的发展重要性不断提高，由于这些 区域对风力发电装置的风能捕捉能力要求较高，风机单机容量及发电功率趋于增大，而风电 叶片作为机组中有效捕获风能的关键部件，叶片长度也随着发电效率的增大而不断增长。

由叶片大型化带来的尺寸和重量间的矛盾激化，催生了对高性能复合材料的需求。由于 叶片扫风面积与叶片长度的平方成正比，而叶片的重量与长度的立方成正比，也就意味着， 当叶片长度增加时，叶片重量增加的速度要快于风能提取的速度，因此需要更为轻质的材料 来减轻叶片的重量。与此同时，大尺寸叶片对于材料的性能要求更为苛刻，要求其在实现减重效果的同时还能满足刚度和强度的要求。对此，传统的玻璃纤维复合材料（GFRP）在大 型叶片制造中已逐渐显现出力学性能上的不足，为了满足大功率风力发电装置的要求，最行 之有效的方法就是在梁帽等关键结构上采用碳纤维复合材料（ CFRP），总结下来碳纤维的应 用优势主要体现在四个方面：

（1）提高叶片刚度，减轻叶片重量。碳纤维的密度比玻璃纤维小约 30%，对于相同功 率机组的风电叶片，碳纤维的使用可使叶片的重量大幅下降，如中材科技开发成功的 3MW 级 56mCFRP 风电叶片，相比市场上同型号的全玻璃纤维风电叶片，每套叶片可减轻 6t 的 质量。同时 CFRP 的比强度约为 GFRP 的 2 倍，比模量约为 GFRP 的 3 倍，大型叶片使用 碳纤维增强可充分发挥其轻质高弹的优点。

（2）节省发电成本、叶片制造及运输成本，综合应用成本下降。一方面，可以利用 CFRP 来制作适用于低风速地区的大直径叶片，降低风力发电成本。另一方面，尽管 CFRP 较 GFRP 价格更为昂贵，但当叶片超过一定长度时，使用 CFRP 叶片的总体效益更好，因为碳纤维质 量较轻，风机设计、建造及运输安装的难度降低，相应的成本也有所节省，可以抵消掉叶片 使用碳纤维材料所增加的支出。从制造工艺来看，2015 年以前碳纤维叶片的生产工艺以预 浸料或织物的真空导入为主，2015 年后 vestas 突破了大丝束碳纤维拉挤梁片工艺，通过将 整体化成型的主梁主体受力部分拆分成标准件再一次组装成型，大大提升了生产效率，碳纤 维应用成本显著降低，从而明显推动了碳纤维在风电叶片领域的应用和推广。

（3）提高风能利用效率。使用碳纤维后，叶片质量的降低和刚度的增加改善了叶片的 空气动力学性能，减少了对塔架和轮縠的负载，从而使风机的输出功率更平滑更均衡，提高 了风能利用效率。同时，可以利用碳纤维轻质高强的特性将叶片做得更薄，外形设计更有效， 叶片更细长，也提高了能量的输出效率。

（4）提高叶片对恶劣环境的适应性，延长使用寿命。风机长期在恶劣的自然条件下工 作，并且 24 小时都处于工作状态，湿度、疲劳、暴风雨和雷击等因素都可能使风电叶片受 损，运转效率也会逐渐降低。CFRP 具有较高的抗压缩强度和优良的抗疲劳特性，且对酸碱 盐具有良好的耐腐蚀性，使用碳纤维和树脂复合而成的材料能够有效提高叶片的抗磨损能力， 延长其使用寿命。

随着全球节能减排的大力推广，风能产业成长势头迅猛。2015 年 vestas 创造性地开发 出碳梁工艺，显著降低了碳纤维应用于风电叶片的整体成本，自此开启了碳纤维在风机叶片 上的规模化应用，同年风电叶片成为全球碳纤维用量最大的分市场。Vestas 凭借此项技术基 本垄断了风电碳纤维市场，2018、2019 两年全球风电碳纤维需求总量分别为 2.2 和 2.6 万 吨，其中来自 vestas 的份额高达 91%和 86%。中国市场从 2016 年起加速崛起，背后的主 要驱动同样来自于 vestas 订单量的爆发式增长，加上国际风电主机厂逐渐将碳纤维拉挤板代 工从欧洲迁向国内，风电板块开始成为国内碳纤维行业增长的主要引擎，目前国内风电碳纤 维全部供应给以 vestas 为主的国外主机厂，国内风电厂家尚未形成对碳纤维的批量需求。

后续来看，风电碳纤维的长期增长动力一是来自于风电总装机容量的持续增长，二是碳 纤维用于风电叶片制造的渗透率的提升。

未来市场增量一：全国风电装机量的长期快速增长。双碳目标的制定为我国风力发电产 业创造了战略性发展机遇，国内总体的风电规模有望快速稳步扩大，带动风电碳纤维使用规 模同步扩张。根据《风能北京宣言》，2021-2025 年我国年均新增装机至少要达到 50GW， 2025 年以后年均新增装机至少 60GW，到 2030 年至少达到 800GW 装机容量，到 2060 年 至少 3000GW 装机量；其中，2021-2030 年海上风电新增装机累计将达到 60GW 左右。

未来市场增量二：vestas业务订单量的稳健增长。凭借拉挤梁片这项创新型技术成果， vestas 一跃成为全球风电巨头，近年来保持着快速增长势头。Vestas 业务量的稳健扩张也明 显推动了碳纤维在风电叶片领域的应用。现阶段 vestas 碳纤维主要供应商为卓尔泰克等国外 大丝束碳纤维品牌，江苏澳盛和光威复材两家企业作为 vestas 主要的碳梁供应商（两家合计 占比约 55%），进口指定品牌的碳纤维（卓尔泰克、三菱、西格里、中国台湾台塑等境外企业） 后加工成碳梁再出口全球各地，国产碳纤维并未在风电领域真正投入使用。但受 2020 年“断 供”事件的影响，光威已开始加速布局上游大丝束碳纤维产能项目，国产碳纤维在 vestas 供应体系中的份额将呈现缓慢上升的趋势。

未来市场增量三：vestas之外的其他风电主机厂大规模采用碳纤维碳梁技术制造叶片。 vestas 的碳梁专利限制了其他风电厂家使用碳梁技术商业化生产风电叶片，该项专利预计于 2022 年 7 月到期，届时其他风电制造商有望快速采用碳梁技术制造叶片（风电碳梁技术壁 垒较低），以此提升叶片性能并降低成本，碳梁技术的进一步普及将有效带动叶片中碳纤维 使用比例的提高。

2.2.2 体育休闲：国内碳纤维市场的发展根基

体育休闲用碳纤维市场发展态势平稳。随着体育运动事业的发展，对体育器材各项性能 的要求越来越高，用轻质高强高模、耐腐蚀的碳纤维增强复合材料制成的体育器材已成为体 育用品产业发展的主流。无论是从全球还是中国来看，体育休闲用碳纤维市场均已处于平稳 发展的阶段，总量规模较大，增长速度趋于平缓，全球及国内市场近五年复合增速分别为 6% 和 9.4%。现阶段全球超 90%的碳纤维体育器材加工是在中国大陆和中国台湾完成，体育器 材不仅是碳纤维的传统主流应用市场，也是中国碳纤维产业发展的根基。预计未来很长一段 时间内体育休闲子板块仍将保持稳健的增长节奏。

CFRP 制成的体育器材性能优越，适用于高端体育休闲产业。体育器械用材经历了从木 材、竹材到钢材、不锈钢材、铝合金等金属材料再到先进复合材料的过渡，使用 CFRP 等增 强复合材料代替传统的金属和木材器材好处颇多，由于其具有良好的强度、韧性和弹性，并 且具备轻量化、减震、抗疲劳、热稳定性佳、耐磨、耐腐蚀、易加工设计等优势，在改善和 提升运动器械性能的同时，最大限度地降低了运动给人体造成的伤害。现阶段 CRFP 主要应 用于高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行车架、滑雪板、赛艇等高端体育休闲市 场，对应消费人群的价格敏感度相对较低。

2.2.3 航空航天：发展潜力巨大的增量市场

碳纤维凭借质轻、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等属性，在航空航天领域的应用正在逐渐扩 大，以碳纤维为主的先进复合材料已成为继铝、钢、钛之后应用在飞机上的第四大结构材料。 使用碳纤维复合材料替代钢、铝等常规材料，可使飞机减重 20%-40%，飞机结构材料约占 起飞总重量的 30%，减轻结构材料的重量好处颇多，对于军用飞机而言，减重在节省燃油的 同时扩大了作战半径，提高了战场生存力和战斗力；对于客机而言，减重在节省燃油的同时 提高了航程和净载能力，具有显著的经济效益。此外，复合材料还克服了金属材料易疲劳、 易腐蚀的缺点，增加了飞机的耐用性，其良好的成型性也使得结构设计成本和制造成本大幅 降低。

全球来看，航空航天领域已成为碳纤维主要的应用场景之一，截至 2020 年，航空航天 碳纤维用量约为 1.6 万吨，占比 15%。由于航空航天用到的碳纤维产品为技术含量及附加值 较高的小丝束纤维，价格在 60 美元/公斤左右，明显高于其他领域使用的碳纤维价格，因此 航空航天板块总产值最高，在 10 亿美元左右，占比 37.7%。碳纤维在该领域的应用可进一 步分为商用航空和军用航空，以民用客机为主的商用市场是主要的需求增长引擎。

高端碳纤维的制造技术及产能基本垄断在东丽、赫氏等日美先进企业手中，这些国家长 期对华封锁航天军工用碳纤维产品、技术及装备，导致国内在高端应用方面的研发及工艺迟 迟未有突破。近年来，随着光威复材、中简科技等国内头部企业率先攻克航天用碳纤维技术， 国内航空航天用碳纤维市场开始加速发展，近 5 年复合增速约为 27.7%，截至 2020 年底，该板块用量达 0.2 万吨，占比仅有 3.5%，相较国际规模水平仍有一定差距，未来发展空间 广阔。

后续来看，我国航空航天用碳纤维的增量主要来自于三方面，一是碳纤维复合材料应用 比例的不断提升，二是民用、军用飞机订单量的持续稳定增长，三是国产碳纤维对进口材料 的逐步替代。

（1）碳纤维在军机和民机上的应用比例持续提升。碳纤维凭借轻质、高强等优异特性 在航空航天领域得到了广泛应用和快速发展，应用部位从受力较小或非承力部件，过渡到次 承力结构，再到主要承力结构，使用范围不断扩大，用量快速增加。军机方面，美国 F-14A 战机碳纤维复材用量仅 1%，到 F-22 和 F-35 等第四代战斗机时用量占比分别达到 24%和 36%；我国目前最先进的四代战斗机歼-20 的碳纤维使用比例为 27%，此前第三代战斗机歼 -10 和歼-11 的占比仅有 6%和 10%。民机方面，早期的 A310、B757 和 B767 碳纤维复材 占比仅 5%~6%，而最新的以空客 A350 和波音 B787 为代表的民用飞机复材用量均达到了 50%以上。

（2）我军战斗机更新换代有望推动航空用碳纤维市场规模扩张。根据《世界空军力量 2021》，2020 年中国军机数量为 3260 架，世界排名第三，但仅有美国的 25%。以战斗机为 例，美国战斗机主要以 F-15、F-16 和 F-18 为代表的三代机为主，约占 62%，部分空军和 海军已使用以 F-22 和 F-35 为代表的四代机，约占 15%；而我国解放军战斗机以歼-7、歼-8 为代表的二代机为主，占比 36%，以歼-10、歼-11 和歼-15 为代表的三代机占比 40%，歼-20 和歼-31 为代表的四代机尚未大规模投入使用。我国战斗机更新换代的需求极为迫切，考虑 到新机型复材结构占比更高，新机型列装将带来可观的碳纤维用量。预计 2021-2030 年以歼 -20 为主的四代机将新增 400 架，三代机新增约 1000 架，对应碳纤维用量约 1162 吨，市值 35 亿元。（报告来源：未来智库）

中国民航业稳健发展，叠加国产大飞机进展顺利，为碳纤维贡献巨大的市场空间。我们 综合商飞和波音对未来 20 年中国民航市场的预测，得出单通道客机交付量预计约为 6393 架，宽体客机交付量 1743 架。由于单通道客机的复材使用量相对较低，假设用量占比为 12%， 宽体客机的用量占比为 50%，测算得出未来 20 年我国民航用碳纤维的需求量为 5.2 万吨， 按照 1200 元/kg 的单价得出对应市场规模约为 627 亿元。

国产大飞机方面，中国商飞自主研发的 C919 大型客机是建设创新型国家的标志性工程， 其中先进材料为首次在国产民机中大规模应用，先进复合材料在机体结构用量达到 12%，截 至目前确定性订单量已达到 856 架，预计将在 21 年年底前首次交付使用。另外，商飞与俄 罗斯共同研制的 C929 机型中复合材料用量将超过 50%。两款机型按期交付将贡献可观的碳 纤维需求增量。预计未来 20年 C919 和 C929 的交付量分别为 2500 和 500 架，对应碳纤维 需求量约为 1.3 万吨，对应市场规模达到 160 亿元。

（3）民航客机及所用碳纤维材料的进口替代空间较大，对应碳纤维市场增长潜力十足。 材料方面，C919 所使用的先进复合材料目前由国外品牌提供，2012 年美国氰特与负责 C919 飞机制造的上海飞机制造工业公司签署了 10 年期的供货合同，为 C919 提供高性能结构复 材和胶黏剂，共计有 9 个预浸料和 7 个胶粘剂规范的产品通过认证并用于 C919 的各种结构 件。鉴于航空航天所用物资较为敏感，C919 碳纤维后续供应可能存在不稳定的风险，国产 材料的替代进程或加速启动。C929 目前仍处于设计阶段，该机型全部采用国产 T800 级碳 纤维材料，早在 2014 年商飞就组织上飞院、上飞公司、北研中心，并联合中航复材、强度 所等力量，共同研制攻关机身大型复材主承力结构部件。另外，客机方面，目前中国民航客 机仍然以波音、空客等进口客机为主，后续 C919 和 C929 等国产客机商业化进程逐渐开启， 替代进口客机的空间较大。

2.2.4 压力容器：氢能储运应用前景乐观

压力容器主要用于天然气和氢气储罐、高压储气罐、压缩天然气燃料罐、火箭发动机等 领域，目前该领域碳纤维最具发展前景的使用方向为储氢气瓶。近年来受氢能及燃料电池汽 车热度不断攀升的影响，全球压力容器用碳纤维市场的体量呈加快增长态势，截至 2020 年 底全球用量达到 8800 吨，2015-2020 年 CAGR 约为 15%，预计到 2025 年用量将增至 21897 吨，对应 CAGR+20%。国内市场增长势头更甚，随着国内双碳目标的制定以及氢能发展政 策的逐步加码，截至 2020 年底总用量约为 2000 吨，近五年复合增速 20%。我们认为在节 能减排的基调下，长期来看氢能应用快速增长的趋势将得以延续（主要是燃料电池汽车应用）， 该领域的碳纤维需求前景十分广阔。

氢能源开发备受重视，氢能储运是氢能大规模应用的关键前提。氢能被视为 21 世纪最 具发展潜力的清洁能源，其与氧气的燃烧产物仅为水，完全清洁绿色，同时还具有来源广（氢 是地球上储量最丰富的元素）、燃烧值高、无污染等优点。氢能的使用包括氢的生产、储存、 运输和应用等方面，其中生产是基础，储存和运输是进行大规模应用的前提。现阶段制氢技 术已相当成熟，但储运技术尚不够健全，从而限制了其终端应用，这是因为氢气分子尺寸较 小，导致其易渗透通过最常见的罐体材料，出现稳定的流失，同时由于氢气的可燃性（尤其 是当与空气接触时），致使其储运环节存在一定的安全隐患。因此，决定氢能应用的关键在 于安全、高效、经济、节能的氢能储运技术。

高压气态储氢是氢能储存的主导核心技术，储氢瓶是核心设备。当前储氢方式主要有高 压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和有机液体储氢等，其中高压气态储氢具有设备结构 简单、压缩氢气制备能耗低、充装及排放速度快、温度适应范围广等优点，是目前最成熟、 最常用的储氢技术。高压储氢瓶是高压气态储氢使用的核心设备，通常来说气瓶共分为四种 类型：全金属气瓶(I 型)、金属内胆纤维环向缠绕气瓶(II 型)、金属内胆纤维全缠绕气瓶(III 型)、 非金属内胆纤维全缠绕气瓶(IV 型)。Ⅰ和Ⅱ型气瓶重容比较大，储氢密度低，用于车载供氢 系统并不理想；III 和 IV 型可用于车载储氢，其中Ⅳ型瓶在国外尤其是在汽车领域已经成功 商用，而我国受制于碳纤维材料性能与纤维缠绕加工等工艺水平，目前还在大力发展Ⅲ型瓶。

碳纤维是高压储氢气瓶使用的重要材料。纤维复合材料缠绕气瓶即上述 II 型、III 型和 IV 型瓶，其结构由内至外包括内衬材料、过渡层、纤维缠绕层、外保护层、缓冲层。选用碳纤 维作为增强材料，再通过缠绕成型技术制备的复合材料气瓶不仅结构合理、重量较轻，而且 具备良好的工艺性和可设计性，安全可靠且储存效率高。碳纤维在储氢瓶制备领域的应用空 间广阔。

燃料电池汽车产业的蓬勃发展助力储氢罐用碳纤维市场快速扩张。由于氢燃料电池能源 转化效率高，且在产生电能的过程中不产生碳排放，高度契合绿色低碳的发展方向，当下各 国政府都在大力支持燃料电池汽车行业的发展。根据《节能与新能源汽车技术路线图 2.0》， 我国计划到 2025 年燃料电池汽车保有量达到 10 万辆，到 2035 年达到 100 万辆。考虑到目 前我国普遍使用 35MPa 的 III 型高压车载储氢瓶，假设到 2035 年均采用该类气瓶，同时假 设平均一辆车搭载 5 个储氢瓶，测算得到 2020-2035 年燃料电池汽车储氢瓶用碳纤维需求量 在 30.8 万吨左右，假设其中自给率为 20%，则国产碳纤维需求量为 6.2 万吨，年均 0.4 万 吨。

2.2.5 轨道交通：碳纤维作为优选轻量化材料，发挥空间大

近年来我国轨道交通建设如火如荼，对所使用的材料要求亦越来越高，车体结构在追求 轻量化的同时还需要平衡好轻量化与强度、刚度、疲劳、腐蚀、噪声、防火、环保等各方面 的综合性能要求。现阶段轨道交通车辆所使用的材料主要有铝合金、不锈钢和碳钢等，然而， 铝合金车体存在应力腐蚀、外表处理困难、焊接要求高以及疲劳强度低等问题，不锈钢车体 存在密封性差、局部屈曲以及焊接变形等问题，碳钢车体存在易腐蚀、不利于轻量化、焊接 变形大等问题，现有材料暴露出的各种缺陷推动行业对 CFRP 等先进复合材料的应用需求愈 发迫切。

CFRP 具有比传统金属材料更好的比强度、耐腐蚀和耐疲劳性能，兼具尺寸稳定性和吸 能减振性，通过合理优化结构设计，减重效果可达 30%以上，可实现增速节能；通过一体化 成型工艺设计，可以减少零件连接，降低用工量，提高制造效率和工艺稳定性，提升安全可 靠性。先进复合材料尤其是 CFRP 已成为轨道交通产业下一步的重点研发方向。

CFRP 在轨道交通方向的研制和运用经历了从车辆内装设备、裙板、头罩等装饰件向车 体、转向架等大型承载结构的过渡。我国对轨道交通装备复合材料的研发工作起步相对较晚， 但进展迅速。中车四方研制的 500km/h 的高速列车用 CFRP 车头罩于 2011 年底正式装车试 运行；2016 年中车四方与上海晋飞合作研制出高速列车碳纤维/玻璃纤维复合材料设备舱， 已在大西线试装，同时该公司还完成了首列高速列车碳纤维卧铺车厢 900 个床位的安装试运 行；2018 年中车长客与江苏恒神研制出主承载结构均由 CFRP 加工成型的轻轨车车体，并 在武汉东湖线实现商业运营，同年，中车四方联合中德轨道联合研发中心（GG Rail）共同 设计开发了全碳纤维地铁车“CETROVO”，实现了 CFRP 在司机室、车体、转向架和设备舱部件等结构件中的全面应用；2019 年，中车研究院联合中车四方与 GG Rail 研制出高速 列车全碳纤维复合材料设备舱。

2.2.6 其他领域：碳/碳复材乘光伏东风、建筑补强增势平缓

碳/碳复材：碳/碳复合材料是以碳纤维为增强体，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，具有比重轻、热膨胀系数低、耐高温、耐腐蚀、摩擦系数稳定、 导热导电性能好等优良特质，是制造高温热场部件和摩擦部件的最佳候选材料，主要使用在 刹车盘、航天部件、热场部件等领域。2020 年受光伏行业高景气影响，基础原材料之一的 单晶硅炉需求猛增，单晶硅炉内主要有碳毡功能材料和坩埚、保温桶、护盘等碳/碳复合材料。 碳/碳复材为降低硅晶体制备成本、提高硅晶体质量提供了一个绝佳的解决方案，在晶硅制造 热场系统中对石墨材料部件的替代效应正在逐步强化，另外，作为单晶硅炉内的一种耗材， 其更换频率较高（基本 1-2 年一换），未来该市场对应需求规模庞大。

截至 2020 年底，全球碳/碳复材碳纤维用量为 5000 吨，同比增速 78.6%，在碳纤维总 用量中占比 5%，预计到 2025年该板块用量将增至 18565吨，对应 2021-2025年 CAGR+30%。 中国 2020 年碳/碳复材碳纤维用量为 3000 吨左右，同比增速 150%，主要系受到了光伏热 场部件火爆行情的拉动。

建筑补强：碳纤维用于建筑工程加固时，抗拉强度是普通钢材的 10 倍，模量与之相当， 但重量仅为钢材的 1/5，密度为其 1/4，且施工简便快捷，是一种兼顾施工性能和耐久性能的 良好材料。加固类碳纤维制品主要包括碳纤维布、碳纤维网格、碳纤维板以及碳纤维筋，使 用碳纤维对建筑结构进行补强通常就是将碳纤维布或板材粘贴在混凝土结构的表面，保证两 者能够共同工作，强化结构构件的承载力，以实现加固、修复的效果。截至 2020 年，全球 建筑用碳纤维需求为 4100 吨，其中 80-90%用于建筑桥梁的补强，预计到 2025 年用量将达 到 6603 吨，对应五年 CAGR+10%。建筑补强作为中国碳纤维行业的一大传统板块，长期 以来保持平稳增长的节奏，到 2020 年国内建筑碳纤维用量为 2200 吨。

2.3 供给端：国内产能利用率大幅提升，积极扩产迎接需求高增

全球碳纤维扩产速度平稳。放眼全球，PAN 基碳纤维自 20 世纪 60 年代问世以来，历 经 70-80 年代的稳定发展，90 年代的飞速发展，到 21 世纪初生产工艺技术已经成熟，2004 年碳纤维市场进入全面扩张阶段，开始了从军工、宇航向工业及普通民用领域的逐步渗透。 截至 2020 年，全球 PAN 基碳纤维运行产能约为 17.2 万吨，同比增长 10.9%，近五年复合 增速约 4.9%。具体来看，2020 年美国碳纤维运行产能 3.7 万吨，占比最高（为 21.7%），其次为中国大陆，运行产能约 3.6 万吨，占比 21.1%，然后是日本，运行产能约 2.9 万吨， 占比 17%。

国内碳纤维产量增长快主要系产能利用率飞速提升。中国碳纤维工业的起步可以追溯到 1962 年，五十年来发展速度非常缓慢，2005 年后随着国家出台相关扶持政策，碳纤维产业 发展驶上快车道，2008 年以国有企业为主的大量工业企业涌入碳纤维行业，产能建设步伐 加快，但由于大多数企业在一些关键技术上无突破，生产线运行及产品质量极不稳定，导致 “有产能、无产量”的现象出现并愈发严重。近五年来随着国内企业生产工艺技术的不断改 进，产能利用率明显改善，2015-2020 年我国碳纤维产能年复合增速约为 9.1%，但产能利 用效率从 2016 年的 14.9%增长至 2020 年的 51.1%，且向上态势有望延续。

国内碳纤维企业扩产意愿强烈，总产能有望数倍增长。我们统计了国内碳纤维企业公告 的扩产计划，若所有新建产能项目均顺利建成投产，合计将新增碳纤维产能超 23 万吨，相 当于 2020 年产能水平的 6.5 倍。企业大举扩产的背后是对中国碳纤维行业需求前景的强烈 看好。

2.4 竞争格局：格局集中，壁垒极高

全球来看，碳纤维行业集中度非常高，极高的技术壁垒、巨额的资金投入使得国际上真 正具备碳纤维研发和规模化生产能力的公司屈指可数。世界碳纤维的生产主要集中在日本、 美国、德国等少数欧美发达国家和我国的台湾省，其中日本是全球最大的碳纤维生产国，日 本东丽、日本东邦和日本三菱丽阳三家企业合计产量占全球产量的 50%以上，日本东丽更是 被称之为世界高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”，是当之无愧的碳纤维全球巨头。

中国的碳纤维研究起始于 20 世纪 60 年代，到 2000 年，全国只有山东、吉林等地有极 少数企业涉足碳纤维产品，年产线规模仅有几十吨且产品质量落后；2005 年，我国碳纤维 行业总共有 10 家企业，合计产能全球占比仅在 1%左右；2008 年，大量国有企业参与到碳 纤维行业中；到目前为止，国内共有 30 余家企业从事碳纤维相关生产，地区上形成了以江 苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。在众多的参与企业中，掌握碳纤维研发核心技术 并能够实现稳定、成本可控的规模化生产的企业数量极少，竞争主要集中在光威复材、中复 神鹰、中简科技、江苏恒神等少数几家头部企业之间。

我国碳纤维产业综合发展程度与欧美日韩等发达国家仍有较大差距，究其原因主要为三 个方面，一是行业技术创新能力欠缺，二是产业链各环节未能有效衔接，形成良性反馈，三 是面临的国际竞争形势严峻。展开来讲：

（1）行业缺乏高水平的技术创新：国内碳纤维行业虽然已建立了国产化工艺技术格局， 但整体持续创新能力不足，重复建设、技术同质化、弱技术创新等现象普遍，工艺路线及生 产工艺单一，产业化装备、辅料助剂制备等国产化配套能力较低。

（2）产业链各环节未能有效衔接，致使行业发展进程缓慢：国外碳纤维的生产与科研 院所、装备和产业应用紧密结合在一起，发挥出较强的产业链协同效应。很多国外碳纤维生 产企业与汽车、航空航天等下游重要应用领域的生产商均建立了长期稳定的合作关系，例如 日本东丽的航空复合材料研发中心设在美国波音公司附近，与美国波音公司进行常年战略合 作。而我国碳纤维行业的科研、生产与应用基本相互脱节，未能形成良性反馈，缺乏应用解 决方案以及多方位的应用服务，极大地制约了产业发展以及技术水平的提升。

（3）我国碳纤维行业面临恶劣的竞争环境：一方面，现阶段我国大部分碳纤维企业主 要经营中低端碳纤维产品，由于国内生产装备和技术保障能力较弱，单线产能较低，国外龙 头企业趁机利用规模化、低成本生产优势对中国恶意低价倾销低端产品，致使大部分中小企 业经营长期处于亏损状态，严重制约中低端产品制造企业的生存与发展，低端产能过剩严重。 另一方面，受技术研发能力制约，国内碳纤维企业尚不具备大规模供应高端碳纤维的能力， 而国外龙头在高端碳纤维领域对我国采取禁运或限制等措施，进口的通用型装备及产品价格 高企，导致国内高端碳纤维行业发展缓慢，高性能产品长期处于供不应求局面。

碳纤维属于技术密集型产品，产业链长，产品系列众多，生产技术繁杂，且研发周期长， 资金投入量大，同时对产品性能与质量稳定性要求严苛，种种因素共同铸就了极高的行业壁 垒。其中，技术、设备、成本、资金和应用是该行业最为核心的竞争要素。

（1）碳纤维生产技术上存在配方壁垒、工艺壁垒和工程壁垒，难度依次增加。配方壁 垒主要是各种原辅料的配比，比如原丝制备环节中丙烯腈与溶剂、引发剂的配比等，配方一 般可通过购买或挖角技术人员等方式获取，取得后可迅速消化吸收，壁垒突破时间为 1-2 年。 工艺壁垒是指在配方的基础上，配合装备、人工进行不断地工艺调整和磨合，最后才能工业 化生产出合格的产品，比如原丝生产过程中的喷丝工艺、蒸汽牵伸工艺等，工艺壁垒突破时 间为 3-5 年。多道生产工艺就组成了全套工程体系，工程体系需要每个生产工艺的协调配合， 工程壁垒突破时间在 5 年以上。这其中涉及的工艺参数众多，且运行参数随设备、原料和技 术手段而变。怎样进行工艺参数的组合才能得到最优性能的碳纤维是一项极富挑战性的课题， 单项参数设置不合理可能造成的缺陷不明显，但多项参数设置待优化，最终得到的碳纤维质 量就相差甚远了。

（2）碳纤维装备的国产化设计和制造能力是发展该产业的基础和前提。设备是技术改 良的实现手段，另外工艺参数调试也需要借助设备来实现。现阶段来看，碳纤维相关设备的 设计与制造依然是我国发展碳纤维产业的一大重要短板，需要给予高度重视。一方面，欧美 发达国家对一些关键设备（如优质的氧化炉和碳化炉）采取禁运政策，该领域完全依靠国内 企业自主摸索；另一方面，对于一些从国外引进的非禁运通用型生产装备，国内企业基本都 是直接使用，缺乏对进口装备的技术参数和性能指标的消化吸收能力，也缺少根据自身技术 特点进行二次改造的能力，致使装备与企业自身生产技术的匹配性弱，工艺的稳定性和过程 控制的一致性较差，造成最终产品的质量、稳定性以及价格竞争力低下。

（3）规模生产与工艺技术革新是碳纤维降本增效的两大重要举措。一方面，在生产过 程中通过对工艺技术和设备进行不断优化改进以使资源的综合利用率得以有效提高，从而实 现生产成本的降低。以原丝为例，在碳纤维成本构成中，原丝占比高达 51%，质量好的原丝 投入与碳纤维产出比约为 2.2：1，质量较差的投入产出比约为 2.5：1，使用质量差的原丝必 然增加碳纤维的生产成本。另一方面，原丝及碳纤维生产规模的扩大将降低原料采购成本并 摊薄固定资产折旧费用，带动成本下降。随着国产产品质量性能的不断提升以及下游需求的 增长，国内碳纤维产能规模将持续扩张，产品成本存在一定的下降空间。

（4）从事碳纤维行业非常考验相关企业的资金实力。碳纤维属于技术及资金密集型行 业。新品的技术开发投入高，加之碳纤维相关生产设备价值高，丙烯腈、油剂等原材料及能 源成本开支大，动辄就是几十亿的投资；且考虑到碳纤维研发周期较长，无法快速实现销售， 资金因而无法快速回笼，需要相关企业具备雄厚的资金实力和畅通的融资渠道予以支持。

（5）高端碳纤维应用领域的验证周期长，客户使用粘性高。高端应用领域相关型号产 品研制需经过立项、方案论证、工程研制、设计定型与生产定型等多个阶段，从研制到实现 销售的周期较长。尤其是其中复杂而漫长的验证流程大大增加了使用难度，明显抬高了应用 壁垒，以航空用碳纤维为例，航空结构通常采用积木式验证方法，从材料到结构逐步验证， 一款新的复材产品进入机型，周期起码为十年。与此同时，在航空航天等军工装备生产过程 中，一旦型号确定下来后所有原材料不会轻易更改，否则会触发新一轮应用验证流程，机会 成本较高，因此已具备稳定供货资格的企业先发优势极为深厚，细分市场格局相对固化。

3、公司分析：军民品协同发力，复合材料打开巨量市场

3.1 军品供应先发优势深厚，独享细分产品增量红利

军用碳纤维验证流程复杂而漫长，一旦确定型号后供应商地位难以撼动。军品采取积木 式验证方式，从材料到元件、组合件直至全尺寸结构件依次分别进行地面试验验证和在线运 行考核。为确定某一军品型号所用的碳纤维产品，通常在国家立项后先选碳纤维供应商，此 时各家备选企业要接受系列测试评比，最终确定出唯一的候选人进入到工程验证阶段参与各 项相关测试，确立了碳纤维后再以其为基础生产和验证预浸料，再生产和验证复材件。验证 流程极为繁琐，且耗时较长，至少需要 5-6 年。与此同时，研制环节涉及到大量试验，需要 耗费巨额开支用于物料采购、设备调试等项目。最后，鉴于军方对产品质量和供应的稳定性 要求，军品型号生产定型后，轻易不会更换所有原材料供应商，且供应商需要做到军品专线 专用，扩产产线也要进行等同性认证，已具备军品供货资质的企业先发优势明显，后进入者 一时难以追赶。

军用航空航天市场规模有限且增长趋势缓慢，客观上限制了军品的供应商数量。军品市 场竞争格局相对固化，原因一方面是由于军品供应门槛极高且进行型号鉴定的过程严苛且漫 长，另一方面则是由于军用航空航天市场是一个缓慢和有限的发展进程，对碳纤维的需求规 模相对有限，目前来看仅少数几家优质企业即可应付军品订单的生产与交付，客观上限制了 潜在竞争者的加入。（报告来源：未来智库）

现阶段用于定型军机的碳纤维产品型号主要有 T300、T700 和 T800 三款。T300 方面， 光威复材是国内首家突破 T300 级碳纤维工程化和产业化技术的企业，该款产品已在航空航 天等高端领域稳定供货十余年。由于 T300 级碳纤维目前主要批量应用于以三代歼击机为主 的 30 多款军用飞机的次承力结构，后续三代半战机等新型军机的次承力结构也将沿用光威 的 T300 级产品。公司作为国内 T300 级碳纤维主供货商，有望充分享受对应型号军机订单 带来的材料业务增量。T800 方面，光威的 T800 级碳纤维率先完成了新型通用直升机工程化 应用认证，该款产品于 2012 年研制、2016 年获取独供资格，目前该项目已基本进入尾声阶 段，公司也已掌握了批量化生产能力，后续有望贡献可观的业务增量。T700 级产品目前主 要由中简科技作为主供商，但光威的 T700 级产品也已成功通过下一代固体火箭发动机壳体 验证，且具备小批量试产能力。

光威复材凭借其在 T300 及 T800 级产品上的核心供货资质，取得了大批稳定的军方订 单，2020 年公司与第一大客户 A 签订了两个《武器装备配套产品订货合同》，合同总金额将 近 10 亿元，2015-2020 年供给客户 A 的军品销售金额年复合增速约为 21.8%。军品业务作 为公司的主导核心业务，收入体量长期稳健增长，业务占比常年保持在 50%以上。

军品业务尽管具有一定的账期，但附加值及利润水平较高，毛利率基本维持在 70%以上， 净利率超 40%，盈利能力远高于民用产品。公司通过开展军品业务积累了丰厚的利润和现金 流，为民用领域的市场开拓、复合材料产品开发等其他经营活动提供了充沛的资金支持。

3.2 深度绑定优质大客户，民品业务有望延续高增

碳纤维是一种典型的军民两用产品，技术同源性强，军民品技术相通、工艺相近、设备 设施通用。光威在适应军品多批次、超规格产品研发和工艺稳定性验证过程中，积攒了丰富 的实践经验和大量基础数据资源，为民品的开发和工业化生产奠定了基础。相对于军品，民 用领域对碳纤维的质量和稳定性要求更低，应用方面首先考虑材料的性价比因素。光威作为 全球极少数掌握干喷湿纺原丝制备技术的碳纤维制造商，并与多方协作积极开发大丝束碳纤 维产品，两种工艺技术的运用和精进不断深化公司的成本优势，增强了民品市场的竞争力。

（1）干喷湿纺技术：原丝制备过程中按照纺丝方法可分为湿法和干湿法（干喷湿纺）， 其中干湿法是一种更为先进且技术难度极大的生产工艺，目前全球仅少量企业掌握了该项技 术并形成成熟的碳纤维产品，2010 年前仅日本东丽和美国赫氏两家企业有成熟的干湿法产 品面世，此后国内的中复神鹰、光威复材也先后突破了此项技术。干湿法就是指纺丝液由喷 丝板喷出后不直接浸入凝固浴，而是先经过一段几毫米的空气层，再进入凝固浴进行双扩散、 相分离和形成丝条的方法。相比于湿法纺丝，干湿法可进行高倍的喷丝头拉伸，纺丝速度是 湿法的 3-4 倍，生产效率明显提高；制得的原丝在表面结构、拉伸强度及复材加工工艺性能 上优势更甚；成本方面，由于干湿法产能利用率更高，固定成本的摊薄效应明显，单位产品 成本较低，兼具高性能和低成本的特点。

光威于 2015 年启动干喷湿纺工艺的探索；2016 年干喷湿纺 T700S 级碳纤维已小批量 试生产，形成试运行产能；2018 年制备的 T700S 级碳纤维原丝纺速实现 500m/min，达到 国际领先水平。此外，公司募投项目之一的“军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项 目”全部生产干喷湿纺纤维产品，相较之前的湿法产品大幅降低了碳纤维单位生产成本。

（2）大丝束碳纤维：小丝束碳纤维工艺技术要求更高，聚合过程中高 AN 含量、杂质严 格控制等环节以及最后复杂的产品认证工序均是导致小丝束成本明显增加的原因，相对而言 大丝束碳纤维的制备成本显著降低，凭借性价比优势在风电、气瓶、商飞等工业及民用市场 得到广泛应用。事实上，大丝束碳纤维近几年增势迅猛主要是得益于全球风电业务的飞速增 长，因其能够较好地满足风电叶片对性能和成本的要求。截至 2020 年底，全球大丝束碳纤维 用量已达到 4.8 万吨，超过小丝束碳纤维规模。现阶段我国碳纤维产能主要集中于小丝束领 域，大丝束产品仍然高度依赖进口，仅吉林化纤、上海石化和光威复材等少数几家企业开展 了大丝束碳纤维相关的研制工作。对于意图研制大丝束产品的国内碳纤维企业来说，突破大 丝束碳纤维的力学性能不难实现，相对困难的是保证大批量生产时的性能稳定和成本可控。

光威复材控股子公司内蒙古光威于 2019 年成立，同年开始建设内蒙古包头万吨级大丝 束碳纤维产业化项目，该项目完全达产后将为公司贡献年产 10000 吨的大丝束产能，主要 用于保障公司碳梁业务的原材料来源，同时也符合工业及民用市场对低成本碳纤维的应用需 要。其中项目一期计划建设 2条原丝线和 2条碳化线，对应 4000 吨年产能，目前规划是到 2022 年年中建成投产。公司包头项目具备明显的区位优势，产成品有望取得显著的成本控 制效果，跟中复神鹰西宁项目相比，光威包头项目的丙烯腈、二甲基亚砜等原辅材料单耗都 更低，单吨综合能耗及单吨耗水量均处于相对低位，公司还享有所在园区给予的优惠的电力 （工业电价仅为 0.26 元/千瓦时）、天然气和蒸汽价格。

考虑到民品下游细分应用板块众多，特别是近几年在风电、氢能、光伏等清洁能源产业 发展的牵引下，碳纤维民品市场快速扩容，体量远超军品市场。为充分享受民品碳纤维高速 增长的红利，光威在坐稳军用碳纤维头把交椅的基础上，大举进军民品市场，从 2014 年开 始加大力度从事民用碳纤维及制品的技术开发和市场开拓，相关订单和业务量持续快速增长。 尽管民品毛利率水平远低于军品，但“以量取胜”的策略仍将显著增厚公司经营规模和业绩， 助力公司快速攫取市场份额。现阶段公司民品业务的主要驱动来自于风电碳梁放量，我们认 为，未来储氢瓶应用及民航碳纤维材料的国产替代都有潜力发展成为公司新的业绩增长点。

（1）风电碳梁：深度绑定核心大客户 vestas与积极开发潜在新客户并举，业务兼具高 成长性和高确定性。碳梁业务是光威民品板块的支柱性产品，公司是国内最早开发和供货碳 梁的碳纤维企业，早在 2014 年就开始研发风电碳梁，2015 年通过了 vestas 认证并于年底 正式供货，2016 年完成批产并和 vestas 建立战略合作关系，成为该公司全球最大的碳梁产 品供货商，2017 年风电业务快速上量，截至 2020 年公司已实现了 7.2 亿的碳梁收入，对应 四年 CAGR+108%，在民品业务中占比高达 70%。目前公司拥有 60 条碳梁产线，对应产能 为 1020 万米，计划到 2021 年年底新增 10 条产线，对应增量产能 180-380 万米。

2018 年 10 月光威复材与 vestas 签署了《合作谅解备忘录》，双方明确将协同进一步推 动光威碳纤维在风力涡轮发电机上的应用，此外，光威将配合 vestas 需求进行海外设厂，为 之提供本地化的产品和服务，并同意首先在墨西哥建设碳梁工厂与 vestas 展开合作。2019 年 7 月光威和内蒙古包头市九原区人民政府、内蒙古包头九原工业园区管理委员会、vestas 共同签署了《万吨级碳纤维产业园项目入园协议》，协议规定当地政府及有关单位将力争协 调给 vestas 优先配置风场资源或优先采购 vestas 的风机订单，且使用光威所生产的碳纤维， 协议内容落地将强势助力 vestas 进一步开拓和巩固中国市场。光威通过长期深度绑定核心 大客户 vestas，确保了后续业务订单的稳定持续获得。

放眼未来，既有客户和潜在客户释放的订单增量将共同推动光威碳梁业务体量继续高速 扩张。现有客户方面，vestas 作为全球风电巨头，业务量持续高增长，光威复材作为其主要 的碳梁供应商，相应的碳梁订单量也将继续稳健增长。另外，随着 2019 年光威万吨大丝束 项目动工，公司业务链开始向上游拓展，在国内率先为 vestas 供应大丝束原料，进一步拓宽 了二者合作的业务面和盈利点。新增客户方面，考虑到碳梁叶片的高性价比优势以及 vestas 专利即将到期，国内主机厂也开始研究和开发碳梁工艺，部分企业与光威已经开展了技术合 作和交流，未来商业化生产可期，光威碳梁客户结构也有望进一步优化。

（2）其他业务：储氢瓶应用进展顺利，民航材料替代性验证进程有序推进。光威旗下 T700S 产品在储氢瓶上的应用进展顺利，国内已有多家具备一定规模和技术实力的氢气瓶厂 家与公司开展合作，订单正在逐步放量。另外，在民用航空领域，光威碳纤维产品已按照中 国商飞复合材料适航的管理规范进行并通过了 PCD 审核，材料国产替代进程稳步推进，潜 在空间广阔。

截至 2021 年 H1，公司两大募投产能项目正式投产。“军民融合高强度碳纤维高效制备 技术产业化项目”主要供应 T700S、T800S 级干喷湿纺纤维，年产能 2000 吨，目前主要应 用在气瓶、热场和建筑补强三个领域，后续有望凭借出色的纤维性价比优势解锁更多的应用 场景；“高强高模型碳纤维产业化项目”主要供应 M40J、M55J 级别的高强高模碳纤维，年 产能 20 吨，专用于航天这一特定应用场景，直接下游客户为卫星主机厂。

3.3 依托产业链协同优势，大举进军复合材料市场

光威复材是全国为数不多的拥有全产业链布局的碳纤维生产企业，早在 2013 年就已基 本形成了从原丝、到碳纤维及织物、预浸料等中间品、再到复合材料制件及制品的相关研发、 生产、销售及技术服务的全链条，并持续完善业务布局、扩充产品及服务矩阵。公司五大业 务板块之间紧密合作，协同效应逐步显现，其中拓展纤维、通用新材料和复合材料三个板块 逐渐形成上下配套、自产自用、产业联动的态势；另外，拓展纤维与能源新材料全力协作， 以风电需求为契机开辟低成本碳纤维制造基地，为公司拓宽碳梁业务及开辟其他民用领域奠 定基础。

公司在碳纤维及预浸料领域优势深厚，现阶段正在加速拓展下游的碳纤维复合材料领域， 计划充分利用其在上游材料研产销方面的丰富经验，开发出一系列契合市场需要的复合材料 制品，在 3-5 年内将复合材料板块培育为公司的又一大支柱性业务板块。

碳纤维复合材料市场空间是碳纤维的 5-10 倍。截至 2020 年，全球碳纤维市场空间为 26.2 亿美元，而复合材料市场空间则达到 150.9 亿美元，中国碳纤维市场空间为 65.7 亿元， 而复材市场空间达到了 489.2 亿元。预计到 2025 年全球碳纤维复材市值有望突破 300 亿美 元，对应 CAGR+15%。之所以复合材料的市场空间数倍于碳纤维，是因为从碳纤维到复合 材料这一过程中创造了更多附加值。国际碳纤维界有一句流行的话：从原材料到碳纤维，价 格从 1 变到 3，把碳纤维加工成复合材料，价格可从 3 变到 10。碳纤维不能单独使用，需要 经历复杂的成型加工工艺与树脂基体配合才能最大程度发挥其性能优势，这一过程涉及大量 的专业设备及人工，相应的加工制造成本是复材整体应用成本的主要组成部分，而碳纤维等原材料在复材中的成本占比仅有 20-30%。光威大力开辟和进驻复材市场将有助于公司规模 体量加倍增长。

为夯实碳纤维复材业务能力，公司在研发技术方面进行了充分的前期准备。公司募集资 金建设“先进复合材料研发中心项目”，用于研制高性能及超高性能碳纤维复合材料，并逐 步向航空航天等先进复合材料高端应用领域方向发展。截至 2021 年 H1，一期和二期工程已 投产，其中一期产品主要面向航空航天、轨交、船舶等领域，二期产品主要包括民用管材、 板材等复材部件，三期项目正在规划之中。该募投项目的实施进一步加强了公司在装备等硬 件基础设施建设、以及人才储备等科研软实力方面的配置，为公司向终端应用延伸提供了强 有力的技术支撑。另外，公司已积累有大量与复合材料相关的专利技术。军工方面，公司拥 有战斗机复合材料进气唇口、舰载战斗机弹射部件以及复合材料发射筒等碳纤维复合材料零 件的制造技术；民品方面，公司技术储备涉及各类支架、管材以及机械工业用臂架等领域。

参考日本东丽碳纤维的产业化发展历程，我们认为，光威复材作为已覆盖碳纤维全产业 链的企业，在推动下游复合材料制品的开发及应用方面具备得天独厚的优势。展开来讲：

（1）全产业链布局优势支撑公司为各种复合材料业务需求提供系统的解决方案：鉴于 碳纤维产业链每个环节的技术关联度非常紧密，比如，若缺乏优质、大批量和低成本的原丝 就无法实现高品质碳纤维的批量生产，而同样品质的碳纤维，如若在复材中的排列方式不同， 最终制品的总体性能指标就存在或大或小的差距。因此，光威的全产业链一体化布局有利于 公司快速开展系统研究并及时获取评价及反馈信息，在核心技术的消化吸收、新产品的应用 开发、工艺的成熟稳定以及产品质量的跟踪反馈、装备保障等方面形成综合技术能力，为各 种复合材料相关业务需求提供系统的解决方案。

复盘日本东丽的发家史（参考《从“芯片之痛”联想到碳纤维的“全产业链”》）：东丽 株式会社（简称“东丽”）成立于 1926 年，1971 年开始试生产碳纤维，1973 年钓鱼竿、高 尔夫球杆等体育休闲用品的批量生产推动公司实现了 10 吨级量产，1975 年碳纤维在波音 737 次承力结构的应用推动了东丽千吨级量产，20 世纪 90 年代起波音 787 机体结构质量的 50%使用碳纤维则推动了东丽万吨级量产，并真正实现了从长期亏损到稳定盈利的转变。

从东丽几十年的发展过程可以看出，东丽碳纤维的产业化发展离不开与波音的长期深度 捆绑以及波音飞机复合材料结构的批产。其生产的第一代碳纤维 T300 的指标是适应波音的 需求提出和实现的，第二代碳纤维 T800 和第三代 T1100 的指标是波音提出由东丽实现的。 而 T1000 东丽其实在 1986 年就已研发出来却很少应用，这说明材料产业化一定是伴随着终 端复合材料产品的开发和批产同时实现的。首先，20 世纪 70 年代东丽 T300 的性能其实不 如目前的国产碳纤维，但用它制造的飞机部件依然满足安全性要求，而如今 T300 性能明显 高于行业也是在长期的生产和使用过程中不断提质降本的结果。其次，东丽能够成功完成碳 纤维产业化，不仅是因为顺应客户波音的需求开发出所需的碳纤维产品，同时还提供在性能、 成本和工艺上与之高度匹配的树脂及预浸料，并在波音长期驻有几百名技术人员协同其共同 开发出适用的工艺和制件，然后通过复材制件的批量生产来反向推动上游预浸料乃至原料的 大批量供应。（报告来源：未来智库）

东丽的产业一体化布局对复材产品的成功开发和实现批产起到重要助推作用，而光威在 做大做强复材业务板块时也可以借鉴东丽的经验。事实上，光威能够在全球范围内率先推出 碳梁产品，很大程度上也是依托于自身的全产业链优势，上下游配套齐全，通力协作为客户 提供系统化方案。考虑到光威在开展军工业务时，与国内主机厂、科研设计单位之间的合作 交流频繁，已积累有丰富的业务经验和客户资源，后续可以积极寻求与既有客户的进一步合 作，利用自有碳纤维产品进一步制成预浸料，再通过自主设计加工将用户的复材需求变现。 这样做一方面可以精准开发出一系列市场空白的复材产品，另一方面也可以在复材产品反复 的研制、试用和反馈中提升纤维的性能指标，一旦复材制品实现批量化生产和使用，又能保 证本企业碳纤维的规模化生产，进一步提质降本。

（2）全业务布局有助于公司在提升产品性能的同时控制成本。高性能复合材料的成本 取决于原材料和工艺技术等多个变量。针对同样一个结构复合材料，采用大丝束或小丝束碳 纤维为原料，对于综合成本的影响不仅是碳纤维本身的价格差，还包括使用不同原料后续的 预制工艺、预浸铺层工艺等对应的成本费用。因此，不同的材料和工艺搭配就对应不同的成 本水平。而对于掌握全产业链资源优势的企业来说，设计师完全可以通过反复的摸索和试验， 从众多的原材料和成型工艺的排列组合方案中总结提炼出一种成本效益最佳的解决方案（研 发人员的设计水平和工程经验也是影响成本性能的一大重要变量）。

（3）原材料供应有保障。尽管布局全产业链比仅生产碳纤维复材或参与其他任一环节 耗时要长、耗资要多，且回款周期漫长。而市场上那些购买别家碳纤维产品来生产复合材料 制品的企业能够尽快实现盈利。但从 2020 年开始以日本东丽为首的国外企业开始严格控制 对华出口，致使碳纤维原材料断供现象频出，很多原材料和成品“两头在外”的复材加工企 业经营被迫停滞，而具备上游原料产能的企业抗风险能力明显高出许多，这也是光威决心上 马低成本大丝束碳纤维项目的原因之一。

4、盈利预测

关键假设：

假设 1：公司军品碳纤维业务保持稳健增长节奏，随着 2022 年包头大丝束项目的部分 投产，民品碳纤维业务逐步放量。假设销售价格不变，2021-2023 年销量增速分别为 30%、 40%和 30%。考虑到民品业务附加值相对较低，民品结构占比提升将带动综合毛利率随之下 降，2021-2023 年毛利率分别为 75%、72%、70%。

假设 2：公司预浸料业务结构趋向高端化，2021 年在风电产业高景气的拉动下，风电预 浸料业务表现出色，未来随着航空航天等高端预浸料产品的持续开发和运用，这一传统业务 板块对公司营收和利润的贡献将逐步增强。假设销售价格不变，2021-2023 年销量增速分别 为 30%、20%和 20%，毛利率分别为 29%、30%和 30%。

假设 3：2021 年受风电碳纤维供应紧张及出口汇率波动影响，公司风电碳梁的生产和交 付能力受到制约，收入规模相比去年增幅不明显，且利润水平因原料价格大涨有所下调。但 长期来看，在节能减排的大背景下，风电等清洁能源趋势良好，带动公司碳梁业务继续高增 长。假设销售价格不变，2021-2023年销量增速分别为 5%、25%和 15%，毛利率分别为 12%、 21.5%和 21.5%。