021年，在大兆瓦降本+主機競爭降毛利的雙重帶動下，陸上風電實現(xiàn)了對光伏的LCOE競爭力逆轉；通過16.9GW搶裝，海上風電也距離大規(guī)模平價開發(fā)更進一步。根據(jù)行業(yè)普遍預期，十四五期間風電行業(yè)增量將從十三五期間的20-30GW/年倍增至60-70GW/年。
（來源：微信公眾號“風電順風耳” 作者：宋燕華）
如果說風電將迎來倍增，供應鏈哪個環(huán)節(jié)又會迎來倍倍增？從目前情況來看，在材料替代X國產化替代的背景下，碳纖維極具增長潛力。
比鋁還輕，比鋼還強
碳纖維是指聚丙烯腈(PAN)(或瀝青、粘膠)等有機纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主鏈結構無機纖維。與傳統(tǒng)金屬材料相比，碳纖維具有低密度、高比強度、高模量、耐腐蝕、耐高溫、抗疲勞、便于設計、易于大面積整體成型加工等諸多優(yōu)點，被譽為“二十一世紀的材料之王”。
在飛機和汽車等領域，如采用碳纖維取代鋁合金，可以降低30%的重量，有利于降低油耗和碳排放，實現(xiàn)更好的經濟性；葉片主梁從玻纖改為碳纖維可有效減重增長，提高LCOE；由碳纖維制成的碳紙(CP)和氣體擴散層(GDL)是氫燃料電池的重要組成部分，高強度碳纖維和塑料罐內襯也被用于高壓氫罐……綜合來看，零碳目標下，碳纖維是不可或缺的材料。
力學性能和大小絲束是評價一國一企碳纖維產品水平的兩個關鍵指標。力學性能反應碳纖維的強度和模量(行業(yè)內一般比照行業(yè)龍頭日本東麗的標準，目前我國在T300、T700等級已經具備一定的競爭力)；大小絲束決定了價格和經濟性(通常48K及以上稱為大絲束，與小絲束相比性能相當?shù)珒r格低1/3，可應用于一般工業(yè)領域，目前我國大絲束生產能力尚未形成整體突破)。
表1各領域碳纖維用途及要求(吉林碳谷)
碳纖維的生產過程包括兩步，一是將丙烯腈加工成原絲，二是將原絲預氧化和碳化為碳纖維。從成本構成來看，50%以上來自原絲(生產1kg碳纖維需要消耗2.1-2.2kgPAN原絲)，30%來自設備折舊，其余則是電費及人工等(碳化過程需要維持3000°C以上高溫)。能源雙控和電價放開的背景下，2021年下半年碳纖維產量和成本也受此影響，未來碳纖維企業(yè)擴產也需逐電價而居。
由于期初投資大、產量小、能耗高、工藝復雜、制備耗時長等原因，碳纖維最大的缺點是貴。目前大小絲束碳纖維價格在8-15萬元/噸，是傳統(tǒng)鋼材價格的20倍左右，鋁材價格的8倍左右。為此在軍工、航空航天、超跑、高爾夫球桿等對價格不敏感但是對性能高度敏感的領域，碳纖維已經得到廣泛使用；但在一般工業(yè)領域，只能好碳用在刀刃上。
從全球來看，2020年全球碳纖維總需求在10萬噸（廣東賽奧數(shù)據(jù)）-15萬噸（Wood Mackenzie數(shù)據(jù)）之間，航空/航天/國防、汽車交通、風機葉片、體育休閑是四大應用領域，占比87%。性價比然是推廣和替代的最大障礙，降本也成為碳纖維行業(yè)在未來幾十年里最重要的使命。
圖12020年全球碳纖維需求分布(Wood Mackenzie)
天降大任，臥薪嘗膽
碳纖維的應用起源于19世紀中葉，美日兩國在1970年代實現(xiàn)技術突破，此后逐步產業(yè)化。我國碳纖維行業(yè)雖然也起步于1960年代，但由于美日兩國長期將碳纖維視為戰(zhàn)略物資，無論是高端產品、生產設備、技術及人員均被封鎖。進入新千年以后，在軍工應用的牽引下，一批本土碳纖維企業(yè)應運而生。
世界上著名的碳纖維生產企業(yè)大多是從原絲開始，直到碳纖維以及中、下游產品開發(fā)，如日本東麗、東邦、三菱等。我國情況稍有不同。比如吉林碳谷主要生產原絲，吉林精功主要將原絲加工成碳纖維；中復神鷹、恒神股份、光威復材、中簡科技等公司則同時覆蓋兩個環(huán)節(jié)但產能并不完全一致，存在對外采購和對外銷售原絲的情況。
圖22020年我國碳纖維廠家產能(單位噸，廣州賽奧)
歷經十余年的努力，本土碳纖維企業(yè)逐漸解決了卡脖子問題，但回顧歷史，這一路走得異常艱辛。
風電設備制造商主要賺來料加工和快速周轉的錢，成本性態(tài)上固定成本低而變動成本高。一個風機總裝廠的初始投資只有3000萬元左右，銷售一個5萬千瓦項目風機收入即有1-1.5億元之多。需求倍增后固定成本被不斷攤薄，體現(xiàn)到報表上的特征是毛利率不變，期間費用比例下降，因此凈利率提高。未來，主機、塔筒、葉片等大多數(shù)生產環(huán)節(jié)的盈利預期大多如此。
碳纖維行業(yè)與此“輕資產”模式完全不同。
首先，碳纖維生產設備價格昂貴，前期投入大。精功科技制造的國產化1000-1500噸級、T700-T800碳纖維生產線售價在2.6億元/套以上（而且這一價格已經比國外同等裝備低40%左右）。
其次，大多數(shù)本土碳纖維企業(yè)還處于摸索上升期，容易產生沉沒成本。碳纖維生產需要精細化、連續(xù)化和規(guī)?；?，控制精度要求高，需要反復試驗才能實現(xiàn)穩(wěn)定生產。
第三，即使實現(xiàn)突破，也需要前門拒虎，后門驅狼。碳纖維企業(yè)不僅面臨內資同行競爭，還需要關注國際龍頭企業(yè)的動作。國際碳纖維市場集中度極高，每當本土廠家實現(xiàn)技術突破后，外資龍頭企業(yè)就會壓低產品價格，使本土企業(yè)長期處于開工率不足、虧本銷售的惡性循環(huán)狀態(tài)，無法良性擴張。
比如新三板上市公司吉林碳谷在我國碳纖維原絲市場具有50%以上份額，但回顧過去十年的業(yè)績，凈利潤長期為負，2020年才首次轉正。由于連續(xù)虧損，2015年控股股東奇峰化纖將股權全部轉讓給吉林市國盛資產管理有限公司（后無償劃轉吉林市國興新材料公司），實控人為吉林市國資委。
無獨有偶，2013年宏發(fā)新材控股股東也從個人變更為云天化孫公司重慶國際，實際控制人為云南省國資委；恒神股份在2019年易主，實際控制人從個人股東變更為陜西省國資委；精功科技控股股東精功集團由于宏觀去杠桿等原因出現(xiàn)流動性困難，目前尚處于司法重整階段。
引入國有資本不僅有利于提升碳纖維企業(yè)的抗壓能力，也符合“碳纖當自強”的政策導向。
2015年，國務院發(fā)布《中國制造2025》將碳纖維列為關鍵戰(zhàn)略材料之一，目標到2020年國產碳纖維復合材料滿足大飛機技術要求，國產碳纖維用量要達到4000噸以上；2025年高性能碳纖維基本實現(xiàn)自主保障。2021年，國務院發(fā)布《第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》，也要求相關部門推動加強高端新材料如碳纖維及其復合材料的研發(fā)應用。
圖3《中國制造2025》碳纖維發(fā)展規(guī)劃(中簡科技)
死去活來，再尋拐點
2015年5月《中國制造2025》提出后，碳纖維概念就曾經火過一陣，多家券商發(fā)布報告表示碳纖維行業(yè)即將迎來井噴，所謂白馬股康得新的股價也在當月28日達到68.12元的歷史高位。
事實證明，券商的吹捧言過其實，龍頭股的業(yè)績更是徒有其表?；谏鲜龀杀緞傂院蛢韧獠扛偁幍葐栴}，我國碳纖維行業(yè)仍然任重道遠，十三五期間年化需求增長僅為23%；康得新也是白馬非馬，2015-2018年持續(xù)財務造假，虛增利潤占歷年實際利潤總額的134-722%，最終在2021年5月退市。
圖4我國歷年碳纖維供需情況及預測(單位噸，廣州賽奧)
縱觀A股上市碳纖維企業(yè)，群體性的真正扭虧和業(yè)績增長出現(xiàn)在2019-2020年。那么這一次與以往有何不同？是否真的到達了拐點？
從全球范圍分行業(yè)來看，作為最大的應用領域，航空業(yè)是疫情影響的重災區(qū)，2020年對碳纖維的需求同比下降30%左右；體育休閑領域，群體性活動也受到限制，但高爾夫、自行車、釣魚等個體休閑活動得到加強，整體變化不大；風機葉片對碳纖維的需求異軍突起，有效彌補了航空業(yè)產生的缺口，最終實現(xiàn)總量微漲。
我國的碳纖維2020年總需求4.88萬噸，同比增長29%。風機葉片也同樣是增長最快的需求領域，從2017年的3060噸增長到2020年的2萬噸，3年翻7倍，目前占比41%，成為第一大應用分支，另有30%應用于體育休閑用品，其他需求雖然增速快，但尚未成氣候。從供給側來看，由于美日限制碳纖維出口，國產碳纖維銷量實現(xiàn)連續(xù)三年超過30%高速增長，自給率從2019年的32%提高到2020年的38%。
值得注意的是，到目前為止，將碳纖維廣泛用于葉片主梁的主機廠主要是維斯塔斯（占比約90%）,某種意義上說，全球葉片對碳纖維行業(yè)的拉動其實源于維斯塔斯個人的不懈努力，我國風電行業(yè)對碳纖維需求的拉動則主要是因為葉片廠家是維斯塔斯的供應商，因此搭了出貨量增加的順風車，而不是本土主機廠家的葉片需求所致。
Wood Mackenzie認為，伴隨海上風電成為未來風電發(fā)展的主戰(zhàn)場，碳纖維不僅在葉片主梁的應用會更加普遍，而且適用范圍還可能擴展至葉根、法蘭等位置。未來10年主流廠家都會在葉片中更多使用碳纖維，總需求將從3萬噸提高到14.3萬噸，增長近5倍。
但從實際出發(fā)，碳纖維在葉片領域對玻纖的替代，還面臨諸多挑戰(zhàn)。
首先，天降大任能否接得住？目前全球玻纖產能超過800萬噸，中國巨石作為全球老大，一家產能就有200萬噸，其中1/4用于風電行業(yè)。相比在不同統(tǒng)計口徑下全球碳纖維總產能大約在15-17萬噸之間，我國只有4萬噸左右。雖然目前碳纖維企業(yè)紛紛發(fā)布擴產計劃，但受疫情影響美日投資有所延誤，我國部分地區(qū)和企業(yè)的碳纖維產能則存在低端競爭和重復建設之嫌。預計伴隨擴產計劃的逐步推廣，2-3年后全球碳纖維產能將達到26-30萬噸，我國達到8-10萬噸。這一方面預示了成長存在空間，也說明成長需要時間。
其次，玻纖不會坐以待斃。葉片增長后最大的痛點是減重，對此高模量玻纖和碳纖維是良性競爭關系，在風機價格急劇下降的當下，誰勝誰負還需要拼性價比，而且高模量玻纖還具有產能和路徑依賴優(yōu)勢。中國巨石的E系列高模量玻纖在風電行業(yè)的測試應用值得觀察比較。
五年后碳纖維一定可以到達美好的遠方，但首先需要度過兩三年內的茍且。
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