2024年碳纤维复合材料行业专题报告：航空航天牵引需求增长，供应能力提升推进国产替代

1 碳纤维复合材料

1.1 碳纤维复合材料以聚丙烯腈基碳纤维加树脂基基体为主，性能 优势显著

碳纤维（Carbon Fiber）是一种丝状碳素材料，由聚丙烯腈（或沥青、粘胶） 等有机母体纤维采用高温分解法在 1000 摄氏度以上高温的惰性气体下碳化（其 结果是去除碳以外绝大多数元素）制成，直径 5-10 微米，是一种含碳量高达 90% 以上的无机高分子纤维。

碳纤维力学性能优异，比重不到钢的 1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都 在 3500MPa 以上，是钢的 7-9 倍，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高比 强度和最高比模量的纤维，并具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、 震动衰减性高、电及热导性高、热及湿膨胀系数低、X 光穿透性高、非磁体但有 电磁屏蔽效应等特点，是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，广泛应用于 军工、航空航天、体育用品、汽车工业、能源装备、医疗器械、工程机械、交通 运输、建筑及其结构补强等领域。 碳纤维可以按照原丝类型、制造方法、性能等不同维度进行分类。按原丝类 型，碳纤维可以分类为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基碳纤维，其中，聚丙 烯腈基碳纤维具有成品品质优异、工艺简单、产品力学性能优秀等优势，自 20 世 纪 60 年代问世以来，迅速占据主流地位，占碳纤维总量的 90%以上。目前碳纤维 一般指 PAN 基碳纤维。

按纤维数量可以将碳纤维分为小丝束和大丝束，按力学性能可以将聚丙烯腈 基碳纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类。小丝束碳纤维初 期以 1K、3K、6K 为主，逐渐发展为 12K 和 24K，主要应用于国防军工等高科技领 域，以及体育休闲用品，如飞机、导弹、火箭、卫星和渔具、高尔夫球杆、网球 拍等。大丝束碳纤维通常指 48K 以上碳纤维，包括 48K、60K、80K 等，主要应用 于工业领域，包括纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。

碳纤维复合材料由基体材料和碳纤维增强材料复合而成，通过基体材料和碳 纤维在性能上互相取长补短，产生协同效应，碳纤维复合材料的综合性能优于原 组成材料而满足各种不同的要求。碳纤维复合材料具有重量轻、力学性能好、结构设计灵活、性能可调控、来源广、成本低等特点，在国防军事的发展中有着重 要地位，已广泛应用于各类飞机、无人机、导弹、运载火箭、卫星中。

碳纤维复合材料中，基体材料以树脂基为主，市场份额占比 90%以上。基体 材料分为金属和非金属两大类，金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金，非 金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。目前，碳纤维复合材料以 树脂基复合材料（CFRP）为主，占全部碳纤维复合材料市场份额的 90%以上。

1.2 历经两次发展浪潮，应用领域不断拓宽

碳纤维发展起源于 20 世纪 50-60 年代，美国、日本、英国等最早开发碳纤 维生产工艺。1958 年，美国联合碳化物公司的 Roger Bacon 在氩气中加热人造丝，意外地生产出了碳纤维，从此，碳纤维材料的潜力逐渐得到认识。1960 年， H.I. Thompson 纤维玻璃公司（美国）的 Richard Millington 开发了将人造丝 纤维中含碳量提高到 99wt%的方法。20 世纪 60 年代，日本和英国公司领导了聚 丙烯腈（PAN）基碳纤维生产的实验室技术开发。1959 年，日本大阪工程技术研 究所的 Akio Shindo 成功使用低成本方法生产了碳含量约 55wt%的碳纤维；日本 东丽工业于 1964 年试验生产 PAN 碳纤维，并于 1970 年与大阪工程技术研究所签 订了 PAN 工艺的许可协议。英国皇家飞机公司的 W. Watt、L. N. Phillips 和 W. Johnson 于 1963 年为使用 PAN 纤维的碳纤维制造工艺申请了专利；随后，英国 国家研究发展公司向 Rolls Royce、Morganite 和 Courtaulds 授予了该工艺许 可。

碳纤维复合材料工业开端于 20 世纪 70-80 年代。碳纤维制造工艺发展过程 中，美国、英国和日本进行了密切的合作。1970 年，东丽与美国联合碳化物公司 签署合作协议，获得美国联合碳化物公司的碳化技术，美国联合碳化物公司则代 理东丽的碳纤维产品。1971 年，东丽公司建立了 12 吨碳纤维生产线，并开始生 产 T300 碳纤维，并且在 1972 年推出了第一个商业碳纤维复材产品——鱼竿。 1973 年石油危机使得飞机迫切需要减少机身重量以减少燃料消耗，随后，波音、 空客等飞机制造商开始探索碳纤维复材的应用。1982 年，波音 757、波音 767 和 航天飞机开始使用 T300 碳纤维。CFRP 进入了航空航天结构的工程应用，包括军 用和民用飞机。20 世纪 80 年代，凭借 1000 吨/年的单线生产能力，东丽已基本 实现其现有产品系列的大部分，即初期的 T300、中期的 T800 和 T1000 以及后期 的 M60J。随着碳纤维复材在飞机部件中的广泛应用，到 1988 年东丽碳纤维累计 产量已超过 1 万吨。

碳纤维复材历经两次需求浪潮，第一次由航空航天领域带动。碳纤维复合材 料的第一次应用浪潮出现在 20 世纪 90 年代至 00 年代，民航飞机制造商成功并 逐步使用更多的碳纤维复合材料制造飞机机身，从而满足航空公司对降低燃油消 耗、降低 CO2排放和降低维护成本、延长设计寿命、通过零件集成降低工具和装 配成本的要求。1990 年，东丽的 CFRP 预浸料被波音公司用于波音 777 的主要机 身结构。2003 年，波音公司启动波音 787 项目，在机身和主要结构中大量使用 CFRP（50wt%）；2005 年，空客公司推出了 A350 XWB 项目，也大量使用 CFRP（53wt%）。

碳纤维复材的第二次需求浪潮由非航空航天工业领域带动。21 世纪 10 年代 以来，碳纤维复合材料的应用从航空航天向非航空航天工业用途急剧扩展，并以 大批量、低成本为特点。2007 年，Zoltek 与风力机 OEM 厂商维斯塔斯合作，在 风机叶片中使用碳纤维。与玻璃纤维复合材料制成的叶片相比，在 60 米长叶片 中采用碳纤维复合材料预计可减重 38%，成本降低 14%，并延长叶片寿命。2014 年，东丽收购了 Zoltek，Zoltek 是全球领先的大丝束(＞50K)碳纤维供应商，其 碳纤维产能将增加至 3.5 万吨/年。

1.3 我国碳纤维发展起步早，进入 21 世纪以来国内碳纤维产业实现 快速发展

国内碳纤维产业发展起步与国外大致处于同一时期，但起步后发展缓慢，进 入 21 世纪以来，国内碳纤维研发和应用实现快速发展。国内碳纤维产业发展大 致经历了三个阶段：

第一阶段（20 世纪 60-70 年代）：我国碳纤维的研究开发始于 20 世纪 60 年 代。碳纤维作为重要的军工产品，被国外进行严格技术封锁。因此，我国碳纤维 技术以自主研发为主。在我国碳纤维产业的起步阶段，代表性的企业及工艺主要 有：1）吉林石化的硝酸法，代表了我国当时的最高水平；2）兰州化纤的硫氰酸 钠法；3）榆次化纤的二甲基亚砜法。1974 年 7 月，中国科学院山西煤炭化学研 究所开始设计我国第一条碳纤维生产线，并于 1976 年建成，生产出的碳纤维拉 伸强度 2.8GPa，拉伸模量 250GPa，断裂伸长率 1.5%。该中试生产线通过国家鉴 定和验收后，荣获 1978 年全国科技大会奖。随后，整体搬迁到中国石油吉林石 化公司生产碳纤维，之后的研制工作缓慢向前，没有取得突破性进展。

第二阶段（20 世纪 70-90 年代）：20 世纪 70 年代，国产碳纤维质量比国外 差，但差距不是很大，原国防科委主任开始主持碳纤维研发工作，先后组织了二 十多名科研和企事业单位，组成原丝、碳化等五个专业组进行相关研究。但由于 知识产权归属问题没有得到妥善解决、各部门之间利益难以协调，进展缓慢。在 此之后的 80 年代中期，我国也陆续尝试走引进开发之路，但均以失败告终，差 距愈来愈大，同期国外碳纤维质量得到大幅度提高，并进入大批量生产阶段，国 内在 80 年代、90 年代和 21 世纪初，一直在攻坚原丝质量和批量生产技术。

第三阶段（21 世纪以来）：进入 2000 年，两院院士师昌绪提出要大力发展碳 纤维产业，引起了政府的重视。至此，我国开始采取措施大力支持碳纤维领域的 自主创新，在 863、973 计划中也将碳纤维作为重点研发项目。2005 年，当时国 内的碳纤维行业企业仅有 10 家，合计产能仅占全球的 1%；2008 年，以国有企业 为代表的企业开始进入碳纤维行业，但大部分企业在核心关键技术上还无任何突 破，无论是生产线的运行还是产品质量都极不稳定；进入 2010 年，国内碳纤维 生产能力占世界高性能碳纤维总产量的 0.5%；2010 至 2014 年期间，我国碳纤维产能从 6445 吨增至 15000 吨，产量从 1500 吨增至 3700 吨。2017 年，中国大陆 碳纤维产能 2.60 万吨，仅次于美国和日本，占比 18%；中国台湾碳纤维理论产能 达到 0.88 万吨。但国内碳纤维大部分是小丝束，单条线产能仅有百吨级，规模 效应无法发挥，导致国产碳纤维成本甚至高于国外市场售价，行业普遍处于亏损 状态。根据中国复合材料工业协会，至 2021 年，江苏恒神产值产量双提升，实 现恒神创建以来首次盈利，也迎来了国产纤维首次全行业盈利。截至 2021 年， 我国在军用领域已基本实现碳纤维的国产化。

2 需求：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%

2.1 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。

2.2 国内碳纤维复材需求量约 10 万吨，武器装备、商用航空和低空 经济领域成长空间广阔

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。

3 供给：产业链各环节分工明确，航空航天碳纤维生产环节 毛利率相对较高

3.1 碳纤维复材产业链

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是碳纤维的主流，占市场份额的 90%以上。聚丙烯 腈（PAN）基碳纤维复材产业链包括：丙烯腈、原丝、碳纤维、复合材料、消费品 等几个环节。 产业链上游采购丙烯腈，并通过聚合和纺丝生产原丝。丙烯腈为石油化工产 品，价格受国际石油价格波动影响，国内供应商包括中石化、中石油、江苏斯尔 邦石化等。产业链中游生产碳纤维及碳纤维复合材料，包含碳纤维生产、预浸料 生产、碳纤维复合材料结构件生产等各个环节。产业链下游将碳纤维复合材料应 用于航空航天、风机叶片、体育休闲等各个领域。

根据《2023 全球碳纤维复合材料市场报告》，国内碳纤维生产企业可以划分 为三类：航空航天军工应用企业、高性能工业应用企业、大丝束工业应用企业。 航空航天军工应用企业，主要针对航空航天兵器海工及核工军品市场，以及 商用航空航天、通用航空等市场，供应商包括光威复材、中简科技、太钢钢科等， 此外，也包括中复神鹰及恒神股份的部分产能、煤化所扬州基地、西安康本、河 南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等。 高性能工业应用企业，主要针对高端体育器材、飞行汽车、高性能热场材料、 先进电子、先进高压容器等先进工业领域，以中复神鹰、江苏恒神、长盛科技为 代表。 低成本工业应用企业，主要针对是风电叶片、新能源汽车、轨道交通、常规 体育器材、常规热场材料、新型功能材料等，以吉林化纤、宝旌、上海石化、蓝 星为代表，也包括新创碳谷、新疆隆矩等。 2023 年，中国碳纤维的运行产能为 14.08 万吨，相比 2022 年的 11.21 万吨 增长了 26%，国产纤维供应量为 5.30 万吨，占总需求的 77%，同比增长 18%。中 复神鹰是国内产量最大的碳纤维厂商，截至 2023 年末总产能达 2.85 万吨，2023 年碳纤维产量 1.98 万吨；光威复材和中简科技的碳纤维产品主要用于航空航天领域，毛利率较高，2023 年光威复材和中简科技碳纤维及织物的毛利率分别为 61.85%和 67.70%。

3.2 原丝及碳纤维：碳纤维的主要生产成本为制造费用

碳纤维原丝制备是碳纤维产业链的核心环节，碳纤维的强度显著地依赖于原 丝的微观形态结构及其致密性。 原丝生产按照聚合和纺丝的连续性主要分为一步法和两步法。与一步法相比， 二步法生产工艺通过水洗过滤方式去除聚合物中的杂质和各种金属离子，聚合物 纯度较高。此外，二步法生产工艺可解决一步法在聚合反应后期粘度增大导致换 热和脱单困难、以及单个聚合釜生产能力较小等问题。

原丝生产按照纺丝方法主要分为湿法纺丝和干湿法纺丝。干喷湿纺工艺具有 碳纤维表面缺陷少、拉伸性能和复合材料加工工艺性能优异、纺丝速度快等优点， 国际上日本东丽和美国赫氏率先实现了干喷湿纺工艺的突破，形成了成熟的干喷 湿纺碳纤维产品。国内光威复材、中简科技、中复神鹰、恒神股份等企业已实现 干喷湿纺工艺技术的突破。 小丝束碳纤维原丝售价和成本均明显高于大丝束。碳纤维原丝价格方面，根 据吉林碳谷，2021H1 小丝束碳纤维原丝平均售价 279.08 元/kg,中小丝束和大丝 束碳纤维原丝平均售价分别为 30.35 元/kg 和 26.51 元/kg。

碳纤维原丝生产的主要成本为直接材料成本。成本端，2021H1，吉林碳谷主 营业务的直接材料成本率、直接人工成本率和制造费用成本率分别为 43.60%、 2.54%和 9.92%，原材料成本为原丝生产的最主要成本。2019-2021H1，吉林碳谷 成本率降低、毛利率提升，主要由于 2019 年大丝束系列产品完成定型、市场逐 步开拓，2020 年产品价格稳定、规模效应体现同时原材料丙烯腈价格有所下降， 2021H1 国内市场需求增长、整体销售价格提升。

在不同应用领域，碳纤维价格差异显著。中简科技的碳纤维及织物产品绝大 部分用于航空航天领域，2023 年均价为 2879 元/kg；光威复材的碳纤维及织物 产品中大部分收入来自航空航天领域，2023 年均价为 713 元/kg，2023 年光威复 材碳纤维业务 16.67 亿元收入中，航空应用占比 68%，航天应用占比 14%，其他 领域占比 18%；中复神鹰的碳纤维产品主要为民用，2023 年均价为 124 元/kg， 相比 2022 年均价明显下降反映了普通民用产品需求放缓下市场竞争激烈。

碳纤维生产需要固定资产投入较大。中复神鹰的“西宁 14000 吨高性能碳纤 维及配套原丝项目”、“年产 3 万吨高性能碳纤维建设项目”、光威复材的“内蒙 古光威碳纤维产业化项目”每万吨碳纤维产能预算投入达 20 亿元左右。上海石 化的“2.4 万吨/年原丝、1.2 万吨/年 48Κ大丝束碳纤维项目”单位产能投入达 29.08 亿元/万吨。中简科技“高性能碳纤维及织物产品项目”将形成小丝束碳纤 维产能，12K 丝束 1500 吨/年或 3K 丝束 400 吨/年，按 1500 吨/年的产能核算单 位产能投入达 124.48 亿元/万吨。

制造费用为碳纤维生产的主要成本，规模化是降本关键。在碳纤维的生产成 本上，制造费用为主要成本。从成本率角度看，2023 年，光威复材的碳纤维及织 物产品制造费用成本率在 25%左右；中复神鹰由于民品价格相对较低，制造费用 成本率达 35.85%。

3.3 碳纤维复材成型：热压罐为航空复材零部件制造主流工艺，预浸 料是复材成型的主要成本

树脂基碳纤维复合材料成型工艺主要包括拉拔成型、缠绕成型、树脂传递模 塑（RTM）成型、冲压成型、热压罐成型和注射成型等。

从成型工艺看，预浸铺放（具体包括热压罐成型、冲压成型等工艺）和缠绕 拉挤（具体包括缠绕成型、拉挤成型等工艺）为碳纤维复材成型最主要的工艺类 型。2023 年，由于航空航天军工市场的增长以及风电市场的疲软，预浸铺放工艺 超过缠绕拉挤工艺，回到业界第一大工艺的地位，全球树脂基碳纤维复材需求量 中，约 33%采用预浸铺放工艺，约 32%采用缠绕拉挤工艺。

热压罐工艺是航空航天复材零部件生产的通用工艺，预浸料生产是其中关键 环节。热压罐成型工艺是目前航空航天系统最为常用的复合材料结构、蜂窝夹芯 结构及金属或复合材料胶接结构的成型方法，生产的产品具备刚度强度高、内部 质量优良、性能稳定、可适用各种大型工装模具等特性。热压罐成型工艺主要应 用于结构效率高、尺寸较大、性能要求稳定、制造难度大的飞机复材零件或整体 构件。预浸料是指用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树 脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。根据佳力奇，其采购用 于航空航天零部件生产的预浸料均价约 1000 元/平方米和 700 元/平方米。2023 年，光威复材的预浸料销售均价约 53 元/平方米，价格较低或由于其预浸料主要 用于渔具、体育休闲等领域。

国内航空航天预浸料厂商主要包括中航高科（子公司航空工业复材）、恒神 股份、光威复材等。中航高科和光威复材的预浸料业务毛利率在 35%左右，恒神 股份预浸料业务毛利率达 48%。从成本端看，直接材料成本是预浸料生产的主要 成本，材料成本率在 50%左右。

航空复材零部件定制化程度较高，如机体制造涉及机翼、机身、尾翼等多个 部件，不同型号飞机的不同部件在选材、技术等方面要求各不相同。目前，军用 航空零部件制造企业的数量较少，主要包括军用飞机主机厂内部配套企业、航空 航天科研机构和具备相应资质的民营企业，其中民营企业包括佳力奇、航天环宇、 广联航空、四川新万兴、成都泰格尔等。

航空航天复材结构件生产中，主要成本为材料成本。以佳力奇为例，直接材 料成本占公司成本的 70%左右。2023 年，佳力奇“飞机复材零部件”毛利率 34.04%， “导弹复材零部件”毛利率 18.73%。佳力奇的收入结构中“制造和技术服务”基 本不消耗原材料，按直接材料成本与飞机和导弹复材零部件的合计收入比值看， 2023 年材料成本率 51%。佳力奇的直接材料成本中，以预浸料为主，占比 90%左 右。

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