碳纤维前端模块行业发展基本情况

碳纤维前端模块行业发展基本情况

碳纤维下游需求占比从碳纤维下游需求量来看，2021年我国对碳纤维需求占比较高的领域是风电叶片与体育休闲，需求量占比分别是36%、28%，在航空航天领域占比仅为3%。未来随着我国碳纤维技术的提升以及航空航天的发展，碳纤维需求量将会进一步扩大。碳纤维行业发展情况广义的碳纤维行业包含碳纤维原材料、碳纤维复合材料以及碳纤维复合材料制品等细分领域，碳纤维产业链则包含从天然能源到终端应用的完整制造过程。行业产业链中下游的碳纤维复合材料应用环节，直接上游为碳纤维原材料及树脂材料，下游应用领域包括交通装备及其他工业、医疗健康、体育健康、民用航空及建筑加固等领域。复合材料一般由基体和增强材料两部分组成。基体材料主要起支撑和保护增强材料的作用；增强材料作为复合材料的主要承力组分，是复合材料强度和刚度的主要来源，增强材料多为纤维材料。按基体材料的类别可分为无机非金属基复合材料、金属基复合材料和树脂基复合材料，按增强纤维类别可分为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等复合材料。高性能纤维主要用作增强体来制造轻质高强的高性能复合材料，在提高材料效率和节能减排上体现出巨大经济效益。根据《中国新材料产业发展报告（2020）》，碳纤维复合材料是目前用得最多也是最重要的一种高性能纤维复合材料，随着碳纤维生产工艺技术持续提升，碳纤维产业日趋成熟，在今后较长的时间内，其主导地位仍不可能被替代。与传统结构材料相比，碳纤维复合材料具有耐腐蚀、抗疲劳、耐高温、膨胀系数小、可设计性强、易于大面积整体成型加工等优点。因而，碳纤维增强的树脂基复合材料是当代先进复合材料发展主流。树脂材料在复合材料中作用是将碳纤维粘结，固定纤维位置并提升复合材料层间剪切性能，同时传递纤维应力并保护纤维避免磨损和腐蚀。树脂的性能会直接影响碳纤维复合材料的结构强度与刚度、使用温度、断裂韧性和耐湿热老化等制品使用性能；另一方面，应用需求的升级，对树脂材料也提出了更高的阻燃、低温快速固化等新要求，将进一步推动树脂功能化改性与技术创新，对碳纤维复合材料的应用与发展起着重要作用。中国碳纤维行业市场回顾碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，在可量产纤维材料中性能最佳，是目前工程上可以大规模应用的比强度最高的材料，其具有优异的物理、化学性能，在及民用领域都有着广泛的应用，被称为21世纪的黑色黄金。2022年，在国内新冠疫情反弹、国际地缘冲突等背景下，发展面临的风险挑战不断，原油价格高位大幅波动，下游需求持续低迷，化纤行业总体生产经营形势严峻。碳纤维产业受下游需求稳定增长支撑，在风电、光伏、氢能储运等领域应用不断拓展，行业整体保持较好发展。进入碳纤维行业的主要壁垒（一）碳纤维行业技术壁垒碳纤维复合材料行业具有较高的技术壁垒。首先，复合材料产品制造是以设计为主导，材料为基础，综合成型制造、工艺检测、结构分析、实验验证等多学科知识的系统工程，具有跨专业、多技术融合的特点。其次，碳纤维复合材料用途广泛，但客户定制化程度高，需要依据丰富的专业经验在可实践前提下及时响应客户需求。此外，在碳纤维复合材料及制品的应用中，行业内企业经过长时间的积累形成了各自的复合材料数据库及仿真应用平台，打造自身的研发体系和生产体系，构建了独特的竞争优势和准入门槛，因此形成了较高的技术与经验壁垒。（二）碳纤维行业人才壁垒由于碳纤维复合材料产品一般具有产品、工艺多样化、单件加工、关键环节较多等特点，在生产制造过程中需要一批技术经验丰富、工艺操作娴熟的生产型人才。同时，复合材料生产与应用融合了材料学、机械制造、软件分析等学科知识，培育具备多领域专业知识、深度掌握核心技术的复合型人才也需要较长时间的积累。稳定、高质量的研发力量能够有效保障企业日常研发工作有序开展、研发计划如期执行、研发成果满足要求。此外，采购、销售团队的专业素质、市场洞察力、与客户及供应商日常协调维护需较长时间的沉淀积累。行业新进入者较难在短时间内获得并积累一批具备丰富制造技术经验、拥有各类专业素养的优秀人才，从而形成了较高的人才壁垒。（三）碳纤维行业客户资源壁垒碳纤维复合材料下游客户包含轨道交通、民用航空、高端医疗影像等高精尖装备及高端体育健康器械客户，对产品性能、稳定性等方面要求较高，且具有定制化的需求，较为看中复合材料企业的技术开发能力、产品质量管理水平、经验积累情况等。多数碳纤维预浸料、制品的应用领域下游客户均对供应商实行严格的认证机制，且验证期耗时较长，通常从技术开发到量产耗时数月甚至数年时间。目前，优质的国内碳纤维复合材料及制品生产商较少，碳纤维产品下游应用客户与生产企业间建立了长期合作关系，合作粘性较强，碳纤维复合材料及制品生产企业一旦进入客户的供应商体系后稳定性较好，从而形成较高的客户资源壁垒。碳纤维市场规模碳纤维行业属于国家战略性新兴产业，在轻量化市场具有广阔的发展前景，在国防安全、航空航天等板块具有不可替代的优势。中国碳纤维市场规模从2017年的38．1亿元增长至2021年的106．4亿元，年均复合增长率达29．3%，一直保持增长趋势。相关研究机构预测，2023年中国碳纤维市场规模将达153．7亿元。政策大力推进碳纤维行业发展近年来，我国陆续出台了一系列鼓励政策对碳纤维行业的发展给予了巨大的政策支持。一方面，《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年远景目标纲要》《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》等长期统筹规划的出台，明确了碳纤维的重要战略地位和发展方针，为碳纤维行业的发展提供了长期驱动力。另一方面，如《原材料工业三品实施方案》《关于化纤工业高质量发展的指导意见》等政策持续引导并进一步提升碳纤维材料重点品种的关键生产和应用技术，促进碳纤维及其复合材料的开发，提升行业产业化水平，拓宽材料应用领域。由于我国碳纤维相关技术起步晚于国外等因素，长期以来，国内碳纤维市场中进口碳纤维的供给量远超国产碳纤维。2020年以来受全球新冠疫情的影响，全球贸易整体受到较大冲击，国外碳纤维出口国内的难度加大，国内碳纤维市场整体呈现供不应求的局面。随着我国碳纤维技术水平的提高，我国逐渐打破日本、美国的市场垄断，国产化进一步推进。2021年碳纤维国产化率水平已达47%，较2020年提升9个百分点。预计未来将加快国产化脚步，降低对外依赖程度。下游应用市场广阔，有望带动碳纤维需求量上涨碳纤维因其性能优异，广泛用于风电叶片、体育休闲、航空航天等领域，下游市场前景广阔。我国碳纤维应用市场中，风电叶片、体育休闲及碳碳复材领域应用较多，三者合计占比达到75．4%。其中，风电叶片是我国碳纤维最大消费市场，占碳纤维消费总量的36．1%，风电叶片中的主梁帽、蒙面表皮、叶片根本、叶片前后边缘防雷系统等部位均需要用到碳纤维材料，以大幅减轻叶片重量，减少作用在支撑梁上的受力和扭矩等。风电叶片作为碳纤维最大的应用市场，近年来，在全球能源转型驱动下，全球风电行业发展迅速。2021年全球风电新增装机93．6GW，累计装机容量达到837GW，同比增长12．4%。其中，我国是全球风电装机规模最大地区，在双碳战略及能源改革大背景下，我国不断推进风电行业发展，加快风电领域技术升级。从装机容量看，2022年我国新增风电装机37．63GW，累计装机规模达到365．4GW，同比增长5．41%，是全球规模最大的风电市场。风电也逐渐成为我国新能源发电的重要组成部分。2022年全口径发电量累计83886．3亿千瓦时，同比增长3．41%。其中，风电全年累计发电6867．2亿千瓦时，同比增长12．3%，占全口径总发电量的8．19%，风电发电规模占比不断提升。未来，随着风力发电机率持续增大，特别是海上风机需求刺激下，风电大型化趋势日益明显。风机大型化后，风电叶片大型化、轻量化需求也将逐渐增加，也将进一步拉动碳纤维及其复合材料需求上涨。我国约有11．2%左右的碳纤维用于合成碳碳复合材料，其主要应用于刹车盘、航天部件等零部件。其中，碳碳复合材料主要应用于光伏行业。据悉，约有70%的碳碳复合材料应用在光伏领域中，且由于碳碳复合材料质量轻、耐高温性能较高，其在光伏领域的应用逐步提升。在国家大力推广发展光伏行业下，我国光伏装机容量持续增