风、光、氢、无人机等领域将推升2025年全球碳纤维需求

聚丙烯腈（PAN）基标模碳纤维是市场主流，在大丝束高性价比、小丝束高性能双驱动下，当前大、小丝束全球需求相当。碳纤维产业链覆盖广，包含从原油到终端应用的完整制造过程，其中，中游是核心环节： 1）原丝是生产高品质碳纤维的关键，其成本约占碳纤维生产成本的51%，原丝制造壁垒在于聚合，一步法和两步法的选择需要综合研判；

2）碳纤维生产的核心在于预氧化；

3）碳纤维复材成型工艺的选择，必须同时满足材料性能、产品质量和经济效益等多种因素；

4）原丝、碳纤维、复材环节设备要求高。

▍需求：预计风、光、氢、无人机等领域将推升2025年全球碳纤维需求至26万吨。

随着碳纤维在众多下游应用领域渗透率不断提高，我们预计2025年全球碳纤维总需求将达到26万吨，其中：

1）风、光、氢三大新能源领域有望达13.3万吨，其占2025年全球碳纤维总需求的比例分别为30.7%/14.1%/6.2%，对应2022-2025年需求CAGR分别为25.8%/48.2%/25.7%，风电仍是推动碳纤维需求增长的第一力量；

2）航空航天领域有望达3.4万吨，其中无人机是推升碳纤维需求的新兴力量，我们预计全球无人机领域碳纤维需求有望从2022年的0.47万吨增至2025年的1.47万吨，对应2022-2025年CAGR为45.8%。

▍供给：高行业壁垒与集中度下2021年我国碳纤维产能跃居世界第一，2021-2025年碳纤维国产量CAGR有望达42%。

中长期维度下，碳纤维供需缺口或将持续存在，我们预计2025年全球缺口达2.5万吨。国产碳纤维型号已成功覆盖T300级至T1100级、M35至M65 级，实现了对日本东丽主要型号的对标，部分型号抗拉强度、拉伸模量、延伸率等性能指标甚至更优。2021年我国更是首次超越美国以6.34万吨运行产能跃居世界第一，未来全球预计将迎来中国盛宴。我们预计2021-2025年碳纤维国产量CAGR将达42%，2022年有望成为国产量超越进口量的首年，碳纤维国产替代有望加速。

▍展望：预计2023年我国碳纤维市场价将弱调整，T700级及更高性能的12K及以下丝束规格供应商经营比较优势将凸显。

我们预计2023年我国碳纤维主流市场参考价为：1）T300（12K）120-150元/kg，降幅4%；2）T300（24/25K）110-140元/kg，降幅7%；3）T300（48/50K）100-130元/kg，降幅7%；4）T700（12K）200-250元/kg，降幅2%。我们预计2022年较于2021年新增产能中，小/中/大丝束投放占比分别为40%/7%/53%，至2025年，其占比更是分别被拉至25%/8%/67%，在碳纤维产能投放冲击下（以大丝束扩产为主），T700级及更高性能的12K及以下丝束规格供应商承压更小，经营前景更广阔。 碳纤维是新一代轻量化高性能的军民两用技术密集型材料。碳纤维是单丝直径为5-10微米、含碳量高于90%、由碳主链构成的无机纤维，由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴方向堆砌并在高温环境下裂解碳化形成，既具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。其优良性能包括低密度、高轴向强度与比性能、高耐化学腐蚀性、无蠕变、耐高低温、低且各向异性热膨胀系数、耐疲劳等，被誉为21世纪的“新材料之王”。

碳纤维大多作为增强材料与基体材料复合后以碳纤维复材的形式应用在轻量化/高强/高模/高韧性等领域。与基体材料（陶瓷、金属、高分子等）复合后的碳纤维复合材料克服了单一组分材料的缺点，提高了整体材料性能，其密度、拉伸强度、拉伸模量、比强度、比模量范围分别为1.5-2g/cm3、3500MPa、230-430GPa、1750-2333MPa•cm3/g、153-215GPa•cm3/g。

在相同尺寸的结构件中，用碳纤维分别代替铝/钛/钢将减重约35%/61%/77%，但其强度却被提高至远高于钢材的水平（碳纤维复材的比强度、比模量分别是结构钢的3-9倍、65-86倍），因此碳纤维及其复合材料被广泛应运在能源装备、航空航天、国防军事、土木工程、交通运输、赛车运动以及其他体育休闲等领域中。