经济观察网 记者 李靖恒 碳纤维在新材料中的重要性正在提升。

国内生产碳纤维的企业包括光威复材（300699.SZ）、吉林碳谷（836077.BJ）、吉林化纤(000420.SZ)等。光威复材董事会秘书人士对记者表示，因为下游碳纤维应用的发展，目前碳纤维市场处于供不应求的情况，例如，近年来风电叶片的生产对于碳纤维的需求量越来越多。

根据广州赛奥碳纤维技术股份有限公司在今年3月份发布的《2021全球碳纤维复合材料市场报告》（以下简称《报告》），国内风电叶片所需碳纤维为2.25万吨，占到了国内碳纤维总需求比例的36.1%。

光威复材人士告诉记者，碳纤维和树脂材料结合可以进一步制成碳纤维复合材料，比如预浸料、碳梁等产品。根据碳纤维制成的不同型材的产品，可以满足下游不同领域的应用需求。

首创证券化工行业首席分析师崔绪丽在近日发表的研报中表示，由于其高强度、轻质量等优良性质，碳纤维被广泛应用于国防军工、航空航天、新能源、汽车、体育用品等领域。

根据崔绪丽的介绍，碳纤维的技术方向主要包括大丝束、高强度等。所谓大丝束是指每束碳纤维中有超过2万4千根丝。而据记者了解，光威复材的产品目前主要是小丝束，吉林碳谷和吉林化纤的产能布局则同时覆盖了大丝束和小丝束。

下游需求增长 碳纤维供不应求

光威复材人士告诉记者，目前碳纤维市场处于供不应求的情况，原因之一是碳纤维应用的发展。今年光威复材新增产能主要是包头一期的4000吨，预计今年年底能够建成。

光威复材年报介绍，2021年国内市场由于碳纤维受到进口限制造成供应缺口以及疫情的影响，国产碳纤维行业环境和国内市场供求格局发生历史性变化，碳纤维价格快速上涨，供应严重紧张，并从个别型号产品蔓延到民用全系列产品。以碳纤维为原材料的碳梁业务受到成本快速上涨影响业务盈利能力下滑，而原材料短缺造成订单交付不足。

根据《报告》，2021年中国碳纤维的总需求为6.24万吨，同比增长了27.7%。其中，进口量为3.31万吨，同比增长9.2%；国产供应量为2.93万吨，同比增长58.1%。

碳纤维是由聚丙烯腈等有机纤维，在高温环境下经碳化形成碳主链结构而得到的无机高分子纤维，直径5-10微米，含碳量高达90%以上。光威复材在年报中介绍，碳纤维具有高强度、低重量等特性，可以在诸如高压、高温、高湿、高寒、高腐蚀性等恶劣工况环境中代替金属材料。比如，碳纤维的比重不到钢的四分之一，抗拉强度是钢的7-9倍。

“碳纤维被称为材料领域的‘黑色黄金’”吉林化纤在年报中表示。

光威复材表示，因其优异的性能，碳纤维成为国防工业发展的关键材料之一。随着技术进步和成本的降低，碳纤维后来开始逐渐应用于民用领域，在航空航天、风力发电、氢能光伏、建筑工程、轨道交通、体育休闲等领域也具有较大的发展空间。

例如，根据崔绪丽的研报，在早期的民用飞机里，碳纤维复合材料占比仅为5%-6%。随着技术的不断进步，空客A380的复合材料占比达到23%。最新的波音B787和空客A350机身上，复合材料的用量达到50%。国产民用大飞机C919的复合材料使用比例达到了12%。

崔绪丽介绍，产业链上游企业通过石油、煤炭、天然气等化石燃料制成丙烯晴。丙烯晴经过聚合、纺丝之后得到聚丙烯晴原丝。产业链中下游的企业再将聚丙烯晴原丝经过碳化之后得到碳纤维。

光威复材人士告诉记者，碳纤维和树脂材料结合，可以进一步制成预浸料产品。预浸料是碳纤维应用的中间产品，碳纤维先做成预浸料，然后再做成各种型材以满足下游不同领域的需求。

例如，风电叶片的制造就需要用到碳纤维预浸料。光威复材2021年用于风电叶片制造的预浸料收入达到3.95亿元，同比增长51.94%。光威复材人士告诉记者，风电是近几年新出现的业务。除了预浸料，风电叶片还要用到碳梁，这是一种风电叶片中的支撑结构。碳梁同样是由碳纤维和树脂材料制成，其工艺过程和预浸料不一样。

光威复材的产品主要包括碳纤维、碳梁、预浸料三类。碳纤维占营业收入的比重为48.92%，碳梁占到了30.99%，预浸料为13.78%。其中，碳纤维的毛利率达到了70.05%，而碳梁和预浸料的毛利率分别为15.07%和28.15%。

据崔绪丽介绍，预浸料和碳梁都属于碳纤维复合材料。预浸料使用了预浸铺放工艺，碳梁使用的是缠绕拉挤工艺。预浸铺放工艺是实用性最广、应用经验最成熟的工艺。不过，近年来由于风电叶片等应用的的发展，缠绕拉挤工艺超越了预浸铺放工艺，成为碳纤维行业第一大工艺。2021年，国内风电碳梁市场份额占到了全球的60%。

除了风电，碳纤维在其他新能源领域也有广泛的应用。据光威复材年报介绍，碳纤维材料具有轻量化、减排、环保功能，在绿色能源发展中有着明显的技术性能优势，比如风电领域的叶片制造、太阳能领域硅片生产的热场材料、氢能领域的储运装备等应用领域。光威复材2021年新能源板块的碳纤维产品收入为8.08亿元，同比增长12.56%。

大丝束高强度成技术方向

光威复材人士告诉记者，目前的该公司产品主要是小丝束碳纤维，包括3K和12K。1K代表一束碳纤维中有1000根丝。24K以下为小丝束，24K及以上为大丝束。

崔绪丽介绍，碳纤维发展的初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K，主要用于国防军工、航空航天等高端技术领域，产量低、成本高、价格高，被称为“宇航级材料。24K以上的大丝束，广泛用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等工业和民用领域，成本低，但生产控制难度大，被称为“工业级材料”。

“大丝束碳纤维核心驱动力就是在保持碳纤维优良性能的前提下，大幅降低其成本，打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门。”崔绪丽表示。

吉林碳谷在年报中介绍，该公司的主要产品是碳纤维原丝，覆盖了从小丝束到大丝束的全系列产品。“公司发展主方向大丝束不变，在保证军工领域份额的前提下，主要目标放在了工业用和民用方面。”吉林碳谷表示。

吉林碳谷进一步介绍，该公司已于2018年实现了24K、25K产品的规模化生产，于2019年实现了48K产品的规模化生产。2021年，吉林碳谷研发实现35K、50K的产业化。

而吉林化纤在年报中表示，该公司的主要产品是粘胶纤维，目前正在布局碳纤维领域，同样也包括小丝束和大丝束。吉林化纤的子公司吉林凯美克化工有限公司筹建了年产600吨小丝束碳纤维生产线，截至2021年末，已建成一半产能；子公司吉林宝旌炭材料有限公司主要从事大丝束、低成本碳纤维的研发、生产和销售。

崔绪丽进一步介绍，大丝束在风电、体育休闲等领域具有很大的应用空间。比如，大丝束碳纤维由于其减重、耐腐蚀性，性能优于传统材料，随着技术和成本的突破，逐步成为风电叶片、梁的主要材料。在体育用品方面，钓鱼竿、球拍、滑雪板、高尔夫球杆等碳纤维也多使用大丝束产品。

“尽管小丝束的碳纤维在我国已经在航空航天等多个领域得到应用，优质的碳纤维生产厂商如光威复材等已经具备了生产T1000级别小丝束的能力。但是大丝束的生产与小丝束差异性很大，对于大丝束来说，仍具备较强的工艺壁垒。”崔绪丽表示。

除了丝束之外，衡量碳纤维产品的指标还有强度。光威复材在年报中介绍，该公司正推动T700级、T800级的产业化，同时开展T1000级、T1100级等产品的技术研发。其中，T系列的数值越高，代表碳纤维的抗拉强度越高。比如，T300抗拉强度应达到3.5Gpa，T700抗拉应达到4.9Gpa。

据光威复材介绍，T700、T800等系列产品都属于非定型碳纤维产品。2021年该公司利润增量中有约70%都来自于非定型碳纤维产品。其中，T800级系列包括T800H级、T800S级、T800G级。以T800H级为主，该款产品是光威复材储备并验证多年、尚未正式批产的下一代航空装备用主力材料，目前有105吨产能满足小批量交付需求。

吉林碳谷在年报中介绍，该公司目前大丝束产品能实现碳化后T400的稳定规模生产。新项目拟计划开发25K等大丝束的T700级产品，提高产品的强度，以扩大产品应用领域。