【行业动态】中美碳纤维复合材料市场应用对比

全球碳纤维最重要的市场为风电叶片，国内风电叶片碳纤维需求规模达到全球的32%。国内最重要的碳纤维市场为体育休闲等民用领域，国内体育休闲碳纤维需求规模的 94%，电子电气、混配模成型亦占到全球细分领域的50%以上。

航空航天：军机、民机碳纤维渗透率提升

现代碳纤维材料始于军用，目前航空航天为重要应用领域。碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料。与常规材料相比，碳纤维复合材料可使飞机减重 20%-40%，并有能力克服金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增强了飞机的耐用性；复合材料的良好成型性可以使结构设计成本和制造成本大幅度降低。在军用航空领域得到了广泛应用和快速发展，碳纤维复材渗透率不断上升。

军用单机碳纤维渗透率不断提升。美国由于碳纤维行业起步早、技术水平较高，目前军机应用碳纤维比例都处于较高水平。根据前瞻产业研究院， 以美国 F-22 和 F-35 为代表的第四代战斗机上碳纤维复合材料用量就分别达到了 24%和 36%，美国新型军用运输机 ACCA 整个飞机机体复合材料比例甚至高达 65%，整机减重甚至可达 25%以上。而我国现役的第三代战斗机碳纤维占比与第四代战机 30%的平均碳纤维用量仍有较大差距，我军碳纤维单机比例仍有巨大提升空间。随着军机的更新换代，中国军机碳纤维复材使用比例也逐渐提升，歼 20 碳纤维复材比例就已经从歼 11 的 10%提升到了 27%。

军机向三代 、四代为主体转变，带动碳纤维复材新增长。跟据数据，2018 年全球军用飞机总数约为 53953 架，其中美国在役军用飞机机队 13398 架，占同期全球军机总量的 24.83%，排名第一；中国军用飞机 3187 架， 占同期全球军机总量的 5.91%，较去年同期增长 151 架，排名第三。其中，我国目前战斗机数量为美国同期的一半左右，运输机、加油机、直升机、教练机等军机数量都远远落后于美国，且约半数的军用飞机机型较为落后，服役时间长久，面临退役，装备建设急需提速。未来我国将逐渐淘汰二代机，以三代机为主体向四代机转变，形成以三代、四代战斗机为主 的新一代空战力量，新机的交付为军用飞机制造业带来了机遇，也将拉动对高端碳纤维复合材料的需求。随着军机批产上量，以及单机碳纤维比例的逐步提升，对国产碳纤维的需求也将提升。

商用航空为航空航天碳纤维重要应用领域。航空航天碳纤维需求分布中，商用飞机需求量占比最 高，对碳纤维需求驱动是巨大的。除了商用飞机数量的增长，单机碳纤维使用量也在不断增长。商用飞机既强调安全性也强调经济性，对结构减重有着迫切的需求，复合材料逐渐取代金属材料，用量也在不断提升，应用占结构材料质量比可达 50%。根据资料，B787 复合材料结构重量达到全机结构重量的 50%左右， A350 复合材料结构重量高达 52%。根据资料，截至 2019 年 10 月，我国具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机 C919 的全球订单数量已经超过了 1000 架，未来进口替代空间巨大，根据公司大丝束碳纤维产业化项目可行性研究报告，应用复材占比为 25%左右；宽体客机 C929 机身中碳纤维复合材料有望超 50%，从而能拉动国内碳纤维复合材料的稳定增长，预示着强劲的市场潜力。

全球预计到 2038 年机队规模为 49558 架，是现有机队（23893 架）的 2.1 倍，其中增长 25665 架，替换 19786 架，保留 4099 架。为满足运量增长，中国机队规模预计到 2038 年机队规模为 10344 架，其中双通道飞 机2420架，单通道飞机6938架，支线飞机1051架，占全球总量的21%，年均增长率居全球各地区首位。1999 年-2018 年中国大陆历史交付 3968 架客机，预测未来 20 年间将交付 9205 架客机，占未来二十年全球交付 量的 20%，市场规模不断扩大，新机交付量将带动上游碳纤维复合材料 产业的发展。

国内航空航天领域碳纤维仍待发展。在中国制造 2025 中，碳纤维被列入战 略材料，规划到 2020 年国产碳纤维用量达 4000 吨以上，满足大飞机技术要求，到 2025 年高性能碳纤维基本实现自主保障。随着政府政策的支持、 国内碳纤维产业技术水平的不断进步与产业链的完善，对标国际目前碳纤 维产业分布，国内在航空航天高端领域碳纤维有望加速发展。

风电是清洁能源，21 世纪来风电产业发展速度较快。全球累计风电装机容量从 2011 年到 2018 年的复合增速为 13.93%，新增装机容量增速在 2016 年之后触底反弹，也将保持较高增速。目前中国是全球最大的风电市场，风电市场体量大、发展快。2018 年我国新增装机容量 21.14GW， 占全球新增装机容量的 43%；累计装机容量保持稳定增长态势，2018 年 达到 209.5GW，占全球总装机容量的 36%。预计未来几年中国新增装机容量仍将保持较高规模，风电市场需求量广阔。

风电叶片向大型化发展，带动碳纤维复材在风电领域应用。中国新增风电装机正在向大功率、大尺寸发展。根据统计，中国新增装机的风电机组平均功率由2008年的1214KW平稳增长到 2018 年的 2.2MW。2018 年新增装机容量主流型号功率区间为 2MW-2.9MW，其中 2MW 功 率机组占比超过新增装机容量的 50%，2.1-2.9MW 机组市场份额同比增 长 31.7%，主流型号功率不断增加。在达到额定功率之前，等同条件下叶片长度与获得功率成正比关系。随着风力发电机单机功率的快速提升， 风电叶片正向着大型化、轻量化的方向发展，IEA 预测在 2025 年前后风机的风轮直径将达到 250 米。随着风电叶片尺寸的持续增大，碳纤维复合材料应用比例也将持续增加。

海外订单不断， 国内风电叶片需求快速增长，复合增速高达 107.15%。碳纤维用量及在风电叶片中的占比均快 速提升，2015 至 2018 年，国内风电用碳纤维用量的复合增速高达 107.15%。

汽车：新能源汽车加速碳纤维应用

从全球碳纤维细分产业的增长来看，汽车领域增长较为迅速，近些年需求 规模年均复合增长达到 33%，工业领域碳纤维应用普及相对较慢。根据《2020 复合材料行业市场纵览》，中国是全球第一大汽车市场，2018 年生产 2780 万辆汽车，其中包括所有乘用车，轻型商用车，卡车，公共 汽车和长途汽车。且目前汽车行业正在加速碳纤维材料在汽车上的应用。有公司大量采用碳纤维材料做为 Polestar 1 的底盘架构，成功的削减了大约 230 公斤的重量，Polestar 1 在包括引擎盖、 尾箱盖、叶子板、车门以及整个车顶的部分都使用了碳纤维复合材质制作， 这是首度有车款使用如此大量的碳纤维料件来做为车身架构。

国内新能源汽车销量持续上升，碳纤维有望加速在汽车领域应用。相对传统汽车而言，新能源汽车使用碳纤维材料比例相对更高。随着资源与环境双重压力的持续增大，在政策和技术进步的驱动下，传统动力系统将会逐渐被驱动电机、动力电池与控制器所取代。目前已有多个国家，尤其是德国等西欧发达国家已发布或提出禁售传统燃油车时间表，汽车电动化已是大势所趋。国内处于发展初始阶段的新能源汽车销量上升迅速，从 2015 年的 33 万到 2018 年的 126 万销量，CAGR 大于 50%，占整体汽车销量 比重迅速增加，即使在全国汽车销量下滑的情况下新能源销量同比仍然持 续上升。至 2018 年，中国新能源汽车产量和保有量分别占汽车产量和保 有量的 4.6%和 1%，需求端潜力仍待释放，未来发展趋势预计将持续上扬，带动碳纤维在汽车领域的应用。 文章来源：中科院宁波材料所特种纤维事业部