碳纤维各领域应用空间如何？

多领域利好，碳纤维成长空间广阔。

1. 商业航空：全球市场加速回暖+国产客机 C919 扩产

商业航空是碳纤维的重要应用场景，复合材料的用量是体现飞机先进 性的重要标志。根据赛奥碳纤维技术发布的 2023 年碳纤维复合材料市场报 告，全球航空航天军工以 22000 吨即 19.1%的需求占比贡献 49.9%的全球销 售额；中国碳纤维在该领域的应用也迅猛发展，2023 年航空航天军工对碳 纤维的需求达到 8000 吨，占比 11.6%，同比 2022 年提高 1.1pct。航空航天 严苛的使用环境对结构材料的性能具有极高要求，碳纤维及其复合材料具 有耐高温、密度低、强度大等优异特性，可用于飞机的机构材料。据中国纺 织报，复合材料的用量是体现飞机先进性的重要标志，以空客 A350- 900XWB 为例，复合材料用量占其所有材料的 52%。 商业航空领域全球市场加速回暖。根据 Cirium 数据库数据显示，2023 年空客与波音分别交付了 721 架与 504 架，对比 2022 年，空客提升了 66 架，波音提升了 54 架，全球商业航空领域加速回暖。

国产客机 C919 扩产利好国内碳纤维企业。据中国纺织杂志，C919 是 国内首个使用 T800 级高强碳纤维复合材料的民机型号，其在后机身和平垂尾以及发动机风扇叶片等位置使用了碳纤维复材，占机身重量的 11.5%。目 前中国已有企业具备小批量生产 T800 级碳纤维复合材料相关类型产品的 能力，与 C919 适配的 CJ-1000 系列发动机风扇叶片则是完全国产自研。据 澎湃新闻，C919 订单量已超过 1200 架，中国商飞将提速扩产，规划未来五 年，年产能计划达到 150 架。此外，中国与俄罗斯合作的下一代 CR929 机 型碳纤维复合材料占比预计达到 50%，有跨越式增长。国产飞机事业从研 制向产业化阶段转型，将大大利好上游厂商，包括碳纤维及复合材料厂商、 碳纤维及复合材料装备企业等。

2. 低空经济：eVTOL 加速适航认证，利好上游碳纤维市场

我国低空经济蓄势待发，eVTOL 为重要载体之一。据中商产业研究院， 低空经济以各类有人与无人驾驶航空器的低空飞行活动为牵引，辐射带动 相关领域融合发展的综合性经济形态。据工信部下属机构赛迪顾问发布的 《中国低空经济发展研究报告（2024）》，2023 年中国低空经济规模达 5059.5 亿元，增速 33.8%；其中，作为低空经济的重要载体之一的 eVTOL（电动 垂直起降飞行器），2023 年中国 eVTOL 产业规模达 9.8 亿元，同比增长 77.3%。 近期 eVTOL 在适航审定、航线执飞、上线销售等方面进展频频。根据 21 世纪经济报道记者梳理，小鹏分体式飞行汽车“陆地航母”将于 2024 年 四季度开始预订，并于 2025 年四季度开始交付。国内沃飞长空、峰飞、沃 兰特、时的科技、御风未来等主机厂的 eVTOL 项目均进入到了适航审定阶 段。海外 Joby、Archer、Lilium 等厂商也已经具备相对成熟的产品，并已 经获得运营订单，当前正加速推进产品的认证。

eVTOL 中使用的 90%以上的复合材料是碳纤维。随着 eVTOL 厂商不 断推进项目认证、扩大生产规模、提高轻量化水平，碳纤维的需求量将会快 速增加。据 Composites World 及 Stratview Research 的研究，在 eVTOL 项目 中，约 75-80%的复合材料将用于结构部件和推进系统，其次是横梁、座椅 结构等内饰，约占 12-14%。电池系统、航空电子设备和其他小型应用合计 占剩余的 8-12%。而 eVTOL 中 90%以上的复合材将是碳纤维。

根据 Stratview Research 的估算，eVTOL 对复合材料的需求到 2030 年 将会扩大 20 倍，复合材料的需求量从 2024 年的 110 万磅增加至 2030 年的 2590 万磅；复合材料的需求金额从 2024 年的 0.36 亿美元上升至 6.73 亿美 元。即 eVTOL 对碳纤维的需求量预计从 2024 年的 99 万磅增加为 2030 年 的 2331 万磅。

3. 新能源汽车：轻量化+储氢气瓶需求带来碳纤维增量空间

随着轻量化趋势以及氢燃料汽车的发展，新能源汽车将成为碳纤维及 其复合材料的另一需求增长点。燃油车轻量化将降低油耗和排放，数据表明 燃油汽车重量减少 10%，油耗降低 6%-8%，排放降低 5%-6%；新能源汽车 的整车轻量化也有利于提高续航里程。碳纤维增强塑料（CFRP）制成的车身部件比铝合金部件可减重 30%以上，比同类钢制零部件减重 60%以上。 此外 CFRP 密度约为 1.6g/cm3，约是钢的 1/4，具有优异的机械性能；与轻 质镁铝合金材料相比，碳纤维复合材料制备的汽车结构件不需锻压和焊接， 采用模压和粘结工艺，节约了模具等综合生产成本。根据英国材料系统实验 室的一项研究结论，当汽车产量低于 2 万辆时，采用 RTM 工艺生产的 CFRP 车身的总体成本低于金属车身，这说明 CFRP 不仅具有先进生产工艺的技 术优势，同时兼有小批量生产成本低的经济优势。1 随着豪华款新能源汽车的发展，碳纤维用量有望进一步增加。CFRP 在 汽车应用中的经典案例为宝马，其中 i3 车型使用了 49.41%的碳纤维材料， i8 车型使用了 43%的碳纤维材料。并随着结构设计方法和成型加工技术的 改进，CFRP 从汽车内饰件及车身覆盖件等次结构件逐渐转向应用于汽车轮 毂、地板、B 柱等主结构件。国内的新能源汽车厂商正在或计划在其高端车 型采用碳纤维轮毂，如广汽埃安昊铂 SSR、蔚来全新 ES6、高合 HiPhi A、 比亚迪仰望 U8 等。此外，据碳纤维及其复合材料技术，近期现代汽车集团 表示已与日本东丽签署了战略合作协议，将共同开发碳纤维增强塑料 （CFRP）等用于提高电动汽车电机性能和安全性的材料。

近年来我国氢燃料电池汽车产销量高速增长，车载储氢瓶需求相应高 涨。据央视网，2023 年我国氢燃料电池汽车产销量分别达到 5600 辆和 5800 辆，同比增长 55.3%和 72.0%，产销量均保持高速增长。据中国能源报，2022 年 3 月，国家发改委和国家能源局联合发布《氢能产业发展中长期规划 （2021-2035 年）》，明确到 2025 年我国氢燃料电池车保有量达到 5 万辆 的发展目标。随着新能源汽车对氢能需求的不断增加，作为氢能储存的重要 容器，车载储氢瓶的需求也相应高涨。据氢促会测算，到 2025 年我国车载 储氢瓶需求量达 46.2 万-69.3 万只，储氢瓶市场规模约为 54.2 亿-81.3 亿元； 到 2030 年，35MPa 储氢气瓶总需求量将达到 199 万-298 万只，70MPa 储氢气瓶总需求量将达到 341 万只-481 万只。

燃料电池汽车储氢系统采用 III 型瓶和 IV 型瓶，这两类气瓶外部均通 过碳纤维增强塑料缠绕加工而成。碳纤维缠绕气瓶具有重量轻、工艺性好、 安全可靠和储存效率高的优势，是增强压力容器承压能力和安全性能的可 靠保障。碳纤维复合材料是高压储氢 III 型和 IV 型瓶的主要成本贡献者。 在 35MPa 的 III 型 IV 型气瓶中碳纤维成本占比分别为 62.45%、76.58%，而 随着压力增加，碳纤维复合材料应用比例大幅提升，因此 70MPa 的 III 型 IV 型气瓶中碳纤维成本占比分别为 65.62%和 78.06%。