碳纤维行业产业链(上、下游及关联产业)状况分析

第二章 中国碳纤维行业产业链(上、下游及关联产业)状况分析

第一节 碳纤维行业产业链图谱

碳纤维的产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程，包含预氧化、炭化、预浸料等多个过程。碳纤维工艺复杂，涉及多种设备，生产条件要求严格，整个工艺流程中涉及技术参数控制点3000-5000个。从全产业链来看，中游是核心环节，技术、资金、设备、产品质量门槛高。

图表：中国碳纤维行业产业链图谱

资料来源：网络公开资料整理

第二节 上游产业发展状况分析

上游主要为化工原材料供应环节，从石油、煤炭、天然气等经过提炼、氨化等一系列流程后得到丙烯腈。原料装置主要集中在中石化和中石油所属企业，代表公司：上海石化。

以聚丙烯腈基碳纤维为例。丙烯腈原材料丰富易得，可从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制备得到。由于国内新增产能不断释放，2014-2022年我国丙烯腈进口量逐年下降，出口量不断上升。2022年丙烯晴表观消费达270万吨，进口为10.4万吨，出口达到21.7万吨。随着山东海江、浙江石化等新产能陆续释放，国内自给率不断提升。

从历史价格看，丙烯腈价格基本与原油价格走势相一致，近年来波动幅度明显减弱。此外，随着国内近年来丙烯腈产能释放，国产丙烯腈价格从原来高于进口价逐渐趋近于与进口相一致。

第三节 下游产业发展状况分析

碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合，形成碳纤维复合材料，最后由各种成型工艺得到下游各领域需要的最终产品。

一、碳纤维应用之航空航天

航天领域如飞机、火箭对材料轻量化的追求，早已达到以克为计量单位的程度，在安全的基础上不断追求更轻。用碳纤维制造的飞机，可以大幅节约能耗，扩展飞行航程，提高载荷，提高灵活性，延长飞行寿命等。

美国早在1969年就已经把碳纤维复合材料用在了F-14A战斗机上，但由于工艺和造价的限制，当时仅仅使用了飞机自重1%用量的碳纤维。到了以F-22和F-35为代表的第四代战斗机，碳纤维的使用比例提升到飞机重量的24%和36%。发展到今天，X-47B、“神经元”、“雷神”等几个型号的无人机上，碳纤维的使用比例高达90%。

民用飞机领域，在早期A310、B757和B767上，碳纤维复合材料占比仅为5%-6%，随着技术的不断进步，至A380时，复合材料占比达到23%，最新的B787和A350机身上，复合材料的用量达到50%。

据中研普华产业院研究报告《2024-2028年中国碳纤维行业供需分析及发展研究报告》分析：未来20年预计客运量将以年均4%的速度增长，民用航空方面碳纤维行业将有很大的发展空间。

二、碳纤维应用之风电叶片

风电叶片是风电机组将风能转化为机械能的关键部件。叶片结构和用材会直接影响风能的转换效率，是风机获取更高风电机组利用小时数和实现经济效益的基础。从风电叶片结构来看，其主要由增强材料(梁)、夹芯材料、基体材料、表面涂料及不同部分之间的结构胶组成。叶片80%成本来自于原材料，而60%原材料成本来自于纤维材料：增强纤维与基体树脂。

碳纤维将逐步替代玻璃纤维。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维风叶比传统玻璃纤维风叶轻20%-30%。大丝束碳纤维由于其减重、耐腐蚀性，性能优于传统材料，随着技术和成本的突破，碳纤维逐步成为风电叶片、梁的主要材料。

大风机背景下，叶片直径屡创新高，风电叶片直径和风塔高度大型化成主要趋势。叶片直径的增长意味着更大的扫风面积，可有效增强捕风能力，从而带动发电效率的提升。从叶片直径来看，2013-2015年，105、110和111米的叶片替代了原来的93米叶片，成为行业主流。2016年和2017年，115米和121米叶片是绝对主力叶型。2018年，121米叶片占领了大部分市场，131米叶片也开始批量生产。目前新增装机的平均直径已超过120米。

三、碳纤维应用之体育休闲

碳纤维在体育休闲市场中，主要应用于高尔夫球杆、曲棍球棍、网球拍、钓鱼竿、自行车架、滑雪板、赛艇等高端体育休闲领域。这些应用同样主要基于碳纤维的轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等特点。例如碳纤维复合材料制作的高尔夫球杆比金属杆减重近50%，碳纤维自行车较铝材减重40%且实现更高的车架精度。钓鱼竿、球拍、滑雪板、高尔夫球杆等体育用品的碳纤维多使用大丝束碳纤维(≥24K)。体育休闲是国内碳纤维应用的强势领域，中国主导的体育休闲器材，大约占据全球的90%因为疫情的原因，大家有更多时间投入在体育休闲中，这带动了器材较高速的增长。可以说体育休闲领域是中国碳纤维复合材料市场的压舱石。

更多关于行业未来投资前景规划及相关数据分析，可以点击查看中研普华产业院研究报告《2024-2028年中国碳纤维行业供需分析及发展研究报告》。