光威复材：国产军用碳纤维领军企业，全链条布局产能释放在即

2023 年 3 月 4 日

（报告出品方/作者：中泰证券，孙颖，陈鼎如，聂磊，马梦泽）

聚焦新材料研制，军民品业务协同发展

碳纤维行业龙头，实现「原丝-制品」全产业链布局

碳纤维「原丝-制品」全产业链布局，致力打破国外垄断。作为国内碳纤维行业龙头企业，威海光威复合材料股份有限公司突破关键技术成为国内第一家实现碳纤维工程化企业，成功打破国外垄断，填补国内该领域空白。

纵观公司以军品碳纤维为立足点，外延发展民品碳纤维预浸料等复合材料实现多元化发展的历程，我们认为可将公司发展沿革分为三个阶段： 1）突破关键技术，打破国外垄断局面（1992-2005）：光威复材成立於 1992 年，隶属於威海光威集团，是一家专业从事碳纤维机器及其复合材料研发、生产和销售的企业；2002 年，公司成立全资子公司拓展纤维，并同期建设单纺位原丝试验线、25 吨/年 3K 中试线和 10 吨/年 3K 碳化生产线；2005 年公司突破 T300 级碳纤维工程化关键技术，成功填补国内该领域空白，打破国外技术装备封锁，使得我国成为世界上少数掌握小丝束高性能碳纤维工程化关键技术的国家之一。

2）通过航空应用验证，确立国内行业领先地位（2006-2009）：2008 年初公司实现航空级碳纤维国产化目标，成为航空航天领域主要供应商； 2009 年公司通过国家发改委批准立项的 T300 级碳纤维产业化示范工程项目，工艺技术及设备制造技术均达到国际先进水平，带动中国碳纤维产业跃上新台阶。 3）完善全产业链布局，培育高附加值应用领域（2010 至今）：公司逐步形成「原丝-碳化-织物-预浸料-碳纤维制品」的碳纤维产业链条，以及为产业链提供保障的装备制造、检测、试验平台。2017 年公司成为国内碳纤维行业第一家 A 股上市公司；2021 年公司制定「621」发展战略，未来将沿着 6 个业务板块完善产业链，在国家工程实验室和国家企业技术中心 2 个科研平台引擎的带动下，孵化形成具有全球影响力和领先地位的碳纤维产业基地，持续引领国产碳纤维高质量发展。

公司控股股东为威海光威集团，实际控股人为陈亮。截至 2022Q3，公司第一大股东威海光威集团合计持有公司 37.33%股权，陈亮先生为实控人，陈洞先生为其一致行动人，2006 年至今陈亮先生任威海光威集团有限责任公司董事长。旗下有六家全资子公司，协同效应显着。公司旗下六家全资子公司分别为拓展纤维、光威精机、光威香港、光威能源新材料、北京蓝科及光威复合材料。其中威海拓展纤维有限公司（简称「拓展纤维」）和威海光威精密机械有限公司（简称「光威精机」）作为全资设立的子公司分别为公司提供碳纤维及织物的生产、销售和碳纤维产业相关机械设备及配件制造销售等业务。

立足军品拓展民品，业务结构多样化发展

历经十余年发展，公司已形成沿着碳纤维及织物、通用新材料、能源新材料、复材科技、光晟科技和精密机械六个业务板块实现上下游全产业链布局，产品范围覆盖原丝、碳纤维、织物、预浸料到复合材料、碳纤维制品，产品广泛应用於国防军事、航空航天、风电、船舶、医疗、交通等领域。至今，公司已经成为碳纤维生产品种最齐全、生产技术最先进、产业链最完整、唯一经历过全过程航空应用验证且持续稳定大批量供货经验的龙头企业。

公司拥有「原丝-制品」全产业链布局，产品广泛应用於国防军工和民用两大市场，重点发展碳纤维及织物。公司主营产品分为：1）碳纤维：公司已规模化生产的主要产品有高强型碳纤维，包括 GQ3522、GQ4522 等；高强中模型碳纤维，包括 QZ4526、QZ5026、QZ5526 等；高模型碳纤维，包括 GM3040、GM3045 等；高强度模型碳纤维，包括 QM4035、 QM4040 等；2）碳纤维织物：主要产品包括平纹、缎纹、斜纹等各类型碳纤维机织物及经编织物；3）预浸料：主要包括单向碳纤维预浸料、单向玻璃纤维预浸料、碳纤维机织物预浸料等；4）碳纤维复合材料制品： 5）机械制造：全资子公司光威精机主要为光威复材及拓展纤维提供成套生产设备的设计、制造和安装以及生产线建设服务，主要产品有氧化炉、高温碳化炉、预浸料设备等。

民品收入贡献起量，公司产品条线区域丰富。2016 至 2018 年，公司主要收入来源於碳纤维及织物，占比高达 69%。2018 年公司以军品为主要产品的碳纤维及织物业务收入占比由 69.04%下降至 44.21%，以碳梁和预浸料为主要产品的民品业务成为公司业务的重要支撑，其中碳梁业务的销售收入占公司总收入的比重将近 4 成，公司产品条线趋於丰富。

注重研发投入和强化技术优势，业绩有望持续稳健增长

下游需求旺盛，业绩有望持续稳健增长。收入端，公司 2016-2021 年营业收入由 6.33 亿元增长至 26.07 亿元；2022H1 实现营收 13.14 亿元，同比增长 2.42%。利润端，2016-2021 年归母净利润稳步增加，由 1.99 亿元增加至 7.58 亿元；2022H1 归母净利润达到 5.06 亿元，同比增长达到 16.59%。

受制於低毛利率民品提升及定型产品价格下降，公司盈利能力有所下降。毛利率方面，公司整体毛利率由 2016 年 60.98%下降至 2022H1 年 44.42%，主要系 2021 年量产定型碳纤维价格下降及民品业务贡献比例提高所致。预计未来，伴随碳纤维新产品贡献增加叠加民品业务占比提升带来收入抗风险能力的提升，盈利能力有望持续增强。净利率方面，公司整体净利率由 2016 年 31.44%增加至 2022H1 的 38.51%。

根据公司2022年业绩快报预计2022年公司实现营收25.2亿，YoY-3.4%；实现归母净利 9.3 亿，YoY 22.9%；实现扣非净利 8.8 亿，YoY 23.5%；净利率 37%，同比提升 8pct。2022 年 Q4 单季度实现营业收入、归母净利、扣非净利分别为 5.8、1.8、1.6 亿，YoY-10.3%、 30.0%、 22.6%，环比分别-7.6%、-25.6%、-30.4%。2022 年在定型纤维产品降价以及疫情等因素影响下，业绩仍实现快速增长，且在业务结构优化以及降本增效下，盈利能力进一步提高，经营稳健性持续彰显。未来下游需求持续释放，公司龙头地位牢固，业绩有望持续稳健增长。

公司期间费用率控制良好，注重研发投入。2015-2022H1，公司不断优化经营管理体制，强化内部控制，期间费用率由 29.47%下降至 0.76%，尤其在 2018 年期间费用率迅速降低至 7.11%。其中管理费用率由 23.02% 降至 3.50%；销售费用率由 1.29%降至 0.53%；财务费用率由 5.16%降至-3.27%。作为高新技术企业，公司重视研发投入。2018-2021 年，研发投入由1.94亿元增加至2.32亿元。其中2020-2021年研发投入由2.74 降低至 2.32 亿元，研发投入短期下降主要系公司采用销定产的生产模式进行定制化的研发，而 T800H 级项目碳纤维研制环节的任务已基本完成及 M40J 级项目结题。碳纤维属於技术密集型产业，未来公司将持续增加研发投入，保障技术核心优势。

市场分析：长链条高壁垒，供需向好国产化率有望提升

产业链条：各环节存在较高技术壁垒，中下游制品具备高附加值

碳纤维（Carbon Fiber，简称 CF）是具备优异力学性能和化学稳定性的战略物资。碳纤维是一种丝状碳素材料，它是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，直径 5-10 微米，含碳量高於 95％的无机高分子纤维。碳纤维具备优异力学性能和化学稳定性，相比传统材料最大的优势是其在具有所需强度的前提下具有最高的比模量（弹性模量与密度之比），同时具有导电、导热、耐高温、耐腐蚀等性能，是铝、镁合金等传统金属材料的优良替代品。

碳纤维分类标准紧跟应用场景，作为增强材料常以力学性能划分、区分下游应用领域常以大小丝束划分、PAN 基碳纤维应用更广泛。1）按力学性能，碳纤维多是作为增强材料而利用其优良的力学性能，故碳纤维可分为通用型碳纤维（强度约 1000MPa、模量约 100GPa）和高性能型碳纤维（高强型和高模型）；

2）按丝束大小，碳纤维可分为大丝束和小丝束，其中小丝束的原丝含量小於 24000（24K）根（没有绝对标准），初期以 1K、3K、6K 为主逐渐发展到 12K 和 24K，小丝束碳纤维工艺控制要求严格，碳化等设备造价高，生产成本较高，一般用於航天军工等高科技及高附加值休闲体育领域，主要下游产品包括飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等；大丝束的原丝含量大於 48000 （48K）根，包括 48K、60K、80K 等，大丝束产品性能相对较低、制备成本也较低，往往应用於基础工业领域。

3）按原丝类型，分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、粘胶基碳纤维和沥青基碳纤维，其中聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是目前产量最大的碳纤维品种，占碳纤维总量的 90%以上。沥青基碳纤维具有优良的传热、导电性能和极低的热膨胀系数, 因此仍在必须要求这些性能的军工及航天领域发挥着独特作用。

全产业链生产流程长、技术工艺复杂。1）碳纤维制备：以 PAN 基碳纤维为例，制造流程分为原丝制备和高温热处理两大部分：①原丝制备是从初始原料获取碳纤维原丝的过程，主要包括聚合、纺丝两大环节。根据胡晓梅《碳纤维产业化发展及成本分析》，原丝一般在碳纤维成本中可达到约 51%的占比，较高质量的 PAN 原丝投入及碳纤维产出比例约为 2.2：1，较低的质量原丝投入及碳纤维产出比例约为 2.5：1。

②高温热处理是由碳纤维原丝制备碳纤维的过程主要包括预氧化、低温碳化和高温碳化等环节。受制於原材料价格、能源成本和制造成本，碳纤维相比其他类似纤维如玻璃纤维、玄武岩纤维或塑料纤维等相对昂贵；2）中间材料制备：即把碳纤维编织成布或者针刺成毡，将碳纤维布和树脂预先结合在一起，做成预浸料。3）碳纤维复合材料制备：以碳纤维为增强材料，以树脂等作为基体材料，通过成型、固化、脱模等工序得到结构或功能材料。

全产业链中，上游 PAN 原丝制备和下游碳纤维复合材料（CFRP）成型工艺是核心环节，技术壁垒较高。纺丝工艺是 PAN 原丝制备的核心关键技术之一，代表性工艺中湿法纺丝工艺应用最广，干喷湿纺纺丝工艺能有效提高生产效率和降低制造成本。目前工业碳纤维原丝基本都是通过湿法和干喷湿纺纺丝工艺制造的，其中：①湿法工艺技术成熟，更适合大丝束产品：湿法纺丝工艺是聚合物纺丝溶液经喷丝板上的喷丝孔挤出细流，直接进入凝固浴形成丝条的纺丝方法。PAN 基碳纤维原丝的湿法工艺技术较为成熟，易於工程化放大；所得纤维纤度变化小，凝固成型稳定，纤维的残留溶剂少，容易控制原丝质量；制得的纤维表面具有沟槽结构特徵，对树脂基体的普适性强，复合材料的界面性能较好，是目前 PAN 基碳纤维原丝生产中应用最广的纺丝工艺。

②干喷湿纺工艺高效率、低成本、高难度，通常用於小丝束：干喷湿纺工艺是聚合物纺丝溶液经喷丝板上的喷丝孔挤出细流，先经过空气层，後进入凝固浴形成丝条的纺丝方法。该工艺兼具干法纺丝的快速、纤维表面光滑等特点，能够实现高品质原丝的细纤度化和均质化，能够有效提高纤维的生产效率和降低制造成本，是高性能 PAN 基碳纤维原丝生产的最好方法之一。根据胡晓梅《碳纤维产业化发展及成本分析》，在纺丝装备及能源消耗相同的情况下通过干喷湿纺工艺的使用，在降低生产碳纤维原丝成本的同时（75%左右），可显着提高产量（2-8 倍左右）。

目前世界上仅少量企业掌握干喷湿纺工艺并形成成熟碳纤维产品。世界范围如日本东丽、三菱丽阳、赫氏、韩国晓星等企业拥有干喷湿纺纺丝技术；国内起步较晚，现阶段中复神鹰、光威复材、中简科技等少数企业实现该技术突破，但产品性能和质量稳定性仍有待进一步提高。

碳纤维作为脆性材料，常在复合材料中作增强材料以实现工业化应用， CFRP 在航空航天高端应用广、节能效益明显。作为脆性材料，碳纤维直接使用场景较少，主要场景在复合材料中作增强材料，根据使用目的不同选用不同基体材料和复合方式来达到所要求的复合效果。碳纤维可用来增强金属基体（铝、镁、铜、钛及其合金）及非金属基体（合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等），目前使用得最多、最广泛的是碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP），其最大的优点是轻质、高强，航空航天高端应用仍是其主要发展方向，根据《航空航天复合材料发展现状及前景》，用 CFRP 制造飞机的结构件，同铝合金相比减重效果可达 20%-40%。目前 CFRP 应用已迅速扩大到能源、交通、海洋、机械等领域。

CFRP 成型工艺是将原材料转化成结构件的关键工艺。碳纤维复合材料的加工成型工艺有很多种，CFRP 有多种成型方式，包括预浸料热压罐、预浸料真空袋压、RTM（树脂传递模塑）、模压、搓卷、手糊等。①对於航空航天部件而言，目前最常用的方法仍为预浸料热压罐工艺和 RTM 工艺，而热压罐成型工艺也最成熟；②汽车部件的生产主要采用模压成型工艺，特别是 RTM 工艺，是公认的低成本复合材料成型技术，在汽车工业上已经广泛采用。

伴随产业链向中游加工品及下游制品延伸，碳纤维产品附加值可实现倍数提升。由於碳纤维加工产品及复合材料生产流程复杂、技术难度大，所以在产业链中，越向中下游（碳纤维织物/预浸料、碳纤维复材等）延伸，附加值越高。在民用如体育休闲、风电叶片梁板和工业高端应用领域，碳纤维预浸料加工环节增值率约为 45%，然而碳纤维制品增值率可达约 1.5-3.69 倍；面对特种航空结构件的碳纤维产业链，上游碳纤维产品平均价格为 3000 元/千克，中游预浸料平均价为 5000-7000 元/千克（增值率约 1 倍），而下游碳纤维制品平均价格约 1 万元/千克-1.5 万元/ 千克，增值率与中游相当。

成本拆解：材料替代、工艺革新、规模生产是主要降本路径

原材料（前驱体）、流动费用（人工）及能耗（天然气）构成纤维生产成本结构中主要贡献环节，丝束大小与生产成本呈反比。根据《Environmental, property and cost impact analysis of carbon fibre at increasing rates of production》，基於 2000 吨/年 PAN 基碳纤维产量的生产成本模型中，直接成本：原材料（前驱体）占碳纤维总成本的 54.1%、天然气等能耗占比 11.3%；非直接成本：固定资产折旧占比 9.6%、流动费用（人工&包装）占比 17.6%。丝束大小与生产成本呈现反比关系，随着丝束尺寸的增加，大於 6k 的丝束的碳纤维成本显着降低，在 12k 和 50k 之间逐渐降低，对於较大的丝束尺寸，成本差异几乎可以忽略不计。此外，随着丝束尺寸从 3k 增加到 100k，原材料（前驱体）的成本贡献率从 76.6%降低到 49.6%，而其他贡献率分别从 9.86%增加到 17.78%、6.11%-11.01%和 2.49%-6.48%。

工艺革新和材料替代是降低变动成本的可行方案，规模化生产和产业链纵向延伸是摊薄固定成本的主要路径。1）变动成本降低：①前驱体材料替代：前驱体成本占到生产成本 50%以上，减少原材料成本成为低成本碳纤维制造的首要研究方向，目前国内碳纤维生产正在尝试采用新纤维（如木质素、聚乙烯纤维、工业腈纶等）的低成本方案；②生产工艺革新：在低成本碳纤维规模化发展过程中，可针对聚合工序、纺丝工序与氧化炭化工序部分环节进行改进，以提高效率、降低能耗。2）固定成本摊薄：1）规模化生产：碳纤维生产成本中固定成本占比近 30%，通过规模化生产可使固定费用得以有效降低；2）产业链纵向延伸：整合上下游产业以减少中间周转成本并构建差异化竞争优势。

（一）前驱体材料替代，从根本上降低成本。以木质素基碳纤维为例，木质素是一种具有支链多酚网路结构的生物聚合物，是造纸原料木质纤维素的三种主要成分之一，由於木质素的存在会导致纸张变黄并降低强度，因此在造纸过程大量的木质素被提取出来作为副产品。长期以来，木质素被作为低价值的热能来源，但目前许多研究工作都集中在恢复木质素作为低成本碳纤维制造的前驱体。熔纺木质素前体纤维的成本估计为 3.4 美元/千克，显着低於传统 PAN 基碳纤维（8.2 美元/千克）。因此，与 PAN 基碳纤维生产工艺相比，通过采用木质素作为前体，预计生产成本可降低高达 41%。

（二）生产工艺革新，提高效率降低能耗。1）聚合工序。纯化处理原材料过程（包括溶剂和聚合单体）可通过将传统的精馏纯化方式用离子交换树脂方式代替，实现在显着节能减排的同时使纯化产品的纯度得以有效提高；为确保快速可控的氧化工艺的实现，在预氧化碳纤维原丝过程中可通过氧气透过率的提高加快氧化反应速率，实现对放热反应范围的宽化处理，有效避免皮芯结构爆燃情况的发生，促进氧化和环化反应。

2）纺丝工序。目前国内该工序的生产工艺以湿法纺丝为主，在相同条件下通过采用干喷湿纺对传统纺丝工艺进行改进，可提高每分钟的纺丝到 300 米并使固含量提高到 22％以上。根据胡晓梅《碳纤维产业化发展及成本分析》，在纺丝装备及能源消耗相同的情况下通过新纺丝工艺的使用，在降低生产碳纤维原丝成本的同时（75%左右），可显着提高产量（2-8 倍左右）。3）氧化炭化工序。现阶段生产碳纤维大多使用外热式氧化炉完成氧化炭化过程，预氧化时间需要 120 分钟（国外则不超过 90 分钟），通过流态化加热技术的使用可在缩短预氧化反应时间的同时使传热及传质效率得以提高，采用热辊接触式（包括蒸汽、热油等）乾燥方式代替传统热风非接触方式对碳纤维表面进行处理，可降低约 2/3 的乾燥时间及能耗，生产效率提高 50%以上。

（三）规模化生产，摊薄一次性设备投入。以业内碳纤维/原丝厂商为例，成本构成中设备折旧等制造费用占比高，在规模化生产能有效摊薄固定成本。碳纤维生产设备价值高、能源消耗大，因此在成本构成中，制造费用占比较高。国内碳纤维生产企业中，光威复材、中简科技、中复神鹰均涉及原丝和碳丝生产环节，2020 年制造费用占比分别为 64.6%、76.2%、57.5%。随着碳纤维生产规模的提升，固定成本摊薄效应降低单位制造费用，工艺成熟化降低单位材料成本，自动化水平提升降低单位人工成本。

根据《PAN 基碳纤维生产成本分析及控制措施》，对於年产 3000t 原丝与年产 1000t 碳纤维成本，大规模生产单耗成本分别是小规模生产单耗成本的 56.57%和 43.93%，大规模生产固定资产折旧流动费用分别是小规模生产的 41.36%和 30.98%。随着生产规模、产量的增加，非直接生产因素占总成本的比例亦逐渐减小。

需求空间：军民机放量打开空间，风电汽车市场提供长期需求动力

（一）国产先进军机列装加速，军用碳纤维需求有望大幅释放。先进军机复材用量大幅提升。国外军机的复合材料应用经历了「小受力件 →次承力件→主承力件→起落架应用」4 个阶段：第一阶段主要应用於非承力或受力较小的部件，如舱门、口盖、整流罩以及襟副翼、方向舵等；第二阶段开始应用於垂直尾翼、水平尾翼的壁板等受力较大、规模较大的部件；第三阶段逐步应用於机翼、机身等主要承力结构；第四阶段开始推进起落架上试用研究。根据《先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望》，目前在 F22、F35 及 EF2000 等四代机上，复材用量达 20%-40%；先进直升机上复材用量高达 90%；各类无人机上复材用量约为 50%-80%，部分机型甚至全结构均使用复合材料。

碳纤维在国产四代军机上的应用实现重大突破。四代机之前，国内军机复材应用仅限於尾翼、鸭翼等次承力结构，用量占比不到 10%；四代机复材用量实现明显突破，约达整机结构件的 20%。自 20 世纪 60 年代末 70 年代初，国内相关单位开始将先进复材应用於国产战斗机，先後开展歼-8、强-5 的尾翼和前机身的复材应用研究。此後新设计的军机均应用了复合材料，但一般用量占比均未超过 10%，如歼-10 用量占比 6%，歼-11 用量占比 9%。最新研制成功的四代战机复材用量有了较明显的突破，约占整机结构件的 20%，并且将目标用量增至 29%，将超过美国 F-22 的复材用量水平。

（二）国产大飞机即将步入批产阶段，国产替代市场前景广阔。民用航空碳纤维需求总量大，新型民机复材应用占比不断提升。2021 年全球商用飞机碳纤维需求总量达 5800 吨，占航空航天碳纤维需求总量的 35.3%，较疫情前需求占比（69%）份额有所萎缩。先进复合材料质量占比已成为民用飞机先进程度和市场竞争力的重要衡量指标，波音 B787 和空客 A350 代表当今世界民用飞机制造技术最高水平，复合材料质量占比分别高达 50%和 52%。复合材料能够降低民用飞机重量、提高结构效率、减小燃油损耗，经济收益显着。以波音 B787 为例，复合材料的大量使用是该机型最大的亮点和难点，该机在机翼、机身、垂尾、整流罩甚至起落架後撑杆、发动机机匣、叶片等部位均使用复合材料，结构质量大幅降低，燃油效率提升 20%，维护成本较 B767 下降 30%。

国产大飞机即将步入批产阶段，碳纤维复材用量有望大幅提升。目前全球民航客机市场中，美国波音、欧洲空客双寡头位於第一梯队，巴西航空工业、加拿大庞巴迪公司和法国 ART 公司位於第二梯队，国产民航客机起步较晚，目前市场占有率较低。2017 年 5 月 5 日，中国商飞制造的 C919 大飞机首飞成功，整体国产化率达到 50%以上，定位市场占有率和需求最大的单通道喷气客机，市场布局为与波音 B737、空客 A320 竞争的机型。根据新华网文章，截至 2021 年 3 月，C919 已累计获得 815 架订单量。在第十四届珠海航展上，国银金租、工银金租、建信金租、交银金租、招银金租、浦银租赁和苏银金租七家租赁公司与中国商飞公司签署 300 架 C919 飞机确认订单。C919 中复合材料用量占比约 12%，主要分布於水平尾翼、垂直尾翼、翼梢小翼、後机身等部件。CR929 中复合材料用量占比预计超过 50%，并将应用於机身、机翼等主承力构件。

（三）海上风电开发潜力大，叶片大型化驱动风电碳纤维迅速放量。风电行业增长，以及叶片大型化带动碳纤维渗透率提升，驱动碳纤维在风电领域快速增长。一方面，随着陆上风电平价上网时代的开启，陆上风电装机有望稳健增长，2021 年全球陆上风电新增装机为 72.5GW，根据 GWEC 预测，到 2025 年全球陆上风电装机有望达到 88.3GW。2021 年全球海上风电装机为 21.1GW，得益於政策驱动和降本因素，海上风电有望快速增长，根据 GWEC 预测，到 2025 年全球海上风电装机有望达到 23.9GW。另一方面，随着叶片大型化，从材料性能以及风电综合成本方面考虑，碳纤维渗透率有望不断提升。

风机大型化带动叶片大型化。为了提高风电发电效率，风机逐渐大型化。一方面，大风机可以提高风轮直径，增大扫风面积，提高效率；另一方面，风电机组重量的提升幅度小於机组功率的提升幅度，因此随着风电机组功率提升，单位 MW 下原材料用量更少，以达到降本效果。根据 CWEA 数据，2020 年全国新增陆上/海上风电机组平均功率为 2.6/4.9MW，较 2019 年 2.4/4.2MW 继续提升。为匹配风电机组的大型化，风电叶片也呈现大型化的趋势。

为达到更好的减重效果，单个叶片碳纤维用量也会有所增加。从 Sandia 国家实验室的三种叶片类型来看，SNL 100-01 型号叶片重碳纤维占比约 13.6%；SNL 100-02 型号（碳纤维重量占比 17.1%）在 01 型号的基础上，对作为主要填充材料的泡沫板进行了改进，采用了更轻质的、更环保的材料，使得泡沫板占比大大下降，同时实现了整个叶片减重 20%的目标；SNL 100-03 型号（碳纤维重量占比 30.1%）在 02 型号的基础上，深化了空气动力学方面的研究，改变了翼型，并用更高强度的碳纤维来代替玻纤，并减少了树脂的用量，再次成功将整个叶片的质量减少了 16%。考虑到海上风电为提高发电效率、降低综合成本，对单个叶片减重的需求更强，因此我们判断海上风机的单个叶片的碳纤维用量，或高於陆上风机的单个叶片用量。

（四）汽车及轨交：轻量化趋势驱动碳纤维需求提升。轻量化趋势下，碳纤维成为最理想的车用材料之一，2025 年全球汽车用碳纤维市场将达 1.26 万吨。节能和环保是汽车工业目前面临的两大难题，为实现双碳目标，工信部制定了 GB27999-2019 标准，提出 2025 年我国乘用车耗油量需低於 4L/100km，对应二氧化碳排放约为 95g/km。汽车质量是耗油量的重要影响因素，对於三厢轿车和两厢轿车，整车质量每降低 100kg，油耗量分别降低 0.37L/100 km 和 0.31L/100 km。轻量化已成为汽车工业的重要趋势，新材料的应用则是汽车减重的关键方式。与传统车用金属相比，碳纤维复合材料的密度低、强度高、耐腐蚀性及可设计性强，是最有发展前景的汽车轻量化材料。2021 年全球车用碳纤维市场规模为 9500 吨，随着中高端汽车市场的扩张、汽车轻量化的推进，叠加碳纤维技术水平与生产工艺的不断成熟，车用碳纤维市场有望加速发展，根据赛奥碳纤维， 2021-2025 年 CAGR 为 20.61%，2025 年将达 2.01 万吨。

供给格局：国内企业後来居上，国产化率有望提升

美日企业在碳纤维技术/应用起步早，具备先发优势，形成垄断。1879 年爱迪生发明碳丝为发光体的白炽灯，碳纤维以此为起点。1959 年日本大阪工业试验所的近藤昭男发明了 PAN 基碳纤维制备技术，从此拉开全球碳纤维产业发展序幕。上世纪 60 年代，日、英主导开启实验室技术研发，而美国当时仍致力於攻克粘胶基技术，因此美国聚丙烯腈（PAN）基碳纤维发展晚於日本与英国。至 70 年代，行业开启工程化技术的研发及应用，英、美、日三国技术合作频繁，碳纤维技术先後应用於发动机风扇叶片、高尔夫球杆、钓鱼竿等，同时也实现复合材料在航空航天结构的工程化应用。

随後的 80-90 年代，行业正式进入工业化时代，行业并购抢占市场成为主旋律。此时的日本东丽公司已基本开发完成现有绝大多数产品型号；美国波音公司将碳纤维应用於太空梭，并提出商用飞机对碳纤维的需求；而缺乏应用支撑的英国则转以销售技术。进入 21 世纪後，碳纤维在风电、汽车轻量化等方面的需求得到快速扩增，海外企业由於较早将技术与产业发展相融合，在产业地位上形成垄断地位。

受限於技术封锁等多重因素，国内碳纤维行业发展之路相对曲折。根据《2019 年全球碳纤维复合材料市场报告》，中国碳纤维发展起点实际与海外基本同步，20 世纪 60 年代研究起步，中科院长春应用化学院及沈阳金属研究所启动开展对碳纤维的研究。70 年代举国研发碳纤维。为满足国防需求，时任国防科委主任张爱萍将军於 1975 年部署国内碳纤维研究工作；随後 5 年时间，中央各部委实现建成 PAN 原丝试制能力 50 吨/年，碳纤维长丝的试制能力 1.5-2.0 吨/年。80 年代的主基调是引进。国家科委为鼓励引进国外先进技术、设备，承诺给予资金支持；但受限於国外技术封锁，引进过程并不顺利。

90 年代碳纤维发展有所停滞。由於缺乏产业支撑，国内碳纤维行业发展陷入停滞，大厂勉强维持、小厂撤出经营。进入 21 世纪初，由於欧美实施禁运致使碳纤维价格大幅上涨，并影响到国内军机生产，国内开启「大干快上」，掀起碳纤维投资浪潮，10 年间累计投资超 300 亿元。然而由於众多企业并未掌握核心技术，且投资大/周期长，导致超半数企业淘汰出局，国内碳纤维企业数量自高峰时期的 40 家演变为如今的 10 余家。

美国、中国、日本碳纤维运行产能合计占比 66%。根据《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》统计，2021 年全球碳纤维运行产能约 20.76 万吨，分区域来看，中国大陆运行产能 6.34 万吨，占比 30.5%，首次超过美国成为全球最大产能国；美国运行产能 4.87 万吨，占全球 23.5%；日本位列第三，运行产能 2.5 万吨，占比 12.0%。

全球/国内行业集中度较高，2021 年 CR5 分别达 57%/79%。全球前五大的企业为日本东丽（美国卓尔泰克被东丽收购）、吉林化纤、美国赫氏、东邦/帝人和三菱，2021 年合计运行产能及并购产能为 11.83 万吨，合计市占率 57%。根据《全球碳纤维复合材料市场报告》数据，国内玩家数量更少，集中度相较海外更高，2021 年中国碳纤维行业的产能 CR5 为 79%，其中产能靠前的厂商主要为吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷和江苏恒神等。

海外玩家发展时间长，具备先发优势。根据吉林碳谷公开发行说明书，日本东丽成立於 1926 年，经历 90 多年的发展，完善了从上游原丝制备到下游复合材料制品设计制造的整个产业链，2020 年运行产能达 4.9 万吨。日本东邦成立於 1934 年，母公司为帝人集团，1975 年开始量产丙烯腈系的碳纤维，2020年运行产能1.26 万吨。日本三菱丽阳成立於 1933 年，1983 年开始生产碳纤维，2020 年运行产能 1.43 万吨。美国赫氏成立於 1946 年，2020 年运行产能 1.02 万吨。美国卓尔泰克成立於 1975 年，1988 年进入碳纤维领域，2014 年被日本东丽收购。德国西格里由德国 SIGRI 和美国大湖碳素公司於 1992 年合并设立，2020 年运行产能 1.5 万吨。

全球拟新增产能中中国占据主导地位，国产化率有望继续提升。根据《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021-2022 年全球拟新增产能约 15.1 万吨（较 2021 年底运行产能 20.76 万吨增长 72.7%），主要由中国企业主导。根据《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》数据及预测， 2021 年中国碳纤维的总需求为 62379 吨，其中国产纤维供应量为 29250 吨，占总需求的 46.9%；2013-2021 年，中国碳纤维国产化率由 9.9% 提升至 46.9%。预计未来随着下游需求的拉动，以及国内企业技术进步，成本快速下降带来盈利水平提升，我们判断行业产能扩张有望迎来拐点，产能扩张有望提速，国内碳纤维国产化率有望持续提升。

光威复材：「原丝-制品」全产业链布局，核心竞争力持续提升

技术优势：核心技术自主可控，产品条线具备深度梯次

公司技术积淀深厚，先发优势明显。（一）实现多项产品研发验证突破。 1）2005 年，公司生产的 GQ3522 碳纤维突破 T300 级碳纤维工程化关键技术，成为国内首家实现碳纤维工程化企业；2）2007 年，公司所生产的 GQ4522 碳纤维各项性能指标达到 T700 级水平并顺利通过验收，突破 T700 级碳纤维工程化关键技术；3）2008 年，公司突破 T300 级碳纤维产业化关键技术，开始进行航空应用验证；4）2013 年，公司生产的 QM4035 级碳纤维指标达到 M40J 水平，掌握 M40J 级碳纤维工程化生产的关键设备与技术，2021 年 M40J/M55J 级 20 吨/年生产线已投产。5）2014 年，公司生产的 QZ5526 碳纤维各项指标达到 T800H 水平；6）2021 年，T800H 级航空应用项目已进入验收阶段，T1100G 级和 M40X 级产品实现关键技术突破；7）2022 年 8 月，CCF700G 碳纤维通过装机评审，扩大公司业务覆盖终端客户范围。

（二）主持制定多项国家标准，多层次研发平台优势明显。公司主持制定了《聚丙烯腈基碳纤维》国家标准（2011 年发布）以及《碳纤维预浸料》国家标准（2013 年发布）两项国家标准。公司拥有「碳纤维制备及工程化国家工程实验室」、「山东省碳纤维技术创新中心」、国家级「企业技术中心」、院士工作站等多个国家和省级研发平台，公司自成立以来承担了包括科技部「863」计划项目、国家发改委产业化示范工程项目在内的众多高科技研发项目，公司也据此获得多项专利技术和荣誉奖项，多层次的研发平台优势助力公司快速发展。

（三）致力高性能碳纤维研发，具备多项专利技术。公司形成了具有自主知识产权的间歇聚合技术、高效脱单脱泡技术、凝固成型技术、高效水洗技术、高倍牵伸技术、均质预氧化技术、高温热处理技术等，并应用於产业化生产。公司自主设计和制造的大容量聚合釜和超高温石墨化炉，是实现碳纤维产业化和研制高端新型碳纤维的必备技术。

研发投入行业领先，致力高性能碳纤维研发巩固核心优势。公司多年来致力於高性能碳纤维的研发，形成深厚技术沉淀。2022 年前三季度，公司研发费用 1.62 亿元，同增 7.28%，研发投入/营业收入行业领先；研发人员数量占比多年来维持在 15%以上，同行业比例最高。截至 2021 年年报，公司 7 项主要在研项目中 3 项准备结题验收，包含 T700/T800 级碳纤维材料性能提升、M60J 级碳纤维预研及航天领域 M55J 级碳纤维示范应用。

核心设备自主可控是降本增效和产业化的前提，公司装备保障优势明显。1）核心装备自主可控是碳纤维企业低成本可行方案之一。根据《PAN 基碳纤维制备成本构成分析及其控制探讨》，目前碳纤维及其原丝生产装备中，进口设备造价一般为国产设备造价的 3-5 倍。采用国产设备，降低综合设备、厂房投资，可以大大降低固定资产折旧成本，将使原丝成本降低 3000-5000 元/t，碳纤维成本将降低 5000-20000 元/t。

2）核心装备的研发制造能力是公司创新研发和产业化的重要保障。公司拥有系统的装备设计、机械加工和制造能力。有一支经验丰富的非标设备设计队伍，有五轴及大型数控加工中心等精密加工装备，有压力容器、管道设计制造资质。多年来面对「技术、装备」严格封锁的情况下，在碳纤维及其复合材料的国产化进程中带动公司装备国产化能力不断提高，拥有了碳纤维生产线及关键设备、预浸料生产线以及复合材料成型装备等自主设计与制造能力，为公司一系列创新研发和产业化以及全产业链战略布局提供了装备技术的自主保障，真正实现了核心技术的自主可控。

公司处在新老产品交替过渡期，已形成系列化、多元化碳纤维产品条线。 1）T300 级碳纤维稳定供货十余年。2005 年公司承担的两项 863 碳纤维专项通过验收，同时建成国内首条 T300 级碳纤维生产线。T300 级碳纤维是目前产装备的主流型号，主要用於次级承力结构上，公司 T300级碳纤维已稳定供货十余年，是国产碳纤维航空航天应用领域的核心供应商。

2）非定型产品贡献利润，T800 级碳纤维或将应用於主承力结构。 2021 年，公司非定型纤维全年实现销售 3.72 亿元，对业绩增长贡献达 70.33%，主要包括 T700 级、T800 级和高强高模 MJ 系列纤维，三种产品按照销售收入口径分别占比 43.87%、28.19%、25.81%。其中：① MJ 级以 M55J 级为主，该产品的批量生产和交付标志着我国高强高模类碳纤维关键型号产品成功实现国产化；②T800 级以 T800H 级为主，将成为提高国产装备复材使用率的主要产品，或将应用於主承力结构上，截至 2022Q3，T800H 级验证主体工作已经完成并转入验收程序；③ T700 级系列包括 T700S 级、T700G 级，以 T700S 级为主。军用碳纤维的质量稳定性要求较高，验证程序漫长，定型产品的碳纤维供应商一般不会轻易更换，行业壁垒较高。公司凭藉技术实力和先发优势，已在多个军品型号上实现配套，随着相关型号产品大规模批产，公司军用碳纤维业务有望实现高速增长。

3）CCF700G 通过装机评审，扩大公司业务覆盖终端客户范围。2022 年 8 月，CCF700G 碳纤维通过装机评审，成为我国某重要机型的配套材料供应商，使公司新增一款配套航空装备用的碳纤维定型产品，填补了公司在部分重要航空装备配套碳纤维材料的应用缺口，目前该产品已经开始生产供货。

内驱动能：大单落地产能释放提速，股权激励彰显长期信心

新签客户 A 大额合同，业绩稳健增长可期。2021 年 12 月 30 日，公司子公司威海拓展与客户 A 签订三个订货合同，总金额为 20.98 亿元（含增值税），占公司 2021 年营业收入的 99.15%，，履行期限为 2022 年 1 月 1 日至 2024 年 6 月 30 日，具体交货进度按照合同规定或客户的交货计划执行。本次合同是公司已定型产品的正常批产业务，与客户 A 新签合同期限为 2.5 年，签订期限长於过往合同期限，我们认为保障基础订单有利於公司生产经营的稳定性。

2020、2021 年公司签订的与客户 A 的军品合同履行期限为当年 1 月至当年 12 月底，合同金额分别为 9.98 亿元、11.06 亿元。本次签订合同年均订货金额为 8.4 亿元，我们认为，年均订单金额有所下降，主要由於公司在航空航天领域的下游客户具有较强话语权，碳纤维和碳纤维织物定价机制有所调整。看好未来在装备国产化、升级换代和批量列装等需求共振之下，公司 T300 保持稳定供货、T800 产品拓展顺利，碳纤维及织物产品有较大的增长空间。截至 2022H1，定型纤维销售合同（合同期 2022 年 1 月 1 日-2024 年 6 月 30 日）的合同执行率 26.25%，剩余 15.47 亿元未确认，给予中短期收入保障。

募投项目稳定贡献产能，在建项目有望於 2023 年投产。2021 年公司碳纤维设计产能为 2655 吨，其中公司 IPO 募投的两个生产性项目《高强高模型碳纤维产业化项目》和《军民融合高强度碳纤维高效制备技术产业化项目》在 2021 年内全部建设完成，并达到预期投资目标；2021 年公司碳纤维在建产能 5030 吨/年，包含内蒙古光威碳纤维项目、多功能碳纤维生产线和通过技改在原实验线基础上形成一条新的千吨级产业化生产线，皆有望於 2023 年内投产。预计未来项目投产和达产後，公司碳纤维生产规模将大幅提升，综合配套实力增强，进一步巩固公司市场地位。

公司碳纤维产能利用率有望步入回升通道，需求旺盛产销率处较高水平。受益於产能的快速扩张以及核心技术的不断突破，2014 年-2020 年，公司碳纤维产能由 246 吨增长至 2655 吨，产能利用率从 24.30%提升至 94.45%，2021 年由於两大 IPO 募投项目及原生产基地异地重建项目投产导致产能利润率下滑至 78.41%，预计未来伴随产能不断爬坡，产能利用率将持续步入回升通道。2021 年，公司碳纤维及织物的产量及销量分别为 2081.77 吨和 1832.12 吨，产销率为 88.01%，较 2017 年提升 13.27pcts，受益於下游航空航天及风电等领域需求的持续放量，未来产效率有望保持较高水平。

实施股权激励计划，彰显长期发展信心。2022 年 5 月 18 日，公司 2022 年股权激励计划通过股东大会审议。此次激励计划拟授予激励对象的限制性股票数量为 625 万股，占公司当前总股本 51835 万股的 1.21%，其中首次拟授予 500 万股，对象为 138 名公司核心骨干人员。2022 年 5 月 20 日，公司向符合条件的 137 名激励对象授予 498 万股第二类限制性股票，激励计划股票总数调整为 622.5 万股。

对於首次授予的限制性股票及在 22 年第三季度报告披露前授予的预留限制性股票，对 22-25 年业绩考核目标为，以 21 年为基数，净利润累计增长分别为 15%、40%、 70%、100%，对应 22-25 年归母净利润分别为 8.7、10.6、12.9、15.2 亿，YoY 15.0%/21.7%/21.4%/17.6%。对於 22 年第三季度报告披露後授予的预留限制性股票，对 23-25 年业绩考核目标为，以 21 年为基数，净利润累计增长分别为 40%、70%、100%。我们认为此次股权激励计划覆盖人员较多，有助於调动员工积极性，且明确了业绩目标，彰显长期发展信心。

产业布局：军民品配套关系稳定，全链条布局构筑市场优势

国内最大的军用碳纤维供应商，T300 级碳纤维稳定供货十余年。2005 年公司承担的两项 863 碳纤维专项通过验收，同时建成国内首条 T300 级碳纤维生产线。T300 级碳纤维是目前产装备的主流型号，主要用於次级承力结构上。公司在国防军工板块的销售模式主要是在通过军工产品定型认证後取得销售订单，并签订销售合同，根据客户需求安排生产计划或研发计划，产品交付後确认收入。

公司 T300 级碳纤维已稳定供货十余年，是国产碳纤维航空航天应用领域的核心供应商。T800 级碳纤维将成为提高国产装备复材使用率的主要产品，或将应用於主承力结构上。 2017-2020 年，公司对最大客户甲的销售额由 5.05 亿元增长至 9.82 亿元，CAGR24.73%，占年度销售额比例稳定在 43%以上，军用碳纤维的质量稳定性要求较高，验证程序漫长，定型产品的碳纤维供应商一般不会轻易更换，同时稳定的销售额占比表明公司与下游军品客户粘性较强、供货关系稳定。

深度绑定优质客户维斯塔斯，有望充分受益风电碳梁需求释放。公司 2014 年开始研发风电碳梁技术，2016 年通过维斯塔斯装机试验，公司碳梁业务占维斯塔斯需求 30%左右，2022 年 7 月 19 日，全球风电整机巨头维斯塔斯碳纤维叶片核心专利拉挤工艺到期。根据公司 2020 年报，公司对维斯塔斯的销售金额为 2.97 亿元，是公司第三大客户。1）维斯塔斯风电碳纤维市场化领先，近年业绩发展势头良好，是公司碳梁业务发展的坚实基础。2）在风机大功率、叶片大尺寸的背景下，国内外风机制造商开始启动碳梁叶片布局，公司具有丰富的碳梁批产经验，有望优先受益於碳梁市场增量释放。

国产大飞机顺利推进，碳纤维业务有望打开新的增长空间。目前 C919 所用碳纤维及预浸料为国际采购，CR929 的设计则基於国产材料，目前仍处於开发阶段。公司前期与下游复材制造商共同参与了 C919 的 PCD 适航认证，目前公司的 T300 级碳纤维及阻燃预浸料产品已通过 C919 大型客机 PCD 验证。C919 复材质量占比较高，随着国产替代的顺利推进，公司碳纤维业务有望打开新的增长点。

国内稀缺的碳纤维全产业链布局企业，具备规模弹性及差异化竞争优势。碳纤维生产设备价值高、能源消耗大，因此在成本构成中，制造费用占比较高。以业内碳纤维/原丝厂商为例，成本构成中设备折旧等制造费用占比高，在规模化生产条件下能有效摊薄固定成本。

1）吉林碳谷仅涉及上游原丝生产环节，直接材料占比较高，2020 年占比达 61.0%；2）国内碳纤维生产企业中，光威复材、中简科技、中复神鹰均涉及原丝和碳丝生产环节，2020 年制造费用占比分别为 64.6%、76.2%、57.5%。随着碳纤维生产规模的提升，固定成本摊薄效应降低单位制造费用，工艺成熟降低单位材料成本，自动化水平提升降低单位人工成本；3）公司是国内稀缺的全产业链布局企业，成本构成中制造费用占比较高，规模效应弹性较大。此外，从上游原丝到下游复合材料的全产业链布局有助於公司构建差异化竞争优势并且减少中间周转成本。

产业链纵向延伸是公司获取高附加值、打开市场空间的重要举措。公司以碳纤维为核心，持续拓展业务领域，逐步形成「原丝-碳化-织物-预浸料-碳纤维制品」的碳纤维全产业链布局，成为碳纤维复材业务的系统方案供应商。1）高附加值：据前文，伴随产业链向中游加工品及下游制品延伸，碳纤维产品附加值可实现倍数提升。对比吉林碳谷（上游原丝）、中复神鹰（上游原丝&碳纤维）以及公司 2017-2020 年的毛利率可以看出，向下游布局高附加值的中间材料或复材有助於提高盈利能力；2）打开市场空间：根据赛奥碳纤维的数据，2021 年全球碳纤维复合材料市场规模为 200.5 亿美元，是碳纤维市场规模的 5.9 倍，全产业链布局将为公司打开更广阔发展空间。

盈利预测

碳纤维及织物：公司是国内碳纤维领军企业，航空、风电等下游市场动力充沛，汽车、轨交等新兴应用前景广阔。根据产能建设进度，我们假设 2022-2024 年释放产能分别为 2500 吨、2000 吨、2000 吨，产能利用率 94.45%，我们假设 2022-2024 年销量分别为 2032 吨、3232 吨、 4832 吨。我们预计 2022-2024 年公司碳纤维及织物营收增速分别为 9.30%、50.71%、33.40%，毛利率分别为 72.89%、72.31%、68.97%。

碳梁：公司是风电巨头维斯塔斯碳梁核心供应商，价格短期呈现稳中有降趋势，受益於政策扶持及维斯塔斯专利到期，长期收入规模有望持续提升。我们预计 2022-2024 年公司该业务营收增速分别为-18.06%、 -4.45%、10.00%，毛利率分别为 16.87%、12.50%、12.50%。预浸料：公司是国内碳纤维预浸料最大制造商之一，近年持续开拓航空航天高端应用，新品开发进展顺利。我们假设 2022-2024 年产能利用率为 70%、80%、90%，销量分别为 700 万平米、1000 万平米、1150 万平米，产品结构优化促使毛利率增长。我们预计 2022-2024 年公司该业务营收增速分别为-16.49%、40.00%、9.52%，毛利率分别为 30.33%、 28.57%、30.00%。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）

精选报告来源：【未来智库】

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