碳纤维行业研究报告

1、碳纤维行业研究报告目 录TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _TOC_250015 一、碳纤维行业介绍 2 HYPERLINK l _TOC_250014 （一）碳纤维是什么？如何分类？ 2 HYPERLINK l _TOC_250013 （二）碳纤维生产流程 4 HYPERLINK l _TOC_250012 （三）全球和国内碳纤维行业发展对比 4 HYPERLINK l _TOC_250011 二、碳纤维市场空广，替代步伐加速 5 HYPERLINK l _TOC_250010 （一）碳纤维下游应用广泛，国产化率逐年增加 5 HYPERLINK l _TOC_25000

2、9 （二）军机放量民机接力有望推动高端碳纤维市场爆发 7 HYPERLINK l _TOC_250008 （三“双碳”政策赋予风电确定性，百亿规模铸就庞大市场 HYPERLINK l _TOC_250007 （四）压力容器用碳纤维市场前景看好 HYPERLINK l _TOC_250006 （五）交通运输的小车身，碳纤维的大市场 HYPERLINK l _TOC_250005 三、碳纤维国内产化路曲折，前途光明 20 HYPERLINK l _TOC_250004 （一）应用为导向，降本为核心，构建碳纤维“全产业链” HYPERLINK l _TOC_250003 （二）兵马未动粮草先行，全行

3、业扩产预示高景气周期已至 HYPERLINK l _TOC_250002 （三）碳纤维行业主要厂商 HYPERLINK l _TOC_250001 四、投资建议：军市齐发力，碳纤维行快发展可期 24 HYPERLINK l _TOC_250000 五、风险提示 24一、碳纤维行业介绍（一）纤维么？如分类？碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在 以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。碳纤维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的高性能纤维 中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。特别是在 以上的高温惰性环境中，碳材 料是唯一强度不下降的物质。碳纤维密度比铝低，强度比钢高，此

4、外还兼具其他多种优良性 能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨 胀系数低、光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽性等。目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈（AN）基碳纤维、沥青基碳纤维 和粘胶基碳纤维三大类。相较于其他两种路线，由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维，其生产工艺较其它方法简单，而且产品的力学性能优良，用途广泛，因而自0 世纪0 年代 问世以来，取得了长足的发展，AN 基碳纤维产量占碳纤维 以上，成为了碳纤维的主流。表1 不同基体碳纤维分类分类优势劣势应用现状聚丙烯基成品品优异工艺简单产品力性能良已经成碳纤主流沥青基原料来丰富碳化率高原

5、料调复杂产品能较低目前规较小粘胶基高耐温性碳化效低，术难大设备复，成高主要用耐烧材及隔热料资料来：光复材股书中银河证研究整理原丝生产按照纺丝方法主要分为湿法纺丝和干湿法纺丝，干湿法是一种更为先进的工艺，湿法纺丝的效率约只有干湿法纺丝的五分之一。按丝束大小分类：碳纤维可划分为小丝束和 大丝束，小丝束碳纤维初期以、K 为主，逐渐发展为K 和。小丝束碳纤维工艺 控制要求严格，生产成本较高，主要应用于军工等高科技领域，以及体育休闲用品领域。通常将K 以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括、K 等，主要应用于工业领域， 包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。大丝束产品性能相对较低但制 备成本亦

6、较低，因此往往运用于基础工业领域，应用最广泛的是风电叶片领域，西方国家对 我国碳纤维实施严格的技术封锁和产品禁运，其主要针对的是小丝束碳纤维。图1 0 年全球碳纤维市场需求产品（千吨）中模量,.，标模-大丝,.中模量,.，标模-大丝,.，标模-小丝束,.，资料来：广赛奥中国河券研究整理表2 国内碳纤维生产线类型、主要企业与对应的产品碳纤维生产线类型主要企业生产的碳纤维品种说明湿法（喷湿小丝束光威复材12K 的T300 级12K 的T800 级T300 级指拉伸量为30 64a的湿喷纺标高强纤维江苏恒神T800 级指拉伸量为70 的湿喷纺中高强纤维浙江精功干法（喷湿小丝束中复神鹰12K 的T70

7、S 级12K 的T80S 级T700S 级指拉伸模量为 20 264a 的干喷湿纺模高碳维江苏恒神光威复材T800S 级指拉伸模量为 20 315a 的干喷湿纺模高碳维中安信湿法（喷湿）大丝束浙江精功48K 的T300 级资料来从国碳纤的处谈碳纤“全业、中银证券研院整理按力学性能分类：碳纤维可划分为高强型（、高强中模型（Q、高模型（M、高强高模型（QM。碳纤维多作为增强材料，看中的是其优良的力学性能，因此应用中更多的是按其力学性能分类。实践中，拉伸强度及模量是国际碳纤维分类的主要标准，业内一般采用日本东丽（）分类法，1 年国家发布实施聚丙烯腈基碳纤维，标志着我国的碳纤维行业有了自己的分类方法与

8、标准。表3 按力学性能分类图2 碳纤维强度和弹性的关系按力学能分类国家标牌号日本东牌号高强型Q3522T300Q4522T700高强中型Q5526T800Q6026T1000高模型304040高强高型Q403540JQ404046JQ404550JQ405055JQ405560J资料来：光复材股书中银河证研究整理资料来：光复材股书中银河证研究整理碳纤维复合材料相比传统材料最大的优势是具备所需强度的前提下，具有最高比模量（弹性模量与密度之比，而不是单单强度高。结构减重首先选用弹性模量最高的材料，这就 是碳纤维分代的依据，所以30（模量230a）是第1 代，80（模量294a）是第2 代， 110

9、0（模量324a）是第3 代。值得一提的是，700 和1000 的高强度是300 和800 采 用低成本干喷湿纺工艺的产物，并不是根据用户的需求研发的新品种。表4 主要结构材料的比模量和比强度材料分类拉伸模量Ga拉伸强度Ma密度/比刚度/a（/)比强度/a（/）铝合金724202.826151钢（结用）20612007.826153钛合金11710004.526222SC101001.95.353142001.410146玻璃纤维聚酯单向板4812452.024532织物2255011275S玻璃纤维/环氧树脂单向板5617952.028898织物2682013410T30碳纤维/环氧树脂单向

10、板13017601.6811100结构铺层6081038506T70碳纤维/环氧树脂单向板13021001.6811310结构铺层60101038631T80碳纤维/环氧树脂单向板15429501.6961844结构铺层71136044850资料来“得起复合料和碳纤“全业、中银证券研院整理（二）纤维流程聚丙烯腈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。碳化过程主要包括纺丝、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。碳纤维及其复合材 料的制作过程中工艺繁多且对技术精细程度非常高，有很高的

11、技术门槛。图3聚丙烯腈基碳纤维及复合材料生产流程资料来我国纤维业现和碳纤应、国银证券究院整理（三）球和碳纤维业发聚丙烯腈（A）基碳纤维的全球生产从0 世纪0 年代起步，经过70 80 年代的稳定发展，0 年代的飞速发展，到 1 世纪初生产工艺技术逐步成熟。行业发展初期，碳纤维主要用于军工和宇航，碳纤维行业龙头日本东丽公司的发展正是得益于航空领域的规模应用， 5 年实现碳纤维在波音7 次承力结构的应用推动了东丽千吨级的量产，0 世纪0 年代起波音7 机体结构质量的使用碳纤维则推动东丽碳纤维万吨级的量产。经过0 余年的发展，碳纤维的应用领域正在向工业领域和普通民用领域拓展。图4 国际碳纤维行业发展

12、历史年前年前1960s年后料来源光威材招书、国河证券究院理我国碳纤维工业的起步可以追溯到2 年，总体上与日本碳纤维的研发同步进行，但在 产业化生产和集中度方面存在较大差距。5 年，我国碳纤维行业总共仅有 0 家企业，合 计产能仅占全球总产能的 %左右；8 年，以国有企业为主的大量工业企业涌入碳纤维行 业，但大多数企业在一些关键技术上无任何突破，生产线运行及产品质量极不稳定，导致 “有产能，无产量”的现象出现；0 年，国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产 量的0.4左右，碳纤维需求严重依赖进口；2 年1 月，国家工信部公布了新材料“十二五”规划，碳纤维“十二五”期间规划产能为 1.2 万吨

13、年“十三五”产能的实现和技术的突破是碳纤维行业的主要发展方向，到0 年我国运行产能已达到.2 万吨，实际销量.5 万吨，销量产能比为。以东丽的产业化道路为鉴，我国国产碳纤维产业化一定也是要伴随着工业领域复合材料制品的批量生产同时实现的。图5 中国碳纤维行业发展历史1962年2005年1962年2005年2008年2010年2012年2018年2020年全国碳维理产能.万吨，吨在建低端产能过剩共家企业，占全国碳维运产能.万吨国产碳纤维销量万吨“十二五”规产能.万吨/年“有产能，无量”现象显现与日本同时起步资料来：光复材股书广赛奥、国银证券究院理二、碳纤维市场空间广阔，替代步伐加速（一）纤维应用广

14、，国率逐年根据广州赛奥测算，全球范围内碳纤维市场规模从4 年的.5 万吨增长至0 年的.9 万吨，年复合增长率达 2%，预计 5 年需求量达 20 万吨，5 年复合增长率约为.5，0 年达0 万吨，0 年复合增长率约为.。分领域来看，0 年应用最广泛的领域主要集中在风电叶片、航空航天和体育休闲。值得一提的是，尽管从总重量占比来看，航空航天领域只占到 1的份额，但由于航空航天用碳纤维价格远高于普通碳纤维，因此航空航天领域的碳纤维金额占比达.。, 压力容, 风电叶, 混配模成型,., , 压力容, 风电叶, 混配模成型,., 汽车, .,航空航天,., 体育休闲, 400AR400AR14.1%2

15、00AR13.3%7 50040030010007 8 0 E 14%12%10%8%4%0%资料来：广赛中国河券研究整理资料来：广赛奥中国河券研究整理碳碳复材,压力容器 , 混配模成型, 汽车,其他,., , ,碳碳复材,压力容器 , 混配模成型, 汽车,其他,., , ,.,%.,80003000800030001000401808000700010000原丝碳纤维 预浸料 民用复材 汽车复材 航空复材资料来：广赛奥中国河券研究整理资料来：恒股份开转说书、中银河券研院表5 不同工业领域碳纤维、预浸料和制品的单价（元）应用领域碳纤维品种碳纤维预浸料制品体育休闲T70S-2KT30-1K814

16、012203050风电叶梁板T30-24K80-150工业领高端用T70S-2KT30-1K8140122050100武器装（缠用）T70S-2K2530-通用飞和无机T30-1,3,6,12KT70S-2K-8001002000000军用无机T30-3,6,12K-150500500000民用航（国）T30-3,6,12KT80-6,12K-2500008000000军用航（结件）T30-3K6KT80-6K12K3000500000100015000资料来从国碳纤的处谈碳纤维全产链中国河证券究院理，：7年行情从中国市场来看，0 年碳纤维国内市场总需求为9 万吨（+29，其中进口约为3.4

17、万吨（17.5，国内供给.5 万吨（53.8，国内供给量实现连续三年以上的高速增长，反映国产碳纤维产业逐步趋于成熟。根据广州奥赛预测，5 年国内碳纤维总需求将达到约 5 万吨，五年复合增速 25.1，其中国产碳纤维供应量将达到 .3 万吨，五年复合增速达 35.%，远超进口碳纤维供应量5 万吨（年复合增速，替代步伐有望明显加快。图0 中国碳纤维需求量（吨）吨国内需求总规模吨国内需求总规模 进口 国产149498年国内需求总规模C约%C% 121813国产需求C约%829559412864236745504551732558549714880137840195991690825001440819

18、56336001596323487740018450120006654335372419924861125840303512200012000080000400002000002015201620172018201920202021E2022E2023E2024E2025E资料来：广赛奥中国河券研究整理从结构来看，中国的碳纤维主要用于风电和休闲体育领域，相比全球的应用结构，中国航空航天碳纤维占比较低，随着“十四五”期间军机列装提速以及国产大飞机逐步进入量产期，未来航空航天用碳纤维市场增长空间巨大。图1 0 年中国碳纤维应用领域（吨）图2中国与全球碳纤维应用领域对比（0 年）风电叶片,20000

19、,41%体育休闲,14600,30%中国（吨）全球（吨）306002000014600164508800950050003000410022000170017002500020000150001000050000资料来：广赛中国河券研究整理资料来：广赛奥中国河券研究整理（二）机放量机接力望推端碳纤市场根据广州赛奥数据，0 年全球航空航天用碳纤维市场需求总金额约为 9.87 亿美元，对应总量约为1.65 万吨，其中商用飞机、军用飞机、直升机和航天需求占比分别为52.9、 15.8%、9.1%和 1.8%。考虑未来航空航天市场对碳纤维需求的拉动以及疫情变化的影响，预计5 年全球航空航天碳纤维需求量

20、约为2.63 万吨，5 年复合增速约为9.86。图3 全球航空航天碳纤维需求量及增速3,00025,00020,00015,00010,0005,000067890增速增速%）10.0%9.1%9.4%11.9%AGR9.86%-30.0%-15%-20%-25%-30%-35%资料来：广赛奥中国河券研究整理1、国内军机列装加速叠加单机碳纤维占比提升，军用碳纤维迎快速放量期“十四五”期间，我国正值“百年未有之大变局，周边局势波云诡谲，为应对各种不确 定性，国内战备需求急剧增加，装备采购放量呈现明显的结构性特征，军机换装列装进程明 显加速。在多样化作战需求牵引、颠覆性科学技术推动以及经济投入的支

21、撑下，世界主要军 事强国正加快对空军武器装备的探索与发展，加大对现役装备的升级改进，推动以作战飞机、支援保障飞机、无人机、机载武器等为重点的现代化建设，使空军装备发展进入新的阶段。根据orld Air ocs 2021数据，0 年我国战斗机总量1 架，虽排名第三但远 低于美国 7 架；我国武装直升机也仅为美国的六分之一，运输机、教练机等数量也远少 于美国。截至0 年底，我国二代机占比仍接近，美国则均为三代及以上；美国现 役战斗机均为较为领先的三代机和四代机，占比分别为 和 ，而我国现役四代机仅有 约9 架（占比约。因此，不管是从存量维度还是从代差维度，我国都有巨大的追赶空间图4 0 年中美军机

22、数量（架）图5 0 年中美歼击机代次情况（架）6,0005,0004,00030002,0001,0002,0001,5001,000500中国美国中国美国中国美国5427261571791156591264902战斗机特种飞机加油机运输机 武装直升机 训练机0185616203185616203419资料来：rdroes2、中国银证券究院理资料来：rdroes2、中国银证券究院理表6 0 年中美歼击机代次情况美国中国代际机型数量（架）占比代际机型数量（架）占比三代机F-290%二代机歼-7185%F-897%歼-8432%A-606%三代机歼-602%四代机F-78歼-116156%歼F-9

23、6四代机歼资料来：rdroes2，中国银证券究院理进入 1 世纪以来，中国航空装备百花齐放，各类自主机型崭露头角，其中最具代表的就是以沈飞为代表的苏系衍生机型和以成飞为代表的自主机型。我们认为“十三五”是四代机的孕育期，而“十四五”期间将成为国产四代机的茁壮成长期。三代半和四代机“量质齐升，有望带动高端碳纤维用量显著提升。由于碳纤维复合材料具备质量轻、高强度、高模量、耐高低温和耐腐蚀等特性，对飞机性能的提升有重要作用，因此碳纤维复合材料的应用程度是衡量飞机先进程度的重要指标之一。自0 世纪0 年代末以来，军用飞机的复合材料用量逐年增长。以美国军机为例，根据军机+ 航天航空+ 风电，让碳纤维派上

24、大用场数据显示，FA 碳纤维复合材料用量（复合材料质量占机体结构质量的比例，下同）仅有，到F2 和5 为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量分别达24% 和，2 隐身战略轰炸机的碳纤维复合材料占比高达。对国内，根据军机+ 航天航空+ 风电，让碳纤维派上大用场数据显示，我国军用歼击机的复材用量也在不断提升，目前我国最先进的四代战斗机碳纤维使用比例约为 ，相比之下三代战斗机的碳纤维用量仅约为6% 至，新型的单机碳纤维占比明显提升。随着国内军机列装提速叠加单机碳纤维占比提升，军用碳纤维迎快速放量期。图6 碳纤维复合材料在航空产品应用发展资料来：中科技股书中银河证研究整理2、国内民机市场蓄势待发，空

25、间广阔根据中国商飞市场预测年报（2039 年，未来0 年，中国航空运输市场需求旺盛，预计中国航空市场将接收0 座以上客机5 架，市场价值约1.3 万亿美元（以9 年目录价格为基础，折合人民币约8.97 万亿元。其中，0 座级以上涡扇支线客机交付0 架，年均需求6 架；0 座级以上单通道喷气客机交付937 架，年均需求约0 架；0 座级以上双通道喷气客机交付868 架，年均需求约4 架。机队年均增长率为4.1，中国机队规模将达到1 架。图7未来0 年商用飞机市场需求预测（单位：架）资料来中国飞市预测报229年，国银券研究整理19 大飞机是我国首款完全按照国际先进适航标准研制的单通道大型干线客机，

26、最大航程超过0 公里，性能与国际新一代的主流单通道客机相当。目前1已经完成 6 架试飞测试，在手订单超0 架，1 年年底或将首次商业化交付运营。作为国产10 座级以上单通道喷气客机，19 未来有望逐步实现替代，发展空间广阔。碳纤维在民用飞机上的应用起源于0 世纪0 年代的石油危机，为了降低燃油消耗，结构轻量化成为了民用飞机的最大需求。美国和欧洲纷纷开启了民机使用碳纤维复合材料应用的国家计划，如欧洲的 ANO 计划和美国的复合材料经济可承受性计划（I）等，预研领域也从非承力结构向次承力结构再向主承力结构演进，所有这些计划的核心要素是安全、技术和成本，旨在为航空公司寻求“买得起的复合材料。图8 民

27、机复合材料结构产业化之路资料来：产观察、中银证券研院整理经过数十年的发展，以碳纤维为主的先进复合材料正逐步成为飞机轻量化的主要手段，也有望成为未来发展的主流趋势。波音 7 系列机型复合材料使用比例（复合材料质量占机体结构质量的比例，下同）已达，更为先进的超远程大型宽体客机7 机型复合材料使用比例高达；空客、0 系列也达到，更为先进的A35XWB 双发宽体客机复合材料使用比例甚至达到 。根据新华社数据，我国 9 客机复合材料用量达到机体结构重量的 %，并首次在民用飞机的主承力结构、高温区、增压区使用复合材料，当前主要依赖进口。碳纤维复材主要用于 19 的尾翼和中央复合材料壁板以及主起落架舱门工作

28、包、前起落架舱门工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包等。图9 碳纤维复合材料在民机上的发展图0碳纤维复合材料在C9 上的应用资料来源：复合材料在新一代大型民用飞机中的应用、中国银河证券研究院理资料来源：碳纤维及其复合材料在飞机的应用、中国银河证券研究院整理根据中国商飞公司预测，19 大飞机商用化之后的正常年产量约为0 架。目前有在手订单逾0 架，或可以保证未来7 年稳定的碳纤维复合材料需求。根据中国商飞的规划，19 客机将采取分步走的策略，安全稳妥的提高复合材料使用比例：第一阶段采用-的碳纤维复合材料，第二阶段采用 25%碳纤维复合材料。随着碳纤维复材用量的提升，国产碳纤维厂商的机会有望凸

29、显。表7未来0 年C919 对碳纤维及其复合材料市场需求测算C919 结构质量（吨）未来10需求数（架）一阶段纤维复占比碳纤维复材 用 量（吨）航空航天用碳纤维复材均价（元）碳纤维复材 价 值（亿元）碳纤维在复材中的占比（重量）碳纤用 （吨）航空航天用碳纤维均价（元）碳纤维价值（亿元）2490011.5%24847000173.965%1615150024.2未来 0-年需求量（架）二阶段纤维复占比碳纤维复材 用 量（吨）航空航天用碳纤维复材均价（元）碳纤维复材 价 值（亿元）碳纤维在复材中的占比（重量）碳纤用 （吨）航空航天用碳纤维均价（元）碳纤维价值（亿元）110024.0%6336700

30、0443.565%4118150061.8合计20000.4882014000617.45733150086.0资料来：中银河券研院理19 副总设计师曾表示，919 大飞机的国内需求保守估计是0 架左右，该口径约等 于中国商飞未来0 年0 座级单通道喷气客机预测交付数量（7 架）的。单架19 结构质量约为4 吨，假设每个发展阶段各0 年时间，且第一阶段的复合材料（碳纤维复材）占比均为1.，对应0 架9，第二阶段的复合材料占比均为，对应0 架9，则未来0 年将带动约0 吨碳纤维复合材料的市场需求量，根据0 年全球碳纤维复合 材料市场报告相关数据计算得知，国内航空航天用碳纤维复材均价约 0 万吨，

31、则 19 飞机预计将带动碳纤维复材市场需求额约7 亿元，年均约30.85 亿元。碳纤维在航空复材 中的占比约为，对应碳纤维用量约为3 吨，但碳纤维制品价格远高于碳纤维材料本身，我们按照0 万吨的碳纤维单价计算，那么9 对碳纤维市场的需求额约6 亿元，对应前 0 年年均约2.4 亿元，后0 年年均约.2 亿元。此外，我国与俄罗斯合作的下一代929 机型中复合材料使用比例或将达到，首批复材供应商名单包括多家国内公司，表明国产化进程正在提速。根据俄罗斯联合航空制造集团总经理的描述，目前中俄联合研制的远程宽体客机929 已获得0 架意向订单。929大飞机若可按期在8 年前后交付，将会形成持续的碳纤维复

32、材需求。图1 C929 碳纤维复合材料前机身筒段图2 C929 全尺寸复合材料机身壁板工艺件资料来：中商中国河券研究整理资料来：中商飞中国河券研究整理值得一提的是，对于民机用碳纤维复合材料的成本，波音公司复合材料专家给出的飞机 复合材料制品成本构成显示，材料占比约为%，工艺制造和装配占比%以上，因此，降低材料成本固然重要，但工艺制造成本作为总成本中最高的单项成本，开发低成本的制造工艺或成为“买得起”的关键。图3 传统航空复合材料制品的成本构成资料来“得起复合料和碳纤“全业、中银证券研院整理根据广州赛奥数据，0 年中国航空航天市场碳纤维需求为0 吨，同比增速1.4，随着新一代军机的放量和大型民机

33、的陆续商业交付，未来0 年，国内航空航天市场有望保 持2左右的复合增速。图4 中国航空航天碳纤维需求及增速碳纤维需求量（吨）增速%）125.0%125.0%R 2%411.1%21.4%09000-20.0%5,0004,0003,0002,0001,000067890资料来：广赛奥中国河券研究整理-20%-40%（三“双”政赋予风确定百亿规铸就市场风电叶片方面，传统的叶片制造材料主要为玻璃纤维复合材料，而当叶片长度超过一定值后，全玻璃钢叶片重量比较大，性能上也有较多不足，已经无法满足风电叶片大型化、轻量化的要求。而碳纤维复合材料相比玻璃纤维复合材料具有更低的密度，更高的强度，其突破了玻璃纤维

34、复合材料的性能极限，保证风电叶片在增加长度的同时，重量得到大大降低。近年来，风电叶片实现快速发展，叶片长度从5 年的50 米增长至如今的0 米甚至0 米以上。在叶片制造技术不断地升级过程中，复合材料是风电叶片的核心材料，起到至关重要的作用，决定着叶片的成本、性能、价格。表8 碳纤维复合材料在风电叶片中的应用应用部位应用效果主梁帽使叶片重量显降，并提叶片的度蒙皮表面提高叶抵抗力和力的力缓解环对叶的腐蚀叶片根部提升根部材料的断裂强度和承载强度，降低根部螺栓的压力；使螺栓数量增多，巩固叶片与轮毂连处的能，升静强和疲劳度防雷系统叶片前缘经特殊计，叶高效避雷击保障片相性能靠近叶部分降低重，降轮毂的负；过

35、相关法与施，以使片动方向强度到保障资料来碳纤复合料在电叶片的应研，国银证券研院整理表9 碳纤维复合材料在风电叶片中的优势编号优势说明1提高叶刚度减轻片质量比玻璃维密小约0，强大40，模量高-8 倍2提高叶的抗劳性提高叶抗磨能力延长片使用寿命3能量输更均，平滑改善叶片的空气动力学性能，减轻对塔和轮轴的压力，减少了发电过程中的能，提能量出和用率4能源输效率高碳纤维片更，更长，量出效率高5可制造风速片制作大径叶，用风速片低发电本6减少雷对叶的损害具有导性，通过殊的构地实现雷7降低运和生成本叶片直径超过一定范围，总体效益要高于一般材料，叶片的质量较轻，其在运过程能够省一分费和人成本8可制造适应片碳纤维

36、复合材料材质轻，通过弯曲和扭曲叶片设计，可以减少瞬时负载，减风机损害9具有震阻尼性可避免然频与塔生共的能性10安装简易安装简，安成本低，于修资料来：赛研中国河券研究整理目前，风电叶片的碳纤维需求在总需求中占比较大。20 年碳纤维用量超过3 万吨，其 中 8%都用于生产拉挤碳梁片材。这主要得益于风电巨头企业维斯塔斯的工艺创新：维斯塔 斯采取全新的叶片设计，并使用拉挤碳板制备叶片大梁工艺，减重 %左右，成本稍有增加，但效率大幅提升，优势非常明显。碳纤维主梁的工艺主要有三种：预浸料工艺、碳布灌注工 艺和拉挤碳板工艺，其中拉挤工艺效率最高、成本最低，而且纤维含量高，质量稳定，连续 成型易于自动化，适合

37、大批量生产。市场格局方面，维斯塔斯是仅有的一家大规模商业应用 碳纤维的企业，在风电叶片的碳纤维用量中占据了 %以上的市场份额，其碳纤维复合材料 梁板生产大部分由江苏澳盛和光威复材承担。风电叶片梁板主要使用的是湿法大丝束碳纤维，其应用的湿喷湿纺大丝束技术在国际上只有少数企业掌握，国内则只有吉林精功成功开发出了相关产品，但产品的性能和稳定性与国外产品尚有差距。图5 碳纤维风电领域三种工艺图6 风电叶片结构图资料来源国产碳纤维在电片产业中的机会、国银河券研院整理资料来源国产碳纤维在风电叶片产业中的机会中国河证研究整理表0 三种工艺比较工艺类型优势劣势碳纤维预浸料铺贴真空压固化型、纤维体积量分布匀、力

38、学性能异、工艺使用验成熟、优化大叶设计1、材料储存和运输均需要低温环境，需要特殊的冷冻设备，但透过 SCC 预浸料可决该题、工艺环境求：温和湿度、模具要求：中高固化模具成本碳纤维预制体环氧树脂注成型、具有玻璃维环氧体系成灌注经验、工艺成本低廉、可以成型杂结构件、力学性能低，无最大挥碳纤力学能、碳纤维直小，浸难度灌注时较长容易生内空隙、成熟检验法缺乏拉挤碳纤维板材叠层灌成型、成本优势、力学性能异、优化大叶涉及、工艺使用程暂时清晰内）、涉及知识权保护题、板材存在配应力疲劳降低、板材间使玻璃纤布，性能低碳纤维资料来：赛研中国河券研究整理5 年以前，碳纤维应用在风电叶片的工艺主要采用预浸料或织物的真空

39、导入，部分用小丝束碳纤维，因此平均价格较高，近年来主要采用大丝束碳纤维拉挤梁片，价格降幅可观，也促成了碳纤维用量的急剧增加。表1 -8 年风电叶片用碳纤维情况年份碳纤维价（美)制件单价（美元)碳纤维量（千吨）碳纤维占比（）制件产量（千吨）制件产占比（）碳纤维值（百万元碳纤维值比（）制件产值（百万元制件产占比（）692.22.72.741.83.52.54.21.52.83.82.81.84.3资料来：赛研中国河券研究整理从全球范围来看，风电市场的碳纤维需求从6 年的0 吨增长至0 年的吨，年复合增长率达 %，其中中国市场表现最为亮眼，中国风电叶片的碳纤维需求呈爆发式增长，从6 年的0 吨上升至

40、0 年的0 吨，占到世界范围需求的，年复合增长率超过，但以上的需求来自维斯塔斯。根据广州赛奥预测，预计25 年全球风电领域碳纤维需求量为384 吨，年复合增长率达，其中中国市场仍然是主力。图7全球风电叶片碳纤维需求量及增速图8中国风电叶片碳纤维年需求量及增速100,00080,00060,00040,0002,000风电叶片市场需求（吨）增长率（%） 93384AGR25%3060018000198002200020162017201820AGR25%3060018000198002200025%20%15%10%0%25,00020,0001,0010,0005,0000风电叶片市场需求（吨

41、）增长率%）2000013800700030003060201620172018202000013800700030003060140%120%100%80%60%40%20%0%资料来：广赛中国河券研究整理资料来：广赛奥中国河券研究整理图9中国风电装机容量变化图0中国风力发电量及增速30,00025,00020,00015,00010,0005,0000中国风中国风电新增装机容量（万千瓦）中国风电累计装机容量（万千瓦）2532151271001477167202417202127201620172018201920204,5004,0003,5003,0002,50020001,5001,0

42、005000风力发电量（亿千瓦时）增长率（%）41463577.43253.22695.42113.220162017201820192041463577.43253.22695.42113.225%20%15%10%5%0%资料来：前产业究中银河证研究整理资料来：智咨询中国河券研究整理0 年的风能北京宣言提出“十四五”规划要为风电设定与碳中和国家战略相适应的发展空间，保证年均新增装机W 以上。5 年后，中国风电年均新增装机容量应不低于W，到0 年至少达到00W，到0 年至少达到00W。广州赛奥预测，到 0 年风电市场需要约0 万吨碳纤维，按每吨8 万元人民币测算，0 年风电市场碳纤维需求约为

43、 0 亿元。随着装机数量增加，风电叶片长度增加，碳纤维行业迎来更广阔的市空间。（四）力容碳纤维场前好压力容器是碳纤维应用的另一领域，复合材料储氢气瓶由内至外包括内衬材料、过渡层、纤维缠绕层、外保护层、缓冲层。高强度、高模量的碳纤维材料通过缠绕成型技术而制备的 复合材料气瓶不仅结构合理、重量轻，而且良好的工艺性和可设计性在储氢气瓶制备上具有 广阔的应用空间。从压力容器具体应用看，我国在氢燃料电池汽车储氢瓶、天然气汽车用储 气瓶和氢气容器等领域有较大发展潜力。车用气瓶共分为四种类型：全金属气瓶（I 型、金属内胆纤维环向缠绕气瓶（II 型、金 属内胆纤维全缠绕气瓶（III 型、非金属内胆纤维全缠绕气

44、瓶（IV 型。在四种类型的气瓶中适合车载储氢瓶的是III 型与IV 型瓶。国际主流技术以铝合金塑料作为氢瓶内胆用于保温， 外层则用 3 公分左右厚度的碳纤维进行包覆，提升氢瓶的结构强度并尽可能减轻整体质量。 目前车载氢气瓶用碳纤维市场主要被东丽公司和台塑集团占据。图1 车用氢气铝合金内胆碳纤维全缠绕气瓶构造图2四种类型氢气瓶资料来源：碳纤维缠绕复合材料储氢气瓶的研制与应进展、国银证券究院理资料来：百、中银河券究院整理以车载氢气瓶为例，同等体积下的氢气瓶，压力越大储氢量越高，车辆行驶距离越远。 型和型氢气瓶都有5Mpa 和0Mpa 两种，国内在5Mpa型瓶有成熟产品，但5Mpa 型瓶的续航里程相

45、比纯电动车没有优势，必须采用 0Mpa型在燃料电池乘用车上才有里程优势。表2碳纤维复合材料在氢气瓶中的应用材料特点应用型瓶一层耐钢材重量最，成最低制作艺简单，储气力在1-30a应用于定式源型瓶一层耐钢材一层圈式合料耐受压高于型应用于定式源型瓶全瓶身纤维合材料轻量化可移，压分为5a 和70a 两种应用于动式备如料电汽车型瓶瓶口金加碳维复材料身在型础上一步轻，气力至少型致应用于动式备如料电汽车资料来：百，中银河券究院整理目前国内III 型瓶技术已经较为成熟，已在多领域取得应用。然而，国内厂家不能量产熟的IV 型瓶，所有的国内IV 型瓶均处于研发过程中。相比而言，国外乘用车已经开始使质量更轻、成本更

46、低、质量储氢密度更高的IV 型瓶。中集安瑞科、京城股份、亚普股份、泰克等多家公司参与布局V 型瓶项目，佛吉亚、Hon 等国外企业也对中国IV 型储氢瓶市场加快开拓。全球来看，压力容器用碳纤维0 年需求为0 吨，占到应用总需求的.，预计到5 年总需求7 吨，年复合增长率达到。0 年国内压力容器碳纤维消耗量吨，全球需求占比约为.。未来随着我国IV 型瓶技术逐步突破，叠加中国巨大的市场需求，车载储氢瓶有望成为碳纤维的重要应用领域之一。图3 全球压力容器碳纤维需求及增速图4中国压力容器碳纤维需求及增速25,00020,00015,00010,0005,000碳纤维需求量（吨）增速（%）21897218

47、97AGR20%740053005600620020%15%10%5%2,5002,0001,5001,000500碳纤维需求量（吨）增速（%）200015002000150012001000100030%25%20%15%10%5%00%201620172018201920202025E020162017201820190%2020资料来：广赛奥中国河券研究整理资料来：广赛奥中国河券研究整理（五）通运小车身碳纤大市场根据“中国制造 ”的需求，对于国产碳纤维厂商来说，最为看好的领域是交通运车辆的应用，包括轨道交通、汽车等。与其他工业领域不同，交通运输车结构形式和受力要复杂得多，与飞机结构类似，

48、飞机复合材料结构的设计和制造技术基本适用于交通运输车辆结构，但也存在部分差异，例如飞机结构普遍采用热压罐工艺，但交通运输车辆结构更多采用快速固化高效的液体成型和OA 成型，甚至模压成型等。交通运输车辆与民用飞机对复合材料的需求有很大差别：首先，民用飞机在开始使用复合材料时很多技术人员具有军机应用的经验，交通运输部门的技术人员对复合材料的认识和技术基础基本为零；其次，民用飞机结构轻量化是在使用最轻的铝材基础上进行轻量化，碳纤维是唯一选择而交通运输结构是在主体结构采用钢材的基础上进行轻量化，因此碳纤维的应用往往不是第一选择。再次，不同应用领域对复合材料结构特点的需求有所差异，对价格的接受程度也是不

49、同的（具体价格取决于制件的复杂程度，军用飞机复合材料可接受的价是1000200 元g，民用飞机可接受的价格是6008000 元g，轨交车辆可接受的价格是8001500 元g，汽车可接受的价格是200500 元g，差异较大。表3 不同领域复合材料结构技术特点比较指标商用飞机轨道交通（包括公交车辆）量产汽车轻量化求高中中成本可受程度高中低批量小中大材料性与工稳定要求高高高材料性要求高中低疲劳寿要求寿命尽能长寿命尽能长定期退使用航空复材料术一致基本可，需合轨交通构点创新多数可，需合汽结构点新碳纤维类航空级工业级工业级更低格）树脂固化周较长热固树脂固化周较短热固与热性燃树脂快速固的热性和塑性脂工艺热压

50、罐液体型传统工为主其他新工艺高效的新工艺资料来轨道通复材料业化之中国河证研究整理汽车整车用碳纤维市场仍处于导入期。汽车使用碳纤维最主要的目的就是轻量化，从而实现节能减排性能（动力性）提升。宝马最早3 年在3 车型上大量引用碳纤维材质：碳纤维轮圈、中网、行李架、前唇、侧裙、后扩散器、外后视镜盖，空调出风口、下部中控台面板等等。由于碳纤维强化塑料结构几何融合性高，其车身部件的数量只相当于普通钢制车身的三分之一，整个基本架构由大约 0 个碳纤维强化塑料组件组成。对比来看，国内最使用碳纤维的量产汽车是8 年发布的蔚来，6 后端多数关键负载由碳纤维后地板承受，4 个碳纤维部件组合在一起构成蔚来 6 的碳

51、纤维后地板总成、碳纤维座椅板总成、碳纤维后地板横梁总成三大部件。但总体来看，碳纤维在全球汽车整车的轻量化应用中进展依然缓慢，汽整车用碳纤维市场仍处于导入期。图5 宝马3 碳纤维车身图6蔚来6 碳纤维后地板资料来：百、中银河券究院整理资料来：百、中银河券究院整理表4碳纤维应用在汽车的优势优点性能提升轻量化使汽车加节，提以及升动性能一般言，重小1，油耗低，排降低6%, -100mh 加速性升810，制距离短7。安全性车身轻量化可以使整车的重心下移，提升了汽车操纵稳定性，车辆的运行将更加安全、稳定。碳纤维复合材料具有极佳的能量吸率，撞吸能力钢六到七、铝三到倍，进步保证汽车安全。舒适性碳纤维合材具有高

52、的动尼，轻金需要9 秒才停止动，碳维复材料2 秒就能止，故纤维用在汽车上，于车（噪、振与声振糙度的提贡献样大，会幅增汽车驶的适。可靠性碳纤维合材具有高的劳度，钢铝的劳强是抗强的0-0，而碳维复材料达0-0，因此车上应用纤维合材对于料劳可靠有较提升。提升车开发平由于碳维复材料设计比属强，此更于车开发平化、模化、成化。资料来：百中银河券究院整理制约碳纤维大规模应用的首要问题是成本较高。据测算，宝马应用的碳纤维价格约 欧元，而焊接普通钢还不到 1 欧元；其次是碳纤维厂商和下游应用商缺乏合作开发的 契机，由于汽车厂商没有成熟的应用技术，碳纤维厂商就不会盲目地批量生产车用碳纤维， 而对汽车厂商来说，由于

53、碳纤维成本过高，应用研发不积极。我们认为解决这一问题的关键 是碳纤维制造商、碳纤维复合材料供应商与汽车制造商之间应建立战略合作关系。未来，随 着碳纤维制造技术迭代升级，碳纤维复合材料工艺逐步优化以及碳纤维上下游合作更加紧密，汽车整车用碳纤维市场仍是一片蓝海。据统计，全球汽车领域用碳纤维 0 年需求约为 0 吨，占各领域应用总需求的%，比重依然较小，预计到 4 年总需求 1 吨，年复合增长率为 %。中国市场0 年汽车碳纤维消耗量约0 吨，占各领域应用总需求的.。根据广州赛奥预测，到0 年，全汽车与轨道交通对碳纤维的需求约为0 万吨。图7 全球汽车领域碳纤维需求量及增速图8中国汽车领域碳纤维需求量

54、及增速20,00018,0001,0014,00012,0001,008,0006,00040002,000012%碳纤维需碳纤维需求量（吨）增速（%）18301CAGR= 10%1250011800980091004.60%5.9%7.69%9.2%10.20%8%4%2%0%1,40012001,0006002000300碳纤维需求量（吨）增速（%）110.0%7006003-12.50%7120%10%80%40%0%-0%201620172018201920202024E216217218219220资料来：广赛奥中国河券研究整理资料来：广赛奥中国河券研究整理交轨领尚属蓝海，国内厂商或

55、可突围轨道车辆在运行过程中需要克服巨大的运行阻力，消耗的能量非常多，如果能够有效减轻车体的重量，就能够实现结构的轻量化，减少能源消耗，而节能减排是当前世界各国发展的要求，碳纤维复合材料又是实现结构轻量化的首选材料。表5碳纤维应用在轨道交通的优势特点说明轻量化高强度与采用钢、铝合金等传统金属材料相比，碳纤维复合材料应用于地铁车辆的车体、司机室、设备舱分别减重 0%以上，转向构架重40，整减重3。可设计强碳纤维品是过碳维预料叠热压成的在制过程可通过调铺层理设达到优力学效。抗震吸效果好碳纤维材料具有吸能抗震的特性，不仅能够阻止杂散电流的影向，还保证了行驶过程中的平稳性，此外碳纤维还具有吸声的效果，减

56、噪音影响。耐腐蚀能优异碳纤维是一种非金属材料，化学活性低，能够对抗酸碱盐等腐蚀。因此不仅能够延长结构的使用寿命，并且基本上不需要采用防腐、锈等施，而可减不必要维修。防火性好碳纤维材料具有优异的防火性能，减少了轨道交通发生火灾的的意外情况。碳纤维复合材料对扩展裂纹的敏感度很低，即使出现损伤也不被立破坏安性更高。资料来：百中银河券究院整理国外用于轨道交通装备上的纤维增强复合材料多为碳纤维或玻璃纤维增强复合材料，其也经历了从非承载结构到主承载结构的发展过程。国内也进行了诸多探索，8 年中车长轨道客车股份有限公司与恒神股份合作研制出了具有完全自主知识产权的世界首辆全碳纤维复合材料地铁车体，同年中车四方

57、股份公司正式发布了新一代碳纤维地铁车辆“图9 中车长客碳纤维复合材料轻轨车图0中车四方研制的碳纤维复合材料地铁资料来：百、中银河券究院整理资料来：百、中银河券究院整理当前碳纤维在轨道交通领域尚未出现定型产品，未实现规模化应用，但仍属于未来会大量使用碳纤维的领域。对于复合材料产品而言，设计是龙头、材料是基础、制造是关键、应用是目的，因此对于国内碳纤维厂商来说，加强与轨道交通厂商对碳纤维复合材料应用的研发，抓住轨道交通领域实现产业化的机会，是追赶国外厂商的一大契机。图1 轨道交通复合材料结构产业化进程资料来轨道通复材料业化之中国河证研究整理三、碳纤维国内产业化道路曲折，前途光明（一）用为，降本核心

58、建碳纤“全链”碳纤维“全产业链”是指包含“碳纤维织物树脂预浸料设计与产品开发服务”的完整产业链，落脚点是设计与产品开发服务。需要强调的是，高端碳纤维复合材料的成本构成中原材料成本通常只占 %，工艺制造成本是总成本中最高的单项成本，因此对于国内厂商来说，必须主动掌握碳纤维复合材料制品的开发权，按照国产碳纤维实际达到的性能和用户对产品的性能要求，设计和制造出全寿命成本优于其他结构材料的复合材料制件。图2 碳纤维产业链资料来：中科技股说中国银证券究院理民用市场小丝束主要使用30012K 级和700K 级碳纤维，占比逾，但国产300- K 级碳纤维与台塑和东丽还有差距。民用小丝束中性价比最高的是东丽的

59、干法00-， 长期售价为0 元g，已成为行业标杆，因此对于国内碳纤维企业来说，除了下游应用拓展，最重要的是降本增效。具体来看，碳纤维的成本中，原丝成本占到 %，因此降低成本应从原丝生产入手，其次，氧化、碳化等环节也要降低成本。首先看原丝，原丝产能从 50ta 上升到 00ta，单耗成本可以降低，碳纤维产能从00ta 上升到00ta，单耗成本可以降低，规模效应明显。其次，在纺丝工艺上，国内大多数企业采用的湿法纺丝生产工艺，纺丝原液中的 AN 浓度一般不超过，纺丝速度小于100/in。若改进纺丝工艺为干喷湿纺，在相同条件下，固含量可提高到以上，纺丝速度提高到in。采用新纺丝工艺，同样的纺丝装备及能

60、源消耗条件下，产量提高可2 至8 倍，AN 基碳纤维原丝的生产成本可降低。再次，在氧化碳化工序上，国内碳纤维生产过程主要采用外热式氧化炉，预氧化时间约为120 in，国外已将预氧化时间缩短至90 in 以下。流态化加热技术的预氧化炉提高了传热传质的效率，缩短了预氧化的反应时间，碳纤维生产效率提高 %以上。最后，碳纤维表面 处理过程中，由传统的热风非接触式干燥方式改为蒸汽、热油等热辊接触式干燥方式，干燥时间和能耗均降低约。表6 原丝和碳纤维规模效应降低单耗成本原丝碳纤维产能20a产能300a产能10a产能100a直接成本79.8586.0277.3685.14固定资折旧11.297.8613.0