1、 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 Table_Main 证券研究报告|行业专题 机械设备 2022 年 09 月 08 日 1 机械设备机械设备 优于大市优于大市（维持维持）证券分析师证券分析师 倪正洋倪正洋 资格编号：S03 邮箱： 研究助理研究助理 张宇虹张宇虹 邮箱： 邵玉豪邵玉豪 邮箱： 市场表现市场表现 相关研究相关研究 碳纤维复材进入应用快速放量期碳纤维复材进入应用快速放量期 Table_Summary 投资要点：投资要点：碳纤维复合材料是轻量化的关键材料之一，设计和制造降本空间大。碳纤维复合材料是轻量化的关键材料之一，设计和制造降本空间大。碳纤维复合

2、材料是由碳纤维作为增强材料的一种高性能复合材料，在基体材料选择上，以树脂基、碳基使用最多，在成型工艺上多需要用到预浸料作为中间材料。据赛奥碳纤维统计，2021 年全球碳纤维复合材料中，树脂基+碳基市场份额超过80%。据江苏恒神股份有限公司公开转让说明书，“通过对碳纤维复合材料的成本结果分析，最大的成本空间是在复合材料结构件的设计和制造工艺上”。复合材料制造工艺的低成本化，应用技术的低成本化，是碳纤维复合材料扩大应用不可或缺的重大环节。全球全球碳纤维复材行业规模碳纤维复材行业规模 200 亿美金，下游较为分散。亿美金，下游较为分散。碳纤维及中间制品：碳纤维及中间制品：2021 年，全球全球市场规

3、模约 34 亿美元，下游航空航天、风电叶片、碳碳复材、体育休闲市场规模分别为 11.9、5.5、1.8、5.1 亿美金，占比合计约 72%。我我国国市场规模约 14.7 亿美元，以上四个行业市场规模分别为 1.4、3.8、1.5、4.8亿美金，占比合计约 78%。碳纤维复合材料：碳纤维复合材料：2021 年，全球全球碳纤维复材市场规模约 200 亿美元，以上四个行业市场规模分别为 91、11、28、39 亿美金，占比合计约 85%。我国我国市场规模约 108 亿美元，以上四个行业市场规模分别为 33、9、11、40 亿美元，占比合计约 87%。下游市场较为分散。碳纤维复材进入应用快速放量期。碳

4、纤维复材进入应用快速放量期。民航：民航：波音公司预计未来 20 年中国航空公司将购买 6450 架单通道飞机和 1590 架宽体机，我们假设了两类机型中碳纤维复材的用量和单价，预计平均每年我国市场规模约为 130 亿元。风电：风电：“双碳”背景下，风能发展迅速叠加风机叶片大型化、轻量化趋势，预计到 2025 年全球风电行业碳纤维复材市场空间约 140 亿元。轨交：轨交：碳纤维复材在轨交领域处于试点萌芽期，拓展可达空间广阔。随着渗透率的不断提升，预计 2025 年仅国内轨交碳纤维市场将超 37 亿元，碳纤维复材进入应用快速放量期。风险提示：风险提示：碳纤维复材工艺优化及降本进度不及预期；国产碳纤

5、维复材导入航空航天等高端产业进度不及预期；轨交等行业对碳纤维复材应用的导入不及预期。-10%-5%0%5%10%15%20%-032021-07沪深300 行业专题 机械设备 2/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 内容目录内容目录 1.碳纤维复材是轻量化关键材料，设计及制造降本是推动应用的核心.5 1.1.碳纤维复材性能优异，产业链上各环节的加工具有高附加值.5 1.2.碳纤维复材的设计和制造降本空间大，是扩大应用的核心环节.7 2.碳纤维复材：2021 年全球规模约 200 亿美元，我国约占其中五成.8 2.1.碳纤维&中间制品：2021 年全球规模 34

6、亿美元，我国约占其中四成.8 2.2.碳纤维复材：2021 年全球规模约 200 亿美元，我国约占其中五成.10 3.碳纤维预浸料：碳纤维复材产业链中的核心环节.11 4.碳纤维复材重要细分应用领域分析及空间测算.13 4.1.民用航空：预计未来 20 年间，平均每年我国碳纤维复材市场规模约 130 亿元.13 4.2.风电：2025 年全球风电领域碳纤维复材市场空间约 140 亿元规模.14 4.3.轨交：预计 2025 年中国轨交用碳纤维复材市场空间将超 37 亿元.16 5.一致盈利预测及相对估值.20 6.风险提示.20 XZOZ3W2V2UmOsQ9P9R6MoMmMnPpNfQoO

7、vMjMrRvMbRnNzQwMmQvMuOrMoQ 行业专题 机械设备 3/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 图表目录图表目录 图 1：概括而言，复合材料成型即指将一维纤维固结成三维形状的过程（图为采用缠绕成型工艺制造碳纤维复材管）.6 图 2：全球范围内，预浸铺放、缠绕与拉挤、混配模成型、预制体等是制造树脂基碳纤维复合材料的主流工艺.6 图 3：碳纤维复合材料生产流程.6 图 4：原丝、碳纤维、预浸料、碳纤维复合材料价格及增值幅度.6 图 5：据江苏恒神招股书中分析，碳纤维复材最大的成本空间是在复材结构件的设计和制造工艺上.7 图 6：采用有限元对复合材料车体在静力载荷下的垂向

8、变形进行数值模拟.7 图 7：采用有限元对钻削碳纤维复合材料构件的过程进行模型，得到了钻孔过程中温度的仿真图.7 图 8：RTM 成型工艺示意图.8 图 9：2021 年，全球碳纤维及中间制品需求为 11.8 万吨，同比增长 10.4%.9 图 10：航空航天领域碳纤维及中间制品销售均价最高（2021 年，单位为美元/kg）.9 图 11：全球碳纤维及中间制品规模下游中，航空航天、风电叶片、体育休闲分别占35%、16%、15%（价值量）.9 图 12：2021 年，我国碳纤维总需求为 6.2 万吨，同比增长 27.7%.10 图 13：我国碳纤维及中间制品规模下游中，体育休闲、风电叶片、碳碳复

9、材、航空航天分别占 33%、26%、10%、10%（价值量）.10 图 14：全球碳纤维复材市场规模下游中，航空航天、体育休闲、碳碳复材、风电叶片分别占 46%、20%、14%、5%（价值量）.11 图 15：全球不同行业碳纤维复材均价间的梯度，较原材料均价间的梯度更大（2021年，单位为美元/kg）.11 图 16：我国碳纤维复材市场下游中，体育休闲、航空航天、碳碳复材、风电叶片分别占 37%、31%、11%、8%（价值量）.11 图 17：我国航空航天领域碳纤维复合材料的价格明显更高（2021 年，单位为美元/kg）.11 图 18：碳纤维在飞机结构材料中的用量不断提升.13 图 19：波

10、音 787 外壳大量使用碳纤维材料，占比约 50%.13 图 20：风电叶片呈现大型化、轻量化的趋势，加速了碳纤维的应用.15 图 21：风电叶片结构分析.16 图 22：轨道交通车辆结构材料代际更迭.17 行业专题 机械设备 4/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表 1：碳纤维复合材料性能优异，是轻量化的关键材料之一.5 表 2：2021 年，全球碳纤维复材市场规模约 200 亿美元，不同下游复材均价梯度较原材料均价梯度更大，体现了不同领域复材设计&制造附加值的差异.11 表 3：预计未来 20 年间，平均每年我国民航飞机中碳纤维复材市场规模为 19.3 亿美元.14 表 4：碳

11、纤维和玻璃纤维力学性能对比.15 表 5：全球风电企业碳纤维复合材料叶片的应用.15 表 6：碳纤维复合材料在风电叶片的具体应用.15 表 7：2025 年，全球风电行业用碳纤维复材市场空间预计将超 20 亿美元.16 表 8：轨道交通车辆结构材料对比分析.17 表 9：国内轨道交通装备开始应用 CFRP 材料.18 表 10：碳纤维复合材料与常用金属材料的力学性能对比.19 表 11：2025 年，中国轨交用碳纤维市场空间将超 37 亿元.19 表 12：碳纤维行业上市公司一致盈利预测及估值（股价数据截至 2022 年 8 月 30 日收盘）.20 行业专题 机械设备 5/21 请务必阅读正

12、文之后的信息披露和法律声明 1.碳纤维复材是轻量化关键材料，设计及制造降本是推动碳纤维复材是轻量化关键材料，设计及制造降本是推动应用的核心应用的核心 1.1.碳纤维复材性能优异，产业链上各环节的加工具有高附加值碳纤维复材性能优异，产业链上各环节的加工具有高附加值 碳纤维复合材料性能优异，是轻量化的关键材料之一。碳纤维复合材料性能优异，是轻量化的关键材料之一。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。复合材料中不同材料互为基体或增强体，在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料。碳纤维复合材料碳纤维复合材料（也称碳纤

13、维增强复合材料，Carbon Fiber-reinforced Polymer，CFRP）是由碳纤维作为增强是由碳纤维作为增强材料的一种高性能复合材料，材料的一种高性能复合材料，而在基体材料选择上，以树脂基、碳基使用最多。据赛奥碳纤维统计，2021 年全球碳纤维复合材料中，树脂基+碳基市场份额超过80%。碳纤维复合材料具有比强度高、比重小、比模量高、抗疲劳性能及耐腐蚀碳纤维复合材料具有比强度高、比重小、比模量高、抗疲劳性能及耐腐蚀性能优异等特点，兼具纺织纤维的柔软可加工性，是轻量化的关键材料，性能优异等特点，兼具纺织纤维的柔软可加工性，是轻量化的关键材料，率先应用于航空航天、风电、高端装备制造

14、等领域。表表 1 1：碳纤维复合材料性能优异，是轻量化的关键材料之一：碳纤维复合材料性能优异，是轻量化的关键材料之一 材料类型 密度/(g/cm3）拉伸强度/Mpa 比强度/(103Nm/kg)拉伸模量/Gpa 比模量/(103Nm/kg)高强度钢 双相钢 DP400/700 7.87 700 89 207 26 相变诱导塑料钢 TRIP450/800 7.87 800 102 207 26 铝合金 马氏体强化超高强钢 7.878 1200 153-加工硬化 5182-h24 2.7 310 115 70 49 时效硬化 6111-T62 2.7 360 133 70 49 镁合金 AZ91

15、1.8 240 133 45 25 玻纤复材 玻纤复材（单向）1.85 960 512 39 21 碳纤复材 碳纤复材（单向）1.63 1240 761 215 132 资料来源：姜立业等-碳纤维复合材料在轻量化的应用和前景，德邦研究所 预浸料铺放是最成熟的碳纤维复合材料成型工艺，随着应用下游拓宽，缠绕预浸料铺放是最成熟的碳纤维复合材料成型工艺，随着应用下游拓宽，缠绕拉挤、预制体等工艺涌现。拉挤、预制体等工艺涌现。概括而言，复合材料成型即指将一维纤维固结成三维形状的过程，是复合材料工业的发展基础和条件，由于碳纤维复合材料结构成型与材料成型同时完成，所以碳纤维复合材料有时也直接指碳纤维复合材料部

16、件/制品。从 2021 年全球树脂基碳纤维复合材料需求的成型工艺来看，预浸料铺放、缠预浸料铺放、缠绕与拉挤、混配模成型、预制体绕与拉挤、混配模成型、预制体是当前最主流的工艺，按以上成型工艺生产的树脂基碳纤维复合材料的重量占比分别为重量占比分别为 28.8%、36.1%、12.3%、7.2%，合计达，合计达84%，其中：预浸料铺放是最成熟的成型工艺，是航空航天复合材料首选的成型工艺；缠绕拉挤随着碳纤维复材在风电与气瓶中应用的增长而跃升为占比第一的工艺；预制体随着光伏热场碳碳复材的应用而成为主流工艺之一。预浸料铺放：预浸料铺放：实用性最广、应用经验最成熟的材料形态及成型工艺。以预浸料为材料、以自动

17、铺放或手工铺贴为层合工艺、以热压罐为固结工艺的航空航天复合材料工艺是基础，其核心优势是“高纤维含量”、“均匀其核心优势是“高纤维含量”、“均匀浸润”与“低孔隙率”。浸润”与“低孔隙率”。几乎所有应用均会首先采用此工艺，然后在应用过程中再摸索特点，发现更高效简化工艺，如风电梁帽的开发历史，从预浸料铺放过渡到厚重织物成型，再到拉挤板材。缠绕拉挤：缠绕拉挤：复合材料的经典成型工艺，主要优点主要优点是工艺简洁，主要缺点是工艺简洁，主要缺点是只能制作回转体及型材，不能制造型面复杂的结构。是只能制作回转体及型材，不能制造型面复杂的结构。随着风电与气瓶应用的增长，缠绕与拉挤工艺超越了预浸料铺放工艺，占比上升

18、至第一。预制体：预制体：近几年成为主要工艺之一，目前在碳碳复材中发展迅速，主要由 行业专题 机械设备 6/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 光伏炉所需的热场碳碳复材的快速发展而推动的。图图 1：概括而言，复合材料成型即指将一维纤维固结成三维形状的：概括而言，复合材料成型即指将一维纤维固结成三维形状的过程（图为采用缠绕成型工艺制造碳纤维复材管）过程（图为采用缠绕成型工艺制造碳纤维复材管）图图 2：全球范围内，预浸铺放、缠绕与拉挤、混配模成型、预制体：全球范围内，预浸铺放、缠绕与拉挤、混配模成型、预制体等是制造树脂基碳纤维复合材料的主流工艺等是制造树脂基碳纤维复合材料的主流工艺 资料来

19、源：明阳科技官网，德邦研究所 资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所（注：为了便于统计，赛奥碳纤维将碳基复材算到了树脂基类别，即树脂基碳纤维复合材料实际包括树脂基+碳基，若无特别说明，本报告中引用赛奥碳纤维的数据均按此口径）预浸料是多种成型工艺使用的重要中间材料，碳纤维产业链每一级的加工技预浸料是多种成型工艺使用的重要中间材料，碳纤维产业链每一级的加工技术含量高、附加值高。术含量高、附加值高。从碳纤维复合材料的制造流程来看，预浸料是热压罐、模压、卷制、缠绕等多种工艺中极其重要的中间材料，它的制造方法主要是将连续整齐平行的碳纤维牵引，通过与树脂基体充分浸润收卷成卷材，相应的碳纤维整体产业链为“原丝“原

20、丝-碳纤维碳纤维-碳纤维织物碳纤维织物-预浸料预浸料-复合材料”复合材料”。据江苏恒神招股书，“同一品种原丝的售价约 40 元/kg，碳纤维约 180 元/kg，预浸料约 600 元/kg，民用复合材料约在 1000 元以下/kg，汽车复合材料约 3000 元/kg，航空复合材料约 8000 元/kg。”在碳纤维产业链中，不同阶段产品价格均有较大幅度增值，各阶段的加工制造技术是关键。图图 3：碳纤维复合材料生产流程：碳纤维复合材料生产流程 图图 4：原丝、碳纤维、预浸料、碳纤维复合材料价格及增值幅度：原丝、碳纤维、预浸料、碳纤维复合材料价格及增值幅度 资料来源：光威复材招股书，德邦研究所整理

21、资料来源：江苏恒神股份有限公司公开转让说明书，德邦研究所 40%40%29%26%27%36%15%12%12%7%0%20%40%60%80%100%201620182021预浸铺放缠绕拉挤混配模成型预制体其他350%233%67%400%1233%0%200%400%600%800%1000%1200%1400%0200040006000800010000原丝碳纤维预浸料民用复合材料汽车复合材料航空复合材料价格（元/公斤）较上一级的增值幅度（右轴）行业专题 机械设备 7/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 1.2.碳纤维复材的设计和制造降本空间大，是扩大应用的核心环节碳纤维复材的

22、设计和制造降本空间大，是扩大应用的核心环节 碳纤维复合材料结构件的设计和制造环节具有最大的降本空间，是扩大下游碳纤维复合材料结构件的设计和制造环节具有最大的降本空间，是扩大下游应用的核心环节。应用的核心环节。1996 年美国先进民用飞机新材料专业委员会编制的下一代民用运输机用的新材料中提到“材料成本实际上仅占复合材料构件总成本的材料成本实际上仅占复合材料构件总成本的8%10%，开发下一代民用运输机工艺的一个基本准则是低成本制造的可能性。”。江苏恒神招股书中也指出，“通过对碳纤维复合材料的成本结果分析，最大的成最大的成本空间是在复合材料结构件的设计和制造工艺上”本空间是在复合材料结构件的设计和制

23、造工艺上”。复合材料制造工艺的低成本化，应用技术的低成本化，是碳纤维复合材料扩大应用不可或缺的重大环节。本本节将重点介绍碳纤维复材设计及制造环节的关键技术及壁垒。节将重点介绍碳纤维复材设计及制造环节的关键技术及壁垒。图图 5：据江苏恒神招股书中分析，碳纤维复材最大的成本空间是在复材结构件的设计和制造工艺上：据江苏恒神招股书中分析，碳纤维复材最大的成本空间是在复材结构件的设计和制造工艺上 资料来源：江苏恒神股份有限公司公开转让说明书，德邦研究所（1）碳纤维复合材料设计之初就需要综合结构设计、材料、工艺等多项技术 碳纤维复合材料与常规金属材料最显著的不同在于它的力学性能可以通过设碳纤维复合材料与常

24、规金属材料最显著的不同在于它的力学性能可以通过设计进行控制改变，因此，它在力学性能方面给设计人员提供了自由度。计进行控制改变，因此，它在力学性能方面给设计人员提供了自由度。金属材料结构设计人员可以直接使用材料部门提供的性能数据和传统的金属结构成型工艺进行设计，设计、材料和工艺三方面的技术人员可以分别完成各自领域的开发。而高性能碳纤维复合材料结构的研发必须由设计、材料、工艺三个领域的技术人员组成紧密配合的团队，相互协作共同努力才能完成。（2）有限元等计算机数值模拟技术，在设计及制造过程中均有关键作用 有限元模拟是一种重要的数值模拟方法，能够较好地模拟仿真材料在载荷或载荷与环境联合作用下的变形、损

25、伤与断裂过程，在碳纤维复合材料的设计及制造过程中均有重要应用。在设计过程中，在设计过程中，采用结构有限元分析的方法，可以对复合材料制品进行力学分析计算，获得满足设计要求的结构。在加工制造过程中，在加工制造过程中，以往的复合材料生产工艺参数依靠“试凑法”，要获得有用数据，需要做大量试验，从而导致大量的人力和物力浪费，增加了产品的成本。高效生产质量稳定的复合材料结构件的关键技术在于选择合适的工艺参数，制定合理的工艺方案，而数值模拟为优化工艺参数，深刻理解各种参数对成品质量的影响，提供了有效的技术手段。总的来说，计算机模拟分析在碳纤维复合材料的设计及制造中，起到了降低工艺成本、优化设计、缩短设计周期

26、及保证产品质量服务的关键作用。图图 6：采用有限元对复合材料车体在静力载荷下的垂向变形进行：采用有限元对复合材料车体在静力载荷下的垂向变形进行数值模拟数值模拟 图图 7：采用有限元对钻削碳纤维复合材料构件的过程进行模型，得：采用有限元对钻削碳纤维复合材料构件的过程进行模型，得到了钻孔过程中温度的仿真图到了钻孔过程中温度的仿真图 行业专题 机械设备 8/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 资料来源：王成雨等-碳纤维复合材料轨道车辆结构的设计分析，德邦研究所整理 资料来源：佟沐霖等-有限元技术应用于碳纤维复合材料切削加工研究现状，德邦研究所（3）低成本制造工艺的开发和应用 低成本的制造成

27、型技术在部件连接、整体成型、连续化成型、高效率成型等方面具有很高的技术壁垒。主要包括树脂传递模塑成型（RTM）、树脂膜融化成型（RFI）、真空灌注成型（VARI）等液体成型技术、共固化液体成型（co-LCM）技术、以热隔膜成型为代表的预成型技术等。举例来看，业内正积极探索的液体业内正积极探索的液体成型技术，其免除了将纤维制成预浸料，再切割成层片铺叠成预型件的过程，成型技术，其免除了将纤维制成预浸料，再切割成层片铺叠成预型件的过程，摆脱了大投资的热压罐，工艺易于实现自动化，具有生产周期短、劳动力成本低、环境污染少、制造尺寸精确、外形光滑、可制造复杂产品等优点。图图 8：RTM 成型工艺示意图成型

28、工艺示意图 资料来源：张胜男等-汽车用碳纤维复合材料的结构设计与加工工艺，德邦研究所（4）产业化、大规模生产技术 碳纤维复材生产工艺线长，单条生产线控制点都在 1000 个以上，各类参数间关联度极大，生产线启动往往需要 10 天以上产品质量才能稳定下来。工艺过程包括温湿度、浓度、黏度、流量、压力、转速、风速、电流等几千个参数，需要高精度的自动化监控和调节，其中一个环节出现问题，就会严重影响碳纤维复材产品的性能和质量的稳定。产业化生产工艺不成熟是目前导致碳纤维复材产品质量不稳定的主要原因。保障碳纤维复材长期连续、稳定、工业化生产的技术壁垒高。2.碳纤维复材：碳纤维复材：2021 年全球规模约年全

29、球规模约 200 亿美元，我国约亿美元，我国约占其中五成占其中五成 2.1.碳纤维碳纤维&中间制品：中间制品：2021 年全球规模年全球规模 34 亿美元，我国约占其中四成亿美元，我国约占其中四成 2021 年，全球碳纤维及中间制品市场规模约年，全球碳纤维及中间制品市场规模约 34 亿美元，航空航天、风电叶亿美元，航空航天、风电叶 行业专题 机械设备 9/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 片、体育休闲合计占下游的片、体育休闲合计占下游的 66%。据赛奥碳纤维统计，2008-2021 年，全球碳纤年，全球碳纤维及中间制品（预浸料维及中间制品（预浸料+织物）需求总重量织物）需求总重量

30、CAGR 为为 9.5%，2021 年达年达 11.8 万万吨，同比吨，同比+10.4%。价值量方面，。价值量方面，2021 年，全球碳纤维及中间制品市场规模为 34.0亿美元，分下游来看，航空航天、风电叶片、体育休闲占比分别为 35%、16%、15%，是最主要的三个应用领域。由于上世纪 70 年代出现的石油危机，碳纤维从此前的军用航空航天结构向民用飞机渗透，在工业领域也因轻量化需求得到了推广应用。根据市场规模与需求重量折算，全球碳纤维及中间制品的均价为 28.9 美元/kg，分下游来看，航空航天领域均价最高，达到 72.0 美元/kg，体育休闲、压力容器、汽车等领域均价相近，在 20-30

31、美元/kg 之间，风电叶片领域均价则相对较低，约 16.8 美元/kg。在航空航天和工业领域两种不同需求的推动下，碳纤维在航空航天和工业领域两种不同需求的推动下，碳纤维产生了两个不同的类型和发展方向，即以满足航空航天领域需求的高性能前提下产生了两个不同的类型和发展方向，即以满足航空航天领域需求的高性能前提下的低成本，和以满足工业领域需求的低成本下的高性能，应用领域广泛。的低成本，和以满足工业领域需求的低成本下的高性能，应用领域广泛。图图 9：2021 年，全球碳纤维及中间制品需求为年，全球碳纤维及中间制品需求为 11.8 万吨，同比增长万吨，同比增长 10.4%资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所

32、 图图 10：航空航天领域碳纤维及中间制品销售均价最高（：航空航天领域碳纤维及中间制品销售均价最高（2021 年，年，单位为美元单位为美元/kg）图图 11：全球碳纤维及中间制品规模下游中，航空航天、风电叶片、：全球碳纤维及中间制品规模下游中，航空航天、风电叶片、体育休闲分别占体育休闲分别占 35%、16%、15%（2021 年，年，价值量）价值量）资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所整理 资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所 2021 年，我国碳纤维及中间制品市场规模约年，我国碳纤维及中间制品市场规模约 14.7 亿美元，约占全球市场的亿美元，约占全球市场的四成。四成。2008-2021 年，我国碳

33、纤维及中间制品需求总重量 CAGR 为 15.5%，2021年达到 6.2 万吨。价值量方面，我们根据不同下游所需重量，以及各领域销售均价，计算得到 2021 年市场规模为 14.7 亿美元（注：此处与奥赛碳纤维报告中直接呈现的我国市场规模略有差异，为保持数据更好的一致性，我们使用了以上的计算方式），占全球市场的 43%；分下游来看，体育休闲、风电叶片、碳碳复材、分下游来看，体育休闲、风电叶片、碳碳复材、航空航天分别占航空航天分别占 33%、26%、10%、10%，合计约达八成，合计约达八成，其中碳碳复材特别受益于我国光伏产业的快速发展，在航空航天中的应用也有望随我国大飞机战略产业的发展而更快

34、提升。总体来看，一方面，我国内需市场大、工业门类众多，另一方面，我国大飞机、新能源汽车等高端产业正蓬勃发展，我国碳纤维产业具有相3.6 11.8 02468009200002.0 27.6 27.6 27.6 27.6 24.0 24.0 24.0 21.6 21.6 21.6 16.8 02040608035%16%15%8%7%6%5%航空航天风电叶片体育休闲压力容器混配模成型汽车碳碳复材建筑电子电器船舶电缆芯其他 行业专题 机械设备 10/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律

35、声明 当的降本潜力和广阔的应用前景。图图 12：2021 年，我国碳纤维总需求为年，我国碳纤维总需求为 6.2 万吨，同比增长万吨，同比增长 27.7%图图 13：我国碳纤维及中间制品规模下游中，体育休闲、风电叶片、：我国碳纤维及中间制品规模下游中，体育休闲、风电叶片、碳碳复材、航空航天碳碳复材、航空航天分别占分别占 33%、26%、10%、10%（2021 年，年，价值量）价值量）资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所整理 资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所测算 2.2.碳纤维复材：碳纤维复材：2021 年全球规模约年全球规模约 200 亿美元，我国约占其中五成亿美元，我国约占其中五成 2021 年

36、，全球碳纤维复材市场规模约年，全球碳纤维复材市场规模约 200 亿美元，不同下游复材均价梯度亿美元，不同下游复材均价梯度较原材料均价梯度更大，体现了不同领域复材设计较原材料均价梯度更大，体现了不同领域复材设计&制造附加值的差异。制造附加值的差异。据赛奥碳纤维统计，2021 年全球碳纤维复合材料中，树脂基+碳基市场份额超过 80%，而且其在报告中简化了表述，统一称为树脂基碳纤维复合材料，统计了全球、我国相应需求总重、市场规模、下游行业分布等数据。在 2.2 节中，我们以赛奥的统计数据为唯一来源，重点梳理碳纤维复材市场空间，且若无特殊说明，以“碳纤维复材”代指“以树脂基及碳基作为基体的碳纤维复合材

37、料”。2021 年，全球碳纤维年，全球碳纤维复材需求总重为复材需求总重为 18.2 万吨，市场规模约万吨，市场规模约 200 亿美元，分下游来看，亿美元，分下游来看，航空航天、体育休闲、碳碳复材、风电叶片价值量占比分别为 46%、20%、14%、5%，销售均价分别为 360、138、215、21 美元/kg，前三者分别是风电叶片销售均价的 17、7、10 倍，可见复杂结构的设计及制造附加值更高。2021 年我国碳纤维复材市场规模约年我国碳纤维复材市场规模约 108 亿美元，约占全球五成。亿美元，约占全球五成。据赛奥碳纤维，2021 年，我国碳纤维复材需求总重同比+28%为 9.7 万吨，市场规

38、模约为 699亿元，我们与全球市场统计单位保持统一，则折合约 108 亿美元，约占全球市场五成。下游体育休闲、航空航天、碳碳复材（热场材料）、风电叶片价值量分别占37%、31%、11%、8%。从均价来看，整体而言我国碳纤维复材与全球市场均价从均价来看，整体而言我国碳纤维复材与全球市场均价相近，但航空航天领域产品均价约是全球该领域均价的相近，但航空航天领域产品均价约是全球该领域均价的 3 倍，倍，或体现了国外在高端领域对我国一定的价格策略和技术封锁。我们认为，碳纤维在民用航空中的应用随我国大飞机产业逐渐崛起有望更快发展，且相关产品技术含量与附加值高，壁垒深厚；风电叶片受益于我国新能源产业蓬勃发展

39、正快速获得应用；而轨道交通是我国优势产业之一，碳纤维复材有很好的轻量化作用，行业正积极探索相关应用，未来有望起量。我们将在第三章重点分析碳纤维复材在以上行业的应用和空间。6.2 0123456733%26%10%10%5%4%4%体育休闲风电叶片碳碳复材航空航天压力容器混配模成型建筑电子电气汽车其他电缆芯船舶 行业专题 机械设备 11/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表表 2：2021 年，全球碳纤维复材市场规模约年，全球碳纤维复材市场规模约 200 亿美元，不同下游复材均价梯度较原材料均价梯度更大，体现了不同领域复材设计亿美元，不同下游复材均价梯度较原材料均价梯度更大，体现了不

40、同领域复材设计&制造附加值的差异制造附加值的差异 应用领域应用领域 全球全球 我国我国 市场规模市场规模 （亿美元）（亿美元）市场规模占比市场规模占比 需求重量需求重量 （万吨）（万吨）销售均价销售均价 （美元（美元/kg/kg）市场规模市场规模 （亿美元）（亿美元）市场规模占比市场规模占比 需求重量需求重量 （万吨）（万吨）销售均价销售均价 （美元（美元/kg/kg）航空航天航空航天 91.491.4 45.6%45.6%2.52.5 360360 33.133.1 30.8%30.8%0.30.3 10771077 体育休闲体育休闲 39.339.3 19.6%19.6%2.92.9 13

41、8138 40.040.0 37.2%37.2%2.72.7 149149 碳碳复材碳碳复材 28.228.2 14.1%14.1%1.31.3 215215 11.411.4 10.6%10.6%1.11.1 105105 风电叶片风电叶片 10.710.7 5.3%5.3%5.15.1 2121 8.98.9 8.3%8.3%3.53.5 2626 汽车 10.5 5.2%1.5 72 2.6 2.4%0.2 105 压力容器 8.1 4.0%1.7 48 3.2 3.0%0.5 70 混配模成型 4.4 2.2%1.6 27 1.8 1.7%0.5 40 建筑 3.1 1.5%0.7 4

42、8 2.7 2.5%0.4 70 电子电气 1.7 0.8%0.3 55 1.7 1.6%0.2 81 船舶 1.3 0.6%0.2 57 0.4 0.3%0.0 81 电缆芯 0.7 0.3%0.2 41 0.4 0.3%0.1 58 其他 1.2 0.6%0.3 48 1.3 1.2%0.2 70 合计合计 201201 100%100%1818 110110 107.6107.6 100%100%1010 112112 资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所整理（注：1、人民币-美元汇率按 6.5 人民币/美元计算；2、碳碳复材对应我国的热场材料，下同）图图 14：全球碳纤维复材市场规模下游中

43、，航空航天、体育休闲、：全球碳纤维复材市场规模下游中，航空航天、体育休闲、碳碳复材、风电叶片分别占碳碳复材、风电叶片分别占 46%、20%、14%、5%（2021 年，年，价值量）价值量）图图 15：全球不同行业碳纤维复材均价间的梯度，较原材料均价间：全球不同行业碳纤维复材均价间的梯度，较原材料均价间的梯度更大（的梯度更大（2021 年，单位为美元年，单位为美元/kg）资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所 资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所整理 图图 16：我国碳纤维复材市场下游中，体育休闲、航空航天、碳碳：我国碳纤维复材市场下游中，体育休闲、航空航天、碳碳复材、风电叶片分别占复材、风电叶片分别占

44、37%、31%、11%、8%（2021 年，年，价值价值量）量）图图 17：我国航空航天领域碳纤维复合材料的价格明显更高（：我国航空航天领域碳纤维复合材料的价格明显更高（2021年，单位为美元年，单位为美元/kg）资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所 资料来源：赛奥碳纤维，德邦研究所整理 3.碳纤维预浸料：碳纤维复材产业链中的核心环节碳纤维预浸料：碳纤维复材产业链中的核心环节 碳纤维预浸料作为一种最常使用的中间体材料，其性能稳定优异，已逐渐成46%20%14%5%5%航空航天体育休闲碳碳复材风电叶片汽车压力容器混配模成型建筑电子电气船舶其他电缆芯360827485557414

45、80031%37%11%8%2%航空航天体育休闲碳碳复材风电叶片汽车压力容器混配模成型建筑电子电气船舶电缆芯其他6809001200 行业专题 机械设备 12/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 为碳纤维复材的主要工艺之一。随着上游碳纤维和树脂生产工艺和性能的优化，以及下游碳纤维复材的蓬勃发展，碳纤维预浸料行业的市场规模也在不断扩大，由 2017 年的 18.04 亿元增长至 2021 年的 45.94 亿元，CAGR 为 26.33%，保持了较高的市场增速。虽然碳纤维复合材料在整体性能和应用上显

46、示出很大优势，但高性能预浸料缺乏对基础材料的研发，目前国内普遍使用的航空级预浸料仍主要依赖进口，鲜少有自主知识产权的高性能预浸料系统，而对基础材料的研究是预浸料系统研究的奠基石，其决定了对碳纤维复材制品的最终性能。如何保证碳纤维的品质和树脂基体的高性能与功能化是预浸料基础材料研究的聚焦点。而预浸料行业的另一关注点则是其性能验证，考察预浸料产品在工艺和制品上的应用往往从指标验证开始，当预浸料产品性能达到使用要求后，再深层次地对其可靠性进行验证。高端体育器材作为碳纤维预浸料验证的先锋，在指标验证上发挥着重要作用。目前，国内的多家企业立足于预浸料系统研发和产品验证。其中，晋飞科技的产品主要涉及高端体

47、育领域，中航复材主要集中供应给航空航天领域，光威复材的预浸料业务主供风电领域，恒神股份的预浸料业务应用于航空航天、民用客机以及新能源汽车领域。中航中航复材：国内航空预浸料和航空部件制造的领头羊，碳纤维复材赛道上的复材：国内航空预浸料和航空部件制造的领头羊，碳纤维复材赛道上的核心卡位企业。核心卡位企业。主要从事复合材料原材料（高性能树脂及预浸料、蜂窝及芯材）、复合材料构件的研制、生产、销售和服务，是我国航空复合材料研发工程化的核心力量。其预浸料种类繁多，主要涉及环氧、双马、聚酰亚胺等多种高性能树脂，广泛应用于飞机主、次承力结构部件，如用于机翼和尾翼制造的 QY 9511/QY 9611/5429

48、 双马预浸料、用于航空发动机冷端结构的 BMP316 聚酰亚胺预浸料等。截至 2021 年底，其包括碳纤维预浸料在内的航空工业复材预浸料产品营收规模达到 35.53 亿元。光威复材光威复材：风电用预浸料的龙头供应商。：风电用预浸料的龙头供应商。专业从事碳纤维、碳纤维织物、碳纤维预浸料、碳纤维复合材料制品及碳纤维核心生产设备的研发、生产与销售的高新技术企业，拥有碳纤维行业全产业链布局。光威复材的碳纤维预浸料产品主要是提供给风电行业的风电用碳纤维预浸料，在 2021 年的业务收入中碳纤维预浸料业务收入 3.59 亿元，相对光威复材的碳纤维及碳纤维织物产品，碳纤维预浸料业务在光威的经营中占比较少。晋

49、飞科技：晋飞科技：高端体育用预浸料供应商高端体育用预浸料供应商。晋飞科技业务涉及轨道交通、医疗器械、工业装备、体育休闲等高壁垒、高粘性、高附加值领域。其自主研发高水平的预浸料生产技术，可实现宽面密度范围（20gsm600gsm）的预浸料加工，晋飞科技生产的预浸料用途广泛，主要用于高端体育器材和轨道交通领域，其开发的ST012 系列碳纤维预浸料主要应用于钓鱼竿、高尔夫球杆等高端体育休闲领域，主要面向全球顶级体育器材制造商日本 SHIMANO、MIZUNO 等。而其自主开发的 ST007 阻燃系列预浸料主要应用于轨道交通领域，其规格符合轨道交通EN45545 阻燃标准。江苏恒神：江苏恒神：多系统、

50、多领域预浸料供应商多系统、多领域预浸料供应商。预浸料产品主要应用于航空航天、交通、新能源、建筑补强、工业等领域。航空航天领域方面，其开发的 EH918 高 行业专题 机械设备 13/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 温中模预浸料已经完成自动化铺丝工艺验证，并完成后压力框复合材料部件交付。针对风电、光伏、新能源汽车领域，江苏恒神提高了在新能源汽车复合材料领域HF10J-24K 碳纤维和 EV101 系列预浸料材料的供应能力，持续保持该领域内材料供应的领先优势；公司开发的 HF30F-12K（T700 级）碳纤维在 2021 年迅速实现对国外同等产品的替代工作，在风电碳板、光伏坩埚材料

51、、氢能材料等领域实现应用。体育休闲市场方面，江苏恒神积极支持高端体育自行车制造商，开发的EM123 系列预浸料为客户提供优质稳定的产品质量保证和供应。截至 2021 年底，恒神股份的碳纤维预浸料营收规模为 3.90 亿元。4.碳纤维复材重要细分应用领域分析及空间测算碳纤维复材重要细分应用领域分析及空间测算 4.1.民用航空：预计未来民用航空：预计未来 20 年间，平均每年我国碳纤维复材市场规模约年间，平均每年我国碳纤维复材市场规模约130 亿元亿元 碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料，在飞机结构材料中的用量不碳纤维复合材料是大型整体化结构的理想材料，在飞机结构材料中的用量不断提升。断提升

52、。由于具有轻质量、高强度、抗疲劳、耐腐蚀、成型工艺性良好、成本低等特点，碳纤维复合材料在航空装备上的大量应用可有效提高性能、减轻结构重量、降低运营成本、增强市场竞争力，因此在飞机结构中的应用越来越多。从从 20 世纪世纪80 年代开始，碳纤维复合材料开始应用在客机上的非承力构件，年代开始，碳纤维复合材料开始应用在客机上的非承力构件，在早期的 A310、B757 和 B767 上，碳纤维复合材料的占比1仅为 5%-6%；随着技术的不断进步，碳纤维复合材料逐渐作为次承力构件和主承力构件应用在客机上，逐渐作为次承力构件和主承力构件应用在客机上，其质量占比也开始逐步提升，到 A380 时，复合材料占比

53、达到 23%；而 B787 和 A350 中，复合材料的用量达到了 50%以上，有更多部件使用碳纤维，例如机头、尾翼、机翼蒙皮等，使用量大大提升。在我国国产客机中，在我国国产客机中，据中国商飞转载人民日报报导，C919使用的复合材料占到飞机结构重量的使用的复合材料占到飞机结构重量的 12%，与中俄合作研制的，与中俄合作研制的 280 座远程宽体客座远程宽体客机机 CR929 复合材料使用比例有望超过复合材料使用比例有望超过 50%，其中复合材料主要就是碳纤维复合材料，以下测算我国民航飞机使用的碳纤维复材市场规模。图图 18：碳纤维在飞机结构材料中的用量不断提升：碳纤维在飞机结构材料中的用量不断

54、提升 图图 19：波音：波音 787 外壳大量使用碳纤维材料，占比约外壳大量使用碳纤维材料，占比约 50%资料来源：碳纤维复合材料产业化发展和应用，德邦研究所 资料来源：微信航空知识，德邦研究所 据波音公司指出，在过去十年间，全球航空业的增长中大约 25%来自中国，这一趋势将在未来 20 年内持续下去。波音公司预测，未来 20 年中国航空公司将购买 6450 架单通道飞机和 1590 架宽体机。我们测算相应的碳纤维复材用量合计3.6 万吨，平均每年 1788 吨，若按 2.2 中统计的我国航空航天领域碳纤维复材单价 1077 美元/kg 算，每年市场规模约 19.3 亿美元，对应约 130 亿

55、人民币市场规模。1 此类占比应指碳纤维材料重量占飞机中结构重量的比例，而非指碳纤维材料重量占整架飞机自重的比例 B7671A3201A3405B7777A3305A38023B78723A35023059412014单架飞机碳纤维用量（吨）行业专题 机械设备 14/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 表表 3：预计未来：预计未来 20 年间，平均每年我国民航飞机中碳纤维复材市场规模为年间，平均每年我国民航飞机中碳纤维复材市场规模为 19.3 亿美元亿美元 客机类型客机类型 未来未来 2020 年预计交付数量年预计交付数

56、量 （架）（架）空重空重 （吨）（吨）结构重量占比结构重量占比 碳纤维复材占结构重碳纤维复材占结构重量的比例量的比例 未来未来 2020 年碳纤维复材总用量年碳纤维复材总用量（吨）（吨）平均每年用量平均每年用量 （吨）（吨）平均每年市场规模平均每年市场规模 （亿美元）（亿美元）单通道客机 6450 41（参考了波音 737-800）30%12%9520 476 5.1 宽体客机 1590 110（参考了波音 787-8）30%50%26235 1312 14.1 合计合计 35755 1788 19.3 资料来源：波音官网，中国商飞，德邦研究所测算（注：结构重量占比、碳纤维复材占结构重量的比例

57、为我们的估计值）业内公司介绍业内公司介绍 光威复材：光威复材：主要从事高性能碳纤维及复合材料研发和生产，现已发展成为我国民用及军用碳纤维行业的龙头企业。2021 年，公司碳纤维及织物、碳梁、预浸料分别实现收入 12.8、8.1、3.6 亿元，占总营收的比例分别为 48.9%、31.0%、13.8%。回顾其在航空航天领域的发展历程，光威复材自 2002 年开始研制碳纤维；2005 年成为国内第一家实现碳纤维工程化企业，并开始了碳纤维的航空应用验证；经过三年数万个样次大量试验验证，至 2008 年初步实现航空用碳纤维国产化目标；2012 年公司开始研制 T800 级碳纤维；2015 年进一步开发了

58、航空登机梯，向高端碳纤维复合材料的发展。据公司招股书，其 GQ3522（T300 级）产品在航空、航天等高端领域已应用十余年，为型号用国产碳纤维的主要供应商。目前，光威复材正着力推动 T800 级系列碳纤维产业化，是其储备并验证多年、尚未正式批产的下一代航空装备用主力材料。4.2.风电：风电：2025 年全球风电领域碳纤维复材市场空间约年全球风电领域碳纤维复材市场空间约 140 亿元规模亿元规模 由于轻质和高强度的特点，碳纤维复合材料是目前满足风电叶片由于轻质和高强度的特点，碳纤维复合材料是目前满足风电叶片性能性能要求的要求的最佳选择最佳选择之一之一。传统风电叶片广泛采用的玻璃纤维复合材料，其

59、抗拉强度为10002000MPa，密度在 2.5g/cm3左右，性能已经趋于极限。相对之下，碳纤维复合材料抗拉强度高达 30005000MPa,密度仅有 1.6g/cm3。除了轻质和高强度外，碳纤维复材还具有高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性。此外，通过采用气动效率更高的薄翼型和增加叶片长度，能提高风能利用率和年发电量，从而降低综合使用成本。尤其是近年来碳纤维行业采用大丝束碳纤维拉挤梁片工艺以降低成本，大丝束碳纤维及其复合材料价格下降，使得碳纤维在风电叶片领域用量急剧增加。表表 4：碳纤维和玻璃纤维力学性能对比：碳纤维和玻璃纤维力学性能对比 抗拉强度（抗拉强度（Mpa）弹性模量（弹

60、性模量（Gpa）密度（密度（g/cm3）热膨胀系数热膨胀系数（1/）软化温度（软化温度（）玻璃纤维 10002000 7090 约 2.5 5*10-6 约 1000 碳纤维 30005000 200400 约 1.6 1.5*10-6 约 3000 资料来源：玻纤产业网，维基百科，汽车材料网，德邦研究所 碳纤维复合材料较多应用在风电叶片的关键部位，如主梁帽、蒙皮表面、叶碳纤维复合材料较多应用在风电叶片的关键部位，如主梁帽、蒙皮表面、叶片根部等。片根部等。由于碳纤维价格比较高，考虑到叶片的制造成本，碳纤维只应用到叶片的一些关键部位。其中，主梁帽是风电叶片主承力结构的重要组成，将碳纤维应用于此可

61、以最大限度的发挥其高刚性的特点，最大限度地减重而不过多地增加 行业专题 机械设备 15/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 成本；蒙皮表面整体使用碳纤维，可以降低作用在内支撑梁上的受力和扭矩；碳纤维应用于叶片根部时，不仅可以提高根部材料的断裂强度和承载强度，使施加在螺栓上的动态载荷减少，还可以增加根部法兰处的螺栓数量，从而增加叶片和轮毂连接处的静态强度和疲劳强度。目前 24K 及以上的碳纤维已经部分应用于叶片梁帽、叶根、蒙皮全表面，未来碳纤维及其复合材料在风电叶片领域必将广泛使用。风电叶片呈大型化和轻量化趋势，加速体现了碳纤维复合材料巨大的替换优势。叶片的扫风面积和叶片长度的平方成正

62、比，发电功率随着叶片大型化会得到迅速加强。同时，随着长叶片捕风能力的增强，可以减少同等规模下所需的机组数量，降低风电项目的成本。目前玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限，难以解决尺寸增大带来的刚性不足的问题，而碳纤维可实现轻量化效果，同时保持了更加有益的刚性和强度。荷兰戴尔弗理工大学研究表明，一个旋转直径为 120 米的风机的叶片，由于梁的质量超过叶片总质量的一半，梁结构采用碳纤维，和采用全玻纤的相比，重量可减轻 40左右，刚度则是玻璃纤维复合材料叶片的 2 倍。在发展更大功率风电机组和更长转子叶片时，为了既进一步减少叶片质量，又同时满足强度与刚度要求，采用性能更好的碳纤维复合材料是未来风电叶片的

63、必然趋势。图图 20：风电叶片呈现大型化、轻量化的趋势，加速了碳纤维的应用：风电叶片呈现大型化、轻量化的趋势，加速了碳纤维的应用 图图 21：风电叶片结构分析：风电叶片结构分析 资料来源：周宏-碳纤维的十六个主要应用领域及近期技术进展(二)，德邦研究所整理 资料来源：许淳瑶、葛立超等-风力发电现状及叶片组成与回收利用综述，德邦研究所 表表 5：全球风电企业碳纤维复合材料叶片的应用：全球风电企业碳纤维复合材料叶片的应用 表表 6：碳纤维复合材料在风电叶片的具体应用：碳纤维复合材料在风电叶片的具体应用 企业企业 叶片长度及机叶片长度及机组功率组功率 应用部位应用部位 材料材料 应用部位应用部位 应

64、用效果应用效果 Vestas 44m/3MW 梁帽 全碳纤维 主梁帽 使叶片的重量明显降低，并且提升叶片的刚度 Gamesa 42.5m/2MW 44m/2MW、62m 梁帽 预浸碳纤/预浸玻璃纤维交替 LM 61.5m/5MW 梁帽和后缘 碳纤和玻纤混合 蒙皮表面 提高叶片抗压和抗拉的能力，缓解环境对叶片的腐蚀 GEC 48.5m 梁帽 全碳纤维 Nordex 44m/2.5MW 56m/5MW 梁帽 全碳纤维 叶根部分 提升根部材料的断裂强度和承接强度，降低根部螺栓的压力 使螺栓数量增多，巩固叶片与轮毂链接处的性能，提升静态强度和疲劳强度 NEG 40m/1.5MW 梁帽 木质材料于碳纤维

65、混合 Dewind 40m/2MW 梁帽 全碳纤维 Repower 40m/2MW 梁帽 碳纤维和玻璃纤维混合 防雷系统 叶片前后缘经过特殊设计，使叶片高效避免雷击，保障叶片相关性能 GmbH 56.5m/5MW 梁帽/叶根 全碳纤维 靠近叶尖部分 降低重量，降低轮毂上的负载 通过相关方法和措施，可以使叶片振动方向和强度得到保证 MTorres 40m 梁帽 全碳纤维预浸料 美国能源部 9m 蒙皮全表面 碳纤维和玻璃纤维混合 南通东泰 2MW 梁帽 全碳纤维 中复连众 39.2m/2MW 梁帽 全碳纤维 资料来源：赛瑞研究，德邦研究所 资料来源：贾效博-碳纤维复合材料在风电叶片中的应用研究，德

66、邦研究所 行业专题 机械设备 16/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 2025 年，全球风电行业碳纤维复材市场空间预计约年，全球风电行业碳纤维复材市场空间预计约 140 亿元规模。亿元规模。全球迫切降低碳排放量前提下，风能将成为全球最大清洁能源之一。叠加风机叶片大型化、轻量化的趋势，全球风电行业碳纤维市场空间仍将保持较快增长。目前碳纤维复材在风电行业使用渗透率约在 25%，随着渗透率的逐步提升，叠加全球风电装机量高速增长。到 2025 年，预计全球风电行业碳纤维复材市场空间预计将达 20.7亿美元，对应约 140 亿人民币市场规模。表表 7：2025 年，全球风电行业用碳纤维复材市

67、场空间预计将超年，全球风电行业用碳纤维复材市场空间预计将超 20 亿美元亿美元 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 全球风电新增装机量（GW）92.5 100.6 102.4 105.7 119.4 风电相关碳纤维复材用量（吨）50800 58967.08 66691.28 80313.93 103684.1 渗透率（%）25%27%30%35%40%碳纤维复材单位价格（美元/千克）21.1 21 20.5 20 20 全球风电用碳纤维复材市场空间（亿美元）10.7 12.4 13.7 16.1 20.7 资料来源：2021 年全球碳纤维复合材料市场报告，SANDIA，G

68、WEC，国家新材料测试评价平台复合材料行业中心，塞奥，德邦研究所测算 光威复材：国内军民融合碳纤维龙头企业发力风电碳梁领域。光威复材：国内军民融合碳纤维龙头企业发力风电碳梁领域。光威复材是国内最早实施碳纤维国产化事业的民营企业，打破西方国家垄断及封锁，是我国航空航天领域碳纤维主力供应商。目前，风电领域成为我国碳纤维领域需求的关键力量，以碳梁为代表的新能源风电叶片应用场景成为公司深入民用领域的主要抓手。为继续拓展碳梁业务，2019 年 7 月，光威复材与内蒙古包头相关政府、丹麦维斯塔斯公司等签署协议，在包头建设“万吨级碳纤维产业化项目”。包头一期产线 4000 吨，预计 2022 年建成投产，产

69、品为低成本民用碳纤维，主要面向碳梁等领域。澳盛科技：澳盛科技：成立于 2002 年，是一家专注碳纤维及其复合材料制品设计、研发、生产、销售于一体的高新技术企业，致力于碳纤维的推广和应用，是碳纤维行业的十大知名企业。澳盛科技成立之初，从事纺织化纤生产和销售，2006 年进行产品转型升级，转向碳纤维复合材料行业。当前，澳盛科技的碳纤维复合材料在运动休闲、建筑和桥梁加固、医疗器械、3C 电子、风机叶片等行业具有自身独特优势，并在汽车、轨道交通、工业装备、新能源等领域进行前瞻性研究，业务涵盖碳纤维编织、预浸、拉挤、缠绕、模压及其他异形件加工等领域。公司共建有 6 个技术平台，并和中科院宁波所、苏州大学

70、进行产学研合作。2020 年，澳盛科技成为国内首个碳纤维用量超万吨的企业，在国际上排名前列。4.3.轨交：预计轨交：预计 2025 年中国轨交用碳纤维复材市场空间将年中国轨交用碳纤维复材市场空间将超超 37 亿元亿元 铁路车辆近铁路车辆近 200 年发展历史中，车体结构随材料发展不断迭代。年发展历史中，车体结构随材料发展不断迭代。铁路车辆发展的近 200 年中，车体结构随材料的发展经历了木制车体结构、碳钢车体结构、不锈钢车体结构、铝合金车体结构和新型轻量化复合材料车体结构等几个阶段1：（1）最早的铁路车辆采用木制车体，底架和车身均由木材制成。木制车体结构安全性和稳定性都无法得到保障，但在轨道交

71、通领域却持续了几乎 100 年。（2）钢材质阶段经历了碳素钢、耐候钢到不锈钢的材料发展过程，主要因其耐候性能的提高及工艺技术的不断成熟，能够实现车体质量更轻、可靠性更高和寿命更长。（3）随着铝合金大型中空挤压型材的开发及焊接技术的改进，组装和焊接件的数量减少，用工量减少 40%，车体自重较钢制车体降低 30%。（4）碳纤维复合材料具有比铝合金更高的比强度、更优异的耐腐蚀性和耐疲劳性能，通过合理优化结构设计，减重效果可达 30%以上，可实现增速节能；通过一体化成型工艺设计，可以减少零件连接，降低用工量，提高制造效率和工艺 1 康兴东-铁路客车车体结构材料的演变与展望 行业专题 机械设备 17/2

72、1 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 稳定性，提升安全可靠性。表表 8：轨道交通车辆结构材料对比分析：轨道交通车辆结构材料对比分析 图图 22：轨道交通车辆结构材料代际更迭：轨道交通车辆结构材料代际更迭 碳素钢碳素钢 耐候钢耐候钢 不锈钢不锈钢 铝合金铝合金 碳纤维复合材碳纤维复合材料料 密度（kg/m3)7.78.0 2.7 1.8 抗拉强度（Mpa）363500 127177 27903100 耐腐蚀性 较差 良好 较优 优 优 车体质量 1 080.9 0.50.7 0.5 0.35 材料成本 1 1.2 1.3 1.5 34 制造成本 1 1 1 2 3.54 生产模具 不需要

73、不需要 不需要 不需要 需要 牵引能耗 1 0.9 0.56 0.46 0.34 抗疲劳性能 1 10 15 20 100 资料来源：李明高、张丽娇-轨道交通装备复合材料应用现状及发展趋势展望，德邦研究所，注：车体质量、制造成本、牵引能耗、抗疲劳性能均以碳素钢为基准 资料来源：李明高、张丽娇-轨道交通装备复合材料应用现状及发展趋势展望，德邦研究所 碳纤维复合材料使用渗透率逐步提升，从非承载件向主承载件渗透。碳纤维复合材料使用渗透率逐步提升，从非承载件向主承载件渗透。目前碳纤维复合材料在轨道交通车辆应用的技术路径主要从非承载件如顶板、侧墙、座椅、内饰灯到次承载件如设备舱、前端头罩、司机室外壳再到

74、主承载件如转向架、车体、车钩缓冲等。（1）车头与司机室。）车头与司机室。湖南省复合材料工程术中心研发与制造的复合材料车头端盖,已经成功应用于“蓝箭”动车组和“中华之星”高速列车。1（2）中间车车体。）中间车车体。中车青岛四方机车车辆股份有限公司 2018 年 9 月发布了CETROVO 新一代碳纤维地铁车辆,其车体与司机室均使用碳纤维复合材料制成。2（3）转向架。）转向架。英国 ELG 公司研制生产一种 CFRP 转向架构架，性能比 GFRP（玻璃纤维）更加优越。中车南京浦镇车辆有限公司 2016 年试制了 209P 转向架,用 CFRP 实现了批量装车运行考核,目前已安全运营超过 100 万

75、公里。3（4）其他零部件。）其他零部件。德国福伊特公司研制 CFRP 过渡车钩,结构极其紧凑,总质量仅为钢铁过渡车钩的 50；中车长春轨道客车股份有限公司使用碳纤维复合材料做成车顶,性能可以和传统车顶基本保持一致,质量仅为传统车顶的 50左右。除此之外,碳纤维复合材料在车厢内饰件应用也非常广泛。主要的部位有车门、车窗、座椅、集便箱、卧铺、行李架、空调风道等。在地铁车辆的轨线设施中，电缆支架、疏散平台、DCI500V 供电轨的支座及防护构件、复合轨枕等部位均有碳纤维复合材料的参与。4 14引自肖守讷、江兰馨等-复合材料在轨道交通车辆中的应用与展望 行业专题 机械设备 18/21 请务必阅读正文之

76、后的信息披露和法律声明 表表 9：国内轨道交通装备开始应用：国内轨道交通装备开始应用 CFRP 材料材料 车型车型/机构机构 应用部位应用部位 应用说明应用说明 中车青岛四方 车头罩 CFRP 材质，抗冲击性能和力学性能优良，阻燃性能 S4 级 中车株洲所 智能轨道快运系统 司机室头罩为纤维构件 中车青岛四方/恒神 设备舱裙板 相比铝合金減通30%，抗冲击性能优异阳燃性能达 到 S3，SR2，ST2 级（DIN5510-2），车体油漆划格达 到 1 级水平 中车青岛四方 设备舱 CFRP 材质，使设备舱减重 35%，可承受振动、地面效应 及风沙冲击和高温，高湿、风雪侵蚀 上海晋飞 座椅外包围

77、GFRP 材质，局部碳纤维补强，蛋量泧经 座椅部件 CFRP 材质，模压成型，增加强度，减重 35%设备舱 CFRP 材质，较铝合金减重 35%裙板、底板 碳纤维与芳纶纤维复合，采用蜂窝夹芯，增加强度 过渡板、轮架体、渡板支撑体 CFRP 材质。较铝合金减重 40%司机室操作台 CFRP 材质。较铝合金减重 40%，热压缩成型工艺制作 梯子 CFRP 材质，空心结构，减重约30%威盛 高铁轮架体 CFRP 材质，强度高，重量仅800g，比钢材减重 80%英特力 高铁车外壳 CFRP 材质，强度高，仅为传统车身重量的 60%深圳地铁北延线 导流罩 CFRP 材质 资料来源：新材料在线，德邦研究所

78、 碳纤维复合材料可以满足轨道交通车辆的多重设计指标，具有高强度、高模碳纤维复合材料可以满足轨道交通车辆的多重设计指标，具有高强度、高模量、耐疲劳等特点。量、耐疲劳等特点。碳纤维复合材料具有高强度、高模量、耐疲劳性能好、低密度、蠕变量小和耐腐蚀等多种综合性能，可以满足轨道交通车辆的对高力学强度、减振降噪、碰撞吸能、耐疲劳、耐环境腐蚀等的要求1。（1）比强度好，比模量高。）比强度好，比模量高。碳纤维复合材料的比强度约为铝合金的 7.3 倍，比模量约为铝合金的3.2倍，用碳纤维复合材料制作轨道车辆部件可在保证强度、刚性的同时有效减轻车体重量，降低能耗。（2）耐疲劳性能好。一）耐疲劳性能好。一般铝合金

79、或钢材的疲劳强度约为静态强度的 50%，而碳纤维复合材料则高达 90%，因此其可以应用在经常受交变载荷作用的轨道车辆，从而大大提高部件的安全性和稳定性。（3）耐腐蚀性能好。）耐腐蚀性能好。碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性，能很好地解决室外湿热、盐雾等恶劣环境对金属等材料产生的腐蚀问题，从而延长车辆使用寿命，降低维修成本。（4）尺寸稳定性好。）尺寸稳定性好。碳纤维复合材料的热膨胀系数几乎为 0，常温下是负值，所以在正常的使用温度范围内尺寸相对比较稳定，不会因温度的急剧变化而产生明显形变。轨道车辆车体结构材料正在更迭，碳纤维复材有望成为下一代主导材料。轨道车辆车体结构材料正在更迭，碳纤维复材有望成

80、为下一代主导材料。传统列车车身最初广泛采用普通碳素钢、耐候钢、不锈钢，到现在“复兴号”广泛应用铝合金，车身质量重，能源消耗大，不利于列车的运转和提速。此外，金属易受腐蚀，需要定期维护，增加了运营成本。据复材网报道，与采用钢、铝合金等传统金属材料相比，新一代碳纤维地铁车辆的车体、司机室、设备舱分别减重 30%以上，转向架构架减重 40%，整车减重 13%，而且强度高、刚性大、维护成本低；车头罩加工时可以大面积成型为流线型外形，大大降低风阻。列车采用碳纤维复 1 资料来源于李明高、张丽娇-轨道交通装备复合材料应用现状及发展趋势展望 行业专题 机械设备 19/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律

81、声明 合材料车体能有效地减轻车体质量的同时，也提高了车体运行的平稳性和安全性，减少运行过程中产生的噪声，从而强化了乘客的体验感和舒适感。表表 10：碳纤维复合材料与常用金属材料的力学性能对比：碳纤维复合材料与常用金属材料的力学性能对比 材料材料 拉伸强度（拉伸强度（Mpa）拉伸模量（拉伸模量（Gpa）密度（密度（g/cm3）比强度比强度（N m kg-1）比比模量模量（N m kg-1）铝合金 420 72 2.8 150.0 25.7 不锈钢 820 195 7.93 103.4 24.6 碳钢 490 206 7.85 62.4 26.2 CFRP 1760 130 1.6 1100.0

82、81.3 资料来源：李明高、张丽娇-轨道交通装备复合材料应用现状及发展趋势展望，德邦研究所，注：CFRP 为“碳纤维增强复合材料”的英文缩写 预计预计 2025 年中国轨交用碳纤维复合材料市场空间将年中国轨交用碳纤维复合材料市场空间将超超 37 亿元亿元。相较于轨交行业庞大的市场空间，碳纤维复材在车体结构的应用仍处在产业发展早期阶段。庞大的存量市场叠加仍在持续成长的中国轨交行业，碳纤维复材在轨交行业的可拓展空间广阔。首先，我们根据国内城轨与动车数量，对应预测每年新增轨交数量，若碳纤首先，我们根据国内城轨与动车数量，对应预测每年新增轨交数量，若碳纤维复材使用率逐年提高，到维复材使用率逐年提高，到

83、 2025 年，年，以 30%的碳纤维复材使用率计算，每列动车组应用 100 吨、每列城轨应用 70 吨碳纤维复材，假设 2025 年碳纤维复材在轨交渗透率 10%，预计 2025 年中国轨交用碳纤维市场空间将超 37 亿元。表表 11：2025 年，中国轨交用碳纤维复合材料市场空间将年，中国轨交用碳纤维复合材料市场空间将超超 37 亿元亿元 2017 2018 2019 2020 2021 2022E 2023E 2024E 2025E 中国城市轨道交通数量（列）4871 5898 6178 8595 9658 10624 11580 12506 13382 增速 21.1%4.7%39.1

84、%12.4%10.0%9.0%8.0%7.0%城轨单列碳复材用量（吨）70 70 70 70 70 70 70 70 70 我国动车组保有量（列）2935 3256 3665 3918 4153 4361 4579 4762 4905 增速 10.9%12.6%6.9%6.0%5.0%5.0%4.0%3.0%动车单列碳复材用量（吨）100 100 100 100 100 100 100 100 100 碳纤维复材存量可达空间（万吨）63 74 80 99 109 118 127 135 143 每年增量碳纤维复材可达空间（万吨）10 6 19 10 9 9 8 8 渗透率（%）0.00%0.1

85、0%0.20%0.30%0.50%1.50%3.00%6.00%10.00%碳纤维复材使用量（吨）103.99 121 583.47 489.55 1325.565 2661.996 4989.744 7556.654 碳纤维复材单位价格（元/千克）500.0 500.0 500.0 500.0 500.0 500.0 500.0 500.0 500.0 中国轨交用碳纤维复材市场空间（万元）5199.5 6050 29173.5 24477.5 66278.25 133099.8 249487.2 377832.7 资料来源：2017 年2021 年铁道统计公报，2017 年2021 年城市轨

86、道交通车辆市场发展报告，2020 中国智慧轨道交通产业峰会，德邦研究所测算 晋飞科技晋飞科技:中国顶尖碳纤维复材方案提供商，承担轨道交通批量应用重任。中国顶尖碳纤维复材方案提供商，承担轨道交通批量应用重任。晋飞科技承接了各类轨道交通碳纤维复合材料部件，形成了一体化成型制备技术，实现了非承载、次承载到主承载部件国内设计、研发、生产应用。2021 年 1 月，世界首条高温超导高速磁浮工程化样车及试验线在四川成都正式启用，该样车由晋飞科技采用全碳复合材料轻量化车体、低阻力头型等新技术和新工艺制造，设计时速 620 千米，有望创造陆地交通速度新纪录，为远期向时速 1000 千米以上速度值的突破奠定基础

87、。被中国复合材料工业协会评为“2021 年度复合材料行业十大新闻”之首。恒神股份：国内碳纤维全产业链龙头进军轨道交通行业，签订国内第一份车恒神股份：国内碳纤维全产业链龙头进军轨道交通行业，签订国内第一份车体合同。体合同。公司同时具备湿法纺丝和干喷湿纺纺丝技术，且同时拥有原丝和碳丝的生产能力，是国内产品种类最齐全的碳纤维企业之一。2016 年 5 月，公司与中车长春轨道客车股份有限公司签订国内第一份研制碳纤维车体合同，标志着恒神股份开始进军轨道交通行业。2018 年 1 月，公司与中车长客公司研制出主承载结构均由碳纤维增强复合材料加工成型的轻轨车车体，较原金属车体减重 35%，并于2018 年

88、8 月在武汉东湖线实现商业运营。行业专题 机械设备 20/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 光威复材：国内碳纤维行业首家上市公司涉足轨道交通。光威复材：国内碳纤维行业首家上市公司涉足轨道交通。公司成立于1992年，是中国碳纤维行业第一家 A 股上市公司，国内第一家全面突破了 T300 级碳纤维工程规模制备，并成为航空集团的定点供货单位。目前公司表示预浸料业务会向轨道交通等领域发展。中国中国石化石化:中国最大的一体化能源化工公司中国最大的一体化能源化工公司之一之一，自主研发碳纤维助力轨道交自主研发碳纤维助力轨道交通。通。2022 年 2 月，上海石化自主研发生产的碳纤维近日成功应用于

89、广州地铁 18号线“湾区蓝”高速列车。运行数据显示，使用碳纤维复合材料的列车车头罩，性能完全符合运行条件，与同等模块的铝合金材料相比，可减轻重量达 35%-40%，有效助力列车减重提速。5.一致盈利预测及相对估值一致盈利预测及相对估值 表表 12：碳纤维行业上市公司一致盈利预测及估值（股价数据截至：碳纤维行业上市公司一致盈利预测及估值（股价数据截至 2022 年年 9 月月 7 日收盘）日收盘）证券代码证券代码 公司公司 市值市值 （亿元）（亿元）归母净利润（亿元）归母净利润（亿元）PEPE（倍）（倍）2021A2021A 2022E2022E 2023E2023E 2024E2024E 20

90、21A2021A 2022E2022E 2023E2023E 2024E2024E 600028.SH 中国石化 5,035 712 748 756 767 7.1 6.7 6.7 6.6 300699.SZ 光威复材 427 7.6 9.8 12.4 15.1 56 44 35 28 688295.SH 中复神鹰 397 2.8 5.2 8.0 11.1 142 76 50 36 600862.SH 中航高科 343 5.9 7.9 10.3 13.4 58 44 33 26 688598.SH 金博股份 284 5.0 6.7 8.8 11.6 57 42 32 25 300777.SZ

91、中简科技 202 2.0 4.8 6.9 8.3 101 42 29 24 832397.NQ 恒神股份 127 1.5-85-688033.SH 天宜上佳 118 1.7 3.3 5.1 6.5 67 36 23 18 PE 平均值 72 41 30 23 资料来源：Wind 一致预测，德邦研究所 6.风险提示风险提示 碳纤维复材工艺优化及降本进度不及预期；国产碳纤维复材导入航空航天等高端产业进度不及预期；轨交等行业对碳纤维复材应用的导入不及预期。行业专题 机械设备 21/21 请务必阅读正文之后的信息披露和法律声明 信息披露信息披露 分分析师析师与研究助理简介与研究助理简介 倪正洋，202

92、1 年加入德邦证券，任研究所大制造组组长、机械行业首席分析师，拥有 5 年机械研究经验，1 年高端装备产业经验，南京大学材料学学士、上海交通大学材料学硕士。2020 年获得 iFinD 机械行业最具人气分析师，所在团队曾获机械行业 2019 年新财富第三名，2017 年新财富第二名，2017 年金牛奖第二名，2016 年新财富第四名。分析师声明分析师声明 本人具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格，以勤勉的职业态度，独立、客观地出具本报告。本报告所采用的数据和信 息均来自市场公开信息，本人不保证该等信息的准确性或完整性。分析逻辑基于作者的职业理解，清晰准确地反映了作者的研究观 点，结论不

93、受任何第三方的授意或影响，特此声明。投资评级说明投资评级说明 Table_RatingDescription 1.投资评级的比较和评级标准：投资评级的比较和评级标准：以报告发布后的 6 个月内的市场表现为比较标准，报告发布日后 6 个月内的公司股价（或行业指数）的涨跌幅相对同期市场基准指数的涨跌幅；2.市场基准指数的比较标准：市场基准指数的比较标准：A 股市场以上证综指或深证成指为基准；香港市场以恒生指数为基准；美国市场以标普500或纳斯达克综合指数为基准。类类 别别 评评 级级 说说 明明 股票投资评股票投资评级级 买入 相对强于市场表现 20%以上；增持 相对强于市场表现 5%20%；中性

94、 相对市场表现在-5%+5%之间波动；减持 相对弱于市场表现 5%以下。行业投资评行业投资评级级 优于大市 预期行业整体回报高于基准指数整体水平 10%以上；中性 预期行业整体回报介于基准指数整体水平-10%与 10%之间；弱于大市 预期行业整体回报低于基准指数整体水平 10%以下。法律声明法律声明 本报告仅供德邦证券股份有限公司（以下简称“本公司”）的客户使用。本公司不会因接收人收到本报告而视其为客户。在任何情况 下，本报告中的信息或所表述的意见并不构成对任何人的投资建议。在任何情况下，本公司不对任何人因使用本报告中的任何内容 所引致的任何损失负任何责任。本报告所载的资料、意见及推测仅反映本

95、公司于发布本报告当日的判断，本报告所指的证券或投资标的的价格、价值及投资收入可 能会波动。在不同时期，本公司可发出与本报告所载资料、意见及推测不一致的报告。市场有风险，投资需谨慎。本报告所载的信息、材料及结论只提供特定客户作参考，不构成投资建议，也没有考虑到个别客户特殊 的投资目标、财务状况或需要。客户应考虑本报告中的任何意见或建议是否符合其特定状况。在法律许可的情况下，德邦证券及其 所属关联机构可能会持有报告中提到的公司所发行的证券并进行交易，还可能为这些公司提供投资银行服务或其他服务。本报告仅向特定客户传送，未经德邦证券研究所书面授权，本研究报告的任何部分均不得以任何方式制作任何形式的拷贝、复印件 或复制品，或再次分发给任何其他人，或以任何侵犯本公司版权的其他方式使用。所有本报告中使用的商标、服务标记及标记均为 本公司的商标、服务标记及标记。如欲引用或转载本文内容，务必联络德邦证券研究所并获得许可，并需注明出处为德邦证券研究 所，且不得对本文进行有悖原意的引用和删改。根据中国证监会核发的经营证券业务许可，德邦证券股份有限公司的经营范围包括证券投资咨询业务。