碳纤维产业链市场分析报告

碳纤维产业链市场分析报告2022年6月内容目录、碳纤维：性能优势突出，景气度持续上行..............................................................................................................8、简介：碳纤维性能优势突出.............................................................................................................................8、现状：碳纤维景气度上行，主要驱动力来自风电叶片与碳碳复材.................................................................13、需求：动力来自哪里？空间有多大？...................................................................................................................17、政策加码利好发展，国产化替代前景广阔.....................................................................................................17、双碳战略有望成为碳纤维行业需求增长的核心动力.......................................................................................19、商用航空静待恢复，军用航空及航天市场稳定增长.......................................................................................28、体育休闲及汽车领域需求或稳定增长，压力容器有望保持较高景气度..........................................................31、各领域应用性能要求存在差别，2025国内市场空间有望达到亿元........................................................35、供给：技术进步跨越低达产率阶段，国内头部公司大规模扩产............................................................................38、跨越低达产率阶段，国产碳纤维开启产能扩张..............................................................................................39、规模化、技术改进与设备国产化驱动成本优化..............................................................................................41、如何看竞争要素与格局演变？........................................................................................................................44、龙头企业经营分析................................................................................................................................................50、精功科技：碳化设备龙头，具备碳化线成套设备交钥匙能力........................................................................50、光威复材：全产业链龙头，碳纤维与碳梁业务同步扩产................................................................................51、中简科技：专注航空航天，产品附加值高.....................................................................................................53、中复神鹰：干喷湿纺产业化，荣获国家科技进步一等奖................................................................................55、吉林化纤：粘胶长丝龙头依托一体化产业链大规模布局碳纤维复材..............................................................57、中航高科：碳纤维复材龙头，远期有望受益于国产商用大飞机放量..............................................................5941、碳纤维：性能优势突出，景气度持续上行1.1、简介：碳纤维性能优势突出碳纤维（CarbonFiber）是由聚丙烯腈（高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维。碳纤维具备出色的力学性能和化学稳定性，密度比铝低、强度比钢高，是目前量产的高性能纤维中具有最高的比强度和比模量的纤维，具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能，在航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳碳复合材料、交通建设等领域应用广泛。表：碳纤维具备高的比强度和比模量g/cm3）热传导系数（W/m·K）抗拉强度（MPa）弹性模量（GPa）1.72.251853500～6000230600连续玄武岩纤维2.62.80.0310.0383000～484079.393.11.490.040.132900～340070140E2.52.60.0340.0403100～380072.575.5碳纤维可以按照原丝类型、形态、力学性能等不同维度进行分类，按照原丝种类分类聚丙烯腈（）基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的以上。因此，目前碳纤维一般指基碳纤维。基碳纤维的制备过程一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，其中原丝制备包括聚合、纺丝工段，碳丝制备包括预氧化、碳化工段。图：原丝生产工艺流程图：碳丝生产工艺流程资料来源：中复神鹰招股书，市场研究部资料来源：中复神鹰招股书，市场研究部日本东丽作为全球唯一碳纤维产能超过2万吨的企业，是全球碳纤维领域龙头。业内主要采用力学性能对碳纤维进行产品分类，分类标准主要参考日本东丽的牌号，并以此为基础确定自身产品的牌号及级别。按表2分类，根据美日两国目前的法令，除高强型外，其余产品型号均禁止对华出口。表：日本东丽与国内主要公司产品型号日本东丽牌号中复神鹰牌号中简科技牌号光威复材牌号GQ3522T300SYT45TZ300SYT45SSYT49、GQ4522T700SSYT49SZT7-3K/12KTZ700SQZ4526M35JSYM30SYM35QZ5026TZ800H高强中模型QZ5526T800SSYT55SZT8-6K/12KZT9-6K/12KTZ800SQZ6026T1000GSYT65TZ1000GQZ7026T1100GTZ1100GGM3040M40QM4035M40JSYM40ZM40J-6K/12KTZ40JQM4040TZ46J高强高模型QM4045M50JTZ50JQM4050M55JTZ55JQM3555M60JTZ60J资料来源：中简科技公告，中复神鹰公告，日本东丽官网，光威复材官网，GB/T26752-2020碳纤维国家标准，市场研究部碳纤维按每束碳纤维含有原丝的数量可划分为小丝束和大丝束。例如束碳纤维中含有12000根单丝的碳纤维。小丝束碳纤维通常小于，性能优异但价格较高，主要应用于航天军工、高端体育休闲等领域。大丝束碳纤维通常大于48K，产品性能相对较低但成本亦较低，主要应用于基础工业等领域。表：小丝束碳纤维和大丝束碳纤维制备过程成本对比不同参数丝束规格大丝束碳纤维＞48K小丝束碳纤维148K小丝束成本高的原因纯度要求一般，＜92%ANMA纯度要求高，>92%ANMA(IA等)提纯成本增加允许一定杂质严格控制杂质含量纺丝速度慢高重均分子量且分子量分布重均分子量适中聚合、纺丝成本增加

窄AN含量少使得氧化快、需控高AN含量致使氧化慢长时高能耗致使成本增加制放热集中碳化温度相对较低有时需要较高温度非常关键、过程复杂周期长、认证昂贵标模碳纤维有大小丝束的区分，标模以上碳纤维以小丝束为主。据中国复合材料学会，截至2020年8月，标模碳纤维有大丝束与小丝束的区分，标模以上的碳纤维尚无大丝束出现。据SGL，其SIGRAFIL®CT50-4.8/280牌号大丝束碳纤维拉伸强度4800MPa，弹性模量280GPa，已满足国标高强中模型QZ4526标准。未来国产大丝束有望向中模的方向发展，为航空航天、风电叶片和新能源汽车领域带来更多轻量化应用。据赛奥碳纤维，年全球碳纤维需求中大丝束为43.6%，小丝束为6.66万吨，占比56.4%。9图：2021年碳纤维大小丝束全球需求结构（万吨）资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部完整的碳纤维产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程。原油经纯化裂解后制取丙烯；丙烯经氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（）原丝，再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维，并可制成碳纤维织物和碳纤维预浸料，作为生产碳纤维复合材料的原材料；碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合，形成碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。10图：碳纤维产业链与价值分配原丝制备美元氨美元/kg美元/kg美元聚合美元美元树脂4美元/kg碳纤维制备/kg美元碳纤维复合末段制造中间级处理美元材料CFRP30美元美型3D美元美元美资料来源：ORNL，市场研究部国外碳纤维巨头对国内采取高端封锁、低端倾销策略，压制国内碳纤维产业发展。国外巨头利用其技术垄断和规模化生产优势，对我国高端碳纤维领域采取技术封锁策略，对原丝产品、核心技术和关键设备严格控制。在技术、人才、设备的三重严苛封锁下，国内主要依靠自力更生。在低端碳纤维领域国外巨头采取低价倾销的销售策略，致使国内大部分碳纤维生产企业技术水平落后，经营业绩长期处于亏损状态。基碳纤维复合材料的高成本主要集中在原丝的生产成本较高、生产流程长和复合材料制备成本高等方面，据《碳纤维低成本制备技术》基碳纤维原丝的成本约占总成本的51%。图：年碳纤维各工艺流程成本（美元）原丝的质量直接决定最终碳纤维产品质量、产量和生产成本。基碳纤维原丝的生产过程中首先将丙烯腈单体聚合制成纺丝原液，然后纺丝成型。按照聚合工艺的连续性可以分为一步法和两步法；按照纺丝工艺可以分为湿法和干喷湿纺法。聚合工艺的两步法会加大生产成本，容易引入杂质，且聚合物粒径较大不易制得高性能原丝，较少用于小丝束碳纤维原丝生产。表：聚合工艺一步法二步法对比采用均相溶液聚合法，溶剂既是聚合单体的良溶剂，又是聚合物PAN的良溶剂，聚合液不需要分离就可以用来纺丝。一步法使用的聚合溶剂和纺丝溶剂相同，工艺流程短、工序少，有利于提高原丝的产品质量。一步法的转化率高，单体回收量小，聚合釜通常采用螺带式搅拌器。采用非均相溶液聚合法，溶剂是聚两步法原丝使用的聚合溶剂和纺丝溶剂不同，聚合釜的生产合单体的良溶剂，是聚合物PAN的能力较大，且聚合热的移除效率也较高，适合生产大丝束。不良溶剂，在聚合过程中产生相分但是此方法聚合转化率较低，聚合物的浓度也较低，且未聚离，聚合物PAN沉淀出来经分离干单体的回收量较大。聚合过程中为防止聚合釜频繁结巴，设燥后再溶于良溶剂中得到纺丝液用备材质通常选用铝合金。因搅拌速度对分子量影响较大，故通常采用浆叶式搅拌，严格控制搅拌速度。干喷湿纺具备纺丝速度快、碳纤维强度高等优点，湿法纺丝可通过提高纤维与树脂间的机械啮合改善复材界面性能。干喷湿纺可实现高速纺丝，比湿法快2-8倍，制备的原丝密度较高且表面平整光滑，原丝的截面均一性明显好于湿法纺丝，并且制备的碳纤维强度也较高。据《国产T800级碳纤维复合材料力学性据复合材料界面的粘结理论，碳纤维表面沟槽有利于提高纤维与树脂间的机械啮合作用，一定程度可以提高复合材料界面性能。12表：纺丝工艺湿法纺丝与干喷湿纺对比湿法纺丝随着牵伸速度的提高，在喷丝孔处容易产生断丝，故为了保证原丝的质量，纺丝速度一直难以提高。并且湿法纺丝密度湿法纺丝为纺丝液从喷丝孔挤出较低，原丝表面有显著的沟槽，有利之处在于纺丝和预氧化过程后直接进入凝固液的工艺技术。中单丝之间不易并丝，能够提高制取的复合材料层间剪切强度，缺点是经过预氧化和碳化热处理这些沟槽将遗传给碳纤维，导致碳纤维拉伸强度下降。干喷湿纺可实现高速纺丝比湿法快2-8倍，制备的原丝密度较高干喷湿纺为纺丝液从喷丝孔出来且表面平整光滑，原丝的截面均一性明显好于湿法纺丝，并且制后先经过干段空气层或氮气层后备的碳纤维强度也较高。干喷湿纺是近几年发展起来的新型纺丝

才进入凝固液中进行凝固的工艺技术，已大量应用于工业生产。日本东丽公司的T700、T800、T1000等高性能碳纤维均使用干喷湿纺工艺生产的原丝制造。T800级碳纤维复合材料力学1.2、现状：碳纤维景气度上行，主要驱动力来自风电叶片与碳碳复材2015-2021年全球碳纤维需求年均复合增速达14.3%，中国碳纤维需求年均复合增速达。据赛奥碳纤维，2016-2019年全球碳纤维需求保持10%增长，在主要下游应用领域中，航空航天、体育休闲、汽车、混配模成型、压力容器、建筑补强等领域增速较为稳定，风电叶片、碳碳复材应用领域增长迅速。年受新冠疫情影响，航空复材领域需求大幅度降低，但风电叶片与碳碳复材领域碳纤维需求仍保持较高增速，整体碳纤维需求增速有所下滑，2021年风电、体育器材、碳碳复材及压力容器成为碳纤维需求增长的主力，推动碳纤维行业需求增速回升至10%以上。国内碳纤维需求从2015长至2021年的万吨，全球占比从31.7%提升至52.9%，年均复合增速达24.5%。图：全球碳纤维需求图：中国碳纤维需求资料来源：Wind，赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：Wind，赛奥碳纤维，市场研究部2020年全球碳纤维市场规模下降主要源于碳纤维价值量占比较高的航空航天领13域受到新冠疫情影响，航空复材领域需求大幅度降低，年市场规模上升幅度较大主要因为碳纤维供给不足，市场处于紧缺状态，碳纤维价格持续上行。图：全球碳纤维市场规模图：中国碳纤维市场规模资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部从需求结构上看，2021年全球碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片28%、体育休闲16%、航空航天14%，国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片36%、体育休闲28%、碳碳复材。图10：2021年全球碳纤维需求结构（万吨）图：2021年中国碳纤维需求结构（万吨）资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部航空航天领域碳纤维附加值高，全球市场规模占比达，风电叶片与体育休闲领域碳纤维应用主要集中在中国。据赛奥碳纤维，2021年在航空航天领域应用的碳纤维价格为美元，体育休闲、电子电气、船舶、电缆芯领域为27.6美元/kg，压力容器、建筑领域为美元/kg，风电领域为美元/kg，碳碳复材、汽车、混配模成型为美元，以此计算全球与中国2021年市场结构，可以看出航空航天领域碳纤维附加值较高，全球市场规模占比达35%。风电叶片2021年全球碳纤维市场规模达亿美元，其中中国为亿美元，占比达68.2%。体育休闲2021年全球碳纤维市场规模达亿美元，其中中国为亿美元，占比达94.6%。全球碳纤维市场中占比前三的领域依次是航空航天、风电叶片、体育休闲，国内比前三的领域依次是体育休闲、风电叶片、14碳碳复材。图12：2021年全球碳纤维市场结构（亿美元）图13：2021年中国碳纤维市场结构（亿美元）资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部维斯塔斯在风电领域创新性的使用大丝束碳纤维促进了风电领域碳纤维需求的快速增长。使用碳纤维材料的风电叶片具备刚度高、重量轻、抗疲劳能力强等一系列优点。在2015年前，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导入，部分采用小丝束碳纤维，使用的碳纤维平均价格为23美元/kg，2016年维斯塔斯创新性地使用了大丝束碳纤维拉挤梁片，使用的碳纤维平均价格降低至14美元。使用碳纤维的平均价格降低使得风电叶片碳纤维复合材料制品价格大幅降价，风电叶片碳纤维用量急剧增长。2021年风电装机报价的大幅下降叠加原材料成本上升挤压了风电产业链的利润，使得维斯塔斯及国内外众多计划采用碳纤维的企业的需求有所放缓。维斯塔斯风电叶片用碳梁部分交由国内的供应商光威复材和江苏澳盛加工，有效带动了国内风电领域碳纤维需求，但目前国内碳梁加工仍处于风电大丝束进口约85%，碳梁出口约这种两头在外的局面。图14：2015-2021全球风电新增装机量图15：2015-2021全球风电叶片碳纤维需求资料来源：GWEC，市场研究部资料来源：CWEA，市场研究部15图16：2015-2021中国风电新增装机量图17：2016-2021中国风电叶片碳纤维需求资料来源：Wind，奥赛纤维，市场研究部资料来源：Wind，奥赛纤维，市场研究部碳碳热场部件需求高速增长驱动碳碳复材领域碳纤维需求上行。碳碳复材下游应用主要包括刹车盘市场、航天部件市场和碳碳热场部件市场。刹车盘市场、航天部件市场保持平稳发展。碳碳热场部件主要为单晶硅炉内的碳毡功能材料和坩埚、保温桶、护盘等，受碳达峰、碳中和目标推动，光伏企业隆基、晶科、中环、晶胜机电、晶澳大量采购单晶硅炉推动碳纤维需求上行。图18：2015-2021全球光伏新增装机量图19：2017-2021全球碳碳复材碳纤维需求资料来源：CPIA，市场研究部资料来源：CPIA，市场研究部16图20：2015-2021中国光伏新增装机量图21：2016-2021中国碳碳复材碳纤维需求资料来源：Wind，市场研究部资料来源：Wind，市场研究部2、需求：动力来自哪里？空间有多大？2.1、政策加码利好发展，国产化替代前景广阔碳纤维是军民两用材料，高端碳纤维自力更生是唯一途径。T800与M60J上规格碳纤维由于在国防军工领域具有重要应用，美日对我国采取严格的军事禁运，因此高性能碳纤维的国产自主化生产是唯一途径。近年来，我国推出了诸多新政策以促进碳纤维产业的发展，并且开始为碳纤维产业配套专项扶持基金。2017年4月，国家科技部下发十三五材料领域科技创新专项规划，规划提出要以高性能纤维及复合材料、高温合金为核心，突破结构与复合材料制备及应用的关键共性技术，提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力。2021年3月，十三届全国人大四次会议通过了《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035域加强碳纤维等材料的研发应用，各地政府密集出台相关政策支持碳纤维产业发展。2021年9月，科技部拟推动建立碳纤维及其复合材料国家技术创新中心，在政府引导下，联合碳纤维及复合材料企业、高校、科研院所，突破全产业链共性技术，突破关系国家长远发展和产业安全的关键技术瓶颈，支持碳纤维及复合材料企业实现技术、技术装备和产品创新。17表：2021年以来碳纤维产业政策密集出台《中华人民共和国国民经济和社会2021年3加强碳纤维、芳纶等高性能纤维及其复合材料、生物基和

发展第十四个五年规划和2035月生物医用材料研发应用

景目标纲要》2021年3月《吉林省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲战略性先进材料产业发展专项中发展低成本碳纤维复合材料关键制造技术及其在汽车、轨道客车和风电叶片产品上的应用；在完善区域创新布局中着力在吉林市突破碳纤维等创新发展方向2021年4月提出发展壮大碳基新材料，推进碳基合成新材料和高端碳材料制备等关键核心技术持续创新,积极开展结构材料等《山西省国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲下游领域的技术研发、产业化培育和市场化应用,家级碳基新材料研发制造基地。重点推进高端碳纤维千吨级基地等，打造国家级碳基新材料制造基地。重点发展高性能碳纤维技术，以及连续纤维增强预浸料及复合材料、树脂基复合材料、注塑用纤维增强特种工程塑2021年6《浙江省新材料产业发展“月规划》料复合材料等；突破纤维表界面成键化学的精准调控技术、高粘聚酯制备技术，多尺度、高精高效设计仿真技术，超高强度超高模量碳纤维等制备技术；围绕高性能碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、复合材料预浸料等领域培育3-5家国内领先的新材料企业。前沿新材料中将大力推动碳纤维T700T8002021年7《山东省十四五战略性新兴产极开展碳纤维T1000T1100、M60JM65JM40X月业发展规划》关，将威海、济宁、德州、泰安打造成为全国重要的碳纤维产业基地。资料来源：人民政府网，吉林省政府网，浙江省政府网，山西省政府网，山东科技咨询协会，市场研究部碳纤维国产化占比逐年提升由2015年的15%上升至年的47%，主要受益于产能扩张与技术水平提升带来的产能利用率增加。我国碳纤维行业前期“有产能，无产量”现象严重，产能利用率较低，虽然规划及在建产能较大，但实际产量却较少，主要由于涌入碳纤维行业的大多数企业在一些关键技术上无突破，生产线运行及产品质量不稳定导致。但随着碳纤维企业整体技术水平的不断提升，产能利用率呈现出不断增长的趋势。2021年国内达产率下滑或因吉林化纤、中复神鹰、新创碳谷的产能建设完成是在下半年或年底，正常生产时间不足。18图22：碳纤维国产化率情况图23：国内碳纤维产能与达产率情况资料来源：Wind，赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部2.2、双碳战略有望成为碳纤维行业需求增长的核心动力双碳战略推动光伏风电装机需求增长，风电叶片与单晶炉热场碳纤维应用有望成为需求增长核心动力。2021年全球已有多个国家提出了“零碳或碳中和”气候目标，双碳目标下以光伏和风电为代表的清洁能源加速发展。据GWEC预测，2021-2026年全球风电新增装机可达650.5GW，年均复合增长6.6%，其中海上风电新增装机，占比达，中国风电新增装机可达280GW，年均复合增长率。图24：2021-2026全球风电装机预计图25：2021-2026中国风电装机预计资料来源：GWEC，市场研究部资料来源：GWEC，市场研究部中电联《2021-2022年度全国电力供需形势分析预测报告》预测2022年国内风电新增规模可达50GW，据国家能源局统计2021年海风新增装机16.9GW，2022年第一季度风电新增装机7.9GW，我们预计2021-2026年中国风电装机19规模有望达到372GW，其中海上风电新增装机；在此基础上参考GWEC预测，我们预计2021-2026年全球风电新增装机规模有望达到725.4GW，其中海上风电新增装机规模160.7GW。图26：2021-2026全球风电装机预计图27：2021-2026中国风电装机预计资料来源：GWEC，人民资讯网，北极星电力网，国海证券研资料来源：GWEC，人民资讯网，北极星电力网，国海证券研究所究所据预测，2022-2025年全球光伏年均新增装机可达232-286GW，中国光伏年均新增装机可达83-99GW。参考中电联《2021-2022年度全国电力供需形势分析预测报告》预测2022年光伏新增规模有望达到90GW，国家能源局统计2022年一季度国内光伏新增装机13.2GW，我们预计未来全球及国内光伏装机量有望达到CPIA乐观预期。图28：2022-2030全球光伏装机预计图29：2022-2030中国光伏装机预计资料来源：CPIA，市场研究部资料来源：CPIA，市场研究部维斯塔斯风电叶片巧用拉挤板拼粘工艺促进碳纤维大规模使用，拉挤碳梁主要原材料为树脂及级24K、48K碳纤维。从风电叶片碳纤维发展历史看，最早采用经典的预浸料铺放，由于成本太过昂贵，通常用真空袋工艺，因此出现了生产效率低下，产品性能差等问题。后来借鉴玻璃纤维的工艺方法，采用多层织物真空灌注，但是不同于单丝直径较粗的玻纤的浸润性，要想灌透多层20的碳纤维织物，织物本身必须留出树脂的流道，这就导致织物需要特殊的技术，进而增加了成本，同时很难保证织物在树脂的冲击之下纤维的直线度，直接影响了复合材料的性能。当维斯塔斯采用了拉挤板拼粘方法后，无论性能还是成本都对预浸料铺放和多层织物灌注工艺展现出了压倒性的优势，碳纤维的用量飞速增长。据赛奥碳纤维，2019年风电叶片行业用碳纤维量超过2万吨，其中80%就是用于生产拉挤碳梁片材。据光威复材投资者调研纪要，风电碳梁的主要原材料为树脂及级24K、48K碳纤维。表：2014-2018年全球风电叶片用碳纤维年份碳纤维单价（美元/kg）制作单价（美元/kg）碳纤维用量（千吨）201423506201523501820161418182017141819.820181417.522图30：拉挤成型一般过程图31：拉挤成型工艺流程21维斯塔斯碳梁叶片制作技术核心专利年7月到期，其他厂商跟进有望提高碳纤维在叶片中渗透率。2002年7月19日维斯塔斯申请了《风力涡轮机叶片》专利（申请号CN02814543.7方法，其叶片主体采用玻璃纤维增强复合材料，叶片大梁采用碳纤维增强复合材料，相比传统制造技术有优良硬度和高强度同时又易于制造和低成本。2020年其他风电巨头如西门子歌美飒、Nordex等，均在新的机型中采用了碳纤维拉挤板制造与测试样机。据光威复材投资者问答称，专利保护的不是碳梁的制作，光威拥有碳梁自主专利技术，目前已开展对国内风电叶片碳梁的应用推广。图32：维斯塔斯风电叶片主体结构示意图风机大型化推动碳纤维在叶片中渗透率不断提高。据GWEC《全球叶片供应链报告》统计，2014-2019年全球平均风轮直径尺寸持续在增加。2014年直径为的风轮装机量最高，占据全球市场份额的49.5%2019年该产品份额下降至10.7%，风轮直径121m-140m成为主流产品，占全球市场份额的52.5%。驱动风轮直径增长的动力主要是：风电主机厂不断推出更大风轮直径的产品以降低LCOE(平准化度电成本即对项目生命周期内的成本和发电量先进行平准化，再计算得到的发电成本；陆上风电低风速区装机需求增加需要更大的风轮直径；以中国和欧洲为代表的风电叶片直径大于的海上风电装机需求增加。据艾朗科技招股书，维斯塔斯目前所有产品叶片大梁均采用碳梁；据明阳智能年报披露风机MYSE3.0-155开始在叶片中使用碳玻混合编织董事长薛忠民表示目前风电叶片主流的结构材料还是玻璃纤维，正在开发的米海上风电叶片必须使用碳纤维。影响碳纤维在风电叶片应用渗透率的关键因素或为碳纤维价格。据连云港中复连众复合材料集团有限公司专利《一种采用拉挤工艺制造的单向片材制造风机或辅梁可有效提高材料的拉伸强度和弹性模量，同时能够减少叶片材料使用量,节约材料成本。据赛奥碳纤维，2022年3月，株洲时代最新发布的TMT185叶片长度达91米，全部使用玻璃纤维并适配4.5MW到6.5MW机型。风电叶片企业非常清晰碳纤维的减重优势及趋势，年风电领域碳纤维需求同比增速放缓主要受制于成本。据北极星风力发电网预计，碳纤维降低到元下游厂商的接受度会比较高，有望迎来大规模应用。22图33：2016-2021中国新增陆上和海上风电平均单机容量资料来源：CWEA，市场研究部图34：陆地与海上风电2035年尺寸预计Expertelicitationsurveypredicts37%to49%declinesWindenergycosts2050》装机增长叠加碳纤维渗透率提升，我们预计2026年国内风电领域碳纤维需求有望达到12.69万吨。结合前文对风电行业需求端的分析，我们基于以下假设1）参照《基于工程经济学评估的风力机叶片长度设计》拟合结果与明阳智能风机叶片参数，假设风电叶片重量与长度关系为푦=0.527∗푥2.4732）参考北极星风力发电网数据，主梁占叶片重量的1/3，拉挤工艺中主梁纤维含量为75%）根据风能吸收公式푃=0.5휌푉3퐶∗2，风力发电机功率P正比于风电叶片长度R4）假设陆风平均单휋푅휂机容量按照每年0.5MW上升，海风平均单机容量按照每年6）据赛奥碳纤维估计年全球风电碳纤维用量中维斯塔斯2.5万吨，国内风电企业万吨，欧美其他风电企业0.35万吨，国内碳纤维用量2.25万吨，暂不考虑欧美其他风电企业国内碳纤维用量，估计2021年维斯塔斯国内碳纤维消耗预计，国外风电装机月3.92%，假设维斯塔斯维持市占率不变。23表：中国风电领域碳纤维需求测算年份2021E2022E2023E2024E2025E2026E陆风总装机功率（GW）485057.566.176.087.5陆风平均装机功率（MW）3.13.64.14.65.15.6陆风叶片长度（）566064687275陆风叶片重量（吨）111316182123碳纤维主梁重量占比25%25%25%25%25%25%陆风每MW碳纤维需求（吨）2.682.782.872.953.023.09陆风碳纤维渗透率1%5%6%7%8%9%陆风碳纤维需求（万吨）0.130.700.991.361.842.43海风总装机功率（GW）21.18.712.513.524.531.4海风平均装机功率（MW）5.66.67.68.69.610.6海风平均叶片长度（m）76838994100105海风叶片重量（吨）242934404652碳纤维主梁重量占比25%25%25%25%25%25%海风每MW碳纤维需求（吨）3.163.293.403.503.593.68海风碳纤维渗透率5%10%20%30%50%70%海风碳纤维需求（万吨）0.330.290.851.424.408.08海外维斯塔斯需求（万吨）1.801.871.942.022.102.18国内风电碳纤维需求（万吨）2.252.853.784.808.3412.69图35：2021-2026年国内风电领域碳纤维需求预计研究所双碳目标推动光伏装机增长，单晶炉碳碳热场材料需求增长带动碳纤维需求。光伏行业竞争激烈，成本压力显著，采用碳纤维制作的碳碳复合材料相比传统石墨材料具有更优异的保温性能、更高的强度、更好的韧性，且不易破碎，可有效降低生产能耗、提升设备使用寿命，从而降低整个生产的成本。碳碳复合材料热场部件主要包括坩埚、导流筒、保温筒、加热器等，是单晶拉制炉热场系统的关键部件，在性价比方面相比传统石墨材质展现出了非常大的优势。受24双碳目标推动光伏装机增长，2021年碳碳复材领域碳纤维同比增长162%。图36：碳碳复合材料预制体制造流程图37：碳碳复合材料热场部件在单晶炉中应用资料来源：金博股份招股书资料来源：金博股份招股书2021年碳碳复材领域碳纤维需求为8500吨，据全球碳纤维复合材料市场报告预测，未来4年碳碳复材领域全球碳纤维需求增速有望达到30%。图38：全球碳碳复材领域碳纤维需求预测资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部随着光伏装机增长以及碳碳热场部件渗透率增加，我们预计年中国碳碳热场领域碳纤维市场规模有望达到1）假设容配比为1.15据20202021年单晶硅片市占率情况，假设2022-2025年单晶硅片的市占率为98%）根据隆基股份2021年产能利用率情况，假设2022-2025晶硅片产能利用率分别为65%/60%/60%/60%）根据金博股份招股书，随着单晶硅拉制炉容量的快速增大，热场尺寸也随之增大，假设2020年热场尺寸为26英寸，直径每年增加1英寸，坩埚密度和厚度不变，则坩埚重量随直径扩大而相应扩大，假设热场其他部件重量同坩埚重量等比例扩大；（）由于热场尺寸不断增大，单晶炉产出提升，根据包头美科二期建设数据，假设每GW所需单晶炉从2020年的约台，逐年下降5台，至2025年65）根据金博股份招股书，坩埚消耗量为2件年、导流筒消耗量为0.67件年、保温筒消耗量为件年、加热器消耗量为3件）根据金博股份招股书给出的252019与2020年各产品的测算渗透率，预计2020年碳碳复合材料坩埚渗透率为95%，并每年增加、导流筒渗透率为60%，并每年增加、保温筒渗透率为，并每年增加、加热器渗透率为5%，并每年增加1%）假设2021年存量硅片改造比例为20%，并每年减少2%9）根据奥赛纤维《美元千克，即14.36万元10）根据金博股份招股书，假设碳碳复材中碳纤维占比90%。26表：中国碳碳热场领域碳纤维市场规模测算2021E2022E2023E2024E2025E全球光伏新增装机量(GW)1702402753003301.151.151.151.151.15单晶硅片市占率94.8%96.0%97.0%98.0%98.0%单晶硅片产能利用率70%65%60%60%60%中国单晶硅产能全球占比98%98%98%98%98%中国单晶硅片产量（GW）182260301331364中国单晶硅片产能（GW）259399501552607中国单晶硅新增产能（GW）711401025155每GW8580757065坩埚（千克/4346505357导流筒（千克/2223252728保温筒（千克/75818793100加热器（千克/3336394144单个热场重量（千克/174187200214229/年）22222每年消耗量导流筒（件/保温筒（件/0.670.670.670.670.670.670.670.670.670.67加热器（件/3333396%97%98%99%100%碳碳复合材料渗透率65%60%70%75%80%85%65%70%75%80%6%7%8%9%10%坩埚（吨）249504371189204导流筒（吨）841821427687

保温筒（吨）272591464250286

加热器（吨）1228241316合计（吨）61713051002529592坩埚（吨）18272876366540764490导流筒（吨）207348470552639保温筒（吨）6691130153518102106

加热器（吨）133241348431522合计（吨）28364595601868697758坩埚（吨）138173239261245导流筒（吨）6987119131122保温筒（吨）242303417458429

加热器（吨）107134185203190合计（吨）5576989601053986中国碳碳复合材料需求（吨）40106598797984509336

中国碳碳复合材料领域碳纤维需求（吨）36095938718176058403

碳碳复材领域碳纤维单价（万元/14.3614.3614.3614.3614.36

中国碳碳复合材料领域碳纤维市场规模（亿元）5.188.5310.3210.9212.07资料来源：CPIA，隆基绿能公告，前瞻经济学人，大连连城数控机械有限公司官网，北极星太阳能光伏网，中国光伏（2021年版）产业发展路线图，金博股份公告，智研咨询，市场研究部注：以1美元人民币进行换算27图39：2021-2025年国内碳碳复材领域碳纤维需求预计资料来源：CPIA，隆基绿能公告，前瞻经济学人，大连连城数控机械有限公司官网，北极

星太阳能光伏网，中国光伏（2021年版）产业发展路线图，金博股份公告，智研咨询，市场研究部2.3、商用航空静待恢复，军用航空及航天市场稳定增长新冠疫情过后航空航天领域碳纤维需求有望恢复。航空航天领域碳纤维复合材料主要应用于飞机的结构，除了通过减重显著降低飞机的燃油成本，还能克服金属材料易疲劳不耐腐蚀的缺点从而增强飞机的耐用性。航空航天领域碳纤维需求主要集中在商用飞机和公务机，受新冠疫情影响，商用飞机和公务机碳纤维用量由20191.86万吨，占比下降至202148.1%，叠加波音787被查出存在生产缺陷并暂停交付影响，国际航空专家预测商用航空飞机需求2025年有望恢复。军用飞机、直升机、无人机、通用飞机、航天领域仍保持稳定增长。目前高性能大丝束已经应用于航空航天市场，例如德国西格里的大丝束预浸料已经开始在空客350上使用，成本的降低有助于需求的增长。28图40：2021年全球航空航天碳纤维需求（吨）图41：全球航空航天碳纤维需求预计资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部图42：复合材料在航空产品应用占比持续增长资料来源：中简科技招股书，中航工业复合材料技术中心以碳纤维复材为主的复合材料在航空产品渗透率持续提升。据《新型碳纤维在战斗机和直升机的机体，机翼、蒙皮和刹车片等。据《碳纤维复合材料的性能A380机身有大约的复合材料，其中碳纤维复合材料约22%。据中国商飞《复合材料在大飞机主承力结构上的应用与发B787客机是世界上第一款将复合材料应用于机翼和机身主承力结构的大型民机，复合材料单机用量约25吨，占全机结构重量的50%左右，所用碳纤维为日本东丽研发的第三代增韧环氧复合材料T800S/3900-2B，据东丽产品手册T800S碳纤维包含12K与两种规格。29图43：波音B787机身材料应用情况资料来源ExperimentalNumeriacalStudiesofIntralaminarCrackinginPerformanceComposites》随着C919和C929的量产，我们预计2025年中国航空航天领域碳纤维需求有望达到3462吨，对应市场规模16.58亿元。我们基于以下假设对中国航空航天1）根据奥赛纤维《全球碳纤维复合材料市场65%）参考航空航天碳纤维趋势，假设每年需求增加）根据奥赛纤维《全球碳纤维复72美元4）据中国商飞预计，假设C919）据中航工业发展研究中心《民用飞机中国市场预测年报2021-2040》对需求的分析，我们预计年C929销量有望达到406）据《军机+航天航空+C919空重吨，碳纤维复材占比C929空重吨，复合材料占比50%，假设碳纤维复材占比47.5%。30表10：中国航空航天领域碳纤维市场规模测算2021E2022E2023E2024E2025E2026E单机重量（吨）424242424242碳纤维复材比例12%12%12%12%12%12%C919单机碳纤维消耗量3.283.283.283.283.283.28销量（架）2050100100100100碳纤维需求量（吨）65.52163.80327.60327.60327.60327.60单机重量（吨）110110110110110110碳纤维复材比例47.5%47.5%47.5%47.5%47.5%47.5%C929单机碳纤维消耗量33.962533.962533.962533.962533.962533.9625销量（架）0000040碳纤维需求量（吨）000001359中国民航碳纤维需求量（吨）65.5163.8327.6327.6327.61686.1中国军用碳纤维需求（吨）193422342534283431343434航空航天碳纤维总需求（吨）200023982862316234625121航空航天碳纤维单价（万元/47.8847.8847.8847.8847.8847.88中国航空航天碳纤维市场规模（亿9.5811.4813.7015.1416.5824.52+航天航空+2021-2040飞，立鼎产业研究网，市场研究部注：以1美元人民币进行换算图44：2021-2026年国内航空航天领域碳纤维需求预计+航天航空+（2021-20402.4、体育休闲及汽车领域需求或稳定增长，压力容器有望保持较高景气度据赛奥碳纤维预计，体育休闲领域碳纤维需求有望保持年均复合增长率。体育领域碳纤维主要用于球杆球拍、滑雪杆、自行车及钓鱼竿等，通常每年按31照4%-5%稳定增长。年受疫情影响，群体运动器材大幅下滑，个人运动休闲器材有所上升，整体增速有所回落。2021年，部分国家开始放开群体运动，体育器材需求回升，全球需求由2020年的1.54万吨增加至2021年1.85万吨，同比增长20.13%。据赛奥碳纤维预计，后续有望保持年均复合增长。图45：2021年全球体育休闲碳纤维需求图46：全球体育休闲碳纤维需求预计（吨）资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部双碳目标促进汽车节能减排，据赛奥碳纤维预计汽车领域碳纤维需求有望达到10%年均复合增长。碳纤维复合材料应用于汽车领域具有质量轻、强度高、抗冲击性好、减震隔音性能高的优势。同时还可以提高汽车集成度，减少零部件，有助于降低汽车生产线投资规模。当前碳纤维复合材料在汽车领域应用进程缓慢的主要原因是成本较高。2021年的市场需求为9500吨，对比2020年的12500吨，降低3000吨，其主要原因是宝马公司在2020年底停产复合材料车型I8，在年7月停产了。从全周期轻量化价值出发，碳纤维复材除了节能降本外，在绿色环保方面十分有优势，当前有从赛车、豪华车逐步扩大应用的趋势。2020年推出的雪佛兰C8车架部分采用了弧形拉挤的碳纤维复合材料。2021年3月，廊坊的飞泽复材为蔚来ES6（中国第一款批量采用碳纤维的车款）生产的5万套碳纤维复材后地板开始下线。图47：HCR碳纤维车身图48：全球汽车碳纤维需求预计（吨）资料来源：盖世汽车社区资料来源：奥赛碳纤维，市场研究部32据赛奥碳纤维预计，全球压力容器领域碳纤维需求有望达到20%年均复合增长率。高压气态储氢是目前唯一商用的储氢技术，正不断朝着轻质高压、高质量/体积储氢密度方向发展。为推进氢能技术产业化，2018-2020年国家重点研发计划启动实施“可再生能源与氢能技术”重点专项。其中科技部通过“可再生能源与氢能技术”重点专项部署了个氢能研发项目，研发经费投入约5亿元。年月，斯林达车用型储氢瓶通过三新评审，成为国内首家通过“三新”评审的车用压缩氢气塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶制造厂家。根据相关政策以及预测，2022年，中国将至少新增辆氢能源车，据美国能源部测算，高压氢气瓶采用碳纤维要实现规模经济效益需要性能达到或以上的同时价格达到美元/kg。图49：型碳纤维缠绕储氢瓶结构图50：全球压力容器碳纤维需求预计IV型储氢瓶用复合材料及制备工艺》资料来源：奥赛碳纤维，市场研究部国内压力容器碳纤维年需求约3000吨，其中呼吸气瓶用量约600吨，天然气气瓶约500吨，储氢气瓶约1900吨，氢气瓶领域应用有望成为未来主要增长点。图51：国内压力容器碳纤维需求结构（吨）资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部33截至2025年我国氢燃料电池汽车总计规划推广数量达6.6万辆，有望全部落地助推氢能产业发展。年8~12月，国内五大氢燃料电池汽车示范城市群落地，山东省“氢进万家”科技示范项目正式实施。从各个示范城市群的规划目标来看，到年，预计可以推广超3.8万辆氢燃料电池汽车。据高工氢电统计，截至到2025年，我国氢燃料电池汽车总计规划推广数量可达万辆。表：全国各地燃料电池汽车推广规划/辆《北京市氢能产业发展实施方案（2021-20252023202530007000《河北省氢能发展十四五”2022年10002025年9000《上海市加快新能源汽车产业发展实施计划（2021-20252025年10000《浙江省加快培有氢燃料电池汽车产业发展实施方案》2025年4100《山东省氢能产业中长期发展规划(2020-2030)》2022年2025年30007000《天津市氢能产业发展行动方案（2020-2022)》2022年1000《重庆市氢燃料电池汽车产业发展指导意见》2022年2025年800700《六安市氢能产业发展规划(2022-20252025年699《内蒙古自治区十四五”氢能发展规划》2025年5000《苏州市氢能及燃料电池产业发展规划》2025年3000《氢能产业发展规划（2019-20302022年2025年30001000《佛山市南海区氢能产业发展规划（2020-2035)》2025年6000《深圳市氢能产业发展规划（2021-20252025年1000资料来源：高工氢电、市场研究部燃料电池示范城市群落地促进氢气瓶下游厂商备货，重卡渗透率提升驱动单车氢气瓶用量提升。据北极星储能网2021年燃料电池汽车销售1881辆，据高工氢电统计，2021年中国市场氢燃料电池车载储氢系统出货4129套，同比增长67.85%；车载储氢瓶出货量为30284支，同比增长122.43%，燃料电池示范城市群的落地促进了氢气瓶下游厂商备货，同时重卡渗透率提升驱动单车氢气瓶用量提升，使得车载储氢系统出货量高于燃料电池汽车销售量，车载储氢瓶出货量同比增速高于车载储氢系统。据高工氢电预计，年国内氢燃料电池汽车销量在1.1万辆，对应车载储氢系统配套数量将达到1.1万套。随着燃料电池汽车渗透率提升，我们预计2025年中国压力容器碳纤维需求有望达到7993吨。我们基于以下假设对中国压力容器领域碳纤维需求进行测算：（1）参照赛奥碳纤维与宁波材料所数据，假设乘用车碳纤维用量约为75kg/辆，商用车碳纤维用量约为320kg/）据北极星储能网，2021年燃料电池商用车销售1881辆，截至2021年底累计销售燃料电池商用车近90002022年3月日发改委发布《氢能产业发展中长期规划（2021-2035年规划2025年燃料电池汽车保有量达5）据高工氢电，到年我国氢燃料电池汽车总计规划推广数量达6.6万辆，假设2022-2025年规划燃料电池汽车推广数量完全落地，对应2023-2025年燃料电池商用车销量每年增5）考虑2022年434氢能版乘用车，假设2022-2025年在燃料电池汽车中销量产比可达）据赛奥碳纤维，假设呼吸气瓶及天然气气瓶碳纤维需求维持每年10%稳定增长。表12：中国压力容器领域碳纤维需求测算结果2021E2022E2023E2024E2025E188111000132001584019008燃料电池商用车销量（辆）25.7%585%20%20%20%单量商用车储氢碳纤维需求量（kg）320320320320320商用车储氢纤维需求总量60235204224506960830500100020004000燃料电池乘用车销量（辆）100%100%100%单量乘用车储氢碳纤维需求量（kg）75757575750.0037.5075.00150.00300.00乘用车储氢纤维需求总量（吨）19003558429952196383燃料电池车储氢碳纤维需求总量（吨）11001210133114641611呼吸气瓶及天然气气瓶碳纤维需求（吨）30004768563066837993中国压力容器碳纤维需求（吨）压力容器碳纤维价格（万元/15.9615.9615.9615.9615.964.797.618.9910.6712.76压力容器碳纤维市场（亿元）资料来源：中国发展改革委员会，赛奥碳纤维，宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高工氢电，北极星储能网，市场研究部预测注：以1美元人民币进行换算图52：2021-2025年国内压力容器领域碳纤维需求预计资料来源：中国发展改革委员会，赛奥碳纤维，宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高工氢电，北极星储能网，市场研究部预测2.5、各领域应用性能要求存在差别，2025国内市场空间有望达到230亿元从下游应用看，不同领域对碳纤维的性能要求有一定区别，参考东丽产品应用领域，以T700级应用范围最广。35表13：东丽公司不同碳纤维型号应用领域产品型号航空航天城市空中交通汽车火车船舶压力容器管道电缆医疗土木体育工程用品T300-1K√√√√T300T300-3K√√√√√√√T300-6K√T300B-1K√√√√T300BT300B-3K√√√√√√√T300B-6K√T400HBT400HB-3KT400HB-6K√√T700SC-6K√√T700SCT700SC-12K√√√√√√√√√√√√T700SC-24K√√√√√√√√T700GCT700GC-12K√√√T800SCT800SC-12KT800SC-24K√√√√√√√√√√√√T800GCT800GC-24K√√T800HBT800HB-6KT800HB-12K√√√√√√√T830HBT830HB-6K√√T1000GBT1000GB-12K√√T1100GCT1100GC-12K√√√T1100GC-24K√√√√√T1100SCT1100SC-12KT1100SC-24K√√M35JBM35JN-6K√M40JBM40JB-6KM40JB-12K√√√√√√√M46JBM46JB-6KM46JB-12K√√√√√√√√√√√√M50JBM50JB-6K√M55JBM55JB-6K√√√√M60JBM60JB-3KM60JB-6K√√√M30SCM30SC-18K√√资料来源：东丽官网，市场研究部结合前文对各个应用领域需求端的分析，我们基于以下假设对碳纤维具体空间进行测算：量的层面主要假设为：据赛奥碳纤维，混配模成型、建筑及其他领域有望维持10%年均复合增速。价的层面主要假设为：假设价格2022-2025年维持不变，据赛奥碳纤维，航空36航天、风电领域碳纤维单价分别为72美元，体育休闲及其他碳纤维单价为美元，建筑和压力容器领域碳纤维单价为24美元，汽车、混配模成型和碳碳复材领域碳纤维单价为美元/kg。表14：国内碳纤维市场测算2021A2022E2023E2024E2025E航空航天碳纤维需求（吨）20002398286231623462航空航天市场空间（亿元）9.5811.4813.7015.1416.58风电叶片碳纤维需求（吨）2254628517378284801283359风电叶片市场空间（亿元）

体育休闲碳纤维需求（吨）25.1931.8642.2653.6493.132692328269296833116732725体育休闲市场空间（亿元）49.4151.8954.4857.2060.06汽车碳纤维需求（吨）24622708297932773605汽车市场空间（亿元）3.543.894.284.715.18压力容器碳纤维需求（吨）30004768563066837993压力容器市场空间（亿元）4.797.618.9910.6712.76混配模成型碳纤维需求（吨）46155077558461436757混配模成型市场空间（亿元）6.637.298.028.829.71碳碳复材碳纤维需求（吨）36095938718176058403碳碳复材市场空间（亿元）5.188.5310.3210.9212.07建筑碳纤维需求（吨）38464231465451195631建筑碳纤维市场空间（亿元）6.146.757.438.178.99其他碳纤维需求（吨）50455550610467157386其他市场空间（亿元）9.2610.1911.2012.3213.56总计碳纤维需求（吨）7404687455102506117883159320总计市场空间（亿元）119.71139.49160.68181.60232.02CPIA，隆基绿能公告，前瞻经济学人，大连连城数

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空+2021-2040宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高工氢电，北极星储能网，赛奥碳纤维，市场研究部预测注：以1美元人民币进行换算37图53：2025年国内碳纤维需求结构预计（万吨）图54：2025年国内碳纤维市场结构预计（亿元）极星风力发电网，，隆基绿能公告，前瞻经济学人，大连极星风力发电网，，隆基绿能公告，前瞻经济学人，大连连城数控机械有限公司官网，北极星太阳能光伏网，中国光伏（2021年版）产业发展路线图，金博股份公告，智研咨询，《军机+航天航空+中国市场预测（2021-2040中国发展改革委员会，宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高连城数控机械有限公司官网，北极星太阳能光伏网，中国光伏（2021年版）产业发展路线图，金博股份公告，智研咨询，《军机+航天航空+中国市场预测（2021-2040中国发展改革委员会，宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高工氢电，北极星储能网，赛奥碳纤维，市场研究部工氢电，北极星储能网，赛奥碳纤维，市场研究部图55：2021-2025年国内碳纤维需求预计图56：2021-2025年国内碳纤维市场规模预计北极星风力发电网，CPIA，隆基绿能公告，前瞻经济学人，北极星风力发电网，CPIA，隆基绿能公告，前瞻经济学人，大连连城数控机械有限公司官网，北极星太阳能光伏网，中国光伏（2021年版）产业发展路线图，金博股份公告，智研+航天航空+用飞机中国市场预测（2021-2040大连连城数控机械有限公司官网，北极星太阳能光伏网，中国光伏（2021年版）产业发展路线图，金博股份公告，智研+航天航空+用飞机中国市场预测（2021-2040研究网，中国发展改革委员会，宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高工氢电，北极星储能网，赛奥碳纤维，国海证券研究网，中国发展改革委员会，宁波材料所，国际氢能网，IT之家，高工氢电，北极星储能网，赛奥碳纤维，国海证券研究所研究所3、供给：技术进步跨越低达产率阶段，国内头部38公司大规模扩产碳纤维产业发展形成大丝束、小丝束两种技术路线与标准模量、中高模量两个割裂市场。国际碳纤维行业发展始于2060年代以日本和英国为主导的实验室技术开发，至70年代应用于体育休闲与航空航天结构件。在商业飞机领域应用实现重大突破，单线产能达到千吨每年，东丽公司开发完成了大部分现有产品型号。年代卓尔泰克开始研发并推进低成本大丝束在工业领域的应用，形成了高性能小丝束和低成本大丝束两种技术路线，同时碳纤维行业开始了大规模并购整合，进入平稳发展期，至21世纪年代碳纤维的应用急剧扩大，产业进一步整合。国内碳纤维行业早期在实验室进行技术研发产量较低，技术引进持续受到封锁限制，一直未能实现大规模工业化生产，至20年代基本停滞。21世纪初欧美对中国以上采取禁运措施，国内碳纤维企业大干快上，将实验室技术简单放大扩充产能，整体效果不佳。21世纪年代以来国内碳纤维企业由40余家逐渐变为10余家，具备核心工艺技术的企业获得了较大的发展，形成了国内中高模量产品自产，标准模量与国际巨头充分竞争的市场格局。图57：碳纤维行业发展史台湾台塑与英国皇家航空研究英国Hawker的鹞式Hitco公司合东丽研制成所研制出PAN基高飞机AV8B机翼与机美国使用碳纤维制作，进入碳纤功高强中模模量碳纤维身开始使用碳纤维碳纤维T800造高尔夫球杆维行业东丽研制成功中强高模碳纤维M60卓尔泰克与世界最大风电设备商维斯塔斯达成大丝束碳纤维长期供应协议空客A350交付卡塔尔航空，碳纤维复合材料占比53%19641969197219世纪80年代198419892007201419591962197019721975198219841986199420012014日本大阪工业试验所近藤昭男发明PAN基碳纤维制备技术长春应用化学所开展聚丙烯腈基碳纤维的研制东丽碳纤维首次在Olympic公司使用民用货机B707扰流东丽碳纤维制造鱼板使用竿国防科委张爱萍主任主持7511会议，部署碳纤维研究工作，1981年建成碳纤维试制能力1.5～2.0吨/年东丽T300开始应用于B757、B767及航天飞机上海碳素厂试吉林化学工业卓尔泰克开始师昌绪先生给图引进美国公司引进英国在大丝束领域江泽民主席写Hitco碳化设RK公司年产开展研制开发了关于加速开备被美国国防100吨（12K）发高性能碳纤部否决的碳化线，维的请示报告1990年经多次试车碳化炉仍无法开车东丽收购卓尔泰克，研制成功高强中模T1100G及其预浸料3.1、跨越低达产率阶段，国产碳纤维开启产能扩张国内企业达产率已趋近国际水平，2021年经产能扩张全球占比已达30.6%去中国碳纤维行业达产率低的现象比较严重，产能利用率远低于国际水平，主要原因是核心工艺技术掌握不足，大部分企业尚达不到T300的水平，产品技术含量低、质量较差。近些年随着自主研发的突破产能利用率不断上升，已经从2015年的10.5%达到了2020年的，2021年达产率略有下滑主要系吉林化纤、中复神鹰、新创碳谷的产能建设完成是在下半年或年底，正常生产时间不足所致。从2020年来看，正常开车的企业达产率通常在65%以上，甚至有些企业已经达到90%。在达产率方面已经跨越了低达产率的历史阶段，趋近国际水平，经2021年产能扩张全球占比已达30.5%。39图58：中国碳纤维产能与全球产能占比图59：中国碳纤维达产率不断接近国际水平资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部注：产能按照12K口径统计，与实际产量存在一定误差，但也能一定程度上反映产能利用率水平图60：2021年碳纤维行业主要公司产能（万吨）资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部碳纤维景气度走高，国际巨头进行了一定的产能扩张。碳纤维行业目前产能集中度较高，2021年CR5为57.1%。在全球需求的持续增长下，国际巨头也进行了一定的产能扩张。东丽旗下卓尔泰克继2021年6月碳纤维产能由1张到1.3万吨后，于月18日宣布注资1.3亿美元扩张产能至2万吨，计划于2023年1月完成。2021年5月韩国晓星宣布新建一条年产吨碳纤维生产线，预计将于年建成投产达到吨总产能，远期计划年达到2.4万吨总产能。国内碳纤维企业持续扩产，或改变世界碳纤维产能格局。年国内企业吉林化纤集团碳纤维产能增长近1.6万吨含收购江城的产能)，常州新创碳谷新建产能6000吨，中复神鹰扩产80002000吨，整体扩产近3.2万吨。40图61：全球碳纤维产能及后续扩产计划资料来源：赛奥碳纤维，市场研究部3.2、规模化、技术改进与设备国产化驱动成本优化碳纤维行业规模效应显著，产能扩张可有效降低单位生产成本。碳纤维生产成本主要包括原丝生产成本和碳化成本，生产1kg碳纤维需要消耗2.1至2.2kg原丝。原丝生产成本主要包括原材料成本、能源成本、人工成本和制造成本，碳纤维生产成本构成也类似。据《基碳纤维制备成本构成分析及其控制探讨》2010，某吨年原丝产线单位成本为4.784万元吨，规模上升至3500吨/年时单位成本可下降至为3.807万元吨。据《LowCostCarbonOverview》，碳纤维产线规模化可以使得碳纤维生产总成本降低2.03磅，规模化降本占原总成本比例可达21%。41图62：某吨年原丝产线生产成本构成（万元吨）图63：碳纤维规模化前成本构成（美元磅）图64：碳纤维规模化后成本构成（美元磅）资料来源：ORNL，市场研究部资料来源：ORNL，市场研究部碳纤维工艺复杂生产壁垒高，技术优化可有效降低单位生产成本。碳纤维生产主要分两步：第一步是原丝的制备，包括聚合和纺丝；第二步是原丝的预氧化和高温碳化，即碳纤维的制备。预氧化使得线性分子链转化为耐热的梯形结构，使其在高温碳化时不熔不燃和保持纤维形态；碳化则是形成碳纤维，若制备高模量石墨纤维还需在氩气中对已碳化的碳纤维再进行高温石墨化处理。碳纤维降本通常以新原料、新技术和新工艺为方向，新原材料主要探索聚丙烯腈以外的原丝来制作碳纤维，新工艺通过干喷湿纺与大丝束碳纤维的方式提高生产效率，新技术研究提高原液浓度、加快聚合及纺丝速度，降低预氧化与碳化能耗的方法。例如中复神鹰大规模应用的干喷湿纺工艺具有纺丝速度快、碳化时间短、生产效率高等优点，在高性能小丝束碳纤维生产方面有效降低了成本，荣获2017年国家科技进步一等奖。42图65：干喷湿纺工艺国内碳纤维厂家及设备商逐渐掌握核心工艺技术，国产化有望降低设备投资。碳纤维进口设备价格通常为国产设备倍。绝大部分欧美设备厂家对碳纤维的工艺、生产与维护的理解并不深入，主要是因为碳纤维生产商在与设备商的合作中对技术保密，只对设备方提出基本要求，待设备交付后再根据自己的技术经验进行一定的改造，技术的核心部分通常会在改造上，所以国际碳纤维巨头技术不断地进步，而一些欧美厂家的设备却极少有改进。国内碳纤维厂家通过多年使用欧美设备，自行改造解决大量工艺适配性问题，有些逐渐成为了设备专家。据光威复材、精功科技公告，光威复材子全资公司光威精机具备成套生产设备的设计、制造和安装以及生产线的建设的能力，可自产氧化炉、高温碳化炉、低温碳化炉、预浸料设备、涂胶机、混合反应釜等；精功科技通过与德国、意大利设备商合作和持续自主研发投入，已经具备千吨级成套碳化线交钥匙能力，2020年底交付吉林精功大丝束碳化线基本接近全国产，2020年初顺利交付韩国2000吨级碳纤维生产线预氧炉设备，风速均匀性和温度均匀性两项关键技术指标达到国际一流水平。图66：精功科技碳化线预氧炉图67：精功科技碳化线低碳炉资料来源：精功科技官网资料来源：精功科