全球碳纖維市場需求穩步增長，中國碳纖維需求加速提升。根據賽奧碳纖維的數據，過去 10 年全球碳纖維 需求量 CAGR 達 10.37%；2021 年全球碳纖維需求量同比增長 10.38%至 11.80 萬噸，增速顯著提升 7.59 個百分點。

同期中國市場由於應用比例基數較低，CAGR 達 20.97%，但由於新興行業需求快速釋放，中國市場增速處在持續上升的態勢；截至 2021 年中國市場需求量為 6.24 萬噸，同比增長 27.69%，需求量全球佔比首次超過 50%， 增速及需求規模均全球領先。

從應用領域來看，全球碳纖維主要用於風電葉片、體育休閒、航空航天三大領域上。2021 年風電葉片碳纖維需求增長 7.84%至 3.30 萬噸，佔全球總需求的 27.97%，依舊是碳纖維下游最大市場；體育休閒市場同比增長20.13%至 1.85 萬噸，佔比 15.68%；航空航天需求增長 0.30%至 1.65 萬噸，佔比 13.98%。壓力容器、碳碳復材需求分別增長 25%、70%至 1.10 萬噸、0.85 萬噸，與體育休閒成為全球碳纖維市場增長的主力。

中國 75%碳纖維需求集中在風電葉片、體育休閒與碳碳復材，2021 年需求量達到 2.25、1.75、0.70 萬噸，分別對應細分領域全球總需求的 68%、95%、82%；2021 年受益於全球光伏行業的快速增長，中國碳碳復材需求量增加 4000 噸，增幅高達 133%，逐漸成為國內優勢領域。

從全球碳纖維市場需求金額行業佔比來看，航空航天超過風電葉片與體育休閒總和。航空航天用碳纖維絲 束小、質量要求最高，2021 年達到 72 美元/公斤的最高均價，同比增長 20%，因此具有最高的市場需求金額。

2021 年全球航空航天碳纖維需求金額 11.88 億美元，佔比高達 34.94%。風電葉片作為近年來發展起來的碳纖維 應用領域，已成為銷量第一的碳纖維應用市場，但其所用碳纖維在各領域所用碳纖維中價格最低，為 17 美元/公斤，市場總需求金額 5.54 億美元，佔比 16.29%。

體育休閒用碳纖維市場發展較為完善，需求穩步增長，所用碳纖維價格僅次於航空航天用碳纖維，為 28 美元/公斤，2021 年市場需求金額 5.11 億美元，佔比 15.03%。

預計 2025 年國內碳纖維需求量接近 16 萬噸，約佔全球 80%。據賽奧碳纖維預測數據，全球碳纖維市場需 求量有望從 2021 年的 11.8 萬噸提升至 2025 年的 20 萬噸，4 年複合增速 10.38%；中國碳纖維需求量相應從 2021年的 6.24 萬噸提升至 2025 年的 15.92 萬噸，複合增速 26.4%。隨着國內碳纖維下游應用快速發展，需求量相較於全球獲得顯著的超額增速。

風電葉片：「雙碳」政策推動風電長期發展，葉片大型化提升碳纖維需求

碳達峰、碳中和政策助推新時代能源革命，低碳綠色轉型利好風電發展。得益於雙碳政策，2020 年我國陸 風新增裝機達到高位，2021 年海上風電資源優勢明顯。在我國重視並大力支持風電行業發展的背景下，我國風電裝機容量呈現出加速增長的態勢，2021 年新增風電併網裝機 47.57GW，其中陸風新增併網裝機 30.67GW，海風同比增長 452%至 16.9GW。

截至 2021 年，我國風電累計併網裝機 329.26GW，同比增長 16.8%，其中陸、海風累計併網裝機分別約為 303.37GW、25.89GW。海風資源優勢更加明顯，未來在海風裝機增速將領先於陸風； 由於海上風電葉片尺寸及功率普遍高於陸風，葉片大型化趨勢將持續加速。

根據我們此前《玻纖系列報告二：掘金雙碳政策的風電紗》報告中對十四五期間中國風電新增併網裝機的 測算，十四五期間中國年均新增風電併網裝機 54.82GW，2025 年風電新增併網裝機有望達 68.5GW，風電累計併網裝機達 556GW，較 2020 年增長 93.84%。預計到 2025 年，非化石能源佔比一次能源消費量將提高到 20.59%，達到 39,316 億千瓦時，其中風能發電量為 10,762 億千瓦時，較 2020 年實現翻倍。

集中式和分散式陸風齊頭並進，海風搶裝年後新增裝機逐步提升。2020 年搶裝潮透支 2021 年陸上風電發 展勢頭，預計未來陸風發展趨勢將由政策驅動的搶裝模式向集中式+分散式風電的穩健模式切換。而海上風電資源優勢明顯，2021 年新增裝機達 16.9GW，在經歷了 2021 年的海風搶裝年後，預計 2022-2025 年海風新增併網裝機容量仍將從高於 2019 年的基數逐年提升，但難以超越 2021 年的高點。根據我們此前《玻纖系列報告二：掘金雙碳政策的風電紗》測算，2022 年之後中國風電新增裝機將逐年持續增長，到 2024-2025 年陸風有望突破每年 50GW 的新增併網裝機，海風整個十四五期間年均新增併網裝機有望超過 8GW。

風機產品功率加速疊代，葉片大型化趨勢明顯。為了提高風力發電效率並降低度電成本，風電機組大型化 已成為發展的必然趨勢。隨着風電機組功率，葉片直徑，塔架高度，容量係數的提高，風機大型化一方面可減 少風機製造過程中單位功率原材料用量，另一方面推動風電場配套建設和運維成本的下降。

據 CWEA 數據， 2020 年，中國新增裝機的風電機組平均單機容量為 2668KW，同比增長 8.7%，其中海上風電機組平均單機容量為4885KW，同比增長 15.2%。在新增風電機組中，2.0MW（不含 2.0MW）以下的新增裝機僅占 1%；2.0 MW（含2.0MW）~2.9MW 新增裝機佔比達 61.1%，比 2019 年下降了 11%；3.0 MW（含 3.0MW）~3.9MW 新增裝機佔比 27.8%，同比增長 10.1%。大兆瓦風機要求大尺寸葉輪，風電葉片大型化趨勢也十分明顯。

風電葉片大型化、輕量化發展，帶動碳纖維滲透率提升。2014 年全球風電新增裝機中 88%機型葉輪直徑小於 110 米，而 2019 年葉輪直徑為 110 米以上的風機佔比達到 86.5%，2020 年主流機型的葉輪直徑為 131-150 米，2021 年部分機型葉輪直徑超過 200 米，葉片大型化趨勢明顯。大尺寸的風電葉片可以提高風能利用小時數，但較大尺寸的葉片對於材料的性能要求更加苛刻。碳纖維複合材料作為風機葉片的製造材料具有以下優勢：提升葉片整體剛度，減輕葉片質量；提高葉片的抗疲勞性能；使風機輸出更平穩均衡，提高效率；具有振動阻尼特性等。

在滿足剛度和強度的前提下，碳纖維比玻璃鋼葉片質量輕 30%以上。因此，隨着葉片不斷大型化，物理性能更出色的碳纖維材料則成為了更理想的選擇。風電裝機的持續增長，疊加風電葉片碳纖維滲透率的提升，將使得風電用碳纖維需求持續較快增長。

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碳碳復材：熱場材料受益於光伏行業高景氣

碳/碳複合材料熱場產品逐漸成為市場主流，將充分受益於光伏產業的快速發展。碳/碳複合材料是碳纖維 （或石墨纖維）為增強體，以碳（或石墨）為基體的複合材料，是具有特殊性能的新型工程材料；其中熱場材料是重要的應用場景。

熱場是指為了融化矽料，並使單晶生長保持在一定溫度下進行的整個系統，主要應用場 景包括坩堝、導流筒、加熱器、保溫筒、板材和電極等。由於碳/碳複合材料熱場產品具有質量輕、損傷容限高、 強度高等突出特點，正在逐漸成為主流熱場材料，在上述多個熱場應用中都有較高的滲透率；並且不斷往大直 徑、高強度、長使用壽命方向發展，以適應單晶矽往大型方向發展的需要。由於目前矽基太陽能電池占 80%以上，因此光伏產業的急劇發展直接帶動了上游關鍵配套碳/碳熱場材料的迅猛發展。

預計 2022-2025 年全球光伏新增裝機量逐年穩步提升，帶動碳/碳熱場材料快速發展。2021 年國內外光伏市 場快速增長，使得單晶矽爐以及配套碳氈與其他熱場部件的需求增長，為整個碳/碳複合材料貢獻顯著增量； 2021年，我國碳/碳複合材料碳纖維需求量為 0.7 萬噸，佔比為 11.2%，同比增長 133%。 預計在十四五期間，受益 於雙碳政策推動，我國光伏新增裝機量將逐年穩步提升；我國光伏產業在全球佔據優勢地位，國內熱場材料需 求還將受益於海外光伏裝機需求的增長。預計未來 5 年碳/碳熱場材料等復材仍維持較快增速。

壓力容器：受益於氫能產業發展，儲氫氣瓶市場前景可觀

受益於氫能產業發展，儲氫氣瓶市場前景可觀。2020 年十四五規劃中提到在氫能與儲能等前沿科技和產業 變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃。根據中國氫能聯盟的測算，2030 年中國氫氣需求量將達到 3500萬噸，到 2050 年氫能將在中國終端能源體系中佔比至少達到 10%。

目前氫的儲存主要有氣態儲氫、液態儲氫和 固體儲氫三種方式，且高壓氣態儲氫已得到廣泛運用。高壓氣態儲氫具有充放氫速度快、容器結構簡單等優點，是現階段主要的儲氫方式，分為高壓氫瓶和高壓容器兩大類。其中鋼質氫瓶和鋼質壓力容器技術最為成熟，成 本最低。

20MPa 鋼製氫瓶已得到了廣泛的工業運用，並與 45MPa 鋼質氫瓶、98MPa 鋼帶纏繞式壓力容器組合應 用於加氫站中。碳纖維纏繞高壓氫瓶的開發應用實現了高壓氣態儲氫由固定式應用向車載儲氫應用的轉變。 70MPa 碳纖維纏繞Ⅳ型瓶已是國外燃料電池乘用車車載儲氫的主流方式。35MPa 碳纖維纏繞Ⅲ型瓶目前仍是我國燃料電池商用車的車載儲氫方式，70MPa 碳纖維纏繞Ⅲ型瓶已少量用於我國燃料電池乘用車中。未來隨着Ⅳ 型瓶技術的普及，以及燃料電池商用車的市場打開，儲氫氣瓶帶來的碳纖維需求量有望快速增長。

交通領域將是氫能消費的重要突破口，國內壓力容器碳纖維市場有待擴容。《氫能產業發展中長期規劃 （2021-2035 年）》指出，到 2025 年燃料電池車輛保有量達到 5 萬輛，部署建設一批加氫站；可再生能源制氫量達到 10-20 萬噸/年，成為新增氫能消費的重要組成部分，實現二氧化碳減排 100-200 萬噸/年。

據中國氫能聯盟數據，預計燃料電池商用車銷量將在 2030 年達到 36 萬輛，約佔商用車總銷量的 7%。短期內，據賽奧碳纖維判斷，2022 年，中國將至少新增 10,000 輛氫能源車，主要在物流車、重卡和大巴領域，其中重卡為 6,000 台。重卡儲氫氣瓶為 210L-385L，單個瓶子碳纖維用量在 40-45 公斤之間，單車一般配置 6-8 個瓶組。2023-2025 年，物流車以及大巴車的示範加大和重卡的逐漸推廣（最大重卡碳纖維用量約為 500KG），持續帶動碳纖維需求。據此我們對中國壓力容器碳纖維需求量做預測，2025 年該領域碳纖維需求量有望突破 8130 噸，複合增速達28.30%。

航空航天：全球市場緩慢復甦，中國市場潛力巨大

航空航天領域碳纖維應用愈加成熟，應用範圍更加廣泛。與常規材料相比，碳纖維複合材料可使飛機減重， 並有能力克服金屬材料容易出現疲勞和被腐蝕的缺點，是大型整體化結構的理想材料。在航天領域，碳纖維複合材料作為結構功能一體化構件，最早被用於人造衛星天線和衛星支架的製造；又因其耐熱耐疲勞的特性，碳 纖維也廣泛應用於固體火箭發動機殼體和噴管上。在航空領域，碳纖維複合材料在 20 世紀 70 年代首次被應用在飛機上的一些二級結構，如整流罩、控制儀錶盤和機艙門等。近三十年來，隨着高性能碳纖維和預浸料-熱壓 罐整體成型工藝的成熟，碳纖維複合材料的使用逐步進入到機翼、機身等受力大、尺寸大的主承力結構中。

航空航天市場緩慢復甦，高附加值碳纖維使得該領域前景可觀。2021 年全球航空航天領域中，商用飛機對 碳纖維的需求量最大，為 5800 噸，佔比為 35.3%；其次是無人機，需求量 3450 噸，佔比 21%；軍用飛機碳纖維需求量 2600 噸，佔比 15.81%。受疫情影響，全球民用航空市場萎縮，對航空航天領域用碳纖維的需求端造成不利影響，預計 2024 年以後將迎來明顯恢復。我國航空航天市場過去基數小、增速快，隨着新軍機型的列裝以及國產大飛機 C919 的逐步量產和 C929 的研發推進，十四五期間較全球仍有望獲得顯著的超額增速。

軍用航空

「十四五」期間新型戰機更新換代需求大

推動碳纖維需求增長

「十四五」期間軍機列裝提速，新型戰機更新換代需求大。「十三五」時期提出我國在裝備建設總體形態上， 要 淘汰一代裝備、壓減二代裝備、批量列裝三代以上裝備，基本建成以三代為主體、四代為骨幹的裝備體系。「十四五」綱要正式提出要加快國防和軍隊 現代化，貫徹落實新時代軍事戰略方針。 我國目前軍機數量相較於美俄仍有較大差距，且產品結構偏落後，二代機佔比較高。在 存量 方面，2020 年我國軍機數量為 3260 架，佔世界軍機總量的 6%，佔美國軍機總量的 25%，數量差距較大。其中我國戰鬥機總量 1571 架，雖排名第三但遠低於美國的 2717 架。受益於「十四五」強軍強國政策的大力推進實施，實現「把人民軍隊全面建成世界一流軍隊」的目標，我國軍機增補空間很大。

在結構方面，我國軍機與美國相比存在代差。美國目前已淘汰二代機，戰鬥機主要以 F-15、F-16 和 F-18 為代表的三代機為主，佔比達 83%，部分空軍和海軍已經使用以 F-22 和 F-35 為代表的四代機。而我國目前以殲-7、殲-8 代表的二代機佔比 51%，以殲-10、殲-11 和殲-15 為代表的三代機佔比 47.6%，殲-20 和殲-31 為代表的四代機尚未大規模投入使用，目前殲-20 僅列裝 19 架。這與我國到 2020 年基本跨入戰略空軍門檻，構建以四 代裝備為骨幹、三代裝備為主體的武器裝備體系不相符，軍機結構亟需優化。未來我國軍機更新換代需求強烈， 「十四五」期間新型戰機有望實現批量生產、加速列裝。

軍機列裝提速疊加新型戰機的換代升級，將推動軍用航空碳纖維市場規模增長。由於碳纖維複合材料在結 構輕量化中無可替代的性能優勢，其在軍用航空中得到了廣泛應用和快速發展。20 世紀 70 年代至今，複合材 料在軍用飛機上的用量和應用部位不斷增加。國外軍用飛機從最初將複合材料用於尾翼級的部件製造發展到今 天用於機翼、口蓋、前機身、中機身、整流罩等多個部位。根據馬曉榮《軍機+航天航空+風電，讓碳纖維派上大用場》數據顯示，以美國軍機為例，F-14A 戰機碳纖維複合材料用量僅有 1%，到 F-22 和 F-35 為代表的第四代戰鬥機上碳纖維複合材料用量達分別為 24%和 36%，大型轟炸機方面 B-2 隱身戰略轟炸機的碳纖維複合材料佔比達到了 38%。目前我國最先進的第四代戰鬥機殲-20 的碳纖維使用比例為 27%，相比之下第三代戰鬥機殲-10和殲-11 的碳纖維用量僅為 6%和 10%。據馬曉榮論文數據預測， 未來我國十五年軍機碳纖維需求量將達到 14154噸，年均需求為 944 噸。 隨着碳纖維複合材料在軍用航空領域上應用比例的增加，以及軍機換代更新帶來的軍 機數量增長，我國軍機碳纖維複合材料應用將呈現逐年遞增的趨勢。

民用航空

碳纖維複合材料應用範圍不斷擴大

質量佔比不斷提升

碳纖維複合材料應用範圍不斷擴大，質量佔比不斷提升。由於碳纖維複合材料具有低密度、高比強度、高 比模量、可設計性強等優點，在飛機上採用碳纖維複合材料可以大幅度減輕機體結構質量、改善氣動彈性，提高飛機的綜合性能，大批量飛機零部件相繼採用碳纖維複合材料，並且採用複合材料的面積、部位和重量也日 趨增加。碳纖維複合材料最早在 20 世紀 80 年代應用於客機的非承力構件上，早期碳纖維複合材料佔比僅為5%~6%。隨着技術的不斷進步，碳纖維複合材料逐漸作為次承力構件和主承力構件應用在客機上，其質量佔比也開始逐步提升。空客的 A380 中複合材料佔比達到 23%，最新的 B787 和 A350，複合材料的用量接近甚至超50%，如機頭、尾翼、機翼蒙皮等部位也採用了碳纖維複合材料。

我國在 2017 年首飛的中國商飛 C919 大客機採用了碳纖維複合材料，大概佔整機重量的 11.5%，其應用范 圍涵蓋方向舵等次承力結構和飛機平尾等主承力結構，主要包括雷達罩、機翼前後緣、活動翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、後機身、尾翼等部件，其中尾翼主盒段和後機身前段使用了先進的第三代中模高強碳纖維複合材料，這是國內民用飛機研製中首次在主承力結構、高溫區、增壓區上使用複合材料。目前中國商飛和俄羅斯聯 合航空製造集團公司正在攜手研製遠程寬體客機 C929，預計該機型碳纖維複合材料的用量將超過 50%。

單通道噴氣客機仍為主流，國產 C919 前景廣闊。據中國商飛預測數據，到 2039 年中國航空市場將擁有 9641 架客機，其中單通道噴氣客機 6521 架，雙通道噴氣客機 2174 架，噴氣支線客機 946 架。2020~2039 年間，預計將有 8725 架飛機交付中國市場，新機交付量約佔全球的 21.5%，將是全球新機交付的最大市場。單通道噴氣客機交付近 6000 架，佔二十年交付總量的 68.0%，其中近八成的單通道噴氣客機機隊為 160 座級；雙通道噴氣客機 1868 架，佔總交付量的 21.4%，以 250 座級噴氣客機機隊為主，占雙通道噴氣客機交付總量的 75.3%；其餘為噴氣支線客機，二十年時間裏將交付近千架，均為 90 座級。預計未來二十年，全球航空市場需求最大的依舊是單通道噴氣客機。到 2039 年末，預計現役機隊中約 87.6%（超過 14000 架）的單通道噴氣客機將被替代，接近 3 萬架的單通道噴氣客機將交付市場。

C919 飛機是我國首款完全按照國際先進適航標準研製的單通道大型幹線客機，具有我國完全的自主知識產權，最大航程超過 5500 公里，為 150 座級，性能與國際新一代的主流單通道客機相當。C919 於 2017 年 5 月 5日成功首飛，2022 年 5 月 14 日中國商飛交付首家用戶（東航）的首架 C919 大飛機首飛成功。據中國商飛 2020年預測，C919 的初期年產量將在 150 架次左右，在手訂單達 1000 架。

新興應用市場不斷擴展，碳纖維需求多點開花

體育休閒成熟發展，碳纖維應用平穩增長。由於碳纖維的高比強度和高比模量以及諸多優良特性，使其可用來製造輕而強和剛而堅的各種製品，在體育休閒器材上得到了廣泛運用，如高爾夫球杆、自行車等。2021 年，全球體育休閒領域碳纖維需求 1.85 萬噸，其中釣魚竿對碳纖維需求量最高，為 6500 噸，佔比 35.14%，其次是高爾夫和自行車，分別佔比 22.16%和 19.46%。中國在 2016~2021 年間，體育休閒領域碳纖維需求量穩步上漲，複合增速達 12.53%。2020 年，中國體育休閒領域碳纖維需求量首次被風電領域碳纖維需求量超過，預計未來將維持此格局；運動健康理念的普及，以及人均消費能力的提升，將驅動體育休閒市場長期平穩增長。

輕量化愈受關注，汽車復材空間廣闊。碳纖維作為綜合性能最好的輕量化材料，目前已有眾多車企在新產 品中加入碳纖維複合材料，如雪佛蘭 C8 汽車車架部分材料使用的就是弧形拉擠的碳纖維複合材料型材。奔馳企業也和日本東麗聯手開發車用碳纖維的運用，推動碳纖維在車輛產業的普及化。2021 年中國汽車領域碳纖維需求量 1600 噸，同比增長 33.3%，過去 5 年 CAGR 達 39.77%。

城市更新與路橋改造背景下，建築補強作用凸顯。建築補強市場除了通常意義的建築，也包括了建築機械、 橋樑、隧道及工業管道等領域，其中有 80-90%的碳纖維用於建築及橋樑結構加固補強。2021 年 12 月，國內首 座千噸級碳纖維斜拉索車行橋在聊城舉行掛索儀式，成為世界上最大跨度碳纖維索斜拉橋，斜拉索大橋模式的 推廣將為碳纖維拓寬應用場景。2021 年中國建築補強碳纖維需求量 2500 噸，同比增長 13.64%，過去 5 年 CAGR達 10.76%。

國內碳纖維需求綜述：基於以上測算，並結合賽奧碳纖維對於遠期規模的判斷，我們預計 2025 年中國碳纖維需求量達 15.92 萬噸，2021-2025 年 CAGR 達 26.40%，佔比全球總需求的 79.62%。2025 年我國風電葉片、體育休閒、碳碳復材預計成為萬噸級碳纖維市場，需求量分別達 5.89、2.75、1.64 萬噸；壓力容器用碳纖維需求量有望達到 8130 噸，預計將逐步發展成第四個萬噸級市場。航空航天、汽車復材、建築補強領域碳纖維需求量將分別達到 4071、4570、3934 噸。

文章來源 | 中信建投

               楊   光,李長鴻