国内碳纤维需求量情况如何？

国内需求强势增长，未来增量可期。

2.1. 风电需求持续增长，成本降低成为核心关键

新能源政策利好频频，风电领域装机步入平价年后仍有十足动力。近年我国双碳 计划相关政策频繁出台，强调风电领域发展在双碳计划实施中的重要性。在“十 四五”规划指出应保证每年新增装机量 5000 万千瓦以上，到 2030 年总装机容量至 少达到 8 亿千瓦，2060 年达到 30 亿千瓦。

我国近年来风力发电装机容量随着风力发电补贴的深入高速增长。2021 年是风电 退补的第一年，装机增量略有放缓后但依然超预期，2020/2021 年风电新增装机量 分别为 7167/4757 万千瓦。预计后续随着我国机械制造水平不断提升，电价体系不 断优化风电装机仍将持续制造惊喜。

碳纤维作为优质的轻量化材料，在风电叶片中有广泛应用。大丝束碳纤维增强的 复合材料与玻璃纤维材料相比有着密度较小，耐腐蚀，强度高等优势，主要用于 主梁帽，叶片根部及蒙皮等部位，可有效提升叶片刚度及疲劳强度。对某国产风 电叶片对检测显示：采用纤维灌注工艺的玻璃纤维 0°拉伸与压缩模量分别为 54GPa、52GPa;碳纤维则为 120GPa、115GPa，强度提升近 1 倍，可有效提高风电 叶片使用年限。碳纤维的轻量优势在叶片制备中得到体现，采用高模玻璃纤维灌 注主梁的重量为 3.6 吨而采用碳纤维拉挤主梁的重量仅为 1.4 吨，整支叶片重量从 13.5 吨降低至 11.8 吨，减重比例达 12.59%，有望降低后续发电成本。

成本+上网电价制约使得碳纤维在风电领域的应用有一定局限。碳纤维虽在性能上 具有显著优势，但其在风电领域的应用受到高成本的制约，尤其是在目前上网电 价走低的大背景下风电叶片碳纤维渗透率不确定性进一步增加。小型发电机组 （叶片长度小于 100m）采用玻纤材料更具性价比，而大型风电机组（叶片长度大 于 100m）使用碳纤维可在保持叶片强度大前提下减轻重量约 20%，但成本上升约 80%。目前我国风电处于高速发展阶段，总装机量以小型机组为主碳纤维应用较少， 2020 年陆上风电主流机型单机容量 2.0MW-2.9MW (最大为 5MW); 海上风电主流机 型单机容量达 5.0MW (最大为 10MW)， 21 年风电叶片碳纤维渗透率约 4.7%。

风电整机价格走低，成本向上传导。自 2020 年底开始，风电整机领域出现“降价 潮”。目前，陆上风机的价格最低报价已降至 2050 元/千瓦左右，海上风机价格跌 破 4000 元/千瓦，其价格相比抢装时的历史高点均已“腰斩”。在这样背景下，产 业降本压力势必沿着产业链传导至上游叶片环节。

叶片大型化、海风快速发展，为碳纤维替代传统玻纤提供应用市场。我国目前风 机大型化趋势愈发明显。2021 年，中国新增装机的风电机组平均单机容量为 3514 千瓦，同比增长 31.7%，其中，陆上风电机组平均单机容量同比增长 20.7%，海上 风电机组同比增长 13.9%。海上风电机组单机容较陆上更大，所需叶片长度也更长， 碳纤维复合材料优势得到凸显。随着我国风电建设能力的提升，海风发展近年来 步入快车道，碳纤维在我国风电叶片领域的应用有望实现较大增量。

海风新增装机占比维持高位，助力近年风电叶片碳纤维需求增长。2020/2021 年我 国风电叶片碳纤维需求量分别为 20000/22500 吨，21 年同比增长 12.5%，风电叶片 需求占总需求份额同比下降 4.8pct 至 36.1%。2020 年底我国海上风电累计装机达到 1087 万千瓦，占风电装机总量 3.86%，未来有望进一步提升装机比例带动碳纤维需 求走高。

外部限制因素逐步淡化，技术提升+成本降低助力碳纤在风电中的应用拓展。我国 风电领域碳纤维成型方法有预浸料工艺、灌注工艺和拉挤工艺三种。其中拉挤法 将拉挤碳板用到了风电叶片并降低了对于碳纤原料的要求，在生产较长尤其是百 米以上尺寸叶片时具有工艺简化降低成本，成品质量稳定的优势，适合进行大批 量生产。此前拉挤工艺预制条带的设计专利为维斯塔斯公司（Vestas）所有，使得 国内企业在生产成本上处于劣势，制约了中国碳纤维叶片的发展空间。22 年 7 月 19 日该专利 20 年保护期限到期后拉挤工艺将不再有专利限制，有望助力我国叶片 企业在技术层面上进行成本优化，进一步提升碳纤维在风电领域渗透率。

已有众多企业开始使用碳纤维叶片，专利到期后市场需求提升在即。由于碳纤维 叶片具备多方位优势，目前全球已经有众多企业开始在应用碳纤维叶片，包括 Gamesa、LM、Nordex、中材科技等。根据《2020 全球碳纤维复合材料市场报告》， 2020 年全球风电叶片碳纤维用量约 3.1 万吨，维斯塔斯占有的市场份额超过 80%。 后续随着维斯塔斯专利到期，应用碳纤维的企业数量将进一步增加，碳纤维市场 需求将进一步提升。

风电领域碳纤维需求有望快速释放，2025 年或达到 6 万吨。根据过去风电装机情 况，我们对未来装机情况以及相关参数进行以下假设： 1、 陆风平均单机容量每年上升 0.4MW，海风平均单机容量每年上升 0.8MW； 2、 叶片平均长度按照下表长度增长； 3、 叶片长度与重量关系按照 y（重量）=0.527*x2.473公式计算；（公式来源：《基 于工程经济学评估的风力及叶片长度设计》） 4、 根据北极星电力网以及公开资料收集整理，假设碳纤维占叶片重量的 1/4； 5、 海外方面：2021 年国内维斯塔斯碳纤维用量 1.8 万吨左右，参考 GWEC 数据， 假设其增长率维持 4%左右。

随着碳纤维制造成本逐渐减低，维斯塔斯专利问题得到解决，碳纤维在风电尤其 是大叶片制造领域全面替代玻纤的将成为现实。预计 2022 年我国风电领域碳纤维 需求同比 2021 年增长 20%，按照上表测算在 2025 年我国风电领域碳纤维需求量达 到 6.08 万吨，符合增长率接近 30%。若碳纤维制造成本逐渐降低，碳纤维风电领 域需求释放节奏将进一步加快。

2. 体育休闲全球集中度维持高位，需求增量明显

碳纤维替代进程顺利，高端产品需求增加。碳纤维在体育器材领域的应用已经过 半世纪的发展，凭借其轻量，高刚度的优势已成为高端器材的最优选择，渗透率 不断提高。碳纤维具体在高尔夫，自行车，球拍，钓鱼竿等领域有着集中应用， 其中钓鱼竿碳纤维替代时间进程较短在 21 年引来高增量，同比碳纤维需求增长 85%，未来需求值得期待。

代工效应集中，需求放眼世界。中国体育休闲类碳纤维产品的生产以代工形式为 主，即从海外进口大丝束碳纤维进行加工后销往海外的经营模式。近年产业集中 效应维持高位，2021 年全球超 90%体育休闲领域碳纤维需求量集中在中国，在海 外疫情影响削弱的大背景下需求有望形成新增量。

海外疫情影响减弱，2022 年体育休闲领域需求有望突破 2 万吨。2020 年受全球疫 情肆虐影响，户外体育运动受限导致全球范围体育休闲器材需求增量放缓。2021 年伴随海外疫情管控措施放宽，疫情影响进一步减弱，带动全球范围体育器材需 求量上升。我国 2021 年碳纤维需求量 17500 吨，同比增长约 20%，过去五年复核 增长率接近 10%，由于疫情的逐步放松，且民品碳纤维产能释放价格下降，预计 2022 年我国体育休闲领域碳纤维需求量增速为 15%达到 20125 吨，继续冲击需求 新高点。

3. 航空航天需求稳增，国产大飞机 C919 投产拉动需求

国家层面高度重视，助力航空航天持续高速发展。据《2021 中国的航天》白皮书， 中国始终把发展航天事业作为国家整体发展战略的重要组成部分。民航局于“十 四五”期间陆续出台相关政策规划引导行业健康有序发展，以追求高质量、可靠 性为坚定目标。

碳纤维性能优势明显，替代进程步入快车道。小丝束碳纤维在航空航天端的替代 使用具有天然优势，作为新型复合材料对比铝合金等传统材料有密度低，硬度高， 耐腐蚀，性质稳定等优势。碳纤维复合材料较强的耐蠕变性能和耐高温性能有利 于在太空中维持形状，使其得以广泛应用于航天领域，用以制备载人航天器及绕 地卫星。碳纤维轻量优势在民用飞机制备过程中得到体现，飞机整体减重可有效 降低成本，飞机减重 300 千克每年可增加 1000 万美元净收益，运营成本优势进一 步推动碳纤维替代进程。

全球航空需求回落，把握机遇迎头赶上。伴随疫情对航空业的严重影响，20 年全 球航空航天碳纤维用量回落明显，同比下降约 30%，低于 2016 年需求量，21 年与 20 年需求保持低位未有明显增量。与此同时我国航天航空领域碳纤维用量继续增 长，21 年同比增长 17.65%，2016-2021 复合增长率达 37.97%，虽占全球需求总量 比重仍较低，但碳纤维替代发展趋势持续向好。我国在战机及民用飞机含碳量与 海外成熟机型仍有20%左右的差距，伴随技术进步碳纤维替代用量有望进一步提升。

4. 多项应用领域综合发力，助力碳纤维需求再上高点

光伏产业迅速发展，热场替代进程顺利。近年我国光伏产业迅速发展，据国家能 源局数据，2020/2021 年我国光伏新装机容量分别为 4820/5493 万千瓦时，2019- 2021 复合增长率 22.38%。碳碳复材在光伏热场制备领域具有较强替代优势，与传 统材料等静压石墨相比，优势集中体现在制备大尺寸热场原材料损耗减少，热性 能更优秀等方面。替代成本较低有力推动了碳纤维在光伏热场中的渗透进程，碳 碳复材需求全球占比同步提升。

氢气产量增加，储氢瓶迎来快速增长阶段。近年我国氢气产量逐年上升，2016- 2021 复合增长率约 14.57%，带动储氢瓶行业快速发展。得益于密度小，力学性质 稳定的特点，小丝束碳纤维广泛应用于储氢瓶的制备，用于改善内衬的受压状态， 降低内衬层的应力，从而提高缠绕纤维的利用效率，提高压力容器的抗疲劳性能。 21 年全国压力容器碳纤维需求量同比增长 50%，占全球需求比重逐年提升发展步 入快车道。

供给创造需求——需求增速有望持续高增。航天、碳碳热场、压力设备相关领域 的碳纤维需求处于高速增长期，同时碳陶刹车盘等领域需求也在快速释放，但是 由于以上领域占比相对较小，我们给予整体增速假设，预计除风电、体育领域 2022 年需求整体增长率为 35%，达到 30240 吨。故 2022 年我国碳纤维需求量为 77494吨，与 2021年同比增长 24.2%。且预计我国碳纤维需求增速有望持续保持高 位。