2022年碳纖維???????行業(yè)供需情況及競爭格局分析

1、2022年碳纖維行業(yè)供需情況及競爭格局分析1. 碳纖維行業(yè)概況：產品特性、上下游及成本結構碳纖維是由聚丙烯腈、瀝青或粘膠等有機母體纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量在 90%以上的碳主鏈結構無機高分子纖維，外觀呈黑色。碳纖維具備出色的力學性能和化學穩(wěn)定性，密度比鋁低，強度比鋼高，是目前已大量生產的高性能纖維中具有最高比強度（強度/密度）和最高比模量（模量/密度）的纖維，同時還具有耐腐蝕、耐高溫、耐疲勞等特性以及良好的可加工、可設計性，因而廣泛應用于航空航天、國防、能源、體育用品、汽車工業(yè)、軌道交通、建筑補強等領域，是一種發(fā)展國防軍工和國民經濟亟需的戰(zhàn)略性新興材料。完整的碳纖維產業(yè)鏈包含從原油

2、到終端應用的完整制造過程。首先從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中制得丙烯，并經氨氧化后得到丙烯腈，丙烯腈經聚合和紡絲工序得到聚丙烯腈原絲，原絲再經過預氧化、低溫和高溫碳化過程得到碳纖維，碳纖維可加工成碳纖維織物、碳纖維預浸料等制品，然后與樹脂、陶瓷等材料結合形成碳纖維復合材料，最后由各種成型工藝得到終端工業(yè)產品。碳纖維可以按照原絲類型、制造方法、性能、絲束規(guī)格等不同維度分類。從原絲類型來 看，目前聚丙烯腈（PAN）基碳纖維憑借相對簡單的生產工藝和優(yōu)異的結構及功能特性， 已成為碳纖維發(fā)展和應用的主要品種，產量占碳纖維總量比重超九成。從力學性能來看， 參照國家標準碳纖維可分為高強型（GQ）、高強中模

3、型（QZ）、高模型（GM）和高強高 模型（QM）四大類，模數和強度越高需要的工藝技術越復雜。從絲束規(guī)格來看，碳纖維 可分為小絲束和大絲束，其中小絲束纖維具體包括 24K 及以下的型號，性能優(yōu)異、產量 低、成本高，通常用于航天軍工等高科技領域，又稱為“宇航級材料”；24K 以上的為大絲束纖維，性能及制造成本相對較低，主要應用于工業(yè)領域，又稱為“工業(yè)級材料”。碳纖維營業(yè)成本構成中，制造費用占比最重。制造費用中電力和折舊費為主要支出項，這是由于碳纖維生產（尤其是碳化階段）涉及大量高溫加熱環(huán)節(jié)，需耗用較多燃料動力，主要用電，另外還有天然氣、蒸汽等，能源動力占比在 30%左右；同時碳纖維生產具有占地面積

4、大、設備價值高等特點，因而折舊攤銷費用較高，占比在 10-20%。其次為直接材料（占比 30%），其中丙烯腈的消耗支出占到直接材料的 70%以上，丙烯腈系大宗化工原料，價格隨石油化工行業(yè)波動。2. 碳纖維行業(yè)需求端：風電、光伏、氫能集中發(fā)力，碳纖維市場或快速擴容2021 年我國碳纖維消費總量達 6.2 萬噸，同比增速 27.7%（如果供給能夠充分保障，21 年理論增速可以突破 30%），在全球需求總量中占比過半，是絕對的碳纖維第一消費大 國。根據賽奧碳纖維預測，到 2023/2025 年我國碳纖維需求量將達到 9.9/15.9 萬噸，對 應 3/5 年 CAGR 分別為 26.4%/26.7%

5、，我國碳纖維行業(yè)有望繼續(xù)維系高增長的發(fā)展勢 頭。其中，傳統(tǒng)的體育休閑、建筑補強領域預計將保持平穩(wěn)增長的趨勢，增速在 5-10% 左右，短期來看主要需求驅動包括風電葉片、光伏熱場和氫氣瓶三大新能源應用，中長 期來看航空航天板塊也會逐步起量。2.1 風電葉片：碳纖維葉片乘“風”而起，放量拐點在于成本風機及葉片大型化趨勢推動碳纖維在葉片上的應用。當前我國一類風區(qū)（如新疆、西北等平均風速超 10m/s 的富風地區(qū)）風機資源逐漸過剩，未來風電產業(yè)發(fā)展的重要方向主要為海上和陸上中低風速區(qū)。為了提高風力發(fā)電效率，風機和葉片呈現大型化趨勢，葉片做長之后能增加掃風面積、捕捉更多風能。以往風電葉片普遍采用玻璃纖維

6、作為增強材料，但隨著葉片的大型化，純玻璃纖維葉片在重量和強度方面開始顯露不足，而輕質高強的碳纖維復合材料開始越來越多地被運用進葉片主梁結構中。碳纖維與玻璃纖維葉片的成本對比：碳纖維的價格是玻纖價格的 10 倍以上，單從葉片的制造成本來看兩者無法打平，但葉片實現輕量化以后，首先整機制造成本有所節(jié)約，其次前期的設計以及后期的吊裝、維護成本下降，加上葉片使用壽命及發(fā)電效率提升，把以上所有因素考慮進去，使用碳纖維葉片對應的全生命周期度電成本（LCOE）可以降低 3%左右。制造成本方面，以 4MW 的陸風風機為例（葉片長度 82m 左右），使用碳纖維后整個葉片重量下降 20%左右，葉片減重后葉輪、塔筒、

7、機艙、塔基等驅動鏈的載荷和重量都可以降下來，整機成本系統(tǒng)性下降，基礎設備部分成本的減少甚至可以跟葉片成本的增加相抵。設計及維護成本方面，葉片輕量化以后前期的設計成本以及后期的吊裝、運維成本也會隨之下降，另外，由于碳纖維耐腐蝕、耐光、耐極端氣候，維護成本和維護頻率明顯低于玻纖葉片（尤其是在海風這塊）。發(fā)電量方面，碳纖維葉片可以采用更薄的葉形，厚度可以從玻纖葉片的 35%減到 30-33%，帶來性能和發(fā)電量的提升，平均每年能多發(fā) 1-2%的電。使用壽命方面，碳纖維葉片抗疲勞特性高，使用壽命可延長，玻纖葉片壽命通常為 20 年，碳纖維葉片普遍能設計使用 25 年。綜合下來碳纖維葉片的成本效益更佳。我

8、國風電碳纖維用量中大部分為來料加工，國內應用尚處于起步階段，前景可期。2021 年我國風電葉片用碳纖維需求總量為 2.3 萬噸，占到全球風電葉片用碳纖維總量的 68.2%。但值得注意的是，2.3 萬噸的碳纖維消費中絕大部分為來料加工，即碳纖維原料 從國外采購，制成碳梁成品后再次出口，屬于兩頭在外的“偽需求”。目前國產碳纖維用 于進口替代以及國內風電企業(yè)主導的碳纖維葉片應用還處于起步階段，體量較小，2021 年規(guī)模大概在 4800 噸上下。國內風電碳纖維發(fā)展相對緩慢一方面系風機降價嚴重，另 一方面，從 2020 年下半年開始全球碳纖維供應緊張，價格飛漲，與玻纖的價格差進一步 拉大，迫使很多正處于

9、前期設計階段的風電企業(yè)以犧牲部分性能為代價又重新用回玻纖 葉片。當下吉林化纖、寶旌等一批大絲束生產企業(yè)加速擴產，隨著國產纖維性能和價格 競爭力的不斷增強，我們相信，長遠來看國產碳纖維在國內風電產業(yè)的應用以及對進口 大絲束的替代前景非常廣闊。維斯塔斯的碳纖維應用提供了國內使用范本。無論是風電用碳纖維還是碳纖維葉片， vestas 都常年占據了全球的主要采購份額，基本形成了一家獨大的格局。vestas 之所以能夠壟斷碳纖維風電葉片市場，我們總結下來原因主要為三點：一是 vestas 有關拉擠梁片設計和使用受長期專利保護，二是 vestas 具備全產業(yè)鏈整合優(yōu)勢，三是國外風電行業(yè)發(fā)展的外部環(huán)境相對更

10、有利。（1）vestas 創(chuàng)造性地將拉擠板工藝用到葉片大梁結構上，此項創(chuàng)新受長期專利保護。風電梁帽的開發(fā)歷程是從最初的預浸料鋪放過渡到厚重織物真空導入，再到 2015 年的拉擠板材，由 vestas 率先采用拉擠工藝來生產碳纖維板材（稱為“拉擠板”/“碳板”），并用于風電葉片的大梁結構之中。碳梁工藝的使用大幅降低了碳纖維用于風電葉片的總成本，逐漸成為主流，原因一方面是纖維材料成本更低，拉擠工藝配套使用的材料多為大絲束碳纖維，而老工藝部分采用小絲束，平均價格更高；二是工藝成本更低，拉擠工藝本身是比較成熟的復合材料工藝，生產穩(wěn)定性和效率較高，質量控制效果好。vestas 圍繞拉擠板的板材、結構形式

11、、工藝等各個環(huán)節(jié)申請了 200 余項專利，在過去的五六年時間里相關專利保護限制了其他風電廠家對風電碳梁的研制和應用。但目前海外企業(yè)如 GE、西門子等都已開始商業(yè)化生產碳纖維葉片，國內各大風電企業(yè)也正在積極地從事碳梁相關研發(fā)工作，且已有小批量碳纖維葉片投入運營，專利限制的影響效果正在減弱。（2）具備全產業(yè)鏈整合優(yōu)勢。vestas 基本所有機型都可以用到碳纖維，甚至部分 2MW 的陸風風機（比如 V110 機型，50 多米長的葉片）也用到了碳板，之所以能夠大面積鋪開使用是因為 vestas 具備很強的產業(yè)鏈整合設計能力，具體來說就是：1）由其自身主導整機（包括各個零部件）的設計和優(yōu)化，經過多年的實

12、踐已積累了豐富的設計、運維經驗體系。2）鎖定碳纖維供應商，材料成本有優(yōu)勢。Vestas 自行控制了碳纖維的供應鏈，鎖定卓爾泰克、臺灣臺塑等碳纖維供應商（卓爾泰克大絲束的價格在 13 美元/公斤左右，極具競爭力）并集中采購纖維原料，具備一定的議價能力。3）碳板加工選在中國和以色列。vestas 買來碳纖維后在全球范圍內尋找低成本的加工廠，工廠主要選在以色列和中國（因為歐美等國拉擠設備及人工成本高），做成碳板再次出口。以碳板的形式出口可以控制質量風險，同時來料加工的形式還能夠享受一定的稅收優(yōu)惠。此外，vestas 長期致力于不斷優(yōu)化設計、制造、運輸、安裝、調試、驗收和運維等各個環(huán)節(jié)的成本效益。當前

13、國內風電主機廠的產業(yè)鏈整合才剛剛起步，設計能力有待加強，產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)企業(yè)間缺乏聯(lián)動。且國內風電廠家基本是由碳梁供應商自主采購碳纖維，材料價格更高且來源不穩(wěn)定。（3）國外風電行業(yè)競爭環(huán)境相對良性。國外風電企業(yè)利潤水平較高，葉片售價也較高， 成本競爭沒有國內市場激烈，更有利于碳纖維在風電領域的發(fā)展。風電用碳纖維市場空間測算：（1）海上風電碳纖維市場空間測算：針對 8MW 以下的風機機組，全玻纖葉片尚能夠滿 足使用要求。但海風風機大型化速度較快，各大主機廠在研的海風風機均在 8MW 及以 上，對應葉片長度普遍超過 100 米，因此在主梁結構上必然用到碳纖維。隨著新一批風 機機組的列裝，碳纖維在海風板

14、塊的滲透率有望明顯提升。以 10MW 的風機為例，假設 葉片主梁結構全部使用碳纖維，一只葉片需用到 5 噸左右的碳纖維，一臺風機對應 15 噸 的用量。假設 2022-2025 年每年 7.5GW 的海風裝機規(guī)劃，則碳纖維年度最大用量為 1.1 萬噸。實際上，目前階段由于碳纖維價格高昂，碳?；旌侠瓟D板作為一種過渡產品被廣 泛運用，且碳纖維在其中的用量占比不高（行業(yè)平均差不多在 20%），往后隨著碳纖維 價格下降其用量占比或將逐步提高，2022-2025 年對應的實際用量分別為 2250、3375、 4500 和 5625 噸。（2）陸上中低風速區(qū)風電碳纖維市場空間測算：陸上風機用到碳纖維的確定

15、性和放量 時間均不及海風。根據風能北京宣言，未來 5 年每年我國陸風裝機量至少為 50GW，粗 略估計其中至少有一半（25GW）是配置在陸上中低風速帶。以 5MW 的風機測算，對應 每年的風機安裝數量為 5000 臺，同樣假設主梁結構全部使用碳纖維，一個葉片需用到 3 噸左右的碳纖維，一個風機對應 9 噸的用量，則每年陸風對應的碳纖維最大用量為 4.5 萬噸。實際上由于陸上裝機報價逐年下降且降幅較大，疊加碳纖維原材料價格上漲，陸 風受制于成本壓力短期內很難用上碳纖維葉片。碳?；旌停禾祭w維降價前的折衷方案。去年下半年以來碳纖維價格一路走高，國內風電 廠家在權衡成本和性能需求之后，普遍采用碳玻混和

16、方案來代替全碳纖維主梁設計。碳 ?；煊袃煞N常用做法，一種是兩個葉片大梁一面是碳纖一面是玻纖，另一種是每個大梁 微觀結構相同，都是一層碳纖、一層玻纖交替鋪疊。后者存在一定的使用隱患，因為碳 纖維和玻纖的界面性能、材料性能差別很大，碳纖維受熱收縮后會變得很細，相當于玻 纖的幾十分之一，細了之后界面結合力將變差，對缺陷更敏感；另外，碳纖維壓縮性能 較差，甚至不及玻纖，達到臨界值就可能造成碳纖維斷裂，影響后續(xù)的風能利用效率。 因此碳?；旄嗍亲鳛橐环N過渡產品，使用效果不穩(wěn)定，當碳纖維價格具備一定競爭力 后或將被全碳纖維產品替代。大面積啟用碳纖維葉片的前提是降價。未來無論是海風還是陸風，碳纖維能夠全面滲

17、透 的關鍵前提都是降本，其中最主要是材料降價，預計碳纖維至少降到 9-10 萬/噸在陸風 領域才具備足夠的競爭力，其次是碳梁設計和制造成本。2.2 光伏熱場：逐步完成對石墨材料的替代，未來發(fā)展動力充足光伏發(fā)電作為一種清潔、低碳、同時具有價格優(yōu)勢的新能源形式，在全球多個地區(qū)和國 家快速興起。單晶硅、多晶硅是太陽能光伏產業(yè)的重要原材料，其制備流程大致是：原 始硅料經提純、氯化后在多晶硅氫化爐還原生成多晶硅，然后通過單晶硅爐直拉單晶硅 棒或通過多晶硅鑄錠爐鑄錠生成硅錠，生產出來的純度較高的單晶硅用于半導體工業(yè)， 多晶硅及純度較低的單晶硅用于生產太陽能光伏電池。其中，單晶硅具備更高的光電轉 化效率，成

18、本也正處于持續(xù)下降的過程中，因而逐漸取代多晶硅成為市場主流產品，前 景良好。熱場系統(tǒng)是制備單晶硅、多晶硅的關鍵設備，也是硅片拉晶過程中的耗材，主要包括坩 堝、導溫筒、保溫筒、加熱器等部件。其中坩堝起到的主要作用是承載內層的石英坩堝； 導溫筒用于引導氣流，形成溫度梯度，防止外部熱量傳導至內部，從而提高單晶硅生長 速率；保溫筒用于構建熱場空間，隔熱保溫，防止內部熱量向外傳導；加熱器提供用來 熔化硅料的熱源。我國晶硅制造熱場材料行業(yè)起步較晚，從光伏行業(yè)發(fā)展前期到 2016 年之前，熱場系統(tǒng) 部件材料主要采用進口的高純、高強等靜壓石墨（采用等靜壓成型方式生產的石墨材料）， 之后隨著國內碳基復合材料制備

19、技術的發(fā)展、成本的下降以及材料性能優(yōu)勢的凸顯，碳 基復材開始逐步實現對石墨材料部件的進口替代和升級換代，目前在坩堝、導流筒等熱 場部件產品上已占據絕對份額?？偟膩碚f，碳基復合材料相對于等靜壓石墨材料的優(yōu)勢主要體現在四個方面：1）碳基復合材料抗折性能、保溫隔熱性能更好。坩堝尺寸增大后對承載強度要求更高， 碳基復材更能滿足強度方面的要求。同時，碳基復材導熱系數更低，這一特性使得碳基 復材制成的導流筒更能加快硅棒生長速率；若直拉單晶爐采用碳碳復材作為隔熱屏，能 夠進一步降低熱量損失，可比采用石墨材料節(jié)省 20%-25%的電能。2）直拉爐大尺寸趨勢下碳基復材的經濟性更強。碳基復材的經濟性一是體現在制備

20、成 本上，碳碳復材具有結構可設計性，通過預制體結構設計和致密化工藝可制備不同尺寸 和形狀的碳碳熱場制品，過程中無余料浪費，而石墨需要先制備實心坯料，再通過機加 工從坯料中挖出各種形狀的產品，挖去的部分即損耗，因此隨著熱場尺寸的增加，碳基 復材制備成本增速小于石墨材料。二是體現在碳基復材具有功能可設計性，通過制備不 同密度的制品來匹配晶體硅生長加熱、隔熱、承載等不同功能需求，可以有效降低單晶 硅的生產能源消耗。三是碳基復材使用壽命長于石墨材料，更換頻次更低，設備利用率 更高，維護成本相應降低。3）碳碳熱場安全性更好。碳碳熱場在反復高溫熱震下不易產生裂紋，而石墨脆性較大， 在交變熱應力和電磁力作用

21、下容易產生裂紋，易導致部件破損，造成安全事故，同時裂紋還會改變零件的電性能和熱傳導性能，導致難以精確控制硅融體的溫度，進而直接影 響拉制單晶硅和成品單晶硅的品質優(yōu)劣。4）等靜壓石墨高度依賴進口。早年間我國熱場系統(tǒng)所用的部件材料主要為進口的等靜壓 石墨，存在供貨周期長、生產成本高等弊病，且關鍵耗材嚴重依賴進口無疑將制約我國 光伏產業(yè)降成本、闊規(guī)模的發(fā)展進程。碳基復合材料是以碳纖維為增強體，以碳或碳化硅等為基體，通過化學氣相沉積或液相 浸漬等工藝形成的復合材料。主要包括碳/碳復合材料（基體是碳）和碳/陶復合材料（基 體是碳化硅），其中用于光伏產業(yè)的主要是碳/碳復合材料。碳碳復材具有質量輕、耐燒 蝕

22、性好、抗熱沖擊性好、損傷容限高、導熱/隔熱、保溫等優(yōu)良特性。光伏熱場用碳纖維市場空間測算：通過加總國內各家光伏行業(yè)企業(yè)的產能情況，算得 2021-2023 年國內單晶硅片總產能分別為 372.5GW、621GW 和 760.5GW。假設 2021- 2023 年每 GW 產能平均需要用到 63/59/55 臺單晶爐，另外考慮每一臺單晶爐每年大致 需要用到 260kg 的碳纖維預制件（假設一年部件更換 2 次），估算得出 2022-2023 年國 內光伏熱場碳纖維需求量分別為 9526 和 10875 噸。2.3 高壓氣瓶：氫能源產業(yè)大有可為，纖維纏繞材料需求長期向好氫能源開發(fā)備受重視，氫能儲運

23、是氫能大規(guī)模應用的關鍵前提。氫能被視為 21 世紀最 具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?，其與氧氣的燃燒產物僅為水，完全清潔綠色，同時還具有來源 廣（氫是地球上儲量最豐富的元素）、燃燒值高、無污染等優(yōu)點。氫能的使用包括氫的生 產、儲存、運輸和應用等方面，其中生產是基礎，儲存和運輸是進行大規(guī)模應用的前提。 現階段制氫技術已相當成熟，但儲運技術尚不夠健全，從而限制了其終端應用，這是因 為氫氣分子尺寸較小，導致其易滲透通過最常見的罐體材料，出現穩(wěn)定的流失，同時由 于氫氣的可燃性（尤其是當與空氣接觸時），致使其儲運環(huán)節(jié)存在一定的安全隱患。因此， 決定氫能應用的關鍵在于安全、高效、經濟、節(jié)能的氫能儲運技術。高壓氣態(tài)儲

24、氫是氫能儲存的主導核心技術。當前儲氫方式主要有高壓氣態(tài)儲氫、低溫液 態(tài)儲氫、固態(tài)儲氫和有機液體儲氫等，其中高壓氣態(tài)儲氫具有設備結構簡單、壓縮氫氣 制備能耗低、充裝及排放速度快、溫度適應范圍廣等優(yōu)點，是目前最成熟、最常用的儲 氫技術。高壓儲氫瓶是高壓氣態(tài)儲氫使用的核心設備，現正在使用的氣瓶主要包括四種類型：全 金屬氣瓶(I 型)、金屬內膽纖維環(huán)向纏繞氣瓶(II 型)、金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(III 型)、 非金屬內膽纖維全纏繞氣瓶(IV 型)。其中和型氣瓶重容比較大，儲氫密度低，且安 全性差，主要用于加氫站等固定式儲氫應用；III 和 IV 型瓶由于所使用的材料和工藝更 為先進，氣瓶質量輕、儲氫

25、密度高且安全性好，可用于車載儲氫。III/IV 型瓶內膽分別采 用金屬鋁/樹脂，相比之下 IV 型瓶的降本效果和使用壽命更長，但技術門檻也更高。當 下，中國車載儲氫瓶主要為 III 型瓶，而日美等國多用型瓶，甚至部分國家已開始研發(fā) 型儲氫瓶，即無內膽纖維纏繞，此方面的研究國內仍是空白。儲氫瓶成本主要集中在外部纏繞用的碳纖維復合材料上。纖維復合材料纏繞氣瓶即上述 II 型、III 型和 IV 型瓶，其結構由內至外包括內襯材料、過渡層、纖維纏繞層、外保護 層、緩沖層。車載儲氫瓶的材料成本主要集中在外部纏繞用的碳纖維復合材料上，且考 慮到氫氣瓶的主要技術方向即耐壓和減重，目前也暫無可替代碳纖維的纏繞

26、材料。根據 DOE 的測算，從儲氫質量均為 5.6kg 的 35/70MPa III 型儲氫瓶的成本構成來看，碳纖維 復合材料占總體成本的比重均在 60%以上；而在相同參數的 IV 型瓶中，碳纖維復合材 料的成本占比均超過了 75%。儲氫瓶的一大重要應用方向是氫燃料電池汽車。燃料電池汽車是一種使用車載燃料電池 裝置產生電力作為動力的汽車，具有零排放、噪聲小、燃料來源廣、續(xù)航長、發(fā)電效率 高等優(yōu)點，因此當下各國政府都在大力支持燃料電池汽車產業(yè)的發(fā)展。燃料電池汽車儲氫瓶用碳纖維市場規(guī)模測算：從應用場景來看，我國氫燃料電池汽車以 客車、中輕型物流車等氫燃料電池輕卡車型為切入點，逐漸過渡到以氫燃料重卡

27、為主體。 根據賽奧碳纖維預測，2022 年中國至少新增 10000 輛氫燃料車，其中重卡 6000 輛，其 他物流車、客車等 4000 輛。往后到 2025 年預計每年氫燃料車增速均在 25%以上。假 設重卡占比逐年提高，且重卡平均一輛車搭載 8 個氫氣瓶，單瓶碳纖維用量為 75kg；其余車型平均每輛搭載 6-7 個氣瓶，單瓶碳纖維用量 35kg。測算得 2022 年車載儲氫瓶用 碳纖維需求量 4566 噸，預計到 2025 年碳纖維氣瓶市場用量將突破萬噸。2.4 航空航天：國產飛機呼之欲出，進口替代勢在必行在航天領域，碳纖維復合材料作為結構、功能或結構功能一體化構件，被廣泛用于導彈 彈頭、彈

28、體箭體和發(fā)動機殼體的結構部件以及衛(wèi)星主體結構承力件上。在航空領域，碳纖維復合材料主要應用于飛機的結構材料（占飛機重量的 30%左右）， 碳纖維的使用能使飛機結構材料減重 20%-40%，飛機整體重量減輕 6%-12%，從而顯 著降低飛機的燃油成本，此外還能夠改善氣動彈性、提高飛機的綜合性能。自 20 世紀 70 年代以來，碳纖維復合材料最初被應用于整流罩、控制儀表盤和機艙門等飛機二級結 構中，后續(xù)隨著碳纖維性能的穩(wěn)定和提升，開始逐漸用于機翼、機身等受力大、尺寸大 的主承力結構，大批量的飛機零部件相繼采用碳纖維復合材料，且采用復合材料的部位、 面積和重量日趨增加。先進復合材料的用量已然成為衡量航

29、空航天裝備先進性的重要標 志?？湛秃筒ㄒ袈氏仍诿裼每蜋C中使用先進碳纖維復合材料，且兩家公司最新的機型均采用 了復合材料機身，其中空客 A350XWB 超大型寬體客機 CFRP 在結構材料中的應用占比 已高達 53%，金屬合金比例 33%；波音 B787 中 CFRP 占比約 50%。近年來中國商飛也 在不斷嘗試開發(fā)復材化的國產飛機，共涉及三款機型：1）早期的 ARJ21 新支線飛機是 我國第一款完全自主研發(fā)的國產民航飛機，但復材用量占比僅 2%左右；2）C919 是我 國第一款按照國際民航規(guī)章自行研制、具有自主知識產權的單通道大型干線客機，累計 28 家客戶 815 架訂單，預計 2022 年

30、開始交付，該款飛機的復材占到機體結構重量的 12%，截止目前 C919 所采用的碳纖維及預浸料主要來自日美企業(yè)，但考慮到其用途的 特殊性，未來某個時點必將全面啟用國產材料；3）CR929 是中俄聯(lián)合研制的雙通道遠程 寬體客機，目前仍處于早期的研制階段，且受到國際政治形勢的影響，一些關鍵部件的 供應及首飛時間仍存在較大不確定性，但考慮到 CR929 的復材化率超過 50%，對碳纖 維的需求量較大且對纖維性能要求較高、產品附加值較高（以 T800 型號為主），國內多 家頭部企業(yè)正在積極參選。國產大飛機碳纖維需求測算：考慮單架飛機的碳纖維耗用量，假設復材中碳纖維占比為 65%，平均每架 C919/C

31、R929 分別消耗 1.7 噸/18.2 噸碳纖維。根據軍機+航天航空+ 風電，讓碳纖維派上大用場，假設 2021-2040 年 C919 和 CR929 分別累計交付 2500 架 和 500 架，對應碳纖維需求量分別為 4176.9 噸和 9116.3 噸。3. 碳纖維行業(yè)供給端：短期供需缺口壓力較大，價格下降尚需時日國內碳纖維的供應大部分來自進口，其余為國產碳纖維，近幾年來碳纖維國產替代趨勢 愈發(fā)明顯。2021 年碳纖維國產率已達到 46.9%，2016-2021 年每年提升約 4.8pp，根據 賽奧碳纖維預測，預計 2022 年國產化率就將超過 50%。國產替代進程加速一方面是由 于國

32、內優(yōu)秀的碳纖維企業(yè)工藝技術不斷突破，生產線運行漸趨穩(wěn)定，產品質量和規(guī)模均 明顯改善，國內整體供應能力逐漸跟上。另一方面，2020 年下半年以來受日本東麗出口 管制、疫情沖擊海外企業(yè)的生產經營、中國進口關稅抬高等多重因素影響，纖維進口量 有所下滑，為國產替代創(chuàng)造了良好的機遇。國產碳纖維供應情況：我們對國內將近 20 家碳纖維企業(yè)的現有產能情況進行了梳理（吉 林碳谷僅生產原絲），算得國內碳纖維行業(yè)現有產能合計約為 6.1 萬噸。根據各家企業(yè)披 露的擴產規(guī)劃，預計到 2025 年全行業(yè)產能將凈增加 25.2 萬噸。碳纖維行業(yè)屬于資金+ 技術高度密集型產業(yè)，研發(fā)高投入之后未必能形成產出，例如，從實驗室

33、生產到試生產 再到大批量生產的過程中產線運行的不確定性較大，我們預計其中大部分產能規(guī)劃落地 困難。進口碳纖維情況：近兩年進口增速明顯放緩，原因主要系：1）2020 年下半年開始日本 東麗對華有過一段時間的限售，當前時點出口許可證陸續(xù)恢復（但東麗 T700 以上的出 口限制目前無放開跡象）；2）疫情導致海外企業(yè)產能受損；3）國內進口關稅抬升，從 13%增至 17.5%；4）國內碳纖維企業(yè)生產技術逐漸突破，部分常規(guī)品種的性能指標與國外品 牌已基本相當，成本相對較高但也在持續(xù)下降，性價比方面開始追趕國外企業(yè)。綜上， 一是國外企業(yè)自身供給有限，二是當前時點在考慮運費、關稅以及國內企業(yè)的降本增效 成果后

34、賣到中國的利潤不如以往可觀，疊加本身本土市場也存在較大需求，因此進口纖 維的量短期內不會完全恢復。價格變動趨勢判斷：起初國內碳纖維定價主要是參考國際巨頭如日本東麗的價格體系， 在東麗的銷售價格基礎上再降一定比例作為賣價?，F階段國內主要是依據供需情況定價， 目前國內供需缺口仍較大，一方面國產碳纖維供不應求，另一方面纖維進口增速又出現 回落，兩方面因素共同造成 2021 年以來碳纖維漲價較多。我們預計，碳纖維供需好轉 及降價會首先出現在大絲束板塊，國內大絲束企業(yè)產能擴建迅猛，估計最快今年下半年 開始供給會逐漸跟進，價格開始向下走。小絲束方面，隨著 2022-2023 年國內第一波 產能集中釋放，疊加出口逐步放開，預計最快明年供需得到緩解，價格出現回調。4. 競爭