1、2022 年深度行业分析研究报告 内容目录 一、新材料之王：碳纤维性能优异，复合材料应用广泛 . 6 1.1 碳纤维性能优异，PAN 基碳纤维占据主流地位 . 6 1.2 碳纤维产业链涉及较多工艺，复合材料应用广泛 . 8 二、军民两用优异材料，驱动碳纤维需求持续走高 . 10 2.1 全球碳纤维需求持续增长，我国结构性差异蕴含机遇 . 10 2.1.1 全球碳纤维需求以风电叶片、航空航天、体育及汽车为主 . 10 2.1.2 我国碳纤维需求存在结构性改善机遇 . 11 2.2 始于军用，先进材料应用方兴未艾 . 12 2.3 强于民用，多点开花打开广阔空间 . 15 2.3.1 风电领域：“

2、海风徐来”，叶片大型化趋势如火如荼. 15 2.3.2 航空领域：“减重飞行”，民机需求释放在即 . 22 2.3.3 汽车领域：“轻装上阵”，轻量化需求带动渗透率提升 . 24 2.3.4 体育领域：“全民运动”，体育休闲大有可为 . 28 三、国产替代正当时，我国碳纤维迎来发展机遇期 . 30 3.1 国内供需缺口持续扩大，碳纤维实际产能仍集中于日美企业 . 30 3.2 国产替代正当时，碳纤维产业具备崛起的主观能力与客观基础 . 32 3.2.1 政策：鼓励支持，持续引导. 32 3.2.2 提质：技术突破，自主创新. 33 3.2.3 增量：扩产加速，增量可期. 35 3.2.4 降本

3、：规模优势，成本下行. 36 四、相关公司 . 40 4.1 吉林化纤（000420.SZ） ：内部协同加快转型，进军碳纤维复材大有可为 . 40 4.2 精功科技（002006.SZ） ：碳化线整线设备核心供应商，国产替代需求加速释放 . 40 4.3 中复神鹰（暂未上市） ：碳纤维民品龙头，产品升级扩产前景可期 . 41 4.4 光威复材（300699.SZ） ：国产碳纤维行业龙头，军民双轮驱动打开广阔发展空间 . 41 4.5 中简科技（300777.SZ） ：专注军工领域的国产碳纤维核心供应商 . 42 图表目录 图 1：碳纤维产品图示 . 6 图 2：碳纤维主要性能优势及特点 . 6

4、 图 3：PAN 基碳纤维生产流程. 7 图 4：沥青基碳纤维生产流程 . 7 sYpVyUeYkXxU9PbPaQsQoOtRtRkPmMmOiNnPwO6MoPrRwMoOnRNZmOzQ 7 8 图 7：碳纤维上下游产业链 . 8 图 8：全球碳纤维需求量稳步增长 . 10 图 9：全球碳纤维下游应用（按用量） . 11 图 10：全球碳纤维下游应用（按金额） . 11 图 11：不同应用领域碳纤维产品单价及用量（气泡大小代表该产品未来 5 年 CAGR） . 11 图 12：2020 年全球大丝束碳纤维需求持续提升 . 11 图 13：我国碳纤维需求量加速增长 . 12 图 14：我国

5、下游应用主要以风电、体育为主 . 12 图 15：我国与全球碳纤维下游应用差异 . 12 图 16：碳纤维复合材料在飞机上的应用历程 . 14 图 17：碳纤维复合材料已应用于现代军机多个关键部位 . 14 图 18：军用碳纤维应用领先于民用航空 . 14 图 19：碳纤维复材在航空发动机上的应用 . 14 图 20：先进军机碳纤维复合材料使用比例持续提升 . 15 图 21：全球累计风电装机量持续增长，十年 CAGR 达 14%. 16 图 22：全球新增风电装机量以陆上风电为主 . 16 图 23：中国累计风电装机量大幅提升，十年 CAGR 达 25%. 16 图 24：中国新增风电装机量

6、以陆上风电为主 . 16 图 25：未来 5 年全球海上风电将保持高速增长 . 16 图 26：全球海上风电装机量占比逐年提升 . 16 图 27：海上风电建设成本分布 . 17 图 28：项目容量为 100MW 时采用不同单机容量机组的经济指标 . 17 图 29：我国海上风机平均单机容量显著高于陆上风机 . 18 图 30：海上风机平均单机容量预计在 2025 年达到 15-17MW . 18 图 31：全球风机风轮直径持续扩大 . 18 图 32：我国新增风机单机容量、风轮直径快速增加 . 18 图 33：碳纤维主要应用于风电叶片主梁 . 19 图 34：玻璃纤维叶片在大风中可能会击中塔

7、筒 . 19 图 35：2015 年碳纤维风电叶片渗透率 . 20 图 36：2021 年碳纤维风电叶片渗透率持续提升 . 20 图 37：2020 航空航天碳纤维需求分布 . 23 图 38：民用飞机中碳纤维复材占比 . 23 图 39：未来二十年中国民航市场新增飞机需求 . 23 图 40：未来 5 年全球航空航天碳纤维需求（吨） . 23 图 41：目前我国 C919 订单情况 . 24 图 42：使用不同材料可以达到的减重百分比（以钢为基准） . 25 图 43：宝马 i3 碳纤维车身 . 26 图 46：碳纤维复合材料在汽车中的潜在应用比例 . 26 图 47：RTM 成型工艺 .

8、27 图 48：使用于汽车的碳纤维复合材料各成本占比情况 . 27 图 49：全球新能源汽车产量预测（万辆） . 28 图 50：未来 5 年全球车用碳纤维需求预测 . 28 图 51：体育休闲市场分类应用占比 . 28 图 52：我国高尔夫球杆净出口持续增长（万根） . 28 图 53：我国参加体育运动人数持续提升 . 29 图 54：未来 5 年全球体育休闲碳纤维需求 . 29 图 55：全球主要企业碳纤维运行产能及后续扩产计划（千吨） . 30 图 56：全球碳纤维运行产能稳步上行 . 31 图 57：2020 年全球碳纤维运行产能分布 . 31 图 58：全球小丝束碳纤维产能占比 .

9、31 图 59：全球大丝束碳纤维产能占比 . 31 图 60：我国碳纤维进口来源分布 . 32 图 61：国内碳纤维供需缺口持续扩大 . 32 图 62：我国碳纤维当月进口量总体仍在增长 . 32 图 63：碳纤维价格持续上涨（元/千克） . 32 图 64：我国碳纤维专利申请量快速提升（件） . 34 图 65：T800S 高强度级产品性能对比 . 35 图 66：M40J 高模量级产品性能对比 . 35 图 67：国内产品拉伸强度 CV 值性能优异 . 35 图 68：国内产品拉伸模量 CV 值性能优异 . 35 图 69：我国主要厂商当前原丝及碳纤维产能 . 36 图 70：碳纤维国产化

10、率持续提升 . 36 图 71：原丝约占碳纤维生产成本的 51% . 37 图 72：丙烯腈价格自本轮高点后开始回落（元/吨） . 37 图 73：原丝丙烯腈单耗持续下降（吨/吨） . 38 图 74：碳纤维丙烯腈单耗持续下降（吨/吨） . 38 图 75：吉林碳谷碳纤维原丝成本结构 . 38 图 76：中复神鹰碳纤维产品成本结构 . 38 图 77：中简科技碳纤维原丝成本结构 . 38 图 78：光威复材碳纤维产品成本结构 . 38 图 79：2021 年各公司碳纤维产能均突破千吨级（吨/年） . 39 图 80：各公司碳纤维单吨成本逐步下行（万元/吨） . 39 表 1：按照原料分类的碳纤

11、维种类 . 6 7 9 表 4：碳纤维应用于航天领域经济效益突出 . 13 表 5：碳纤维增强复合材料相比其他复材性能优势明显 . 13 表 6：2030 年前海上风电装机量政策目标超过 10GW 的国家或地区 . 17 表 7：用碳纤维主梁替代玻璃纤维后可实现风电叶片的有效降重 . 19 表 8：维斯塔斯若干碳纤维风电叶片专利将于 2022 年 7 月到期 . 20 表 9：多家风电企业已开始应用碳纤维叶片 . 20 表 10：2021-2025 年我国及全球风电领域碳纤维需求测算 . 21 表 11：碳纤维复合材料在飞机结构中的应用 . 22 表 12：未来 20 年中国民用航空碳纤维市场

12、需求测算 . 24 表 13：未来 20 年中国国产客机碳纤维市场需求测算 . 24 表 14：储氢瓶种类及性能 . 25 表 15：碳纤维复合材料的部分应用车型及效果 . 26 表 16：我国有关碳纤维的产业政策 . 33 表 17：我国碳纤维核心设备自主化进程加速 . 34 表 18：当前我国碳纤维在建产能 . 36 表 19：2022 年国内丙烯腈投产计划 . 37 表 20：规模优势下碳纤维生产成本显著降低 . 39 ，其具有优异的物理、化学性能，在军工及民用领域都有着广泛的应用，被称为 21 世纪的“黑色黄金” 。碳纤维复合材料即以碳纤维为增强体，以树脂、碳质、金属、陶瓷等为基体所形

13、成的复合材料，在结合增强体与基体优异性能的同时，应用范围更加广泛。 1.1 碳纤维性能优异，碳纤维性能优异，PAN基碳纤维基碳纤维占据占据主流主流地位地位 碳纤维碳纤维： “新材料之王” 。“新材料之王” 。碳纤维（Carbon Fiber）是由聚丙烯腈（PAN）等有机纤维在10003000高温的惰性气体氛围中经氧化碳化后制成的， 含碳量在 90%以上的无机高分子纤维，是目前可以获得的最轻的无机材料之一。碳纤维的比强度和比模量等力学性能优异，且具有低密度、耐腐蚀、耐高温、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、高导电导热性、低热膨胀系数、 高电磁屏蔽性等特点， 其易加工、 可设计的性能使其广泛应用于航空

14、航天、军工、能源、体育用品、汽车工业、轨道交通和建筑补强等领域，是国防军工和国民经济不可或缺的战略新兴材料，被誉为“新材料之王” 。 图 1：碳纤维产品图示 图 2：碳纤维主要性能优势及特点 性能特点性能特点 简介简介 强度高 抗拉强度在 3500Mpa 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 2000时使用，在 3000的高温下熔融软化 耐低温 在-180低温下碳纤维依旧具有弹性 耐酸、耐油、耐腐蚀 耐浓盐酸、磷酸等介质侵蚀，其耐腐蚀性能超过黄金

15、和铂金，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的高温突然降到室温也不会炸裂 资料来源：光威复材官网，西部证券研发中心 资料来源： 高性能纤维与应用 ，西部证券研发中心 按照原料不同按照原料不同，碳纤维可分为碳纤维可分为 PAN 基基、粘胶基粘胶基、沥青基沥青基碳纤维碳纤维。按照原材料不同，碳纤维主要分为粘胶基 （纤维素基、 人造丝基） 、 沥青基 （各向同性、 中间相） 和聚丙烯腈 （PAN）基三大类。目前以聚丙烯腈为原料制成的 PAN 基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的 90%以上，如无特殊说明，本文所指碳纤维皆为 PAN 基碳纤维。 表

16、 1：按照原料分类的碳纤维种类 分类分类 优势优势 劣势劣势 应用现状应用现状 应用占比应用占比 聚丙烯腈（PAN）基 生产工艺简单，力学性能优良， 综合性较强，用途广泛 生产影响因素较多， 小丝束生产成本高 已经成为碳纤维主流 90% 沥青基 原料来源广泛且价格低廉， 碳化吸收率高；导热导电性能高，拉伸模量高 抗压强度较低， 制作工艺复杂成本高 目前规模较小，主要应用于建筑补强等 6%8% 粘胶基 比重最小，可用来制作更轻量化的材料构件；耐蚀、耐烧性好，生物兼容性好 碳化收率低，技术难度大， 设备复杂，成本高 主要用于耐烧蚀材料及隔热材料，如火箭制造 1% 资料来源：CNKI，西部证券研发中

17、心 资料来源：CNKI，西部证券研发中心 图 4：沥青基碳纤维生产流程 图 5：黏胶基碳纤维生产流程 资料来源：CNKI，西部证券研发中心 资料来源：CNKI，西部证券研发中心 按照丝束大小按照丝束大小， 碳纤维， 碳纤维可分为大丝束和小丝束可分为大丝束和小丝束碳纤维碳纤维。 一般按照碳纤维中单丝根数与 1000的比值命名，如 12K 指单束碳纤维中含有 12000 根单丝的碳纤维。通常将 24K 及以下的碳纤维称为小丝束碳纤维，初期以 1K、3K、6K 为主，后逐渐发展为 12K 和 24K，主要应用于国防军工等高科技领域以及体育休闲用品。 通常将 48K 以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括

18、48K、60K、80K 等（部分领域 25K 也可称为大丝束） ，主要应用于能源、交运、建筑等工业领域。 表 2：按照丝束大小分类的碳纤维种类 分类分类 丝束尺寸丝束尺寸 性能性能 拉伸强度拉伸强度 应用领域应用领域 小丝束 24K 优异 高 国防军工、体育用品 大丝束 48K 相对较低 低 工业领域 资料来源：光威复材招股说明书，西部证券研发中心 按照力学性能， 碳纤维可分为通用型和高性能型按照力学性能， 碳纤维可分为通用型和高性能型碳纤维碳纤维。 业内通常采用日本东丽 （TORAY）公司分类法，按照拉伸强度及模量标准进行分类。其中通用型碳纤维强度为 1000MPa、模量为 100GPa 左

19、右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度 2000MPa、模量 250GPa 以上） 和高模型 （模量 300GPa 以上） 和高强高模型等 （强度 4000MPa 以上、 模量 300GPa以上） 。 资料来源：东丽官网，西部证券研发中心 1.2 碳纤维碳纤维产业链涉及较多工艺，产业链涉及较多工艺，复合材料复合材料应用广泛应用广泛 碳纤维产业链从碳纤维产业链从上游原油上游原油开始，延伸开始，延伸到终端到终端军工、民用军工、民用等各项等各项应用应用：原油经过炼制、裂解及氨氧化得到丙烯腈；丙烯腈经聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈（PAN）原丝；再经过预氧化、碳化后得到 PAN 基碳纤维；碳纤维中加入树脂、

20、上浆剂等形成碳纤维复合材料，最后由各种成型加工工艺得到满足不同下游需求的最终产品。 图 7：碳纤维上下游产业链 资料来源：新材料在线，西部证券研发中心 以以碳纤维碳纤维为增强体的为增强体的复合复合材料性能更优，应用更广材料性能更优，应用更广。复合材料通常由基体和增强体通过一系列反应生成，除具有各材料组分自身独有的性能外，还因为不同材料组分的界面结合效应使之具有更优异的综合性能。碳纤维力学性能优异，但作为结构材料很少单独使用，一般是经过深加工制成编织布等中间产物或者作为增强体加工成复合材料再进行使用。 碳纤维作为复合材料的增强材料， 根据不同性能要求和使用目的可以选用不同的基体材料，T300T4

21、00HT700ST800ST1000GT1100GM30M40M46M50M35JM40JM46JM50JM55JM60JM65JM70J000300400500600700拉伸强度/GPa拉伸模量/GPa高强型高强型高模型高模型高强高模型高强高模型 表 3：碳纤维复合材料分类及应用 分类分类 子分类子分类 特点特点 应用领域应用领域 树脂基复合材料(CFRP) 热固性树脂（TS） 强度、刚度高；酚醛树脂基耐热性好 宇宙飞行器外表面防热层及火 箭喷嘴（酚醛树脂基） 、航空航天结构材料 （环氧树脂基） 、 钓渔竿、建筑补强等 热塑性树脂（TP） 耐湿热、强韧、优良的成型加工

22、性 碳/碳复合材料 （C/C） 由碳纤维及其制品增强的复合材料 低密度、耐烧蚀、抗热震、高导热、 低膨胀、 摩擦磨损性能优异 导弹弹头、固体火箭发动机喷 管、航天飞机、人工骨骼等 金属基复合材料 （CFRM） 锕、铝、镍、铜 高比强度、高比模量、 优异的疲劳强度 宇航结构材料、汽车、铁道、机械等 陶瓷基复合材料 （CFRC） - 改善韧性、提高机械冲击/热冲击性 发动机高温部件等 橡胶基复合材料 （CFRR） - 改善热疲劳性、提高使用寿命 管材、耐磨衬轮、特殊密封件等 资料来源：CNKI，西部证券研发中心 ，高强轻量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳等特点，因此在诞生之初便作为战略性物资应用于国防、航

23、空航天等军用行业。之后随着商业化的顺利推进及成本的不断降低，碳纤维优异属性被广泛认知，应用范围持续拓宽，并逐步在民用领域大放光彩，成为军民两用的优异新材料品种。 2.1 全球全球碳纤维碳纤维需求持续增长，我国结构性差异蕴含机遇需求持续增长，我国结构性差异蕴含机遇 2.1.1 全球碳纤维需求以全球碳纤维需求以风电叶片、航空航天、体育及汽车风电叶片、航空航天、体育及汽车为主为主 全球碳纤维需求量稳步增长全球碳纤维需求量稳步增长，未来仍将处于高速增长期，未来仍将处于高速增长期。过去 10 余年间，随着碳纤维下游应用渗透率的提升，全球碳纤维需求量稳步增长，2019 年全球碳纤维需求量首次突破10 万吨

24、，相较 2008 年 CAGR 达 10%。2020 年受疫情影响下游航空业受损明显，但其他产业需求旺盛，全年需求量仍较 19 年同比提升 3%达到 10.7 万吨，据赛奥碳纤维技术预测，2025 年全球碳纤维需求量有望达到 20 万吨，5 年 CAGR 将达 13.3%，未来或将持续处于高速增长期。 图 8：全球碳纤维需求量稳步增长 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 风电叶片、航空航天、体育及汽车为风电叶片、航空航天、体育及汽车为全球碳纤维全球碳纤维主要应用领域主要应用领域。全球范围来看，碳纤维下游应用较为分散，各产业应用蓬勃发展，风电叶片、航空航天、体育及汽车为主要应用领域。按用

25、量计，风电叶片近年来快速发展，现已成为全球第一大碳纤维消费市场，2020年需求量 3.06 万吨占比 29%，航空航天、体育休闲及汽车分别占比 15%、14%和 12%。值得关注的是，若以金额计，航空航天产业以 9.87 亿美元排名第一，占比高达 38%，体现出航空航天领域碳纤维产品的高产值，而风电叶片虽用量大，但其使用的碳纤维是低成本的大丝束产品，因此金额计占比仅约 16%。 -5%0%5%10%15%20%25%30%05002008200920000192020 2025E全球碳纤维需求量（千吨）增速

26、（右轴）CAGR=13.3% 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 航空航天领域产品航空航天领域产品具备具备高附加值高附加值，大丝束产品份额持续提升，大丝束产品份额持续提升。上文提到，小丝束碳纤维产品生产工艺要求严格且难度大，生产成本较高，故多用于航空航天等高科技及高附加值领域， 航空航天领域产品单价约 60美元/吨。 而大丝束产品性能相对逊色但胜在生产成本低，以风电叶片为代表的碳纤维产品单价低至 14 美元/kg，因此在风电、电缆等基础工业领域需求旺盛，2020 年大丝束产品需求占比约 45%，较 2019 年提高 2 个 PCT。未来在风电

27、领域高景气叠加对部分小丝束产品替代的推动下，大丝束产品份额有望进一步提升。 图 11：不同应用领域碳纤维产品单价及用量（气泡大小代表该产品未来 5 年 CAGR） 图 12：2020 年全球大丝束碳纤维需求持续提升 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 2.1.2 我国我国碳纤维需求碳纤维需求存在结构性改善机遇存在结构性改善机遇 我国我国碳纤维碳纤维行业进入快速发展期行业进入快速发展期，需求需求增长增长显著显著。我国碳纤维行业目前已逐渐步入快速发展期，相关能源产业竞争优势明显，在“双碳”政策目标指引下，风电、光伏、氢能等产业有望迎来加速发展，碳

28、纤维市场空间广阔。根据赛奥碳纤维数据，我国碳纤维需求从2008 年的 0.8 万吨增长至 2020 年的 4.9 万吨，期间 CAGR 高达 16%，明显高于同期全球增速。 此外， 我国碳纤维需求总量全球占比也在不断提高， 2020 年达到 45.7%， 较 2008年提升近 23 个 PCT。预计到 2025 年，我国碳纤维需求量将达 15 万吨，5 年 CAGR 达25%。 29%15%14%12%9%8%5%8%航空航天体育休闲汽车混配模成型压力容器碳碳复材其他38%16%14%9%7%7%3%7%航空航天风电叶片体育休闲汽车压力容器混配模成型碳碳复材其他00700

29、10203040单价：美元/千克用量：千吨风电叶片航空航天体育休闲汽车混配成型压力容器碳碳复材标模-大丝束, 45.2%标模-小丝束, 40.9%中模量, 13.3%高模量, 0.6% 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 风电叶片风电叶片、体育为体育为我国我国碳纤维主要应用领域碳纤维主要应用领域，需求结构差异蕴含机遇。需求结构差异蕴含机遇。受益于下游风电领域需求拉动，风电叶片已超过体育休闲位列我国第一大碳纤维消费市场，2020 年需求占比 41%。 相较于全球碳纤维需求分布领域的多点开花， 我国碳纤维需求分布集中于中低端领域，风电叶片与体育休闲合计占比达 71%，当前民用需求领域具备更

30、强的成长性，而航空航天、汽车、电子电气等高端领域需求合计占比不足 10%，结构性差异明显。未来伴随我国碳纤维产品国产化率以及产业链供应能力的进一步提升， 碳纤维需求结构将逐步向全球范围更成熟且附加值更高的消费结构靠拢，相关高端产业领域蕴含转型发展机遇，未来航空航天、风电叶片、汽车等领域有望成为国内最大的需求增长点。 图 14：我国下游应用主要以风电、体育为主 图 15：我国与全球碳纤维下游应用差异 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 资料来源：赛奥碳纤维技术，西部证券研发中心 2.2 始于始于军用军用，先进材料先进材料应用应用方兴未艾方兴未艾 一代材料造就一代装备一代材料造就一代装备，

31、碳纤维复材驱动航天事业发展，碳纤维复材驱动航天事业发展。航天事业的发展,与机体材料、结构材料、 发动机材料以及各类组件材料的创新化应用密不可分， 使用先进材料,是实现航天器材高性能、轻量化、长寿命、低成本的重要保障。碳纤维复合材料作为先进材料的典型代表，贯穿整个先进复合材料的发展历程，是目前航天器结构应用范围最广、技术成熟度最高的先进材料，同时也是实现航天器结构轻量化、多功能化的关键材料。目前航天器结构用碳纤维以高强高模 PAN 基碳纤维为主，树脂基体已逐步采用耐热性更好、吸湿率-40%-20%0%20%40%60%80%100%020406080020082009201

32、02000020 2025ECAGR=25%41%30%6%4%4%4%4%2%2%2%1%0%风电叶片体育休闲碳碳复材建筑补强压力容器航空航天混配模成型汽车电子电气其他050000000250003000035000全球（吨）中国（吨） 复合材料在航空航天领域的广泛应用打下了坚实的基础。 将将碳纤维碳纤维先进复合材料应用于航空航天先进复合材料应用于航空航天领域，可以实现领域，可以实现： （1）装备大幅度减重，降低能耗的同时可增加有效载荷，且由于零件和紧固件较少，装配成本进一步降低； （2）优异的力学性能；

33、（3） 具备在高低温环境下以及腐蚀性介质中的尺寸稳定性；（4） 材料结构可设计，实现结构功能一体化； （5）可满足不同的性能需求，如电磁屏蔽、热烧蚀防护等。 表 4：碳纤维应用于航天领域经济效益突出 航天器种类航天器种类 经济效益（美元经济效益（美元/KG） 轻型民航机 60 直升机 100 航空发动机 450 战斗机 450 超音速民航机 1000 近地轨道卫星 2000 同步轨道卫星 20000 航天飞机 30000 资料来源：中简科技招股书，西部证券研发中心 表 5：碳纤维增强复合材料相比其他复材性能优势明显 材料类别材料类别 密度密度/（g cm-3） 拉伸强度拉伸强度/Mpa 拉伸模

34、量拉伸模量/Gpa 比强度比强度/ （Mpa/g-1 cm3） 比模量比模量/ （Mpa/g-1 cm3） 相同负荷下的减重比例相同负荷下的减重比例（以钢材为基准）（以钢材为基准） 钢复合材料 7.8 1100 210 141 27 - 铝复合材料 2.7 500 75 185 28 1.7% 钛合金材料 4.5 1500 120 333 27 31.2% 玻璃纤维 2 1245 48.2 623 24 60% 碳纤维增强复合材料 1.5 16003000 130180 10672000 87120 80.8% 资料来源：CNKI，西部证券研发中心 碳纤维复合材料经历碳纤维复合材料经历飞机飞机

35、承力部件承力部件应用变迁。应用变迁。航空飞行器长期的发展目标是：轻量化、高可靠性、长寿命、高效能。碳纤维复合材料凭借优异的高模轻量、耐高温性、抗疲劳性及阻燃性等特点，不断满足航空领域涌现的材料升级需求。碳纤维复合材料作为飞机结构件材料可使结构质量减轻 3040，其应用已从最初的前机身段、机翼外翼、整流壁板等次承力结构逐步发展到当今的机翼、机身等主承力结构。采用碳纤维复合材料不仅可实现构件轻量化和设计自由化，还可在实现整体成型的基础上减少零件数量（零件使用减少61.5%，紧固件使用减少 61.3%） ，降低生产装配成本，并进一步提高生产效率。 碳纤维及复合材料碳纤维及复合材料对军用飞机性能提升显

36、著对军用飞机性能提升显著。为满足新一代战斗机对高机动性、超音速巡航及隐身的需求， 军用战斗机于 80 年代开始大量采用复合材料结构。 通过在军机主结构、次结构以及特殊部位等方面的应用， 碳纤维复合材料的结构减重和功能化应用能够给军用飞机带来机动性、 作战半径、 滞空时间、 飞行速度等众多指标的提升。 对于现代军机而言，应用碳纤维复合材料带来的性能提升至关重要。 资料来源：各公司官网，CNKI，西部证券研发中心 资料来源：HEXCEL 官网，西部证券研发中心 军用航空领域对碳纤维的应用领先于民航领域军用航空领域对碳纤维的应用领先于民航领域。 碳纤维复合材料作为新一代国防装备的战略基础材料，加速发

37、展相关的技术及应用是提升国防实力、保持军事地位的重要前提，因此碳纤维在军用领域的应用及发展均领先于民用航空领域。同时，伴随生产工艺及产品性能的持续提升，碳纤维复合材料应用领域不断拓宽，并进一步延伸至涡轮发动机等军用航空应用领域。 图 18：军用碳纤维应用领先于民用航空 图 19：碳纤维复材在航空发动机上的应用 资料来源：CNKI ，西部证券研发中心 资料来源：HEXCEL 官网，西部证券研发中心 碳纤维复合材料用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志碳纤维复合材料用量已成为衡量军用装备先进性的重要标志， 未来未来我国我国军用军用航空领域对碳航空领域对碳纤维的需求驱动主要来自两大方面纤维的需求驱动

38、主要来自两大方面： （一）我国军用飞机数量（一）我国军用飞机数量及更新换代及更新换代需求需求提速提速； （二）； （二）单机碳纤维复合材料的使用比例持续提升单机碳纤维复合材料的使用比例持续提升。 据 Flight Global，目前我国有约 60%的军用飞机面临退役，战斗机将进行快速更新换代，以三代、 四代战斗机为标志的新一代空战力量将逐步占据主流， 新机型批量生产有望加速。由于碳纤维复合材料在结构轻量化中无可替代的材料性能， 其在战斗机上的用量持续提升。上世纪 70 年代初，美国第三代战斗机 F14A 上的碳纤维复合材料的用量占比仅有 1%，至 2000 年第四代战斗机 F35 的碳纤维复合

39、材料用量占比已提高至 36%， 在最新一代欧洲台风战斗机的占比更是达到 70%， 碳纤维复合材料的用量已经成为衡量军用装备先进性和可靠性的重要标志。未来伴随我国新型战机的换代升级加速，单机碳纤维复合材料的使用比例有望持续提升。 资料来源：CNKI， 军方视角 ，中简科技招股书，西部证券研发中心 2.3 强强于民用，于民用，多点开花多点开花打开广阔空间打开广阔空间 2.3.1 风电风电领域：领域： “海风徐来”“海风徐来” ，叶片大型化趋势叶片大型化趋势如火如荼如火如荼 全球碳中和推动全球碳中和推动风电装机逐年走高风电装机逐年走高，海上风电增速将领先于陆风海上风电增速将领先于陆风。碳中和目前已成

40、为全球共识，各个国家和地区相继出台能源转型时间表，意图在新一轮的能源革命中占得先机。风能作为一种取之不尽、环保清洁的能源拥有无可比拟的生命力与发展潜能，在当前全球碳中和的合力推动下，风电装机热度逐年走高，2020 年实现累计风电装机量 743GW，十年 CAGR 达 14%。2020 年全球新增风电装机量 93GW，其中陆上风电占比 93%，海上风电占比约 7%。考虑到全球各国能源转型的紧迫性以及在风电领域持续的资金、政策加码，全球风电装机量在“抢装潮”退去后仍有望保持高速增长态势。根据 GWEC，2025年全球新增风电装机量预计将突破 112GW，其中海上风电占比将超 21%，未来 4 年海

41、风新增装机量复合增速（21%）将显著领先于陆风（4%） 。 中中国风电装机贡献主要增量。国风电装机贡献主要增量。我国于 2020、2021 年分别经历陆上、海上风电“抢装潮”后，预计后续风电装机量增长将逐步回归正常水平。我国历年新增风电装机量约占全球同期新增装机量的 40%-50%左右，2020 年更是高达 70%以上，为全球风电增长的主要贡献力量。2020 年中国新增装机量 72GW，实现累计风电装机量 282GW，近十年 CAGR高达 25%。 0%10%20%30%40%50%60%70%80% 资料来源：GWEC，西部证券研发中心 资料来源：GWEC，西部证券研发中心 图 23：中国累

42、计风电装机量大幅提升，十年 CAGR 达 25% 图 24：中国新增风电装机量以陆上风电为主 资料来源：国家统计局，西部证券研发中心 资料来源：国家能源局，中电联，CWEA，西部证券研发中心 图 25：未来 5 年全球海上风电将保持高速增长 图 26：全球海上风电装机量占比逐年提升 资料来源：GWEC，西部证券研发中心 资料来源：IRENA，GWEC，西部证券研发中心 海上风电海上风电资源禀赋显著资源禀赋显著，风电开发重点逐渐向海上风电转移。，风电开发重点逐渐向海上风电转移。与陆上风电相比，海上风电具有十分突出的资源禀赋：1、海上风能资源更加丰富，平均风速比陆上风速高约 20%，平均空气密度更

43、高，发电效率更高。2、不占用陆地资源，远离居住地，受噪音、电磁波等问题限制少。3、处于用电需求更大的沿海地区，供电成本更低。全球主要国家和地区相继出台系列政策推动海上风电发展，2030 年前海上风电装机量将持续增长。 005006007008002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020007080901002010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 202005003002010 2011 2012 201

44、3 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020中国累计风电装机量（GW）0040005000600070008000200182020新增陆上风电（万千瓦）新增海上风电（万千瓦）-40%-20%0%20%40%60%80%007080901002021E2022E2023E2024E2025E新增陆上风电装机量（GW）新增海上风电装机量（GW）新增陆上风电装机量增速（右轴）新增海上风电装机量增速（右轴）0%2%4%6%8%10%全球海上风电装机量占比全球海上风电装机量占比 欧盟 2030 年前海上风电装

45、机量达到 65-85GW 中国 “十四五”期间各省合计规划 40GW 海上风电项目 中国台湾 2025 年前海上风电装机量达到 5.5GW，2030 年前达到 10GW 美国 2030 年前海上风电装机量达到 22GW 印度 2022 年前海上风电装机量达到 5GW，2030 年前达到 30GW 韩国 2030 年前海上风电装机量达到 12GW 资料来源：IEA，发改委，能源局，西部证券研发中心 制约海上风电发展的制约海上风电发展的关键关键问题问题在于成本，在于成本，降本的关键举措降本的关键举措在于在于单机容量大型化。单机容量大型化。海上风电建设成本主要包括风电机组、 电力设施、 安装工程、

46、地质勘查费用、 海上桩基和财务费用，其中风电机组和安装工程占比最大，合计超过 52%。根据平价时代风电项目投资特点与趋势 ，在同等装机规模下，当单机容量由 2WM 升高至 4.5WM 时，项目成本逐渐降低，其中，当容量高于 3WM 时，成本将显著降低。在给定 100MW 项目容量下，在单机容量由 2WM 升高至 4.5MW 的过程中， 静态投资由 6449 元/千瓦下降到 5517 元/千瓦； LCOE由 0.3451 元/千瓦时下降到 0.2983 元/千瓦时。 单机容量的大型化之所以能够实现成本的降低， 一方面在于全寿命周期风电机组发电量随着单机容量的提升而增加，进而实现度电成本的降低。另

47、一方面，在同等项目规模下，随着单机容量的提高，在风电机组台数减少所带来的经济效益影响下，风电机组的单瓦制造成本不断下降。在可预见的未来，海上风机装机容量将不断提高以实现降本增效，且在成本因素推动下，海上风机的单机容量将较陆上风机表现出更加明显的扩容趋势。根据GWEC 预测，到 2025 年海上风机平均单机容量将达到 15-17MW。 图 27：海上风电建设成本分布 图 28： 项目容量为 100MW 时采用不同单机容量机组的经济指标 资料来源：北极星电力网，西部证券研发中心 资料来源： 平价时代风电项目投资特点与趋势 ，西部证券研发中心 32%20%15%14%11%8%风电机组安装工程财务费

48、用海上桩基电力设施地质勘查费用5000520054005600580060006200640066000.280.290.30.310.320.330.340.352.0MW 2.2MW 2.3MW 2.5MW 3.0MW 4.0MW 4.5MWLCOE(元/千瓦时)静态投资（元/千瓦，右轴） 图 资料来源：CWEA，西部证券研发中心 资料来源：GWEC，西部证券研发中心 单机容量大型化带动风机叶片大型化单机容量大型化带动风机叶片大型化。 风机单机容量的提升对配套的叶轮直径提出了要求，额定功率达到 10MW 的风机要求配套具有 200m 以上风能直径的风机，过短的叶片无法发挥大功率机组的性能优

49、势，相同风场下，扫风面积随风机叶片直径的增加而提升，进而提高了相应的风机发电效率。目前全球风机最大风轮直径已经从 2010 年的 90m 提升至2021 年的 220m，预计到 2030 年时最大风轮直径能够达到 230-250m。我国新增风机平均单机容量从 2008 年的 1214KW 提升到了 2019 年的 2453KW，相应的风轮直径也已由2008 年的 65m 增加至 2018 年的 120m。未来单机装机容量的不断上升将加速风机叶片大型化的趋势， 叶片的发展趋势主要体现在长度更长、 成本更低， 材料更轻、 强度更高等。 图 31：全球风机风轮直径持续扩大 图 32：我国新增风机单机

50、容量、风轮直径快速增加 资料来源：IEA，西部证券研发中心 资料来源：CWEA，西部证券研发中心 风机叶片大型化风机叶片大型化进程进程加快， 碳纤维加快， 碳纤维渗透率有望持续提升渗透率有望持续提升。 玻璃纤维凭借其耐腐蚀性能优异、强度高、可设计性好以及性价比等优势，成为此前风机叶片的主流材料，然而随着叶片长度的增加， 其质量将发生指数性上升。 在当前叶片大型化的趋势下， 若依然使用玻璃纤维，其质量的大幅增加将带来风机发电效率和力学性能的衰退，特别是在环境恶劣的海上，若使用过重的叶片将造成风机寿命的降低。同时碳纤维有着更高的弹性模量，进而减小了超大叶片在强风载下发生挠曲而击中支柱的可能性。 碳