各领域对碳纤维的需求如何？

中国碳纤维应用领域排名前三的为风电叶片、体育 休闲、碳碳复材，2021 年市场需求分别为 2.25 万吨、1.75 万吨、7000 吨，占全国总需 求的比重分别为 36.1%、28.1%、11.2%。

1.风光氢领域：景气度持续，市场需求旺盛

海上风电高速增长， 021 年全球海上风电新增装机 1.1GW，同比增长 08.03%。近年 来全球风电市场发展迅速，2021 年全球风电累计装机容量 837.45GW，同比增长 12.41%， 新增风电装机容量 93.6GW，同比下降 1.78%。其中，海上风电表现亮眼，2021 年全球 海上风电新增装机容量为 21.1GW，同比增长 205.8%。占新增风电装机总量的比例为 22.54%，仍有较大进步空间。

风电叶片大型化趋势显现，碳纤维综合成本更具优势，市场需求有望提升。当前，随着 风力发电机率增大，特别是在海上风机的需求刺激下，全球风机大型化的趋势日益明显。 当风机变大后，全玻璃钢叶片已无法满足叶片大型化、轻量化的要求，而密度、刚性方 面更出色的碳纤维材料则成为了更理想的选择。国际风电巨头 Vestas 生产的 V-90 型 3.0MW 风机叶片已经实现了较玻璃纤维相比减重 32%、降本 16%的效果，荷兰戴尔佛理 工大学研制的 120m 直径叶片，梁结构采用碳纤维重量减轻 40%。根据《风电行业用复 合材料发展研究报告》，未来陆上风电叶片的长度主要以 70-90m（3-6MW）为主，海上 风电叶片长度将达到 100m 以上（12MW＋），目前全球最长的海上风电叶片的叶轮直径 已经达到 260m。

预计 2025 年全球风电叶片领域碳纤维市场需求达到 .06 万吨， 022 2025 年 AGR 达 9.84%。近几年，受益于风电装机高景气，风电叶片领域碳纤维市场需求高速增长。 2022 年 7 月，风电巨头 Vestas 以碳纤维条带为主要材料的风力涡轮叶片的相关专利到期， 国内风电制造厂商可以不受专利限制地推出应用碳梁的风电叶片产品，预计将为碳纤维 在风电领域贡献较大的增量市场。基于 GWEC 对于 2022~2025 年全球风电装机的预测， 我们测算出 2022~2025 年全球风电叶片领域碳纤维市场需求分别为 3.68、4.63、5.10、 8.06 万吨，有关假设前提如下：2022~2025 年全球风电新增装机及海陆风电装机量预测数据来自 GWEC，其中预测 2022 年海上风电装机量明显下降主要原因是 2021 年海上风电装机量主要增量集中在中 国，从 2022 年开始，中国政府将停止提供电价补贴； 根据 CWEA，2021 年我国海上风电新增单机容量中 5.0~6.9MW 占比接近 70%。根据 国际可再生能源（IRENA），预计陆上机组的平均单机容量将从 2018 年的 2.6MW 增至 2025 年的 4~5MW。考虑到欧洲等国风电单机容量要明显高于我国，预计 2021 年全球海 上/陆上风电平均单机功率为 7/3MW，之后逐步提升； 参考美国 sandia 国家实验室数据，碳纤维主梁占叶片重量比例约为 13.6%。假设 2021 年海上/陆上风电叶片中碳纤维重量占比分别为 25%/12%，同时假设海上风电叶片 中碳纤维用量占比增速快于陆上风电；参考美国 sandia 国家实验室数据，当碳纤维叶片超过 70m，渗透率达到 55%；假设 2021 年海上/陆上风电碳纤维渗透率为 60%/9%。

碳碳复材作为极佳的热场材料，逐渐取代石墨广泛应用于光伏领域。碳碳复合材料是碳 纤维及织物增强的碳基体复合材料，主要应用于刹车盘、航天部件、热场部件三大领域。 碳纤维刹车盘由于具有质量轻、耐高温、热膨胀系数低、无热衰退等特点而广泛应用于 飞机与高铁，并且由于其消耗品的属性，消费市场较大；航天部件市场方面，碳碳复材 是飞行器端头帽、固体火箭发动机喷管喉衬等部件的首选材料，随着兵器技术性能要求 不断提高，具有优异性能的碳碳复材需求呈稳定增长趋势；热场部件市场方面，碳碳复 材是极佳的热场材料，安全性和经济性均高于石墨材料，已经逐渐取代石墨广泛应用于 光伏领域，具体应用在单晶硅炉坩埚、导流筒、保温筒、加热器等部位。根据金博股份， 碳碳复材在光伏行业热场系统部件中使用比例快速提升，未来随着光伏行业景气度的持 续，碳碳复材的市场需求有望保持高速增长。

光伏市场高速增长将带动碳碳复材市场需求快速增长，预计到 025 年全球碳碳复材领 域碳纤维市场需求将达到 .39 万吨， 022~2025 年 AGR 达 3.02%。2008 年以来，全 球光伏累计装机容量持续增长，2021 年全球光伏累计装机 843.09GW，同比增长 18.70%， 增速较上年略有下滑。根据中国光伏协会的乐观估计，预计到 2025 年全球光伏新增装机 量将达 300GW 以上。假设容配比为 1：1，2021 年组件产能利用率为 65%，每台单晶硅 碳碳复材需求为 180kg。由此可以测算，2022~2025 年碳碳复材领域碳纤维市场需求分别 为 1.29、1.66、1.94、2.39 万吨，其他假设前提如下： 参考中国光伏行业协会数据，2021 年单晶硅片（p 型+n 型）市场占比约 94.5%。假设 2021 年单晶硅市占率为 94.5%，之后逐步提升； 假设 2021 年 1GW 硅片需要 90 台单晶炉，之后随着拉晶效率的提升，单晶炉需求量 逐步下降； 参考金博股份可转债跟踪评级报告，碳基复合材料在热场部件中使用比例快速提升， 2020 年坩埚/导流筒/保温筒占比分别超过 95%/65%/55%，假设 2021 年整体渗透率为 70%，并逐年提升；单晶炉中的热场材料需要定期更换，参考金博股份招股说明书（导流筒、保温筒、坩 埚使用寿命分别为 2 年、1.5 年、6-8 个月），假设每年单晶炉所用碳纤维中有 65%需要更 换；每年有 10%的升级改造需求； 假设 2021 年在碳碳复材各应用领域中，光伏热场占比达 70%，之后逐步提升。

储氢气瓶是目前压力容器领域碳纤维最具前景的应用方向，政策加持下未来增长可期。 目前压力容器主要用于天然气和氢气储罐、高压储气罐、压缩天然气燃料罐、火箭发动 机等领域。与传统容器用钢等金属材料相比，碳纤维具有高比强度及模量、高疲劳强度、 高刚度、高压承受能力、较低的热膨胀系数、耐腐蚀性和其他优异特性，在压力容器领 域具有广阔的应用前景。目前，压力容器领域用碳纤维最具发展前景的方向为储氢气瓶 领域的使用，2021 年全国的气瓶碳纤维用量大约为 3000 吨，其中呼吸气瓶用量大约为 600 吨，CNG 气瓶大约 500 吨，储氢气瓶用量约为 1900 吨。2022 年 3 月，国家发展改革 委发布了《氢能产业发展中长期规划（2021-2035 年）》，提出到 2025 年，我国氢燃料电 池车辆保有量要达到约 5 万辆，预计未来储氢气瓶碳纤维需求仍将保持高速增长。

预计到 2025 年全球氢气瓶碳纤维市场需求将达 2.40 万吨， 022~2025 年 CAGR 为 55.92 。其中中国氢气瓶碳纤维市场需求为 160 吨， 022~2025 年 CAGR 为 4.72 。 根据香橙研究院数据，2021 年全球共销售氢燃料汽车 16313 台，同比增长 68%。假设 2022~2025 年氢燃料汽车销量增速稳中略降，每台车配备储氢气瓶数量为 6 个，每个瓶 子碳纤维用量为 40~50kg 不等，则到 2022~2025 年全球氢气瓶碳纤维市场需求将分别达 到 0.63、0.99、1.67、2.40 万吨。国内方面，根据《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》， 2021 年中国氢燃料汽车主要增量为物流车、重卡和大巴，其中重卡一般配备 6-8 个瓶组， 每个瓶子碳纤维用量为 40-45kg，假设物流车和大巴配备碳纤维瓶组数量及重量与重卡 类似。同时根据《氢能产业发展中长期规划（2021～2035 年）》，到 2025 年氢燃料电池 车辆保有量约 5 万辆，假设 2022~2025 年氢燃料车年销量由 5000 逐步提高到 20000 辆， 由此可以测算出 2022~2025 年我国氢气瓶碳纤维市场需求分别为 1530、2720、3740、 8160 吨。

2. 传统领域：航空航天定位高端，体育休闲需求稳健

碳纤维复合材料性能优异，在航空航天领域得到广泛应用。碳纤维复合材料是大型整体 化结构的理想材料，与常规材料相比可使飞机减重 20%~40%。复合材料还克服了金属材 料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增加了飞机的耐用性。复合材料的良好成型性可以使 结构设计成本和制造成本大幅度降低。由于碳纤维复合材料在结构轻量化中无可替代的 材料性能，在军用航空的应用领域得到了广泛应用和快速发展，自 20 世纪 70 年代至今， 国外军用飞机从最初将复合材料用于尾翼级的部件制造到今天用于机翼、口盖、前机身、 中机身、整流罩等。 航空航天属于碳纤维的高端应用领域，平均单价远高于其他领域。航空航天领域附加值 高，碳纤维单价要明显高于其他应用领域，根据《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》， 2021 年航空航天领域碳纤维平均单价可以达 72 美元/公斤，而其他应用领域单价普遍在 20~30 美元/公斤。和全球相比，目前我国碳纤维在航空航天领域应用比例依然较低， 2021 年市场需求为 2000 吨，占比仅为 3.2%。

C919 正式交付，商用飞机碳纤维需求放量在即。2022 年 12 月 9 日，首架商用 C919 正 式交付给中国东方航空，C919 是中国首架自主研发并获得适航许可证的飞机，通过了所 有适航审定，符合适航要求投入商业航班运作。复合材料在 C919 材料应用中占比达到 了 12%，其中绝大部分为碳纤维/环氧树脂；应用部位包括水平尾翼、垂直尾翼、翼梢小 翼、后机身等多个关键部位。据中国商飞官网，C919 已有超 1000 架订单，每架空机重 量 42 吨，则总计需要碳纤维复合材料超 5000 吨。国产民机的发展将给航空碳纤维带来重大发展机遇，随着 C919 的正式交付，国产民机领域碳纤维需求将呈倍数的提升，预 计将进一步提振碳纤维下游需求。

我国军机升级换代需求强烈，军机碳纤维使用比例将不断提升，2021 年全球航空航天领 域碳纤维市场需求为 1.65 万吨，预计到 025 年达到 .06 万吨， AGR 为 .71%。“十 四五”期间是我国国防军工发展的重要窗口期，主战装备将过度到“批量建设”的放量 期，我国军机升级迭代有望加速，随着战机的升级换代，军机碳纤维使用比例也将不断 提升。2021 年全球航空航天领域碳纤维市场需求为 1.65 万吨，预计到 2025 年达到 2.06 万吨。

碳纤维在体育休闲市场中，主要应用于高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行 车架、滑雪板、赛艇等高端体育休闲领域。这些应用主要基于碳纤维的轻质、高强度、 高模量、耐腐蚀等特点，例如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。钓鱼竿、球拍、滑雪板、高尔夫 球杆等体育用品的碳纤维多使用大丝束碳纤维。

2021 年碳纤维在体育休闲市场需求量为 1.85 万吨，预计到 025 年将达到 .25 万吨， AGR 为 .02%。2020 年疫情之下，群体运动的碳纤维器材大幅度下滑，而个人体育休 闲的器材反而上升。2021 年不少国家开始放开群体运动，这直接带来了体育器材的较高 速的增长。根据《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，2021 年全球碳纤维在体育休闲 市场需求量为 1.85 万吨，2025 年预计将达到 2.25 万吨。

总体来看，预计到 2025 年全球碳纤维需求将达到 1.4 万吨，其中风光氢的需求将提升 至一半以上。根据我们的测算以及《2021 全球碳纤维复合材料市场报告》，未来几年全 球碳纤维市场需求增量主要集中在风电、碳碳复材、压力容器等新能源领域，其中风电 领域到 2025 年市场需求将达 8.06 万吨，占全球碳纤维总需求比例达到 37.61%，风光氢 合计占比达到 59.99%。航空航天和体育休闲市场规模预计保持稳步增长，到 2025 年市 场需求将分别达到 2.06、2.25 万吨，2021-2025 年复合增速为 5.7%、5.0%。