2022年碳纖維行業(yè)研究報告 新能源等領(lǐng)域驅(qū)動碳纖維需求爆發(fā)

2022年碳纖維行業(yè)研究報告新能源等領(lǐng)域驅(qū)動碳纖維需求爆發(fā)一、外柔內(nèi)剛的碳纖維碳纖維是指含碳量在90%以上的無機(jī)高分子材料，用聚丙烯腈（瀝青或粘膠）等做原料，經(jīng)過高溫氧化、碳化等環(huán)節(jié)而生成，是目前高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度、比模量的纖維，且耐高溫也是最好的，主要應(yīng)用在軍工和工業(yè)等領(lǐng)域。（一）分類眾多、性能出色、應(yīng)用廣泛碳纖維的分類標(biāo)準(zhǔn)有很多，目前分類標(biāo)準(zhǔn)主要有：原絲種類、絲束規(guī)格和力學(xué)性能。按原絲種類可以將碳纖維分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類。其中，PAN基碳纖維成品品質(zhì)優(yōu)異、力學(xué)性能優(yōu)良，且相比于另外兩種碳纖維工藝難度更低，是最主要的碳纖維品種，目前已成為主流，產(chǎn)量占比超90%；而瀝青基碳纖維原料調(diào)制復(fù)雜，產(chǎn)品性能較低，粘膠基碳纖維技術(shù)難度大，成本高，兩者產(chǎn)量均較小。按絲束規(guī)格可以將碳纖維分為小絲束和大絲束。早期小絲束碳纖維以1K、3K、6K為主，逐漸發(fā)展出12K和24K，其生產(chǎn)工藝難度大，價格較高，但性能優(yōu)異，主要應(yīng)用于軍工、航空航天領(lǐng)域；大絲束碳纖維通常指48K以上的碳纖維，包括48K、60K、80K等，其生產(chǎn)成本低，性價比高，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。按力學(xué)性能可以將碳纖維分為高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高模型和高強(qiáng)高模型等。由于行業(yè)內(nèi)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來劃分碳纖維型號，而日本東麗長期處于行業(yè)龍頭地位，因此其產(chǎn)品型號具有相對通用性，而我國現(xiàn)行的碳纖維標(biāo)準(zhǔn)型號也逐步追趕上日本東麗。碳纖維已成為理想的輕量化材料。碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，模量高，彈性模量在230GPa以上；強(qiáng)度比鋼大，抗拉強(qiáng)度在3500MPa以上；密度比鋼低，是鋼的1/4，同時具有耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電性能優(yōu)和導(dǎo)熱系數(shù)大等特點。碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。主要應(yīng)用在航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復(fù)合材料、交通建設(shè)等領(lǐng)域，并在不同領(lǐng)域碳纖維的使用類型也有所差異。當(dāng)前全球小絲束碳纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)和定價權(quán)牢牢掌握在美國、日本企業(yè)手中，并且因其用途的敏感性，國外在小絲束碳纖維出口方面實施嚴(yán)格管制，我國軍用領(lǐng)域的突破發(fā)展受到影響。（二）政策助力，產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得成效我國碳纖維行業(yè)發(fā)展艱難玉成。自碳纖維誕生以來，高端碳纖維復(fù)合材料技術(shù)長期掌握在發(fā)達(dá)國家手中，早在上世紀(jì)70年代，國外就已實現(xiàn)高性能碳纖維的批量生產(chǎn)；我國碳纖維技術(shù)研發(fā)始于1962年，然而長期以來并沒有取得重大的進(jìn)展；2000年后，師昌緒院士提出要大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，得到了政府的高度重視，并開始大力支持碳纖維領(lǐng)域的自主創(chuàng)新；2003年，光威復(fù)材率先生產(chǎn)出碳纖維材料，性能接近T300級；2005年，我國第一條百噸級T300生產(chǎn)線投產(chǎn)；2010年后，我國碳纖維產(chǎn)量開始增長；2016年，中復(fù)神鷹千噸級T800原絲生產(chǎn)線投產(chǎn)；2021年，我國碳纖維產(chǎn)量達(dá)2.9萬噸。政策高度重視，助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2000年后，我國開始大力發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，在“863”、“973”計劃中被列為重點研發(fā)領(lǐng)域；2012年，加快發(fā)展碳纖維并提高規(guī)?；苽渌奖涣腥搿笆灏l(fā)展規(guī)劃”；2015年，《中國制造2025》提出先進(jìn)復(fù)合材料是新材料發(fā)展重點；2016年，“十三五”提出加強(qiáng)新材料產(chǎn)業(yè)上下游協(xié)作配套，在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域開展協(xié)同應(yīng)用試點示范；2021年，加強(qiáng)碳纖維及其復(fù)合材料的研發(fā)應(yīng)用被列入“十四五規(guī)劃”重點發(fā)展領(lǐng)域；2022年4月，工信部、發(fā)改委提出攻克48K以上大絲束、高強(qiáng)高模高延伸、T1100級、M65J級碳纖維制備技術(shù)。從政策導(dǎo)向來看，國家高度重視碳纖維行業(yè)發(fā)展，高性能、規(guī)?；俏覈祭w維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。（三）原絲和碳化是產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的環(huán)節(jié)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從上游原油到終端碳纖維成品應(yīng)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(jīng)氨氧化后得到丙烯腈；其次，丙烯腈經(jīng)聚合和紡絲后得到聚丙烯腈（PAN）原絲；然后，再經(jīng)過預(yù)氧化、低溫和高溫碳化后得到聚丙烯腈基碳纖維；最后，碳纖維與其他材料結(jié)合（樹脂、陶瓷等），可形成碳纖維復(fù)合材料，并應(yīng)用于下游各個領(lǐng)域。碳纖維整個生產(chǎn)過程中最核心的環(huán)節(jié)是原絲制備和碳化。原絲：碳纖維的強(qiáng)度顯著地依賴于原絲的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)及其致密性，原絲的質(zhì)量和成本很大程度上決定了碳纖維的質(zhì)量和生產(chǎn)成本，而制備原絲的壁壘來自于生產(chǎn)工藝，如聚合、制膠、紡絲等過程。碳化：此環(huán)節(jié)包含預(yù)氧化、低溫和高溫碳化，氧化爐和碳化爐是關(guān)鍵設(shè)備。原絲生產(chǎn)工藝：按照聚合和紡絲的連續(xù)性分為一步法和兩步法，一步法包含聚合、紡絲過程，兩步法則包含聚合、制膠、紡絲過程；按照紡絲溶劑區(qū)分，包括DMSO（二甲基亞砜）、DMAC（二甲基乙酰胺）、NaSCN（硫氰酸鈉）等；按照紡絲工藝，分為濕法和干噴濕紡法，紡絲工藝的選擇及控制是保證高性能原絲穩(wěn)定生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。碳纖維生產(chǎn)工藝：原絲經(jīng)多段氧化過程后得到預(yù)氧絲，預(yù)氧絲在氮氣保護(hù)下，經(jīng)過低溫、高溫碳化得到碳絲，隨后經(jīng)表面處理、上漿、烘干等過程最終得到碳纖維產(chǎn)品，碳化、氧化環(huán)節(jié)的溫度控制是影響碳纖維成品質(zhì)量的關(guān)鍵。目前我國已形成了一步法或二步法濕法/干噴濕法紡絲工藝等國產(chǎn)化技術(shù)。其中，吉林碳谷采用DMAC水相聚合濕法二步法工藝；上海石化采用自主研發(fā)的NaSCN濕法工藝；光威復(fù)材、恒神股份、中簡科技均采用DMSO一步法濕法或干噴濕紡工藝；中復(fù)神鷹則采用DMSO一步法干噴濕紡工藝。濕法兩步法比較適合大絲束原絲的生產(chǎn)。國內(nèi)吉林碳谷在2008年就取得了以DMAC為溶劑的濕法兩步法的技術(shù)突破，打破了國際巨頭的壟斷，此方法因其經(jīng)水相懸浮聚合后，原液和聚合的產(chǎn)量大，故適合大絲束原絲的生產(chǎn)；而其他企業(yè)所采用的一步法，在聚合物以及原液制造等方面限制了紡絲的產(chǎn)量，并且濕法成型的纖維纖度變化小、纖維上殘留的溶劑少，容易控制原絲質(zhì)量。干噴濕紡更適用于小絲束碳纖維的生產(chǎn)。國內(nèi)中復(fù)神鷹在2013年率先突破了干噴濕紡技術(shù)，其有效地結(jié)合了干法和濕法，在紡絲速度以及原絲性能等方面均具有明顯的優(yōu)勢。相比濕法紡絲，干噴濕紡噴絲頭不直接浸入凝固浴，而是在進(jìn)入凝固浴之前先經(jīng)過空氣層，紡絲液在空氣層中發(fā)生一定的拉伸流動，不僅提高紡絲速度，還有利于大分子鏈的取向，從而原絲結(jié)構(gòu)更為均勻致密，力學(xué)性能更高。二、新能源等領(lǐng)域驅(qū)動碳纖維需求爆發(fā)未來國內(nèi)碳纖維需求保持高速增長。根據(jù)賽奧碳纖維《2016-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，從全球的維度來看，碳纖維需求量從2016年的7.65萬噸增至2021年的11.8萬噸，CAGR為9.02%，2021年同比增速從2020年的3.05%提升至10.42%，2025年預(yù)計全球需求量達(dá)20萬噸，未來4年CAGR為14.10%；從國內(nèi)的維度來看，碳纖維需求量從2016年的1.96萬噸增至2021年的6.24萬噸，CAGR為26.06%，2021年的同比增速高達(dá)27.69%，2025年預(yù)計國內(nèi)需求量為15.93萬噸，未來4年CAGR為26.37%。從應(yīng)用領(lǐng)域來看，2021年全球和國內(nèi)碳纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域均是風(fēng)電葉片。2021年全球碳纖維需求量占比前三的領(lǐng)域分別是風(fēng)電葉片（27.97%）、體育休閑（15.68%）和航空航天（13.98%）；而國內(nèi)占比前三的領(lǐng)域分別是風(fēng)電葉片（36.07%）、體育休閑（28.05%）和碳/碳復(fù)材（11.22%）；風(fēng)電葉片、體育休閑、航空航天、碳/碳復(fù)材等領(lǐng)域的需求占據(jù)了碳纖維需求的主要部分。（一）風(fēng)電行業(yè)的持續(xù)高景氣推動碳纖維未來空間廣闊風(fēng)電葉片主要由樹脂基體（36%）、增強(qiáng)材料（28%）、芯材（12%）、粘接劑（11%）等組成，樹脂基體主要提供葉片的韌性與耐久度，增強(qiáng)纖維材料則主要提供葉片結(jié)構(gòu)的剛度與強(qiáng)度。增強(qiáng)纖維材料包括玻璃纖維和碳纖維等，近些年，碳纖維正逐步取代玻璃纖維，主要因為碳纖維突破了玻璃纖維的性能上限，在風(fēng)電葉片大型化的同時，還能降低葉片的重量。拉擠成型工藝大勢所趨。風(fēng)電葉片大梁采用的工藝主要有預(yù)浸料工藝、碳布灌注工藝和拉擠工藝。前兩種工藝效率低，成本高，使用較少；而拉擠工藝是一種連續(xù)生產(chǎn)固定截面纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的成型方法，工藝流程主要包含纖維供給─纖維導(dǎo)向─樹脂浸漬─預(yù)成型─拉擠成型─牽引─切割─拉擠成型制品，可以減輕主體承載重量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本等。2015年以前，大部分廠商主要采用預(yù)浸料或真空灌注工藝，采用小絲束碳纖維，因此平均價格較高；近年來，全球風(fēng)電龍頭Vestas突破拉擠工藝技術(shù)，將小絲束改用大絲束，大幅降低了碳纖維風(fēng)電葉片的成本，從而大絲束碳纖維拉擠梁片成為市場主流，明陽智能、時代新材和中材科技等廠商均布局了碳纖維拉擠產(chǎn)線；而2022年7月19日，隨著Vestas拉擠碳梁專利的到期，有更多的廠商使用拉擠工藝生產(chǎn)碳纖維主梁，碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的滲透率將快速提升。風(fēng)電葉片大型化是未來趨勢，將驅(qū)動碳纖維需求增加。2021年，我國新增陸上和海上風(fēng)電機(jī)組平均單機(jī)容量分別為3.1MW和5.6MW，同比增速為19%和13%，相比于2011年的1.5MW和2.6MW大幅增加。大容量的風(fēng)電機(jī)組需要配備大直徑的葉輪，而風(fēng)電葉片的長度越長，掃風(fēng)面積越大，有利于提高風(fēng)能利用率和發(fā)電量，同時降低度電成本。隨著運(yùn)達(dá)股份自主研發(fā)的YD110海上葉片（2022年5月7日）和明陽智能111.5米海上葉片（2022年6月23日）的正式下線，刷新了國內(nèi)葉片的最長記錄，未來將朝著160米的大型葉片繼續(xù)前進(jìn)，這兩種葉片均使用了拉擠碳梁工藝，風(fēng)電葉片的大型化趨勢將推動碳纖維需求量的上漲。葉片有效減重，碳纖維經(jīng)濟(jì)性凸顯。我們對不同長度風(fēng)電葉片（57m、74m和90m）的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行測算分析，得出將主梁材料從玻璃纖維換成碳纖維后，這三種風(fēng)電葉片的重量分別降低27.0%、24.6%和32.5%，根據(jù)賽奧碳纖維《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年全球風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維均價為16.8美元/kg，按美元/人民幣匯率為6.76換算后，這三種葉片的材料成本增加28.8%、30.1%和23.8%，而風(fēng)電碳纖維巨頭-卓爾泰克，是能夠批量按13美元/kg的價格來供應(yīng)碳纖維的，這個成本優(yōu)勢，是國內(nèi)大絲束碳纖維企業(yè)的參照系，假設(shè)按此價格來測算，這三種葉片的材料成本僅增加18.0%、19.3%和12.8%。隨著風(fēng)電葉片大型化及主梁采用碳纖維后，葉片總重得到有效降低，碳纖維經(jīng)濟(jì)性逐漸凸顯。根據(jù)中國風(fēng)能專委會CWEA統(tǒng)計，國內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模顯著上行，2020、2021年分別是陸上、海上風(fēng)電補(bǔ)貼的最后一年，搶裝潮導(dǎo)致裝機(jī)規(guī)模大幅上升，風(fēng)電新增裝機(jī)規(guī)模分別是54.43GW、55.92GW，2020年同比增速為103%，2021年海上新增裝機(jī)量大幅上升，全年新增裝機(jī)量依然保持正增長，2021年國內(nèi)海上風(fēng)電新增裝機(jī)量同比增速高達(dá)277%。《風(fēng)能北京宣言》提出，“十四五”規(guī)劃要為風(fēng)電設(shè)定與碳中和國家戰(zhàn)略相適應(yīng)的發(fā)展空間，保證年均新增裝機(jī)50GW以上，2025年后，國內(nèi)風(fēng)電年均新增裝機(jī)容量應(yīng)不低于60GW，到2030年至少達(dá)到800GW，未來國內(nèi)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模有望繼續(xù)提升。隨著風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模的持續(xù)上行，碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的需求將快速增加。根據(jù)賽奧碳纖維《2016-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，全球風(fēng)電葉片碳纖維需求從2016年的1.8萬噸增至2021年的3.3萬噸，CAGR為13%，2025年預(yù)計全球風(fēng)電葉片碳纖維需求量約為8.1萬噸，2021-2025年間的CAGR為25%，碳纖維在風(fēng)電葉片領(lǐng)域的市場空間依然很大。根據(jù)賽奧碳纖維《2016-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年國內(nèi)風(fēng)電葉片碳纖維需求量約為2.3萬噸，相較2016年的0.3萬噸大幅增加，CAGR為50%。根據(jù)《風(fēng)能北京宣言》及過去五年國內(nèi)陸上風(fēng)電新增裝機(jī)量增速，我們假設(shè)2021-2025年國內(nèi)陸上風(fēng)電新增裝機(jī)量的CAGR為15%，到2025年新增裝機(jī)量為72.5GW；根據(jù)全球風(fēng)能理事會GWEC預(yù)測，2022-2025年國內(nèi)海上風(fēng)電新增裝機(jī)量分別為4、6、8、10GW；假設(shè)2021-2025年國內(nèi)陸上、海上風(fēng)電平均單機(jī)容量增速與2017-2021年的增速保持一致，CAGR為10%；目前，相比于陸上風(fēng)電葉片，海上風(fēng)電葉片的直徑更大，所以碳纖維在海上風(fēng)電葉片中應(yīng)用更廣泛，且隨著風(fēng)電葉片的大型化，滲透率會進(jìn)一步提高，假設(shè)2025年陸上、海上風(fēng)電的碳纖維滲透率分別為30%、50%，2022年相較于2021年滲透率大幅提升是因為Vestas拉擠碳梁專利的到期促使更多廠商使用此工藝生產(chǎn)碳纖維主梁；2021年陸上、海上風(fēng)電單葉片重量分別約為17、31噸，未來隨著風(fēng)電葉片大型化，重量也會隨之提升，根據(jù)2020-2021年單葉片重量的增速，我們假設(shè)2021-2025每年的增速保持5%，其中碳纖維占比保持20%；根據(jù)以上假設(shè)，我們測算得到未來國內(nèi)風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維需求，預(yù)計到2025年我國陸上風(fēng)電所需碳纖維達(dá)5.94萬噸，海上風(fēng)電所需碳纖維達(dá)1.38萬噸，風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維總需求達(dá)7.32萬噸，2021-2025年間的CAGR為34.3%，假設(shè)碳纖維單價維持11.4萬元/噸（按16.8美元/kg，美元/人民幣匯率為6.76換算），2025年我國風(fēng)電碳纖維市場規(guī)模將達(dá)83.4億元。（二）碳/碳復(fù)材在光伏熱場中的快速應(yīng)用刺激碳纖維需求增加先進(jìn)碳基復(fù)合材料是指以碳纖維為增強(qiáng)體，以碳或碳化硅等為基體，以化學(xué)氣相沉積或液相浸漬等工藝形成的復(fù)合材料，主要包括碳/碳復(fù)合材料產(chǎn)品（碳纖維增強(qiáng)基體碳）、碳/陶復(fù)合材料產(chǎn)品（碳纖維增強(qiáng)碳化硅）等。碳/碳復(fù)合材料是由碳纖維增強(qiáng)碳基體所形成的高性能復(fù)合材料，具有高強(qiáng)度、比重輕、耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低、摩擦系數(shù)穩(wěn)定、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好、尺寸穩(wěn)定性高等優(yōu)良性能，是目前唯一在3000℃以上仍保有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的材料，其最高理論使用溫度高達(dá)3500℃，是制造高溫?zé)釄霾考淖罴巡牧?，被認(rèn)為是21世紀(jì)最具潛力的高溫結(jié)構(gòu)材料之一。早期光伏行業(yè)的生產(chǎn)商大多采用石墨材料構(gòu)成的坩堝作為熱場系統(tǒng)的保溫材料，而由于石墨脆性較大，容易產(chǎn)生裂紋，逐漸被碳/碳復(fù)合材料所替代，與石墨坩堝相比，碳/碳復(fù)合材料坩堝具有使用壽命長、熱場穩(wěn)定性高、成晶率穩(wěn)定等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在單晶拉制爐和多晶鑄錠爐的熱場系統(tǒng)中。單晶拉制爐熱場系統(tǒng)主要用于光伏行業(yè)中的單晶硅長晶、拉制過程，是制備單晶硅的關(guān)鍵設(shè)備，多晶鑄錠爐是多晶鑄錠的關(guān)鍵設(shè)備。單晶硅爐內(nèi)，主要有坩堝、保溫筒、護(hù)盤等碳/碳復(fù)合材料，大幅提高了拉晶熱場系統(tǒng)的安全性和拉晶速率，顯著降低了運(yùn)行功率，對節(jié)能降耗起到較大促進(jìn)作用。2016年以來，碳/碳復(fù)合材料在單晶拉制爐熱場中的替代率快速提高，碳/碳復(fù)合材料坩堝、導(dǎo)流筒產(chǎn)品的市場占有率已超過等靜壓石墨產(chǎn)品，2020年，碳/碳復(fù)合材料在坩堝中的替代率已超過95%，成為光伏熱場系統(tǒng)中的主要材料。光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展，極大地帶動了碳/碳復(fù)材領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展。在國家產(chǎn)業(yè)政策引導(dǎo)和市場需求驅(qū)動的雙重作用下，我國光伏行業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展。根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2021年全國新增光伏并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到54.93GW，同比增加14%，2016-2021年的CAGR為9.7%，而根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，2025年全國新增光伏裝機(jī)量預(yù)計達(dá)到110GW，CAGR為19%，未來光伏裝機(jī)量有望快速提升。根據(jù)賽奧碳纖維《2017-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，全球碳/碳復(fù)材領(lǐng)域碳纖維需求從2017年的0.21萬噸增至2021年的0.85萬噸，CAGR為41.8%，2025年預(yù)計全球碳/碳復(fù)材領(lǐng)域碳纖維需求量約為2.43萬噸，2021-2025年間的CAGR為30%，隨著光伏裝機(jī)規(guī)模的快速增加，碳纖維在碳/碳復(fù)材領(lǐng)域的需求持續(xù)爆發(fā)。根據(jù)賽奧碳纖維《2017-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年國內(nèi)碳/碳復(fù)材領(lǐng)域碳纖維需求量約為0.7萬噸，相較2017年的0.09萬噸大幅增加，CAGR為67%。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，2022-2025年全國新增光伏裝機(jī)量分別為75、90、100、110GW；我們假設(shè)每GW裝機(jī)量碳纖維用量的CAGR為10%，預(yù)計到2025年我國碳/碳復(fù)材領(lǐng)域碳纖維總需求達(dá)2.05萬噸，2021-2025年間的CAGR為30.8%，假設(shè)碳纖維單價維持14.6萬元/噸（按21.6美元/kg，美元/人民幣匯率為6.76換算），2025年我國碳/碳復(fù)材領(lǐng)域碳纖維市場規(guī)模將達(dá)29.96億元。（三）儲氫瓶在燃料電池汽車中的快速滲透推動碳纖維需求上行根據(jù)賽奧碳纖維《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，國內(nèi)壓力容器領(lǐng)域碳纖維需求主要應(yīng)用在呼吸氣瓶、CNG氣瓶和儲氫瓶等方面，保持快速增長的為儲氫瓶領(lǐng)域，呼吸氣瓶、CNG氣瓶的碳纖維需求增長量有限。氫在常溫常壓下為氣態(tài)，密度只有水的萬分之一，是所有元素中最輕的，因此高密度儲氫的難度非常大。當(dāng)前，氫能的存儲方式主要有低溫液態(tài)儲氫、高壓氣態(tài)儲氫、金屬氫化物儲氫和有機(jī)液態(tài)儲氫等，其中高壓氣態(tài)儲氫技術(shù)比較成熟，是目前最常用的儲氫技術(shù)。高壓氣態(tài)儲氫容器主要分為純鋼制金屬瓶（I型）、鋼制內(nèi)膽纖維纏繞瓶（II型）、鋁內(nèi)膽纖維纏繞瓶（III型）及塑料內(nèi)膽纖維纏繞瓶（IV型）4個類型。車載儲氫瓶大多使用III型、IV型兩種容器。目前20MPa的I型瓶在國內(nèi)得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用，并與45MPa鋼制氫瓶、98MPa鋼帶纏繞式壓力容器組合應(yīng)用于加氫站中。由于高壓氣態(tài)I型、II型儲氫瓶價格便宜，但儲氫密度低、安全性較差、容易發(fā)生氫脆問題，難以滿足車載儲氫密度的要求；而III型、IV型瓶主要是基于碳纖維增強(qiáng)材料纏繞加工而成，明顯減少氣瓶質(zhì)量，提高儲氫密度，多數(shù)應(yīng)用于車載。國內(nèi)已產(chǎn)業(yè)化的是35MPa碳纖維纏繞III瓶，國外大多采用的是70MPa碳纖維纏繞IV型瓶。由于高強(qiáng)度碳纖維工藝尚不成熟，國內(nèi)IV型儲氫瓶的大規(guī)模商用化仍需時日，70MPa碳纖維纏繞III型瓶已少量用于國產(chǎn)汽車中。國內(nèi)企業(yè)采用III型瓶的儲氫密度為3.9％，而IV型瓶的儲氫密度可以達(dá)到5.5％，就趨勢而言，成本更低和密度更高的IV型瓶是未來發(fā)展趨勢。2022年3月23日，國家發(fā)改委、能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》，明確氫能是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重點方向，是構(gòu)建綠色低碳產(chǎn)業(yè)體系、打造產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新增長點，并提出氫能產(chǎn)業(yè)各發(fā)展階段的目標(biāo)：2025年，形成較為完善的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展制度政策環(huán)境，初步建立較為完整的供應(yīng)鏈和產(chǎn)業(yè)體系；燃料電池汽車保有量約5萬輛，部署建設(shè)一批加氫站；2030年，形成較為完備的氫能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新體系、清潔能源制氫及供應(yīng)體系，有力支撐雙碳目標(biāo)實現(xiàn)；2035年，形成氫能產(chǎn)業(yè)體系，構(gòu)建涵蓋交通、儲能、工業(yè)等領(lǐng)域的多元氫能應(yīng)用生態(tài)，氫能未來的空間巨大。2021年全國燃料電池汽車產(chǎn)銷量分別是1790和1596輛，2022年上半年產(chǎn)銷量分別是1804和1390輛，同比增速分別為285%和290%，產(chǎn)量超過2021年全年水平，銷量也將趕超2021年水平，2021年燃料電池汽車保有量約0.89萬輛，2025年要達(dá)到5萬輛，CAGR高達(dá)54%，未來燃料電池汽車的高速增長將推動車用高壓氫氣瓶碳纖維需求的快速提升。根據(jù)賽奧碳纖維《2017-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，全球壓力容器碳纖維需求從2017年的0.56萬噸增至2021年的1.1萬噸，CAGR為18.4%，2025年預(yù)計全球壓力容器領(lǐng)域碳纖維需求量約為2.28萬噸，2021-2025年間的CAGR為20%；2021年國內(nèi)壓力容器碳纖維需求量約為0.3萬噸，相較2017年的0.1萬噸大幅增加，CAGR為31.6%。2021年我國燃料電池汽車銷量和保有量分別約1596、8922輛，2025年保有量為5萬輛，我們測算出2025年銷量約為1.75萬輛；且根據(jù)FuelCellTechnologiesOfficeWebinar，每輛燃料電池汽車上氫氣瓶碳纖維用量約為0.32噸/輛，由此測算出2021年我國燃料電池汽車氫氣瓶碳纖維需求為0.05萬噸，預(yù)計2025年氫氣瓶領(lǐng)域碳纖維需求達(dá)0.56萬噸，2021-2025年間的CAGR為82.9%，假設(shè)碳纖維單價維持16.2萬元/噸（按24美元/kg，美元/人民幣匯率為6.76換算），2025年我國氫氣瓶領(lǐng)域碳纖維市場規(guī)模將達(dá)9.07億元。（四）附加值最高的航空航天領(lǐng)域碳纖維需求有望回暖隨著復(fù)合材料的快速發(fā)展，輕量化結(jié)構(gòu)成為航空飛行器發(fā)展的重要方向，飛機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用占比逐漸提高，復(fù)合材料用量占比已成為衡量航空飛行器先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。起初，碳纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用于非承力結(jié)構(gòu)（艙門、口蓋、整流罩等）及飛機(jī)內(nèi)飾，如早期的波音757、波音767，碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用占比僅4%左右；隨著碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，逐步開始在次承力結(jié)構(gòu)（垂尾、鴨翼、平尾、副襟翼舵面等）上應(yīng)用，波音777在垂尾、平尾等多處部件中應(yīng)用了碳纖維復(fù)合材料，合計使用9.9噸，占總結(jié)構(gòu)重量的11%；此后，隨著高性能碳纖維技術(shù)的成熟，碳纖維復(fù)合材料開始應(yīng)用于機(jī)翼、機(jī)身等主承力結(jié)構(gòu)，以波音最新研制的波音787夢想客機(jī)為例，其復(fù)合材料用量占比約50%左右。隨著我國復(fù)合材料技術(shù)水平及大飛機(jī)制造技術(shù)水平的提高，國產(chǎn)飛機(jī)的復(fù)合材料用量逐漸提高。2003年研制的ARJ21機(jī)型復(fù)合材料用量僅2%，主要應(yīng)用于次承力結(jié)構(gòu)；2015年研制的C919機(jī)型復(fù)材用量已達(dá)12%，應(yīng)用范圍擴(kuò)展至機(jī)翼、機(jī)身等主承力結(jié)構(gòu)，2017年已完成首飛；目前我國與俄羅斯聯(lián)合研制的CR929遠(yuǎn)程寬體客機(jī)的復(fù)材用量將突破50%，在機(jī)身、機(jī)翼等部位將大量使用復(fù)合材料。航空航天領(lǐng)域的附加值極高，國內(nèi)航空航天領(lǐng)域碳纖維需求提升空間廣闊。根據(jù)賽奧碳纖維《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維均價為72美元/公斤，是體育休閑領(lǐng)域的2.5倍、風(fēng)電葉片領(lǐng)域的4倍；航空航天領(lǐng)域碳纖維的市場規(guī)模達(dá)11.88億美元，占比35%，超過風(fēng)電葉片及體育休閑領(lǐng)域之和，位居第一。2021年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量僅次于風(fēng)電葉片和體育休閑，占全球碳纖維需求比例為13.94%，主要應(yīng)用在商用飛機(jī)、無人機(jī)、軍用飛機(jī)等領(lǐng)域；而國內(nèi)需求占比僅3.21%，遠(yuǎn)低于全球水平，具有很大的提升空間。2020年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量為1.65萬噸，較2019年下降30%，主要是由于2020年全球?qū)娇諛I(yè)造成不利影響，民用客機(jī)生產(chǎn)廠家對碳纖維的需求有一定幅度的下降。隨著好轉(zhuǎn)，飛機(jī)訂單也在逐步改善，2021年新增運(yùn)輸飛機(jī)151架，同比增加78%；且伴隨國產(chǎn)大飛機(jī)C919的逐步量產(chǎn)（根據(jù)中國商飛官網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，目前C919訂單量超800架）和CR929的研發(fā)推進(jìn)，航空航天領(lǐng)域的碳纖維用量有望進(jìn)一步增長。根據(jù)賽奧碳纖維《2017-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年國內(nèi)航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量約為0.2萬噸，2017-2021年的CAGR為22%，同比增速為17.6%，而2021年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量約為1.65萬噸，2025年預(yù)計全球航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量約為2.06萬噸。國內(nèi)航天航空領(lǐng)域碳纖維需求相較于全球有較大空間，2025年全球航空航天領(lǐng)域碳纖維增速為12%，我們假設(shè)國內(nèi)2021-2025年間的CAGR為15%，預(yù)計2025年國內(nèi)航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量約為0.35萬噸，假設(shè)碳纖維單價維持48.7萬元/噸（按72美元/kg，美元/人民幣匯率為6.76換算），2025年我國航空航天領(lǐng)域碳纖維市場規(guī)模將達(dá)17.04億元。（五）體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求穩(wěn)步增長2021年國內(nèi)體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求占全球比例近95%，未來將繼續(xù)保持此比例。當(dāng)前，碳纖維復(fù)合材料是用來制造體育運(yùn)動器材的新材料，其比強(qiáng)度、比模量越高，構(gòu)件的自重越小、剛度越大。因此充分利用碳纖維復(fù)合材料的特性提升比賽器材的性能，可提升許多體育項目的成績。全球近90%的碳纖維體育器材加工在中國大陸和中國臺灣完成，體育休閑領(lǐng)域產(chǎn)品類別廣泛，主要使用在釣魚竿、高爾夫球桿、自行車架、球拍、曲棍球桿等高端休閑體育市場，國內(nèi)需求主要以T300、T700為主，包括少量T800和高模量產(chǎn)品，規(guī)格以3K、12K等小絲束為主。根據(jù)賽奧碳纖維《2017-2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，全球體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求從2017年的1.32萬噸增至2021年的1.85萬噸，CAGR為9%，2025年預(yù)計全球體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求量約為2.25萬噸，2021-2025年間的CAGR為5%。2021年國內(nèi)體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求量約為1.75萬噸，CAGR為10%，同比增速為20%，相較于2020年的4%大幅增加，主要原因是2020年的影響，群體運(yùn)動的碳纖維器材有較大幅度的下滑，而2021年開始放開群體運(yùn)動，直接帶來了體育器材的較高速增長。我們預(yù)計國內(nèi)未來體育休閑領(lǐng)域的碳纖維需求增速和全球保持一致，CAGR為5%，2025年國內(nèi)體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求量約為2.13萬噸，假設(shè)碳纖維單價維持18.7萬元/噸（按27.6美元/kg，美元/人民幣匯率為6.76換算），2025年我國體育休閑領(lǐng)域碳纖維市場規(guī)模將達(dá)39.83億元。三、加速，行業(yè)供需改善我國成為全球最大的碳纖維產(chǎn)能國。根據(jù)賽奧碳纖維《2021全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》，2021年全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能約為20.76萬噸，從區(qū)域角度來看，中國首次超過美國，成為全球最大產(chǎn)能國，運(yùn)行產(chǎn)能達(dá)6.34萬噸，占2021年全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能的30.5%；美國位居第二，運(yùn)行產(chǎn)能為4.87萬噸，占比為23.5%；日本位列第三，運(yùn)行產(chǎn)能為2.5萬噸，占比為12%。從生產(chǎn)商角度來看，位居首位的依然是東麗+卓爾泰克（東麗子公司），吉林化纖集團(tuán)位居第二，成為我國最大的碳纖維產(chǎn)能企業(yè)。雖然我國運(yùn)行產(chǎn)能占比最大，但由于較多國產(chǎn)碳纖維企業(yè)尚未實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，核心設(shè)備也多是進(jìn)口且適配性不強(qiáng)，生產(chǎn)線運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，致使實際產(chǎn)量僅約2.9萬噸，產(chǎn)能利用率不足50%，長期存在高產(chǎn)能、低產(chǎn)量的現(xiàn)象。全球碳纖維實際產(chǎn)能主要集中在日美企業(yè)，全球十強(qiáng)廠家中，包含了吉林化