中金看海外|日本东丽：迈向碳纤维巨头的蜕变之路-招标采购导航网- 工业快报

　　日本东丽(Toray)成立于1926年，是全球材料业务之王。FY2020公司碳纤维业务营收~10%，凭借技术上先发制人、赢取下游客户认可并保持合作粘性、产能扩张+并购进而奠定市占率等途径，逐渐蜕变为世界上第一大碳纤维生产商。反观国内，我们认为近几年我国碳纤维行业发展与之前日本/美国有相似之处：(1)政策支持碳纤维等新材料业务发展;(2)涌现出高景气应用场景承接上游材料端的需求(如：航空航天/风电/氢能/光伏等);(3)优质龙头企业研发攻关取得阶段性突破，产能扩张正在进行中，并有望实现技术、规模、成本、需求各要素之间的优势闭环。因此，我们希望通过梳理东丽碳纤维成长历程，总结其成功的关键因素，为正在成长中的国产碳纤维龙头提供有益借鉴。

　　摘要

　　技术为开门之匙，成功进入龙头供应链，突破产品性能边界。东丽开发出T300后，成为波音737/757/767和空客A310的供应商;而后波音提出更高强度、高模量的研究方向，公司由此推出了T800/T1000型号，成为当时市场上性能优质的产品。我们认为，对于新材料企业而言，技术实力即为开门之匙，帮助它们优先进入龙头供应链;同时，下游合作者对产品性能提出更高要求，也将推动上游企业对碳纤维产品进行更深层次的研发，加速技术迭代。此外，与波音的长期合作也让东丽碳纤维找到“用武之地”：波音787订单为该业务发展带来“拐点”。

　　纵向+横向业务延伸，深谙全球化经营之道。纵向布局：东丽延伸上下游，实现从前驱体到下游复合材料产业链一体化布局，有利于把握终端需求、探求更高附加值可能性。横向布局：公司将资本与技术密集型的碳纤维的生产布局在日本/欧洲/美国/韩国四地;此外通过兼并收购，公司拓宽碳纤维产品应用场景。

　　产能超同业水平，规模优势明显。根据赛奥碳纤维技术统计，2020年全球碳纤维运行产能达到17.2万吨。其中，东丽+Zoltek合计产能达到5.5万吨位居行业第一，与SGL、三菱化学、日本帝人、Hexcel现有合计产能相当。

　　我国碳纤维行业处于加速发展期，龙头形成差异化竞争。(1)以中复神鹰、光威复材为代表，我们认为企业未来将综合平衡技术和成本，当前应用场景包括：氢能/光伏/客机等，处于快速增长前夕;(2)以光威复材、中简科技为代表，下游应用场景对产品性能要求更高，且其营收与终端客户订单高度相关;(3)大丝束碳纤维，以吉林碳谷(原丝为主)、上海石化为代表，我们认为未来核心逻辑包括搭载下游风电叶片等领域增长，以及扩产带来成本下降。

　　FY2020东丽营业收入18,836亿日元，归母净利润458亿日元。碳纤维及复材收入182,884百万日元(约占10%)，由于疫情扰动航空业发展，该板块营业利润暂亏。公司股价与EPS走势高度相关，截至2022/2/18，公司2021年P/E为10倍。

　　风险

　　碳纤维需求放量不及预期，国内企业扩产冲击，原材料价格上涨超预期。

　　正文

　　投资概要：全球材料龙头，世界第一大碳纤维生产商

　　日本东丽业务概况

　　东丽是全球材料龙头，FY2020碳纤维及复材营收比例~10%。日本东丽(东丽株式会社，Toray Industries， Inc.)成立于1926年[1]，1949年在东京证券交易所上市。公司以人造丝制造起家，陆续开发了合成纤维、树脂、薄膜、碳纤维等材料，发展至今已成为日本材料制造的龙头企业，主要业务包括纤维、树脂和化工品、环境和工厂、碳纤维及复材、生物及其他六大板块，FY2020的营收比例分别为38%/38%/10%/10%/3%和1%。

　　疫情扰动下，公司营收和利润均同比下滑。根据公司披露，在疫情影响下，日本生产和消费都面临停滞状态，公司营收和净利润同比均呈现下滑：FY2020总营收同比-10%至18,836亿日元(约1,119亿元);归母净利润同比-46%至458亿日元(约27亿元[2])。

　　航空业受挫成为公司碳纤维板块业绩下滑主因素。公司碳纤维等尖端材料是东丽战略拓展的技术核心，FY2020对公司营收贡献占比10%左右。历史上，公司在1)收购大丝束碳纤维企业Zoltek;2)波音飞机、风电叶片等领域需求放量的关键时点上，营收比例获提升。近年来，多重因素扰动公司碳纤维业务的营收和盈利。具体包括：1)疫情扰动下，航空业受挫：2020年，全球航空航天碳纤维需求同比减少约30%;2)碳纤维行业竞争加剧，公司部分产品降价来增强竞争力;3)原油等原材料成本上行。公司碳纤维业务营业利润承压，FY2020小幅亏损。

　　图表1:日本东丽各业务板块定位及主要产品

　　资料来源：公司官网，中金公司研究部

　　图表2:东丽碳纤维及复材板块历年收入与营业利润占比情况

　　资料来源：Bloomberg，公司年报，中金公司研究部

　　全球碳纤维材料巨头

　　公司碳纤维产能规模行业第一。从碳纤维产能规模来看，东丽于1970s实现碳纤维的量产，现已发展为世界第一大碳纤维生产商。根据赛奥碳纤维技术统计，2020年全球碳纤维运行产能达到17.2万吨(“运行产能”指实际在运行的产能)。其中，东丽+Zoltek合计产能达5.5万吨，位居行业第一，与SGL、三菱化学、日本帝人、Hexcel现有合计产能相当。

　　公司综合布局小丝束和大丝束领域，目前市场份额相对领先。东丽通过自主研发和横向收购Zoltek的方式，成功布局了小丝束和大丝束领域。根据中国化学纤维工业协会，2020年东丽小丝束市占率达26%位列全球首位。在大丝束领域，2020年Zoltek以58%份额位列第一。但随着大丝束碳纤维国产化趋势明晰，我们预计海外企业扩产进度不及国内企业，市占率将受一定影响：根据中金化工组预计，十四五末我国大丝束碳纤维产能将达到7.5万吨;根据东丽披露，公司以2023年为目标，预计风电用碳纤维产能将达到3~3.5万吨左右。

　　日本东丽崛起史对国内碳纤维企业发展启示

　　外部因素：政府支持、产业联盟共同促成日本碳纤维保持领先。从竞争格局来看，日本碳纤维龙头企业包括日本东丽、帝人、三菱，从产能规模和技术实力方面都达到全球领先地位。日本企业在碳纤维领域成功的核心要素包括：

　　日本政府的大力支持。2008-2012年，日本政府为支持碳纤维复合材料的易加工性和强度研发，投入25亿日元;2013-2023年全周期预计投入429亿日元，开展新构造材料技术研发项目，其中包括碳纤维及碳纤维增强复合材料研究。

　　形成碳纤维产业联盟。1978年，日本成立碳纤维座谈会;1988年更名为日本碳纤维协会。其中会员包括东丽、三菱、东邦特耐克丝株式会社、日本碳株式会等。产业联盟的成员实现了产业链的全覆盖，具备原丝/碳纤维/复合材料的完整生产线，有助于掌握全产业链的技术和需求动态，也有利于部分成员实现自身产业链的一体化。

　　内部因素：我们归因至以下4个要点：

　　从引进吸收到独立创新，技术实力是碳纤维企业脱颖而出的必备条件。东丽自成立以来就注重技术研发，前期通过引进吸收外来技术，陆续开发了尼龙、涤纶等核心产品。后期进行积极改良及创新。公司在碳纤维生产的关键环节取得技术突破，奠定了行业的领先地位。

　　技术为开门之匙，下游应用场景为材料发展提供土壤，产品突破性能边界。从东丽崛起的历程不难发现，先进材料发展需要依托下游应用领域需求的增长。同时，对于技术壁垒高的材料而言，获得技术优先权的企业能优先进入龙头供应链，与下游客户相互磨合，达成共同成长。比如：东丽在开发T300之后，成为波音737/757/767以及空客A310的主要供应商。波音提出更高模量、更高强度的要求，随后东丽加大研发力度推出了T800/T1000。

　　扩产能力有目共睹，规模优势奠定市场地位。根据赛奥碳纤维技术统计，2020年全球碳纤维运行产能达到17.2万吨(“运行产能”指实际在运行的产能)。其中，东丽+Zoltek合计产能达5.5万吨，位居行业第一，与SGL、三菱化学、日本帝人、Hexcel现有合计产能相当。

　　纵向+横向业务延伸，深谙全球化经营之道。纵向业务布局：公司实现从上游前驱体环节到下游复合材料(成型制品)的产业链一体化布局，如成立预浸料公司与下游客户波音工厂相邻。横向业务布局：公司将碳纤维业务布局于日本、欧洲、美国和韩国等地，通过与当地客户合作，快速打开海外市场。

　　目前我国碳纤维发展阶段：正经历快速成长期，国产替代率提升。我国碳纤维产业当前正经历快速成长期。一方面碳纤维需求同比提升：2020年我国碳纤维总需求量同比+29%至4.9万吨。另一方面，我国碳纤维需求国产化率亦获提升：2020年我国碳纤维进口量同比+17%至3.0万吨;国产量同比+54%至1.9万吨。与2019年相比，碳纤维国产化率提升6.2ppt至38%。

　　政策支持力度大：国家和地方政府支持国内碳纤维行业发展。为支持我国碳纤维事业的发展，国家和地方政府出台相关政策。如：发改委发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》，制定了9个重点领域关键技术产业化实施方案，碳纤维被列入重点领域之一;江苏省“十三五”规划中提出，高性能纤维材料将重点发展T800、T1000和M55J等级别高性能碳纤维及其复合材料。

　　技术追赶初具成效：部分企业已实现对高性能产品的突破。我国碳纤维起步早(20世纪60年代)，但由于工艺基础薄弱、装备落后等原因，技术实力不如日本、美国。在师昌绪院士的推动下，碳纤维产业在步入新世纪后得到较快发展，涌现出一批优秀企业，逐渐打破国外技术垄断的局面。当前，我国已掌握T300、T700、T800千吨级技术;2018年，国内完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线。此外，大丝束领域国产化率逐步提高，国内企业(上海石化、吉林碳谷、光威复材等)在积极扩张产能。

　　图表3:我国碳纤维需求情况

　　资料来源：《2020全球碳纤维复合材料市场报告》，中金公司研究部

　　图表4:2020年我国碳纤维来源情况(按金额)

　　资料来源：《2020全球碳纤维复合材料市场报告》，中金公司研究部

　　国内具备原丝制备能力的企业可以划分为三个阵营。具体包括：1)以中复神鹰、光威复材为代表，我们认为企业未来将综合平衡技术和成本，当前应用场景包括：氢能/光伏/客机等，处于快速增长前夕;2)以光威复材、中简科技为代表，下游应用场景对产品性能要求更高，且其营收与终端客户订单高度相关;3)大丝束碳纤维，以吉林碳谷(原丝为主)、上海石化为代表，我们认为未来核心逻辑包括搭载下游风电叶片等领域增长，以及扩产带来成本下降。

　　公司股价、碳纤维业务营业利润复盘

　　公司股价走势与EPS走势基本吻合，碳纤维业务营业利润涨跌主要分为四个阶段。通过复盘公司股价可以发现，东丽股价走势与EPS基本吻合。由于本文主要研究东丽碳纤维业务，我们将重点复盘该业务营业利润走势。

　　第一阶段(FY2007之前)：需求放量，快速扩张。根据公司披露，在此阶段，碳纤维业务需求量，如：航空航天和工业产品的需求在快速增加;同时公司加速拓展碳纤维复合材料业务，往下游拓展的同时提升盈利水平。

　　第二阶段(FY2008~FY2009)：全球经济衰退+供应链去库存调整期。在此阶段，一方面由于全球经济衰退，公司碳纤维出货量受阻，另一方面整个行业面临供应链去库存调整期，公司碳纤维营业利润处于底部周期。

　　第三阶段(FY2010~FY2015)：新一轮扩张，底部反转。在此阶段，公司与波音飞机签订长期协议，B787复材化率大幅提升为公司带来新的增长点。此外，公司通过收购大丝束碳纤维龙头企业ZOLTEK，成功拓展碳纤维在风力发电机的业务需求;同时，公司在体育休闲领域拓展碳纤维自行车、高尔夫球杆等高端需求，碳纤维业务逐步走出盈利底部，实现快速增长。

　　第四阶段(FY2016~至今)：先有价格调控+原材料成本上涨，后有疫情影响航空业订单，碳纤维营业利润受挫。根据公司披露，此阶段前期碳纤维需求仍保持一定增长。营业利润降低主要由于价格调控(比如由于行业竞争;公司调整自身产品结构，比如提升大丝束产品比例等，通常大丝束价格低于小丝束)、原材料成本上涨。此外近几年受疫情影响，波音飞机对碳纤维需求量下降成为新的因素，致使公司该部分营业利润严重受挫。

　　图表5:东丽碳纤维及复材板块历年营业利润及同比增速

　　资料来源：Bloomberg，公司公告，中金公司研究部

　　图表6:日本东丽股价、EPS、日经225指数复盘

　　资料来源：Bloomberg，公司公告，中金公司研究部

　　全球碳纤维市场概览

　　全球碳纤维需求预计未来5年保持13%~15%CAGR增长。据赛奥碳纤维技术，2020年全球碳纤维市场规模约26.2亿美元;需求量约10.7万吨，同比+3%，主要由于疫情影响波音及空客飞机交付量所致。根据其预测，在2025年和2030年，全球碳纤维需求将分别达到~20/40万吨，2020~2025年CAGR达13%;2025~2030年CAGR达15%。

　　PAN基碳纤维可细分为大丝束和小丝束。按原料类型分，碳纤维可以分为PAN基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中PAN基是全球碳纤维发展主流，占比达90%以上。PAN基碳纤维按照丝束规格可以细分为大丝束(≥48K)和小丝束(≤24K)。大丝束在成本方面优势更显著，而小丝束由于原丝纯度高、具备高重均分子量等特点，性能质量更优。

　　全球碳纤维市场需求：以航空航天、风电叶片为主导。根据赛奥碳纤维技术披露，2020年全球碳纤维市场按照价值划分，航空航天占比38%，风电占比16%，为两大主导应用;按照需求量划分，风电占比29%，航空航天占比15%。其余包括：体育休闲、汽车、混配模成型等。国内与海外碳纤维需求结构有所不同：如按需求量划分，风电~41%居首位，体育休闲~30%其次。

　　图表7:2020年全球碳纤维分应用需求值结构

　　资料来源：赛奥碳纤维技术，《2020全球碳纤维复合材料市场报告》，中金公司研究部

　　图表8:2020年全球碳纤维分应用需求量结构

　　资料来源：赛奥碳纤维技术，《2020全球碳纤维复合材料市场报告》，中金公司研究部

　　应用场景一：航空航天，全球最主要的应用领域

　　航天航空为全球最主要的碳纤维应用领域，预计5年CAGR达10%。根据赛奥碳纤维技术，2020年全球航空航天领域碳纤维需求量为1.65万吨，对应价值为9.9亿美元。由于疫情影响，商用飞机和公务机交付量大幅缩减。且由于航空航天行业恢复较缓，赛奥预计至2024年将恢复到2019年的水平，2020~2025年CAGR达到10%左右。从需求拆分看，商用飞机占比53%，其中波音与空客是主要需求方，由日本Toray与美国Hexcel为其提供碳纤维预浸料。

　　图表9:全球航空航天领域碳纤维需求量及增速

　　资料来源：赛奥碳纤维技术，中金公司研究部

　　图表10:2019~2020全球航空航天领域碳纤维需求结构

　　资料来源：赛奥碳纤维技术，中金公司研究部

　　应用场景二：风电叶片，大型化+海风成为渗透率提升助推剂

　　碳纤维在风电领域应用：国内静待拐点到来。国际部分风电厂商，如Vestas已在叶片中广泛使用碳纤维材料。我们认为，海上风电和低风速风场将共同推进叶片大型化、轻量化发展，碳纤维可以满足叶片对材料更高的性能要求。目前行业内高性能玻纤产品(巨石E9系列)模量达到100+GPa，国内吉林碳谷大丝束(原丝)模量达到200GPa以上，后者优势显著。但由于(1)目前碳纤维成本更高(100+元/千克，对应10+万元/吨 VS 高模量玻纤价格高点在8000~9000元/吨);(2)目前风电行业可能尚未从主设备的全生命周期角度考虑性价比问题，因此短期内国内风电领域尚未形成大规模使用碳纤维替代玻纤的趋势，但未来(1)国内大丝束碳纤维企业扩产带动成本降低;(2)海上风电装机量增加，仍然能带来碳玻混编等产品需求。

　　需求测算：装机量增加+渗透率提升双重推动，中国风电碳纤维市场CAGR或超90%。根据赛奥碳纤维技术预测，2025年全球风电碳纤维需求将达到9.34万吨，对应2020~2025年CAGR为25%。根据中金化工组预计，2022年国内碳纤维在叶片的渗透率将达10%，至2025年有望提升至55%;结合风电装机预判+渗透率测算，至2025年国内风电实际碳纤维需求量将超过5.4万吨，2022~2025年需求CAGR将保持在90%以上。

　　图表11:海外碳纤维用于叶片制造的部分案例

　　资料来源：EnergyTrend，中金公司研究部

　　应用场景三：氢能应用场景释放，储氢瓶构成碳纤维新需求

　　高压气态储氢瓶应用广泛，有望成为主流储氢方式。目前主要的几种储氢方式中，高压气态储氢应用场景广、技术成熟，我们认为将成为主流储氢方式。目前高压气态储氢主要运用在车用氢能储备方面。与其他储氢方式相比，气态储氢尽管有储氢能力低的缺点，但是凭借技术成熟、充放速度快、制作成本低等特点，在成本、效用和安全性上达到较好的平衡。

　　车载移动储氢主要使用三型和四型瓶，后者对碳纤维用量提升。高压氢气瓶共有四个型号，其中一/二型质量大，难以适应移动式储氢需求。三型瓶为铝内胆，由纤维缠绕;四型瓶为塑料内胆并由更多量的碳纤维缠绕。考虑到四型瓶使用塑料内胆，高分子聚合物的单价/用量都更低，同时四型瓶也能有效降低燃料电池的平衡储罐BOP/其他BOP系统等成本，因此综合成本较三型储氢气瓶反而更低。

　　图表12:第四代气瓶与三代性能对比

　　资料来源：中国氢能源及燃料产业电池白皮书，中金公司研究部

　　图表13:三型、四型储氢气瓶成本对比(2020年)

　　资料来源：宁波特种纤维事业部，中金公司研究部

　　国内四型氢气瓶仍在探索中，快速增长指日可待。从政策角度看，国家出台了《车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶》意见征求稿;此外，国内已经有企业陆续布局四型气瓶，如：天海工业于2021年5月推出具有完全自主知识产权的四型储氢瓶，与三型储氢瓶相比，重量可降低约30%，质量储氢密度也更高。我们结合中金汽车组对重卡/中轻微卡/客车/乘用车的数量预测，结合上述车型单车配备车载储氢气瓶的数量分别为7/4/4/2个，单个储氢气瓶所需碳纤维质量接近30kg并有望逐步上升。综合来看，在储氢气瓶领域中，2026年/2030 年储氢气瓶碳纤维用量将分别达到约 2.8/5.0 万吨。据此估计，2021-2026 年 CAGR 预计接近90%，2026-2030 年的CAGR约16%。

　　应用场景四：汽车轻量化变革，碳纤维应用场景持续拓展

　　轻量化变革，碳纤维提供优质性能。根据Mordor Intelligence，汽车轻量化将较好提升燃油效率，减少油耗和降低污染，汽车整体重量降低10%的情况下，燃油效率可以提高6%~8%。因此，汽车轻量化成为明显趋势。碳纤维具备较强的比强度、比模量、耐疲劳强度等特点，同时能有效减轻汽车重量，可以用于汽车内外饰、刹车系统、转动轴、轮毂等。

　　全球车用碳纤维市场复合增速接近10%。根据Mordor Intelligence和赛奥碳纤维预测，2020年全球汽车用碳纤维市场规模在200~225百万美元。结合Mordor Intelligence的判断，预计2021~2026年市场规模将增长至330百万美元，复合增长率接近10%。

　　东丽优势：研发实力强+探求下游应用场景为核心

　　#核心优势一：从引进吸收到独立创新，技术实力为筑墙根本

　　高度重视研发：研发支出保持相对稳定，已形成全面的工艺技术路线。东丽自成立以来便十分重视研发。在1980~2000年的20年间，东丽研发支出占收入比重保持相对稳定，FY2020研发费用率在3.3%左右，与日本帝人水平接近，略高于HEXCEL.目前已经形成的工艺技术路线包括：有机合成化学、高分子化学、生物技术、纳米技术等，下游产品包括合成纤维、碳纤维、电子材料等众多领域。

　　技术发展实现从引进吸收到独立创新的突破。公司在尼龙、树脂和碳纤维等方面具备显著的技术优势，一方面源于较早引进吸收先进技术，另一方面公司积极开展独立的创新研究，在新产品、新事业两方面取得创新突破。

　　1)引进吸收阶段：公司成立之初，与先进制造商合作，引进和吸收外来技术。如：与杜邦公司签署了尼龙技术合作协议，为公司的尼龙事业奠定基础;获得进藤博士授予的基础专利许可，为碳纤维事业奠定了基础等。

　　2)独立创新阶段：1960-1984年期间，东丽的独立创新成果体现在“新事业”和“新产品”两个方面。新事业：东丽开发了碳纤维新事业，将基础研究所成功合成的新化合物HEN用于PAN的共聚合成分，从中发现碳纤维性能提升的关键。新产品：东丽在纤维、树脂领域开发新产品，如：公司发明了直接纺丝牵伸设备DSD等，为后续研发碳纤维和复合材料打下扎实的技术基础。

　　碳纤维核心技术在于原丝制备、预氧化和碳化等阶段。PAN基碳纤维制备过程包括：碳纤维制备过程包括从原料单体聚合、纺丝后，形成原丝。其次是经历200-300℃预氧化过程后，形成预氧化丝;再经历1,000-2,000℃碳化过程后，形成碳化丝。最终经过石墨化炉和表面处理，成为碳纤维。根据娄哲翔等：1)碳纤维原丝质量是关键，主要受聚合工艺、原丝工艺(两步法、一步法)、纺丝工艺(湿法纺丝、干喷湿纺)等影响;2)预氧化环节：预氧化炉温度控制、停留时间控制、牵伸速度控制会影响纤维结构;3)碳化过程：碳化炉的温度、牵伸速度、碳化过程的焦油排除、废气处理等，都能决定碳纤维的产品性能。

　　图表14:PAN 基碳纤维的生产过程

　　资料来源：材料与测试官网，中金公司研究部

　　东丽：1970年率先获得碳化技术，持续创新走在全球前沿。1970年东丽与美国碳化物公司进行技术交换，从UCC获得碳化技术，顺利开发出T300碳纤维。自此开始，公司开启了持续研发的道路，在获得先发优势+不断升级研发实力的加成下，公司每一步都走在了全球前沿。

　　公司在纺丝阶段率先使用干喷湿法工艺，提高纺丝速度和原丝表面的光滑程度;

　　公司在2014年对碳化过程实现了精细化控制，对碳化后纤维中石墨微晶取向、微晶尺寸、缺陷等进行控制，实现在纳米尺度上改善碳纤维的微结构，由此开发出拉伸强度7.0GPa，拉伸模量324GPa的超高强中模级T1100G碳纤维产品;

　　公司在T2000级产品中持续创新，如在聚合阶段引入第三单体、通过恒张力纺丝控制拉丝稳定性、不使用引发剂，而是使用辐照触发丙烯腈聚合，减少聚丙烯腈杂质等。

　　东丽碳纤维技术具备绝对的领先优势，成为国内企业追逐的行业标杆。在碳纤维领域，日本和美国拥有技术的先发优势，东丽作为龙头企业，较早进入赛道，通过持续研发投入和进入下游大客户供应链以获取订单的方式，形成优势闭环。东丽已成为国内企业在技术上追逐的行业标杆：如中复神鹰、光威复材、中简科技等，通过对标东丽研发出性能较优的T系列和M系列产品。

　　图表15:各牌号碳纤维的国内外近况

　　资料来源：公司官网，中金公司研究部

　　碳纤维复合环节亦存在材料、工艺等技术壁垒。我们认为，东丽碳纤维复合材料(包括预浸料等，及将碳纤维和树脂等化学原料进行复合)能领跑行业关键在于：(1)树脂材料的研发优势。东丽通过开发新型树脂，从分子层面提升碳纤维力学性能;(2)对工艺进行技术创新。东丽在2018年推出新的成型工艺，和传统的热压罐工艺生产相比，该工艺能助力提高部件的尺寸精度，也能够降低生产过程中的能耗。

　　#核心优势二：进入核心供应链，反促产品突破性能边界

　　碳纤维下游产品结构：工业和航空航天合计占比达到92%。碳纤维能有效减轻产品重量，广泛应用于航空、汽车等领域。FY2020东丽碳纤维产品结构为：59%工业，33%航空航天，8%体育娱乐，由于疫情大幅影响航空航天产业链，因此公司当年产品结构较FY2019差异较大。

　　切入波音、空客飞机供应链，公司碳纤维产品不断突破性能边界，彰显know how属性。由于碳纤维行业具备较高的技术壁垒，优先获得与下游龙头客户稳定合作的企业往往能实现技术迭代，不断突破碳纤维产品的性能边界，凭借新材料的know how属性扩大在行业中的竞争优势。

　　切入波音、空客飞机供应链，实现长期稳定合作。1)1975年，东丽碳纤维T300应用于波音737的次承力部件;此后应用于波音757,767和空客A310.2)上世纪80年代前期，波音公司提出对碳纤维高强度、高模量的需求，之后东丽丰富了产品图谱，成功研发出T800和T1000，成为当时市场上性能最优的碳纤维产品。1995年双方签订协议，东丽开始为波音777提供碳纤维复合材料和预浸料。3)由于公司产品质量和技术水平在777中获得认可，2011年双方将合作延续到2021年。根据中国聚合网，东丽每年为波音787提供3000-4000吨碳纤维。

　　图表16:东丽碳纤维及复材板块收入和波音飞机交付量相关

　　资料来源：波音飞机官网，Bloomberg，公司年报，中金公司研究部

　　图表17:波音787飞机材料结构

　　资料来源：中科院，中金公司研究部;注：该结构数据在2011年已披露

　　图表18:采用CFRP材料的飞机与传统飞机重量对比

　　资料来源：JCMA，公司年报，中金公司研究部;注：波音787碳纤维复材使用率达50%，由此减重20%;传统飞机碳纤维复材使用率为3%左右，数据2011年已披露

　　下游高标准的大订单反向促进公司碳纤维产品突破性能边界。我们认为，与下游客户的深度绑定为公司研发提供方向和动力。仅十几年间，东丽T1000G产品较T300拉伸强度提升了80%，拉伸模量提升了25%。通常情况下，碳纤维难以兼顾强度和模量，但公司在2014年通过精细化管控碳化过程解决了该矛盾：T1100G产品拉伸强度达到7,000MPa，拉伸模量达到324GPa，伸长率2.0%，进一步突破性能边界，也优于同业竞争对手的水平。

　　图表19:东丽FY2020航空航天用碳纤维营业收入

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　图表20:东丽FY2020-B787对应碳纤维营业收入

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　与戴姆勒、丰田合作，完善碳纤维CFRP的短周期树脂传递模塑工艺。公司与下游汽车客户合作，在已开发的碳纤维技术基础上，通过完善工艺的方式提高生产技术。如：公司通过与汽车客户——戴姆勒联合建立投资基地的方式，共同开发出短周期树脂传递模塑工艺(简称：RTM)，即：通过高速注射和超高速热固性技术，能提高CFRP组件生产效率;此后，由于丰田的Mirai车型需要用碳纤维，双方合作共同对CFRP进行了改造，缩短批量生产的压模时间。

　　图表21:东丽与波音、空客合作的关键时间点

　　资料来源：公司官网，中金公司研究部

　　图表22:东丽MX系列在强度和模量上均取得突破

　　资料来源：composites plus，中金公司研究部;注：图中显示传统的碳纤维产品在强度和模量两方面很难兼顾，但东丽MX系列突破了传统的性能限制

　　图表23:东丽部分型号产品的性能统计

　　资料来源：中科院碳纤维及其复合材料实验室，中金公司研究部

　　#核心优势三：纵向延伸下游产业链，横向积极拓展海外业务

　　纵向往下游延伸，实现碳纤维产业链一体化布局。碳纤维全产业链包括：前躯体、碳纤维、中间材料(预浸料、织布等)、复合材料(成型制品等)。东丽较早实现了全产业链布局，如：前躯体环节公司在美国、欧洲设立工厂;预浸料环节由日本爱媛工厂、石川工厂等提供，完成从原丝→碳纤维→预浸料→复合材料的一体化布局。我国实现全产业链布局的公司主要包括光威复材和恒神股份。

　　图表24:东丽碳纤维一体化

　　资料来源：公司官网，中金公司研究部

　　为什么我们认为全产业链布局是龙头企业的核心竞争优势?原因一：与仅仅布局上游的企业相比，他们紧随终端需求，客户粘性往往更强。原因二：下游复合材料附加值更高，提升碳纤维相关业务的利润率水平。

　　通过与下游厂商合作、兼并收购等方式，横向拓展海外业务。通过复盘公司全球化历程可以发现，它拓展海外业务的方式包括：1)与当地下游厂商稳定合作，比如和戴姆勒在德国组建合资企业，更快打开海外市场;2)兼并收购，拓宽碳纤维产品的应用场景。比如2013年9月东丽收购了全球大丝束碳纤维龙头Zoltek，扩宽了碳纤维在交通运输、风电等领域的应用。公司近十年海外业务收入CAGR接近10%;FY2020海外收入占比达到56%。

　　图表25:东丽全球化进程

　　资料来源：公司官网，《编织未来——东丽90年小史》，中金公司研究部

　　#核心优势四：规模超过同业水平，有效降低预氧化、碳化环节成本

　　东丽+Zoltek碳纤维产能位列全球第一。根据赛奥碳纤维技术统计，2020年全球碳纤维运行产能达到17.2万吨(“运行产能”指实际在运行的产能)。其中，东丽+Zoltek合计产能达到5.5万吨位居行业第一，与SGL、三菱化学、日本帝人、Hexcel现有合计产能相当。

　　增加通过丝束量，预氧化、碳化环节成本均降低36%。根据光威复材、中复神鹰公开披露，碳纤维成本结构中，接近50%~60%为制造费用，而折旧成本占制造费用接近50%，因此碳纤维有较为明显的“规模效应”。从碳纤维生产流程来看，根据中科院统计，碳纤维成本结构中原丝占比接近一半，其次是碳化23%，预氧化16%，卷绕成型6%，表面处理4%。规模化程度提高后，在预氧化和碳化阶段，由于碳纤维丝束运行时间相同，能耗差异较小，当丝束扩大10倍，预氧化和碳化环节成本均降低约36%。

　　图表26:光威复材碳纤维及织物成本结构

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　图表27:中复神鹰碳纤维成本结构

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　图表28:规模化给预氧化和碳化环节带来的成本下降

　　资料来源：中科院宁波材料所特种纤维事业部，《碳纤维的低成本化之路》，中金公司研究部;注：文章是2020年发布

　　国内部分碳纤维企业梳理

　　光威复材：全产业链布局，航空航天+新能源双轮驱动增长

　　掌握原丝制备技术，同时实现全产业链布局。我们认为，光威复材在全产业链业务布局方面与日本东丽有异曲同工之妙。公司目前已经形成了原丝-碳纤维-织物-高性能预浸料-复合材料部件-成品的全产业链布局。其核心产品包括：碳纤维及制品(包括大合同产品、T700S/T 800S)、碳梁、预浸料、制品及其他等。

　　图表29:公司分业务营收情况

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　图表30:公司分业务毛利率情况

　　资料来源：公司公告，中金公司研究部

　　图表31:中国企业及科研单位在碳纤维产业链布局

　　资料来源：各公司官网，公司年报，中金公司研究部

　　对标海外龙头东丽，公司技术实力处于国内第一梯队。2017年，公司T700S/T800S低成本碳纤维实现工艺突破，产品性能达到与国际相当的水平。主要产品涵盖了东丽的T300级、T700级、T800级、T1000级、M40J级、M55J级等，打破了国外对碳纤维产品的技术垄断。公司T700S、T800S产品2000吨/年产能在1H21已投产，我们预计2022年将实现产能完全释放。

　　图表32:公司主要碳纤维产品型号

　　资料来源：公司招股说明书，中金公司研究部

　　“多条腿走路”——T300订单稳定释放，T700S/T800S领域颇具看点。T300级等特种应用碳纤维：目前技术相对成熟，与下游大客户合作稳定。碳梁业务：公司为维斯塔斯提供碳梁加工业务，前期大丝束碳纤维(碳梁原材料)主要向中国台湾、土耳其以及部分国内企业采购。公司预计今年年中，包头项目一期建设4000吨产能投产，有望实现碳梁业务原料端的部分自供，打破前期由于供给偏紧形成的发展束缚。T700S/T800S产品：氢能、光伏等应用场景对应高品级产品，价值量有望释放。公司T700S/T800S新增2000吨产能已于2021年上半年建成投产，其下游对应的应用领域包括：储氢气瓶、光伏碳碳热场等。目前公司已与国内储氢气瓶大客户达成稳定合作关系。此外，公司还积极布局了建筑补强等领域。复材中心：目前处于孵化、培育阶段，静待下一个应用领域的增长。

　　图表33:涉及工业级碳纤维业务的企业之核心要素

　　资料来源：公司公告，公司官网，中金公司研究

　　中复神鹰：国内工业级碳纤维龙头之一

　　率先建成千吨级干喷湿纺生产线，高强高模产品比例扩大。公司成立于2006年，是由中建材控股的专业从事碳纤维研发、生产、销售的国家高新技术企业，主要生产小丝束碳纤维产品。公司2013年率先突破千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术，目前核心产品包括：SYT49、SYT49S(T700级)高强型碳纤维;SYT65(T1000级)已率先建成百吨级生产线并连续稳定运行;SYM40(M40级)高强高模型碳纤维已于2019年研发完成并正式推向市场。

　　图表34:公司发展沿革

　　资料来源：公司招股说明书，中金公司研究部

　　图表35:公司与可比公司干喷湿纺技术水平对比

　　资料来源：公司招股说明书，中简科技定增募集说明书，中金公司研究部

　　产能水平：募投项目稳步推进。公司原有连云港生产基地产能3500吨/年;正在建设西宁万吨碳纤维项目，根据公司公告，6000吨/年产能已于2021年投产，剩余4000吨/年预计在2022年3月完成试生产。此外，公司公告于2021年9月启动神鹰西宁年产1.4万吨碳纤维项目，预计在2023年底项目完工。

　　图表36:公司产能扩张项目规划