（二）碳/碳復材在光伏熱場中的快速應用刺激碳纖維需求增加

先進碳基復合材料是指以碳纖維為增強體，以碳或碳化硅等為基體，以化學氣相沉積或 液相浸漬等工藝形成的復合材料，主要包括碳/碳復合材料產品（碳纖維增強基體碳）、 碳/陶復合材料產品（碳纖維增強碳化硅）等。碳/碳復合材料是由碳纖維增強碳基體所形 成的高性能復合材料，具有高強度、比重輕、耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數低、摩擦系 數穩定、導熱導電性能好、尺寸穩定性高等優良性能，是目前唯一在 3000℃以上仍保有 結構強度的材料，其最高理論使用溫度高達 3500℃，是制造高溫熱場部件的最佳材料， 被認為是 21 世紀最具潛力的高溫結構材料之一。 早期光伏行業的生產商大多采用石墨材料構成的坩堝作為熱場系統的保溫材料，而由于 石墨脆性較大，容易產生裂紋，逐漸被碳/碳復合材料所替代，與石墨坩堝相比，碳/碳復 合材料坩堝具有使用壽命長、熱場穩定性高、成晶率穩定等優點，被廣泛應用在單晶拉 制爐和多晶鑄錠爐的熱場系統中。

單晶拉制爐熱場系統主要用于光伏行業中的單晶硅長晶、拉制過程，是制備單晶硅的關 鍵設備，多晶鑄錠爐是多晶鑄錠的關鍵設備。單晶硅爐內，主要有坩堝、保溫筒、護盤 等碳/碳復合材料，大幅提高了拉晶熱場系統的安全性和拉晶速率，顯著降低了運行功率， 對節能降耗起到較大促進作用。2016 年以來，碳/碳復合材料在單晶拉制爐熱場中的替代 率快速提高，碳/碳復合材料坩堝、導流筒產品的市場占有率已超過等靜壓石墨產品，2020 年，碳/碳復合材料在坩堝中的替代率已超過 95%，成為光伏熱場系統中的主要材料。

光伏行業的迅猛發展，極大地帶動了碳/碳復材領域的蓬勃發展。在國家產業政策引導和 市場需求驅動的雙重作用下，我國光伏行業實現了快速發展。根據國家能源局統計，2021 年全國新增光伏并網裝機容量達到 54.93GW，同比增加 14%，2016-2021 年的 CAGR 為 9.7%，而根據中國光伏行業協會預測，2025 年全國新增光伏裝機量預計達到 110GW， CAGR 為 19%，未來光伏裝機量有望快速提升。 根據賽奧碳纖維《2017-2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，全球碳/碳復材領域碳纖維 需求從 2017 年的 0.21 萬噸增至 2021 年的 0.85 萬噸，CAGR 為 41.8%，2025 年預計全球 碳/碳復材領域碳纖維需求量約為 2.43 萬噸，2021-2025 年間的 CAGR 為 30%，隨著光伏 裝機規模的快速增加，碳纖維在碳/碳復材領域的需求持續爆發。 根據賽奧碳纖維《2017-2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，2021 年國內碳/碳復材領域 碳纖維需求量約為 0.7 萬噸，相較 2017 年的 0.09 萬噸大幅增加，CAGR 為 67%。根據中 國光伏行業協會預測，2022-2025 年全國新增光伏裝機量分別為 75、90、100、110GW； 我們假設每 GW 裝機量碳纖維用量的 CAGR 為 10%，預計到 2025 年我國碳/碳復材領域 碳纖維總需求達 2.05 萬噸，2021-2025 年間的 CAGR 為 30.8%，假設碳纖維單價維持 14.6 萬元/噸（按 21.6 美元/kg，美元/人民幣匯率為 6.76 換算），2025 年我國碳/碳復材領域碳 纖維市場規模將達 29.96 億元。

（三）儲氫瓶在燃料電池汽車中的快速滲透推動碳纖維需求上行

根據賽奧碳纖維《2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，國內壓力容器領域碳纖維需求 主要應用在呼吸氣瓶、CNG 氣瓶和儲氫瓶等方面，保持快速增長的為儲氫瓶領域，呼吸 氣瓶、CNG 氣瓶的碳纖維需求增長量有限。氫在常溫常壓下為氣態，密度只有水的萬分 之一，是所有元素中最輕的，因此高密度儲氫的難度非常大。當前，氫能的存儲方式主 要有低溫液態儲氫、高壓氣態儲氫、金屬氫化物儲氫和有機液態儲氫等，其中高壓氣態 儲氫技術比較成熟，是目前最常用的儲氫技術。高壓氣態儲氫容器主要分為純鋼制金屬 瓶（I 型）、鋼制內膽纖維纏繞瓶（II 型）、鋁內膽纖維纏繞瓶（III 型）及塑料內膽纖維 纏繞瓶（IV 型）4 個類型。

車載儲氫瓶大多使用 III 型、IV 型兩種容器。目前 20MPa 的 I 型瓶在國內得到廣泛的工 業應用，并與 45MPa 鋼制氫瓶、98MPa 鋼帶纏繞式壓力容器組合應用于加氫站中。由于 高壓氣態 I 型、II 型儲氫瓶價格便宜，但儲氫密度低、安全性較差、容易發生氫脆問題， 難以滿足車載儲氫密度的要求；而 III 型、IV 型瓶主要是基于碳纖維增強材料纏繞加工 而成，明顯減少氣瓶質量，提高儲氫密度，多數應用于車載。 國內已產業化的是 35MPa 碳纖維纏繞 III 瓶，國外大多采用的是 70MPa 碳纖維纏繞 IV 型瓶。由于高強度碳纖維工藝尚不成熟，國內 IV 型儲氫瓶的大規模商用化仍需時日， 70MPa 碳纖維纏繞 III 型瓶已少量用于國產汽車中。國內企業采用 III 型瓶的儲氫密度為 3.9％，而 IV 型瓶的儲氫密度可以達到 5.5％，就趨勢而言，成本更低和密度更高的 IV 型瓶是未來發展趨勢。

2022 年 3 月 23 日，國家發改委、能源局聯合印發《氫能產業發展中長期規劃（2021-2035 年）》，明確氫能是戰略性新興產業的重點方向，是構建綠色低碳產業體系、打造產業轉 型升級的新增長點，并提出氫能產業各發展階段的目標：2025 年，形成較為完善的氫能 產業發展制度政策環境，初步建立較為完整的供應鏈和產業體系；燃料電池汽車保有量約 5 萬輛，部署建設一批加氫站；2030 年，形成較為完備的氫能產業技術創新體系、清 潔能源制氫及供應體系，有力支撐雙碳目標實現；2035 年，形成氫能產業體系，構建涵 蓋交通、儲能、工業等領域的多元氫能應用生態，氫能未來的空間巨大。2021 年全國燃 料電池汽車產銷量分別是 1790 和 1596 輛，2022 年上半年產銷量分別是 1804 和 1390 輛， 同比增速分別為 285%和 290%，產量超過 2021 年全年水平，銷量也將趕超 2021 年水平， 2021 年燃料電池汽車保有量約 0.89 萬輛，2025 年要達到 5 萬輛，CAGR 高達 54%，未 來燃料電池汽車的高速增長將推動車用高壓氫氣瓶碳纖維需求的快速提升。

根據賽奧碳纖維《2017-2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，全球壓力容器碳纖維需求 從 2017 年的 0.56 萬噸增至 2021 年的 1.1 萬噸，CAGR 為 18.4%，2025 年預計全球壓力 容器領域碳纖維需求量約為 2.28 萬噸，2021-2025 年間的 CAGR 為 20%；2021 年國內壓 力容器碳纖維需求量約為 0.3 萬噸，相較 2017 年的 0.1 萬噸大幅增加，CAGR 為 31.6%。 2021 年我國燃料電池汽車銷量和保有量分別約 1596、8922 輛，2025 年保有量為 5 萬輛， 我們測算出 2025 年銷量約為 1.75 萬輛；且根據 Fuel Cell Technologies Office Webinar，每 輛燃料電池汽車上氫氣瓶碳纖維用量約為 0.32 噸/輛，由此測算出 2021 年我國燃料電池 汽車氫氣瓶碳纖維需求為 0.05 萬噸，預計 2025 年氫氣瓶領域碳纖維需求達 0.56 萬噸， 2021-2025 年間的 CAGR 為 82.9%，假設碳纖維單價維持 16.2 萬元/噸（按 24 美元/kg， 美元/人民幣匯率為 6.76 換算），2025 年我國氫氣瓶領域碳纖維市場規模將達 9.07 億元。

（四）附加值最高的航空航天領域碳纖維需求有望回暖

隨著復合材料的快速發展，輕量化結構成為航空飛行器發展的重要方向，飛機復合材料 應用占比逐漸提高，復合材料用量占比已成為衡量航空飛行器先進性的重要標志之一。 起初，碳纖維復合材料主要應用于非承力結構（艙門、口蓋、整流罩等）及飛機內飾， 如早期的波音 757、波音 767，碳纖維復合材料應用占比僅 4%左右；隨著碳纖維復合材 料技術的發展，逐步開始在次承力結構（垂尾、鴨翼、平尾、副襟翼舵面等）上應用， 波音 777 在垂尾、平尾等多處部件中應用了碳纖維復合材料，合計使用 9.9 噸，占總結 構重量的 11%；此后，隨著高性能碳纖維技術的成熟，碳纖維復合材料開始應用于機翼、 機身等主承力結構，以波音最新研制的波音 787 夢想客機為例，其復合材料用量占比約 50%左右。

隨著我國復合材料技術水平及大飛機制造技術水平的提高，國產飛機的復合材料用量逐 漸提高。2003 年研制的 ARJ21 機型復合材料用量僅 2%，主要應用于次承力結構；2015 年研制的 C919 機型復材用量已達 12%，應用范圍擴展至機翼、機身等主承力結構，2017 年已完成首飛；目前我國與俄羅斯聯合研制的 CR929 遠程寬體客機的復材用量將突破 50%，在機身、機翼等部位將大量使用復合材料。

航空航天領域的附加值極高，國內航空航天領域碳纖維需求提升空間廣闊。根據賽奧碳 纖維《2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，2021 年全球航空航天領域碳纖維均價為 72 美元/公斤，是體育休閑領域的 2.5 倍、風電葉片領域的 4 倍；航空航天領域碳纖維的市 場規模達 11.88 億美元，占比 35%，超過風電葉片及體育休閑領域之和，位居第一。2021 年全球航空航天領域碳纖維需求量僅次于風電葉片和體育休閑，占全球碳纖維需求比例 為 13.94%，主要應用在商用飛機、無人機、軍用飛機等領域；而國內需求占比僅 3.21%， 遠低于全球水平，具有很大的提升空間。

2020 年全球航空航天領域碳纖維需求量為 1.65 萬噸，較 2019 年下降 30%，主要是由于 2020 年全球新冠疫情對航空業造成不利影響，民用客機生產廠家對碳纖維的需求有一定 幅度的下降。隨著疫情好轉，飛機訂單也在逐步改善，2021 年新增運輸飛機 151 架，同 比增加 78%；且伴隨國產大飛機 C919 的逐步量產（根據中國商飛官網數據顯示，目前 C919 訂單量超 800 架）和 CR929 的研發推進，航空航天領域的碳纖維用量有望進一步 增長。 根據賽奧碳纖維《2017-2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，2021 年國內航空航天領域 碳纖維需求量約為 0.2 萬噸，2017-2021 年的 CAGR 為 22%，同比增速為 17.6%，而 2021 年全球航空航天領域碳纖維需求量約為 1.65 萬噸，2025 年預計全球航空航天領域碳纖維 需求量約為 2.06 萬噸。國內航天航空領域碳纖維需求相較于全球有較大空間，2025 年全 球航空航天領域碳纖維增速為 12%，我們假設國內 2021-2025 年間的 CAGR 為 15%，預 計 2025 年國內航空航天領域碳纖維需求量約為 0.35 萬噸，假設碳纖維單價維持 48.7 萬 元/噸（按 72 美元/kg，美元/人民幣匯率為 6.76 換算），2025 年我國航空航天領域碳纖維 市場規模將達 17.04 億元。

（五）體育休閑領域碳纖維需求穩步增長

2021 年國內體育休閑領域碳纖維需求占全球比例近 95%，未來將繼續保持此比例。當前， 碳纖維復合材料是用來制造體育運動器材的新材料，其比強度、比模量越高，構件的自 重越小、剛度越大。因此充分利用碳纖維復合材料的特性提升比賽器材的性能，可提升 許多體育項目的成績。全球近 90%的碳纖維體育器材加工在中國大陸和中國臺灣完成， 體育休閑領域產品類別廣泛，主要使用在釣魚竿、高爾夫球桿、自行車架、球拍、曲棍 球桿等高端休閑體育市場，國內需求主要以 T300、T700 為主，包括少量 T800 和高模量 產品，規格以 3K、12K 等小絲束為主。

根據賽奧碳纖維《2017-2021 全球碳纖維復合材料市場報告》，全球體育休閑領域碳纖維 需求從 2017 年的 1.32 萬噸增至 2021 年的 1.85 萬噸，CAGR 為 9%，2025 年預計全球體 育休閑領域碳纖維需求量約為 2.25 萬噸，2021-2025 年間的 CAGR 為 5%。2021 年國內 體育休閑領域碳纖維需求量約為 1.75 萬噸，CAGR 為 10%，同比增速為 20%，相較于 2020 年的 4%大幅增加，主要原因是 2020 年疫情的影響，群體運動的碳纖維器材有較大幅度 的下滑，而 2021 年開始放開群體運動，直接帶來了體育器材的較高速增長。我們預計國 內未來體育休閑領域的碳纖維需求增速和全球保持一致，CAGR 為 5%，2025 年國內體 育休閑領域碳纖維需求量約為 2.13 萬噸，假設碳纖維單價維持 18.7 萬元/噸（按 27.6 美 元/kg，美元/人民幣匯率為 6.76 換算），2025 年我國體育休閑領域碳纖維市場規模將達 39.83 億元。

三、國產替代加速，行業供需改善

我國成為全球最大的碳纖維產能國。根據賽奧碳纖維《2021 全球碳纖維復合材料市場報 告》，2021 年全球碳纖維運行產能約為 20.76 萬噸，從區域角度來看，中國首次超過美國， 成為全球最大產能國，運行產能達 6.34 萬噸，占 2021 年全球碳纖維運行產能的 30.5%； 美國位居第二，運行產能為 4.87 萬噸，占比為 23.5%；日本位列第三，運行產能為 2.5 萬噸，占比為 12%。從生產商角度來看，位居首位的依然是東麗+卓爾泰克（東麗子公司）， 吉林化纖集團位居第二，成為我國最大的碳纖維產能企業。雖然我國運行產能占比最大， 但由于較多國產碳纖維企業尚未實現關鍵技術的突破，核心設備也多是進口且適配性不 強，生產線運行及產品質量不穩定，致使實際產量僅約 2.9 萬噸，產能利用率不足 50%， 長期存在高產能、低產量的現象。 全球碳纖維實際產能主要集中在日美企業，全球十強廠家中，包含了吉林化纖集團、中 復神鷹與寶旌三家大陸企業。我國已經建設的產能，與發達國家還存在相當大的差距， 2021 年進口量為 3.3 萬噸，超過國產數量，而國產碳纖維出口寥寥無幾，說明無論在性 能、質量水平及成本水平上，進口碳纖維依然有強大的優勢。所以我國碳纖維行業面臨 的難題是：加強自主創新，突破技術瓶頸，形成與國際水平匹配的高性能碳纖維產業化。

國內碳纖維產能大幅擴張，產能利用率快速提升。根據賽奧碳纖維《2017-2021 全球碳纖 維復合材料市場報告》，2021年國內碳纖維產能約為6.3萬噸，同比增長73.85%，2017-2021 年 CAGR 為 24.73%；國內碳纖維產量為 2.9 萬噸，同比增長 58.1%，2017-2021 年 CAGR 達 40.98%。國內碳纖維行業產能利用率近年快速提升，2017 年行業產能利用率僅為 28.46%，2021 年提升至 46.54%。國內龍頭廠商近年來在技術水平上的不斷突破，產線穩 定性的不斷提高，從而企業的有效產能得到快速擴張，行業長期“有產能無產量”的現 象逐漸好轉。 國內碳纖維行業的產能高度集中，2021 年 CR5 約 79%。主要企業有吉林化纖集團、中 復神鷹、寶旌碳纖維、新創碳谷、江蘇恒神、光威復材等。其中，吉林系的吉林碳谷以 原絲生產為主，且可外銷，國興碳纖維以大絲束為主，凱美克以小絲束為主；中復神鷹 以民用小絲束碳纖維為主；中簡科技以軍用小絲束為主；光威復材以軍民兩用等。

國產替代加速，未來空間巨大。根據賽奧碳纖維《2021 全球碳纖維復合材料市場報告》， 2021 年國內碳纖維需求中，進口碳纖維供應量為 3.3 萬噸，占總需求量的 53%，可以看 出我國碳纖維仍以進口為主，但進口比例持續下降，2021 年進口同比增速僅為 9.15%； 國產碳纖維供應量為 2.9 萬噸，占需求量的 47%，國產占比較 2020 年的 38%增長 9 個百 分點，且 2021 年國產碳纖維增速為 58.54%，遠超過進口增速，說明國內企業在碳纖維 生產方面取得突破，國產替代趨勢明顯。同時，國內加快供給，增速大幅提升，近幾年 供給增速持續上漲，且遠大于需求增速，但目前進口碳纖維供應量仍然明顯高于國產供 應量，國產替代空間巨大。 伴隨全球碳纖維市場日益增長的需求，各大碳纖維企業擴產意愿明顯。2021 年國內碳纖 維供應量約 2.93 萬噸，吉林碳谷、中復神鷹、光威復材、中簡科技四家公司的銷量約 1.9 萬噸，國內企業的擴產也在紛紛加速。中復神鷹西寧萬噸高性能碳纖維及配套原絲項目 已全線投產；光威復材包頭萬噸大絲束碳纖維產線預計年底開始試運行；上海石化 1.2 萬噸大絲束碳纖維產線今年年中實現項目中期交工。

預計 2024 年國內供給將超過需求。近兩年供不應求的狀態導致國內碳纖維的價格持續走 高，目前這種狀況正逐漸得到改善。當前我國碳纖維行業供需仍存在較大缺口，伴隨未 來幾年龍頭企業的快速產能投放，預計供需缺口逐漸緩解，進口部分有望實現國產。長 期來看，供給端逐漸追趕上需求端的增長，供需差將得到改善，碳纖維價格將回到合理 水平。