2022年碳纖維行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場格局分析

1、2022年碳纖維行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場格局分析1.碳纖維：輕質(zhì)高強(qiáng)的“黑色黃金”碳纖維是一種含碳量高于 90%的無機(jī)纖維，是由有機(jī)纖維（粘膠基、瀝青基、聚丙 烯腈基纖維等）在 1000以上的高溫環(huán)境下裂解碳化形成的。其有著“輕質(zhì)高強(qiáng)”的力 學(xué)性能，比重只有鋼材的五分之一左右，但強(qiáng)度可達(dá)到鋼材的 57 倍，且具備耐高溫、 耐腐蝕、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好等優(yōu)良性質(zhì)，被稱為新材料之王，也被稱為“黑色黃金”。碳纖維以其高強(qiáng)、高模、質(zhì)輕的優(yōu)異性能，成為發(fā)展國防軍工與國民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn) 略物資。不僅在航空航天等軍工領(lǐng)域有不可替代的地位，在風(fēng)電葉片、體育休閑、壓力 容器、建筑防護(hù)、汽車交通等領(lǐng)域也大放異彩。1.1 碳纖維不

2、同維度的分類碳纖維可以按照原絲種類、絲束規(guī)格、形態(tài)、力學(xué)性能等不同維度進(jìn)行分類。按照原絲類型分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和粘膠基，其中 PAN 基由于其力學(xué) 性能優(yōu)良，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，是當(dāng)今碳纖維中的主要產(chǎn)品，產(chǎn)量占全球所有碳纖維總產(chǎn)量 的 90%以上，因此目前碳纖維一般指 PAN 基碳纖維。后續(xù)內(nèi)容中涉及碳纖維若無特殊 說明，均指 PAN 基碳纖維。按絲束規(guī)格可以分為24K以下的宇航級小絲束碳纖維(1K的含義為一條碳纖維絲束 含 1000 根單絲）和 48K 以上的工業(yè)級大絲束碳纖維。目前小絲束碳纖維主要由日本和 韓國提供。而大絲束碳纖維主要生產(chǎn)國是美國、德國與日本，產(chǎn)量大約是小絲束碳纖維

3、 的 33%左右，最大支數(shù)發(fā)展到 480K。按形態(tài)可分為長絲、短纖維和短切纖維。長絲應(yīng)用在工業(yè)結(jié)構(gòu)件和宇航結(jié)構(gòu)件中， 短纖維主要應(yīng)用在建筑行業(yè)，如短碳纖維石墨低頻電磁屏蔽混凝土、工業(yè)用碳纖維氈等， 短切纖維主要與各類基體塑料混合做成改性碳纖維工程塑料，再銷售給注塑機(jī)廠制造成 零部件。按力學(xué)性能分為通用型和高性能型，通用型強(qiáng)度為 1000MPa、模量為 100GPa 左右， 高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度 2000MPa、模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上），強(qiáng)度大于 4000MPa 的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于 450GPa 的稱為超高模型。1.2 中游環(huán)節(jié)是產(chǎn)業(yè)鏈核心碳纖

4、維生產(chǎn)流程長，工藝、技術(shù)和資金壁較高，完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從一次能 源到終端應(yīng)用的完整制造過程。上游主要為化工原材料供應(yīng)環(huán)節(jié)，從石油、煤炭、天然氣等經(jīng)過提煉、氨化等一系 列流程后得到丙烯腈。中游為產(chǎn)業(yè)核心，由聚丙烯腈紡絲之后得到聚丙烯腈（PAN）原 絲，再經(jīng)過預(yù)氧化、低溫和高溫碳化后得到碳纖維；并可制成碳纖維織物和碳纖維預(yù)浸 料，作為生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的原材料。碳纖維經(jīng)與樹脂、陶瓷等材料結(jié)合，形成碳纖 維復(fù)合材料，最后由各種成型工藝得到下游各領(lǐng)域需要的最終產(chǎn)品。碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的核心是中游各環(huán)節(jié)，從原絲到碳纖維復(fù)合材料涉及到的工藝流程長， 設(shè)備及生產(chǎn)線復(fù)雜，產(chǎn)品種類廣泛，是典型的資本密集型和技術(shù)

5、密集型行業(yè)。產(chǎn)業(yè)鏈中 游涉及到的產(chǎn)品形式主要有碳纖維、碳纖維織物、碳纖維預(yù)浸料和碳纖維復(fù)合材料制品 四大類。1.2.1 重要中間產(chǎn)品：碳纖維織物和預(yù)浸料聚丙烯腈（PAN）基碳纖維由于生產(chǎn)工藝相對簡單，產(chǎn)品力學(xué)性能優(yōu)異，為碳纖維 主流，占市場份額的 90%以上。聚丙烯腈（PAN）基碳纖維的生產(chǎn)主要分為兩步，第一步是聚丙烯腈通過聚合、紡 絲形成碳纖維原絲，第二步是原絲經(jīng)過整理后，送入氧化爐制得預(yù)氧化纖維（俗稱預(yù)氧 絲），預(yù)氧絲進(jìn)入碳化爐制得碳纖維，碳纖維經(jīng)表面處理、上漿即可得到碳纖維產(chǎn)品。 全過程流程長，工序多，技術(shù)和生產(chǎn)壁壘非常高。碳纖維織物是碳纖維重要的應(yīng)用形式。碳纖維織物是通過連續(xù)碳纖維的相

6、互交叉、 繞結(jié)等構(gòu)成的片狀材料，按生產(chǎn)工藝的不同又分為碳纖維機(jī)織物、碳纖維針織物、碳纖 維氈和碳纖維異型織造織物，國內(nèi)主要以碳纖維機(jī)織物為主。國內(nèi)供應(yīng)碳纖維織物的企 業(yè)主要有光威復(fù)材和中簡科技。預(yù)浸料是原材料和最終復(fù)合材料制品之間的一種中間產(chǎn)品。它的制造方法主要是將 碳纖維按照一個方向一致排列，并將碳纖維或布料經(jīng)樹脂浸泡使其轉(zhuǎn)化成片狀，包括單 項(xiàng)預(yù)浸料（無緯布）、雙向預(yù)浸料(帶、布)、束絲預(yù)浸料，是熱壓罐、模壓、袋壓、卷制 等工藝中極其重要的中間材料，用于壓力容器、航空航天、軌道交通、汽車輪船、體育 器材、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。國內(nèi)提供預(yù)浸料的上市公司主要有光威復(fù)材和中航高科。碳纖維復(fù)合材料主要是以

7、碳纖維為增強(qiáng)材料，以樹脂等作為基體材料，經(jīng)過復(fù)合制 成的結(jié)構(gòu)或功能材料。目前碳纖維復(fù)合材料以樹脂基復(fù)合材料（CFRP）為主，占全部 碳纖維復(fù)合材料市場份額的 90%以上。碳碳復(fù)合材料也是碳纖維復(fù)合材料家族的重要 一員，其以極強(qiáng)的耐溫性廣泛應(yīng)用于光伏熱場部件和航天部件等領(lǐng)域，近年來隨著光伏 行業(yè)的迅猛發(fā)展，帶動碳碳復(fù)材的需求激增；2021 年國內(nèi)碳碳復(fù)材收入約 74 億，成為 國內(nèi)第三大應(yīng)用市場。我國從 20 世紀(jì) 60 年代開始研發(fā)聚丙烯腈基碳纖維。到目前為止，我國已經(jīng)建立起 了自己的碳纖維技術(shù)體系和較完整的碳纖維產(chǎn)業(yè)，涉及 10 多家企業(yè)和科研院所。產(chǎn)業(yè) 鏈主要的上市公司有中簡科技、中復(fù)神鷹

8、、中航高科以及光威復(fù)材。1.2.2 低成本大絲束發(fā)展推動民用領(lǐng)域應(yīng)用碳纖維按絲束大小分類可分為小絲束和大絲束，小絲束一般指絲束規(guī)格為 124K 的 碳纖維，大絲束一般指絲束規(guī)格48K 的。小絲束力學(xué)性能優(yōu)異，主要應(yīng)用于航空航天 領(lǐng)域；大絲束主要用于能源、交通運(yùn)輸、紡織等工業(yè)領(lǐng)域。相較小絲束，大絲束具有低成本和生產(chǎn)率高的優(yōu)勢。大絲束采用低價(jià)的民用 PAN 絲 作為原絲，其性能與制造小絲束碳纖維的特種原絲相差無幾，但價(jià)格只是制備小絲束碳 纖維原絲的四分之一；而通常原絲價(jià)格約占碳纖維制備成本的 60%，因此，大絲束碳纖 維的價(jià)格只有小絲束碳纖維的 50%60%。20 世紀(jì) 80 年代到 90 年代，

9、休閑體育用品幾乎全部由小絲束碳纖維制成。但自 20 世紀(jì) 90 年代中期以來，大絲束碳纖維以較低的價(jià)格逐漸取代小絲束碳纖維，成為制備 休閑體育用品的主要增強(qiáng)材料之一。并且隨著汽車工業(yè)、風(fēng)機(jī)葉片等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展， 大絲束的需求量也快速增長，2019 年大絲束碳纖維市場份額為 42.2%、2020 年達(dá)到 45.2%。由于其低成本、高性價(jià)比、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，大絲束碳纖維具有廣闊的市場空間和發(fā) 展?jié)摿Α鴥?nèi)企業(yè)也都在積極規(guī)劃建設(shè)大絲束碳纖維擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，未來 35 年將會是低成 本大絲束發(fā)展的黃金時期。1.2.3 干噴濕紡技術(shù)速度和性能優(yōu)勢明顯原絲制備工藝為碳纖維的核心技術(shù)，一般質(zhì)量穩(wěn)定的合格原絲，用 2

10、.2kg 左右的原 絲可生產(chǎn)出 1kg 碳纖維，而質(zhì)量差的原絲，則需要 2.5kg 甚至更高，這就加大了生產(chǎn)成 本。在碳纖維生產(chǎn)中原絲要占總成本的 50%65%，所以原絲質(zhì)量的好壞直接決定了碳 纖維產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、生產(chǎn)成本和市場競爭能力。原絲生產(chǎn)工藝有濕法紡絲、干法紡絲和干噴濕紡三種，目前應(yīng)用較多的是濕紡和干 噴濕紡。濕法紡絲是 PAN 基碳纖維生產(chǎn)中應(yīng)用最早和最廣泛的一種。這種紡絲方法是噴絲 板浸入在溶液中，紡絲細(xì)流由于濃度差異、產(chǎn)生由表及里的劇烈凝固過程。但是由于外 層與內(nèi)層擴(kuò)散的劇烈程度不同，開始擴(kuò)散的時間存在差異，通常會使得纖維內(nèi)部和表層 結(jié)構(gòu)差異性比較大，表皮結(jié)構(gòu)致密、芯層結(jié)構(gòu)松散

11、，化學(xué)結(jié)構(gòu)雜亂。這些缺陷會遺傳給 碳纖維，且速度受溶劑和凝固劑雙擴(kuò)散速度和凝固浴的流體阻力等限制較低，工藝流程 復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高。干法紡絲和濕法紡絲一樣，都是溶液紡絲中的一種。若成纖高聚物可以找到一種沸 點(diǎn)較低、溶解性能又好的溶劑制成紡絲液，此時可以將紡絲溶液從微細(xì)的小孔吐出，進(jìn) 入加熱的氣體中；紡絲液中的溶劑揮發(fā)，高聚物絲條逐漸凝固，經(jīng)拉伸定型洗滌干燥等 后處理過程便可得到成品纖維。干法紡絲可以進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，且紡絲速度高、產(chǎn)量大、 對環(huán)境污染少，并且纖維質(zhì)量及耐化學(xué)性和染色性能比濕紡纖維好。缺點(diǎn)在于生產(chǎn)的纖 維耐氯性較差、工藝技術(shù)難度較大，生產(chǎn)成本比干濕法高，比濕法低。干噴濕紡工藝有效結(jié)合

12、了干法和濕法，將成纖高聚物溶解在某種溶劑中制備成具有 適宜濃度的紡絲溶液，再將該紡絲溶液從微細(xì)的小孔吐出。首先經(jīng)過一段很短的空氣夾 層，在此處由于絲條所受阻力較小，處于液晶態(tài)的高分子有利于在高倍拉伸條件下高度 取向；而后絲條再進(jìn)入低溫的凝固浴完成固化成型，并使液晶大分子處于高度有序的凍 結(jié)液晶態(tài)，制得的成品纖維，具有高強(qiáng)度、高模量的力學(xué)性能。干噴濕紡在紡絲速度和 原絲性能方面均具有明顯優(yōu)勢，具有生產(chǎn)效率高、碳纖維品質(zhì)好、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。 目前國際高端牌號碳纖維主要采用干噴濕紡技術(shù)，如 T700、T800、T1000。國際上日本東麗和美國赫氏率先實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡工藝的突破，紡絲速度高達(dá) 6001

13、200 米/分。我國干噴濕紡工藝由中復(fù)神鷹于 2013 年突破，使紡絲速度達(dá)到每分鐘 400 米/分以上，是傳統(tǒng)濕法紡絲的 5 倍。但由于干噴濕紡工藝技術(shù)難度較大，僅有少量 企業(yè)掌握該生產(chǎn)技術(shù)并形成成熟的碳纖維產(chǎn)品，目前國內(nèi)大部分碳纖維制造企業(yè)仍以濕 法紡絲工藝為主。1.3 航空需求牽引高性能碳纖維發(fā)展拉伸強(qiáng)度和拉伸模量是衡量碳纖維性能最主要的兩大指標(biāo)。2011 年我國聚丙烯腈 基碳纖維標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布實(shí)施，對標(biāo)日本東麗產(chǎn)品性能將高性能碳纖維按拉伸模量和強(qiáng) 度分為高強(qiáng)型（GQ）、高強(qiáng)中模型（QZ）、高模型（GM）、高強(qiáng)高模型（QM）四種 類型。在航空需求的牽引下，國產(chǎn)碳纖維高性能化技術(shù)不斷研發(fā)成功

14、，已進(jìn)入有序化發(fā)展 階段。目前國內(nèi)碳纖維企業(yè)已實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn) T300 級和 T700 級碳纖維規(guī)模化生產(chǎn)與穩(wěn)定 供應(yīng)，性能均已達(dá)到甚至高于國際水平，例如光威復(fù)材的 GQ3522（T300 級）、中簡科 技的 ZT7 系列（高于 T700 級）均為國內(nèi)航空航天領(lǐng)域穩(wěn)定供貨產(chǎn)品。還實(shí)現(xiàn)了 T800 級、M40J 級碳纖維的工程化生產(chǎn)，T1000 級、T1100 級、M55J 級高性能碳纖維也已經(jīng) 突破關(guān)鍵制備技術(shù)，批量化生產(chǎn)與應(yīng)用指日可待。2.碳纖維市場需求碳纖維具有目前其他任何材料無可比擬的綜合性能，被廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)以及高 性能民用領(lǐng)域，涉及航空航天、海洋工程、新能源裝備、工程機(jī)械、交通設(shè)施等

15、行業(yè)， 是一種國家亟需、應(yīng)用前景廣闊的戰(zhàn)略性新材料。2.1 全球市場需求穩(wěn)定增長全球碳纖維需求穩(wěn)步增長。2020 年全球碳纖維需求在疫情的影響仍然突破 10 萬噸 級，達(dá)到 10.69 萬噸，同比增長 3%；2021 年又同比增長 10.4%、需求達(dá) 11.8 萬噸。從 2015 年至 2021 年，全球碳纖維需求量 CAGR 為 12.2%。全球市場看，2021 年碳纖維需求前三領(lǐng)域依次為風(fēng)電葉片、航空航天和體育休閑， 三者總計(jì)占比 57.7%。其中，風(fēng)電葉片需求量為 3.3 萬噸、占比 28%，占比較 2020 年下 降 0.6 個百分點(diǎn)；風(fēng)電葉片被普遍認(rèn)為是碳纖維最重要的增長市場，特別是

16、制造超大型 風(fēng)電機(jī)組所需葉片，必須使用質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛性好的碳纖維。體育市場對比 2020 年 有強(qiáng)勁的增長、增幅高達(dá) 20%，回到了全球第二大市場地位。第三為航空航天，需求量 與 2020 年持平、均為 1.65 萬噸，占比 15%、較 2020 年下降 1.4%，主要是因?yàn)槊窈綐I(yè) 受疫情沖擊影響較大。從需求金額來看，2021 年全球碳纖維的銷售金額為 34 億美元，同比 2020 年的 26.15 億美元增長了 30%；一方面需求量增長 10.4%，另一方面由于供不應(yīng)求、碳纖維總體價(jià) 格上漲 20%左右。其中，航空航天領(lǐng)域需求金額連續(xù)居于首位，2021 年銷售金額高達(dá) 11.88 億美元

17、、占全球碳纖維銷售金額的 34.9%，該領(lǐng)域碳纖維價(jià)格約為其他領(lǐng)域均價(jià)的 3 倍。金額占比第二和第三的分別為風(fēng)電葉片和體育休閑領(lǐng)域。2021 年由于整個碳纖維市場的緊缺，價(jià)格行情在 2020 年基礎(chǔ)上持續(xù)走高，均價(jià)總 體上漲 20%左右。細(xì)分來看，除航空航天領(lǐng)域外，碳纖維的單價(jià)相差不大、基本在 2.5 萬美元/噸上下浮動。航空航天領(lǐng)域價(jià)格高達(dá) 7.2 萬美元/噸，這與航空航天領(lǐng)域整體較高 的技術(shù)壁壘以及旺盛增長的需求有關(guān)。2.2 中國市場近年需求提速20062011 我國碳纖維的需求量呈波動狀態(tài)，主要原因是在全球碳纖維供應(yīng)不足的 情況下，美國、日本對中國實(shí)行出口限制，導(dǎo)致中國碳纖維需求長期被抑

18、制。尤其是 2008 年和 2010 年，國內(nèi)碳纖維市場的需求量甚至出現(xiàn)負(fù)增長。2011 年開始，國內(nèi)碳纖維需 求量快速增長，并在 2018 年以來保持 25%以上增速，20152021 年國內(nèi)碳纖維需求量 CAGR 達(dá) 23.2%。2021 年，我國碳纖維需求為 6.24 萬噸，較 2020 年增長 27.7%，遠(yuǎn)超同期全球市場 10.4%的增幅。一方面因?yàn)槿蝻L(fēng)電葉片對碳纖維需求大幅增長，國際風(fēng)電葉片代工由 歐洲轉(zhuǎn)向國內(nèi)，帶來國內(nèi)該領(lǐng)域的碳纖維需求激增；另一方面，國內(nèi)民航領(lǐng)域的需求占 比遠(yuǎn)小于全球民航領(lǐng)域需求占比，因此受疫情負(fù)面影響相對較小。長期以來，國內(nèi)碳纖維市場中進(jìn)口碳纖維的供給量遠(yuǎn)超

19、國產(chǎn)碳纖維，2009 年國產(chǎn)率 僅有 12.7%；但隨著我國碳纖維技術(shù)升級和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，國產(chǎn)碳纖維已逐漸打破了日本、美國長期對我國的技術(shù)封鎖和市場壟斷。2021 年國產(chǎn)碳纖維銷量為 2.9 萬噸，相比 2020 年的 1.85 萬噸增長 58.1%；連續(xù)多年超 30%的增長率，說明國產(chǎn)碳纖維的巨大進(jìn)步。 2021 年國產(chǎn)化比率已達(dá) 46.9%，較 2020 年提升 9.1 個百分點(diǎn)。賽奧碳纖維之前預(yù)計(jì) 2025 年國產(chǎn)能超過進(jìn)口，現(xiàn)在基本可以確認(rèn) 2022 年就會提前完成。從碳纖維供應(yīng)來看，日本和韓國仍為我國主要碳纖維進(jìn)口地區(qū)。2021 年，我國從日 本、中國臺灣、美國、墨西哥等地區(qū)的碳纖維進(jìn)

20、口量均有不同程度的降低，尤其日本與 韓國，進(jìn)口量占比從 2020 年的 15%降至 11%；除了日本對中國碳纖維出口管制的原因， 碳纖維國產(chǎn)化步伐的加快也是關(guān)鍵的因素。由于國內(nèi)進(jìn)口小絲束主要供應(yīng)商為日本東麗 和韓國曉星，2020 年 8 月日本開始限制出口，韓國進(jìn)口量增長較大，占比從 2020 年的 5%增長至 8.5%。2021 年，由于整個碳纖維市場的供不應(yīng)求，價(jià)格行情在 2020 年基礎(chǔ)上持續(xù)走高； 進(jìn)口碳纖維及其制品數(shù)量同比僅增加了 9.2%，而金額增加了 26%。國產(chǎn)碳纖維也呈現(xiàn) 相同情況，數(shù)量同比增加 58.1%，但金額同比增加了 105.5%。從碳纖維單價(jià)來看，日本的碳纖維進(jìn)口價(jià)

21、格最高，3.4 萬美元/噸，主要由于從日本 進(jìn)口的碳纖維主要是應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的高端碳纖維，且以小絲束產(chǎn)品為主；美國、 墨西哥、匈牙利則主要提供大絲束產(chǎn)品。與國際需求結(jié)構(gòu)不同的是，國內(nèi)碳纖維需求主要集中在風(fēng)電葉片和體育休閑領(lǐng)域， 在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用占比較低，2021 年僅為 3.2%。碳/碳復(fù)合材料需求占比較 2020 年 提升5.1個百分點(diǎn)，碳/碳復(fù)合材料主要應(yīng)用于光伏領(lǐng)域，航天部件也是其重要應(yīng)用場景， 如火箭發(fā)動機(jī)噴管及其喉襯等。未來隨著國內(nèi)碳纖維技術(shù)的提升以及我國航空航天的發(fā) 展，碳纖維及其復(fù)合材料的需求存在進(jìn)一步增長的空間。隨著國際風(fēng)電主機(jī)廠將碳纖維拉擠板代工由歐洲轉(zhuǎn)向國內(nèi)，風(fēng)電葉片

22、成為國內(nèi)第一 大碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域。2021 年國內(nèi)風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維需求量為 2.25 萬噸、同比增長 12.5%；但由于國內(nèi)整體需求增長幅度較大，風(fēng)電葉片需求占比 36.1%，較 2020 年下降 4.8 個百分點(diǎn)。風(fēng)電葉片市場需求以國外風(fēng)電主機(jī)應(yīng)用為主，國內(nèi)主機(jī)用量相對較少， 使用產(chǎn)品主要以國內(nèi)外 T300 級 24K、48K、50K 等產(chǎn)品為主。近年來風(fēng)電葉片對碳纖維 需求量的高速增長為國內(nèi)碳纖維企業(yè)帶來了快速發(fā)展機(jī)遇。體育休閑用品市場保持較高份額，全球近 90%的碳纖維體育器材加工是在國內(nèi)完成， 2021 年國內(nèi)體育用品領(lǐng)域碳纖維需求量為 1.75 萬噸，占國內(nèi)需求總量的 28.1%、占

23、比 較 2020 年下降 1.9 個百分點(diǎn)。體育休閑領(lǐng)域產(chǎn)品類別廣泛，對碳纖維的需求呈現(xiàn)高低端 并存的局面，主要以 T300 級、T700 級為主，包括少量的 T800 級和高模量產(chǎn)品，規(guī)格 以 3K、12K 為主。3.高端需求領(lǐng)域以航空航天和風(fēng)電為主碳纖維很少直接應(yīng)用，大多是經(jīng)過深加工制成中間產(chǎn)物或復(fù)合材料使用。碳纖維以 其質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量、耐高低溫和耐腐蝕等特點(diǎn)最早應(yīng)用于航天及國防領(lǐng)域，如大 型飛機(jī)、軍用飛機(jī)、無人機(jī)及導(dǎo)彈、火箭、人造衛(wèi)星和雷達(dá)罩等，且航空航天領(lǐng)域用碳 纖維的性能等級相對而言是最高的。近些年，隨著風(fēng)電行業(yè)的迅猛發(fā)展，大葉風(fēng)電葉片 對碳纖維的需求激增，形成了航空航天驅(qū)動與

24、風(fēng)電用驅(qū)動的雙引擎驅(qū)動模式。3.1 航空航天領(lǐng)域20152019 年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求 CAGR 達(dá) 10%，需求量穩(wěn)步增長。但自 2020 年全球新冠疫情爆發(fā)以來，航空航天市場遭受重挫，尤其是民用航空、公務(wù)機(jī)等領(lǐng) 域碳纖維用量急劇降低。2020 年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求僅為 1.65 萬噸，較 2019 年大幅下降了 30%，2021 年相較其他領(lǐng)域仍呈低迷態(tài)勢，需求持平。與全球市場相比， 中國由于軍機(jī)更新?lián)Q代需求強(qiáng)勁、國產(chǎn)商用航空市場發(fā)展，航空航天領(lǐng)域碳纖維需求持 續(xù)穩(wěn)健增長；20152019 年 CAGR 高達(dá) 29%，2020 年在疫情影響下仍同比 2019 年增長 21%

25、。根據(jù)賽奧碳纖維的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)民用航空的恢復(fù)期會延遲到 2025 年，因此會使該領(lǐng) 域碳纖維需求持續(xù)低迷。軍機(jī)、無人機(jī)以及航天市場仍將保持增長態(tài)勢，預(yù)計(jì)到 2025 年 全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量將達(dá) 20.64 千噸。全球航空航天領(lǐng)域細(xì)分來看，商用飛機(jī)碳纖維需求量占比最大，2019 年占比達(dá) 69.1%；但 2020 年來受疫情影響，該領(lǐng)域需求持續(xù)低迷，2021 年僅占全球航空航天領(lǐng)域 的 35%。相較之下，無人機(jī)領(lǐng)域的需求急劇增長，2020 年需求量僅為 750 噸，2021 年 增長至 3450 噸，需求量占比也從 4.6%增長至 21%，一躍成為航空航天中第二大應(yīng)用 領(lǐng)域。航天領(lǐng)域的需

26、求基本持平，2020、2021 年均為 300 噸左右。3.1.1 先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)碳纖維用量提升在航空領(lǐng)域，碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用于飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料（占飛機(jī)重量的 30%左 右），碳纖維的使用能使飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料減重 20%至 40%，飛機(jī)整體重量減輕 6%至 12%。 減輕結(jié)構(gòu)材料的重量可以帶來許多好處，對軍用飛機(jī)而言，減重在節(jié)省燃油的同時擴(kuò)大 了作戰(zhàn)半徑，提高了戰(zhàn)場生存力和戰(zhàn)斗力；對于客機(jī)而言，減重節(jié)省了燃油、提高了航 程和凈載能力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。由于碳纖維復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)輕量化中無可替代的材料性能，在軍用航空的應(yīng)用領(lǐng)域 得到了廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展。自 20 世紀(jì) 70 年代至今，國外軍用飛機(jī)從最初

27、將復(fù)合材料 用于尾翼級的部件制造到今天用于機(jī)翼、口蓋、前機(jī)身、中機(jī)身、整流罩等。從 1969 年起，美國 F14A 戰(zhàn)機(jī)碳纖維復(fù)合材料用量僅有 1%，到美國 F-22 和 F35 為 代表的第四代戰(zhàn)斗機(jī)上碳纖維復(fù)合材料用量達(dá)到 24%和 36%，在美國 B-2 隱身戰(zhàn)略轟炸 機(jī)上，碳纖維復(fù)合材料占比更是超過了 50%。我國軍用飛機(jī)的復(fù)合材料應(yīng)用也呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，殲-8II 是我國首次在殲擊機(jī) 機(jī)身中使用碳纖維復(fù)合材料，殲-11B、殲-10B 碳纖維用量都達(dá)到 10%左右，而最先進(jìn)的 第四代戰(zhàn)斗機(jī)殲-20 碳纖維的使用比例為 27%；直 10 和直 19 武裝直升機(jī)也大量使用由 碳纖維材料制

28、的機(jī)身框架結(jié)構(gòu)、直升機(jī)旋翼、機(jī)翼蒙皮和直升機(jī)尾翼部件。先進(jìn)復(fù)合材料的使用，不僅滿足了軍機(jī)對材料的各種特殊要求，而且降低了制造成 本，還改進(jìn)軍機(jī)的綜合作戰(zhàn)性能。我國軍機(jī)與美國相比，數(shù)量和代際都存在較大差距，結(jié)構(gòu)性升級換代需求強(qiáng)烈。并 且隨著我國新型戰(zhàn)機(jī)的換代升級，軍用碳纖維使用比例也不斷增加。目前我國第四代戰(zhàn) 機(jī)殲-20 碳纖維使用比例 27%，相比之下第三代戰(zhàn)斗機(jī)殲-10 和殲-11 僅為 6%和 10%。根據(jù) FlightGlobal 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從各國現(xiàn)役軍機(jī)數(shù)量來看，美國軍機(jī)總數(shù) 13246 架、 中國 3285 架，美軍機(jī)數(shù)量約為中國的 4 倍。根據(jù) WorldAirForces2021

29、 的數(shù)據(jù)，美國空 軍二代戰(zhàn)斗機(jī)基本退役，目前以 F-15、F-16 等三代機(jī)為主，F(xiàn)-22 和 F-35 等四代機(jī)為輔 的格局，三代機(jī)和四代機(jī)占比分別為 84%和 16%；而我國戰(zhàn)斗機(jī)主要以殲-7、殲-8 代表 的二代機(jī)占比仍達(dá) 43%，以殲-10、殲-11 和殲-15 為代表的三代機(jī)占比 56%，殲-20 和殲 -31 為代表的四代機(jī)尚未大規(guī)模投入使用?！笆奈濉逼陂g將是我國軍機(jī)結(jié)構(gòu)性升級的重 要時期，三、四代機(jī)將基本完成對二代機(jī)的替代。新機(jī)型列裝將推動軍用碳纖維規(guī)模增 長。根據(jù)軍機(jī)+航天航空+風(fēng)電，讓碳纖維派上大用場中預(yù)測，按照未來 15 年軍機(jī) 數(shù)量達(dá)到美國 70%測算，未來 15 年我

30、國新增戰(zhàn)斗機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、特種飛機(jī)、加油機(jī)、教 練機(jī)和直升機(jī)預(yù)計(jì)達(dá)到 6500 架，各型軍機(jī)數(shù)量與美國對標(biāo)。按照各型軍機(jī)空重和碳纖 維復(fù)合材料占比計(jì)算、碳纖維占比計(jì)算（碳纖維在碳纖維復(fù)材中占比約為 60%），未來 軍機(jī)碳纖維需求量將達(dá)到 14154 噸，年均需求為 944 噸。隨著碳纖維復(fù)合材料在軍用航 空領(lǐng)域上應(yīng)用比例的增加和軍機(jī)換代更新需求帶來的數(shù)量增長，我國軍機(jī)碳纖維需求將 持續(xù)呈現(xiàn)遞增趨勢。3.1.2 國產(chǎn)大飛機(jī)帶來商用航空巨大市場民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)也逐步走向材料復(fù)合化，碳纖維復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中已高達(dá) 50%以 上。復(fù)合材料在大型客機(jī)上的使用，是從尾翼等次承力結(jié)構(gòu)，向機(jī)身、機(jī)翼等主承力結(jié) 構(gòu)不

31、斷擴(kuò)展。在早期的 A310、B757 和 B767 上，碳纖維復(fù)合材料的占比僅為 5%-6%， 隨著技術(shù)的發(fā)展，碳纖維復(fù)合材料逐漸作為次承力構(gòu)件和主承力構(gòu)件應(yīng)用在客機(jī)上，其 質(zhì)量占比也開始逐步提升，在 A380 中占比達(dá)到 23%，開創(chuàng)了先進(jìn)復(fù)合材料在大型客機(jī) 上大規(guī)模應(yīng)用的先河。最新的 B787 和 A350，有更多部件使用碳纖維復(fù)合材料，如機(jī)頭、 尾翼、機(jī)翼蒙皮等，用量達(dá)到了 50%以上。國產(chǎn)大飛機(jī) C919 和中俄寬體機(jī)項(xiàng)目 CR929 都大量使用了復(fù)合材料。C919 是民用 大型客機(jī)首次大面積使用碳纖維材料，機(jī)身近 15%為樹脂基碳纖維材料，而 ARJ21 在 建造的過程當(dāng)中采用的碳纖

32、維復(fù)合材料只有 2%。CR929 的機(jī)身、機(jī)翼和尾翼都計(jì)劃使 用碳纖維復(fù)合材料，預(yù)計(jì)用量占比約為 50%。國產(chǎn)民機(jī)的發(fā)展將給航空碳纖維帶來重大發(fā)展機(jī)遇。一方面，C919、CR929 等型號 重量更大、復(fù)材用量占比更多，隨著 C919 在 2022 年開始交付，國產(chǎn)民機(jī)領(lǐng)域碳纖維需 求將呈倍數(shù)的提升；另一方面，未來以 C919、ARJ21 為代表的國產(chǎn)民用飛機(jī)訂單將繼 續(xù)增長，進(jìn)一步提振碳纖維下游需求。根據(jù)波音公司和中國商飛的預(yù)測，未來 20 年我國民航客機(jī)規(guī)模將超過 8000 架。我 國自主研發(fā)的 C919 后期碳纖維占比將提升至 25%，與俄羅斯共同研制的 C929 機(jī)型中 復(fù)合材料的用量將

33、超過 50%。預(yù)計(jì)未來 20 年將生產(chǎn) 2500 架 C919 和 500 架 C929，按 照 C919 空重 42 噸、C929 空重 110 噸測算，我國國產(chǎn)大飛機(jī)碳纖維需求量達(dá)到 28950 噸，年均需求為 1612.5 噸。3.1.3 無人機(jī)發(fā)展迅速近年來無人機(jī)（UAV）包括無人作戰(zhàn)機(jī)（UCAV）發(fā)展迅速，由于其低成本、輕結(jié) 構(gòu)、高機(jī)動、大過載、高隱身、長航程的技術(shù)特點(diǎn)，減輕質(zhì)量成為各國無人機(jī)科技工作 者們的研究熱點(diǎn)之一。只有將機(jī)體結(jié)構(gòu)質(zhì)量降下來，才能節(jié)約出更多的質(zhì)量空間來增加 燃油和有效載荷，延長飛行距離和續(xù)航時間。隨著碳纖維復(fù)合材料在大型民用客機(jī)上的廣泛應(yīng)用，其在無人機(jī)上也被認(rèn)為

34、是解決 減輕質(zhì)量難題的最佳選擇。目前世界各國都在無人機(jī)上大幅度使用以碳纖維復(fù)合材料為 主的先進(jìn)復(fù)合材料，占到了結(jié)構(gòu)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 60%80%，使機(jī)體減質(zhì)量 25%以上。例 如美國“全球鷹”無人偵察機(jī)復(fù)合材料達(dá) 65%，機(jī)翼由輕質(zhì)高強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料制成， 翼梁和翼盒由高模碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料制造；X-45C、X-47B 運(yùn)用了 90%的復(fù)合材料；2013 年，中國首架應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料和燃料電池動力的“雷鳥”無人機(jī)首次亮相，其機(jī)身 和機(jī)翼為全碳纖維復(fù)合材料。無人機(jī)除廣泛用于軍事用途外，在災(zāi)情巡邏、環(huán)境監(jiān)控、大地測量空中攝影及氣象 觀察等民用領(lǐng)域的用途越來越廣，隨著這些飛機(jī)逐漸形成批量生產(chǎn)，復(fù)合材料

35、在無人機(jī) 上的用量會繼續(xù)增加。2022 年國內(nèi)無人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望達(dá)到千億元。根據(jù)20202021 年中國無人機(jī)產(chǎn) 業(yè)發(fā)展研究年度報(bào)告的數(shù)據(jù)，未來幾年我國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將保持 25%左右的增長速 度，2021 年我國無人機(jī)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá) 870 億元，預(yù)計(jì) 2022 產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破 1000 億元。 碳纖維復(fù)合材料作為無人機(jī)上最主要的先進(jìn)復(fù)合材料，其用量及需求也會呈高速增長態(tài) 勢。3.1.4 導(dǎo)彈與航天應(yīng)用增長碳纖維復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)功能一體化構(gòu)件，在導(dǎo)彈、運(yùn)載火箭和衛(wèi)星飛行器上也發(fā) 揮著不可替代的作用。碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用水平和規(guī)模已關(guān)系到武器裝備的跨越式提 升和型號研制的成敗。導(dǎo)彈發(fā)射筒采用先進(jìn)復(fù)

36、合材料保守估計(jì)可降低重量 30%，對于提高地面生存能力至 關(guān)重要。同時，復(fù)合材料的耐環(huán)境腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，可以顯著提高發(fā)射筒的重復(fù)使 用壽命，降低發(fā)射成本。如美國的戰(zhàn)略導(dǎo)彈 MX 洲際導(dǎo)彈，俄羅斯戰(zhàn)略導(dǎo)彈“白楊”M 導(dǎo) 彈均采用先進(jìn)碳纖維復(fù)合材料發(fā)射筒。運(yùn)載火箭方面，美國、日本、法國的固體火箭發(fā)動機(jī)殼體主要采用碳纖維復(fù)合材料。 例如美國三叉戟-2 導(dǎo)彈、戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈、大力神-4 火箭、法國的阿里安-2 火箭改型、 日本的 M-5 火箭等的發(fā)動機(jī)殼體，其中使用量最大的是美國赫氏公司生產(chǎn)的抗拉強(qiáng)度 為 5.3GPa 的 IM-7 碳纖維，性能最高的是東麗 T-800 纖維。我國 2021 年全

37、年共實(shí)施 55 次發(fā)射任務(wù)，發(fā)射次數(shù)創(chuàng)新高，包括長征系列火箭、快 舟系列火箭等，將上百顆航天器送入太空。根據(jù)中國航天科技集團(tuán)的計(jì)劃，2022 年將有 40 次以上航天發(fā)射任務(wù)。未來，空間站進(jìn)入運(yùn)營階段后，長征二號 F、長征七號運(yùn)載火 箭將保持每年 2 次發(fā)射的頻率。碳纖維作為火箭發(fā)動機(jī)殼體的主要材料，未來也會有更 廣闊的應(yīng)用前景。衛(wèi)星及空間站應(yīng)用方面，高模量碳纖維質(zhì)量小，剛性大，尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好， 很早就應(yīng)用于人造衛(wèi)星結(jié)構(gòu)體、太陽能電池板和天線中?，F(xiàn)今的人造衛(wèi)星上的展開式太 陽能電池板、空間站和天地往返運(yùn)輸系統(tǒng)上的一些關(guān)鍵部件也往往采用碳纖維復(fù)合材料 作為主要材料。十八大以來，國家發(fā)出“發(fā)

38、展航天事業(yè)，建設(shè)航天強(qiáng)國”的動員令，我國航天事業(yè) 進(jìn)入高速發(fā)展時期，碳纖維作為航空航天領(lǐng)域的重要支柱，其性能要求和應(yīng)用需求也將 進(jìn)一步提升。2020 年 6 月北斗三號全球組網(wǎng)完成，低軌道衛(wèi)星建設(shè)快速推進(jìn)。2020 年 我國衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá) 4033 億元，20062020CAGR 達(dá) 28%。衛(wèi)星產(chǎn)業(yè) 規(guī)模的進(jìn)一步增長也會帶動碳纖維需求的增長。3.2 風(fēng)電領(lǐng)域：中國需求占全球比重超過 60%風(fēng)力發(fā)電中，大尺寸的風(fēng)電葉片可以提高風(fēng)能利用小時數(shù)，但發(fā)電量每增加 1 倍， 直徑增加 1.4 倍，重量增加 2.8 倍，因此對材料的性能要求苛刻。碳纖維復(fù)合材料作為 風(fēng)機(jī)葉片的制造材料具有以

39、下優(yōu)勢：提升葉片整體剛度，減輕葉片質(zhì)量，其彈性模量與 玻璃纖維相比，增加了 23 倍，重量與玻璃纖維相比，也減少了 70%80%左右；提高 葉片的抗疲勞性能；使風(fēng)機(jī)輸出更平穩(wěn)均衡，提高效率。碳纖維復(fù)合材料優(yōu)質(zhì)的力學(xué)性 能，在風(fēng)力機(jī)葉片制作領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。根據(jù) GWEC（全球風(fēng)能協(xié)會）的數(shù)據(jù)，目前直徑在 111130 米的葉片占比較大，達(dá) 到 57%，取代了直徑為 91110 米的葉片，葉片大型化的不斷推進(jìn)，對碳纖維的需求提 升，但相應(yīng)的葉片成本也顯著提升，因此目前采用碳纖維和玻璃纖維混合使用的方案， 碳纖維主要應(yīng)用于葉片中的關(guān)鍵部件，如碳梁梁帽。中國是全球第一大風(fēng)電市場，尤其海上風(fēng)電發(fā)

40、展快速，這為碳纖維及其復(fù)合材料在 風(fēng)電葉片領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了前提。根據(jù) GWEC 的數(shù)據(jù)，2021 年全球風(fēng)電裝機(jī)新增 93.6 GW，中國的陸上風(fēng)電新增安裝量為 30.7 GW，海上風(fēng)電增量為 16.9GW，占全球的 80%，中國的風(fēng)電市場大約為全球的一半。根據(jù)賽奧碳纖維的數(shù)據(jù)，2020、2021 年中國風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維需求量分別為 2 萬噸和 2.25 萬噸，占全球該領(lǐng)域需求量的 65%和 68%。隨著全球?qū)μ寂欧诺南拗埔约皩η鍧嵞?源的積極推動，風(fēng)電裝機(jī)量將持續(xù)增長，其對碳纖維及復(fù)合材料的需求將持續(xù)提升。根 據(jù)賽奧碳纖維的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)到 2025 年全球風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維需求量將達(dá) 8.1 萬

41、噸，按照 中國占全球比重 60%測算，中國在該領(lǐng)域的需求將達(dá)到 4.8 萬噸左右。4.高性能碳纖維市場供給格局根據(jù)賽奧碳纖維的數(shù)據(jù)顯示，2015 年2021 年，全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能呈逐年增長狀 態(tài)。2021 年全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能 20.7 萬噸，同比增長 20.7%，20152021 年 CAGR 為 7.4%。從企業(yè)角度來看，全球碳纖維企業(yè)大致可分為三個梯隊(duì)：一梯隊(duì)為兼具規(guī)模和技術(shù) 優(yōu)勢的企業(yè)，日本東麗、日本東邦等為典型代表；二梯隊(duì)是在特定領(lǐng)域具備較強(qiáng)競爭力 的企業(yè)，如德國西格里集團(tuán)在汽車領(lǐng)域競爭力較強(qiáng)；三梯隊(duì)則是具備成本優(yōu)勢的企業(yè)， 如中國臺灣臺塑、土耳其阿克薩、韓國曉星等。從產(chǎn)能來看，2

42、021 年日本東麗運(yùn)行產(chǎn)能 2.9 萬噸，目前是全球唯一一個碳纖維產(chǎn)能 超過 2 萬噸的企業(yè)，占全球產(chǎn)能的 14%。日本、中國和美國運(yùn)行產(chǎn)能位列前三，三者合 計(jì)占到了全球超過 60%的產(chǎn)能。目前我國碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有近 30 家，2021 年首次超過美國，成為全球最大產(chǎn)能國， 運(yùn)行產(chǎn)能為 62750 噸，銷量為 29250 噸。通過這幾年的技術(shù)發(fā)展，中國已經(jīng)跨越了低達(dá) 產(chǎn)率的歷史階段，達(dá)產(chǎn)率已經(jīng)趨近國際水平。4.1 日美技術(shù)領(lǐng)先碳纖維制備技術(shù)發(fā)源于日本，經(jīng)過漫長的技術(shù)改進(jìn)和市場培育，日本、美國實(shí)現(xiàn)了 對碳纖維核心技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的壟斷。20 世紀(jì)八九十年代，波音公司對碳纖維的需求帶動了 日本東麗公司的

43、大發(fā)展；20 世紀(jì) 90 年代，美國國防發(fā)展對關(guān)鍵材料碳纖維國產(chǎn)化的要 求推動了美國赫氏公司的發(fā)展。日本東麗、東邦和三菱麗陽三家企業(yè)碳纖維從標(biāo)準(zhǔn)模量、 中模量到高模量，產(chǎn)品的力學(xué)性能品級齊全，品種規(guī)格豐富，產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊緊圍繞應(yīng)用領(lǐng) 域，成為引領(lǐng)世界碳纖維發(fā)展的“三駕馬車”。當(dāng)前，全球碳纖維主流生產(chǎn)技術(shù)掌握在日美等少數(shù)國家，主要代表廠商有日本東麗 （Toray）、東邦（Toho）及三菱（MitsubishiRayon）、美國赫克塞爾（Hexcel）、卓爾 泰克（Zoltek）(已被日本東麗并購)和德國 SGL 等公司。主要產(chǎn)品包括以美國為代表的 大絲束碳纖維和以日本為代表的小絲束碳纖維兩大類。日本

44、是碳纖維的主要生產(chǎn)國，而且是全球高質(zhì)量 PAN 基碳纖維的供應(yīng)國，日本東 麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產(chǎn)的“領(lǐng)頭羊”，業(yè)內(nèi)一般對標(biāo)日本東麗的產(chǎn)品標(biāo) 準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)。在小絲束碳纖維市場上，日本企業(yè)所占有的市場份額占到全球的 49%；在大絲束 碳纖維市場上，美國企業(yè)所擁有的市場份額占全球產(chǎn)能的 59%，日美兩國在市場上份 額上處于明顯的主導(dǎo)地位。原絲工藝方面，干噴濕紡工藝相比于濕法工藝有明顯的優(yōu)勢，是先進(jìn)的碳纖維原絲 技術(shù)路線，但由于干噴濕紡技術(shù)難度高，國內(nèi)外具有干噴濕紡碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)較 少。2010 年以前，僅日本東麗和美國赫克塞爾兩家具有成熟的干噴濕紡碳纖維產(chǎn)品面世， 其產(chǎn)品是國際市場主

45、流的工業(yè)領(lǐng)域及航空航天領(lǐng)域碳纖維，而我國目前主流仍為濕紡工 藝。技術(shù)研發(fā)水平上，日本東麗于 2014 年已開發(fā)出 TORAYCAT1100G 高拉伸強(qiáng)度和 高彈性模量碳纖維，而我國企業(yè)近年來才逐步實(shí)現(xiàn) T700 級碳纖維批產(chǎn)供應(yīng)。并且由于 T1000 級和 T1100 級碳纖維各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)全面超越 T700 級和 T800 級碳纖維，目前世界 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn) T1000 級和 T1100 級高性能碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)的只有日本東麗和美國赫克 塞爾，幾乎壟斷著航空航天高性能碳纖維市場。隨著中簡科技生產(chǎn)的 T700 級碳纖維和 光威復(fù)材、恒神股份為代表的國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的 T300 級碳纖維在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用

46、的逐 步擴(kuò)大，一定程度上削弱了日本及歐美等國在高性能碳纖維領(lǐng)域的壟斷地位。4.2 中國企業(yè)追趕與突破碳纖維及其復(fù)合材料是重要的國防物資，其戰(zhàn)略地位是不可取代的。中國從 20 世 紀(jì) 60 年代末開始研發(fā)碳纖維技術(shù)，幾乎和日、美同步；但西方國家從 20 世紀(jì) 70 年代 就對中國實(shí)行技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，中國就是在國際封鎖的惡劣環(huán)境中進(jìn)行碳纖維的研 發(fā)。20 世紀(jì) 60 年代末，中石油吉化、中科院山西煤化所、北京化工大學(xué)等單位開展 PAN 基碳纖維國產(chǎn)化技術(shù)研發(fā)，建立了硝酸法、硫氰酸鈉法、二甲基亞砜法等多種原絲制備 工藝。但由于工藝基礎(chǔ)薄弱、裝備技術(shù)落后等原因，產(chǎn)品質(zhì)量低、性能差，PAN 基碳纖

47、維國產(chǎn)化技術(shù)長期徘徊在較低水平，無法滿足國家重大裝備等高端領(lǐng)域的需求。2005 年以來，經(jīng)過政府有關(guān)部門和企業(yè)通力合作，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)走過了噸級小試 線、百噸中試線、千噸產(chǎn)業(yè)化線多個階段，在產(chǎn)業(yè)規(guī)模、核心技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、應(yīng)用拓 展和經(jīng)濟(jì)效益等方面取得了令人矚目的成就，有效緩解了國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)對國產(chǎn)碳 纖維的迫切需求。在地區(qū)上已形成以江蘇、山東和吉林等地為主的，創(chuàng)新能力強(qiáng)、特色 鮮明、產(chǎn)業(yè)鏈完善的碳纖維產(chǎn)業(yè)聚集地，數(shù)家具有國際競爭力的碳纖維大型企業(yè)集團(tuán)也 已出現(xiàn)。尤其近幾年，我國碳纖維產(chǎn)業(yè)進(jìn)入大爆發(fā)時期，先后突破了 T700、T800 等高性能 碳纖維的千噸級產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品可覆蓋高強(qiáng)、高強(qiáng)中模

48、、高模、高強(qiáng)高模型碳纖維（主要 品種相當(dāng)于 T300 級、T700 級、T800 級、T1000 級、M40 級、M40J 級、M55J 級等）， 產(chǎn)能居世界第二位。2019 年，中復(fù)神鷹實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡 T1000 級超高強(qiáng)度碳纖維工程化，標(biāo)志著我國 碳纖維生產(chǎn)技術(shù)水平又上了一個臺階。經(jīng)過近幾年的追趕，國產(chǎn) T700S-12K 小絲束碳 纖維的復(fù)絲拉伸強(qiáng)度與模量達(dá)到同級別東麗碳纖維性能，與世界碳纖維先進(jìn)技術(shù)水平的 差距在逐漸縮小。4.2.1 政策引導(dǎo)與碳纖維國產(chǎn)化之路碳纖維作為軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料。尤其 T700 級以上碳纖維由于在國防軍工領(lǐng)域具有重要應(yīng)用，國外對

49、國內(nèi)采取嚴(yán)格的軍事禁運(yùn)管理。 因此高性能碳纖維的國產(chǎn)自主化生產(chǎn)是唯一途徑。近年來，國家有關(guān)部門陸續(xù)出臺中國制造 2025關(guān)于加快新材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展 的指導(dǎo)意見新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南等政策文件，多次強(qiáng)調(diào)新材料產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位。 其中碳纖維作為國家“十三五”期間戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)之一，是中國制造 2025 提出的諸多重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，大力開展碳纖維材料技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用是增強(qiáng) 我國綜合國力的重大工程，是轉(zhuǎn)型期推進(jìn)制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要支撐?！笆濉辈牧项I(lǐng)域科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃提出，要加強(qiáng)以高性能碳纖維與復(fù)合材 料等為核心的材料體系建設(shè)，滿足我國重大工程與國防建設(shè)的材料需求，力爭關(guān)鍵材料 的自給率超

50、過 80%。國家及各地政府專項(xiàng)資金支持碳纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用，已累計(jì)支持碳 纖維及復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目百余項(xiàng)，支持范圍覆蓋了碳纖維、碳纖維復(fù)合材料及制品應(yīng) 用的全產(chǎn)業(yè)鏈；奠定了我國碳纖維產(chǎn)業(yè)從無到有、從弱到產(chǎn)業(yè)壯大的發(fā)展基礎(chǔ)，保障了 國產(chǎn)碳纖維在國防軍工、民用領(lǐng)域的自主供應(yīng)，為我國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，提高關(guān)鍵 材料自主保障能力給予了重要支撐。高性能碳纖維及其復(fù)合材料是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星平臺、運(yùn)載火箭、大飛機(jī)、兵器艦船等國家 重大工程建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著大國競爭的持續(xù)演進(jìn)，高性能碳纖維及其復(fù)合材料的原 材料、裝備、技術(shù)封鎖將進(jìn)一步加劇，自主研制保障是突破“受制于人”問題的關(guān)鍵， 也是實(shí)現(xiàn)“中國制造

51、 2025”發(fā)展計(jì)劃的必由之路。4.2.2 高端領(lǐng)域研發(fā)相繼取得突破經(jīng)過近 50 多年的發(fā)展，國產(chǎn)碳纖維在性能、工程化和應(yīng)用研究等方面均取得了可 喜成績。攻克了國產(chǎn) T300 級碳纖維、國產(chǎn) T700 級碳纖維的工程化和應(yīng)用問題，滿足了 航空航天等武器裝備和民用領(lǐng)域的應(yīng)用急需；突破了國產(chǎn) T800 級碳纖維和國產(chǎn) M40J 石墨纖維的關(guān)鍵制備技術(shù)，M40 級碳纖維已應(yīng)用于航天領(lǐng)域，M40J 級碳纖維進(jìn)入地面 考核驗(yàn)證階段；突破了國產(chǎn) T1000 級碳纖維和 M50J、M55J、M60J 石墨纖維實(shí)驗(yàn)室制 備技術(shù)，具備開展下一代纖維研發(fā)的基礎(chǔ)。蘭州藍(lán)星“千噸級 NaSCN 法 50K 大絲束碳纖

52、維產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)及裝備研究”通過 技術(shù)成果鑒定，填補(bǔ)了國內(nèi) 50K 碳纖維產(chǎn)品的市場空白；中科院寧波材料所成功研制出 QM65(M65J 級)高強(qiáng)高模碳纖維；恒神股份高性能碳纖維通過國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證；光威 復(fù)材自主研制的碳纖維復(fù)合材料已應(yīng)用于無人機(jī)；中簡科技實(shí)現(xiàn)高性能碳纖維產(chǎn)品在國 家航空航天關(guān)鍵裝備的穩(wěn)定批量供應(yīng)；中復(fù)神鷹在國內(nèi)率先突破高性能碳纖維干噴濕紡 技術(shù)。眾多成果使得我國碳纖維產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平進(jìn)入國際先進(jìn)行列，用約 15 年的時 間縮短了與發(fā)達(dá)國家 30 多年的差距。4.3 積極擴(kuò)產(chǎn)加速進(jìn)口替代長期以來，國內(nèi)碳纖維及復(fù)材都高度依賴海外供應(yīng)商，2017 年以前進(jìn)口碳纖維占比 一直都維持

53、 80%以上。2021 年中國碳纖維的總需求為 6.2 萬噸，對比 2020 年的 4.9 萬 噸、同比增長了 27.7%。其中進(jìn)口量為 3.3 萬噸、占總需求的 53.1%，國產(chǎn)碳纖維供應(yīng)量 為 2.9 萬噸、占總需求的 46.9%。中國市場目前的總體情況仍是供不應(yīng)求。隨著我國高端碳纖維技術(shù)的不斷突破以及生產(chǎn)向規(guī)?；头€(wěn)定化發(fā)展，企業(yè)逐漸向 高附加值的下游應(yīng)用領(lǐng)域延伸，多廠商積極布局低成本高性能碳纖維研發(fā)及擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目， 有望盡早實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。根據(jù)2021 年全球碳纖維復(fù)合材料報(bào)告預(yù)計(jì)，2022 年我國 國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)能將達(dá) 7 萬噸。擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目中，上海石化于 2021 年投資建設(shè)年產(chǎn) 1.2 萬噸

54、 48K 大絲束碳纖維項(xiàng)目， 計(jì)劃 2024 年全部建設(shè)完成，以滿足我國軌道交通、汽車輕量化、無人機(jī)、大飛機(jī)等領(lǐng) 域?qū)Υ蠼z束碳纖維的迫切需求。隨著國產(chǎn)大飛機(jī) C919 對碳纖維的需求釋放，以及 CR929 研發(fā)的推進(jìn)，國內(nèi)航空航 天市場對高性能碳纖維的需求將跨越式增長。中復(fù)神鷹募投建設(shè)航空航天高性能碳纖維 及原絲試驗(yàn)線項(xiàng)目，主要進(jìn)行下一代 T1100 級碳纖維的研發(fā)，以滿足下游市場對高性能 碳纖維的需求。5.主要上市企業(yè)5.1 中航高科：航空復(fù)材龍頭中航高科是航空工業(yè)集團(tuán)旗下 A 股上市公司，是主要從事航空新材料研發(fā)生產(chǎn)、高 端智能裝備研發(fā)制造的綜合性大型國有控股上市企業(yè)，當(dāng)前是國內(nèi)航空新材料

55、行業(yè)的龍 頭公司。5.1.1 資產(chǎn)重組進(jìn)入航空新材料賽道公司前身為 1956 年成立的南通機(jī)床廠，1994 年 5 月在上海證券交易所掛牌上市。 2015 年公司進(jìn)行了重大資產(chǎn)重組，以非公開發(fā)行股票方式購買中航復(fù)材、優(yōu)材京航、優(yōu) 材百慕 3 家公司 100%股權(quán)，自此主營業(yè)務(wù)延伸至了航空新材料領(lǐng)域。原公司本部機(jī)床業(yè)務(wù)改造升級為高端智能制造業(yè)務(wù)，加之重組注入的新材料業(yè)務(wù)， 公司成為新材料及裝備制造領(lǐng)域具有相當(dāng)規(guī)模和行業(yè)競爭優(yōu)勢的上市公司。2019 年剝 離房地產(chǎn)業(yè)務(wù)，形成以航空新材料、高端智能裝備制造等為主業(yè)的業(yè)務(wù)發(fā)展格局，致力 于成為“具有國際競爭力的航空新材料和高端智能裝備制造企業(yè)”。公司各

56、業(yè)務(wù)領(lǐng)域以子公司形式發(fā)展，目前有 5 個子公司，主要業(yè)務(wù)分為航空新材料 和高端智能裝備兩大板塊，涵蓋航空新材料、高端智能裝備、軌道交通零部件、汽車零 部件、醫(yī)療器械等應(yīng)用領(lǐng)域。公司在高性能樹脂及預(yù)浸料技術(shù)、樹脂基復(fù)合材料制造技術(shù)、先進(jìn)無損檢測技術(shù)等 方面具有領(lǐng)先優(yōu)勢。復(fù)合材料制造設(shè)備先進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)豐富，具備承擔(dān)大型主承力結(jié)構(gòu)和復(fù) 雜結(jié)構(gòu)制件的制造能力。隨著民用飛機(jī)、商用航空發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域的發(fā)展，公司復(fù)合材料 相關(guān)技術(shù)生產(chǎn)能力將持續(xù)增強(qiáng)。5.1.2 聚焦主業(yè)，中航復(fù)材盈利能力不斷提升2019 年公司為聚焦航空新材料、航空專用裝備主業(yè)發(fā)展，履行 2015 年重大資產(chǎn)重 組時五年內(nèi)有序退出房地產(chǎn)業(yè)務(wù)承諾，

57、剝離了江蘇致豪 100%股權(quán)和業(yè)務(wù)。2019-2021 年， 公司營收由 24.7 億元增長至 38.1 億元，CAGR 達(dá) 11.4%；歸母凈利潤由 4.3 億元增長至 5.9 億元。2022Q1 公司營收 11.6 億元、同比+16.6%，歸母凈利潤 2.9 億元、同比+22.7%。航空復(fù)材產(chǎn)品需求及交付量逐年增長，提升整體盈利水平。2019-2021 年毛利率由 30.0%增長至 37.4%，提升 7.4 個百分點(diǎn)；凈利率由 14.8%提升至 25.2%，提升 10.4 個百 分點(diǎn)。期間費(fèi)用率呈下降趨勢，研發(fā)投入持續(xù)增長。2017 年以來公司管理費(fèi)用大幅下降， 公司持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)管理，

58、強(qiáng)化全鏈條質(zhì)量控制，提高生產(chǎn)效率降低成本卓有成效。公司以打造領(lǐng)先創(chuàng)新力為目標(biāo)，不斷加大研發(fā)投入、促進(jìn)核心業(yè)務(wù)拓展和轉(zhuǎn)型升級， 提升核心競爭力。2018 年研發(fā)投入僅為 0.63 億元，2021 年達(dá)到 1.51 億元。在航空復(fù)材 領(lǐng)域，與制造院簽署了先進(jìn)航空復(fù)合材料系列預(yù)浸料技術(shù)實(shí)施許可協(xié)議，為國產(chǎn) T800 級預(yù)浸料產(chǎn)業(yè)化發(fā)展創(chuàng)造了條件；成功入選中國商飛 CR929 前機(jī)身工作包唯一供應(yīng)商， 并協(xié)同開展 C919、AG600 等民機(jī)項(xiàng)目；優(yōu)材百慕也在持續(xù)推進(jìn)民航飛機(jī)剎車盤副的國 產(chǎn)化替代和高速列車剎車組件的應(yīng)用推廣，完成多系列高鐵制動閘片驗(yàn)證工作。中航復(fù)材貢獻(xiàn)公司主要業(yè)績，營收及盈利水平穩(wěn)步

59、增長。近年來中航復(fù)材預(yù)浸料和 蜂窩產(chǎn)品生產(chǎn)流程持續(xù)優(yōu)化，2021 年預(yù)浸料產(chǎn)品生產(chǎn)和交付量創(chuàng)歷史新高，蜂窩產(chǎn)品生 產(chǎn)計(jì)劃完成率達(dá) 100%。實(shí)現(xiàn)營收 35.5 億元、同比增長 33.1%，20172021 年?duì)I收 CAGR 高達(dá) 28.3%。中航復(fù)材持續(xù)在供應(yīng)鏈及生產(chǎn)管理上下功夫，不斷提升公司盈利水平。20172021 年中航復(fù)材凈利潤由 1.7 億元增長至 6.8 億元、CAGR 達(dá) 41.4%，凈利率也由 12.8%提升 至 19.3%、提升了 6.5 個百分點(diǎn)。中航復(fù)材為公司主要業(yè)績來源，2021 年?duì)I收占公司總 營收的 93%，其盈利水平基本決定了公司整體的盈利水平。中航高科各子公司在

60、其領(lǐng)域均具有相對優(yōu)勢地位。航空復(fù)材在原材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)規(guī) 模上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，優(yōu)材百慕在民航飛機(jī)用剎車裝置和摩擦材料國產(chǎn)化研制工作中 具有悠久歷史，京航生物擁有多項(xiàng)在國內(nèi)達(dá)到領(lǐng)先水平的技術(shù)，公司機(jī)床相關(guān)業(yè)務(wù)也擁 有數(shù)十年研發(fā)及生產(chǎn)歷史，在細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)機(jī)床研制能力具有比較優(yōu)勢。圍繞航空新 材料和航空專用裝備培育形成新動能主體力量，依托航空工業(yè)集團(tuán)背景，憑借各子公司 的領(lǐng)先地位，將持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展態(tài)勢。5.2 光威復(fù)材：國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈最完整企業(yè)光威復(fù)材是國內(nèi)最早實(shí)施碳纖維國產(chǎn)化事業(yè)的民營企業(yè)，也是我國碳纖維國產(chǎn)化事 業(yè)的成功實(shí)踐者。公司打破了西方國家對我國碳纖維的壟斷與封鎖，并因此形成了其在 我