全球碳纖維行業(yè)分類及產(chǎn)需發(fā)展趨勢：軍機升級換代加速促進碳纖維需求

全球碳纖維行業(yè)分類及產(chǎn)需發(fā)展趨勢：軍機升級換代加速促進碳纖維需求

碳纖維（CarbonFiber，簡稱CF）是由聚丙烯腈（PAN）（或瀝青、粘膠）等有機母體纖維采用高溫分解法在1,000攝氏度以上高溫的惰性氣體下碳化（其結(jié)果是去除碳以外絕大多數(shù)元素）制成的，是一種含碳量在90%以上的無機高分子纖維。碳纖維按照原絲類型分類分類優(yōu)勢劣勢

應用現(xiàn)狀聚丙烯腈（PAN）基成品品質(zhì)優(yōu)異，工藝較簡單，產(chǎn)品力學性能優(yōu)良-已經(jīng)成為碳纖維主流瀝青基原料來源豐富，碳化收率高原料調(diào)制復雜，產(chǎn)品性能較低目前規(guī)模較小粘膠基高耐溫性碳化收率低，技術難度大，設備復雜，成本高主要用于耐燒蝕材料及隔熱材料數(shù)據(jù)來源：公開資料整理碳纖維按照絲束大小分類分類特點

應用領域小絲束初期以1K、3K、6K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K主要應用于國防軍工等高科技領域，以及體育休閑用品，如飛機、導彈、火箭、衛(wèi)星和漁具、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等大絲束48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括48K、60K、80K等主要應用于工業(yè)領域，包括：紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機電、土木建筑、交通運輸和能源等數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

一、現(xiàn)狀

碳纖維“剛?cè)岵保哂谐錾牧W性能和化學穩(wěn)定性，密度不到鋼的1/4、強度是鋼的5-7倍，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的比強度和最高的比模量的纖維，并具有低密度、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦、抗疲勞、震動衰減性高、電及熱導性高、熱及濕膨脹系數(shù)低、X光穿透性高、非磁體但有電磁屏蔽效應等特點，是發(fā)展國防軍工與國民經(jīng)濟的重要戰(zhàn)略物資，廣泛應用于軍工、航空航天、體育用品、汽車工業(yè)、能源裝備、醫(yī)療器械、工程機械、交通運輸、建筑及其結(jié)構補強等領域。

用碳纖維復合材料代替鋼或者鋁，減重效率可達到20%-40%，因此在航空航天領域得到廣泛青睞。飛機結(jié)構材料約占起飛總重量的30%左右，減輕結(jié)構材料的重量可以帶來許多好處。對軍用飛機而言，減重在節(jié)省燃油的同時擴大了作戰(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)濟效益。各種飛行器減重的經(jīng)濟效益數(shù)據(jù)分析表種類效益/（美元/KG）輕型民航機60直升機100航空發(fā)動機450戰(zhàn)斗機450干線飛機450超音速民航機

1000近地軌道衛(wèi)星2000同步軌道衛(wèi)星20000航天飛機30000數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

2018年，全球碳纖維需求量9.26萬噸，其中風電葉片需求量2.20萬噸，占比23.76%；航空航天需求量2.10萬噸，占比22.68%；體育休閑需求量1.43萬噸，占比15.44%；汽車需求量1.08萬噸，占比11.66%。全球碳纖維下游需求不同行業(yè)占比數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

美國、日本、中國碳纖維理論產(chǎn)能占比到達6600%%，集中度非常高。2018年，全球碳纖維理論產(chǎn)能達到15.48萬（小絲束9.77萬噸，大絲束5.71萬噸），其中，美國碳纖維理論產(chǎn)能為3.73萬噸，占比24%；日本碳纖維理論產(chǎn)能為2.91萬噸，占比19%；中國大陸的碳纖維產(chǎn)能為2.68萬噸，占比17%，另外匈牙利（1萬噸）、墨西哥（1萬噸）、中國臺灣（0.88萬噸）和法國（0.82萬噸）。全球各國碳纖維理論產(chǎn)能占比數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

碳纖維價格差異非常大。不同型號及不同應用領域的碳纖維價格差異巨大，碳纖維價格從每千克幾十元到上千元不等，部分特種用途碳纖維價格甚至達到了每千克萬元。比如T300級別的碳纖維，用于風電葉片（＞24K）產(chǎn)品單價大概80元/千克左右，而用于軍工領域（3K、6K）的產(chǎn)品單價卻達到了1000-3000元/千克。原因是由于高品質(zhì)小絲束纖維的工藝流程長、控制精度高、生產(chǎn)效率低，導致出品單位質(zhì)量纖維的能耗成倍增長。另外，軍工領域用碳纖維，有時候需要專線專用，使得生產(chǎn)成本更加高昂。碳纖維不同應用領域價格差異應用領域?qū)祭w維材料絲束大小價格區(qū)間（元/千克）國防軍工、航天T1000、T800、T300、M系列高模3K、6K、12K1000-10000民用航空T800、T3003K、6K、12K800-1500通用飛機、無人機T700、T3003K、6K、12K500-600體育、建筑補強T700、T30012K100-140壓力容器T1000、T800、T70012K140風電T300＞24K

80軌交汽車、電纜芯T700、T30012K、24K100-140數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

二、產(chǎn)需

碳纖維復合材料由于其優(yōu)良的材料性能，已經(jīng)被廣泛的應用于航空航天（國防）、風電葉片、汽車、船舶、壓力容器、建筑、電纜芯等不同行業(yè)。2017年全球碳纖維復合材料需求達到8.42萬噸，預計2020年全球總需求將達到11.21萬噸，復合增長率達到10%。2008-2020年全球碳纖維需求量及預測數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

碳纖維生產(chǎn)全過程流程長，工序多，技術和生產(chǎn)壁壘高是我國“有產(chǎn)能，無產(chǎn)量”的重要原因。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，送入氧化爐制得預氧化纖維（俗稱預氧絲），預氧絲進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。全過程連續(xù)進行，任何一道工序出現(xiàn)問題都會影響穩(wěn)定生產(chǎn)和碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量。我國碳纖維主要生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

碳纖維因其“輕而強”和“輕而硬”的特性，被廣泛應用于戰(zhàn)斗機和直升機的機體、主翼、尾翼、剎車片及蒙皮等部位，減重效果顯著，并且碳纖維復合材料逐漸從承力、次承力結(jié)構向主承力結(jié)構方向發(fā)展。隨著軍用飛機越來越高端先進，復合材料在軍用飛機的使用量比例越來越高。以美國戰(zhàn)機為例，早期的F-16A復合材料使用比例只有2%，而以F-22和F35為代表的第四代戰(zhàn)斗機上復合材料使用比例高達24%和36%。美國軍用飛機所用不同材料占比戰(zhàn)機型號鋁合金鈦合金復合材料F14A39%24%1%F15A36%17%2%F16A64%3%2%F1849%13%10%F2211%41%24%數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

發(fā)布的《2020-2026年中國碳纖維復合材料行業(yè)市場供需規(guī)模及投資價值咨詢報告》數(shù)據(jù)顯示：我國戰(zhàn)斗機使用碳纖維復合材料比例也不斷提升，殲-8使用碳纖維復合材料比例1%，J10使用碳纖維復合材料比例6%，J11碳纖維復合材料使用比例10%。另外，我國最新J20、直20大量使用復合材料。我國戰(zhàn)斗機使用碳纖維復合材料比例也不斷提升數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

我國現(xiàn)有各類戰(zhàn)機總數(shù)3187架，其中我國作戰(zhàn)飛機1624架、特種飛機97架、戰(zhàn)斗直升機902架、運輸機193架。

我國仍有三成比例作戰(zhàn)飛機是二代作戰(zhàn)飛機。這里作戰(zhàn)飛機包含有戰(zhàn)斗機、戰(zhàn)斗轟炸機、強擊機、戰(zhàn)略轟炸機等裝備有進攻性武器系統(tǒng)的固定翼戰(zhàn)機。我國作戰(zhàn)飛機中，有J-7、J-8二代作戰(zhàn)飛機561架，占我國作戰(zhàn)飛機比例高達34.5%；三代作戰(zhàn)飛機J-10有260架、J-11/15su-27/30/35有391架，合計651架，占我國作戰(zhàn)飛機比例為40.1%。美國作戰(zhàn)飛機基本上是三代以上作戰(zhàn)飛機，并擁有四代作戰(zhàn)飛機F-22178架，F(xiàn)-35214架。二代作戰(zhàn)飛機已經(jīng)不適合現(xiàn)代戰(zhàn)爭，隨著我國第三代作戰(zhàn)飛機日趨成熟，新型戰(zhàn)機殲-16，殲-10c以及五代隱身戰(zhàn)斗機殲-20的相繼服役，未來二代作戰(zhàn)飛機將逐漸退役。二代作戰(zhàn)飛機仍占我國作戰(zhàn)飛機中三分之一數(shù)據(jù)來源：公開資料整理

C919是中國首款完全按照國際先進適航標準和主流市場標準自主研發(fā)的單通道干線飛機。首架C919客機于2017年5月5日首飛，第二架、第三架、第四架、第五架、第六架C919分別在2017年12月17日、2018年12月28日、2019年8月1日、2019年10月24日、2019年12月27日完成了首次飛行，六架試飛機全部投入試飛工作，進入大強度的試飛階段。截至2018年2月26日累計獲28家客戶815架訂單，計劃于2021年取得適航證并首架交付。

另外，中俄聯(lián)合研制的CR929寬體客機，用雙通道客艙布局，基本型命名為CR929-600，航程為12000公里，座級280座。此外還有縮短型和加長型，分別命名為CR929-500和CR929-700。目前CR929正在開展初