2022年碳纖維國產替代需求增長趨勢及行業發展機遇研究報告（42頁）.pdf

1、2022 年深度行業分析研究報告 內容目錄 一、新材料之王：碳纖維性能優異，復合材料應用廣泛 . 6 1.1 碳纖維性能優異，PAN 基碳纖維占據主流地位 . 6 1.2 碳纖維產業鏈涉及較多工藝，復合材料應用廣泛 . 8 二、軍民兩用優異材料，驅動碳纖維需求持續走高 . 10 2.1 全球碳纖維需求持續增長，我國結構性差異蘊含機遇 . 10 2.1.1 全球碳纖維需求以風電葉片、航空航天、體育及汽車為主 . 10 2.1.2 我國碳纖維需求存在結構性改善機遇 . 11 2.2 始于軍用，先進材料應用方興未艾 . 12 2.3 強于民用，多點開花打開廣闊空間 . 15 2.3.1 風電領域：“

2、海風徐來”，葉片大型化趨勢如火如荼. 15 2.3.2 航空領域：“減重飛行”，民機需求釋放在即 . 22 2.3.3 汽車領域：“輕裝上陣”，輕量化需求帶動滲透率提升 . 24 2.3.4 體育領域：“全民運動”，體育休閑大有可為 . 28 三、國產替代正當時，我國碳纖維迎來發展機遇期 . 30 3.1 國內供需缺口持續擴大，碳纖維實際產能仍集中于日美企業 . 30 3.2 國產替代正當時，碳纖維產業具備崛起的主觀能力與客觀基礎 . 32 3.2.1 政策：鼓勵支持，持續引導. 32 3.2.2 提質：技術突破，自主創新. 33 3.2.3 增量：擴產加速，增量可期. 35 3.2.4 降本

3、：規模優勢，成本下行. 36 四、相關公司 . 40 4.1 吉林化纖（000420.SZ） ：內部協同加快轉型，進軍碳纖維復材大有可為 . 40 4.2 精功科技（002006.SZ） ：碳化線整線設備核心供應商，國產替代需求加速釋放 . 40 4.3 中復神鷹（暫未上市） ：碳纖維民品龍頭，產品升級擴產前景可期 . 41 4.4 光威復材（300699.SZ） ：國產碳纖維行業龍頭，軍民雙輪驅動打開廣闊發展空間 . 41 4.5 中簡科技（300777.SZ） ：專注軍工領域的國產碳纖維核心供應商 . 42 圖表目錄 圖 1：碳纖維產品圖示 . 6 圖 2：碳纖維主要性能優勢及特點 . 6

4、 圖 3：PAN 基碳纖維生產流程. 7 圖 4：瀝青基碳纖維生產流程 . 7 sYpVyUeYkXxU9PbPaQsQoOtRtRkPmMmOiNnPwO6MoPrRwMoOnRNZmOzQ 7 8 圖 7：碳纖維上下游產業鏈 . 8 圖 8：全球碳纖維需求量穩步增長 . 10 圖 9：全球碳纖維下游應用（按用量） . 11 圖 10：全球碳纖維下游應用（按金額） . 11 圖 11：不同應用領域碳纖維產品單價及用量（氣泡大小代表該產品未來 5 年 CAGR） . 11 圖 12：2020 年全球大絲束碳纖維需求持續提升 . 11 圖 13：我國碳纖維需求量加速增長 . 12 圖 14：我國

5、下游應用主要以風電、體育為主 . 12 圖 15：我國與全球碳纖維下游應用差異 . 12 圖 16：碳纖維復合材料在飛機上的應用歷程 . 14 圖 17：碳纖維復合材料已應用于現代軍機多個關鍵部位 . 14 圖 18：軍用碳纖維應用領先于民用航空 . 14 圖 19：碳纖維復材在航空發動機上的應用 . 14 圖 20：先進軍機碳纖維復合材料使用比例持續提升 . 15 圖 21：全球累計風電裝機量持續增長，十年 CAGR 達 14%. 16 圖 22：全球新增風電裝機量以陸上風電為主 . 16 圖 23：中國累計風電裝機量大幅提升，十年 CAGR 達 25%. 16 圖 24：中國新增風電裝機量

6、以陸上風電為主 . 16 圖 25：未來 5 年全球海上風電將保持高速增長 . 16 圖 26：全球海上風電裝機量占比逐年提升 . 16 圖 27：海上風電建設成本分布 . 17 圖 28：項目容量為 100MW 時采用不同單機容量機組的經濟指標 . 17 圖 29：我國海上風機平均單機容量顯著高于陸上風機 . 18 圖 30：海上風機平均單機容量預計在 2025 年達到 15-17MW . 18 圖 31：全球風機風輪直徑持續擴大 . 18 圖 32：我國新增風機單機容量、風輪直徑快速增加 . 18 圖 33：碳纖維主要應用于風電葉片主梁 . 19 圖 34：玻璃纖維葉片在大風中可能會擊中塔

7、筒 . 19 圖 35：2015 年碳纖維風電葉片滲透率 . 20 圖 36：2021 年碳纖維風電葉片滲透率持續提升 . 20 圖 37：2020 航空航天碳纖維需求分布 . 23 圖 38：民用飛機中碳纖維復材占比 . 23 圖 39：未來二十年中國民航市場新增飛機需求 . 23 圖 40：未來 5 年全球航空航天碳纖維需求（噸） . 23 圖 41：目前我國 C919 訂單情況 . 24 圖 42：使用不同材料可以達到的減重百分比（以鋼為基準） . 25 圖 43：寶馬 i3 碳纖維車身 . 26 圖 46：碳纖維復合材料在汽車中的潛在應用比例 . 26 圖 47：RTM 成型工藝 .

8、27 圖 48：使用于汽車的碳纖維復合材料各成本占比情況 . 27 圖 49：全球新能源汽車產量預測（萬輛） . 28 圖 50：未來 5 年全球車用碳纖維需求預測 . 28 圖 51：體育休閑市場分類應用占比 . 28 圖 52：我國高爾夫球桿凈出口持續增長（萬根） . 28 圖 53：我國參加體育運動人數持續提升 . 29 圖 54：未來 5 年全球體育休閑碳纖維需求 . 29 圖 55：全球主要企業碳纖維運行產能及后續擴產計劃（千噸） . 30 圖 56：全球碳纖維運行產能穩步上行 . 31 圖 57：2020 年全球碳纖維運行產能分布 . 31 圖 58：全球小絲束碳纖維產能占比 .

9、31 圖 59：全球大絲束碳纖維產能占比 . 31 圖 60：我國碳纖維進口來源分布 . 32 圖 61：國內碳纖維供需缺口持續擴大 . 32 圖 62：我國碳纖維當月進口量總體仍在增長 . 32 圖 63：碳纖維價格持續上漲（元/千克） . 32 圖 64：我國碳纖維專利申請量快速提升（件） . 34 圖 65：T800S 高強度級產品性能對比 . 35 圖 66：M40J 高模量級產品性能對比 . 35 圖 67：國內產品拉伸強度 CV 值性能優異 . 35 圖 68：國內產品拉伸模量 CV 值性能優異 . 35 圖 69：我國主要廠商當前原絲及碳纖維產能 . 36 圖 70：碳纖維國產化

10、率持續提升 . 36 圖 71：原絲約占碳纖維生產成本的 51% . 37 圖 72：丙烯腈價格自本輪高點后開始回落（元/噸） . 37 圖 73：原絲丙烯腈單耗持續下降（噸/噸） . 38 圖 74：碳纖維丙烯腈單耗持續下降（噸/噸） . 38 圖 75：吉林碳谷碳纖維原絲成本結構 . 38 圖 76：中復神鷹碳纖維產品成本結構 . 38 圖 77：中簡科技碳纖維原絲成本結構 . 38 圖 78：光威復材碳纖維產品成本結構 . 38 圖 79：2021 年各公司碳纖維產能均突破千噸級（噸/年） . 39 圖 80：各公司碳纖維單噸成本逐步下行（萬元/噸） . 39 表 1：按照原料分類的碳纖

11、維種類 . 6 7 9 表 4：碳纖維應用于航天領域經濟效益突出 . 13 表 5：碳纖維增強復合材料相比其他復材性能優勢明顯 . 13 表 6：2030 年前海上風電裝機量政策目標超過 10GW 的國家或地區 . 17 表 7：用碳纖維主梁替代玻璃纖維后可實現風電葉片的有效降重 . 19 表 8：維斯塔斯若干碳纖維風電葉片專利將于 2022 年 7 月到期 . 20 表 9：多家風電企業已開始應用碳纖維葉片 . 20 表 10：2021-2025 年我國及全球風電領域碳纖維需求測算 . 21 表 11：碳纖維復合材料在飛機結構中的應用 . 22 表 12：未來 20 年中國民用航空碳纖維市場

12、需求測算 . 24 表 13：未來 20 年中國國產客機碳纖維市場需求測算 . 24 表 14：儲氫瓶種類及性能 . 25 表 15：碳纖維復合材料的部分應用車型及效果 . 26 表 16：我國有關碳纖維的產業政策 . 33 表 17：我國碳纖維核心設備自主化進程加速 . 34 表 18：當前我國碳纖維在建產能 . 36 表 19：2022 年國內丙烯腈投產計劃 . 37 表 20：規模優勢下碳纖維生產成本顯著降低 . 39 ，其具有優異的物理、化學性能，在軍工及民用領域都有著廣泛的應用，被稱為 21 世紀的“黑色黃金” 。碳纖維復合材料即以碳纖維為增強體，以樹脂、碳質、金屬、陶瓷等為基體所形

13、成的復合材料，在結合增強體與基體優異性能的同時，應用范圍更加廣泛。 1.1 碳纖維性能優異，碳纖維性能優異，PAN基碳纖維基碳纖維占據占據主流主流地位地位 碳纖維碳纖維： “新材料之王” ?！靶虏牧现酢?。碳纖維（Carbon Fiber）是由聚丙烯腈（PAN）等有機纖維在10003000高溫的惰性氣體氛圍中經氧化碳化后制成的， 含碳量在 90%以上的無機高分子纖維，是目前可以獲得的最輕的無機材料之一。碳纖維的比強度和比模量等力學性能優異，且具有低密度、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦、抗疲勞、高震動衰減性、高導電導熱性、低熱膨脹系數、 高電磁屏蔽性等特點， 其易加工、 可設計的性能使其廣泛應用于航空

14、航天、軍工、能源、體育用品、汽車工業、軌道交通和建筑補強等領域，是國防軍工和國民經濟不可或缺的戰略新興材料，被譽為“新材料之王” 。 圖 1：碳纖維產品圖示 圖 2：碳纖維主要性能優勢及特點 性能特點性能特點 簡介簡介 強度高 抗拉強度在 3500Mpa 以上 模量高 彈性模量在 230Gpa 以上 密度小，比強度高 密度是鋼的 1/4，是鋁合金的 1/2； 比強度比鋼大 16 倍，比鋁合金大 12 倍 耐超高溫 在非氧化氣氛條件下，可在 2000時使用，在 3000的高溫下熔融軟化 耐低溫 在-180低溫下碳纖維依舊具有彈性 耐酸、耐油、耐腐蝕 耐濃鹽酸、磷酸等介質侵蝕，其耐腐蝕性能超過黃金

15、和鉑金，擁有較好的耐油、耐腐蝕性能 熱膨脹系數小，導熱系數大 可以耐急冷急熱，即使從 3000的高溫突然降到室溫也不會炸裂 資料來源：光威復材官網，西部證券研發中心 資料來源： 高性能纖維與應用 ，西部證券研發中心 按照原料不同按照原料不同，碳纖維可分為碳纖維可分為 PAN 基基、粘膠基粘膠基、瀝青基瀝青基碳纖維碳纖維。按照原材料不同，碳纖維主要分為粘膠基 （纖維素基、 人造絲基） 、 瀝青基 （各向同性、 中間相） 和聚丙烯腈 （PAN）基三大類。目前以聚丙烯腈為原料制成的 PAN 基碳纖維占據主流地位，產量占碳纖維總量的 90%以上，如無特殊說明，本文所指碳纖維皆為 PAN 基碳纖維。 表

16、 1：按照原料分類的碳纖維種類 分類分類 優勢優勢 劣勢劣勢 應用現狀應用現狀 應用占比應用占比 聚丙烯腈（PAN）基 生產工藝簡單，力學性能優良， 綜合性較強，用途廣泛 生產影響因素較多， 小絲束生產成本高 已經成為碳纖維主流 90% 瀝青基 原料來源廣泛且價格低廉， 碳化吸收率高；導熱導電性能高，拉伸模量高 抗壓強度較低， 制作工藝復雜成本高 目前規模較小，主要應用于建筑補強等 6%8% 粘膠基 比重最小，可用來制作更輕量化的材料構件；耐蝕、耐燒性好，生物兼容性好 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，如火箭制造 1% 資料來源：CNKI，西部證券研發中

17、心 資料來源：CNKI，西部證券研發中心 圖 4：瀝青基碳纖維生產流程 圖 5：黏膠基碳纖維生產流程 資料來源：CNKI，西部證券研發中心 資料來源：CNKI，西部證券研發中心 按照絲束大小按照絲束大小， 碳纖維， 碳纖維可分為大絲束和小絲束可分為大絲束和小絲束碳纖維碳纖維。 一般按照碳纖維中單絲根數與 1000的比值命名，如 12K 指單束碳纖維中含有 12000 根單絲的碳纖維。通常將 24K 及以下的碳纖維稱為小絲束碳纖維，初期以 1K、3K、6K 為主，后逐漸發展為 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。 通常將 48K 以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括

18、48K、60K、80K 等（部分領域 25K 也可稱為大絲束） ，主要應用于能源、交運、建筑等工業領域。 表 2：按照絲束大小分類的碳纖維種類 分類分類 絲束尺寸絲束尺寸 性能性能 拉伸強度拉伸強度 應用領域應用領域 小絲束 24K 優異 高 國防軍工、體育用品 大絲束 48K 相對較低 低 工業領域 資料來源：光威復材招股說明書，西部證券研發中心 按照力學性能， 碳纖維可分為通用型和高性能型按照力學性能， 碳纖維可分為通用型和高性能型碳纖維碳纖維。 業內通常采用日本東麗 （TORAY）公司分類法，按照拉伸強度及模量標準進行分類。其中通用型碳纖維強度為 1000MPa、模量為 100GPa 左

19、右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度 2000MPa、模量 250GPa 以上） 和高模型 （模量 300GPa 以上） 和高強高模型等 （強度 4000MPa 以上、 模量 300GPa以上） 。 資料來源：東麗官網，西部證券研發中心 1.2 碳纖維碳纖維產業鏈涉及較多工藝，產業鏈涉及較多工藝，復合材料復合材料應用廣泛應用廣泛 碳纖維產業鏈從碳纖維產業鏈從上游原油上游原油開始，延伸開始，延伸到終端到終端軍工、民用軍工、民用等各項等各項應用應用：原油經過煉制、裂解及氨氧化得到丙烯腈；丙烯腈經聚合和紡絲之后得到聚丙烯腈（PAN）原絲；再經過預氧化、碳化后得到 PAN 基碳纖維；碳纖維中加入樹脂、

20、上漿劑等形成碳纖維復合材料，最后由各種成型加工工藝得到滿足不同下游需求的最終產品。 圖 7：碳纖維上下游產業鏈 資料來源：新材料在線，西部證券研發中心 以以碳纖維碳纖維為增強體的為增強體的復合復合材料性能更優，應用更廣材料性能更優，應用更廣。復合材料通常由基體和增強體通過一系列反應生成，除具有各材料組分自身獨有的性能外，還因為不同材料組分的界面結合效應使之具有更優異的綜合性能。碳纖維力學性能優異，但作為結構材料很少單獨使用，一般是經過深加工制成編織布等中間產物或者作為增強體加工成復合材料再進行使用。 碳纖維作為復合材料的增強材料， 根據不同性能要求和使用目的可以選用不同的基體材料，T300T4

21、00HT700ST800ST1000GT1100GM30M40M46M50M35JM40JM46JM50JM55JM60JM65JM70J01234567100200300400500600700拉伸強度/GPa拉伸模量/GPa高強型高強型高模型高模型高強高模型高強高模型 表 3：碳纖維復合材料分類及應用 分類分類 子分類子分類 特點特點 應用領域應用領域 樹脂基復合材料(CFRP) 熱固性樹脂（TS） 強度、剛度高；酚醛樹脂基耐熱性好 宇宙飛行器外表面防熱層及火 箭噴嘴（酚醛樹脂基） 、航空航天結構材料 （環氧樹脂基） 、 釣漁竿、建筑補強等 熱塑性樹脂（TP） 耐濕熱、強韌、優良的成型加工

22、性 碳/碳復合材料 （C/C） 由碳纖維及其制品增強的復合材料 低密度、耐燒蝕、抗熱震、高導熱、 低膨脹、 摩擦磨損性能優異 導彈彈頭、固體火箭發動機噴 管、航天飛機、人工骨骼等 金屬基復合材料 （CFRM） 錒、鋁、鎳、銅 高比強度、高比模量、 優異的疲勞強度 宇航結構材料、汽車、鐵道、機械等 陶瓷基復合材料 （CFRC） - 改善韌性、提高機械沖擊/熱沖擊性 發動機高溫部件等 橡膠基復合材料 （CFRR） - 改善熱疲勞性、提高使用壽命 管材、耐磨襯輪、特殊密封件等 資料來源：CNKI，西部證券研發中心 ，高強輕量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞等特點，因此在誕生之初便作為戰略性物資應用于國防、航

23、空航天等軍用行業。之后隨著商業化的順利推進及成本的不斷降低，碳纖維優異屬性被廣泛認知，應用范圍持續拓寬，并逐步在民用領域大放光彩，成為軍民兩用的優異新材料品種。 2.1 全球全球碳纖維碳纖維需求持續增長，我國結構性差異蘊含機遇需求持續增長，我國結構性差異蘊含機遇 2.1.1 全球碳纖維需求以全球碳纖維需求以風電葉片、航空航天、體育及汽車風電葉片、航空航天、體育及汽車為主為主 全球碳纖維需求量穩步增長全球碳纖維需求量穩步增長，未來仍將處于高速增長期，未來仍將處于高速增長期。過去 10 余年間，隨著碳纖維下游應用滲透率的提升，全球碳纖維需求量穩步增長，2019 年全球碳纖維需求量首次突破10 萬噸

24、，相較 2008 年 CAGR 達 10%。2020 年受疫情影響下游航空業受損明顯，但其他產業需求旺盛，全年需求量仍較 19 年同比提升 3%達到 10.7 萬噸，據賽奧碳纖維技術預測，2025 年全球碳纖維需求量有望達到 20 萬噸，5 年 CAGR 將達 13.3%，未來或將持續處于高速增長期。 圖 8：全球碳纖維需求量穩步增長 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 風電葉片、航空航天、體育及汽車為風電葉片、航空航天、體育及汽車為全球碳纖維全球碳纖維主要應用領域主要應用領域。全球范圍來看，碳纖維下游應用較為分散，各產業應用蓬勃發展，風電葉片、航空航天、體育及汽車為主要應用領域。按用

25、量計，風電葉片近年來快速發展，現已成為全球第一大碳纖維消費市場，2020年需求量 3.06 萬噸占比 29%，航空航天、體育休閑及汽車分別占比 15%、14%和 12%。值得關注的是，若以金額計，航空航天產業以 9.87 億美元排名第一，占比高達 38%，體現出航空航天領域碳纖維產品的高產值，而風電葉片雖用量大，但其使用的碳纖維是低成本的大絲束產品，因此金額計占比僅約 16%。 -5%0%5%10%15%20%25%30%0501001502002502008200920102011201220132014201520162017201820192020 2025E全球碳纖維需求量（千噸）增速

26、（右軸）CAGR=13.3% 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 航空航天領域產品航空航天領域產品具備具備高附加值高附加值，大絲束產品份額持續提升，大絲束產品份額持續提升。上文提到，小絲束碳纖維產品生產工藝要求嚴格且難度大，生產成本較高，故多用于航空航天等高科技及高附加值領域， 航空航天領域產品單價約 60美元/噸。 而大絲束產品性能相對遜色但勝在生產成本低，以風電葉片為代表的碳纖維產品單價低至 14 美元/kg，因此在風電、電纜等基礎工業領域需求旺盛，2020 年大絲束產品需求占比約 45%，較 2019 年提高 2 個 PCT。未來在風電

27、領域高景氣疊加對部分小絲束產品替代的推動下，大絲束產品份額有望進一步提升。 圖 11：不同應用領域碳纖維產品單價及用量（氣泡大小代表該產品未來 5 年 CAGR） 圖 12：2020 年全球大絲束碳纖維需求持續提升 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 2.1.2 我國我國碳纖維需求碳纖維需求存在結構性改善機遇存在結構性改善機遇 我國我國碳纖維碳纖維行業進入快速發展期行業進入快速發展期，需求需求增長增長顯著顯著。我國碳纖維行業目前已逐漸步入快速發展期，相關能源產業競爭優勢明顯，在“雙碳”政策目標指引下，風電、光伏、氫能等產業有望迎來加速發展，碳

28、纖維市場空間廣闊。根據賽奧碳纖維數據，我國碳纖維需求從2008 年的 0.8 萬噸增長至 2020 年的 4.9 萬噸，期間 CAGR 高達 16%，明顯高于同期全球增速。 此外， 我國碳纖維需求總量全球占比也在不斷提高， 2020 年達到 45.7%， 較 2008年提升近 23 個 PCT。預計到 2025 年，我國碳纖維需求量將達 15 萬噸，5 年 CAGR 達25%。 29%15%14%12%9%8%5%8%航空航天體育休閑汽車混配模成型壓力容器碳碳復材其他38%16%14%9%7%7%3%7%航空航天風電葉片體育休閑汽車壓力容器混配模成型碳碳復材其他0102030405060700

29、10203040單價：美元/千克用量：千噸風電葉片航空航天體育休閑汽車混配成型壓力容器碳碳復材標模-大絲束, 45.2%標模-小絲束, 40.9%中模量, 13.3%高模量, 0.6% 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 風電葉片風電葉片、體育為體育為我國我國碳纖維主要應用領域碳纖維主要應用領域，需求結構差異蘊含機遇。需求結構差異蘊含機遇。受益于下游風電領域需求拉動，風電葉片已超過體育休閑位列我國第一大碳纖維消費市場，2020 年需求占比 41%。 相較于全球碳纖維需求分布領域的多點開花， 我國碳纖維需求分布集中于中低端領域，風電葉片與體育休閑合計占比達 71%，當前民用需求領域具備更

30、強的成長性，而航空航天、汽車、電子電氣等高端領域需求合計占比不足 10%，結構性差異明顯。未來伴隨我國碳纖維產品國產化率以及產業鏈供應能力的進一步提升， 碳纖維需求結構將逐步向全球范圍更成熟且附加值更高的消費結構靠攏，相關高端產業領域蘊含轉型發展機遇，未來航空航天、風電葉片、汽車等領域有望成為國內最大的需求增長點。 圖 14：我國下游應用主要以風電、體育為主 圖 15：我國與全球碳纖維下游應用差異 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 資料來源：賽奧碳纖維技術，西部證券研發中心 2.2 始于始于軍用軍用，先進材料先進材料應用應用方興未艾方興未艾 一代材料造就一代裝備一代材料造就一代裝備，

31、碳纖維復材驅動航天事業發展，碳纖維復材驅動航天事業發展。航天事業的發展,與機體材料、結構材料、 發動機材料以及各類組件材料的創新化應用密不可分， 使用先進材料,是實現航天器材高性能、輕量化、長壽命、低成本的重要保障。碳纖維復合材料作為先進材料的典型代表，貫穿整個先進復合材料的發展歷程，是目前航天器結構應用范圍最廣、技術成熟度最高的先進材料，同時也是實現航天器結構輕量化、多功能化的關鍵材料。目前航天器結構用碳纖維以高強高模 PAN 基碳纖維為主，樹脂基體已逐步采用耐熱性更好、吸濕率-40%-20%0%20%40%60%80%100%02040608010012014016020082009201

32、02011201220132014201520162017201820192020 2025ECAGR=25%41%30%6%4%4%4%4%2%2%2%1%0%風電葉片體育休閑碳碳復材建筑補強壓力容器航空航天混配模成型汽車電子電氣其他05000100001500020000250003000035000全球（噸）中國（噸） 復合材料在航空航天領域的廣泛應用打下了堅實的基礎。 將將碳纖維碳纖維先進復合材料應用于航空航天先進復合材料應用于航空航天領域，可以實現領域，可以實現： （1）裝備大幅度減重，降低能耗的同時可增加有效載荷，且由于零件和緊固件較少，裝配成本進一步降低； （2）優異的力學性能；

33、（3） 具備在高低溫環境下以及腐蝕性介質中的尺寸穩定性；（4） 材料結構可設計，實現結構功能一體化； （5）可滿足不同的性能需求，如電磁屏蔽、熱燒蝕防護等。 表 4：碳纖維應用于航天領域經濟效益突出 航天器種類航天器種類 經濟效益（美元經濟效益（美元/KG） 輕型民航機 60 直升機 100 航空發動機 450 戰斗機 450 超音速民航機 1000 近地軌道衛星 2000 同步軌道衛星 20000 航天飛機 30000 資料來源：中簡科技招股書，西部證券研發中心 表 5：碳纖維增強復合材料相比其他復材性能優勢明顯 材料類別材料類別 密度密度/（g cm-3） 拉伸強度拉伸強度/Mpa 拉伸模

34、量拉伸模量/Gpa 比強度比強度/ （Mpa/g-1 cm3） 比模量比模量/ （Mpa/g-1 cm3） 相同負荷下的減重比例相同負荷下的減重比例（以鋼材為基準）（以鋼材為基準） 鋼復合材料 7.8 1100 210 141 27 - 鋁復合材料 2.7 500 75 185 28 1.7% 鈦合金材料 4.5 1500 120 333 27 31.2% 玻璃纖維 2 1245 48.2 623 24 60% 碳纖維增強復合材料 1.5 16003000 130180 10672000 87120 80.8% 資料來源：CNKI，西部證券研發中心 碳纖維復合材料經歷碳纖維復合材料經歷飛機飛機

35、承力部件承力部件應用變遷。應用變遷。航空飛行器長期的發展目標是：輕量化、高可靠性、長壽命、高效能。碳纖維復合材料憑借優異的高模輕量、耐高溫性、抗疲勞性及阻燃性等特點，不斷滿足航空領域涌現的材料升級需求。碳纖維復合材料作為飛機結構件材料可使結構質量減輕 3040，其應用已從最初的前機身段、機翼外翼、整流壁板等次承力結構逐步發展到當今的機翼、機身等主承力結構。采用碳纖維復合材料不僅可實現構件輕量化和設計自由化，還可在實現整體成型的基礎上減少零件數量（零件使用減少61.5%，緊固件使用減少 61.3%） ，降低生產裝配成本，并進一步提高生產效率。 碳纖維及復合材料碳纖維及復合材料對軍用飛機性能提升顯

36、著對軍用飛機性能提升顯著。為滿足新一代戰斗機對高機動性、超音速巡航及隱身的需求， 軍用戰斗機于 80 年代開始大量采用復合材料結構。 通過在軍機主結構、次結構以及特殊部位等方面的應用， 碳纖維復合材料的結構減重和功能化應用能夠給軍用飛機帶來機動性、 作戰半徑、 滯空時間、 飛行速度等眾多指標的提升。 對于現代軍機而言，應用碳纖維復合材料帶來的性能提升至關重要。 資料來源：各公司官網，CNKI，西部證券研發中心 資料來源：HEXCEL 官網，西部證券研發中心 軍用航空領域對碳纖維的應用領先于民航領域軍用航空領域對碳纖維的應用領先于民航領域。 碳纖維復合材料作為新一代國防裝備的戰略基礎材料，加速發

37、展相關的技術及應用是提升國防實力、保持軍事地位的重要前提，因此碳纖維在軍用領域的應用及發展均領先于民用航空領域。同時，伴隨生產工藝及產品性能的持續提升，碳纖維復合材料應用領域不斷拓寬，并進一步延伸至渦輪發動機等軍用航空應用領域。 圖 18：軍用碳纖維應用領先于民用航空 圖 19：碳纖維復材在航空發動機上的應用 資料來源：CNKI ，西部證券研發中心 資料來源：HEXCEL 官網，西部證券研發中心 碳纖維復合材料用量已成為衡量軍用裝備先進性的重要標志碳纖維復合材料用量已成為衡量軍用裝備先進性的重要標志， 未來未來我國我國軍用軍用航空領域對碳航空領域對碳纖維的需求驅動主要來自兩大方面纖維的需求驅動

38、主要來自兩大方面： （一）我國軍用飛機數量（一）我國軍用飛機數量及更新換代及更新換代需求需求提速提速； （二）； （二）單機碳纖維復合材料的使用比例持續提升單機碳纖維復合材料的使用比例持續提升。 據 Flight Global，目前我國有約 60%的軍用飛機面臨退役，戰斗機將進行快速更新換代，以三代、 四代戰斗機為標志的新一代空戰力量將逐步占據主流， 新機型批量生產有望加速。由于碳纖維復合材料在結構輕量化中無可替代的材料性能， 其在戰斗機上的用量持續提升。上世紀 70 年代初，美國第三代戰斗機 F14A 上的碳纖維復合材料的用量占比僅有 1%，至 2000 年第四代戰斗機 F35 的碳纖維復合

39、材料用量占比已提高至 36%， 在最新一代歐洲臺風戰斗機的占比更是達到 70%， 碳纖維復合材料的用量已經成為衡量軍用裝備先進性和可靠性的重要標志。未來伴隨我國新型戰機的換代升級加速，單機碳纖維復合材料的使用比例有望持續提升。 資料來源：CNKI， 軍方視角 ，中簡科技招股書，西部證券研發中心 2.3 強強于民用，于民用，多點開花多點開花打開廣闊空間打開廣闊空間 2.3.1 風電風電領域：領域： “海風徐來”“海風徐來” ，葉片大型化趨勢葉片大型化趨勢如火如荼如火如荼 全球碳中和推動全球碳中和推動風電裝機逐年走高風電裝機逐年走高，海上風電增速將領先于陸風海上風電增速將領先于陸風。碳中和目前已成

40、為全球共識，各個國家和地區相繼出臺能源轉型時間表，意圖在新一輪的能源革命中占得先機。風能作為一種取之不盡、環保清潔的能源擁有無可比擬的生命力與發展潛能，在當前全球碳中和的合力推動下，風電裝機熱度逐年走高，2020 年實現累計風電裝機量 743GW，十年 CAGR 達 14%。2020 年全球新增風電裝機量 93GW，其中陸上風電占比 93%，海上風電占比約 7%?？紤]到全球各國能源轉型的緊迫性以及在風電領域持續的資金、政策加碼，全球風電裝機量在“搶裝潮”退去后仍有望保持高速增長態勢。根據 GWEC，2025年全球新增風電裝機量預計將突破 112GW，其中海上風電占比將超 21%，未來 4 年海

41、風新增裝機量復合增速（21%）將顯著領先于陸風（4%） 。 中中國風電裝機貢獻主要增量。國風電裝機貢獻主要增量。我國于 2020、2021 年分別經歷陸上、海上風電“搶裝潮”后，預計后續風電裝機量增長將逐步回歸正常水平。我國歷年新增風電裝機量約占全球同期新增裝機量的 40%-50%左右，2020 年更是高達 70%以上，為全球風電增長的主要貢獻力量。2020 年中國新增裝機量 72GW，實現累計風電裝機量 282GW，近十年 CAGR高達 25%。 0%10%20%30%40%50%60%70%80% 資料來源：GWEC，西部證券研發中心 資料來源：GWEC，西部證券研發中心 圖 23：中國累

42、計風電裝機量大幅提升，十年 CAGR 達 25% 圖 24：中國新增風電裝機量以陸上風電為主 資料來源：國家統計局，西部證券研發中心 資料來源：國家能源局，中電聯，CWEA，西部證券研發中心 圖 25：未來 5 年全球海上風電將保持高速增長 圖 26：全球海上風電裝機量占比逐年提升 資料來源：GWEC，西部證券研發中心 資料來源：IRENA，GWEC，西部證券研發中心 海上風電海上風電資源稟賦顯著資源稟賦顯著，風電開發重點逐漸向海上風電轉移。，風電開發重點逐漸向海上風電轉移。與陸上風電相比，海上風電具有十分突出的資源稟賦：1、海上風能資源更加豐富，平均風速比陸上風速高約 20%，平均空氣密度更

43、高，發電效率更高。2、不占用陸地資源，遠離居住地，受噪音、電磁波等問題限制少。3、處于用電需求更大的沿海地區，供電成本更低。全球主要國家和地區相繼出臺系列政策推動海上風電發展，2030 年前海上風電裝機量將持續增長。 01002003004005006007008002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 202001020304050607080901002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 20200501001502002503002010 2011 2012 201

44、3 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020中國累計風電裝機量（GW）01000200030004000500060007000800020122014201620182020新增陸上風電（萬千瓦）新增海上風電（萬千瓦）-40%-20%0%20%40%60%80%01020304050607080901002021E2022E2023E2024E2025E新增陸上風電裝機量（GW）新增海上風電裝機量（GW）新增陸上風電裝機量增速（右軸）新增海上風電裝機量增速（右軸）0%2%4%6%8%10%全球海上風電裝機量占比全球海上風電裝機量占比 歐盟 2030 年前海上風電裝

45、機量達到 65-85GW 中國 “十四五”期間各省合計規劃 40GW 海上風電項目 中國臺灣 2025 年前海上風電裝機量達到 5.5GW，2030 年前達到 10GW 美國 2030 年前海上風電裝機量達到 22GW 印度 2022 年前海上風電裝機量達到 5GW，2030 年前達到 30GW 韓國 2030 年前海上風電裝機量達到 12GW 資料來源：IEA，發改委，能源局，西部證券研發中心 制約海上風電發展的制約海上風電發展的關鍵關鍵問題問題在于成本，在于成本，降本的關鍵舉措降本的關鍵舉措在于在于單機容量大型化。單機容量大型化。海上風電建設成本主要包括風電機組、 電力設施、 安裝工程、

46、地質勘查費用、 海上樁基和財務費用，其中風電機組和安裝工程占比最大，合計超過 52%。根據平價時代風電項目投資特點與趨勢 ，在同等裝機規模下，當單機容量由 2WM 升高至 4.5WM 時，項目成本逐漸降低，其中，當容量高于 3WM 時，成本將顯著降低。在給定 100MW 項目容量下，在單機容量由 2WM 升高至 4.5MW 的過程中， 靜態投資由 6449 元/千瓦下降到 5517 元/千瓦； LCOE由 0.3451 元/千瓦時下降到 0.2983 元/千瓦時。 單機容量的大型化之所以能夠實現成本的降低， 一方面在于全壽命周期風電機組發電量隨著單機容量的提升而增加，進而實現度電成本的降低。另

47、一方面，在同等項目規模下，隨著單機容量的提高，在風電機組臺數減少所帶來的經濟效益影響下，風電機組的單瓦制造成本不斷下降。在可預見的未來，海上風機裝機容量將不斷提高以實現降本增效，且在成本因素推動下，海上風機的單機容量將較陸上風機表現出更加明顯的擴容趨勢。根據GWEC 預測，到 2025 年海上風機平均單機容量將達到 15-17MW。 圖 27：海上風電建設成本分布 圖 28： 項目容量為 100MW 時采用不同單機容量機組的經濟指標 資料來源：北極星電力網，西部證券研發中心 資料來源： 平價時代風電項目投資特點與趨勢 ，西部證券研發中心 32%20%15%14%11%8%風電機組安裝工程財務費

48、用海上樁基電力設施地質勘查費用5000520054005600580060006200640066000.280.290.30.310.320.330.340.352.0MW 2.2MW 2.3MW 2.5MW 3.0MW 4.0MW 4.5MWLCOE(元/千瓦時)靜態投資（元/千瓦，右軸） 圖 資料來源：CWEA，西部證券研發中心 資料來源：GWEC，西部證券研發中心 單機容量大型化帶動風機葉片大型化單機容量大型化帶動風機葉片大型化。 風機單機容量的提升對配套的葉輪直徑提出了要求，額定功率達到 10MW 的風機要求配套具有 200m 以上風能直徑的風機，過短的葉片無法發揮大功率機組的性能優

49、勢，相同風場下，掃風面積隨風機葉片直徑的增加而提升，進而提高了相應的風機發電效率。目前全球風機最大風輪直徑已經從 2010 年的 90m 提升至2021 年的 220m，預計到 2030 年時最大風輪直徑能夠達到 230-250m。我國新增風機平均單機容量從 2008 年的 1214KW 提升到了 2019 年的 2453KW，相應的風輪直徑也已由2008 年的 65m 增加至 2018 年的 120m。未來單機裝機容量的不斷上升將加速風機葉片大型化的趨勢， 葉片的發展趨勢主要體現在長度更長、 成本更低， 材料更輕、 強度更高等。 圖 31：全球風機風輪直徑持續擴大 圖 32：我國新增風機單機

50、容量、風輪直徑快速增加 資料來源：IEA，西部證券研發中心 資料來源：CWEA，西部證券研發中心 風機葉片大型化風機葉片大型化進程進程加快， 碳纖維加快， 碳纖維滲透率有望持續提升滲透率有望持續提升。 玻璃纖維憑借其耐腐蝕性能優異、強度高、可設計性好以及性價比等優勢，成為此前風機葉片的主流材料，然而隨著葉片長度的增加， 其質量將發生指數性上升。 在當前葉片大型化的趨勢下， 若依然使用玻璃纖維，其質量的大幅增加將帶來風機發電效率和力學性能的衰退，特別是在環境惡劣的海上，若使用過重的葉片將造成風機壽命的降低。同時碳纖維有著更高的彈性模量，進而減小了超大葉片在強風載下發生撓曲而擊中支柱的可能性。 碳