碳纤维行业发展分析

一、碳纤维行业发展历程

碳纤维是由有机纤维在1,000℃以上裂解碳化形成的含碳量高于90%的无机纤维，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维呈黑色，其质轻、强度高，同时具有易于成型、耐腐蚀、耐高温等多种优良性质，已经被广泛应用于航空航天、风电叶片、体育休闲、压力容器、碳/碳复合材料、交通建设等诸多领域。

1、全球碳纤维行业发展历程

碳纤维自问世以来，随着技术的成熟和成本的下降，已越来越多的应用到各个领域。整个碳纤维市场发展大致经历了起步、成长、扩张和全面扩张四个阶段。起步阶段（1971-1983），碳纤维主要应用于钓鱼竿、飞机次承力结构领域；成长阶段（1984-1993），碳纤维应用领域扩大至网球拍、高尔夫球杆、飞机主承力结构的应用上，在这段时期内，碳纤维产品增加、成型技术逐渐进步；扩张时期（1994-2003），碳纤维工业应用开始起步，碳纤维产品开始进入压力容器、工业机器、船艇、土木工程和建筑、修复和补强等领域，在这段时期内碳纤维生产成本也开始降低；2004年以后，碳纤维市场进入全面扩张时期，飞机应用不断扩大，并逐渐发展到压力容器和汽车等工业领域的应用，同时碳纤维产品制造方法逐渐多样化，产品生产更注重可循环性。

2、国内碳纤维行业发展历程

我国的碳纤维行业起步于20世纪60年代，几乎和日美等国家同时起步，但由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题，发展缓慢。同时，日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断，我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，在较长的一段时间内发展止步不前，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。

2000年以来，国家加大对于碳纤维领域自主创新的支持力度，将碳纤维列为重点研发项目。伴随着国家政策的大力扶持，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破，产业化程度快速提升，应用领域不断扩大，地区上目前已形成以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。

二、碳纤维行业发展情况

1、全球碳纤维行业发展情况

（1）全球碳纤维需求

2020年全球碳纤维需求继2019年之后再次突破10万吨级，达到10.69万吨。在全球新冠疫情的影响下，2020年全球碳纤维需求较2019年增长3%，与2019年的全球需求同比增长率12%相比已较大幅度放缓，但仍然保持了增长的态势。

2020年，全球碳纤维需求的前三大应用领域依次为风电叶片、航空航天和休闲体育。

具体而言，2020年全球碳纤维需求量最大的领域为风电叶片，需求量为3.06万吨，较2019年增长20%，保持快速增长趋势，2020年需求量占比达29%。风电叶片被普遍认为是碳纤维最重要的增长市场，特别是制造超大型风电机组所需叶片，必须使用质量轻、强度高、刚性好的碳纤维，保证结构强度的同时避免叶片在风载作用下发生大变形甚至撞击风车支柱。

其次是航空航天，需求量为1.65万吨，较2019年下降30%，2020年需求量占比为15%。民用客机是拉动碳纤维需求增长的主要力量。2020年全球新冠疫情对航空业造成不利影响，民用客机主要生产厂家对碳纤维的需求有一定幅度的下降。

需求量排名第三的领域为体育休闲，需求量为1.54万吨，较2019年增长3%，需求量占比为14%，主要使用在高尔夫球杆、自行车架、钓鱼竿、球拍、曲棍球棍等高端休闲体育市场。

（2）全球碳纤维供给

2020年全球碳纤维运行产能约为17.17万吨。从区域角度来看，美国是产能最多的国家，运行产能达3.73万吨，占2020年全球碳纤维运行产能的22%；中国大陆位居第二，运行产能为3.62万吨，占比为21%；日本位列第三，运行产能为2.92万吨，占比为17%。为满足全球市场碳纤维日益增长的需求，各大碳纤维企业扩建产能意愿明显。

2、国内碳纤维行业发展情况

（1）国内碳纤维需求

2020年，我国碳纤维需求达4.88万吨，较2019年增长达29%。2020年国内碳纤维需求同比增幅远高于全球碳纤维需求同比增幅，主要原因一方面是全球风电叶片对碳纤维需求大幅增长，同时国际风电叶片代工由欧洲转向国内，导致国内该领域的碳纤维需求由2019年的1.38万吨增长至2020年2.00万吨，增幅达45%；另一方面，由于国内需求结构和全球需求结构差异较大，国内民航领域的需求占比远小于全球民航领域需求占比，2020年占国产总需求的比例仅为3%左右，因而国内碳纤维需求受疫情负面影响相对较小。

2020年国内碳纤维需求中，进口碳纤维供应量为3.04万吨，占需求量的62%；国产碳纤维供应量为1.84万吨，占需求量的38%，国产占比较2019年的32%增长6个百分点，国产替代趋势明显。主要原因一方面是受疫情影响，碳纤维进口难度增加；另一方面为日本、美国等主要碳纤维生产国家缩紧了对国内碳纤维的供给，导致国内需求缺口增加。受此影响，2020年国产碳纤维供应量较2019年的供应量1.20万吨增长53%，国产碳纤维行业保持高速增长。目前进口碳纤维供应量仍然明显高于国产供应量，国产替代空间巨大。

①风电叶片需求维持高速增长

随着国际风电主机厂将碳纤维拉挤板代工由欧洲转向国内，风电叶片已经成为国内最大的碳纤维应用领域之一。2020年国内风电叶片领域碳纤维需求量为2.00万吨，占国内需求总量的41%，较2019年的1.38万吨增长45%。2021年风电领域的碳纤维应用占比预计将进一步提升。风电叶片市场需求以国外风电主机应用为主，国内主机用量相对较少。使用产品主要以国内外T300级24K、48K、50K等产品为主，碳纤维用量大但对价格敏感度较高。近年来风电叶片对于碳纤维需求量的高速增长为国内碳纤维企业带来了快速发展机遇。

②体育休闲用品市场保持较高份额

全球近90%的碳纤维体育器材加工在中国大陆和中国台湾完成，2020年国内体育用品领域碳纤维需求量为1.46万吨，占国内需求总量的30%，较2019年增长4%。体育休闲领域产品类别广泛，对碳纤维的需求呈现高低端并存的局面，国内需求主要以T300级、T700级为主，包括少量T800级和高模量产品。规格以3K、12K等小丝束为主，需求种类较多。

③碳/碳复合材料需求高速增长

2020年，我国碳/碳复合材料碳纤维需求量为0.30万吨，占比为6%，较

2019年增长150%，增长幅度较大。碳/碳复合材料主要使用在刹车盘、航天部件、热场部件等领域，由于2020年国内光伏市场高速增长，单晶硅炉的市场需求量迅速增长，单晶硅炉内主要有碳毡功能材料和坩埚、保温桶、护盘等碳/碳复合材料，因而2020年国内碳/碳复合材料领域的碳纤维需求量增长迅速。

④产品需求结构存在进一步升级的空间

与全球碳纤维使用占比结构相比较，国内在航空航天、汽车等高附加值领域的结构占比要远低于全球水平。未来我国在航空航天、汽车等行业碳纤维需求市场存在进一步增长的空间。

（2）国内碳纤维供给情况

2020年国产碳纤维供给量为1.84万吨，占国内需求的比重仅为38%。由于较多国产碳纤维企业尚未实现关键技术的突破，生产线运行及产品质量不稳定，国产碳纤维行业长期存在“有产能，无产量”的现象。国产碳纤维理论产能较大，但实际产量却较少，目前碳纤维市场仍处于供不应求的状态。

（3）我国碳纤维制造业发展趋势

①2020年以来国内市场加速进口替代，国产碳纤维供不应求

长期以来，国内碳纤维市场中进口碳纤维的供给量远超国产碳纤维。2020年以来受全球新冠疫情的影响，全球贸易整体受到较大冲击，国外碳纤维出口国内的难度加大，国内碳纤维市场整体呈现供不应求的局面。2020年下半年以来，日本、美国加强了对碳纤维出口中国的政策管控，导致国内碳纤维境外供应难度进一步较大。2020年12月22日，因日本东丽子公司出口碳纤维流入了未获日本《外汇及外国贸易法》许可的中国企业，日本经济产业省对该公司实施了行政指导警告，要求东丽子公司防止再次发生此类事件，并彻底做好出口管理。2021年2月24日，美国总统拜登签署了行政命令，在联邦机构间展开为期100天的审查，以解决四个关键产品供应链中的漏洞，其中包括碳纤维，主要目标是增强供应链的弹性，以保护美国免于未来面临关键产品短缺。面对上述新形势，国产碳纤维正处于加速进口替代的机遇期。但另一方面，受制于国内碳纤维整体技术水平与日本、美国的差距，以及有效产能不足的问题，国内重点领域的碳纤维需求存在供应不足的风险。

②国内碳纤维增长迅速，优势企业将在竞争中取得优势

与国外碳纤维市场相比，国产碳纤维长期围绕体育休闲等低附加值领域，面临较大的价格竞争压力。随着2019年以来风电叶片领域碳纤维需求的快速增长，国产碳纤维需求量大幅上升，国内碳纤维企业的盈利空间不断提升。未来，国产碳纤维在航空航天、压力容器、碳/碳复合材料等高附加值领域的应用前景广阔，拥有自主知识产权和持续创新能力的企业将在未来竞争中占得先机。