中简科技(300777)深度报告:碳纤维军民航空航天应用需求长期高增长

特别声明《证券期货投资者适当性管理办法》于2017年7月1日 起正式实施,我司不会因为关注、收到或阅读本订阅号推送内容而视相关人员为客户;市场有风险,投资需谨慎。内容摘自:《中简科技(300777)深度报告:碳纤维军民航空航天应用需求长期

特别声明

《证券期货投资者适当性管理办法》于2017年7月1日 起正式实施,我司不会因为关注、收到或阅读本订阅号推送内容而视相关人员为客户;市场有风险,投资需谨慎。

内容摘自:《中简科技(300777)深度报告:碳纤维军民航空航天应用需求长期高增长》

发布时间:2023/1/10

证券分析师:曲一平

证书编号:S1160522060001

证券分析师:朱晋潇

证书编号:S1160522070001

联系人:陈然

核心观点

🔸碳纤维材料行业龙头,产能加速扩张。2012年公司 ZT7 系列(高于 T700 级)碳纤维通过航空领域试验验证,填补了国内T700级碳纤维工程化应用的空白。公司是具有完全自主知识产权的国产高性能碳纤维及相关产品研发制造商,客户集中度高,对前五大客户销售占比常年在98%以上,下游订单饱满,业绩确定性强。公司前次IPO募投产能逐步释放,此外定增募资16.5亿元用于高性能碳纤维及织物产品项目,预计未来几年产能逐步投放。

🔸未来碳纤维在军用飞机、航天、民用客机应用广泛:目前全球军用飞机全面进入第五代战机革新浪潮,我国四代和五代战机迎来列装新的浪潮。航天领域伴随着导弹和火箭轻量化需求,也带来持续旺盛的市场应用场景。作为国产大飞机支柱的C919等机型全面国产化替代,也对于碳纤维领域带来新的需求领域。

投资建议

🔸预计公司2022-2024年营业收入分别为8.15/13.55/16.81亿元,同比增速分别为97.91%/66.27%/24.08%;2022-2024年归属于母公司的净利润分别为4.81/8.13/10.05亿元,EPS分别为1.10/1.85/2.29元,对应PE分别为45.42/26.91/21.76倍。

🔸选取光威复材、中复神鹰作为可比公司,2023年平均PE为39倍。公司碳纤维技术行业领先,掌握多项核心技术,可快速相应市场需求,募投产能加速释放,下游订单饱满,业绩确定性高。因此,我们维持中简科技“增持”评级。

风险提示

🔸碳纤维在军用飞机应用比例不及预期

🔸行业竞争加剧带来价格下行风险

🔸民用飞机产能释放不及预期

关键假设

(1)根据日本国防白皮书统计,假设中国使用碳纤维的四代以上战机目前总数接近300架,每年新增数量分别为212架、236架、260架,至2025年使用碳纤维的四代以上战机数量达到1000架,至2030年装备数量达到接近2500架。每架战机碳纤维在机体重量占比目前为28%,未来逐步提升至32%以上,最终计算军用飞机碳纤维需求将从目前480吨提升至2025年800吨以上。

根据公司互动易回复,以每吨ZT7碳纤维300万元每吨计算,目前军用航空碳纤维需求达到14.4亿市场规模,并会随着军机放量在2025年提升至25亿市场规模,至2030年提升至30亿以上。

(2)假设航天应用方面主要由军用导弹和卫星火箭需求构成,军用导弹单发使用碳纤维0.8吨(占导弹重量4%),根据美国国防部预测,中国军用导弹每年新增装配量从2021年的30发至2025年上升至90发,至2030年达到140发以上;卫星火箭发射量则从目前60颗每年增加至2025年每年达到70颗以上,至2030年达到每年90颗以上,卫星火箭发射每枚碳纤维需求量为0.5吨(主要应用在卫星上),航天部分碳纤维需求将会从目前2.7亿到2030年上升至接近5亿。

(3)民用客机方面目前主要以C919的已有的1015架订单为主(此外还有ARJ21和C929民用机型),产量目前每年6架倍数爬坡中,根据中国商飞的预计2025年年产量达到36架,在2030年年产量达到96架以上。以碳纤维在民用客机机体占比12%-13%计算,民用客机碳纤维需求有望在2025年达到260吨、2030年达到750吨,民用飞机碳纤维T300价格假设为100万每吨,则民用碳纤维需求有望从2022年的4.3亿提升至2025年的26亿以上。

(4)叠加军用和民用航空及航天碳纤维需求后,我国高端碳纤维市场需求将从2022年的20.5亿提升至2024年的42.2亿以上,航天航空级碳纤维市场的2022-2024年增长率分别为98%、66%、24%。作为国产高端碳纤维参与者中简科技,通过航空领域试验验证有着多年军品供货经验,有望获得不低于行业增速的营收扩张能力,并且和主要客户建立长期合作,原材料价格较为稳定,未来3年综合毛利率继续保持在84%以上。

创新之处

率先将军用航空和航天细分开来,对于战斗机、军用导弹、卫星火箭发射需求进行了详细的测算,同时对于尚未拓展的民用航空领域也进行市场拓展的假设,将碳纤维使用需求计入其中。

潜在催化

目前全球军用飞机全面进入第五代战机革新浪潮,我国四代和五代战机迎来列装新的浪潮。航天领域伴随着导弹和火箭轻量化需求,也带来持续旺盛的市场应用场景。作为国产大飞机支柱的C919等机型全面国产化替代,也对于碳纤维领域带来新的需求领域。

正文部分

1.军用碳纤维龙头,业绩进入高增期

1.1.军用碳纤维龙头,产品定位中高端

国内领先的军用碳纤维供应商。公司成立于2008年,为承担科技部“863 聚丙烯腈基碳纤维工程化”重点项目而成立,成立以来始终坚持以“技术领先,专注应用,技术向纵深发展,应用向纵横发展”为战略目标。公司主要从事高性能碳纤维及相关产品研发、生产、销售和技术服务,主要产品为高性能碳纤维及碳纤维织物,目前主要应用于航空航天领域。

公司是具有完全自主知识产权的国产高性能碳纤维及相关产品研发制造商,具备高强型 ZT7 系列(高于 T700级)、ZT8 系列(T800 级)、ZT9 系列(T1000/T1100级)和高模型 ZM40J(M40J 级)石墨纤维工程产业化能力,产品各项技术指标已达到国际同类产品的先进水平,目前是国内航空航天领域ZT7系列碳纤维产品的批量稳定供应商

公司2008年至2011年,完成了T700 级碳纤维工程产业化;2012年公司 ZT7 系列(高于 T700 级)碳纤维通过航空领域试验验证,ZT8系列(T800级)碳纤维规模化产品率先通过科技部评价,填补了国内T700级碳纤维工程化应用的空白;2012 年至2014 年,公司 ZT7 系列(高于T700级)碳纤维通过航空航天产品定型转入批量稳定供货,成功研制高模型ZM40J(M40J级)石墨纤维,2014 年 4 月至今,公司 ZT7 系列(高于T700级)碳纤维进入稳定供货阶段,并进行更高性能碳纤维的研发;2019年公司成功登陆创业板。

产品定位中高端应用领域,主要有碳纤维和碳纤维织物。碳纤维具有目前其他任何材料无可比拟的高比强度(强度比密度)及高比刚度(模量比密度)性能,还具有耐腐蚀、耐疲劳等特性,广泛应用于国防工业以及高性能民用领域。涉及航空航天、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。公司目前主要批量生产的ZT7系列碳纤维拉伸模量均高于日本东丽 T700级碳纤维。

碳纤维织物是碳纤维四种应用形式(碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料和短切纤维)中重要的一种,又可分为碳纤维机织物、碳纤维针织物、碳纤维毡和碳纤维异型织造织物,目前,国内以碳纤维机织物为主。中简科技所销售的碳纤维织物亦为碳纤维机织物。公司目前主要生产ZT7系列碳纤维对应的碳纤维织物。

公司通过与客户协商定价的方式将碳纤维产品销向国内航空航天领域的部件生产商,价格审定后除因国家政策性调价、订货量大幅提升等因素影响外,产品价格将在一定期限内保持稳定。

1.2.实控人为国内碳纤维行业领军人物

实际控制人为国内碳纤维行业领军人物。公司实际控制人是杨永岗和温月芳,两人签订了《一致行动协议》,为一致行动人关系,两人都来自于山西煤炭化学研究所碳材料研究实验室,深耕碳材料多年,是国内碳纤维行业领军人物。杨永岗直接持有公司2.71%的股份,温月芳直接持有公司2.15%的股份,二人共同持有常州华泰投资管理有限公司60.16%的股份,可支配其表决权。杨永岗为常州市中简企业管理合伙企业(有限合伙)普通合伙人,可支配其表决权。

杨永刚先生长期从事高性能聚丙烯腈基和粘胶基碳纤维及其复合材料的研究,作为项目负责人曾承担或完成国家“863项目”5项、“973项目”2项及中科院、国家发改委和科技部等部委的科研项目十余项。温月芳女士长期从事聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的科研和生产工作,在推动国产碳纤维高性能化和低成本化进程方面做出了卓有成效的工作。

1.3.营收、利润双增,高毛利率彰显盈利能力

调价影响结束,营收、利润回归高增。2016-2021年间,公司营业收入一直保持正增长,2021年与下游客户协商下调产品定价导致该年营收增速放缓,归母净利润受影响较2020年有所降低,但2022年前三季度公司已恢复高增速,实现营业收入5.19亿元、同比增长72.80%,归母净利润3.20亿元、同比增加120.84%,扣非归母净利润2.96亿元,同比增长118.47%;其中第三季度实现营业收入2.04亿元、同比增长105.55%,归母净利润1.36亿元、同比增加165.11%,扣非归母净利润1.24亿元,同比增长149.85%。                           

碳纤维营收占比75%以上,是公司的核心业绩来源。公司主要产品为碳纤维及碳纤维织物。2019-2022H1,公司碳纤维营业收入分别实现1.78/3.29/3.20/2.64亿元,碳纤维织物营业收入分别实现0.53/0.60/0.92/0.51亿元,2019-2022H1碳纤维收入占比均在75%以上,是公司的核心支柱业务,2018年碳纤维收入占主营业务收入比重曾达到89%。

高毛利率彰显盈利能力。2019-2022年前三季度,公司销售毛利率分别为82.35%/83.89%/77.08%/74.27%,整体高毛利率吻合航空航天用高性能碳纤维行业高技术壁垒的行业特征,其中2021年开始出现毛利率下滑主要系主要客户A下调产品价格所致,2022年前三季度毛利率有所下滑,主要系公司千吨线投产后,相关折旧由管理费用转移到生产成本所致。分产品来看,碳纤维和碳纤维织物的毛利率均呈现先增长后下跌的趋势,但仍然维持在较高的水平,近三年来碳纤维和碳纤维织物的毛利率相差并不大。

期间费用率呈下降趋势,研发投入较高。2016年以来,公司期间费用率有所波动,但整体呈下降趋势,其中财务费用率逐年降低,管理费用2021年受折旧、管理费用减少影响下降显著,研发费用率有所波动,但整体仍在较高水平,近三年研发费用率分别为7.12%、7.88%及10.80%。

2.碳纤维在航空航天领域迎来巨大爆发

2.1.碳纤维发展史

碳纤维是一种主要由90%以上碳元素组成的高性能新型纤维材料,具有耐高温、耐磨擦、耐腐蚀、导电导热、比重小、重量轻、强度高和柔软可加工等其他材料不可替代的优良性能。碳纤维除了应用于风力发电、体育休闲、交通运输、汽车工业、能源、化工、建筑等民用领域外,也广泛应用于各个国防工业领域,是军用飞机、火箭、导弹、卫星、舰船等先进武器装备不可缺少的战略性材料。

碳纤维的化学性质与碳相似,它除能被强氧化剂氧化外,对一般碱性是惰性的。在空气中温度高于400°C时则出现明显的氧化,生成CO与CO2。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性,不溶不胀,耐蚀性出类拔萃,完全不存在生锈的问题。碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。

PAN基碳纤维在碳纤维中占比90%以上。聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程,原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序;碳化过程包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。

碳纤维的应用,其实可以分为两个大的分支。即高端军用领域的小丝束碳纤维和低端民用领域的大丝束碳纤维。

碳纤维的丝束以K表示,1K表示一个丝束含1000根碳纤维,3K就是3000根。一般来讲,24K以下为小丝束(small tow),24K以上的为大丝束(large tow)。

2.2.碳纤维军用航空发展史

1950年,美国Wright-Patterson空军基地开始研究用人造丝制造碳纤维,并得到了力学性能优良的碳纤维。1967年,美国Uninon Carbide公司已经能够供应弹性模量为2.8-3.5×106公斤/平方厘米的石墨纱。1969年,日本东丽公司研制成功特殊的聚丙烯腈共聚PAN纤维,并结合Uninon Carbide公司的碳化技术,生产出了比强度和比模量都很高的碳纤维。

此后至今,东丽公司一直是首屈一指的高性能碳纤维供应商,产量居世界首位。其与日本东邦和三菱人造丝三家日本公司,生产世界70%以上的军用碳纤维,代表着当今高性能碳纤维的最高水平。而以Akzo和Zoltek为代表的美国公司,则把持着中高端碳纤维市场的主要份额。

沈阳飞机设计研究所与北京航空材料研究院,早在“十五”期间,就展开了大丝束碳纤维复合材料在飞机上的应用研究工作,尤其是在T700品类上,国产高端碳纤维和日本东丽T700对比并未有明显差距。通过美国Zoltek的48K大丝束与东丽T300的3K小丝束的对比试验,证明了在强度性能上,二者差异不大。但在模量性能上,特别是纵向拉伸和纵向压缩模量上,大丝束比小丝束低15%左右。因此,目前大丝束虽然便宜,却尚难以用到军机的主承力构件或者次承力构件上,但可以在通用航空领域、无人机和其他民用领域有广泛使用。

2.3.碳纤维在西方战机领域开始大规模应用

碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。 国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,起到了明显的减重作用,大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能,数据显示采用复合材料结构的前机身段,可比金属结构减轻质量31.5%,减少零件61.5%,减少紧固件61.3%;复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。国外军用战斗机中碳纤维复合材料用量发展正在不断激增。随着战斗机综合性能要求的提升,其碳纤维复合材料应用比例也是稳步提升的。

随着国外军用战斗机中碳纤维复合材料(CFRP)应用比例增加,战斗机中的其他材料比例肯定就会下降。在1986年首飞的美国F-15E战斗轰炸机中,CFRP比例仅为2%,而铝合金比例高达49%。到了1992年研制、1995年首飞美国F/A-18E/F“超级大黄蜂”第三代战斗机上,CFRP比例已经提高到19%。而此时铝合金比例已经降至31%。1997年首飞、21世纪初列装的美国F-22猛禽第五代战斗机中,铝合金含量已经降至16%,而CFRP比例也达到24%。

除了美国军用战斗机以外,欧洲战斗机、运输机、海洋巡逻机、无人机等国防机型大量采用的碳纤维复合材料,而且碳纤维主要应用于机身系统和推进系统。Dassault战斗机中CFRP比例在一直稳定增长,从首批Mirage 2000战斗机中的7%上升至阵风(Rafale)的26%以上。欧洲公司制造的其他战斗机,例如萨博·格里彭(Saab Gripen)和EADS的新开发的“轻型”战斗机Makouse复合材料,碳纤维重量百分比范围在20%至25%之间。

美国B-2隐形战略轰炸机是当今世界上最先进的,也是唯一的一种的隐身战略轰炸机。对于B-2轰战机而言,隐身或最小化雷达横截面是采用CFRP的主要驱动因素,由于石墨纤维(即高强高模碳纤维)含碳量99%以上,具有更优异信号屏蔽性能等,因此B-2隐形轰战机采用碳纤维为高强高模型石墨纤维。

由于复合材料的密度低于金属,因此复合材料的机身体积分数相当大,据估计美国B-2隐形轰战机复合材料用量可能超过60%。对于B-2轰炸机,其独特的隐身性能要求决定了高强高模碳纤维及其复合材料的使用量显着增加。B-2轰炸机采用翼身融合、无尾翼的飞翼构形,机翼前缘交接于机头处,机翼后缘呈锯齿形。机身机翼大量采用高强高模碳纤维复合材料,超轻便结构可使B-2轰炸机作战航程可达1.2万千米,空中加油一次则可达1.8万千米,但其单架造价也高达22-24亿美元。

F-22机身使用的是T-1000级碳纤维合成材料,整体机身构成是:42%钛合金,23%复合材料,15%铝合金,20%其它。与之相比中国国产T1000碳纤维理论拉伸强度为6300MPa,伸长率为2.2%,拉伸模量295GPa。目前国产T1000级碳纤维复丝强度、断裂伸长率均稍低于进口T1000,拉伸模量与进口T1000相当。目前我国第5代战机歼-20 碳纤维使用比例 27%,相比之下第三代战斗机歼-10 和歼-11 仅为 6%和 10%,在技术端,中国碳纤维已经逐渐追上了海外先进水平。

2.4.碳纤维民用航空新增量-C919为例

在民用领域,555座的世界最大飞机A380飞机25%重量的部件由复合材料制造,其中22%为碳纤维增强塑料(CFRP),国产大飞机C919应用上,复合材料也成为关键性材料之一,其应用达到了12%,其中绝大部分为碳纤维/环氧树脂复合材料;应用部位包括水平尾翼、垂直尾翼、翼梢小翼、后机身等多个关键部位。

现代商用客机每减重一磅,可获得的直接经济效益高达800万美元。得益于大量先进材料的应用,C919飞机整体减重达到了7%左右,获得了非常可观的经济性。C919对标的国外同类机型是737MAX和A320NEO,相对而言,C919在复合材料、钛合金材料的应用比例显著提升,优势明显。

具体到机体各部件的选材上,C919的机头、大翼、缝翼、进气道等结构采用了铝合金,前机身和中、后机身采用了第三代铝锂合金,雷达罩、短舱、舵面、尾翼、机身后压力隔框、机身尾椎、小翼、翼身整流罩等结构采用了复合材料。

先进复合材料具有高比刚度、高比强度、性能可设计、抗疲劳性和耐腐蚀性等优点,越来越广泛地应用于各类航空航天飞行器,大大地促进了飞行器的轻量化、高性能化和结构功能一体化,是除铝合金之外最重要的航空和航天材料。复合材料用量是判断民用客机先进性的重要指标。先进复合材料在C919飞机上的大规模应用,在我国民机领域尚属首次,其应用的部件包括水平尾翼、垂直尾翼、翼梢小翼、后机身段、雷达罩、副翼、扰流板和翼身整流罩。C919复合材料用量占全机结构重量的12%,而同级别的波音737和空客A320飞机复合材料用量分别为1%、5.5%。

C919是国内首个使用T800级高强碳纤维复合材料的民机型号。T800材料采用增韧环氧树脂基体,增强纤维为T800碳纤维,拉伸强度和拉伸模量较T300提高50%左右,同时具备更强的韧性和更好的抗冲击性,也是目前国际上民机主承力结构应用最为广泛的复合材料。C919上受力较大的部件,如后机身和水平尾翼、垂直尾翼等部位都使用了T800级碳纤维复合材料。

相比碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料的力学性能稍低,但由于碳纤维介电常数较高,会影响雷达工作,因此C919大型客机的雷达罩使用了玻璃纤维复合材料。另外一些受力较小的部件,如翼身整流罩也使用了玻璃纤维复合材料。C919的舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料,芳纶蜂窝材料具有高韧性,良好的抗疲劳、耐腐蚀和防火性能,是一种比较理想的民机复合材料。

2022年12月9日,中国东方航空(600115)作为C919的全球首发用户,正式接收编号为B-919A的全球首架飞机。C919国产大型飞机已经获得32家用户的超1000架订单。

中国航空工业集团有限公司的《2022~2041年民用飞机中国市场预测年报》发布了对未来20年民用飞机中国市场的最新预测。预计2022~2041年间,中国需要补充各型民用客机7035架,其中宽体干线飞机1396架,窄体干线飞机5130架,支线客机509架。按照波音2022年9月发布的预测数据,目前我国民航机队规模约3900架,到2041年将增长到9600架以上,20年间的增长规模达到一倍以上,总价值1.5万亿美元。未来碳纤维在国产民用客机应用空间将更加广阔。

2.5.碳纤维在导弹领域发展史

碳纤维复合材料的发展推动了航天整体技术的发展。碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、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。

航天飞行器的重量每减少 1 公斤,可使运载火箭减轻 500 公斤,因此,碳纤维复合材料成为目前航天飞行器结构应用范围最广、技术成熟度最高的材料。对于运载火箭和导弹而言,碳纤维复合材料可以实现结构轻量化,而且也是功能化的关键原材料。

碳纤维复合材料主要在导弹弹头、弹体、发动机壳体以及卫星的主承力件上应用,如美国三叉戟-2导弹、战斧式巡航导弹、大力神-4火箭、法国的阿里安-2火箭改型、日本的M-5火箭等发动机壳体,其中使用量最大的是美国赫克里斯公司生产的抗拉强度为5.3GPa的IM-7碳纤维,性能最高的是东丽T-800纤维,抗拉强度5.65Gpa、杨氏模量300GPa。并且碳/碳和碳/酚醛复合材料还是弹头端头和发动机喷管喉衬及耐烧蚀部件的重要防热材料。俄罗斯多功能洲际弹道导弹SS-27型“白杨-M”,射程在10000公里以上,发动机喷管及大面积防热层均使用粘胶基碳纤维增强的酚醛复合材料。

除了导弹本身,碳纤维复合材料在发射筒上也有应用,如美国 MX 和平卫士洲际戓略导弹的发射筒长 22.4 米,直径 2.5 米,当采用传统高强钢为材料时重量超过 100 吨,使用碳纤维增强树脂基复合材料后仅 2 吨。其中碳纤维复合材料中使用了美国赫氏的 AS-4 型碳纤维,HBRF-55 环氧树脂。

我国各类战略和战术导弹上也大量采用碳纤维复合材料作为发动机喷管、整流罩防热材料。碳纤维与芳纶相比,刚度和强度可以提高80%和30%,壳体重量再一次下降30%,另外碳纤维壳体热膨胀系数小,发动机工作期间尺寸稳定,可以提高发动机工作可靠性,碳纤维还具备一定雷达吸波能力,可以提高导弹隐身性能,有助于增强导弹突防能力。

斯德哥尔摩国际和平研究所指出,2021年全球核弹头的数量对比2020年略有减少,全球核弹头的数量下降到12705枚,对比2020年减少了375枚,主要来自于俄罗斯、美国所执行的拆除退役核弹头,但印度的核弹头数量却增加了4枚。从未来长期来看,加强导弹实力将是构建我国国防重要一环。

2.6.碳纤维卫星、航天飞机及载人飞船领域应用

高模量碳纤维质轻,刚性,尺寸稳定性和导热性好,因此很早就应用于人造卫星结构体、太阳能电池板和天线中。碳纤维蜂窝夹层结构由于具有高强度、高刚度的优异性能,已在国内外卫星结构上得到了成熟的应用。目前,卫星上的太阳能电池阵列结构、抛物面天线和SAR天线、中心承力筒、各种载荷舱和仪器安装板等主要结构件均采用碳纤维蜂窝夹层结构,从而有效地减轻了结构的质量,提高了结构的刚度,大幅度地降低卫星发射成本。

1986年开始研制的东方红3号通信广播卫星,1989年开始研制的地球资源卫星1号,以及在研的其它应用技术卫星,用复合材料制成的结构件占卫星结构的80~85%。应用结果表明,卫星结构质量不断减小,占卫星总质量的百分数,由原来大于15%下降到6%~7%,获得了可观的结构效益和经济效益。

2021年,世界航天呈现蓬勃发展态势。全年航天发射活动创历史新高,各领域不断取得突破,进入空间、利用空间、探索空间能力持续提升。2021年,全球共实施146次发射任务,为1957年以来最高发射次数;发射航天器总数量1846个,创历史新高,总质量777.70吨,为航天飞机退役以来的最大值。

2021年,我国航天发射活动继续取得重大突破,全年共执行55次发射任务,发射次数居世界首位,发射航天器总质量再创新高,达到191.19吨,同比增长85.5%。作为我国航天科技工业的主导力量,2021年,航天科技集团长征系列运载火箭完成48次发射任务,全部取得成功,发射次数居世界宇航企业第一,发射航天器总数量103个,总质量189.65吨。

在2022年至今的所有56次发射中,执行发射任务最多的火箭是“长征二号丁”,目前已执行了13次发射,占发射总数比重约为23%。同时,执行发射任务最多的固体火箭是“快舟一号甲”,已执行4次发射任务。承担发射任务最多的发射场是酒泉发射场,已执行23次发射任务,超越去年的22次,同样创下年度发射数量新高,占发射总数比重约为41%。

2.7.中国航天和航空碳纤维潜在市场规模评估

根据日本国防白皮书对于中国飞机数量统计,目前四代加五代战机总数预计1270架(其中苏系SU27、SU30、Su35占比30%,其余J10、J15、J16等四代机占比65%,J20第五代战机正在快速列装)。在过去的6年中,中国空军接装的先进战斗机数量就已经超过了700架,平均每年接装一百架以上战斗机。

参考美国国防部发布的中国军力报告,预计2022年对于第五代战机的生产达到是72架,至2025年达到12个飞行旅总体规模,同时叠加轰6、轰10、运20、武直10系列,四代战机歼10、歼11、歼16,尚未列装的歼35、轰20等装备,未来我国空军军机每年新增数量有望从目前172架增加至2025年的260架以上,至2025年使用碳纤维的四代以上战机数量达到1000架,至2030年装备数量达到接近2500架。根据美国国防部披露的F22碳纤维占机体比重24%以上,假设国产战机碳纤维在机体重量占比目前为28%,未来逐步提升至32%以上,最终计算军用飞机碳纤维需求将从目前480吨提升至2025年800吨以上。

根据公司互动易回复,以每吨ZT7碳纤维300万元每吨计算,目前军用航空碳纤维需求达到14.4亿市场规模,并会随着军机放量在2025年提升至25亿市场规模,至2030年提升至30亿以上。

假设航天应用方面主要由军用导弹和卫星火箭需求构成,根据美国国防部预计,军用导弹单发使用碳纤维0.8吨(占导弹重量4%),根据美国国防部预测,中国军用导弹每年新增装配量从2021年的30发至2025年上升至90发,至2030年达到140发以上;假设中国卫星火箭发射量则从目前60颗每年增加至2025年每年达到70颗以上,至2030年达到每年90颗以上,根据中科院的预计,卫星火箭发射每枚碳纤维需求量为0.5吨(主要应用在卫星上),航天部分碳纤维需求将会从目前2.7亿到2030年上升至接近5亿。

目前我国民用客机方面目前主要以C919的已有的1015架订单为主(此外还有ARJ21和C929民用机型),产量目前每年6架倍数爬坡中,根据中国商飞的预计2025年年产量达到36架,在2030年年产量达到96架以上。根据中国商飞披露,以碳纤维在民用客机机体占比12%-13%计算,民用客机碳纤维需求有望在2025年达到260吨、2030年达到750吨。根据百川盈孚数据,民用飞机碳纤维T300价格假设为100万每吨,则民用碳纤维需求有望从2022年的4.3亿提升至2025年的26亿以上。

叠加军用和民用航空及航天碳纤维需求后,我国高端碳纤维市场需求将从2022年的20.5亿提升至2024年的42.2亿以上,航天航空级碳纤维市场的2022-2024年增长率分别为98%、66%、24%。

3.碳纤维领军者,高客户集中度,产能加速释放

3.1.碳纤维生产工艺先进,产品行业领先

生产工艺先进,设备本土化。碳纤维生产环节较多,主要有聚合、纺丝、碳化等阶段。公司采用了二甲基亚砜一步法纺丝路线,有效地将原丝、预氧丝和碳纤维质量前后关联起来一起研究,进而提升碳纤维质量。

公司在纺丝阶段采用的湿法纺丝工艺突破了二甲基亚砜溶剂的快速脱除等关键技术难题,湿法纺丝速度超过130米/分钟,远高于国内平均水平;在氧化碳化阶段,突破了均质氧化碳化工艺,公司成品率达90%以上;溶剂回收阶段公司采用多级精馏工艺,实现了二甲基亚砜和水的全回收利用,达到二甲基亚砜零排放标准,大幅降低单位生产成本。

在设备端,公司生产设备由自身定制化开发,使设备能够与自身工艺技术相适应,公司的设备国产化率达到98%,关键设备全部实现国产化,成功突破国外禁运限制。

突破技术封锁,产品综合性能优越。高性能碳纤维具备一系列其他材料不可替代的性能,广泛应用于火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备,长期受到美日为首发达国家的垄断和禁运。目前公司经过长期自主研发并生产的ZT7系列高性能碳纤维(高于T700级)已通过航空航天用户验收,我国航空航天八大型号已批量稳定应用该产品,这打破了发达国家对宇航级碳纤维的技术装备封锁。

公司是国内首家突破并掌握T700级碳纤维工程化技术的企业,技术水平及产品质量的稳定性处于行业领先水平,产品各项技术指标达到国际同类型产品先进水平。ZT7系列碳纤维力学性能介于日本东丽T700级与美国IM7之间,拉伸模量高于东丽T700 级碳纤维,综合性能优于日本东丽T700S级碳纤维。ZT7系列碳纤维具有较低的CV值和较高的质量稳定性,国内首次实现了材料质量稳定性与材料性能并重的紧密结合,质量稳定性优于国内能够进口的 T700SC、T300B 级碳纤维产品。

技术不断积淀,向更高性能发起挑战。高性能碳纤维又可以分为高强度碳纤维与高模量石墨纤维:(1)高强度碳纤维方面:目前公开市场上性能最高的是日本东丽的T1100级碳纤维,我国领先碳纤维企业能够批量稳定生产T800级碳纤维,在实验室制备的T1000/T1100级碳纤维主体性能达标。(2)高模量碳纤维方面,目前公开市场上性能最高的为日本东丽的M65J 级石墨纤维,我国领先碳纤维企业可批量稳定生产M55J级碳纤维并应用于航空航天领域,预计公司三期募投项目建成后可实现M55J级碳纤维稳定量产,而在M60J及以上高模量石墨纤维批量稳定制备技术,目前国内尚未有企业掌握。

公司重视研发,截至2022年1月3日,公司拥有16项发明专利、26项实用新型专利。目前有多个项目正在研发中,包括国产T1100级碳纤维材料制备技术、国产M60J级超高模量碳纤维关键技术攻关等。

3.2.客户集中度高,粘性强

近6年来前五大客户营收占比98%以上。公司生产的高性能碳纤维产品客户主要为国内大型航空航天集团。2016-2018年,公司来自于前五名客户(合并口径)的销售收入分别占同期公司营业收入的99.99%、99.96%、99.99%,2019-2021年占比有略微下降,分别占同期公司营业收入的98.85%、99.61%及99.26%。从2021年数据来看,客户A的订单占全年营收的79.59%,公司与主要客户已经形成了密切配合的战略合作关系,且这些客户对公司产品具有较高依赖性。

航天航空装备生产原材料确定后不轻易更改,客户粘性强。公司目前已经是国内航空航天领域国产T700级碳纤维稳定批量供应商,通常来说,航空航天型号装备使用周期较长,而航空航天装备生产过程中一旦确定了型号,所用原材料不会轻易更改。这确保了公司高性能碳纤维产品在航空航天领域的市场地位,同时公司也在不断研制更高性能的碳纤维产品,以满足客户不断增长的新型号需求。

同时公司积极向高端民用市场拓展。公司高性能碳纤维产品在航空航天领域具备领先优势,目前国内在民用飞机上应用碳纤维复合材料的比例远低于国外,随着民用客机规模的增长以及飞机复合材料应用比例的提升,公司未来有望在中高端民品市场打开新成长空间。

3.3.募投产能逐步释放,业绩确定性强

产能逐步释放,规模效应凸显,产销比多次超100%。公司产销量增长较快,产量由2016年的45.29吨增长至2021年的145.91吨,销量由2016年的44.37吨增长至2021年的156.06吨;公司产销率一直保持在高位,2018、2020及2021年产销率均超过了100%。随着产销量的不断提升,产品平均单价有所降低,2021年平均单价为264万元/吨。

现有产能(12k)1150吨(如果折合成3K约为400吨),募投项目逐步投产:公司原有一条 150吨/年(12K)(或50 吨/年(3K))高性能碳纤维生产线,2019年通过IPO募集资金投向1000 吨/年12K(折合350吨3K年产能)国产 T700 级碳纤维扩建项目,该项目目前已投入生产。

2022年通过定增募集资金16.5亿元投向高性能碳纤维及织物产品项目,项目共包含两条氧化碳化生产线,其中一条主要用于生产ZT7 级碳纤维,另外一条生产线主要生产包括 ZT8、ZT9、M40J、M40X 和 M55J等型号在内的新一代国产高性能碳纤维,建成投产后,预计具有年产 1,500 吨(12K)高性能碳纤维及织物产品的生产能力,该项目为柔性生产线,如选择投产3K产品,则产能预计为400吨。因此定增完成后综合3K产能有望达到800吨(400+400)每年以上。

公司在手订单充裕,一直处于“快产满销”的状态。2021年7月,公司与客户A签订6.36亿元合同,合同履行期限为2021至2022年;2022年3月,再与客户A签订21.69亿元合同,合同履行期限为2022年至2023年,预计2022年度,这项针对于客户A的21.69亿的大型合同将会释放超过40%,2023年释放60%。除此之外,公司目前已收到多家公司的产品需求函,下游需求旺盛,业绩确定性强。

4.盈利预测和估值

根据前文假设我国军用和民用航空及航天碳纤维需将从2022年的20.5亿提升至2024年的42.2亿以上,航天航空级碳纤维市场的2022-2024年增长率分别为98%、66%、24%。作为国产高端碳纤维参与者中简科技,通过航空领域试验验证有着多年军品供货经验,有望获得不低于行业增速的营收扩张能力,并且和主要客户建立长期合作,原材料价格较为稳定,未来3年综合毛利率继续保持在84%以上。

公司2022-2024年营业收入分别为8.15/13.55/16.81亿元,同比增速分别为97.91%/66.27%/24.08%;2022-2024年归属于母公司的净利润分别为4.81/8.13/10.05亿元,EPS分别为1.10/1.85/2.29元,对应PE分别为45.42/26.91/21.76倍。

选取PE法进行估值比较。我们选取光威复材、中复神鹰作为可比公司,2023年平均PE为39倍。公司碳纤维技术行业领先,掌握多项核心技术,可快速相应市场需求,募投产能加速释放,下游订单饱满,业绩确定性高。因此,我们维持中简科技“增持”评级。

5.风险提示

碳纤维在军用飞机应用比例不及预期

行业竞争加剧带来价格下行风险

民用飞机产能释放不及预期

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