中国碳纤维行业现状与发展趋势（碳纤维风电叶片航空航天碳_碳复材）.pdf

发布时间：2024年3月中国碳纤维行业现状与发展趋势碳纤维风电叶片航空航天碳/碳复材LocationMinimumHigh90%Statistics of the numberMagnitudeStatistics of the number30%90%APEX&CONSULTING加速成长的材料巨人与未来应用的无限潜能2战略性新材料的重要性：碳纤维作为一种轻质高强的高性能纤维材料，在航空航天、国防军工、高端装备制造等领域具有不可替代的作用，在风电叶片、新能源汽车等绿色能源和环保领域的应用，有助于减少能源消耗和降低碳排放，符合全球可持续发展的要求。研究碳纤维行业对于推动绿色材料的创新和应用，支持实现碳中和目标以及提升国家在这些关键领域的竞争力和自主可控能力具有重要意义，是实现国家战略目标的关键支撑。技术创新与产业升级：碳纤维产业的发展依赖于不断的技术创新和产业升级，随着全球经济结构的调整和新材料技术的快速发展，碳纤维产业已成为推动经济增长的新引擎。研究碳纤维行业可以促进关键核心技术的突破，推动产业向高端化、智能化方向发展，提高材料的性能和应用范围，增强产业的整体竞争力，从而为经济发展注入新活力。国产化进程加快：中国碳纤维行业在国产化方面取得了显著进展，尤其是在高性能碳纤维领域。随着国内技术突破和产能扩张，国产碳纤维逐渐替代进口产品，市场认可度提升。未来，随着生产技术的进一步成熟和成本的降低，国产碳纤维有望在更多高端应用领域实现突破，进一步推动碳纤维材料的广泛应用。应用领域多元化：碳纤维的应用领域正从传统的航空航天和体育器材扩展到风电叶片、新能源汽车和医疗设备等多个领域。随着碳纤维复合材料性能的不断提升和成本的降低，预计未来碳纤维将在更多行业中发挥关键作用，特别是在轻量化和环保方面的需求将推动碳纤维应用的进一步增长。APEX&CONSULTING引言目录APEX&CONSULTING行业背景概述1行业发展现状2发展趋势洞察3行业背景概述APEX&CONSULTING5资料来源：艾瑞咨询，灼鼎咨询分析整理碳纤维，指的是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成，是国际认可的现代高科技领域的战略新材料，被誉为“黑色黄金”，是制造航天航空、医疗器械等高技术器材的优良材料。碳纤维的制备生产起步于日美地区，全球碳纤维供给呈现日美垄断格局，我国碳纤维工业经历了长期的低谷和技术转型后已逐渐步入快速发展阶段。APEX&CONSULTING碳纤维定义以及发展历程战略新材料“黑色黄金”，立足现代高科技领域1960年前1879年，爱迪生首先制得碳纤维并获得专利1959年，日本大阪工业试验所近藤昭男发明PAN基碳纤维制备技术1960s1970s1980s1990s21世纪1964年，英国皇家航空研究中心（RAE）通过在预氧化时加张力试制出高性能聚丙烯腈基碳纤维1965年，日本大谷杉郎首先制成了聚氯乙烯沥青基碳纤维1969年，日本碳公司开发高性能聚丙烯腈基碳纤维获得成功1970年，日本东丽碳纤维首次在民用货机B707扰流板使用1975年，中国国防科部署碳纤维研究工作1981年，中国建成碳纤维试制能力1.5-2.0吨/年1980年，台湾台塑与Hitco公司合作，进入碳纤维行业1984年，日本东丽研制成功高强中模碳纤维T8001989年，日本东丽研制成功中强高模碳纤维M601994年，中国卓尔泰克在大丝束领域开始研制开发2001年，中国师吕绪先生关于加速开发高性能碳纤维的请示报告2007年，中国卓尔泰克与世界最大风电设备商维斯塔斯达成大丝束碳纤维长期供应协议2009年，中科院山西煤炭化学研究所牵头的碳纤维制备技术国家工程实验室建立2014年，日本东丽收购卓尔泰克，研制成功高强中末T1100G及其预浸料2019年，中国大陆碳纤维产量约为12 000吨，产品覆盖高强、高强中模、高模、高强高模型碳纤维，碳纤维产能产量居世界第二位6资料来源：华安证券，灼鼎咨询分析整理碳纤维可以按照原丝类型、纤维形态、丝束规格、生产工艺、力学性能等标准进行分类，其中常用的三大分类标准是原丝类型、丝束规格和力学性能。按照使用原料不同可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基等；按照丝束规格可分为大、小丝束；按照力学规模可分为标模、中模和高模。APEX&CONSULTING碳纤维分类多种类别应用多种场景，PAN基碳纤维应用最广分类依据类别应用场景丝束规格（1K代表一束碳纤维中有1000根丝）小丝束（丝束中单丝数量位于1-24K）航空航天领域以及高端体育休闲用品大丝束（丝束中单丝数量 48 K）能源、建筑、交通、纺织等工业领域力学性能高性能型超高模量碳纤维（模量450Gpa)一般应用于航空航天等要求较高的领域，如飞机、导弹、火箭、卫星等超高强度碳纤维(强度4Gpa)高模量碳纤维(模量300Gpa)高强度碳纤维（强度2Gpa,模量250Gpa）通用型（拉伸强度1.4Gpa，拉伸模量140Gpa）主要应用于工业领域如：纺织、机电、土木建筑、交通运输和能源等使用原料PAN基碳纤维航空航天、体育休闲、风电叶片、汽车工业、建筑补强等领域沥青基碳纤维航空航天、保温材料领域粘胶基碳纤维耐烧蚀和隔热材料、韧带及假骨等医用生物材料酚醛基碳纤维适用于要求柔软和非冲击性耐热材料、密封填料、碳-碳复合材料、绝热材料、大型蓄电池电极、电磁波屏蔽材料和静电消除器等7资料来源：华安证券，灼鼎咨询分析整理碳纤维常在复合材料中作为增强材料以实现工业化应用。以树脂、陶瓷、金属等为基体，以碳纤维为增强体，复合而成的碳纤维复合材料是目前世界上最先进的复合材料之一，可用来增强金属基体和非金属基体。碳纤维及其复合材料与其他金属及合金类材料相比具有明显优势：高模量碳纤维复合材料的单项材料比模量通常比铝合金大5-7倍，所制备的结构件可满足高刚度需求；以高模量碳纤维为增强材料，通过合理的复合材料结构设计可获得热膨胀系数几乎为零的材料，满足高低温交变的应用场景中尺寸稳定性要求；碳纤维比重小，可满足结构件轻量化要求。APEX&CONSULTING碳纤维及其复合材料性能品质优良性能优异，材料先进优势明显碳纤维性能特点说明强度高抗拉强度在3500MPa以上模量高弹性模量在230GPa以上密度小，比强度高密度是钢的1/4，是铝合金的1/2，比强度比钢大16倍，比铝合金大12倍耐超高温在非氧化气氛条件下，可在2000时使用，在3000的高温下部分熔融软化耐低温在-180低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依然具有弹性耐酸、耐油、耐腐蚀能耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金，同时拥有较好的耐油、耐腐蚀性能热膨胀系数小，导热系数大可以耐急冷急热，即使从3000的高温突然降到室温也不会炸裂8资料来源：公开资料，灼鼎咨询分析整理碳纤维的产业链覆盖从原油原料到终端应用的完整制造过程。产业链上游属于石油化工行业，从原油原料中制得聚丙烯腈原丝；产业链中游为利用原丝来制造碳纤维及碳纤维产品。下游主要应用为光伏产业、航空航天和体育休闲等，其中风电叶片为国内主要需求来源。APEX&CONSULTING行业产业链分析产业链覆盖完整，以中游为核心环节产业链下游应用领域航空航天产业链中游碳纤维及复合材料生产制备碳纤维制品：碳纤维织物、碳纤维预浸料碳纤维短纤产业链上游化工原材料供应代表企业原油轻油丙烯丙烯腈聚丙烯腈中国石化中国石油中海油服齐翔腾达江苏斯尔邦浙江石油化工齐翔腾达江苏斯尔邦浙江石油化工深圳恒驰远泰安盛达工程纤维鹤壁鸿兴化工碳纤维中间品代表企业碳纤维原丝碳纤维碳纤维复合材料部件中复神鹰吉林碳谷吉林宝旌光威复材中简科技中航高科风电设备汽车制造建筑交通体育用品轨道交通9资料来源：前瞻产业研究院，灼鼎咨询分析整理“十二五”规划提出重点围绕聚丙烯氰基碳纤维技术开展技术提升；“十三五”规划时期将高性能碳纤维列入高端材料；“十四五”规划提出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用，包括航空航天、风力和光伏发电、海洋工程及环境保护等领域，为未来碳纤维行业的技术进步提供了良好的政策环境。APEX&CONSULTING行业发展驱动-政策政策引领材料强化，需求推动行业发展2000201520212025“一二五”时期国务院将新材料列为战略性新兴产业，提出重点围绕聚丙烯腈基碳纤维及其配套原丝开展技术提升，着力实现千吨级装备稳定运转，积极开展高强、高模等系列碳纤维以及芳纶开发和产业化。“一三五”时期国家将高性能碳纤维列入高端材料，提出需要大力发展高性能碳纤维与复合材料等技术，满足国家建设和经济发展需求。“一四五”时期国家提出要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用，为未来碳纤维行业的技术进步提供了良好的政策环境。2017年4月，“十三五”材料领域科技专项规划，大力发展高性能碳纤维与复合材料；2021年4月，2021国家标准化工作要点，持续开展新材料标准领航活动，推动稀土新材料、碳纤维及其复合材料等领域的标准研制；2022年4月，关于化纤工业高质量发展的指导意见，提高高性能纤维生产应用水平，提高碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等产品的生产与应用水平；2023年12月，重点新材料首批次应用示范指导目录（2024年版），包括高性能碳纤维等的关键战略材料114种。10资料来源：奥赛碳纤维，灼鼎咨询分析整理2022年全球和中国碳纤维需求前三大应用都是风电叶片、体育休闲和航空航天军工领域。风电叶片是全球碳纤维需求最大的应用领域，占25.7%；2022年中国碳纤维需求最大的领域为体育休闲，占30.90%；风电叶片位列第二，占23.5%。APEX&CONSULTING行业发展驱动-需求政策引领材料强化，需求推动行业发展航空航天军工,14.90%风电叶片,25.70%体育休闲,17.80%航空航天军工压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑电子电气船舶芯材其他风电叶片体育休闲航空航天军工,10.50%风电叶片,23.50%体育休闲,30.90%航空航天军工压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑电子电气船舶芯材其他风电叶片体育休闲2022年全球碳纤维需求-应用（千吨）2022年中国碳纤维需求-应用（千吨）11资料来源：奥赛碳纤维，灼鼎咨询分析整理在“双碳”政策下，我国风电、光伏、氢能、新能源汽车等行业高速发展，带动风电叶片、碳碳复材、压力容器、汽车等领域的碳纤维需求快速提升。2022年国内碳纤维需求量约7.44吨，同比增长19.3%，近五年的需求量年复合增长率达25.9%。APEX&CONSULTING行业发展驱动-需求政策引领材料强化，需求推动行业发展2017-2022年中国碳纤维市场需求量（单位：吨）23515310403786948851623797442901000020000300004000050000600007000080000201720182019202020212022APEX&CONSULTING行业发展现状13资料来源：中商产业研究院，智研咨询，国家统计局，灼鼎咨询分析整理碳纤维行业是国家战略新兴产业，具有广阔的发展前景。近年在风电叶片、体育用品等领域得到广泛应用，市场规模一直保持增长趋势。2017年至2022年间年均复合增长率高达27.4%。中国碳纤维产量也持续扩大，从2019年的1.2万吨扩大至2023年的6.96万吨，年均复合增长率高达55.2%。APEX&CONSULTING行业市场规模市场规模持续增长，产量持续扩大38.147.655.158.8106.4128.1153.70204060801001201401602017201820192020202120222023e1.21.852.434.436.96012345678201920202021202220232019-2023年中国碳纤维产量（单位：万吨）2017-2023年中国碳纤维市场规模（单位：亿元）市场规模增长迅速14资料来源：复合材料在大型风电叶片上的应用与发展（李成良等，2022），赛奥科技，灼鼎咨询分析整理碳纤维在风电叶片中的应用十分广泛。基于其轻质、高强度和高刚度的特点，风电叶片的重量得以大幅减轻，同时提高了叶片的刚度和稳定性，从而优化了风力发电效率，满足了风力发电装置的大功率需求，突破了玻璃纤维复合材料的性能极限。风电叶片成本中原材料占比高达75%，其中增强纤维占比达到21%。海风装机快速增长，碳纤维叶片需求有望高增。海风6月招标量达2.2GW，出现明显回暖，国家和地方出台相关政策加速解决项目建设非技术性因素，6月以来广东、福建已启动35个场址共25GW的海风竞配项目。预测2025和2030年风电叶片碳纤维需求有望分别达到52774吨和195948吨，2023-2030年CAGR达24%。APEX&CONSULTING应用市场现状风电叶片碳纤维替代玻璃纤维，风电叶片减重提效增强纤维,21%33%25%8%6%7%增强纤维基体树脂夹心材料结构胶金属及附件其他原材料,75%13%7%2%3%原材料制造成本研发成本销售成本其他风电叶片原材料成本占比情况叶片成本构成情况15资料来源：国家能源局，CWEA，灼鼎咨询分析整理风电装机量大增、叶片大型化及海上风电发展带动风电叶片用碳纤维需求大幅增长。为实现碳中和目标，中国保证年均新增风电装机5000万千瓦以上，自该宣言签订以来2020-2022间中国新增风电装机均在5000万千瓦左右。风机大型化能够降本增效，成为风电行业的发展趋势之一。2022年海上和陆上新增风电机组平均单机容量分别达到7.4兆瓦和4.3兆瓦，增长率分别为32.14%和38.71%。风机大型化，尤其是海上风机大型化，对于风电叶片的轻量化与强度要求都会上升，从而进一步带动碳纤维需求增长。APEX&CONSULTING应用市场现状风电叶片风电行业欣欣向荣，碳纤维需求随之增长129616092320307523371966211426795443559248904577753291411146114536168731883920953236322907534667395574413405000100001500020000250003000035000400004500050000201220132014201520162017201820192020202120222023新增装机（单位：万千瓦）累计装机（单位：万千瓦）2.81.93.93.63.83.73.84.24.95.67.41.61.71.81.81.92.12.12.42.63.14.30246820122013201420152016201720182019202020212022海上（单位：兆瓦）陆上（单位：兆瓦）2012-2023年中国风电新增和累计装机容量2012-2022年中国新增陆上和海上风电机组平均单机容量22.32.63.13.43.544.65.36.88.911.61519.60510152025201720182019202020212022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E2017-2030年风电叶片碳纤维需求量（万吨）16资料来源：工程视角第三十九期，中国航空工业发展研究中心，灼鼎咨询分析整理碳纤维有着远优于传统金属材料的良好性能并且综合成本相对来说更低。虽然碳纤维的制造成本可能比标准金属或非增强塑料更昂贵，但其质轻的特性意味着更高的燃料效率，高延展性带来更低的制造成本，耐腐蚀性能够减少运维成本，这些可以抵消产品寿命期内的初始成本。碳纤维需求量预计持续增长。随着中产阶层数量的不断壮大，个人消费也在持续增长，将成为未来航空交通增长的重要驱动力，预计在2021-2040年间，中国将增加7646架民用客机以满足需求。同时，电子商务的迅猛发展也在推动快递货运的增长，从而进一步提升航空货运市场的需求，预计到2024年末，中国航空公司的客机机队规模将达到9004架，对碳纤维的需求将进一步增长。APEX&CONSULTING应用市场现状航空航天碳纤维替代传统金属，需求量预计持续增长期末客机机队规模（架）2023年底39552040年底9004期末货机机队规模（架）2023年底2312040年底650预测期间客机需求量（架）宽体客机1561窄体客机5276支线客机合计809合计7646中国航空运输机队规模及需求量预测民用飞机C919机体各部分结构材料分布示例17资料来源：World air forces 2024，灼鼎咨询分析整理我国军用飞机碳纤维应用前景广阔，但使用占比仍有很大的提升空间。与全球主要国家相比，我国现役军机需求数量有待增加，军机市场发展空间较大；随着我国军机制造技术日趋完善，碳纤维的使用比例达到了50%以上，最高超过90%，但使用总量占比不足5%，与全球使用量占比（14%）存在较大差距。以美国为例，我国目前活跃的各种机型在质与量方面均存在较大提升空间。APEX&CONSULTING应用市场现状航空航天碳纤维使用比例有较大提升空间25%8%6%4%3%3%3%2%2%2%0%5%10%15%20%25%30%美国俄罗斯中国印度韩国日本巴基斯坦埃及土耳其法国27740628010212858050100150200250300350400450小型运输机中型运输机大型运输机2022年中美各类运输机数量对比（单位：架）截止2023年底全球主要国家军机数量占比与美国相比，我国军机总量提升需求显著18资料来源：灵动核心，灼鼎咨询分析整理碳碳复合材料，简称“C/C复材”，是一种以碳纤维或石墨纤维为增强体，以碳或石墨为基体的复合材料。这种材料具有优异的高温性能，并且继承了碳纤维或石墨纤维的较强力学性能，主要应用于飞机刹车盘、航天部件和光伏热场部件等领域。2017-2022年，中国碳/碳复材市场规模持续扩大，2022年中国碳/碳复材市场规模达到48.6亿元，同比去年增长17.11%，预计2023年中国碳碳材料市场规模约达到57.2元，同比增长16.94%。2017-2023年中国碳/碳复材市场规模复合增长率或达17.1%，2017-2028年间年均复合增长率或达14.7%。APEX&CONSULTING应用市场现状碳/碳复材碳碳复合材料以其优良的性能应用广泛，预计发展潜力巨大2017-2028年中国碳碳复材产量（千吨）2.22.52.93.444.75.56.47.28.199.90246810122017 2018 2019 2020 2021 2022 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028ECAGR=14.7%2017-2023年碳/碳复材市场规模（亿元）22.225.830.135.241.548.657.201020304050602017201820192020202120222023E19资料来源：赛奥碳纤维，CPIA，灼鼎咨询分析整理碳/碳复材相比石墨，其用作光伏热场产品能显著延长寿命、简化坩埚结构、实现降本增效。2023 年我国国内光伏新增装机216.88GW，同比增加 148.1%，占全球光伏新增装机的55.6%，预计2024-2030年年均光伏新增装机将保持在200GW以上，碳/碳复材的需求也会因此旺盛。在光伏与半导体行业中，随着技术日新月异和产品持续更新迭代，硅片正逐渐向着更高纯度和更大尺寸的方向发展。相应地，在高温热场系统的应用中，碳/碳复合材料产品也势必朝着高纯度和大尺寸的趋势发展，以满足行业不断升级的需求。APEX&CONSULTING应用市场现状碳/碳复材光伏红利刺激需求，碳/碳复材高纯化大型化2017-2027年碳碳复材碳纤维需求量（千吨）2018-2023年光伏新增装机量（GW）2.22.52.658.39.110.612.815.618.422.105101520252017201820192020202120222023E2024E2025E2026E2027ECAGR=25.9%1101201301702303904430.148.254.8887.41216.88050100150200250300350400450201820192020202120222023全球中国20资料来源：赛奥碳纤维，灼鼎咨询分析整理APEX&CONSULTING应用市场现状体育休闲高端体育市场应用广泛，需求量稳步增长2017-2030年全球体育休闲碳纤维需求量（千吨）2022年体育休闲细分市场碳纤维需求13.114.414.915.518.42426.52931.935.138.742.44751.401020304050602017201820192020202120222023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030ECAGR=11.1%8500,35%5300,22%4700,20%2800,12%1400,6%800,3%500,2%钓鱼竿高尔夫自行车球拍曲棍球杆滑雪杆其他碳纤维在体育休闲市场中，主要应用于钓鱼竿、高尔夫球杆、自行车架、网球拍、曲棍球棍、滑雪板、赛艇等高端体育休闲领域，多使用大丝束碳纤维(24K)。碳纤维复合材料制作的高尔夫球杆比金属杆减重近50%，碳纤维自行车较铝材减重40%且实现更高的车架精度。2017至2022年全球体育休闲碳纤维需求量平稳增长。2022年达到1.8万吨以上，预计增长趋势会继续保持，2017至2030年间需求年均复合增长率达到11.1%。从细分市场的角度看，钓鱼竿、高尔夫球杆和自行车架是碳纤维需求的大头，合计占比超过70%。21资料来源：赛奥碳纤维，灼鼎咨询分析整理APEX&CONSULTING应用市场现状压力容器氢气瓶和CNG瓶为主力市场，氢能源规划拉动碳纤维需求增长2017-2030年全球压力容器碳纤维需求量（千吨）2022年中国气瓶细分市场碳纤维用量占比5.55.978.710.814.818.423.128.936.445.957.171.888.201020304050607080901002017201820192020202120222023E2024E2025E2026E2027E2028E2029E2030ECAGR=23.8%42%29%16%13%氢气瓶CNG瓶长管拖车瓶呼吸气瓶碳纤维气瓶主要分为呼吸气瓶、CNG气瓶，氢气瓶及长管拖车瓶四类，其中长管拖车瓶同时适用于CNG和氢气。由于加气基础设施的不足，目前CNG瓶、氢气瓶主要应用于固定路线的重卡、物流车及公交巴士。在各类气瓶中，氢气瓶和CNG瓶碳纤维使用量较大，分别为42%和29%。氢气瓶有望成为拉动碳纤维需求增长的一大动力。按照氢能源规划，2022年中国将新增至少1万辆氢能源车，包括物流车、重卡和大巴，其中重卡6000辆。重卡使用的储氢瓶体积在210L-385L之间，每瓶碳纤维用量约40-45公斤，每辆重卡配置6-8个瓶组，估计重卡碳纤维用量可达1700-1900吨。加上其他车辆，氢燃料电池汽车碳纤维用量将超过2500吨。22资料来源：未来智库，灼鼎咨询分析整理海外市场主要以日本的东丽、帝人、三菱和美国赫氏、美国氰特（现被比利时索尔维收购）、德国西格里6家老牌传统企业为主，其碳纤维生产可追溯至20世纪。除此之外，韩国晓星和土耳其陶氏阿克萨两家新兴企业在碳纤维领域虽起步较晚，但近年来逐渐活跃，不断提升全球市场份额和本土化率。APEX&CONSULTING市场竞争格局海外龙头日美老牌积极扩产，新兴企业持续发力国家公司碳纤维产能（2022）碳纤维相关收入应用领域碳纤维相关占总收入比日本东丽5.8万吨19亿美元（2022）67%工业，20%航空，13%体育（2021）；47%工业，46%航空，7%体育（2019）10%（2022）日本帝人1.5万吨-航空航天50%+（2019）较小日本三菱1.4万吨-较小美国赫氏1.6万吨16亿美元（2022）航空58%，国防29%，工业13%（2022）100%（2021）德国SGL1.3万吨3.4亿欧元碳纤维1.2亿欧元复材（2021）汽车40%，风电23%，织物21%，工业14%，航空2%（2021）45%（2021）美国/比利时氰特/索尔维0.7万吨13亿美元（2014）航空77%，工业23%（2014）7%（2021）韩国晓星（Hyosung）成立于1966年，从事化纤事业，2011年自主开发出碳纤维，并在2013年起实现商业化，在韩国本土生产小丝束碳纤维。土耳其陶氏阿克萨（DowAksa）成立于2012年，土耳其唯一碳纤维制造商。是陶氏（全球领先的材料科学解决方案提供商）和阿克萨（全球第一大腈纶生产商）的50:50合资企业，具有强大技术背景带来的低成本优势，重点满足工业领域需求。23资料来源：研精毕智市场调研网，慧博智能投研，灼鼎咨询分析整理按照产能建设来看，我国碳纤维第一梯队企业中包括中复神鹰、恒神股份、光威复材、吉林碳谷、吉林化纤等，第二梯队企业包括兰州蓝星、上海石化、中简科技、威海拓展、太钢钢科等企业。其中，吉林碳谷以原丝生产为主；吉林宝旌和兰州蓝星以大丝束碳纤维生产为主，江苏恒神和兰州蓝星兼备原丝生产和碳纤维生产能力；其他公司产能主要集中在高性能碳和小丝束碳纤维。APEX&CONSULTING市场竞争格局国内企业头部企业产能扩张，积极抢占市场份额第一梯队第二梯队第三梯队其他吉林化纤中复神鹰吉林宝旌吉林碳谷恒神股份光威复材上海石化中简科技兰州蓝星威海拓展太钢钢科24资料来源：各公司第三季度报告，公开资料整理，灼鼎咨询分析整理中国碳纤维市场呈现出高集中度的特点。根据2023年前三季度中国碳纤维主要制造商的营业收入数据，光威复材、吉林碳谷和中复神鹰等龙头企业占据了显著的市场份额，主导着市场的发展。碳纤维产能分布相对集中。第一梯队企业拥有较大的原丝和碳纤维产能，对市场供应起到关键作用。随着技术突破和政策支持，国产碳纤维产能持续扩张，推动行业向高端应用领域迈进。APEX&CONSULTING市场竞争格局国内企业市场集中度高，产能分布相对集中24%24%15%14%5%4%3%11%中复神鹰吉林碳谷+吉林宝旌恒神股份光威复材兰州蓝星上海石化中简科技其他2021年中国碳纤维主要生产企业产能占比2023年前三季度中国碳纤维主要制造商营业收入（亿元）17.4716.7216.0910.333.9902468101214161820光威复材吉林碳谷中复神鹰吉林化纤中简科技25资料来源：海关统计局，灼鼎咨询分析整理中国碳纤维制品进口总额随着国内产能增大而出现下降趋势。2023年进口总额为40.86亿元，相比于2022年58.22亿元的进口总额减少了29.82%。从进口结构上分析，其他碳纤维制品占比近半，而碳纤维和碳纤维预浸料各占据约四分之一，碳纤维织物占比最小，2023年碳纤维复合材料进口占比略有下降，碳纤维原丝、织物和预浸料占比略微上升，进口向生产链上游小幅偏移。APEX&CONSULTING行业进口分析进口总额明显减少，进口偏向生产链上游4.473.494.375.034.565.544.685.664.375.895.1653.243.584.044.133.53.193.253.232.962.853.43.48012345671234567891011122022年2023年2022与2023年中国碳纤维制品进口总额（单位：亿元）24.98%7.28%22.42%45.32%25.76%9.66%24.55%40.03%碳纤维碳纤维织物碳纤维预浸料其他碳纤维制品2022年2023年2022与2023年中国各类碳纤维制品进口占比26资料来源：海关统计局，灼鼎咨询分析整理中国碳纤维制品出口总额随着国内产能扩大而呈现上升趋势。2023年出口总额为17.11亿元，相比于2022年14.91亿元的出口总额增长了14.77%。从出口结构而言，碳纤维原丝、织物和预浸料占比相当，碳纤维复合材料占比过半，2023年相对于2022年碳纤维和碳纤维预浸料的出口占比有所减少，碳纤维织物和其他碳纤维制品的出口占比有所上升，出口整体向生产链下游小幅偏移。APEX&CONSULTING行业出口分析出口总额有所上升，出口偏向生产链下游1.570.991.230.971.121.151.541.221.271.511.071.291.160.771.061.251.381.661.671.491.81.391.681.8100.20.40.60.811.21.41.61.821234567891011122022年2023年2022与2023年中国碳纤维制品出口总额（单位：亿元）15.95%12.81%18.56%52.68%9.00%16.76%16.20%58.04%碳纤维碳纤维织物碳纤维预浸料其他碳纤维制品2022年2023年2022与2023年中国各类碳纤维制品出口占比27资料来源：IT桔子，前瞻产业研究院，灼鼎咨询分析整理2020年以前我国碳纤维行业融资金额和时间数量规模较小，自2020年起碳纤维资本市场逐渐活跃。2022年共发生投资事件6起，投资金额达7.9亿元；2022年共发生投资事件9起，投资金额达6.64亿元。从2021年到2022年碳纤维市场的融资产品变化可以看出，光伏和汽车领域一直是投资热点，2022年汽车用碳纤维材料领域投资事件的比重达50%。APEX&CONSULTING行业投融资分析资本市场逐渐活跃，汽车、光伏最受欢迎2017-2023年中国碳纤维行业投融资情况0.550.30.24.36.727.96.6431147690123456789102017201820192020202120222023投资金额（亿元）投资数量（起）汽车,50%飞机,25%光伏,25%半导体,10%建筑,10%黏膜纤维,10%飞机,10%汽车,10%光伏,30%医用,20%中国碳纤维行业融资产品变化2021年2022年APEX&CONSULTING行业趋势洞察29资料来源：Sandia国家实验室，碳纤维在风电叶片中的应用进展牟书香等，灼鼎咨询分析整理风机大型化是未来的发展趋势，叶片重量随着长度增加呈几何级数增长，使得风机载荷增大、风机部件成本增加。在满足刚度和强度的前提下，采用碳纤维的风轮叶片比玻璃钢叶片质量轻30%以上，即使碳纤维叶片的成本上升，但带来的传动链上相关部件以及塔筒的优化减重使得风电机组的整体成本降低10%以上。APEX&CONSULTING应用领域趋势-风电叶片拉挤板应用大幅提升，碳纤维渗透率不断提升风机大型化推动碳纤维在叶片中的渗透率不断提高，降低机组的综合成本。91%75%73%45%9%25%27%55%陆上风机叶片49.9m陆上/海上风机叶片5059.9m陆上/海上风机叶片6069.9m陆上/海上风机叶片70m玻璃纤维碳纤维2022年碳纤维渗透率与叶片长度关系风机叶片生产厂商GE维斯塔斯MHI VestasNDAC维斯塔斯AdwenNDACSGRESuzlon维斯塔斯AdwenGEGoldwindMHI VestasNDACSenvionSGRE维斯塔斯30资料来源：赛奥碳纤维科技，林刚2022 年全球碳纤维复合材料市场报告，灼鼎咨询分析整理碳纤维复合材料性能无可替代，军机+客机应用占比不断提高。碳纤维复合材料具有极高的强度和刚度，能够在相同重量下承受更大的载荷，此外，它还具有很强的耐腐蚀性和抗疲劳性，可以使结构设计成本和制造成本大幅度降低，是航空航天工程的理想材料。预计全球领域航空航天碳纤维需求将从2022年的2.01万吨增长至2025年的2.82万吨，2022-2025年复合增长率为12%。此外，随着国内高品质碳纤维不断突破和放量，以及下游军工、卫星互联网、AI等领域不断发展，卫星、火箭、机器人等有望成为碳纤维新的需求增量。APEX&CONSULTING应用领域趋势-航空航天增强减重性能优势明显，复合材料应用占比持续提升2015-2025年全球航空航天领域碳纤维需求及其预测（单位：万吨）1.601.761.922.102.352.632.953.303.704.144.640.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.0020152016201720182019202020212022202320242025商用飞机,7000,33%军用飞机,4600,22%无人机,4000,19%公务机,2300,11%直升机,1800,9%通用飞机,700,3%航天,400,2%飞行汽车,200,1%2022年航空航天各市场碳纤维需求（单位：吨）31资料来源：赛奥碳纤维科技，公开资料整理，灼鼎咨询分析整理碳碳复材的主要应用于刹车盘市场、航天部件和热场部件。其中前两个领域受光伏行业带动，热场部件需求迅速增长，极大地带动了该领域的蓬勃发展。目前，碳基复材在晶硅热场应用渗透率不断提升，碳碳复材以其性价比高、安全性强，适应大尺寸单晶热场制备的优点使其替代石墨作为热场材料已成趋势。碳碳复材领域是碳纤维需求增长的主要推动力之一。2004-2022 年，全球碳碳复材需求从608 吨/年增长至9000 吨/年，年复合增长率达到16.15%，预计2025 年全球碳碳复材所用碳纤维需求将达到15552 吨/年，2022-2025年复合增速将达到20.00%。APEX&CONSULTING应用领域趋势-碳/碳复材碳/碳复材替代石墨作为光伏热场材料已成趋势2004-2030年全球碳碳复材需求及其预测（单位：吨）石墨 VS 碳碳复材在反复高温热震下易产生裂纹，容易导致部件破损，造成安全事故安全性高，在反复高温热震下不易产生裂纹；性价比高，产品使用寿命长，减少更换部件的次数，从而提高设备的利用率，减少维护成本从石墨件中挥发出来的杂质或石墨降解形成的颗粒会污染硅熔体，影响晶体品质可以做得更薄，从而可以利用现有设备生产直径更大的单晶产品，节约新设备投资费用在制备大直径的产品时，传统石墨热场材料成型困难，而且纯度要求高，制备成本高昂，生产环节较多，制备周期长，交货周期也长可设计性强，先进碳基复合材料可以实现近净成型，在大直径单晶炉热场系统领域具有明显优势在热场系统材料使用中，与石墨相比碳碳复材优势明显60890001555246438050001000015000200002500030000350004000045000500002004202220252030碳纤维需求预计增长迅猛32资料来源：国家材料腐蚀与防护科学数据中心，机械人轻量化材料应用的研究进展，灼鼎咨询分析整理碳纤维高性能复合材料以其独特的性能特点，正逐步成为制造机器人零部件的理想选择，有望在未来逐步代替传统金属材料。相较于传统机械臂的铝钢等金属材料，碳纤维复合材料的密度更低，在机器人关节、机械手臂、手臂连杆等机器人零部件上帮助机器人显著减重，降低惯量，提高操作速度，降低挠度。此外，碳纤维在强度比模量、导电性、热膨胀系数、抗振吸能性、耐蚀性等各方面特性的优势都更为突出。随着材料科学的发展和生产成本的降低，碳纤维复合材料在机器人领域的应用将持续扩大，为机器人技术带来革命性的进步。这些材料的优异性能不仅能够提升机器人的效率和耐久性，还能推动更加复杂、灵活和高效的机器人设计和应用。APEX&CONSULTING技术推动碳纤维应用领域拓展机器人带来新的增量市场碳纤维机械臂材料密度/?抗拉轻度/MPa比强度MPa/(?)拉伸模量/GPa比模量GPa/(gcm-2)不锈钢(SUS301)7.882010519525铝合金2.74201567227高强钢7.8340-210044-26920827钛合金4.5100022211726碳纤维复合材料1.571759112014089碳纤维机械臂性能 VS 传统金属材料机械臂性能 33资料来源：灼鼎咨询分析整理碳纤维新技术有望带来新的应用领域和需求增量。表面处理是碳纤维制成复合材料必要步骤，为了提高材料的性能，纤维表面改性处理是主要的研究方向。未来纤维表面处理存在技术创新并投入生产的可能，实现碳纤维复合材料的升级，拓展丰富的应用场景。新技术的推动下，碳纤维需求进一步扩大，产品