技术升级叠加成本优化,公司成长正当时。
1、依托两步湿法工艺以及腈纶生产经验突破技术封锁
1.1、公司拥有腈纶生产经验,助力大丝束实现突破
拥有腈纶生产经验的企业更易去突破大丝束原丝生产。由于腈纶和 PAN 基碳纤维 原丝都是丙烯腈单体聚合纺丝而得,工艺相似性较高,掌握腈纶生产经验对于突 破原丝生产技术具有重要意义,全球掌握大丝束生产工艺企业均拥有腈纶生产经 验,日本三菱曾是日本最大的腈纶生产厂商,1983 年在此基础上进行碳纤维生产, 土耳其 AKSA1971 年开始生产腈纶丝,2009 年开始碳纤维商业化生产,公司在腈纶生产技术上进行研发,创造性发明了 DMAC 为溶剂的湿法两步法原丝生产技 术。
公司依托过往奇峰化纤的腈纶生产经验,突破大丝束原丝生产的核心技术。公司 原为化纤集团孙公司、奇峰化纤子公司,2008 年,为配合吉林市打造碳纤维产业 化的号召,化纤集团将原丝生产独立成立吉林碳谷,专门负责碳纤维原丝的研发 与生产。奇峰化纤是全球腈纶纤维龙头,截止 2017 年,总产能 38 万吨,约占全 球总产能的 20.5%,占我国总产能的 50.6%,其采用二甲基乙酰胺(DMAC)湿 法二步法纺丝技术,主导产品包括腈纶短纤、腈纶丝束、腈纶毛条、腈纶长丝四 大系列 690 多个品种。
1.2、创造性采用两步湿法技术路线,实现大丝束原丝生产
纺丝工艺是原丝制造技术壁垒最高的部分,公司创造性使用两步湿法技术路线。 纺丝环节主要有干法(应用较少)、湿法、干喷湿法三条工艺路线。原丝生产品质 决定后续碳化后碳纤维的品质,能够生产出性能更好的原丝的企业产品力更强, 部分国内企业已经达到国际先进水平。成品碳纤维的质量直接取决于用于生产碳 纤维的原丝质量,在原丝生产阶段,部分原丝会因为工艺细节与材料配比的区别 产生一定程度的空隙、毛丝、丝线不均一等问题,原丝的这些缺陷并不会在碳化 阶段中消失。好的碳纤维应该具备均一性特质,遗传了原丝的缺陷之后,每段碳 纤维的均一性会出现差异,造成碳纤维拉伸强度不足。
公司所用的 DMAC 两步法,经水相悬浮聚合,原液和聚合的产量大。而其他厂家 所采用的一步法,在聚合物和原液制造方面限制了纺丝的产量。湿法成型的纤维 纤度变化小、纤维上残留的溶剂少,容易控制原丝质量。独创工艺技术结合二步 法与湿法工艺优势,尤其适合大丝束原丝生产。

1.3、长期生产经验积累形成较强的先发优势
工艺软件固化工艺参数,通过控制核心参数管理解决生产难点。公司为了解决丝 束越大“溶剂残留越难去除”、“单丝性能均一、稳定越难保持”的工艺技术难题,通 过大量对不同产品研发实验、带量试制,形成了针对不同丝束产品的工艺技术秘 密以及适用的专用备件。公司已经通过工艺软件固化了25K-50K产品的工艺参数, 可以直接通过调整参数,控制不同丝束产品适用的“生产过程中的纺速”、“凝固浴 过程中的温度”、“聚合阶段的配方”等核心工艺技术参数,实现不同丝束产品更好 地去除溶剂残留,更好地实现单丝性能均一、稳定。
长期经验积累助力突破大丝束原丝生产障碍。公司经过长期验证,针对 25K-50K 产品已经形成了不同产品适用的计量泵、喷丝板、丝道装置和放丝装置等专用备 件,针对生产不同产品,对生产线更换对应的不同备件,可以更好地进行溶剂残 留的去除,以及单丝性能均一、稳定的控制。公司通过上述工艺技术参数的控制、 专用备件的使用,有效地解决由于高通量所带来的很多复杂的技术、工艺与工程 问题,突破了 25K、35K、48K、50K 等大丝束产品稳定规模生产的技术障碍。
当前公司先发优势明显,国内竞争对手技术短期难以实现技术突破。国内具备大 丝束生产技术企业少,除上海石化、兰州蓝星目前有少量产能,其他尚未大规模 供应。参考吉林碳谷、上海石化以及兰州蓝星的生产经验,若想切入大丝束原丝 市场,从实验室研发走向产品量产上市需求较长的周期,公司当前具备产能以及 生产成本上的先发优势,预计公司能够维持自身大丝束原丝最主要供应商的地位。
1.4、公司产品品质比肩国际
公司产品质量稳定,可与国际品牌媲美。公司湿法成型的纤维纤度变化小、纤维 上残留的溶剂少,容易控制原丝质量。在公司现有技术、工艺水平下,公司生产 的 25K 原丝产品经下游客户碳化后可以达到 T700 的水平,35K 和 50K 原丝产品 碳化后可以达到 T400 水平,公司是国内唯一一家可以大批量稳定供应高质量大 丝束原丝供应商,国际上,产品强度、模量均可与东丽、三菱等企业产品质量相 媲美。

2、规模优势叠加生产经验积累,公司成本优势明显
2.1、受益产能铺开的规模效应以及收入增长,公司生产成本费用下降显著
吉林碳谷自设立以来,生产成本及产品品质不断优化。通过实验室和生产线联合 试验,不断优化生产工艺,增强产品性能同时进行增锭提速,突破性的实现了湿 法纺丝的高速运行;生产线的优化以及员工操作逐步熟练化使得公司产能随之增 加,单耗逐步下降;产品性能也从建厂伊始的规模化生产原丝碳化后的 T300 水 平,发展到现在全部产品碳化后实现 T400 水平,1K-25K 产业化生产原丝碳化后 可以达到 T700 水平。
原丝产能全国第一,扩产不断进行中,并且实现成本持续下降。公司自 2016 年确定大丝束原丝为主要经营方向后,投资建设的 8 条生产线,4 万吨产能 逐步释放, 2021 年全部产线建设完成,总产能增至 45000 吨。产能扩大下, 生产逐具规模。公司产量从 2018 年的 9126.46 吨增长至 2020 年 22952.54 吨,增长 151.49%;销量从 2018 年的 8051.52 吨增长至 2020 年 21,695.03 吨,增长 169.45%。与 此同时,以大丝束为例,相比 2018 年,2021 H1 公 司生产成本下降 34.7%。
看单位生产成本,公司生产成本主要构成包括直接材料成本、直接人工成本、制 造费用成本以及动力能源成本, 2020H2 占比分别为 63%/3%/18%/16%。2018 到 2020H2 年公司单位营业总成本从 27301 元/吨降至 16842 元/吨,单吨成本节约超 万元。其中,直接材料、直接人工、制造费用、动力能源成本分别下降 6475/202/ 1844/1937 元/吨,降幅分别为
37.93%/26.82%/38.24%/41.60%。 看单位期间费用,碳纤维原丝生产设备价值高,尤其是聚合原液生产需要先于当 前原丝产能进行投入,随着碳纤维原丝产量的提高,研发成本及固定资产成本摊 薄效应明显。2018-2021H1 年,单吨期间费用下降近 60%,从 8380 元/吨降至 3391 元/吨。
2.2、公司持续扩产,有望继续受益规模效应
公司产能扩张仍在继续,规模化带来的成本优势有望延续。2023 年公司公告募投 15 万吨产能,规模实现接连翻番,成本有进一步压缩的可能性。并且,此次公司 扩产涉及的 8 条产线均为万吨级产线,单条产线产能增加,由于一些公摊设备成 本进一步摊薄,成本优势将扩大,根据论文《PAN 基碳纤维制备成本构成分析及 其控制探讨》,年产能 1100 吨的原丝产线单吨成本 4.78 万元/吨,而年产能 3300 吨的原丝产线其总成本仅为 3.81 万元/吨,单吨成本下降近 1 万元,单线产能越 大,单吨成本越具优势,万吨级产线的建设将进一步扩大公司未来成本优势。

2.3、原材料单耗及采购优势帮助公司实现更高毛利
原材料的应用与采购去看,公司在单耗水平逐年均有提升,采购相对略有优势。 丙烯腈是公司生产的主要原材料,在成本中的占比较高,公司在生产原丝时丙烯 腈的单耗,以及丙烯腈采购成本上具备的优势不容忽视,以 2020 年度财务数据 为测算基础,丙烯腈用量或者价格上下变动 10%,对小丝束、中小丝束、大丝束 毛利率影响分别为±0.39pct、±2.41pct、±2.70pct。
2.4、设备国产化逐步推进,单吨产能投资额有望进一步下行
公司设备国产化率不断提高,产能建设成本下行。公司不基于成套设备形成技术, 不需要向外采购成套设备,公司凭借数年生产经验积累,逐步进行设备国产化替 代,在每年大修以及生产线工艺升级改造中,逐步用国产设备替代进口设备。我 国设备企业技术不断突破,预计到 2024 年可实现纺丝线、喷丝板、收丝机、聚合 釜等关键设备的国产替代,逐步实现全流程设备国产化。有利减少公司购买设备 支出,同时降低折旧成本。以万吨投资额为例,2016 年,4 万吨扩产计划万吨投 资 1.73 亿元,现 15 万吨项目万吨投资额降至 1.42 亿元。
3、下游客户:老客粘性好,新客潜力足
碳纤维原丝属于技术含量较高的产品,产品进入客户供应链系统需要经过多轮自 身技术、生产销售论证和带量试验、客户生产线调试等多个环节,与客户的粘性 较强,故公司拥有优质稳定的客户,并在此基础上不断拓宽客户群体。长期稳定 合作的大客户会根据双方合作习惯,提前与公司签订年度/月度合同,约定主要交 易产品、数量及完成节点,公司以此为基础安排销售发货。
公司合作伙伴众多,老客户粘性好,新客户潜力足。公司与宝旌系、国兴碳纤维、 恒神股份、宏发系等公司合作时间长,关系稳定,且行业内原丝产品在下游的应 用存在认证时间,认证成本较高,老客户与公司关系具有可持续性。并且,公司 密切关注下游扩产计划,通过联合工艺开发、产品性能开发等加大与老客户的粘 性,积极参与到老客户的扩张计划中,力争做到与老客户扩张无缝对接。另一方 面,公司不断开拓新客户,公司 22 年新增了包括新疆隆炬、永煤碳纤维在内的 68 家客户。新疆隆炬规划碳纤维产能 5 万吨,主要生产大丝束碳纤维产品,目前正 处于一期产线调试阶段,未来也将成为国内主要碳纤维厂商,公司在新疆隆炬产 线调试阶段已经成为其原丝主要供应商。
“吉化系”深度捆绑,公司下游具备稳定客户。化纤集团规划“十四五”末形成 10 万吨碳纤维、6.5 万吨复材产能。吉林碳谷体系内原丝生产企业,销量有保障。 1)吉林凯美克成立于 2014 年,主要从事小丝束碳纤维生产,拥有 600 吨/年 1K、 3K 小丝束碳纤维生产能力。2)根据定增说明书,国兴新材料当前产能达到 2.2 万 吨/年,主要从事大丝束碳纤维生产,未来计划投产 6 万吨碳纤维项目。3)吉林化 纤股份为主体建设 12000 吨/年复材(含 10000 吨/年碳丝)。