1、碳纤维是“21世纪新材料之王”
根据观研报告网发布的《中国碳纤维行业现状深度研究与未来投资预测报告（2024-2031年）》显示，碳纤维(CarbonFiber)是一种丝状碳素材料，由有机纤维经碳化以及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，直径5-10微米，含碳量高达90%以上。碳纤维力学性能优异，同时具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。
碳纤维主要性能特点
|
性能特点 |
简介 |
|
强度高 |
抗拉强度在3,500MPa以上 |
|
模量高 |
弹性模量在230GPa以上 |
|
密度小，比强度高 |
密度是钢的1/4，是铝合金的1/2比强度比钢大16倍，比铝合金大12倍 |
|
耐超高温 |
在非氧化气氛条件下，可在2,000°C时使用，在3,000°C的高温下部分熔融软化 |
|
耐低温 |
在-180°C低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧具有弹性 |
|
耐酸、耐油、耐腐蚀 |
能耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金，同时拥有较好的耐油、耐腐蚀性能热 |
|
膨胀系数小，导热系数大 |
可以耐急冷急热，即使从3000°C的高温突然降到室温也不会炸裂 |
资料来源：观研天下整理
碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束。小丝束性能优异，但成本较高。碳纤维的开发起初应用于航空航天领域，小丝束性能更能满足航空航天、军工复材的需要，但受成本制约，难以在风电叶片等领域实现推广应用。大丝束在保持碳纤维优良性能的前提下，通过提高单线产能，大幅降低成本，打开碳纤维广泛运用于工业和民用领域大门。
大丝束和小丝束碳纤维对比
|
类别 |
小丝束碳纤维 |
大丝束碳纤维 |
|
丝束数量 |
<24K(1K代表一束碳纤维中有1000根丝) |
≥24K |
|
拉伸强度 |
3500-7000MPa |
3500-5000MPa |
|
拉伸模量 |
230-680GPa |
230-290GPa |
|
价格 |
较高 |
一般 |
|
产能分布 |
日本 |
欧美 |
|
应用领域 |
国防军工、航空航天 |
工业领域 |
资料来源：观研天下整理
2、我国碳纤维行业需求端萎靡不振，但产能迎来扩产爆发期
近几年，随着“碳中和、碳达峰”战略的提出，碳纤维最主要的下游领域——风电行业快速崛起，需求端也日益旺盛。数据显示，2023年，我国碳纤维运行产能为14.08万吨，比上年增长25.7%，已经接近全球碳纤维产能的半壁江山。然而，自2023年开始，我国碳纤维行业供需关系180度大转向。
尤其是，在下游蓬勃发展的背景下，各路资本和企业大量涌入碳纤维产业，投资热度持续高涨，产能大幅度提升。根据数据显示，2022年我国碳纤维供应量达4.5万吨，同比增长55.17%；截至2023年6月，国内碳纤维生产商总产能达到11.7万吨，较2021年末大幅增加。
不过，需求端表现不佳，2023年碳纤维需求量比2022年的7.44万吨反而下降7.2%，这也导致碳纤维厂商库存高企。数据显示，国内碳纤维库存整体保持低位，由2023年6月的4000吨左右增至2023年末的1.2万吨左右。除此之外，各大碳纤维企业也出现增收不增利的现象，如2023年中复神鹰、吉林碳谷、光威复材、中简科技、中航高科5家碳纤维龙头上市企业共实现主营收入121.65亿元，同比增长2.81%；归母净利润27.42亿元，同比下降22.32%。
数据来源：观研天下整理
而就算面对价格下跌、企业营收下降等等终端市场出现疲软迹象，但碳纤维龙头厂商却选择继续扩大产能。例如，2024年4月，中复神鹰年产能30000吨的高性能碳纤维建设项目举行了开工仪式，这个项目的总投资达到了60亿元左右。除此之外，吉林化纤集团正在推进1.5万吨/年高性能碳纤维项目；上海石化6000吨/年碳纤维项目也预计将在今年投产。
整体来看，未来几年，我国碳纤维企业扩产计划总量预计接近30万吨，但在供给短缺的背景下，率先实现项目落地并稳定生产的企业将具备明显的先发优势，抢占更多的市场份额。
我国碳纤维企业扩产计划
|
生产商 |
项目 |
在建产能 |
预计投产节奏 |
项目情况 |
预计当年实际新增产能* |
||||
|
2023年E |
2024年E |
2025年E |
2023年E |
2024年E |
2025年E |
||||
|
吉林化纤集团 |
国兴年产6万吨碳纤维项目 |
6 |
2 |
2 |
2 |
“十四五”期间完成 |
0 |
2 |
2 |
|
1.2万吨碳纤维复材项目碳化线 |
0 |
0.6 |
0 |
0 |
2023年1月和2月，第三、四条碳化线投产 |
0.6 |
0 |
0 |
|
|
中复神鹰 |
西宁二期1.4万吨高性能碳纤维及配套原丝项目 |
0 |
1.4 |
0 |
0 |
2023年H1已全面投产 |
1.4 |
0 |
0 |
|
连云港年产3万吨碳纤维建设项目 |
3 |
0 |
0.6 |
1.2 |
建设周期为2023年4月至2026年8月 |
0 |
0.6 |
1.2 |
|
|
上海石化 |
1.2万t/a48K大丝束碳纤维项目 |
0.6 |
0 |
0.6 |
0 |
预计2024年全部完成 |
0 |
0 |
0.6 |
|
光威复材 |
万吨级大丝束碳纤维产业化项目 |
0.4 |
0.4 |
0 |
0 |
一期4000吨预计2023年内投产 |
0 |
0.4 |
0 |
|
中简科技 |
高性能碳纤维及织物产品项目 |
0.15 |
0.075 |
0.075 |
0 |
预计于2023年部分投产，2024年全部投产 |
0 |
0.075 |
0.075 |
|
恒神股份 |
2万t/a高性能碳纤维生产基地 |
0.5 |
0 |
0.5 |
0 |
一期5000t/a，2023年H1开工，建设周期20个月 |
0 |
0 |
0.5 |
|
浙江宝旌 |
6万吨碳纤维原丝项目和年产1.8万吨碳丝项目 |
1.55 |
0.5 |
0.5 |
0.55 |
预计于“十四五”期间陆续投产 |
0 |
0.5 |
0.5 |
|
新创碳谷 |
1.8万t/a大丝束项目 |
1.2 |
1.2 |
0 |
0 |
2023年已全部建成1.8万吨产能 |
0.6 |
0.6 |
0 |
|
新疆隆炬 |
年产5万t碳纤维碳化项目 |
4.4 |
1.2 |
1.2 |
2 |
2022年一期6000吨建成，后续三期陆续建设，预计2025年形成5万t/a产能 |
0.6 |
1.2 |
1.2 |
|
长盛科技 |
高性能碳纤维项目二期 |
0.08 |
0.08 |
0 |
0 |
已于2023年12月投产 |
0 |
0.08 |
0 |
|
高性能碳纤维项目三期 |
0.26 |
0 |
0 |
0.26 |
预计2025年投产达产 |
0 |
0 |
0.26 |
|
资料来源：观研天下整理
3、碳纤维新领域：低空经济蓄势腾飞
资本市场通常都会以推断甚至想象来评判企业或者产业的价值，尤其是在新兴产业中。当然，碳纤维作为典型的新材料行业也不例外，目前市场上最火热的低空经济与碳纤维关系明确。
eVTOL是低空经济的重要载体之一，其主流的设计方案均采用碳纤维作为主要机身结构材料。其中，约有75~80%用于结构部件和推进系统，12~14%用于横梁、座椅结构等内部应用，电池系统、航空电子设备和其他小型应用占比为8~12％。而国内头部eVTOL制造商亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等公司公布的设计方案来看，机身结构均采用碳纤维复材，小鹏汇天旅航者X2的旋翼桨叶和起落架也采用碳纤维复材。
我国部分eVTOL设计方案碳纤维应用
|
企业 |
型号 |
主要参数 |
碳纤维应用 |
|
亿航智能 |
亿航AAV |
机身高度：1.93m机身宽度：5.73m最大起飞重量：620kg最大航程：30km最大设计速度：130km/h |
机身结构采用环氧基碳纤维复合材料优化整体结构强度和刚度，实现轻量化与机身刚性实现完美统一，搭配航空铝合金，有效降低机身重量，保证各部位的支撑强度。 |
|
小鹏汇天 |
旅航者X2 |
双人乘坐最高续航达：25分钟最大时速：130km最高飞行高度1000m |
全机身碳纤维材质；旋翼桨叶采用先进碳纤维环氧树脂基复合材料，是现阶段航空业最先进的桨叶用材。起落架的材料主要为碳纤维和玻璃纤维，碳纤维保证起降所需要的强度，玻璃纤维保证减震缓冲所需要的韧性 |
|
峰飞航空 |
盛世龙 |
最大起飞重量：2000kg最大载荷：350kg最大航程：250km最大巡航速度：200km/h载客能力：4座+1飞行员 |
整机机身使用高强度碳纤维复合材料一体成型技术 |
资料来源：观研天下整理
而单台eVTOL对碳纤维需求在100-400kg之间，有望拉动千吨级需求。以超长续航问界Ultra锂电池作为参考，假设在电池能量100kWh、能量密度400Wh/kg情况下，2人座eVTOL电池自重约250kg（假设5人座电池能量随最大起飞重量同比例提升）；假设单台eVTOL复材重量占其机身结构重量比例为70%，碳纤维复材占全部复材比例为90%，且碳纤维：树脂比例为7:3，则单台eVTOL碳纤维需求量约在97-363kg之间，全球未来eVTOL订单约为6300架且在2030年前全部释放，则预计为碳纤维带来600-2300吨增量需求。
eVTOL对碳纤维需求示意性测算
|
类别 |
亿航AAV（2座） |
盛世龙（5座） |
|
|
1.相关参数 |
最大起飞重量（kg） |
620 |
2000 |
|
实际业务载重量（kg）：（全座人数+行李） |
150 |
370 |
|
|
eVTOL自重（kg） |
470 |
1630 |
|
|
锂电池重量（kg） |
250 |
806 |
|
|
eVTOL机身结构重量（kg） |
220 |
824 |
|
|
2.材料需求测算 |
复合材料重量（kg）占比70% |
154 |
576 |
|
单台eVTOL碳纤维需求量（kg）占比90%，碳丝树脂比7:3 |
97 |
363 |
|
|
eVTOL订单量（架）-截至23年5月 |
6300 |
6300 |
|
|
碳纤维增量需求（吨） |
611 |
2288 |
|
资料来源：观研天下整理
4、市场进一步低迷，我国碳纤维行业未来该如何发展？
纵观市场现状来看，低空经济短期内对碳纤维产业的需求拉动的时间有限，那么随着市场持续低迷，未来碳纤维行业该如何推演？
事实上，碳纤维行业增长逻辑属于典型的创新供给驱动应用场景，所以不断寻找下游应用新场景，产业规模才能扩张。例如，1995年，碳纤维进入工业领域；二十一世纪，大飞机、风力叶片、汽车、深海油田成推动碳纤维行业发展驱动力。
目前，全球领域风电叶片能够拉动碳纤维约3.5万吨的需求；2017-2020年我国风电新增装机量从1503万千瓦迅速飙升至7167万千瓦，成为国内碳纤维市场关键的增量需求。在满足刚度和强度的前提下，采用碳纤维的风轮叶片比玻璃钢叶片质量轻30%以上，虽然碳纤叶片成本上升，但其带来的传动链上相关部件以及塔筒的优化减重，使得风电机组的整体成本降低10%以上。例如，120m的碳纤维风轮叶片可以减少总体自重达38%，使得风电机组的整体成本下降14%。未来，随着风电抢装的影响逐渐消退，预计未来三年内中国风电新增装机量的增速能够保持在15%-20%，持续拉动碳纤维市场需求。
此外，航空航天工业对碳纤维行业需求巨大。飞机结构材料约占起飞总重量30%左右，减轻结构材料重量可带来诸多好处，而用碳纤维复合材料代替钢或铝，减重效率可达到20%-40%。根据相关资料可知，2022年11月8日，七家租赁公司与中国商飞又签署300架C919飞机和30架ARJ21飞机确认订单；2023年9月28日，中国商飞与东航签订C919最大单笔订单100架。因此，据不完全统计，C919拥有1215架订单总量。长远来看，1215架C919订单全部交付对应碳纤维需求量约5882吨，对应约13.4亿元市场空间。
综上所述，我国碳纤维行业需求空间大，但是头部企业仍然大幅扩产，并且选择“以量换价”策略，可见产业供给依旧是扩张态势，再加上当下需求增速不太明朗。因此，如果头部企业持续保持扩张态势，并且在市场价格低迷的背景下，或许碳纤维行业将迎来落后企业出清，市场集中度也将随之上升。（WYD）
【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可，任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题，烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com，我们将及时沟通与处理。
