碳纤维：“一十百千”长坡魅力，我国碳纤维明星望伴随航空放量出现.pdf

行业 报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 1 国防军工 证券 研究报告 2020 年 06 月 30 日 投资 评级 行业 评级 强于大市 (维持 评级 ) 上次评级 强于大市 作者 邹润芳 分析师 SAC 执业证书编号： S1110517010004 zourunfangtfzq 李鲁靖 分析师 SAC 执业证书编号： S1110519050003 lilujingtfzq 许利天 联系人 xulitiantfzq 资料 来源： 贝格数据 相关报告 1 国防军工 -行业研究周报 :“主战量产配套 /消耗品补库存 ”双轮驱动，导弹进入高景气周期 2020-06-22 2 国防军工 -行业研究周报 :央企股权激励或明显加速，细则出台 +两会国资改革三年行动 2020-06-07 3 国防军工 -行业研究周报 :国安法与维吾尔人权法案，美对华或加剧摩擦 2020-05-31 行业走势图 碳 纤维 ： ”一十百千 ”长坡魅力，我国 碳纤维明星 望 伴随航空放量 出现 数十年技术迭代塑造技术壁垒，长期的航空实践是碳纤维企业腾飞的关键 回顾全球寡头碳纤维两龙 头（ 美国赫氏 、 日本东丽 ） 成长史 发现 ， 二者均有 数十年技术积累， 业绩腾飞 均 由 航空产业需求带动 1965 年越战推动 赫氏 碳纤维航空 应用 ， 1975 年东丽碳纤维 切入 波音飞机研发， 产业拐点 为 ： 20 世纪 90 年代 波音首推50%复材化的 787 飞机 、四代机 F22 与 F35 高比例 (30%)复合材料战机投产、 21 世纪初空客推出首架使用复材的 A380 可见 航空需求 是 全球 碳纤维企业 在 20 世纪末21 世纪初 进入稳定盈利阶段 的重要因素 。 碳纤维 及复合材料 产业特点： 企业需深度参与 飞机 设计研制（东丽 1975 年 切入 波音 、赫氏 2011 年无形资产大规模投入 ），进行大额且长期的资本开支 （ 2011-2015为赫氏主要扩张期） ，经过长期技术迭代获得市场份额 、 出现盈利拐点（赫氏在参与洛马、波音、空客航空项目后， 2002 年才进入稳定盈利期） 。 因此 该 行业具备 三大特征：与航空业深度绑定， 强技术与 大额 资本壁垒， 寡头化 特征显著 。 2025 全球碳纤维 /复材 需求将翻倍， 增长 来自： 机型排产增长，复材占比大额提升 全球： 19 年碳纤维需求量 10.37 万吨，价值量 28.7 亿美元，到 2030 年需求量将达21.65 万吨；树脂基碳纤维复材需求量 15.95 万吨，价值量 173.7 亿美元，到 2025年需求量将达 33.31 万吨。 我国： 19 年碳纤维需求量 3.78 万吨，价值量 8.22 亿美元 ；树脂基碳纤维复材需求量 5.82 万吨，价值 61.1 亿美元。 航空领域碳纤维及其复材增长点：航空机型排产增长 ： 18 年全球民机保有量25,830 架， 2038 年将 达 50,660 架，期间累计交付 44,040 架，价值量 6.81 万亿美元。单 机平台 复材 质量占比随飞机代次提升 。民机： 波音 737 复材 占比 仅 4-6%，随着民机 不断 换代，复材 逐步 过渡到高强 /中模等主流产品， 单机 质量占比 20%+； A380等 新一代民机 超 50%，在研新飞机望达 60%以上。 军机： 我国 J-10 复材用量仅 6%，J-20 达 27%，美国 F22/F35 战机用量达 30%，复材用量伴随军机性能迎提升空间。 我国 碳纤维企业完成 “ 1-10” ， 未来将 依托军民 用 航空航天 ， 走向“ 10-100”阶段 2019 年 全球碳纤维 及复材 企业 市场份额： 赫氏营收 23.56 亿美元 (占比 11.6%)，东丽该板块营收 21.76 亿美元 (占比 10.8%)，而我国 3 大碳纤维及复材领先企业累计营收仅 5.7 亿美元，占比 2.8%， 目前 仅完成从基础技术积累与产业化“ 0-1-10”阶段。 军航高需求加速推动“ 10-100”量变 ： 以光威碳纤维产品为例，我国基本完成 “ 1-10”工艺研发过程： 光威 T300/T700/T800 可比产品 研发成功， 更高代次新 品问世 ； 此外从中简科技、中航高科产品应用领域也可看出，我国碳纤维 及其复材 在军用航空航天领域基本实现国产 。未来 我国装备 望 持续迭代 ， 带来碳纤维 “ 1-10” 第一波产业化机遇 ： J-10 复材用量仅 6%， J-20 达 27%，未来 国产碳纤维 及复材望伴随 航空装备换代 ，迎来 单机复材采购金额 、 飞机产量齐升的 “ 10-100” 高景气增长。 民航“ 100-1000” 大 赛道， 打造全球高市占率巨头 ： 我国民机 年 采购价值量约占GDP 0.5%，民航 较大 需求对应 长坡赛 道，望带动我 国 碳 纤维 及复材 企业“ 100-1000” 、打造 全球高 市占率 企业。 投资建议： 我国碳纤维及其复材行业 已完成原始技术积累 资本开支，出现国外巨头21 世纪初的寡头化、稳定盈利特点，关注碳纤维长坡赛道机会。 碳纤维：光威复材、中简科技；预浸料：中航高科。 风险 提示 ： 军航装备放量放缓，民航飞机及碳纤维进度偏低，技术应用风险。 重点标的推荐 股票 股票 收盘价 投资 EPS(元 ) P/E 代码 名称 2020-06-29 评级 2019A 2020E 2021E 2022E 2019A 2020E 2021E 2022E 300699.SZ 光威复材 62.70 买入 1.01 1.26 1.59 1.98 62.08 49.76 39.43 31.67 600862.SH 中航高科 16.55 买入 0.40 0.32 0.45 0.63 41.38 51.72 36.78 26.27 300777.SZ 中简科技 35.88 买入 0.34 0.95 1.82 2.61 105.53 37.77 19.71 13.75 资料来源： 天风证券研究所，注： PE=收盘价 /EPS -10%-7%-4%-1%2%5%8%11%2019-07 2019-11 2020-03国防军工 沪深 300行业报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 2 内容目录 1. 技术 /资本高壁垒行业，航空实践是检验碳纤维企业第一标准 . 5 1.1. 碳纤维百年发展史：美日欧技术从 0 到 1，长期迭代打造高壁垒 . 5 1.2. 美日碳纤维 ”一十百千 ”发展史：工艺 1-10，军用 10-100，民航 100-1000 . 6 1.2.1. 赫氏： 74 年打造美利坚碳纤维标杆，航空实践是检验企业的第一标准 . 6 1.2.2. 东丽碳纤维 30 年产业化之路：从长期亏损到波音驱动的稳定盈利 . 8 2. 全球碳纤维市场： 20-25 年将迎需求翻倍，航空业为主要需求 . 10 2.1. 全球碳纤维及复材：需求约 200 亿美元， 20-25 年望迎质量翻倍空间 . 10 2.1.1. 质量需求：未来 10 年全球碳纤维需求 4 倍空间， 2030 需求量超 42 万吨 10 2.1.2. 价值量需求： 2019 年需求量达 28.7 亿美元，航空航天为第一需求大户 . 11 2.2. 全球碳纤维复材市场： 19 年收入为 173.7 亿美元， 2025 年需求量翻倍 . 12 2.2.1. 碳纤维复材质量需求： 19 年需求为 15.95 万吨， 25 年将达 33.31 万吨 . 12 2.2.2. 碳纤维复材价值量需求： 19 年收入 173.7 亿美元，航空航天占比 63% . 13 2.3. 未来全球航空碳纤维及复材：以民航为代表的需求将提供增长动能 . 14 3. 我国碳纤维产业： 10-100 量变阶段，下一目标为民航蓝海 . 16 3.1. 我国 20 年探索：工艺 1-10 迭代基本完成，打造自主碳纤维技术体系 . 16 3.2. 我国碳纤维需求： 19 年价值量 8.22 亿美元， 25 年需求量将翻 3 倍 . 17 3.2.1. 碳纤维质量需求： 19 年需求量 3.784 万吨， 25 年将翻三倍达 11.86 万吨 17 3.2.2. 碳纤维及中间制品需求价值量： 19 年为 8.22 亿美元，单价为 $17.5/kg. 18 3.3. 我国碳纤维复合材料： 19 年需求价值量 427.6 亿元，航空航天占 35% . 18 3.3.1. 碳纤维复材需求量： 19 年总量 5.8 万吨，体育复材占比最高，风电复材增长迅速 . 18 3.3.2. 碳纤维复材价值量： 19 年 427.6 亿元，航空航天占 40.5%，单价 $7000/kg. 19 3.4. A 股碳纤维领先企业：高科 /光威 /中简获资本壁垒与工艺先行优势 . 19 3.5. 军航需求加速推动 10-100 量变，高科 /光威 /中简获成长性与资本壁垒 . 22 3.6. 从百到千：民航长坡赛道值得等待，碳纤维全球明星企业可期 . 23 3.6.1. 我国民机碳纤维需求每年超 1000 亿元，国产碳纤维行业具备独特魅力 . 23 3.6.2. 军民企业共同增长对标国际巨头，关注自主化碳纤维明星成长机遇 . 23 4. 风险提示 . 24 图表目录 图 1：美国赫氏 HexTow碳纤维产品 . 5 图 2： 美国赫氏 HexPly预浸料产品（以碳纤维为基础材料制作） . 5 图 3：赫氏公司 74 年：从 1946 年至 2020 年的碳纤维材料发展史 . 6 图 4：军航：赫氏是 F-35 战机碳纤维独家供应商，碳纤维主要用于 F-35 的承力结构、机身与机翼部分（图 为产线上正在等待加覆碳纤维材料的美国 F35 隐身战机） . 6 图 5：民航：赫氏产品应用于空客 A350 在机翼上下盖、机身面板 /筒体、翼梁、中央翼盒、龙骨大梁、主起落架舱 /舱门、水平与垂直尾翼等多个部位（波音 787 也为赫氏客户） . 6 图 6： 01-19 年赫氏公司营业总收入及其增速 . 7 行业报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 3 图 7： 01-19 年赫氏经营性利润 /利润率、归母净利润 /净利率情况 . 7 图 8： 2006-2019 年美国赫氏的固定资产规模及其增速 . 7 图 9： 2006-2019 年美国赫氏的无形资产规模及其增速 . 7 图 10： 2006-2019 年美国赫氏的 ROA 与 ROE 情况 . 8 图 11： 04-19 财年东丽碳纤维营收从 447 增至 2369 亿日元 . 8 图 12： 04-19 财年东丽碳纤维经营性净利率波动较大 . 8 图 13：东丽碳纤维：与波音的深度合作自身产品和技术不断迭代提升 . 8 图 14：采用日本东丽 /美国赫氏等碳纤维材料制成的波音 787 机身 . 10 图 15：使用了碳纤维复合材料的波音 787 梦想客机 “Dreamliner” . 10 图 16：碳纤维、预浸料及复合材料产业链 . 10 图 17： 2008-2030e 全球碳纤维质量需求（千吨） . 11 图 18： 2019 年全球碳纤维各细分市场需求量及其占比（单位：千吨） . 11 图 19： 2019 年全球碳纤维各细分市场需求（单位：百万美元） . 12 图 20： 2008-2025e 全球树脂基碳纤维复合材料需求（千吨） . 12 图 21： 2019 年全球各子领域对树脂基碳纤维复合材料需求（千吨） . 12 图 22： 2019 年全球树脂基碳纤维复合材料销售收入 -应用（单位： 10 亿美元） . 13 图 23：碳纤维市场集中度高 , 五大玩家：东丽 /SGL/三菱 /帝人 /赫氏 . 13 图 24： 20-25 年亚太地区碳纤维需求将迎高增长，我国增速最快 . 13 图 25： 2004-2025e 全球航空航天碳纤维需求 -趋势（吨） . 14 图 26： 2019 航空航天碳纤维需求 -分市场（吨） . 14 图 27： 2018 年全球民航机队共有 25,830 架飞机，到 2038 年将增长至 50,600 架 . 14 图 28： 2019-2038 年全球预计将交付 44,040 架民航飞机 . 15 图 29： 2019-2038 年全球预计交付的民机价值量约 6.81 万亿美元 . 15 图 30：过去、现在和将来 民用航空飞机用复合材料 50 年：质量占比从 5%左右升至 50%以上，价值量翻 16 倍 . 16 图 31：我国碳纤维产业链核心公司 . 16 图 32： 2008-2025e 我国碳纤维需求共 3.784 万吨：其中进口占比 68%，国产占比 37%（单位：吨） . 17 图 33： 2019 年我国碳纤维需求 -应用（吨） . 17 图 34： 2019 年我国与全球碳纤维应用对比图（单位：吨） . 18 图 35： 2019 年我国碳纤维及中间制品需求来源（单位：千美元） . 18 图 36： 15-19 年我国碳纤维及中间制品需求平均单价（美元 /公斤） . 18 图 37： 2019 年我国树脂基碳纤维复合材料需求 -应用（吨） . 19 图 38： 2019 年我国树脂基碳纤维复合材料销售收入 -应用（亿元） . 19 图 39： 2015-2019 年中航高科复合材料板块收入及其增速 . 20 图 40： 2015-2019 年中航高科复合材料板块毛利润及其增速 . 20 图 41： 2015-2020Q1 光威复材营业总收入及其增速 . 21 图 42： 2015-2020Q1 光威复材归母净利润及其增速 . 21 图 43： 2015-2020Q1 中简科技营业收入及其增速 . 21 图 44： 2015-2020Q1 中简科技归母净利润及其增速 . 21 图 45： 2015-2019 年光威复材的固定资产与在建工程情况 . 21 行业报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 4 图 46： 2015-2019 年中简科技的固定资产与在建工程情况 . 21 图 47： 2010-2020 年我国军费支出额及其增速（ 2020 年为预算） . 22 图 48：中航沈飞在其 2019 年报告中公布的第四代鹘鹰隐身战机 . 22 图 49： 2018 年 11 月，歼 20 战机在第十二届珠海航展亮相 . 22 图 50： 2019-2038 年我国民航飞机分种类采购数量预测 (单位：架 ) . 23 图 51： 2019-2038 年我国各类民机采购价值量 (单位：亿美元 ) . 23 表 1：世界碳纤维发展史梳理 . 5 表 2：东丽碳纤维性能指标表格 . 9 表 3： 2019 年全球碳纤维应用：分市场情况 . 12 表 4： 2019 年全球碳纤维应用：分市场情况 . 13 表 5：过去、现在和将来 民用航空飞机用复合材料 50 年：质量占比从 5%左右升至 50%以上 . 15 表 6： 2019 年我国碳纤维复合材料应用：分市场情况 . 19 表 7：光威复材碳纤维产品性能指标 . 20 表 8：中美机型碳纤维复合材料用量对比 . 23 表 9：中航高科、光威复材、中简科技三家上市公司情况（时间截至 2020 年 6 月 29 日）. 24 行业报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 5 1. 技术 /资本高壁垒 行业，航空实践是检验碳纤维企业第一标准 1.1. 碳纤维百年发展史： 美日欧技术从 0 到 1， 长期迭代打造高壁垒 碳纤维（ Carbon Fiber）是由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构的无机纤维 ，含碳量高于 90%，具有目前其他任何材料无可比拟的高比强度和高比刚度，还具有低比重、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等特性，被誉为“新材料之王”， 广泛应用于国防工业以及高性能民用领域 ，主要包括 航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等 ，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料。 图 1： 美国赫氏 HexTow碳纤维产品 图 2： 美国赫氏 HexPly预浸料产品（以碳纤维为基础材料制作） 资料来源： 美国赫氏官网， 天风证券研究所 资料来源： 美国赫氏官网， 天风证券研究所 碳纤维材料已有百年发展史 ， 工艺流程复杂，材料研发和量产需要数十年的长期迭代，具备强技术壁垒。 碳纤维 最早萌芽于 19 世纪 80 年代白炽灯的发明，经过约半个世纪的停滞，随着 20 世纪中期基础研究的发展、化学纤维的出现，高性能碳纤维在美国 问世。 20 世纪70 年代以后，碳纤维凭借其优异的特性在下游产业中迅速商业化，更多的企业尝试将碳纤维应用于自身产品中， 自此碳纤维迈入了高速发展期，逐渐应用到体育休闲、航空航天、汽车、风电叶片等多个领域。截至 2018 年，全球碳纤维理论产能达 15.48 万吨 。 表 1： 世界碳纤维发展史梳理 时间 国家 主要人物 /企业 重要事件 主要影响 /意义 1860 年 英国 约瑟夫斯旺 发明以碳纸条为发光体的白炽灯 碳纤维的萌芽 1879 年 美国 爱迪生 发明以碳纤维为发光体的白炽灯 最早商业化的碳纤维 20 世纪早中期 美欧等国 聚丙烯腈等化学纤维的商业化 开展高性能碳纤维基础研究的前提 1959 年 美国 联合碳化物公司 研制成功粘胶基碳纤维 Thornel-25 最早上市的粘胶基碳纤维 20 世纪中期 美国 联合碳化物公司 石墨晶须的特性及其制备方法、高性能碳纤维技术的进步、中间相沥青基石墨纤维制造技术 开创高性能碳纤维的基础研究 1961 年 日本 近藤昭男 确定高性能碳纤维的可行性与方式 制备高性能碳纤维的理论研究 20 世纪 60 年代 英国 威廉姆瓦特 发明了适宜于转化为高性能碳纤维的 PAN 前驱体纤维，并制备出了真正意义上的高强高模碳纤维 高性能碳纤维的首次问世 1967 年 英国 罗尔斯罗伊 (Rolls-Royce) 航空发动机 研制 CFRP 进气风扇叶片 最早开展高性能碳纤维在航空领域的研究 1971 年 日美 东丽公司 (Toray) 联合碳化物公司 合作生产出 T300 碳纤维 T300 级碳纤维的问世 1972 年 日本 奥林匹克钓具公司 采用碳纤维制成钓竿 促进碳纤维在体育休闲领域的运用 1972 年 美国 Shakespeare 公司 将碳纤维运用于高尔夫球杆制作 1975 年 日本 日本川崎球拍公司 首次实现网球拍 100%碳纤维应用 1981 年 英国 Jhon Barnard 设计了世界上第一个一体式碳纤维车架 引领其他品牌相继跟进研制碳纤维 1982 年 欧洲 波音公司 、 空客公司 波音 767、空客 A310 采用碳纤维零部件并完成首飞 导致后续飞机研制更多地采用碳纤维 21 世纪 丹麦 维斯塔斯公司（ Vistas） 在风电叶片中大量使用碳梁 促进碳纤维在风电叶片领域的应用 资料来源： 中国产业信息网， 天风证券研究所 行业报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 6 1.2. 美日 碳纤维 ”一十百千 ”发展史：工艺 1-10，军用 10-100，民航 100-1000 1.2.1. 赫氏： 74 年打造 美利坚 碳纤维标杆 ，航空实践是检验企业的第一标准 回顾 全球第五大碳纤维公司美国赫氏（ Hexcel） 的成长史 ， 公司的发展也并非一帆风顺，也是伴随着美国军用飞机与民用飞机公司的不断发展而扩张起来的 回溯 2001-2019年的业绩可以发现， 碳纤维企业从前期大规模投入（可能伴随亏损）到批量生产，是能够长期 成长 和 盈利 的必经之路 ： 美国 赫氏是全球领先的碳纤维材料公司， 成立至今已走过了74 年。 产品覆盖碳纤维、特种增强材料、预浸料和其他碳纤维增强复合材料、蜂窝材料、吸附材料、射频 /电磁干扰 /微波吸波材料、介质材料、复合结构等各类高性能轻型材料，能够广泛用于民航、航天、国防、工业等多领域，包括 民航飞机、军用飞机、火箭与卫星、风电叶片、汽车、休闲产品和其他工业应用。 图 3： 赫氏公司 74 年：从 1946 年至 2020 年的碳纤维材料发展史 资料来源： 美国赫氏官网 ， 天风证券研究所 长期的航空实践是检验碳纤维企业的第一标准。 赫氏公司 最早成立于 1946 年， 产品在 1953年用于复合材料制造的第一架轰炸机和战斗机 ， 1961 年因军费削减造成销售下滑， 1965年美国与越南战争推动复合材料在美国国防计划中的地位重新回升， 2005 年空客推出首架使用了复合材料的 A380， 2007 年德国工厂、中国工厂投入运营， 2011 年公司随着波音飞机的交付而实现扩张 。 从其财务数据可以看出，公司在 2002 年才进入 真正的稳定盈利期，也同样经历过亏损，在参与 洛马、 波音、空客 等军民机 项目后才实现长期持续增长。 图 4： 军航： 赫氏是 F-35 战机碳纤维独家供应商，碳纤维主要用于F-35 的 承力结构、机身 与机翼部分（图为产线上正在等待加覆碳纤维 材料 的 美国 F35 隐身战机 ） 图 5： 民航：赫氏产品应用于空客 A350 在机翼上下盖、机身面板 /筒体、翼梁、中央翼盒、龙骨大梁、主起落架舱 /舱门、水平与垂直尾翼等多个部位 （波音 787 也为赫氏客户） 资料来源： 美国赫氏官网 ， Composite World， 天风证券研究所 资料来源： 美国赫氏官网 ， 天风证券研究所 行业报告 | 行业投资策略 请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明 7 图 6： 01-19 年赫氏公司 营业总收入 及其增速 图 7： 01-19 年赫氏经营性利润 /利润率、归母净利润 /净利率情况 资料来源： Wind， 美国赫氏官网 ， 天风证券研究所 资料来源： Wind， 美国赫氏官网 ， 天风证券研究所 美国赫氏的 20 年黄金成长期与其大额资本开支有密不可分的关系 ： （ 1） 2011 年是赫氏进行无形资产研发的大年 ，在这一年里，虽然公司的营收规模较高 （ 10亿美元） ，但其亏损额度也较大 （ -4.3 亿美元的亏损），其中一个原因便是其无形资产在当年的水平达到了 10 年内的最高点（ 2001-2011）， 我们认为 2011 年是赫氏进行大规模研发的一年 ： 公司从此实现了连续 5 年的营收增长（ 02-06 年 ），并且从 04 年起告别了亏损 。 （ 2） 2011-2015 年是赫氏 的规模扩张期：是其 进行固定资产大额投入的五年 ，也是收入规模快速增长的五年 。 2015 年公司的固定资产规模达 14.26 亿美元，是 2010 年底（ 5.98亿美元）的 2.38 倍，在此期间公司收入规模也实现了大额增长： 2015 年的收入规模达 18.62亿美元，是 2010 年（ 11.74 亿美元）的 1.58 倍。 图 8： 2006-2019 年美国赫氏的固定资产规模及其增速 图 9： 2006-2019 年美国赫氏的无形资产规模及其增速 资料来源： Wind， 天风证券研究所 资料来源： Wind， 天风证券研究所 大额资本投入不仅使赫氏的业务规模快速扩张，还显著提升了赫氏公司资产的盈利水平：2010-2015 年，赫氏公司的 ROA 从 9.86%上升至 15.83%，同比增长了 5.97 个百分点， ROE从 11.74%上升至 20.11%，同比增长了 8.37 个百分点。 为什么赫氏公司选择在 2011 年进行大规模的资本投入？ 据公司官网， 2011 年是公司开始为波音公司的飞机交货批量提供碳纤维材料的一年， 我们认为， 下游飞机的需求呈现大规模的增长，是公司的碳纤维及制品能够 迎来重要资本开支机遇、实现大规模营收与净利润贡献 的最