全球及国内碳纤维复材需求情况如何？

应用领域以航空航天、风电叶片、体育休闲等为主， 航空航天市场规模占比超 50%。

1.碳纤维复材主要应用于航空航天、风电叶片、体育休闲等领域

全球碳纤维复材需求量呈持续增长趋势，2023 年需求量短期下滑。2023 年， 全球碳纤维复材需求 17.69 万吨，较 2022 年 20.77 万吨下滑 15%；全球碳纤维 复材收入 229.6 亿美元，较 2022 年 262.1 亿美元减少 12%。需求量下滑主要由 于风电叶片和体育休闲等领域需求减少，2023 年，风电叶片领域碳纤维复材需求 3.08 万吨，同比下降 42%；体育休闲领域碳纤维复材需求 2.89 万吨，同比下降 22%。航空航天军工领域，碳纤维复材需求复苏、价格上涨，2023 年需求 3.38 万 吨，同比增长 9%。

碳纤维复合材料主要应用于航空航天军工、风电叶片、体育休闲、压力容器 等领域。2023 年，全球树脂基碳纤维复材需求约 17.69 万吨，其中，航空航天军 工领域 3.38 万吨，占比 19%，风电叶片领域 3.08 万吨，占比 17%，体育休闲领 域 2.89 万吨，占比 16%。航空航天军工领域，碳纤维复材性能要求高，价值量 高。从市场规模看，2023 年，全球树脂基碳纤维复材市场规模 229.6 亿美元，其 中，航空航天军工领域市场规模 146.2 亿美元，占比 64%，体育休闲领域市场规 模 35.9 亿美元，占比 16%，风电叶片领域市场规模 6.2 亿美元，占比 3%。

1）航空航天领域

碳纤维复合材料在航空航天领域的应用包括用于商用飞机、无人机、军用飞 机以及公务机、直升机等各类飞机。根据《2023 全球碳纤维复合材料市场报告》， 碳纤维复材在航空航天领域的应用中，商用飞机应用占主要份额，占比达到 36%， 军用飞机应用占比 21%，无人机应用占比达 18%。

商用飞机方面，复合材料已在商用飞机最主要受力部件包括机翼、机身部位 得到应用，并伴随着客机的升级换代，用量逐步提升。波音 787 和空客 A350 的 碳纤维复材用量超过 50%。国内，大飞机 C919 上，碳纤维复材的结构重量占比 12%，宽体客机 C929 碳纤维复材用量或将超过 50%，达到世界先进水平。

军用飞机方面，上世纪七十年代中期，碳纤维复材在军机尾翼的垂直尾翼、 水平尾翼等部件开始逐步使用，如 F-15、F-16、Mig-29、幻影 2000、F/A-18 等 军机。之后，开始在机翼、机身等主要受力构件上使用碳纤维复材，如 AV-8B、 B-2、F/A-22、F/A-18E/F、F-35、阵风、JAS-39、台风、Su-37 等。我国第三代 战机歼-10 的鸭翼结构，歼-11B 的机翼外翼段、水平尾翼和垂直尾翼及歼-20 的 机身、机翼、垂直尾翼、进气口以及鸭翼上均使用了碳纤维复合材料。我国歼20 战机复材用量占比 27%。

无人机方面，碳纤维复材在各类型无人机中已有广泛应用。例如，美国先进 RQ-4 全球鹰无人侦察机的机翼、尾翼、发动机短舱、后机身都是由碳纤维复合材 料制造；AAI 公司影子无人机的机身使用碳纤维增强环氧树脂复材,尾翼使用碳 纤维或芳纶纤维增强环氧树脂复材,机翼由碳纤维增强环氧树脂复材面板-蜂窝 夹层结构制造。我国彩虹 4 无人机除主梁外都是由复合材料制成的,复合材料用 量占比达 80%；翼龙-1E 的复合材料用量占比也达到 80%以上。

2）碳碳复材

碳碳复材主要有飞机刹车盘、航天零部件以及光伏热场部件三大下游市场。 飞机刹车盘的全球市场随着民航飞机转运量提升而稳步增长，国内市场有望 随着民航飞机刹车盘国产化实现更快增速。飞机刹车盘制造商包括法国的 Messier-Bugatti 公司、美国的 Honeywell 公司、B.F. Goodrich 公司、Goodyear公司和英国的 Dunlop 公司，国内飞机刹车盘制造商包括北摩高科、西安制动、 博云新材等。 航天零部件市场上，碳碳复材以其耐高温性能，用于大型固体火箭喉衬、发 动机的喷管、扩散段、端头帽等，以及战略导弹弹头端头、空气舵等关键热端部 件。 光伏热场领域，碳碳复合材料用于单晶长晶、拉制中的热场部件，主要包括 坩埚、导流筒、保温筒、加热器等部件。从事碳碳复合热场材料的企业包括德国 的 SGL 公司、日本的东海碳素公司、国内的金博股份、天宜上佳、西安超码、美 兰德、隆基绿能等。

3）体育休闲

体育休闲领域是碳纤维复合材料的重要市场。近年来，钓鱼竿、高尔夫球杆、 自行车、球拍、曲棍球棍、滑雪板、赛艇等各类中高端体育休闲用品中碳纤维的 应用呈增加态势。在体育休闲领域中，对碳纤维需求量最大的方向为钓鱼竿，其 次为高尔夫球杆，两者占体育休闲领域碳纤维需求量的 60%左右。2022 年，全球 体育休闲领域碳纤维复材需求量 3.69 万吨，2023 年需求量受降库存影响降至 2.89 万吨。

4）压力容器

碳纤维复合材料压力容器以轻量化、耐疲劳、耐腐蚀、强度高等优点，大量 应用在储气、储能装置领域。与传统的全金属压力容器相比，碳纤维复合材料压力容器可设计性强的同时，质量更轻、承载力更强，能够使用自动化纤维缠绕设 备实现批量生产。目前，航天航空领域中，航天飞船及其系统的各种复合材料压 力容器已成为火箭发动机的液体储存装置和空间站宇航员的生命保证气体供应 系统。民用领域中，上世纪 90 年代以来，复合材料压力容器已逐步成为民用压 力容器的主流产品，在加氢站已广泛利用复合材料压力容器进行高压储氢。 东丽预测，到 2025 年压力容器领域碳纤维需求量将突破 2 万吨,到 2030 年 全球压力容器领域碳纤维需求将超过 8 万吨，增长趋势强劲。

5）风电叶片

风力机叶片是风能发电机的核心部件，在工作中要承受多种外部环境的影响， 因此要求叶片材质具有良好的强度、刚度和韧性以及抗风沙、抗冲击、耐腐蚀等 性能。目前，纤维增强复合材料在风力机叶片上得到了广泛的应用，包括玻璃纤 维增强热固性树脂复合材料和碳纤维增强复合材料。 碳纤维在风电叶片中的主要应用部位为主梁。与玻璃纤维相比，碳纤维密度 小、强度高、模量高出 3-8 倍，在风力发电机叶片中的应用，能够提高叶片刚度、 降低重量；提高抗疲劳性能；使风机的输出功率更平滑更均衡，风能利用效率提 高；可制造低风速叶片和自适应叶片。在满足刚度和强度要求下，相比玻璃纤维 复合材料，碳纤维复合材料在可减轻 30%左右。但是，碳纤维复材价格昂贵，是 是玻璃纤维的 10 倍，限制了其在风力发电上的应用范围。 据美国 Sandia 国家实验室预测，随着叶片长度增长，碳纤维主梁的渗透率 提升。当叶片长度大于 70m 时，碳纤维的渗透率达到 55%。随着叶片向大型化发 展，碳纤维的市场渗透率有望进一步提高。

2.国内碳纤维复材需求量约 10 万吨

2023 年，中国碳纤维复合材料总需求量 10.63 万吨，较 2022 年的 11.45 万 吨下降 7.2%，全国碳纤维复合材料产值 875 亿元。从需求量看，体育休闲和风电 叶片为国内碳纤维复材需求量最大的两个领域，合计需求占比超过 50%，航空航 天领域碳纤维复材需求量占比 11%，达到 1.23 万吨。从市场规模看，航空航天是 碳纤维复材最大的市场，2023 年市场规模 418 亿元，体育休闲领域碳纤维复材 市场规模 234 亿元。 与全球市场结构相比，国内碳纤维复材市场结构中，航空航天领域占比相对 小。从需求量看，2023 年全球航空航天军工领域碳纤维复材需求占比 19%，而国 内航空航天领域碳纤维复材需求占比 11%。从市场规模看，2023 年全球航空航天 军工领域碳纤维复材市场规模占比 64%，而国内航空航天领域碳纤维复材市场规 模占比 48%。

军用武器装备复合材料用量持续提升，带动碳纤维复材需求增长。碳纤维复 材用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志。在航空航天领域，降低装备重量、 改善武器装备的机动性能、提高战斗力、以及降低成本，是使用复合材料最直接 的目的。在飞机上，碳纤维复合材料的应用从非承力部件，过渡到垂直尾翼、水 平尾翼及方向舵等一些非主要承力部件，到目前可以应用于主要承力部件。航天 领域，导弹提高复合材料用量可以实现轻量化，从而可以提高有效载荷或增加导 弹射程，战术导弹每减轻 1kg，可使射程提升 15km。国内四代机歼-20 的复合材 料用量已经达到 27%，无人机彩虹 4 和翼龙-1E 的复合材料比重达到 80%左右。 装备中复合材料用量有望持续提升，国内先进武器装备量产有望推动碳纤维复材 市场需求较快增长。

商用飞机是航空航天军工领域碳纤维复材主要的需求方向，国内航空航天碳 纤维复材需求有望随国产商用大飞机量产及其对国产碳纤维复材的采购、应用实 现快速增长。国产大飞机 C919 机体复合材料结构重量占比达 12%。根据光威复 材，国产大飞机应用的碳纤维主要是 T300 级和 T800 级。根据《碳纤维增强复合 材料在航空航天领域的应用》，C919 客机是我国首款使用 T800 高强碳纤维增强 复合材料的民用飞机，在后机身和平垂尾等使用了 T800 碳纤维增强复合材料。 国产宽体客机 C929 复合材料使用比例或将超过 50%，有望达到世界先进水平。 2023 年 1 月，中国商用飞机有限责任公司党委常委、副总经理张玉金接受采访 时介绍，预计 C919 在 5 年内年产能规划将达到 150 架。

低空领域有望成为碳纤维复材需求增长点。eVTOL 几乎无一例外选用碳纤维 复合材料作为主要机体结构。eVTOL 的复材用量占比达 70%以上，用于包括机身、 电池盒、桨叶、座椅等结构件。其中，超 90%的复材为碳纤维复材，约 10%的复 材以保护膜的形式使用玻璃纤维增强。小鹏汇天 X2 整机重 560 千克，机身部分 由 100 多个碳纤维零件制成，重量仅为 85 千克。

国内碳纤维自主供应能力不断加强，国产替代仍有一定空间。根据《2023 全 球碳纤维复合材料市场报告》，2023 年，中国碳纤维的总需求为 6.91 万吨，其 中，进口量 1.61 万吨，占总需求的 23%，同比减少 45%，国产碳纤维供应量 5.30 万吨，占总需求的 77%，同比增长 18%。展望未来，随着国内碳纤维供应能力不 断提升，国产替代或将加速推进。