1、2021 年深度行业分析研究报告 内容目录内容目录 1 国产碳纤维领军企业，军民业务双轮驱动国产碳纤维领军企业，军民业务双轮驱动 . - 6 - 1.1 国产碳纤维龙头，竞争优势显著 . - 6 - 1.2 经营持续稳健，盈利能力亮眼 . - 7 - 2 需求空间：新材料之王需求空间：新材料之王，军民并举前景广阔，军民并举前景广阔 . - 10 - 2.1 国产先进军机列装加速，军用碳纤维需求有望大幅释放 . - 11 - 2.2 国产大飞机批产在即，有望打开民用碳纤维国产替代新市场 . - 14 - 2.3 海上风电开发潜力大，叶片大型化驱动风电碳纤维迅速放量 . - 17 - 2.4 汽车

2、和轨交等领域碳纤维需求巨大 . - 20 - 3 竞争格局：碳纤维行业壁垒高，国产化率将持续提升竞争格局：碳纤维行业壁垒高，国产化率将持续提升 . - 23 - 3.1 碳纤维工艺、技术壁垒高，美日企业曾垄断市场 . - 23 - 3.2 全球/国内行业集中度高，CR5 分别达 62%/81% . - 26 - 3.3 产能扩张拐点已至，国内企业占主导，国产化率有望提升. - 28 - 4 光威复材：全产业链协同发展，包头项目打开民品增长空间光威复材：全产业链协同发展，包头项目打开民品增长空间 . - 30 - 4.1 国产军用碳纤维核心供应商，包头项目打开民品增长空间. - 31 - 4.2

3、 全产业链布局，业绩有望持续高增长 . - 34 - 图表目录图表目录 图表图表 1：光威复材发展历程：光威复材发展历程 . - 6 - 图表图表 2：公司：公司“521”发展战略发展战略 . - 6 - 图表图表 3：公司产品结构（：公司产品结构（2020 年）年） . - 7 - 图表图表 4：公司股权结构（截止：公司股权结构（截止 2021 年年 6 月月 31 日）日） . - 7 - 图表图表 5：2016-2021H1 公司营业收入（百万元）公司营业收入（百万元） . - 8 - 图表图表 6：2016-2021H1 公司归母净利润（百万元）公司归母净利润（百万元） . - 8 -

4、 图表图表 7：2016-2021H1 公司营收结构及变化公司营收结构及变化 . - 9 - 图表图表 8：2016-2021H1 公司各产品营收变化（百万元）公司各产品营收变化（百万元） . - 9 - 图表图表 9：2016-2021H1 公司毛利率公司毛利率 . - 10 - 图表图表 10：2016-2021H1 公司研发投入及占比公司研发投入及占比 . - 10 - 图表图表 11：2016-2020 年公司研发人员及占比年公司研发人员及占比 . - 10 - 图表图表 12：2016-2021H1 公司资产负债率公司资产负债率 . - 10 - 图表图表 13：碳纤维产业链：碳纤维

5、产业链 . - 11 - 图表图表 14：碳纤维分类：碳纤维分类 . - 11 - 图表图表 15：复合材料在国外军机中的应：复合材料在国外军机中的应用用 . - 12 - 图表图表 16：F-22 战机材料分布图战机材料分布图 . - 12 - 图表图表 17：复合材料在国内军机中的应用：复合材料在国内军机中的应用 . - 13 - 图表图表 18：2020 年全球主要国家军机数量对比年全球主要国家军机数量对比 . - 13 - 图表图表 19：中美俄三代机、四代机数量：中美俄三代机、四代机数量 . - 13 - 图表图表 20：未来十年：未来十年中美主要战机预测中美主要战机预测 . - 1

6、4 - 图表图表 21：未来十年我国军用航空碳纤维市场空间测算：未来十年我国军用航空碳纤维市场空间测算 . - 14 - 图表图表 22：2019 及及 2020 年航空航天碳纤维需求年航空航天碳纤维需求-分市场分市场 . - 15 - 图表图表 23：民用飞机复合材料应用变化：民用飞机复合材料应用变化 . - 15 - 图表图表 24：B787 飞机上的复合材料应用飞机上的复合材料应用 . - 15 - 图表图表 25：C919 复合材料应用情况复合材料应用情况 . - 16 - 图表图表 26：2016-2020 年我国民用运输飞机数量变化年我国民用运输飞机数量变化 . - 16 - 图表

7、图表 27：2020-2039 年中国民用客机需求量年中国民用客机需求量 . - 16 - 图表图表 28：2021-2025 年国内商用飞机碳纤维需求量年国内商用飞机碳纤维需求量 . - 17 - 图表图表 29：2020-2025 年全球陆上及海上风电装机量（年全球陆上及海上风电装机量（GW） . - 17 - 图表图表 30：中国新增陆上：中国新增陆上/海上风电机组平均容量（海上风电机组平均容量（MW） . - 18 - 图表图表 31：风电叶片呈现大型化趋势：风电叶片呈现大型化趋势 . - 18 - 图表图表 32：典型叶片尺寸与重量的情况：典型叶片尺寸与重量的情况. - 18 - 图

8、表图表 33：不同型号叶片中碳纤维重量占比（：不同型号叶片中碳纤维重量占比（%） . - 19 - 图表图表 34：2020-2025E 全球风电用碳纤维需求测算表全球风电用碳纤维需求测算表 . - 20 - 图表图表 35：三厢轿车耗油与整备质量：三厢轿车耗油与整备质量 . - 20 - 图表图表 36：两厢轿车耗油与整备质量：两厢轿车耗油与整备质量 . - 20 - 图表图表 37：各类汽车轻量化材料对比：各类汽车轻量化材料对比 . - 21 - 图表图表 38：全球汽车碳纤维市场规模及预测（千吨）：全球汽车碳纤维市场规模及预测（千吨） . - 21 - 图表图表 39：2013-2020

9、 中国铁路营业里程数（万公里）中国铁路营业里程数（万公里） . - 22 - 图表图表 40：2013-2020 中国高铁里程数（万公里）中国高铁里程数（万公里） . - 22 - 图表图表 41：轨道车辆车体结构材料代际更迭历程：轨道车辆车体结构材料代际更迭历程 . - 22 - 图表图表 42：中车长客全碳纤维复合材料地铁车体：中车长客全碳纤维复合材料地铁车体 . - 23 - 图表图表 43：中车四方新一代碳纤维地铁车辆：中车四方新一代碳纤维地铁车辆 . - 23 - 图表图表 44：PAN 基碳纤维制造流程基碳纤维制造流程 . - 24 - 图表图表 45：东丽公司碳纤：东丽公司碳纤维

10、性能发展维性能发展 . - 24 - 图表图表 46：碳纤维原丝预氧化炉：碳纤维原丝预氧化炉 . - 24 - 图表图表 62：公司碳纤维产品性能：公司碳纤维产品性能 . - 31 - 图表图表 63：包头高强型大丝束项目：包头高强型大丝束项目 . - 32 - 图表图表 66：原丝制备工艺对比：原丝制备工艺对比 . - 34 - 图表图表 67：公司全产业链布局：公司全产业链布局 . - 34 - 图表图表 68：2016-2021H1 预浸料收入（百万元）预浸料收入（百万元） . - 35 - 图表图表 69：2016-2021H1 预浸料毛利率预浸料毛利率 . - 35 - 图表图表 7

11、0：国内航空航天碳纤维复合材料供需状况（吨）：国内航空航天碳纤维复合材料供需状况（吨） . - 35 - 图表图表 71：分业务主要假设：分业务主要假设 . - 37 - 图表图表 72：可比公司估值（以：可比公司估值（以 2021 年年 12 月月 23 日收盘价计算）日收盘价计算） . - 37 - 图表图表 73：财务报表预测摘要及指标：财务报表预测摘要及指标 . - 39 - 1 国产碳纤维领军企业国产碳纤维领军企业，军民业务双轮驱动军民业务双轮驱动 1.1 国产碳纤维龙头，竞争优势显著国产碳纤维龙头，竞争优势显著 国内碳纤维首家上市公司，参与制定多项行业标准。国内碳纤维首家上市公司，

12、参与制定多项行业标准。光威复材成立于1992 年，2017 年登陆创业板。公司发展初期主要从事碳纤维渔具生产与销售， 历经多次技术突破与产品拓展， 现已成为国内碳纤维领军企业，其产品种类最全、生产技术最先进、产业链最完善。公司招股说明书显示，截止 2017 年 8 月，公司已承担包括科技部 863 计划项目、发改委产业化示范工程项目在内的 70 余项高科技研发项目，同时主持起草了聚丙烯腈基碳纤维 （2011 年发布）国家标准和碳纤维预浸料国家标准（2013 年发布） 。 立足碳纤维制造，加强业务横向拓展。立足碳纤维制造，加强业务横向拓展。公司现已构建 521 发展战略：五大产业是生产主体，涉及

13、碳纤维、通用新材料、能源新材料、复合材料及精密机械五大板块。两个平台是研发平台，即碳纤维研发平台和复合材料研发平台。一个园区是孵化园区，即依托碳纤维产业园设立孵化园区，对碳纤维及其复材领域的尖端技术、产品和人才进行开发、孵化和吸收。 图表图表 2：公司：公司“521”发展战略发展战略 数据来源：公司公告，中泰证券研究所 图表图表 1：光威复材发展历程：光威复材发展历程 来源：光威复材官网、中泰证券研究所 图表图表 3：公司产品结构（：公司产品结构（2020年）年） 营收营收 营收占比营收占比 产量产量 销量销量 单价单价 主要产品主要产品 主要应用主要应用 碳纤维 10.78亿元 50.95%

14、 1752.13吨 1709.29吨 803.18 元/千克 GQ3522（T300）、 GQ4522(T700）、QZ5526 (T800）、 QZ6026 (T1000）、 QM4035 (M40J）、QM4050 (M55J） 航空航天 碳纤维织物 机织物及经编织物 碳梁 7.18 亿元 33.93% 726.89 万米 718.53 万米 101.29 元/米 风电叶片碳梁 风电叶片 预浸料 2.36 亿元 11.15% 774.64 万平米 718.42 万平米 33.13 元/平米 单向及织物预浸料 体育休闲、航空航天、船舶及风电 机械制造 0.30 亿元 1.42% - - -

15、碳纤维产业链设备的销售及维修 休闲体育、航空航天 数据来源：公司公告，公司官网，中泰证券研究所 注：单价为 2020 年下半年均价 公司股权集中度较高公司股权集中度较高。 2021 年中报显示， 公司前三大股东分别为光威集团、北京信聿投资、香港中央结算，持股比例分别为 37.33%、10.89%、3.19%，合计持股 51.41%。陈亮和陈洞兄弟二人分别持有光威集团39.89%、39.89%股份，陈亮是光威复材的实际控制人。 图表图表 4：公司股权结构：公司股权结构（截止（截止2021年年6月月31日日） 数据来源：wind，中泰证券研究所 1.2 经营持续稳健，盈利能力亮眼经营持续稳健，盈利

16、能力亮眼 下游需求旺盛下游需求旺盛，业绩有望持续稳健增长业绩有望持续稳健增长。营收方面，2016-2021H1 公司实现收入 6.33 亿元、9.49 亿元、13.64 亿元、17.15 亿元、21.16 亿元、12.83 亿元，同比增长 16.64%、49.87%、43.63%、25.77%、23.36%、35.22%，受益于航空航天及风电等下游需求释放，公司近五年收入 CAGR 达 27.30%。归母净利润方面，2016-2021H1 公司归母净利润为1.99 亿元、2.37 亿元、3.77 亿元、5.22 亿元、6.42 亿元、4.34 亿元，13.01%、 18.99%、 58.76%

17、、 38.56%、 22.98%、 23.40%， 近五年 GAGR达 34.02%。下游需求持续旺盛，公司龙头地位牢固，业绩有望持续稳健增长。 图表图表 5：2016-2021H1公司营业收入（百万元）公司营业收入（百万元） 图表图表 6：2016-2021H1公司归母净利润（百万元）公司归母净利润（百万元） 数据来源：wind，中泰证券研究所 数据来源：wind，中泰证券研究所 碳纤维及织物业务受益于航空应用加速放量。碳纤维及织物业务受益于航空应用加速放量。2021H1 碳纤维及织物业务收入占比达 56.9%， 2016-2021H1 收入增速分别为 16.82%、 13.88%、21.2

18、2%、32.33%、35.10%、26.35%，航空应用放量是主要增长动力。 碳梁业务有望重回快速增长碳梁业务有望重回快速增长。2021H1 碳梁业务收入占比达 24.27%，2019-2021H1 收入增速分别为 29.24%、6.61%、0.27%。2020 年开始，上游碳纤维供求紧张、价格上涨，叠加国外疫情影响，碳梁业务订单交付不足，导致收入增速放缓。随着原材料供需失衡及疫情状况的缓解，碳梁业务有望重回快速增长。 预浸料业务高端应用拓展顺利。预浸料业务高端应用拓展顺利。2021H1 预浸料业务收入占比达15.46%，2016-2021H1 收入增速分别为-16.94%、35.51%、12

19、.88%、-3.38%、33.62%、114.07%，受体育休闲类业绩下滑影响，2019 年预浸料业务收入小幅下降。公司积极拓展下游应用，在航空航天、风电及轨交等高端应用的拉动下，预浸料收入现已恢复高速增长。 图表图表 7：2016-2021H1公司营收结构及变化公司营收结构及变化 图表图表 8：2016-2021H1公司各产品营收变化 （百万元）公司各产品营收变化 （百万元） 数据来源：wind，中泰证券研究所 注：其他业务包括机械制造 数据来源：wind，中泰证券研究所 综合毛利率有望进一步提升。综合毛利率有望进一步提升。2016-2021H1 年公司综合毛利率分别为60.97%、49.4

20、3%、46.71%、48.01%、49.81%、50.53%，军品和民品的毛利率分别约 70%和 20%， 军品以碳纤维及织物为主， 民品以风电碳梁为主，产品结构变化是综合毛利率的主要影响因素。随着军品需求放量带动军品业务占比提升以及规模效应的逐步显现，综合毛利率有望进一步增长。 碳纤维及织物毛利率波动系产品结构变化所致： 2016-2021H1 年毛利率分别为 77.30%、78.02%、79.99%、79.29%、75.28%、75.61%，2019年前， 毛利率上升主要系军品订单增加和规模效应凸显所致， 2019 年起，毛利率下降主要系民品占比提升所致。 碳梁毛利率回升有望： 2018-

21、2021H1 年毛利率分别为 21.88%、 21.82%、21.64%、 11.33%， 2021H1 碳梁毛利率下降主要系原材料涨价和汇率波动等负面因素影响所致。碳梁业务的标准化程度与生产效率较高，随着上述负面因素逐步消除，毛利率有望回升。 预浸料毛利率有望持续提升：2016-2021H1 年毛利率分别为 25.28%、16.65%、16.26%、14.17%、27.94%、29.69%，2020 年前预浸料毛利率下降主要系下游渔具价格竞争所致。公司主动调整产品结构，积极拓展航空航天、电子通讯等高端应用，预浸料毛利率显著回升，未来持续增长有望。 图表图表 9：2016-2021H1公司毛利

22、率公司毛利率 图表图表 10：2016-2021H1公司研发投入及占比公司研发投入及占比（百万（百万元）元） 数据来源：wind，中泰证券研究所 数据来源：wind，中泰证券研究所 图表图表 11：2016-2020年公司研发人员及占比年公司研发人员及占比 图表图表 12：2016-2021H1公司资产负债率公司资产负债率 数据来源：wind，中泰证券研究所 数据来源：wind，中泰证券研究所 持续重视研发投入，资产负债率较低。持续重视研发投入，资产负债率较低。2020 年期间费用率为 19.49%，研发费用率达 12.96%。公司持续重视研发投入，研发费用率常年高于10%，主要用于新产品开发

23、、国家课题及项目、型号验证取样。公司研发团队成熟，核心研发人员稳定，2020 年研发人员数量为 331 人，占比 17.87%。公司资产负债率较低，2017 年上市后逐步降至 20%左右。 2 需求空间：需求空间：新材料之王，新材料之王，军民并举前景广阔军民并举前景广阔 碳纤维碳纤维性能优异，性能优异，被誉为被誉为 21 世纪世纪“新材料之王新材料之王”。碳纤维是由聚丙烯腈、沥青、粘胶等有机母体纤维，在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构，含碳量高于 90%的无机高分子纤维。碳纤维力学性能优异，密度仅为钢材的 1/5，抗拉强度通常在 3500MPa（3.5GP，即 T300）以上，是钢的7-10

24、倍，同时具有重量轻、强度高、耐腐蚀、耐高温、抗疲劳等特点，广泛应用于航空航天、体育休闲、风电叶片、汽车及轨交等领域。 图表图表 13：碳纤维产业链：碳纤维产业链 数据来源：吉林碳谷招股书，中泰证券研究所 高强高模是高性能碳纤维的主要特征。高强高模是高性能碳纤维的主要特征。按力学性能，碳纤维可分为通用型和高性能型，其中通用型碳纤维强度约 1000MPa、模量约 100GPa，高性能型碳纤维又可分为高强型（强度 2000MPa、模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上） 。按丝束大小，碳纤维可分为大丝束和小丝束，其中小丝束的原丝含量小于 24000（24K）根，初期以 1K、3K、6

25、K为主，逐渐发展到 12K 和 24K，大丝束的原丝含量大于 48000（48K）根，包括 48K、60K、80K 等。小丝束的性能优于大丝束，主要应用于航空航天等国防领域。 图表图表 14：碳纤维分类：碳纤维分类 数据来源：光威复材招股书，中国知网，中泰证券研究所 2.1 国产先进军机列装加速，军用碳纤维需求有望大幅释放国产先进军机列装加速，军用碳纤维需求有望大幅释放 先进军机复材用量大幅提升。先进军机复材用量大幅提升。 国外军机的复合材料应用经历了“小受力件次承力件主承力件起落架应用”4 个阶段：第一阶段主要应用于非承力或受力较小的部件，如舱门、口盖、整流罩以及襟副翼、方向舵等； 第二阶段

26、开始应用于垂直尾翼、水平尾翼的壁板等受力较大、规模较大的部件；第三阶段逐步应用于机翼、机身等主要承力结构；第四阶段开始推进起落架上试用研究。根据先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望 ，目前在 F22、F35 及 EF2000 等四代机上，复材用量达 20%-40%；先进直升机上复材用量高达 90%；各类无人机上复材用量约为 50%-80%，部分机型甚至全结构均使用复合材料。 图表图表 15：复合材料在国外军机中的应用：复合材料在国外军机中的应用 机种机种 首飞时间首飞时间 国别国别 复材用量复材用量 应用部位应用部位 Rafale 1986 法国 30% 垂尾、机翼、机身机构的

27、50% JAS-29 1988 瑞典 30% 垂尾、机翼、前襟、舱门 F-22 1990 美国 25% 机翼、前中机身、垂尾、平尾及大轴 EF-2000 1994 英、德、意、西 40% 机翼、前中机身、垂尾、前翼 F-35 2000 美国 35% 机翼、机身、垂尾、平尾、进气道 数据来源： 先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望 ，中泰证券研究所 图表图表 16：F-22战机材料分布图战机材料分布图 数据来源： 先进复合材料在军用固定翼飞机上的发展历程及前景展望 ，中泰证券研究所 碳纤维在国产四代军机上的应用实现重大突破。碳纤维在国产四代军机上的应用实现重大突破。四代机之前，国内

28、军机复材应用仅限于尾翼、鸭翼等次承力结构，用量占比不到 10%；四代机复材用量实现明显突破， 约达整机结构件的 20%。 自 20 世纪 60 年代末70 年代初起，国内相关单位开始将先进复材应用于国产战斗机，先后开展歼-8、强-5 的尾翼和前机身的复材应用研究。此后新设计的军机均应用了复合材料， 但一般用量占比均未超过 10%， 如歼-10 用量占比 6%，歼-11 用量占比 9%。 最新研制成功的四代战机复材用量有了较明显的突破，约占整机结构件的 20%，并且将目标用量增至 29%，将超过美国 F-22 的复材用量水平。 图表图表 17：复合材料在国内军机中的应用：复合材料在国内军机中的应

29、用 机型机型 首飞时间首飞时间 复材用量复材用量 应用部位应用部位 强-5 1985 1%-2% 垂尾、前机身 J-8 1985 1% 垂尾 J-8 1993 2% 垂尾、前机身 J-8 1995 5% 机翼承力结构验证 J-10 1997 6% 垂尾、鸭翼、襟副翼 J-11B 2003 9.60% 机翼、平尾、垂尾、减速板 Y-12F 2010 7%-10% 副翼、方向舵、升降舵、整流罩 J-20 2011 20% 机翼、起落架局部、蒙皮局部 数据来源：先进材料在航空航天中的应用、航空航天工程材料、中泰证券研究所 国产先进军机列装加速， 军用碳纤维需求有望大幅释放。国产先进军机列装加速， 军

30、用碳纤维需求有望大幅释放。 根据 World Air Force2021统计，我国空军军用飞机数量位居全球第三，仅次于美国和俄罗斯。但美国军用飞机总数是我国的 4.1 倍，从战斗机总量来看我国也仅为美国的 60%。代际结构方面，美国四代机数量近 500 架，我国四代机仅 19 架，提升空间较大。自 2015 年，我国首次将空军定位为战略军种，空军建设发生战略转变，加大先进战机的列装是下一阶段我国国防建设的重点。先进机型中的复合材料用量较高，军机列装及换装需求将推动国内军用碳纤维市场的快速发展。 图表图表 18：2020年全球主要国家军机数量对比年全球主要国家军机数量对比 图表图表 19：中美俄

31、三代机、四代机数量：中美俄三代机、四代机数量 数据来源： World AirForce2021 ，中泰证券研究所 数据来源： World Airforce2021 ，中泰证券研究所 未来十年国内军用航空碳纤维市场规模将超过未来十年国内军用航空碳纤维市场规模将超过 300 亿元。亿元。以 2030 年实现我国国防实力与现阶段经济实力相匹配的目标，我们首先保守假设美军除四代机之外其余机型保有量不变， 四代机每年按照 FY2022 财年 85架的采购规模持续列装（10 年新增 850 架，远小于World Air Force 2021中 F35 系列战机 2071 的计划采购总数） 。再保守假设到

32、2030 年我国各类飞机总量达到美军的 80%，则中国新增三代机、四代机分别为1090 架和 1055 架左右，各类直升机 3550 架，大型运输机 490 架，特种飞机 1000 架左右，合计价值量在 2.62 万亿元。按照飞机结构重量占飞机空机重量约 30%，军机领域碳纤维价格为 3000 元/kg，我们预计未来 10 年国内军用航空碳纤维市场空间约 307.54 亿元。 图表图表 20：未来十年中：未来十年中美主要战机预测美主要战机预测 机型机型 国别国别 2020 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E 三

33、代机 美国 2186 2186 2186 2186 2186 2186 2186 2186 2186 2186 2186 中国 659 768 877 986 1095 1204 1313 1422 1531 1640 1749 四代机 美国 492 577 662 747 832 917 1002 1087 1172 1257 1342 中国 19 125 230 336 441 547 652 758 863 969 1074 数据来源：中泰证券研究所，World Air Force 2021 图表图表 21：未来十年我国军用航空碳纤维市场空间测算：未来十年我国军用航空碳纤维市场空间测算

34、机种机种 需求量需求量（架）（架） 空重空重（吨）（吨） 结构重量 （吨）结构重量 （吨） 碳纤维比例碳纤维比例（%） 碳纤维重量碳纤维重量（吨）（吨） 市场空间市场空间（亿元）（亿元） 固固定定翼翼飞飞机机 三代机 歼-10 430 8.84 2.65 6% 0.16 2.05 歼-11 90 16.40 4.92 0.30 0.80 歼-15 70 17.50 5.25 0.32 0.66 歼-16 500 19.48 5.84 0.35 5.26 四代机 歼-20 805 17.00 5.10 27% 1.38 33.25 歼-35 250 14.00 4.20 30% 1.26 9.4

35、5 特种飞机 1000 75.00 22.50 15% 3.38 101.25 大型运输机 490 100.00 30.00 15% 4.50 66.15 直升机直升机 3550 5.00 1.50 56% 0.83 88.66 合计合计 7185 / / / 12.46 307.54 数据来源： 全球碳纤维复合材料市场报告 2020 ，Wikipedia，中国知网，中泰证券研究所 2.2 国产大飞机批产在即，有望打开民用碳纤维国产替代新市场国产大飞机批产在即，有望打开民用碳纤维国产替代新市场 民用航空碳纤维需求总量大，新型民机复材应用占比不断提升。民用航空碳纤维需求总量大，新型民机复材应用占

36、比不断提升。2020年全球商用飞机碳纤维需求总量达 8700 吨，占航空航天碳纤维需求总量的52.9%， 疫情之前商用飞机碳纤维需求占比更大， 2019年高达70%。先进复合材料质量占比，已成为民用飞机先进程度和市场竞争力的重要衡量指标。根据先进复合材料在航空领域的应用 ，波音 B787 和空客A350 代表当今世界民用飞机制造技术最高水平，复合材料质量占比分别高达 50%和 52%。复合材料能够降低民用飞机重量、提高结构效率、减小燃油损耗，经济收益显著。以波音 B787 为例，复合材料的大量使用是该机型最大的亮点和难点，该机在机翼、机身、垂尾、整流罩甚至起落架后撑杆、发动机机匣、叶片等部位均

37、使用复合材料，结构质量大幅降低，燃油效率提升 20%，维护成本较 B767 下降 30%。 图表图表 22：2019及及2020年航空航天碳纤维需求年航空航天碳纤维需求-分市分市场场 图表图表 23：民用飞机复合材料应用变化：民用飞机复合材料应用变化 数据来源：赛奥碳纤维，中泰证券研究所 数据来源： 航空航天领域先进复合材料制造技术进展 ，中泰证券研究所 图表图表 24：B787飞机上的复合材料应用飞机上的复合材料应用 数据来源： 航空航天领域先进复合材料制造技术进展 、中泰证券研究所 国产大飞机研制进展顺利，碳纤维复材用量国产大飞机研制进展顺利，碳纤维复材用量有望大幅提升。有望大幅提升。目前

38、全球民航客机市场中，美国波音、欧洲空客双寡头位于第一梯队，巴西航空工业、 加拿大庞巴迪公司和法国 ART 公司位于第二梯队， 国产民航客机起步较晚，目前市场占有率较低。2006 年，我国将发展大型飞机列入国家中长期科技发展规划，作为大型客机项目的实施主体，中国商飞集团同年成立。2017 年 5 月 5 日，中国商飞制造的 C919 大飞机首飞成功，整体国产化率达到 50%以上，定位市场占有率和需求最大的单通道喷气客机， 市场布局为与波音 B737、 空客 A320 竞争的机型。 根据新华网文章，截至 2021 年 3 月，C919 已累计获得 815 架订单量。根据先进复合材料在飞机上的应用及

39、其制造技术发展概述 ， 目前中国商飞正与俄罗斯联合航空制造公司， 共同研发 CR929 宽体客机， 预计2029年试飞。 C919中复合材料用量占比约 12%，主要分布于水平尾翼、垂直尾翼、翼梢小翼、后机身等部件。CR929 中复合材料用量占比预计超过 50%，并将应用于机身、机翼等主承力构件。 图表图表 25：C919复合材料应用情况复合材料应用情况 数据来源： 国产大型客机 C919 复合材料发展侧记 、中泰证券研究所 未来二十年中国民机交付总价值将达未来二十年中国民机交付总价值将达 8.57 万亿元。万亿元。 2020 年受疫情影响，全球航空业增速放缓， 国内民航飞机数量增至3903架，

40、 同比增长2.22%。中长期来看，受益于中等收入群体增长、基础设施投入加大及航空技术发展等因素，国内民航市场增长前景广阔。随着疫情防控机制的完善，国内民航市场将步入快速成长期。民航市场的发展将推动民航机队规模增长，根据中国商飞公司市场预测年报（2020-2039） ，预计到 2039 年中国机队规模将达到 9641 架， 未来二十年， 中国航空市场将接收 50 座以上客机 8725 架，支线、单通道、双通道飞机分别为 920 架、5937架、1868 架，交付总价值约 8.57 万亿元。 图表图表 26：2016-2020年我国民用运输飞机数量变化年我国民用运输飞机数量变化 图表图表 27：2

41、020-2039年中国民用客机需求量年中国民用客机需求量 数据来源： 中国商飞公司市场预测年报 2020-2039 ，中泰证券研究所 数据来源： 中国商飞公司市场预测年报 2020-2039 ，中泰证券研究所 根据 全球碳纤维复合材料市场报告 ， 2021-2025 年全球航空航天碳纤维需求量分别为 1.63 万吨、1.63 万吨、1.63 万吨、2.34 万吨、2.63 万吨。假设未来五年全球商用飞机占航空航天碳纤维总需求量的 69.3%，国内商用飞机碳纤维需求量的全球占比与商用飞机增量占比一致， 预计 2021-2025 年国内商用飞机碳纤维需求量分别为 0.25 万吨、0.25 万吨、0

42、.25 万吨、0.36 万吨、 0.41 万吨。参照从国产碳纤维的处境谈碳纤维“全产业链” ，假设民机碳纤维价格为 1500 元/kg，预计未来五年国内商用飞机碳纤维规模约为 230 亿元。 图表图表 28：2021-2025年国内商用飞机碳纤维需求量年国内商用飞机碳纤维需求量 2021 2022 2023 2024 2025 全球航空航天碳纤维需求量（千吨）全球航空航天碳纤维需求量（千吨） 16.32 16.32 16.32 23.38 26.25 全球商用飞机碳纤维需求量（千吨）全球商用飞机碳纤维需求量（千吨） 11.31 11.31 11.31 16.20 18.19 国内商用飞机碳纤维

43、需求量（千吨）国内商用飞机碳纤维需求量（千吨） 2.51 2.51 2.51 3.60 4.04 国内商用飞机碳纤维价值量（亿元）国内商用飞机碳纤维价值量（亿元） 37.71 37.71 37.71 54.02 60.65 数据来源： 中国商飞公司市场预测年报 2020-2039 、中泰证券研究所 2.3 海上风电开发潜力大，海上风电开发潜力大，叶片大型化叶片大型化驱动风电碳纤维迅速放量驱动风电碳纤维迅速放量 风电行业增长，以及叶片大型化带动碳纤维渗透率提升，驱动碳纤维在风电行业增长，以及叶片大型化带动碳纤维渗透率提升，驱动碳纤维在风电领域快速增长。风电领域快速增长。一方面，随着陆上风电平价上

44、网时代的开启，陆上风电装机有望稳健增长， 2020 年受中国陆上风电抢装影响， 全球陆上风电装机为 86.9GW，同比增长 60%，根据 GWEC 预测，到 2025 年全球陆上风电装机有望达到 88.3GW。 2020 年全球海上风电装机为 6.1GW，得益于政策驱动和降本因素，海上风电有望快速增长，根据 GWEC 预测，到 2025 年全球海上风电装机有望达到 23.9GW。另一方面，随着叶片大型化，从材料性能以及风电综合成本方面考虑，碳纤维渗透率有望不断提升。 图表图表29：2020-2025年全球陆上及海上风电装机量（年全球陆上及海上风电装机量（GW） 数据来源：GWEC、中泰证券研究

45、所 风机大型化带动叶片大型化。风机大型化带动叶片大型化。 为了提高风电发电效率， 风机逐渐大型化。一方面，大风机可以提高风轮直径，增大扫风面积，提高效率；另一方面，风电机组重量的提升幅度小于机组功率的提升幅度，因此随着风电机组功率提升，单位 MW 下原材料用量更少，以达到降本效果。根据CWEA 数据，2020 年全国新增陆上/海上风电机组平均功率为2.6/4.9MW，较 2019 年 2.4/4.2MW 继续提升。为匹配风电机组的大型化，风电叶片也呈现大型化的趋势。 86.976.373.477.483.788.36.111.27.713.114.323.9020406080100120202

46、02021E2022E2023E2024E2025E陆上风电海上风电 图表图表30： 中国新增陆上： 中国新增陆上/海上风电机组平均容量海上风电机组平均容量 （MW） 图表图表31：风电叶片呈现大型化趋势：风电叶片呈现大型化趋势 数据来源：CWEA、中泰证券研究所 数据来源：EWEA、中泰证券研究所 风电叶片大型化、轻量化，带动碳纤维渗透率提升。风电叶片大型化、轻量化，带动碳纤维渗透率提升。一方面，随着叶片长度的增加，会使风轮在摆动方向受到较大载荷，导致扭转变形。叶片大型化中，重量也会增加，会增加主梁帽层间失效的风险，若重量的增加大于刚度增加，叶片还易发生共振，破坏结构。因此随着叶片大型化，对

47、材料性能的要求也会不断提高。而碳纤维质量更轻、强度/模量更高，是风电叶片首选材料，根据复合材料风电叶片技术的现状与发展 ，一个旋转直径为 120m 的风机叶片， 梁结构采用碳纤维与采用全玻纤相比，质量可减轻 40%左右。另一方面，风电叶片减重后，风机可对低风速的风资源得以利用，从而提高风电发电小时数，带来发电效率的提升以及综合成本的下降， 也大大减弱了碳纤维价格较高对综合成本带来的影响。因此从材料性能以及风电综合成本方面考虑， 随着风电叶片的长度增加，碳纤维的使用需求将更为迫切，碳纤维渗透率有望逐步提升。此外，根据赛奥碳纤维数据， 目前全球风电碳纤维需求约 3.06 万吨，其中维斯塔斯使用量约

48、 2 万吨， 主要由于维斯塔斯在 2002 年 7 月 19 日分别在中国/丹麦等国家申请了以碳纤维为主要材料的风力涡轮叶片的相关专利。 维斯塔斯申请的系列专利将在 2022 年 7 月到期，我们认为届时风电用碳纤维有望加快推广，碳纤维渗透率有望加快提升。通常海上风机功率高于陆上风机，相较陆上风电，海上风电叶片更长/更重；此外，海上风电面临的环境更为恶劣，对材料性能要求更高，因此我们判断海上风电的碳纤维渗透率或远高于陆上风电。 图表图表32：典型叶片尺寸与重量的情况：典型叶片尺寸与重量的情况 数据来源：中材科技、中泰证券研究所 01234562010 2011 2012 2013 2014 2

49、015 2016 2017 2018 2019 2020陆上海上额定功率额定功率叶片类型叶片类型风轮直径风轮直径（m )叶片重量叶片重量（吨吨）2.2MWSinoma59.5D12111.62.5MWSinoma63.513015.32.5MWSinoma68.6A14016.92.5MWSinoma68.6B14013.73.4MWSinoma68.614018.64.5MWSinoma7214523.66.0-6.7MWSmoma77.716031.5 为达到更好的减重效果， 单个叶片碳纤维用量也会有所增加。为达到更好的减重效果， 单个叶片碳纤维用量也会有所增加。 从 Sandia国家实验

50、室的三种叶片类型来看， SNL 100-01 型号叶片重碳纤维占比约13.6%；SNL 100-02 型号（碳纤维重量占比 17.1%）在 01 型号的基础上，对作为主要填充材料的泡沫板进行了改进，采用了更轻质的、更环保的材料，使得泡沫板占比大大下降，同时实现了整个叶片减重 20%的目标； SNL 100-03 型号 （碳纤维重量占比 30.1%） 在 02 型号的基础上，深化了空气动力学方面的研究，改变了翼型，并用更高强度的碳纤维来代替玻纤，并减少了树脂的用量，再次成功将整个叶片的质量减少了16%。考虑到海上风电为提高发电效率、降低综合成本，对单个叶片减重的需求更强，因此我们判断海上风机的单