【碳纤维专题】制品星星火破原丝重重障——新材料思考系列
(以下内容从国泰君安《【碳纤维专题】制品星星火破原丝重重障——新材料思考系列》研报附件原文摘录)
+ 报告导读 工艺效率的提升带来制品制造成本的快速下降,应用下游打开效益出口反向推动上游原丝加速进口替代,迎来碳纤维产业化元年。 摘要 我们认为碳纤维将在2021年迎来产业化元年:工艺效率的提升带来制品制造成本快速下降,风电、高铁、光伏等多个下游应用领域打开效益出口。下游制品需求全面打开+进口断供风险的双重催化上游原丝加速国产替代。投资主线:1)扎根制品细分领域已展现较强盈利能力的企业,重点推荐金博股份;2)工程化、产业化能力较强的原丝企业,推荐光威复材、中简科技(国君军工、建材联合覆盖)。 强有力的应用市场的承接是新材料普及的必要条件:通过研究碳纤维发展史,我们发现好的应用市场可以催化新材料的普及并反向推动上游技术进步。以日、美、英三种发展经验来看:1)东丽模式:从下游制品民品市场突围,实现份额的扩大和规模效应加强;2)美国模式:以航空航天大市场作为强力应用支撑去获取和承接相应技术,形成完整产业链条;3)英国模式:领先的碳纤维技术缺乏本地应用,走技术向对外转移模式。 工艺效率提升打开了国产碳纤维制品端的效益出口:碳纤维的生产中,前端原丝-碳纤维环节属于重资产行业,而后端的复材制品属于轻资产行业,因此更关注加工工艺上的效率问题。得益于成型工艺的演进和自动化成型技术的普及,制品生产中人工和制造成本近年来大幅降低,为碳纤维复材在下游的大规模应用奠定了坚实基础。 国产制品在风电、高铁、光伏等多个优势细分领域燃起星星之火:有别于市场更关注大军品领域的订单波动,我们认为多个细分领域中小而美的碳纤维制品公司正在崛起,而这些细分市场的多元驱动形成的需求合力才是国产碳纤维真正的“主力军”。2016-2019年,我国风电复材需求由3000吨增长至2万吨,三年复合增速CAGR超过90%,高铁、光伏等具备产业优势的领域中碳纤维也在逐步打开应用场景。 制品的全面突围将为国产原丝加速进口替代提供中长期的支撑:过去国内下游制品工艺的效率低下制造成本高昂,制品企业会更偏好成本价格更低廉的进口原丝。在下游应用制品端效益出口打开后,对海外断供的被动防御将转换为积极进攻,以2020年底新一轮的断供为窗口,将为国产原丝提供很好的进口替代的催化机会。 风险提示:新冠疫情出现超预期反复;国际贸易冲突加剧。 1. 与众不同的观点 2016年初我们发布碳纤维深度,判断:1)国内企业1-2年内成本下降空间有限,全行业亏损的局面短期内难以改变,原丝企业的生存之道只能走向高端;2)仅从下游的某个环节难以实现整个产业链的突破。 而站在2021年年初,我们判断碳纤维将迎来真正的产业化元年,表现为:1)工艺效率的提升带来制品制造成本的快速下降,风电、高铁、光伏等多个下游制品企业已经打开效益出口;2)上游原丝企业工程化和产业化技术已经在多年累积中逐步成型,在下游需求全面打开+国外断供风险的双重催化之下,国产替代加速。 我们与市场不同在于,目前已有的研究更多关注原丝企业+军品(航空航天)订单,而我们观察到当前在碳纤维下游已经出现了很多小而美的制品公司。无论从纵向的国际碳纤维发展历史,还是同为新材料应用的玻纤发展历史来看,新材料的产业化都离不开下游大范围应用市场的兴起,脱离市场的新材料技术无异于无根之萍,而这种市场需求的崛起应该体现为两大特点: 1) 是整体性的而非轮动的:我们不再关注于某个特定时段某个特定下游发生了什么突变,而是下游工艺效率的进步打开了全制品端的效益窗口; 2) 是具备推动上游的反作用力的:对于原丝企业而言断供事件是高度不确定的,但下游需求的存在是确定的,在这种情况下外资薛定谔的封锁将为原丝企业打开一个很好的进口替代窗口,上下游形成合力增加整个产业供应的确定性,走向产业集群一体化。 投资主线:1)扎根碳纤维下游制品细分领域:重点推荐已经展现较强盈利能力的金博股份,制品相关受益标的楚江新材、博云新材;2)工程化、产业化能力较强的上游原丝制造公司,推荐光威复材(国君军工、建材联合覆盖),中简科技(国君军工、建材联合覆盖),相关受益中国建材旗下碳纤维业务。 2. 横纵观:市场牵引是技术进步的反推力 任何新材料的诞生和普及,都会经历一个漫长的研制-试验-工业化-稳定量产的爬坡过程,中间会涉及诸多重要技术难关与工艺节点,通过研究碳纤维纵向发展史,以及横向对比玻纤发展史,我们发现新材料要实现产业化都离不开下游应用的发掘,好的应用市场可以催化新材料的普及以及反向推动技术进步。 2.1. 纵观:碳纤维发展史-成也应用,败也应用 日、美、英:三种发展经验。碳纤维及其高性能化的基础科学研究最先发端在美国,但美国对碳纤维的研究一直集中在人造丝基上,错过了性能最好的PAN基的发展。PAN基碳纤维发端于日本,高模高强技术完整成型于英国,但由于英国碳纤维在罗尔斯-罗伊斯公司(后简称罗罗公司)发动机项目上应用的失败,导致英国碳纤维在很长一段时间里打不开应用窗口,错失商业化先机。同期,日本东丽开始绕过美欧主导的航空市场进军民用制品市场率先实现碳纤维商业化,美国凭借波音飞机碳纤维的应用打开了市场,并通过与日本企业技术互换形成了完整的产业化链条。 日本-从民品破局,铸就全球龙头。1959年日本大阪工业试验所的近藤昭男博士发现PAN基作为碳纤维前驱体,热稳定性好,碳转化率达50%~60%,奠定了碳纤维产业化基础。东海碳素公司和日本碳素公司最早从近藤先生处获得专利授权,东丽起步较晚,在研究突破单体、聚合和纺丝等一系列前驱体PAN纤维技术的难题后,1960年代东丽绕开欧美企业主导的航空航天市场凭借高尔夫球杆碳纤维应用,一举打开下游民用休闲制品市场,领先全球实现碳纤维商业化。随后的1970年代中,东丽通过与美国联合碳化物公司技术互换,将T300带进美国市场,1975年,东丽的碳纤维应用在波音737的次承力部件,自此东丽与波音两家公司开始了超长期合作。 英国-研制领先应用落后,错失第一身位。英国PAN基碳纤维技术研究引领全球,瓦特在近藤昭男的研究基础上制备出了真正意义上高模高强PAN基碳纤维。该专利最先转让给了英国的三家公司,摩根坩埚公司、考陶尔兹公司和罗罗公司(罗尔斯罗伊斯航空发动机公司)。其中,罗罗公司率先采用碳纤维增强树脂(CFRP)技术研制飞机发动机进气叶片,但遭遇惨败,英国碳纤维技术和产业受此影响,一直未能打开应用窗口。1980年代后英国由于缺乏应用的支撑,开始技术转让,其中美、日对PAN基技术的承接也进一步促进了全球碳纤维的发展。 美国-航空航天大制造牵引应用市场。尽管美国是碳纤维的发源地,并且杜邦公司在1940年代就发明了丙烯腈纤维技术并开始商业化生产,但美国对碳纤维早期研究更加专注于人造丝基, 由此在PAN基的发展上落后于英国和日本。1970-1980年,美国联合碳化物公司与日本东丽签订技术互换,自此两家公司同时拥有了高性能碳纤维生产的全过程技术,加上70年代对应油价高涨出现的节能飞机计划,波音公司提出了商用飞机对碳纤维的应用要求,在商用飞机这样一个大下游的有力牵引下,美国后发先至地形成碳纤维全产业化链条。 总结来看,碳纤维下游应用市场的打开的几种模式: 1) 东丽模式:从下游制品细分市场做起,实现份额的扩大和规模效应加强,再通过技术换市场突破美国航空航天和商用飞机大市场,实现全球扩张; 2) 美国模式:由航空航天大市场牵引,以单个下游需求作为强力支撑去获取和承接相应技术,形成完整产业链条; 3) 英国模式:从英国在碳纤维市场中走向衰退的经验来看,应用市场的打开确是碳纤维普及的必要条件,没有本地市场承接的上游技术最后将走向对外转移,而以罗罗公司发动机研制失败经验来看,将鸡蛋放在一个应用篮子里是存在风险的。 2.2. 横观:玻纤生产技术和应用技术是关键 20世纪30年代,美国欧文斯.科宁(Owens Corning)公司生产的玻璃纤维问世。 1938—1942年,环氧树脂、聚酯相继研制成功, 玻璃钢工业诞生,并在军工方面得到应用,如防刺穿的汽油桶,飞机部件,雷达罩,军用盔甲等。 第2次世界大战促进了玻璃纤维工业的迅速发展。 1950年,美国杜邦公司发明偶联剂,在解决无机玻璃纤维与有机树脂间的界面结合问题方面取得突破,玻纤复合材料发展,使得玻纤应用范围迅速扩大; 1959年,年产1000吨的玻璃纤维池窑拉丝工艺投入运行; 20世纪70年代,池窑法生产玻纤已成为主流,主要集中欧美日; 1986-1998年,玻纤生产技术取得突破,并向大型组合炉,万吨级的窑炉发展,行业再次飞跃。 从横向对比玻纤发展历程来看,打开产能通量的“大池窑”工艺的诞生是晚于玻纤复材应用突破的,而复材突破的关键在于增强玻璃纤维与树脂连接的偶联剂技术突破带来的应用市场突破。 3. 国内制品端已然打开碳纤维效益出口 我们认为,碳纤维复材作为轻资产行业,其工艺和制造效率决定了其生产的经济性。伴随着下游复材成型工艺和自动化设备的完善,复材的制造成本正在快速下降,以风电、高铁、光伏为代表的下游复材企业已经迈过盈亏平衡点,形成多市场应用合力。 3.1. 下游复材企业工艺效率提升 3.1.1. 碳纤维产业链:重原丝,轻制品 碳纤维复材由碳纤维原丝(增强材料)+载体(基体材料)构成。主流碳纤维复材按照载体材料不同可分为树脂基、碳基、金属基、陶瓷基、橡胶基等不同品类。不同基体具备不同的特性,比如树脂基体强度、耐热性和稳定性较好适用于航空航天、建筑、体育用品等大部分领域,而碳基材料耐热性和抗蚀性更好,常见于刹车盘、热场材料等应用领域。目前碳纤维复合材料以树脂基为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的 90%。 碳纤维具备原丝重资产+制品轻资产双重属性。碳纤维的生产中,前端原丝-碳纤维环节属于重化工(重资产)行业,而后端的碳纤维-织物-复合材料属于类纺织业的轻资产,因此碳纤维的生产传统上是资本密集型和劳动密集型的结合。以原丝制备为主的恒神股份、中简科技、光威复材,2020Q3固定资产+在建工程占总资产比分别为61.75%、57.21%、32.52%(其中恒神股份与中简科技收入以碳纤维、织物及预浸料为主,光威复材碳纤维+织物占比47%,预浸料占比10%,碳梁及制品占比43%)。而下游以碳纤维复材及制品为主的金博股份2020Q3固定资产+在建工程占比分别为14.59%。 3.1.2. 制品工艺升级带来制造端的快速降本 复材生产中人工和制造成本近年来大幅降低。从工艺流程上看,复材制造主要工序在于“组装”树脂基体和碳纤维原丝,并通过成型加工成合适的制品形状适应于不同下游需求。从碳纤维制品金博股份报表上看,2017-2019年单位热场材料成本结构中,以采购碳纤维原丝为主的原材料成本逐年上升,从106元/kg上升至130元/kg,涨幅22.6%。而整体降本的主要贡献是单位人工和制造费用,其中单位人工费用从113元/kg降低至92元/kg,单位费用从250元/kg降低至179元/kg,降幅分别为19%、28%。 作为轻资产部分的复合材料制造,工艺向多元化和自动化快速发展。针对轻资产下游快周转是关键,因此更关注加工工艺上的效率问题,应用工艺改良体现在下游的模具成型部分。复合材料成型工艺从初期以劳动密集为特点的手糊、手工铺贴工艺发展到拉挤、模具成型,再到自动铺放技术,复合材料成型工艺正在逐渐摆脱低效率、低稳定性、高污染的传统模式向效率更高的方向演进,为碳纤维复材在下游的大规模应用奠定了坚实基础。 1)成型工艺效率提升 以风电领域为例,目前碳纤维主梁的工艺主要有三种:预浸料工艺、碳布灌注工艺和拉挤碳板工艺,应用于叶片,包括部分蒙皮、前缘、后缘等部件上。 预浸料工艺:制备碳纤维大梁,以手工方式铺放,生产复杂形状结构件的理想工艺,工艺及设备也成熟,劳动环境较差,效率低,成本很高,无法满足批量化使用的要求。 碳布灌注工艺:该工艺比较成熟,对模具要求不高,模具制作简单,产品质量稳定性高,重复性能好,制品表观质量好,相同铺层厚度薄,强度高,但该工艺对碳布要求较高,且生产效率不高,成本也较高,制约了其推广。 拉挤工艺:是复合材料工艺中效率最高、成本最低的,而且纤维含量高,质量稳定,连续成型易于自动化,适合大批量生产。利用碳纤维拉挤板材制备叶片大梁可以和叶片一起制作,铺层工艺简单,利用该工艺制作叶片的时间只有灌注工艺的一半。VESTAS作为全球风电行业龙头,利用拉挤工艺制作叶片大梁,突破了低成本碳纤维应用,极大的推动了碳纤维在风电领域的应用。 拉挤工艺在风电叶片大梁上的应用推动风电需求在2016年超越航空航天成为第一大碳纤维下游。2016年全球碳纤维在风电领域的用量首次超过航空航天,达到1.8万吨,成为碳纤维最大下游。2019年全球碳纤维在风电领域用量2.55万吨,其中维斯塔斯一家用量就在2万吨左右。 2)成型自动化率提升 复材制造的降本是系统化的降本,自动化成型是连接材料、工艺、制造的桥梁,通过提升成型自动化率,不仅可以提高生产效率,还能通过更精确的制造增强复材结构件的稳定性。 以自动铺带技术为例,将一定宽度的单向带预浸料安装在铺放头中,预浸带在压辊的作用下铺叠到工装或上一层已铺好的材料上,以使复合材料铺层实现自动化,全过程中预浸带的定位、铺叠、裁剪以及辊压均都通过数控技术自动实现,一旦固定了铺带程序,操作步骤就会固定重复,这样有利于确保制作质量的一致性。自动铺带主要适用于平面型或低曲率曲面的准平面型复材整体构件层铺制造,譬如曲率较低的机翼壁板、尾翼壁板等部件。 根据《复合材料自动铺放技术研究》,自动铺带技术对大型复合材料构件是一种很有效率和经济合算的制造工艺,其生产效率要比手工铺叠效率高出 10 倍以上,定位精度要比手工定位精度高出2个量级以上,材料利用率至少增加50%。 2015年中航工业研制出国内首台工程化应用级别的复合材料自动铺带机。该设备可适用于宽度75mm/150mm/300mm三种规格复合材料预浸带的两步法自动铺叠,加工范围可达到20000mm×6500mm×1200mm,最大直线坐标运动速度为40000mm/min,关键精度指标达到国际先进水平。 3.2. 风电、高铁等下游多点开花 3.2.1. 我国复材应用结构多元,单位产值提升 2016-2019年复材需求结构多元化发展,风电、电子电气等领域增长显著。国内碳纤维树脂基复合材料已经初具规模,根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》,2019 年国内碳纤维复合材料需求量达到 5.8万吨,其中体育休闲领域碳纤维复合材料生产量达到 2.1万吨左右,建筑、压力容器、汽车、电子电气等领域碳纤维复合材料生产量达到1万吨以上。2016-2019年,我国风电复材需求由3000吨增长至2万吨,三年复合增速CAGR超过90%,航空航天、电子电气、汽车等领域也保持50%以上的复合增速;体育休闲、建筑、压力容器、碳碳复材等领域保持30%的稳定增速。 从单位产值来看,目前除航空航天领域外,国内复材单位产值与全球水平差距不大。2019年我国碳纤维复材单位产值为73万元人民币/吨,全球碳纤维复材单位产值为10.9万美元/吨,换算成人民币差不大。航空航天领域由于我国碳纤维多用于军机领域商用机应用较少,且我国航空航天复合材料的价格高于国际同行,因此体现在单位产值上我国需求单位产值更高。而在风电、体育休闲等其他复材主流应用领域中,我国复材单位产值与全球相差均不明显。 3.2.2. 部分细分应用市场开始发力 有别于美国市场有“大航空航天”板块的牵引,中国碳纤维在开始发展的初期大部分碳纤维复材企业均奔着狭小的细分市场去做大量的投入,初期看确实是相互“内卷”的,但伴随着制品制造效率的提升逐渐在长尾下游领域打开了效益的出口。除了上文提到的风电领域,高铁和光伏同样是典型具备中国优势的两大应用细分领域。 航空航天:商用飞机放量具有不确定性。 航空航天领域对碳纤维复材(主要是树脂基复材CFRP)的需求主要来自两大方面:1)新研制飞机单机型的CFRP 的应用比例增加;2)新增的飞机订单,尤其是商用机的量产。2019年年我国用于航空航天领域的CFRP为1538吨,CFRP 的主要消费对象为军用机、商用机、无人机等。 根据《碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势》以及我们的测算,考虑目前阶段机型规划量和碳纤维应用比例较高的几种机型(商用C919、军机主力机型歼20/歼11,以及民用无人机)在2021-2030年间订单及需求的假设,由于各大机型需求实现节奏不同,估算航空航天领域年均贡献稳态700-800吨左右碳纤维复材需求。 虽然我国 CFRP 在航空航天领域已经有一定的应用,但我国国产商用飞机尚未量产、交付,不论从使用量还是飞机产量相比,都与国外存在不小差距。且以上需求测算高度依赖于军机品类的换代以及商用飞机量产的节奏,具有一定的不确定性。 风电:维斯塔斯碳梁专利到期后,碳纤维有望在风电领域加速放量 应用方案:根据国家能源局数据,2020年我国新增风电装机容量 72GW,同比+177%,达到历年装机新高,占全球新增装机容量的40%,位居全球第一。当前主流的玻璃钢材质风电叶片伴随低速风机和海上风机的发展以及叶片长度的不断增加,不再能够满足风机叶片刚度和轻质化需求。因此,在部分结构上采用碳纤维在性能及综合成本上将更具优势。根据测算,40m以上的风电叶片中关键结构如梁帽、主梁使用碳纤维复合材料可使叶片自重减少38%,成本降低 14%,另一方面可以提高叶片抗疲劳性能,提高输出功率。 市场空间:低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展。2019年国内风电叶片CFRP消费量约为2.12万吨,全球风电叶片CFRP消费量为3.92万吨,其中维斯塔斯一家年消耗量达到2万吨以上,而维斯塔斯2019年全年新订单量为17.9 GW,总交付量为12.8GW。因此, 2021年维斯塔斯碳梁专利到期后,风电领域碳纤维需求以维斯塔斯为主要牵引力的模式有望被打破,碳梁工艺有望在中国得到复制,风电领域碳纤维应用迎来放量风口。在保守假设我国每年装机30GW的条件下,对应CFRP需求也在万吨级别以上。 高铁:轨交发展国际领先,碳纤维有望贡献万吨/年用量 应用方案:国内轨道交通发展处于国际领先水平,更高速度的高速列车、磁悬浮列车对轻量化的要求非常迫切,碳纤维复合材料已经逐步成为系统解决方案,如在轻量化方面,列车头罩的整体成型,减重20%;风挡渡板整体成型,减重40%;司机室整体成型,减重35%;操纵台模具成型,减重30%;设备舱减重35%;裙板整体成型,减重30%。 市场空间:根据中车四方复材研究中心数据,经过设备及过程优化,碳纤维复合材料的应用成本达到铝合金的1.5倍,达到减重30%。通过大批量生产驱动则可实现与铝合金成本相当。目前中国高速列车有3800组,碳纤维等复材的使用率若达30%,将产生30~50万吨需求,若推广至城轨及货运等领域,将超过100万吨的需求,预计碳纤维复合材料在轨交列车的使用可期待3~5万吨/年的市场规模。” 光伏:组件扩产打开热场材料市场 应用方案:光伏产业中对碳纤维复材的应用以高温材料碳-碳复材为主,主要是用于制造坩埚,作为熔炼多晶硅或单晶硅的器皿,在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭炉热场、太阳能电池镀膜等工艺作为关键设备。随着大硅片趋势的发展,热场性能要求面临升级,碳-碳复合材料的渗透率有望大幅提升, 市场空间:根据我们测算,平均来看1GW组件扩产对应100台长晶炉设备,假设碳碳复材渗透率达到100%则单台设备对应30万货值的热场材料,即每GW产能对应3000万营收。下游单晶硅片企业的快速扩产计划带来的新增需求是近两年市场的重要支撑。根据我们的测算,即使以2025年国内主流硅片厂合计300GW产能这样相当保守的假设来预算,市场可扩容至90亿,如果按照最乐观情况10年内达到1000GW产能,届时复合材料热场市场天花板量级可以看到300亿左右。 4. 制品星星火破原丝重重障 4.1. 原丝产能通道打开,技术持续跟进 修炼内功,初见成效。我国自20世纪60年代开始进行碳纤维的研发与生产,2010年前后头部原丝企业T300碳纤维产品均已突破工程化、产业化技术,实现了全流程国产化。2011-2015年间国产T700与T800碳纤维陆续进入稳定规模化生产阶段,2017年后在研发T1000、高模高强碳纤维等更高性能的碳纤维加速突破。前期国内碳纤维的技术突破大多是跟随国外脚步“照猫画虎”,表现出有相对应的科学层面上的技术,但并没有真正的工程化和产业化竞争力。 产能“通量”打开奠定产业化基础。前文提到,从资产上看,碳纤维产业链两端原丝“重”而复材“轻”,碳纤维原丝作为重资产行业其产业化的一个重要命题是提高单位产能的“通量”来摊薄成本,具体表现为纺丝速度的提升(干喷湿纺的应用)和大丝束的应用,可以看到碳纤维技术走向工程化和产业化的突破大部分发生在2017年之后。 干喷湿纺:2017-2018年,中建材集团旗下碳纤维业务牵头突破了干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术,实现了国产碳纤维的批量供应,填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术的空白。这一关键技术的突破,使纺丝速度可以达到400 m/min以上,是传统湿法纺丝的5倍。 大丝束:2017年前后,上海石化和吉林化纤先后开始研制48 K大丝束碳纤维,于2018年先后成功试生产出48 K大丝束碳纤维。2019年,吉林化纤完成首批120 t 48 K大丝束碳纤维原丝出口订单,上海石化则启动了12000 t/a的大丝束碳纤维项目,光威复材在内蒙古包头的大丝束碳纤维生产项目开始筹建。大丝束碳纤维采用的民用PAN原丝价格较低,但其成品大丝束碳纤维性能接近于小丝束碳纤维,且价格远远低于小丝束碳纤维,因此工业用途上性价比更好。 2017年后原丝整体产能利用率加速提升。根据赛奥碳纤维数据,2019 年国内碳纤维运行产能达到26650吨,CR4产能占到全国总产能的 75%。2019年国内碳纤维总销量大约是1.2万吨,销量/产能比为 45%,与70%的国际水平仍存在差距,但是较2018年33.6%的国内销量/产能比有显著提升。2016-2019年间,我国碳纤维企业销量/产能比从15%提升至45%。 4.2. 海外断供:从消极防御转变为积极进攻 国产碳纤维渗透率在日本断供影响下波动上行。2016-2019年间我国碳纤维需求总量复合增速为18%,进口碳纤维依赖度从82%降低至68%,尽管需求总量处于上升趋势当中,但是每年国产碳纤维需求并不呈现稳定上涨态势,而是在波动中上行。我们认为深层次的原因在于,过去国内下游制品工艺的效率低下制造成本高昂,制品企业会更更加偏好成本价格更低廉的进口原丝,而碳纤维作为高科技材料其进口并不稳定,在特定的年份和背景下会面临阶段性断供风险。 根据日本东丽公司的财报数据,东丽中国区收入占比提升最快的区间是2010-2014年,占比从13%提升至17%,2017年之后收入占比基本维持稳定,对应2017-2020年间日本政府多次干涉日本碳纤维出口至中国。据日本时事通信报道,日本经济产业省在2020年12月22号对东丽国际发出了要求其进行彻底严格的出口管理的警告,2021年国产原丝企业将再次面临进口断供的窗口期。 断供常态化后,制品崛起推动原丝企业从消极防御转变为积极进攻。我们认为,在下游制品端的工艺效率提升、效益出口打开后,以2020年底新一轮的断供为窗口,将为国产原丝提供很好的进口替代的机会。区别于以往每次断供事件的临时影响(即断供时进口替代率上升,结束断供后进口原丝卷土重来),下游多点应用的经济性牵引才是长期对抗断供、支撑国产原丝的主要力量。 5. 风险提示 新冠疫情出现超预期反复;国际贸易冲突加剧。
+ 报告导读 工艺效率的提升带来制品制造成本的快速下降,应用下游打开效益出口反向推动上游原丝加速进口替代,迎来碳纤维产业化元年。 摘要 我们认为碳纤维将在2021年迎来产业化元年:工艺效率的提升带来制品制造成本快速下降,风电、高铁、光伏等多个下游应用领域打开效益出口。下游制品需求全面打开+进口断供风险的双重催化上游原丝加速国产替代。投资主线:1)扎根制品细分领域已展现较强盈利能力的企业,重点推荐金博股份;2)工程化、产业化能力较强的原丝企业,推荐光威复材、中简科技(国君军工、建材联合覆盖)。 强有力的应用市场的承接是新材料普及的必要条件:通过研究碳纤维发展史,我们发现好的应用市场可以催化新材料的普及并反向推动上游技术进步。以日、美、英三种发展经验来看:1)东丽模式:从下游制品民品市场突围,实现份额的扩大和规模效应加强;2)美国模式:以航空航天大市场作为强力应用支撑去获取和承接相应技术,形成完整产业链条;3)英国模式:领先的碳纤维技术缺乏本地应用,走技术向对外转移模式。 工艺效率提升打开了国产碳纤维制品端的效益出口:碳纤维的生产中,前端原丝-碳纤维环节属于重资产行业,而后端的复材制品属于轻资产行业,因此更关注加工工艺上的效率问题。得益于成型工艺的演进和自动化成型技术的普及,制品生产中人工和制造成本近年来大幅降低,为碳纤维复材在下游的大规模应用奠定了坚实基础。 国产制品在风电、高铁、光伏等多个优势细分领域燃起星星之火:有别于市场更关注大军品领域的订单波动,我们认为多个细分领域中小而美的碳纤维制品公司正在崛起,而这些细分市场的多元驱动形成的需求合力才是国产碳纤维真正的“主力军”。2016-2019年,我国风电复材需求由3000吨增长至2万吨,三年复合增速CAGR超过90%,高铁、光伏等具备产业优势的领域中碳纤维也在逐步打开应用场景。 制品的全面突围将为国产原丝加速进口替代提供中长期的支撑:过去国内下游制品工艺的效率低下制造成本高昂,制品企业会更偏好成本价格更低廉的进口原丝。在下游应用制品端效益出口打开后,对海外断供的被动防御将转换为积极进攻,以2020年底新一轮的断供为窗口,将为国产原丝提供很好的进口替代的催化机会。 风险提示:新冠疫情出现超预期反复;国际贸易冲突加剧。 1. 与众不同的观点 2016年初我们发布碳纤维深度,判断:1)国内企业1-2年内成本下降空间有限,全行业亏损的局面短期内难以改变,原丝企业的生存之道只能走向高端;2)仅从下游的某个环节难以实现整个产业链的突破。 而站在2021年年初,我们判断碳纤维将迎来真正的产业化元年,表现为:1)工艺效率的提升带来制品制造成本的快速下降,风电、高铁、光伏等多个下游制品企业已经打开效益出口;2)上游原丝企业工程化和产业化技术已经在多年累积中逐步成型,在下游需求全面打开+国外断供风险的双重催化之下,国产替代加速。 我们与市场不同在于,目前已有的研究更多关注原丝企业+军品(航空航天)订单,而我们观察到当前在碳纤维下游已经出现了很多小而美的制品公司。无论从纵向的国际碳纤维发展历史,还是同为新材料应用的玻纤发展历史来看,新材料的产业化都离不开下游大范围应用市场的兴起,脱离市场的新材料技术无异于无根之萍,而这种市场需求的崛起应该体现为两大特点: 1) 是整体性的而非轮动的:我们不再关注于某个特定时段某个特定下游发生了什么突变,而是下游工艺效率的进步打开了全制品端的效益窗口; 2) 是具备推动上游的反作用力的:对于原丝企业而言断供事件是高度不确定的,但下游需求的存在是确定的,在这种情况下外资薛定谔的封锁将为原丝企业打开一个很好的进口替代窗口,上下游形成合力增加整个产业供应的确定性,走向产业集群一体化。 投资主线:1)扎根碳纤维下游制品细分领域:重点推荐已经展现较强盈利能力的金博股份,制品相关受益标的楚江新材、博云新材;2)工程化、产业化能力较强的上游原丝制造公司,推荐光威复材(国君军工、建材联合覆盖),中简科技(国君军工、建材联合覆盖),相关受益中国建材旗下碳纤维业务。 2. 横纵观:市场牵引是技术进步的反推力 任何新材料的诞生和普及,都会经历一个漫长的研制-试验-工业化-稳定量产的爬坡过程,中间会涉及诸多重要技术难关与工艺节点,通过研究碳纤维纵向发展史,以及横向对比玻纤发展史,我们发现新材料要实现产业化都离不开下游应用的发掘,好的应用市场可以催化新材料的普及以及反向推动技术进步。 2.1. 纵观:碳纤维发展史-成也应用,败也应用 日、美、英:三种发展经验。碳纤维及其高性能化的基础科学研究最先发端在美国,但美国对碳纤维的研究一直集中在人造丝基上,错过了性能最好的PAN基的发展。PAN基碳纤维发端于日本,高模高强技术完整成型于英国,但由于英国碳纤维在罗尔斯-罗伊斯公司(后简称罗罗公司)发动机项目上应用的失败,导致英国碳纤维在很长一段时间里打不开应用窗口,错失商业化先机。同期,日本东丽开始绕过美欧主导的航空市场进军民用制品市场率先实现碳纤维商业化,美国凭借波音飞机碳纤维的应用打开了市场,并通过与日本企业技术互换形成了完整的产业化链条。 日本-从民品破局,铸就全球龙头。1959年日本大阪工业试验所的近藤昭男博士发现PAN基作为碳纤维前驱体,热稳定性好,碳转化率达50%~60%,奠定了碳纤维产业化基础。东海碳素公司和日本碳素公司最早从近藤先生处获得专利授权,东丽起步较晚,在研究突破单体、聚合和纺丝等一系列前驱体PAN纤维技术的难题后,1960年代东丽绕开欧美企业主导的航空航天市场凭借高尔夫球杆碳纤维应用,一举打开下游民用休闲制品市场,领先全球实现碳纤维商业化。随后的1970年代中,东丽通过与美国联合碳化物公司技术互换,将T300带进美国市场,1975年,东丽的碳纤维应用在波音737的次承力部件,自此东丽与波音两家公司开始了超长期合作。 英国-研制领先应用落后,错失第一身位。英国PAN基碳纤维技术研究引领全球,瓦特在近藤昭男的研究基础上制备出了真正意义上高模高强PAN基碳纤维。该专利最先转让给了英国的三家公司,摩根坩埚公司、考陶尔兹公司和罗罗公司(罗尔斯罗伊斯航空发动机公司)。其中,罗罗公司率先采用碳纤维增强树脂(CFRP)技术研制飞机发动机进气叶片,但遭遇惨败,英国碳纤维技术和产业受此影响,一直未能打开应用窗口。1980年代后英国由于缺乏应用的支撑,开始技术转让,其中美、日对PAN基技术的承接也进一步促进了全球碳纤维的发展。 美国-航空航天大制造牵引应用市场。尽管美国是碳纤维的发源地,并且杜邦公司在1940年代就发明了丙烯腈纤维技术并开始商业化生产,但美国对碳纤维早期研究更加专注于人造丝基, 由此在PAN基的发展上落后于英国和日本。1970-1980年,美国联合碳化物公司与日本东丽签订技术互换,自此两家公司同时拥有了高性能碳纤维生产的全过程技术,加上70年代对应油价高涨出现的节能飞机计划,波音公司提出了商用飞机对碳纤维的应用要求,在商用飞机这样一个大下游的有力牵引下,美国后发先至地形成碳纤维全产业化链条。 总结来看,碳纤维下游应用市场的打开的几种模式: 1) 东丽模式:从下游制品细分市场做起,实现份额的扩大和规模效应加强,再通过技术换市场突破美国航空航天和商用飞机大市场,实现全球扩张; 2) 美国模式:由航空航天大市场牵引,以单个下游需求作为强力支撑去获取和承接相应技术,形成完整产业链条; 3) 英国模式:从英国在碳纤维市场中走向衰退的经验来看,应用市场的打开确是碳纤维普及的必要条件,没有本地市场承接的上游技术最后将走向对外转移,而以罗罗公司发动机研制失败经验来看,将鸡蛋放在一个应用篮子里是存在风险的。 2.2. 横观:玻纤生产技术和应用技术是关键 20世纪30年代,美国欧文斯.科宁(Owens Corning)公司生产的玻璃纤维问世。 1938—1942年,环氧树脂、聚酯相继研制成功, 玻璃钢工业诞生,并在军工方面得到应用,如防刺穿的汽油桶,飞机部件,雷达罩,军用盔甲等。 第2次世界大战促进了玻璃纤维工业的迅速发展。 1950年,美国杜邦公司发明偶联剂,在解决无机玻璃纤维与有机树脂间的界面结合问题方面取得突破,玻纤复合材料发展,使得玻纤应用范围迅速扩大; 1959年,年产1000吨的玻璃纤维池窑拉丝工艺投入运行; 20世纪70年代,池窑法生产玻纤已成为主流,主要集中欧美日; 1986-1998年,玻纤生产技术取得突破,并向大型组合炉,万吨级的窑炉发展,行业再次飞跃。 从横向对比玻纤发展历程来看,打开产能通量的“大池窑”工艺的诞生是晚于玻纤复材应用突破的,而复材突破的关键在于增强玻璃纤维与树脂连接的偶联剂技术突破带来的应用市场突破。 3. 国内制品端已然打开碳纤维效益出口 我们认为,碳纤维复材作为轻资产行业,其工艺和制造效率决定了其生产的经济性。伴随着下游复材成型工艺和自动化设备的完善,复材的制造成本正在快速下降,以风电、高铁、光伏为代表的下游复材企业已经迈过盈亏平衡点,形成多市场应用合力。 3.1. 下游复材企业工艺效率提升 3.1.1. 碳纤维产业链:重原丝,轻制品 碳纤维复材由碳纤维原丝(增强材料)+载体(基体材料)构成。主流碳纤维复材按照载体材料不同可分为树脂基、碳基、金属基、陶瓷基、橡胶基等不同品类。不同基体具备不同的特性,比如树脂基体强度、耐热性和稳定性较好适用于航空航天、建筑、体育用品等大部分领域,而碳基材料耐热性和抗蚀性更好,常见于刹车盘、热场材料等应用领域。目前碳纤维复合材料以树脂基为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的 90%。 碳纤维具备原丝重资产+制品轻资产双重属性。碳纤维的生产中,前端原丝-碳纤维环节属于重化工(重资产)行业,而后端的碳纤维-织物-复合材料属于类纺织业的轻资产,因此碳纤维的生产传统上是资本密集型和劳动密集型的结合。以原丝制备为主的恒神股份、中简科技、光威复材,2020Q3固定资产+在建工程占总资产比分别为61.75%、57.21%、32.52%(其中恒神股份与中简科技收入以碳纤维、织物及预浸料为主,光威复材碳纤维+织物占比47%,预浸料占比10%,碳梁及制品占比43%)。而下游以碳纤维复材及制品为主的金博股份2020Q3固定资产+在建工程占比分别为14.59%。 3.1.2. 制品工艺升级带来制造端的快速降本 复材生产中人工和制造成本近年来大幅降低。从工艺流程上看,复材制造主要工序在于“组装”树脂基体和碳纤维原丝,并通过成型加工成合适的制品形状适应于不同下游需求。从碳纤维制品金博股份报表上看,2017-2019年单位热场材料成本结构中,以采购碳纤维原丝为主的原材料成本逐年上升,从106元/kg上升至130元/kg,涨幅22.6%。而整体降本的主要贡献是单位人工和制造费用,其中单位人工费用从113元/kg降低至92元/kg,单位费用从250元/kg降低至179元/kg,降幅分别为19%、28%。 作为轻资产部分的复合材料制造,工艺向多元化和自动化快速发展。针对轻资产下游快周转是关键,因此更关注加工工艺上的效率问题,应用工艺改良体现在下游的模具成型部分。复合材料成型工艺从初期以劳动密集为特点的手糊、手工铺贴工艺发展到拉挤、模具成型,再到自动铺放技术,复合材料成型工艺正在逐渐摆脱低效率、低稳定性、高污染的传统模式向效率更高的方向演进,为碳纤维复材在下游的大规模应用奠定了坚实基础。 1)成型工艺效率提升 以风电领域为例,目前碳纤维主梁的工艺主要有三种:预浸料工艺、碳布灌注工艺和拉挤碳板工艺,应用于叶片,包括部分蒙皮、前缘、后缘等部件上。 预浸料工艺:制备碳纤维大梁,以手工方式铺放,生产复杂形状结构件的理想工艺,工艺及设备也成熟,劳动环境较差,效率低,成本很高,无法满足批量化使用的要求。 碳布灌注工艺:该工艺比较成熟,对模具要求不高,模具制作简单,产品质量稳定性高,重复性能好,制品表观质量好,相同铺层厚度薄,强度高,但该工艺对碳布要求较高,且生产效率不高,成本也较高,制约了其推广。 拉挤工艺:是复合材料工艺中效率最高、成本最低的,而且纤维含量高,质量稳定,连续成型易于自动化,适合大批量生产。利用碳纤维拉挤板材制备叶片大梁可以和叶片一起制作,铺层工艺简单,利用该工艺制作叶片的时间只有灌注工艺的一半。VESTAS作为全球风电行业龙头,利用拉挤工艺制作叶片大梁,突破了低成本碳纤维应用,极大的推动了碳纤维在风电领域的应用。 拉挤工艺在风电叶片大梁上的应用推动风电需求在2016年超越航空航天成为第一大碳纤维下游。2016年全球碳纤维在风电领域的用量首次超过航空航天,达到1.8万吨,成为碳纤维最大下游。2019年全球碳纤维在风电领域用量2.55万吨,其中维斯塔斯一家用量就在2万吨左右。 2)成型自动化率提升 复材制造的降本是系统化的降本,自动化成型是连接材料、工艺、制造的桥梁,通过提升成型自动化率,不仅可以提高生产效率,还能通过更精确的制造增强复材结构件的稳定性。 以自动铺带技术为例,将一定宽度的单向带预浸料安装在铺放头中,预浸带在压辊的作用下铺叠到工装或上一层已铺好的材料上,以使复合材料铺层实现自动化,全过程中预浸带的定位、铺叠、裁剪以及辊压均都通过数控技术自动实现,一旦固定了铺带程序,操作步骤就会固定重复,这样有利于确保制作质量的一致性。自动铺带主要适用于平面型或低曲率曲面的准平面型复材整体构件层铺制造,譬如曲率较低的机翼壁板、尾翼壁板等部件。 根据《复合材料自动铺放技术研究》,自动铺带技术对大型复合材料构件是一种很有效率和经济合算的制造工艺,其生产效率要比手工铺叠效率高出 10 倍以上,定位精度要比手工定位精度高出2个量级以上,材料利用率至少增加50%。 2015年中航工业研制出国内首台工程化应用级别的复合材料自动铺带机。该设备可适用于宽度75mm/150mm/300mm三种规格复合材料预浸带的两步法自动铺叠,加工范围可达到20000mm×6500mm×1200mm,最大直线坐标运动速度为40000mm/min,关键精度指标达到国际先进水平。 3.2. 风电、高铁等下游多点开花 3.2.1. 我国复材应用结构多元,单位产值提升 2016-2019年复材需求结构多元化发展,风电、电子电气等领域增长显著。国内碳纤维树脂基复合材料已经初具规模,根据《2019全球碳纤维复合材料市场报告》,2019 年国内碳纤维复合材料需求量达到 5.8万吨,其中体育休闲领域碳纤维复合材料生产量达到 2.1万吨左右,建筑、压力容器、汽车、电子电气等领域碳纤维复合材料生产量达到1万吨以上。2016-2019年,我国风电复材需求由3000吨增长至2万吨,三年复合增速CAGR超过90%,航空航天、电子电气、汽车等领域也保持50%以上的复合增速;体育休闲、建筑、压力容器、碳碳复材等领域保持30%的稳定增速。 从单位产值来看,目前除航空航天领域外,国内复材单位产值与全球水平差距不大。2019年我国碳纤维复材单位产值为73万元人民币/吨,全球碳纤维复材单位产值为10.9万美元/吨,换算成人民币差不大。航空航天领域由于我国碳纤维多用于军机领域商用机应用较少,且我国航空航天复合材料的价格高于国际同行,因此体现在单位产值上我国需求单位产值更高。而在风电、体育休闲等其他复材主流应用领域中,我国复材单位产值与全球相差均不明显。 3.2.2. 部分细分应用市场开始发力 有别于美国市场有“大航空航天”板块的牵引,中国碳纤维在开始发展的初期大部分碳纤维复材企业均奔着狭小的细分市场去做大量的投入,初期看确实是相互“内卷”的,但伴随着制品制造效率的提升逐渐在长尾下游领域打开了效益的出口。除了上文提到的风电领域,高铁和光伏同样是典型具备中国优势的两大应用细分领域。 航空航天:商用飞机放量具有不确定性。 航空航天领域对碳纤维复材(主要是树脂基复材CFRP)的需求主要来自两大方面:1)新研制飞机单机型的CFRP 的应用比例增加;2)新增的飞机订单,尤其是商用机的量产。2019年年我国用于航空航天领域的CFRP为1538吨,CFRP 的主要消费对象为军用机、商用机、无人机等。 根据《碳纤维复合材料的应用现状与发展趋势》以及我们的测算,考虑目前阶段机型规划量和碳纤维应用比例较高的几种机型(商用C919、军机主力机型歼20/歼11,以及民用无人机)在2021-2030年间订单及需求的假设,由于各大机型需求实现节奏不同,估算航空航天领域年均贡献稳态700-800吨左右碳纤维复材需求。 虽然我国 CFRP 在航空航天领域已经有一定的应用,但我国国产商用飞机尚未量产、交付,不论从使用量还是飞机产量相比,都与国外存在不小差距。且以上需求测算高度依赖于军机品类的换代以及商用飞机量产的节奏,具有一定的不确定性。 风电:维斯塔斯碳梁专利到期后,碳纤维有望在风电领域加速放量 应用方案:根据国家能源局数据,2020年我国新增风电装机容量 72GW,同比+177%,达到历年装机新高,占全球新增装机容量的40%,位居全球第一。当前主流的玻璃钢材质风电叶片伴随低速风机和海上风机的发展以及叶片长度的不断增加,不再能够满足风机叶片刚度和轻质化需求。因此,在部分结构上采用碳纤维在性能及综合成本上将更具优势。根据测算,40m以上的风电叶片中关键结构如梁帽、主梁使用碳纤维复合材料可使叶片自重减少38%,成本降低 14%,另一方面可以提高叶片抗疲劳性能,提高输出功率。 市场空间:低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展。2019年国内风电叶片CFRP消费量约为2.12万吨,全球风电叶片CFRP消费量为3.92万吨,其中维斯塔斯一家年消耗量达到2万吨以上,而维斯塔斯2019年全年新订单量为17.9 GW,总交付量为12.8GW。因此, 2021年维斯塔斯碳梁专利到期后,风电领域碳纤维需求以维斯塔斯为主要牵引力的模式有望被打破,碳梁工艺有望在中国得到复制,风电领域碳纤维应用迎来放量风口。在保守假设我国每年装机30GW的条件下,对应CFRP需求也在万吨级别以上。 高铁:轨交发展国际领先,碳纤维有望贡献万吨/年用量 应用方案:国内轨道交通发展处于国际领先水平,更高速度的高速列车、磁悬浮列车对轻量化的要求非常迫切,碳纤维复合材料已经逐步成为系统解决方案,如在轻量化方面,列车头罩的整体成型,减重20%;风挡渡板整体成型,减重40%;司机室整体成型,减重35%;操纵台模具成型,减重30%;设备舱减重35%;裙板整体成型,减重30%。 市场空间:根据中车四方复材研究中心数据,经过设备及过程优化,碳纤维复合材料的应用成本达到铝合金的1.5倍,达到减重30%。通过大批量生产驱动则可实现与铝合金成本相当。目前中国高速列车有3800组,碳纤维等复材的使用率若达30%,将产生30~50万吨需求,若推广至城轨及货运等领域,将超过100万吨的需求,预计碳纤维复合材料在轨交列车的使用可期待3~5万吨/年的市场规模。” 光伏:组件扩产打开热场材料市场 应用方案:光伏产业中对碳纤维复材的应用以高温材料碳-碳复材为主,主要是用于制造坩埚,作为熔炼多晶硅或单晶硅的器皿,在氢化炉热场、直拉单晶热场、多晶铸锭炉热场、太阳能电池镀膜等工艺作为关键设备。随着大硅片趋势的发展,热场性能要求面临升级,碳-碳复合材料的渗透率有望大幅提升, 市场空间:根据我们测算,平均来看1GW组件扩产对应100台长晶炉设备,假设碳碳复材渗透率达到100%则单台设备对应30万货值的热场材料,即每GW产能对应3000万营收。下游单晶硅片企业的快速扩产计划带来的新增需求是近两年市场的重要支撑。根据我们的测算,即使以2025年国内主流硅片厂合计300GW产能这样相当保守的假设来预算,市场可扩容至90亿,如果按照最乐观情况10年内达到1000GW产能,届时复合材料热场市场天花板量级可以看到300亿左右。 4. 制品星星火破原丝重重障 4.1. 原丝产能通道打开,技术持续跟进 修炼内功,初见成效。我国自20世纪60年代开始进行碳纤维的研发与生产,2010年前后头部原丝企业T300碳纤维产品均已突破工程化、产业化技术,实现了全流程国产化。2011-2015年间国产T700与T800碳纤维陆续进入稳定规模化生产阶段,2017年后在研发T1000、高模高强碳纤维等更高性能的碳纤维加速突破。前期国内碳纤维的技术突破大多是跟随国外脚步“照猫画虎”,表现出有相对应的科学层面上的技术,但并没有真正的工程化和产业化竞争力。 产能“通量”打开奠定产业化基础。前文提到,从资产上看,碳纤维产业链两端原丝“重”而复材“轻”,碳纤维原丝作为重资产行业其产业化的一个重要命题是提高单位产能的“通量”来摊薄成本,具体表现为纺丝速度的提升(干喷湿纺的应用)和大丝束的应用,可以看到碳纤维技术走向工程化和产业化的突破大部分发生在2017年之后。 干喷湿纺:2017-2018年,中建材集团旗下碳纤维业务牵头突破了干喷湿纺千吨级高强/百吨级中模碳纤维产业化关键技术,实现了国产碳纤维的批量供应,填补了国内以干喷湿纺工艺为代表的高性能碳纤维生产技术的空白。这一关键技术的突破,使纺丝速度可以达到400 m/min以上,是传统湿法纺丝的5倍。 大丝束:2017年前后,上海石化和吉林化纤先后开始研制48 K大丝束碳纤维,于2018年先后成功试生产出48 K大丝束碳纤维。2019年,吉林化纤完成首批120 t 48 K大丝束碳纤维原丝出口订单,上海石化则启动了12000 t/a的大丝束碳纤维项目,光威复材在内蒙古包头的大丝束碳纤维生产项目开始筹建。大丝束碳纤维采用的民用PAN原丝价格较低,但其成品大丝束碳纤维性能接近于小丝束碳纤维,且价格远远低于小丝束碳纤维,因此工业用途上性价比更好。 2017年后原丝整体产能利用率加速提升。根据赛奥碳纤维数据,2019 年国内碳纤维运行产能达到26650吨,CR4产能占到全国总产能的 75%。2019年国内碳纤维总销量大约是1.2万吨,销量/产能比为 45%,与70%的国际水平仍存在差距,但是较2018年33.6%的国内销量/产能比有显著提升。2016-2019年间,我国碳纤维企业销量/产能比从15%提升至45%。 4.2. 海外断供:从消极防御转变为积极进攻 国产碳纤维渗透率在日本断供影响下波动上行。2016-2019年间我国碳纤维需求总量复合增速为18%,进口碳纤维依赖度从82%降低至68%,尽管需求总量处于上升趋势当中,但是每年国产碳纤维需求并不呈现稳定上涨态势,而是在波动中上行。我们认为深层次的原因在于,过去国内下游制品工艺的效率低下制造成本高昂,制品企业会更更加偏好成本价格更低廉的进口原丝,而碳纤维作为高科技材料其进口并不稳定,在特定的年份和背景下会面临阶段性断供风险。 根据日本东丽公司的财报数据,东丽中国区收入占比提升最快的区间是2010-2014年,占比从13%提升至17%,2017年之后收入占比基本维持稳定,对应2017-2020年间日本政府多次干涉日本碳纤维出口至中国。据日本时事通信报道,日本经济产业省在2020年12月22号对东丽国际发出了要求其进行彻底严格的出口管理的警告,2021年国产原丝企业将再次面临进口断供的窗口期。 断供常态化后,制品崛起推动原丝企业从消极防御转变为积极进攻。我们认为,在下游制品端的工艺效率提升、效益出口打开后,以2020年底新一轮的断供为窗口,将为国产原丝提供很好的进口替代的机会。区别于以往每次断供事件的临时影响(即断供时进口替代率上升,结束断供后进口原丝卷土重来),下游多点应用的经济性牵引才是长期对抗断供、支撑国产原丝的主要力量。 5. 风险提示 新冠疫情出现超预期反复;国际贸易冲突加剧。
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