1、 1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 碳纤维系列报告之（碳纤维系列报告之（二）：二）： 风电风电及航空航天及航空航天领域是短期领域是短期发力点发力点 碳纤维系列报告分为三篇，此为第二篇，主要梳理碳纤维下游应用领碳纤维系列报告分为三篇，此为第二篇，主要梳理碳纤维下游应用领 域、并讨论相关领域是否具有成长性，以及我国碳纤维产业发展现状域、并讨论相关领域是否具有成长性，以及我国碳纤维产业发展现状 和前景。和前景。 我们对全球以及国内碳纤维主要应用领域进行了扫描式的再梳理， 得我们对全球以及国内碳纤维主要应用领域进行了扫描式的再梳理， 得 出以下结论：出以下结

2、论： 1. 1.全球范围内看，碳纤维的增速可圈可点。全球范围内看，碳纤维的增速可圈可点。2019 年全球碳纤维需求达 10.3 万吨， 未来有望保持 13%的中高速增长， 远高于全球 GDP 的增幅。 2. 2.中国碳纤维市场有望中国碳纤维市场有望实现实现 30%30%高增长。高增长。 2019 年中国碳纤维的总需求为 3.8 万吨，同比增长 22%。国内市场需求大多被进口纤维满足，对外依 存度约 70%，实现进口替代及突破技术封锁十分迫切。 3. 3.风电叶片领域是全球碳纤维新的风电叶片领域是全球碳纤维新的发力点发力点。 全球叶片龙头 Vestas 的技术 创新为碳纤维打开了新的成长空间，可

3、以预期未来大型叶片的碳纤维 化将加速进行。 4 4. .航空航天装备及商飞有望拉动我国碳纤维市场增长。航空航天装备及商飞有望拉动我国碳纤维市场增长。 材料的轻量化在 航空航天领域可以带来巨大经济效益。随着我国航空航天装备的升级 和放量、以及民航交付量的大幅提升，我国碳纤维市场规模有望快速 增长。 5 5. .降低成本将会带来更多领域的需求爆发。降低成本将会带来更多领域的需求爆发。 鉴于碳纤维的优异性能及制 件成本的进一步降低，汽车轻量化及氢燃料电池等领域均有可能成为 碳纤维未来新的重要增长点。 风险提示风险提示：产品开发、验证及推广不及预期；价格大幅下滑 Tabl e_Ti t l e 202

4、0 年年 07 月月 30 日日 合成纤维及树脂合成纤维及树脂 Tabl e_BaseI nf o 行业深度分析行业深度分析 证券研究报告 投资投资评级评级 领先大市领先大市 维持维持 Tabl e_C hart 行业表现行业表现 资料来源：Wind资讯 % 1M 3M 12M 相对收益相对收益 -1.95 -10.75 -28.55 绝对收益绝对收益 10.42 8.84 -7.66 孟瞳媚孟瞳媚 分析师 SAC 执业证书编号：S03 张汪强张汪强 分析师 SAC 执业证书编号：S03 相关报告相

5、关报告 碳纤维系列报告之（一）：碳纤维概览 及生产壁垒详解 2020-07-29 -10% -7% -4% -1% 2% 5% -11 合成纤维及树脂 沪深300 行业深度分析/合成纤维及树脂 2 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 内容目录内容目录 0. 序言序言. 4 1. 碳纤维需求总量判断：全球市场稳步增长，中国发展速度较快碳纤维需求总量判断：全球市场稳步增长，中国发展速度较快 . 4 2. 风风电叶片领域：大尺寸化拉动碳纤维需求电叶片领域：大尺寸化拉动碳纤维需求. 6 2.1. 低风速风场和海上风电共同推进叶片大型化发展 .

6、 6 2.2. Vestas 引领风电叶片进入碳纤维时代. 9 3. 航空航天领域：民航及航空装备是拉动需求的又一重点航空航天领域：民航及航空装备是拉动需求的又一重点.11 3.1. 碳纤维复材在民航结构件上占比可高达 50% .11 3.2. 商飞及航空装备有望拉动我国碳纤维需求 . 14 3.3. 国产航天级碳纤维突破技术封锁 . 16 4. 汽车船舶领域：优化制造成本将有望打开市场汽车船舶领域：优化制造成本将有望打开市场. 16 4.1. 节能减排政策推动汽车轻量化 . 17 4.2. 碳纤复合材料有望成为汽车结构件轻量化材料首选. 18 4.3. 宝马 i3 成首款全碳纤维车架的量产车

7、 . 19 4.4. 成本问题限制碳纤维汽车大范围推广 . 21 5. 体育休闲领域：市场规模稳定体育休闲领域：市场规模稳定 . 22 6. 其他领域：有望成为新的快速增长点其他领域：有望成为新的快速增长点. 23 6.1. 高压容器 . 23 6.1.1. 燃料电池汽车的发展推动储氢罐碳纤维需求增长 . 24 6.1.2. 我国储氢罐碳纤维需求测算 . 25 6.2. 土木建筑 . 26 7. 风险提示风险提示. 27 图表目录图表目录 图 1：碳纤维系列产品 . 4 图 2：全球碳纤维需求持续增长 . 4 图 3：2019 全球碳纤维分应用需求 . 5 图 4：2019 年全球碳纤维分应用

8、需求价值 . 5 图 5：中国碳纤维需求高速增长 . 5 图 6：2019 年中国碳纤维需求量来源 . 5 图 7：2019 年中国碳纤维需求价值来源（千美元） . 5 图 8：2019 年中国碳纤维需求分布（按应用领域） . 6 图 9：全球风电新增装机容量持续增长. 7 图 10：风电叶片向大型化发展. 7 图 11：风电叶片结构图 . 8 图 12：全球风电叶片碳纤维需求预测 . 9 图 13：Vestas 风电叶片主梁结构示意图. 9 图 14：Vestas 全球工厂布局图. 10 图 15：TPI 全球工厂布局图 . 10 图 16：国内风电机装机容量 .11 图 17：碳纤维在航空

9、航天领域的应用 .11 图 18：全球及中国航空航天领域碳纤维需求. 12 图 19：波音和空客各机型碳纤维复合材料使用比例 . 12 图 20：波音 787 使用材料及比例 . 13 rQtMrRoRrOpNuMpQrNpQsRbRaO9PpNnNnPoOjMoOpQjMoNnMbRnNwOuOtQpOvPtRsN 行业深度分析/合成纤维及树脂 3 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 图 21：波音 777X采用整体翼梁设计. 14 图 22：C919 各个部位所用材料示意 . 15 图 23：碳纤维在汽车船舶领域的应用 . 16 图 24：汽车领域碳纤

10、维需求 . 17 图 25：2006-2016 年传统车平均燃料消耗量发展趋势（L/100km） . 17 图 26：各国二氧化碳排放指标. 18 图 27：各种材料比强度和比模量性能对比 . 19 图 28：传统汽车与碳纤维复合材料汽车重量对比. 19 图 29：宝马 i3 的碳纤维车身 . 20 图 30：汽车厂商与复合材料供应商之间的联盟 . 21 图 31：碳纤维车身和钢铁车身成本对比. 22 图 32：碳纤维在体育休闲领域的应用 . 23 图 33：体育休闲领域碳纤维需求量. 23 图 34：碳纤维在高压容器领域的应用 . 23 图 35：压力容器领域碳纤维需求 . 24 图 36：

11、丰田 MIRAI 结构图. 25 图 37：丰田 MIRAI 储氢罐各部位材料 . 25 图 38：我国氢燃料电池汽车技术路线 . 25 图 39：我国燃料电池乘用车销量预测 . 26 图 40：国内燃料电池汽车储氢罐碳纤维需求测算. 26 图 41：碳纤维在土木建筑领域的应用 . 27 表 1：碳纤维复合材料风电叶片应用实例 . 8 表 2：Vestas 碳纤维消耗测算. 10 表 3：国内风电叶片碳纤维空间测算 .11 表 4：碳纤维在波音飞机上的应用情况. 12 表 5：碳纤维在空客飞机上的应用情况. 13 表 6：碳纤维在国产客机上的应用. 14 表 7：碳纤维在国产军机上的应用. 1

12、5 表 8：碳纤维在国产火箭和太空站的应用 . 16 表 9：碳纤维在汽车上的应用实例. 20 表 10：不同型号储氢容器对比. 24 行业深度分析/合成纤维及树脂 4 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 0. 序言序言 碳纤维系列报告分为三篇，此为第二篇，主要梳理碳纤维下游应用领域、并讨论相关领域是碳纤维系列报告分为三篇，此为第二篇，主要梳理碳纤维下游应用领域、并讨论相关领域是 否具有成长性，以及我国碳纤维产业发展现状和前景。否具有成长性，以及我国碳纤维产业发展现状和前景。 1. 碳纤维需求总量判断：全球碳纤维需求总量判断：全球市场稳步增长市场稳步增长，

13、中国，中国发展发展速度较快速度较快 碳纤维指的是含碳量超过 90%的纤维状碳材料，凭借密度小、强度高、耐腐蚀、易成型等特 点，已成为轻量化材料的重要一员，逐步取代以往的金属材料，在体育休闲、航空航天、风 力发电、汽车、建筑补强等领域都有广泛应用。 图图 1：碳纤维系列产品碳纤维系列产品 资料来源：东丽官网、安信证券研究中心 近年来，全球碳纤维市场需求呈稳步增长态势。全球碳纤维市场需求呈稳步增长态势。2019 年全球碳纤维需求 10.37 万吨，据赛奥 碳纤维技术预测，未来 5 年碳纤维仍将保持约 13%的需求增速。 图图 2：全球碳纤维需求持续增长全球碳纤维需求持续增长 资料来源：赛奥碳纤维技

14、术、安信证券研究中心 全球的碳纤维下游应用主要是风电叶片、航空航天、体育休闲和汽车四大领域，2019 年这四 个领域合计需求 75800 吨，占比高达 80.9%，需求价值 23.24 亿美元，占比达 80.98%。 -5 0 5 10 15 20 25 30 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E 2021E 2022E 2023E 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E 需求量（千吨

15、，左轴） 增长率（%，右轴) 行业深度分析/合成纤维及树脂 5 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 图图 3：2019 全球碳纤维分应用需求全球碳纤维分应用需求 图图 4：2019 年全球碳纤维分应用需求价值年全球碳纤维分应用需求价值 资料来源：赛奥碳纤维技术、安信证券研究中心 资料来源：赛奥碳纤维技术、安信证券研究中心 中国碳纤维市场近年快速增长，国产化率逐步提升。中国碳纤维市场近年快速增长，国产化率逐步提升。在 2017 年之前，国内市场需求大多被 进口纤维满足，国产纤维在国内市场的份额与贡献很少，2017 年，国产纤维达 7400 吨，实 现巨大增长

16、， 增速为 105%。 2019 年中国碳纤维的总需求为 37840 吨， 对比 2018 年的 31000 吨，增长了 22%，其中，进口量为 25840 吨（占总需求的 68%，比 2018 增长了 17.5%）， 国产纤维供应量为 12000 吨（占总需求的 31.7%），国产纤维供应增速为 22%。2019 年的增 长率少于 2018，其重要原因是供不应求。据赛奥碳纤维技术预测，未来国产碳纤维需求有望 实现 30%的较高增速，高于全球（约 10-15%）的水平，乐观估计在 2025 年前后，国产碳纤 维有望超过进口。 图图 5：中国碳纤维需求中国碳纤维需求高速增长高速增长 资料来源：赛

17、奥碳纤维技术、安信证券研究中心 图图 6：2019 年中国碳纤维需求量来源年中国碳纤维需求量来源 图图 7：2019 年中国碳纤维需求价值来源（千美元）年中国碳纤维需求价值来源（千美元） 资料来源：赛奥碳纤维技术、安信证券研究中心 资料来源：赛奥碳纤维技术、安信证券研究中心 25% 23% 15% 11% 8% 7% 4% 3% 1% 1% 1% 1% 风电叶片 航空航天 体育休闲 汽车 混配模成型 压力容器 建筑 碳碳复材 电子电气 电缆芯 船舶 其他 12% 49% 12% 7% 6% 5% 3% 2% 1% 1% 1% 1% 风电叶片 航空航天 体育休闲 汽车 混配模成型 压力容器 建筑

18、 碳碳复材 电子电气 电缆芯 船舶 其他 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020E2021E 国产（吨) 进口（吨） 32% 20% 15% 7% 7% 5% 4% 4% 3% 3% 中国 日本 中国台湾 美国 墨西哥 韩国 英国 土耳其 匈牙利 其他进口 28% 25% 11% 12% 4% 4% 4% 3% 2% 7% 日本 中国 中国台湾 美国 韩国 墨西哥 英国 匈牙利 土耳其 其他进口 行业深度分析/合成纤维及树脂 6

19、本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 国内碳纤维仍主要为日本产品。国内碳纤维仍主要为日本产品。当前国内碳纤维的需求主要由国内、日本和中国台湾满足。 从直接数据来看，国产碳纤维是国内碳纤维的最大供应方，但实际上，日系产品仍是国内碳 纤维需求的最大来源，因为从韩国进口的碳纤维主要来自于东丽在韩国的子公司东丽（韩 国） ， 此外， 被东丽收购的 ZOLTEK 在墨西哥、 匈牙利和美国生产的产品也可归为日系产品。 从碳纤维的市场需求量来看，国产碳纤维已逐渐向日本产品靠拢，但在价值上仍有较大的差 距。 2019 年国内碳纤维最主要的使用领域是年国内碳纤维最主要的使用领

20、域是风叶电片风叶电片，是是行业行业超高增长的主要驱动者超高增长的主要驱动者。大陆和 台湾的体育休闲领域合计也占据了总应用需求的半壁江山。2019 年风电消耗 13,800 吨碳纤 维，较 2108 年的 8,000 吨增加 72.5%。2019 年用于风电的国产碳纤维大约有 1,000 吨，而 2018 年是全部进口。显然，这几年跳跃式增长的风电叶片用量（2017：3,060 吨，2018： 8,000 吨，2019：13,800 吨），给国内碳纤维企业带来了难得的发展机遇。 图图 8：2019 年中国碳纤维需求分布（按应年中国碳纤维需求分布（按应用领域）用领域） 资料来源：赛奥碳纤维技术、安

21、信证券研究中心 根据我们对各个细分市场的扫描式分析，2019 年全球碳纤维市场由风电领域及航空航天领 域提供主要需求增量，这主要依赖于 Vestas 碳纤维风电机组市场的快速拓展、民航交付量 的大幅提升、以及我国航空航天装备的升级和放量，未来这两个领域仍有望维持较高增长。 长期来看，汽车轻量化及氢燃料电池发展带来的碳纤维市场空间巨大，随着成本方面及应用 方面问题的突破解决，碳纤维需求有望爆发增长。下文，我们将分别对各个应用领域进行较 详细的分析。 2. 风电叶片领域：风电叶片领域：大尺寸化拉动碳纤维需求大尺寸化拉动碳纤维需求 2.1. 低风速风场和海上风电共同推进叶片大型化发展低风速风场和海上

22、风电共同推进叶片大型化发展 风能作为一种最具成本优势的可再生能源近 10 年来在世界范围内取得了飞速发展，据世界 风能协会（WWEA）发布的最新新闻数据显示，截止 2019 年全球风电装机总量达 650GW， 较 2018 年增长 10%，其中，中国装机数量高居榜首超过 200GW。 2019 年全球新增风 电装机容量为 60GW，较 2018 年增长 19%。根据 GWEC 预测，2020 年至 2022 年新增风 电装机容量将按 9%的年增长率递增。 36% 19% 19% 5% 4% 4% 3% 3% 2% 2% 1% 0% 2% 风叶电片 中国大陆体育 中国台湾体育 建筑补强 压力容器

23、 混配模改型 碳碳复材 航空航天 电子电气 汽车 电缆芯 船舶 其他 行业深度分析/合成纤维及树脂 7 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 图图 9：全球风电：全球风电新增新增装机容量持续增长装机容量持续增长 资料来源：GWEC、安信证券研究中心 为了能在有限的土地面积上实现大规模发电，提高风力发电效率，叶片需要往大型化的方向 发展。但叶片长度增加会导致叶根受到的荷载增加，使叶根疲劳失效，还会使风轮在摆动方 向受到较大荷载，导致扭转变形。叶片重量增加导致的荷载上升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

24、片的大型化， 使用高刚性、高比强度、高比拉伸模量的材料制造决定叶片刚性的主梁非常必要。传统的叶传统的叶 片制造材料玻璃纤维复合材料无法满足这些要求，而碳纤维复合材料密度更低、强度更高，片制造材料玻璃纤维复合材料无法满足这些要求，而碳纤维复合材料密度更低、强度更高， 是风电叶片大型化、轻量化的首选材料。是风电叶片大型化、轻量化的首选材料。 图图 10：风电叶片向大型化发展风电叶片向大型化发展 资料来源：中国碳纤维网、安信证券研究中心 出于成本考虑，碳纤维复合材料在叶片制造中主要用于梁帽、叶根、叶尖和蒙皮等关键部位， 其中最主要的应用部位是主梁帽。近年，随着碳纤维价格走低，其在风电叶片中的应用部位

25、 有望增加，从而带动需求量提升。 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 2000019 2020E 2021E 新增装机容量（GW，左轴） 增长率（%，右轴） 行业深度分析/合成纤维及树脂 8 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 图图 11：风电叶片结构图风电叶片结构图 资料来源：碳纤维产业技术研究院、安信证券研究中心 表表 1：碳纤维复合材料风电叶片应用实例碳纤维复合材料风电叶片应用实例 公司公司 部位部位 应用形式应

26、用形式 Gamesa 梁帽 预浸碳纤与预浸玻璃纤维交替 LM 梁帽/后缘 碳纤维和玻璃纤维混合 Vestas 梁帽 全碳纤维 GEC 梁帽 全碳纤维 Nordex 梁帽 全碳纤维 NEG 梁帽 木质材料与碳纤维混合 Dewind 梁帽 全碳纤维 Repower 梁帽 碳纤维和玻璃纤维混合 Gmbh 梁帽 全碳纤维 梁帽 全纤维预浸料 美国能源部美国能源部 蒙皮全表面 碳纤维和玻璃纤维混合 南道东泰南道东泰 梁帽 全碳纤维 中材科技中材科技 梁帽 全碳纤维 中复连众中复连众 梁帽 全碳纤维 资料来源：赛瑞研究、安信证券研究中心 2016 年以来，低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展，加

27、上碳纤维成本走低，年以来，低风速风场和海上风电共同推进了叶片的大型化发展，加上碳纤维成本走低， 叶片复合材料工艺得到创新，风电领域对碳纤维的需求大幅增长。叶片复合材料工艺得到创新，风电领域对碳纤维的需求大幅增长。随着风电机组装机量稳步 增加以及大型化机组渗透率提升，预计碳纤维在风电领域的需求将持续增长。 行业深度分析/合成纤维及树脂 9 本报告版权属于安信证券股份有限公司。本报告版权属于安信证券股份有限公司。 图图 12：全球风电叶片碳纤维需求预测全球风电叶片碳纤维需求预测 资料来源：赛奥碳纤维技术、Wood Mackenzle、安信证券研究中心 2.2. Vestas 引领引领风电叶片进入碳

28、纤维时代风电叶片进入碳纤维时代 2015 年以前，风电叶片的碳纤维主要采用预浸料或织物的真空导入加工工艺，部分采用小 丝束碳纤维，因此平均价格较高。2015 年后则年后则主要采用大丝束碳纤维主要采用大丝束碳纤维拉挤成型工艺拉挤成型工艺，成本成本 明显明显降低。降低。能够采用高效低成本高质量的拉挤梁片要归功于 Vestas 在大梁结构的革命性创 新设计。Vestas 把原本为一个整体的主梁主体受力部分拆分为拉挤梁片标准件，然后把这些 标准件组装成型。这种设计优点在于，拉挤成型工艺生产的复合材料纤维体积含量高，主梁 主体承载的重量降低；拉挤梁片标准件生产效率高；产品性能稳定；运输成本和组装整成本

29、降低。 Vestas 凭借拉挤成型工艺迅速打开市场， 一跃成为风电产业龙头， 据赛奥碳纤维数据， 2019 年 Vestas 风机新增装机容量 9.6GW，以 18%的份额领先全球。 图图 13：Vestas风电叶片主梁结构示意图风电叶片主梁结构示意图 资料来源：新材料在线、安信证券研究中心 Vestas 的碳纤维复合材料主要由 Zoltek（被东丽收购）、土耳其的 DowAska、国内的光威 复材和江苏澳盛以及中国台湾的台塑提供。2017 年国内为 TPI 公司（Vestas 风电叶片主要 供应商之一） 等进口的碳纤维量由2016年的2465吨锐减至240吨纤维， 差额主要源于Vestas 坚定了使用大丝束拉挤成型工艺制备梁帽的路线，使得碳纤维的供应来源向国内的光威复材 和江苏澳盛转移。2018 年光威复材生产碳梁 5002 千米，2