碳纤维各方面性质优势明显，具有较强减重加固效果：碳纤维是一种含碳量在 90%以上的高强度高模量纤维，直径约 5 至 10 微米，主要由碳原子组成。碳纤维在风电叶片、航空航天、光伏新能源、土木工程、军事和赛车运动以及其他竞技运动应用中广受欢迎。作为各类产业制造过程中的原材料，碳纤维具有以下特点：1）强度高：抗拉强度在 3,500MPa 以上； 2）模量高：弹性模量在 230GPa 以上；3）密度小：密度是钢的 1/4，是铝合金的 1/2；4）比强度高：比钢大 16 倍，比铝合金大 12 倍；5）耐超高温：在非氧化气氛条件下，可在 2,000℃时使用，在 3,000℃的高温下部熔融软化；6）耐低温：在-180℃低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧具有弹性；7）耐酸、耐油、耐腐蚀：能耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金，同时拥有较好的耐油、耐腐蚀性能热膨胀系数小；8）导热系数大：可以耐急冷急热，即使从 3,000℃的高温突然降到室温也不会炸裂。
碳纤维各方面性质优势明显，具有较强减重加固效果：碳纤维是一种含碳量在 90%以上的高强度高模量纤维，直径约 5 至 10 微米，主要由碳原子组成。碳纤维在风电叶片、航空航天、光伏新能源、土木工程、军事和赛车运动以及其他竞技运动应用中广受欢迎。作为各类产业制造过程中的原材料，碳纤维具有以下特点：1）强度高：抗拉强度在 3,500MPa 以上； 2）模量高：弹性模量在 230GPa 以上；3）密度小：密度是钢的 1/4，是铝合金的 1/2；4）比强度高：比钢大 16 倍，比铝合金大 12 倍；5）耐超高温：在非氧化气氛条件下，可在 2,000℃时使用，在 3,000℃的高温下部熔融软化；6）耐低温：在-180℃低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧具有弹性；7）耐酸、耐油、耐腐蚀：能耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金，同时拥有较好的耐油、耐腐蚀性能热膨胀系数小；8）导热系数大：可以耐急冷急热，即使从 3,000℃的高温突然降到室温也不会炸裂。
下游应用场景不断扩展，十四五产能扩张与需求放量并行：全球碳纤维市场应用范围逐渐拓展，根据 2020 年应用分市场数据显示，从数量方面看，碳纤维在风电叶片中的应用排在首位，达 30600 吨，占全部市场需求的 28.64%；其次为航空航天方面，应用需求量为 16450 吨，占比为 15.39%；体育休闲行业一直保持着 15%左右的市场份额；汽车行业中采用碳纤维材料的车型越来越丰富，尤其实新能源汽车，在制造过程中，许多部件（如电池盒）都用到了碳纤维材料，2020 年需求量共 12500 吨，占市场总需求的 11.70%。截至 2020 年底，国产碳纤维产能 3.62 万吨，目前，国内多家碳纤维生产商开启了与碳纤维及原材料等相关产品的生产扩能项目，根据部分项目规划，预计到 2025 年碳纤维新增产能可达到约 29.86 万吨。根据《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》的数据，2015 年至 2020 年中国碳纤维总需求由 16808 吨增长至 48851 吨，期间 CAGR 达 23.79%，预计到 2025 年，中国碳纤维总需求将达到 14.95 万吨，CAGR 为 25.05%， 而全球碳纤维总需求将达到 20 万吨。近年来，国产碳纤维技术发展迅速，《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》中预测，未来三年内国产碳纤维将会大幅起量。
风电需求装机量增大+渗透率不断提升，海上风电对于碳纤维材料需求更为强烈，将带动碳纤维在风电叶片领域需求的快速增长，有望成为碳纤维材料成长的核心增量之一：根据《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》中的数据，2020 年我国风电叶片所需碳纤维达到 3.06 吨,同比增长 20%，成为我国碳纤维产业重要增长点。据其预测显示，2025 年我国风电叶片所需碳纤维将有望达到 9.34 万吨，复合增长率有望达到 25%。海上风电方面，海上风电细分市场先天优势明显，市场发展潜力巨大，现今全球风电开发仍以陆上风电为主，但海上风电具有资源丰富、发电效率高、距负荷中心近、土地资源占用小、大规模开发难度低等优势，被广泛认为是发电行业的未来发展方向。根据全球风能理事会的预测，未来几年，海上风电将在全球范围实现快速增长，预计 2020-2024 年全球海上风电新增装机容量预计达 50.8GW，年复合增长率约 19.72%；并且由于海上风速高，因此海上风机的单机容量一般都远远高于陆上风机，正因如此，海上风机对于轻量化的碳纤维材料的需求更为强烈。渗透率提升方面，2022 年，Vestas的碳梁专利保护将到期，由于碳纤维材料应用在风电叶片上有着诸多无法代替的优势，因此我们认为届时其他风电叶片制造商有望推出应用碳梁的风电叶片产品，将为碳纤维在风电领域贡献非常大的增量市场。根据《风电叶片用碳梁的生产技术及性能研究》的数据显示，风力发电装备现大多使用玻璃纤维增强材料制造，但当风力发电机功率高于 3MW，相应叶片长度超过 40m 时，玻璃纤维性能已无法满足叶片的使用要求，碳纤维则成为叶片制造中的首选材料。按照 Vestas 官方披露数据显示，公司 2020年超过 4MW 的订单占总订单的比例为 63%。而目前我国风电领域在这一方面的与 Vestas 还稍显差距，根据金风科技公布的销售结构显示，超过3MW 的产品销售占比为 14.8%，总体份额和国际巨头企业相比较，还略显差距，未来提升空间巨大。综合来看，我们认为未来风电行业对于碳纤维的需求量有望超出预期。
航空航天单机用量提升，碳纤维需求量旺盛：在航空方面，碳纤维复合材料由最初应用在航空飞机的辅助结构件，到逐渐用于航空飞机的主要结构。国外碳纤维技术的发展远早于国内，碳纤维复合材料的利用将成为未来空间较大的一部分，根据《航空复合材料技术》、《碳纤维及其复合材料技术》的数据显示，目前国外军机上碳纤维复合材料用量约占机重20%~50%，而根据央视新闻披露的信息，我国最新的战斗机歼-20 的含碳量大约在 20%左右，直升机和运输机碳纤维含量更低，距离国外仍有不小的差距。航天方面，碳纤维复合材料应用于导弹弹头、弹体箭体和发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力件上，碳/碳和碳/酚醛是弹头端头和发动机喷管喉衬及耐烧蚀部件等重要防热材料，在美国、日本、法国等各类导弹、发动机壳体以及火箭均已成熟应用。在民航方面，根据《碳纤维及其复合材料技术》的数据显示，目前碳纤维复合材料再波音 787 和空客A350 商业民用飞机中用量也达到 50%以上。波音 B787 飞机中的碳纤维材料应用在机翼、机身、垂尾、平尾、机身地板梁、大后承压框等部位，是全球首个同时采用碳纤维复合材料机翼和机身的型商用客机。并且根据中航高科的年报显示，公司目前已完成 CR929 项目 4 米级坠撞壁板交付和桶段坠撞实验，通过了中国商飞特种工艺能力鉴定和供应商综合能力评估，并且参与 C919 复合材料尾翼优化项目；且与航空工业通飞签订AG600 复合材料结构框架合作协议；公司的民机技术能力和相关资质得到提升。
光伏产业维持高景气度，推动碳碳复材碳纤维需求：目前我国光伏行业竞争激烈，成本压力较大，碳碳复合材料相比传统石墨材料具有更优异的保温性能、更高的强度、更好的韧性，且不易破碎，可有效降低生产能耗、提升设备使用寿命，从而降低整个生产的成本。根据《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》的数据显示，2017 年到 2020 年，全球碳/碳复合材料产能增长迅速，到 2020 年已达到 5000 吨，其中，中国的碳碳复合材料产能为 3000 吨，占比 60%。未来受“碳达峰、碳中和”政策刺激，单晶硅炉订单大增，根据 2020 全球碳纤维复合材料市场报告的数据，保守估计，截至 2025 年，碳碳复材碳纤维需求将达到 1.86 万吨，2020-2025 间 CAGR为 30%。
行业龙头扩产加速，设备产线进口替代加快，龙头公司受益明显：2020年国产碳纤维产能 3.62 万吨，产量 1.85 万吨，产能利用率约为 51%，国产碳纤维约占总需求量的 37.87%，初步摆脱了依赖进口碳纤维及原丝等产品的被动局面。目前，国内多家碳纤维生产商开启了与碳纤维及原材料等相关产品的生产扩能项目，根据部分项目规划，预计到 2025 年碳纤维新增产能可达到约 29.86 万吨。国产产能方面，2020 年国内碳纤维需求中，进口碳纤维供应量为 3.04 万吨，占需求量的 62%；国产碳纤维供应量为1.84 万吨，占需求量的 38%，国产替代趋势明显。目前，产业链供应紧张，主要原因一方面是受疫情影响，碳纤维进口难度增加；另一方面为日本、美国等主要碳纤维生产国家缩紧了对国内碳纤维的供给，导致国内需求缺口增加。受此影响，2020 年国产碳纤维供应量较 2019 年的供应量1.20 万吨增长 53%，国产碳纤维行业保持高速增长。目前，进口碳纤维供应量仍然明显高于国产供应量，国产替代空间巨大。在设备方面，由于碳纤维的制备工艺流程复杂，涉及工艺参数较多，积累这些参数往往需要很长的周期，且国外企业对该类设备一直实施封锁禁售。而目前，国内一些高端装备企业如精功科技，已经在产业链的不少设备上实现技术突破，未来碳纤维设备进口替代的需求大增。
