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建筑材料行业深度:碳纤维新领域,低空经济蓄势腾飞

建筑建材2024-03-28闫广、王逸枫德邦证券X***
建筑材料行业深度:碳纤维新领域,低空经济蓄势腾飞

低空经济政策东风已至,万亿级市场蓄势待发。低空经济定义指以距正下方地平面垂直距离在1000米以内的空域(实际需要可延伸至3000米)为依托的经济活动,包括民用有人驾驶、无人驾驶航空器,以及载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动,和辐射带动的相关领域。1)中央政策东风已至:23年12月中央经济工作会议首提低空经济,低空经济被列为战略性新兴产业,24年3月政府工作报告提及打造低空经济等新增长引擎,低空经济战略高度上升;23年12月中国民航局发布《国家空域基础分类方法》,新增G、W类非管制空域,释放空域资源,助力低空经济走向规范发展。2)各地方政府积极响应加码政策:24年全国26个省份政府工作报告提及发展低空经济,深圳、珠海、合肥、芜湖、苏州等城市明确制定了低空经济高质量发展实施方案,有望加快低空经济在政策端、产业链、基础设施和应用领域的发展速度。据新华社,2023年我国低空经济规模超5000亿元; 而根据中国民用航空局,2025年中国低空经济的市场规模预计将达到1.5万亿元,2035年有望达到3.5万亿元。当前国内低空经济发展仍面临顶层设计存在不足、机制较为僵硬、市场应用开发不足以及技术方面的痛点。我们认为,23年中央经济工作会议以来低空经济站上战略新高度,产业发展趋势较为明显,在政策推动下各类痛点有望得到逐步解决。 eVTOL产业验证加速,上游碳纤维受益。eVTOL是低空经济的重要载体之一,在飞行安全性、环保性、体验舒适性等方面较传统飞行器具有显著优势。碳纤维是eVTOL主要机身结构材料,满足轻量化和高强度要求。当前主流eVTOL设计方案均采用碳纤维作为主要机身结构材料,其复合材料使用量上超过90%的复合材料为碳纤维。从复材应用场景来看,约有75-80%用于结构部件和推进系统,其次为横梁、座椅结构等内部应用占12-14%,电池系统、航空电子设备和其他小型应用占8-12%。国内当前头部eVTOL制造商亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等公司公布的设计方案来看,机身结构均采用碳纤维复材,小鹏汇天旅航者X2的旋翼桨叶和起落架也采用碳纤维复材。我们测算,单台eVTOL对碳纤维需求在100-400kg之间,根据Cirium睿思誉数据,截止23年5月全球eVTOL订单约为6300架,假设在2030年前全部释放,有望拉动千吨级需求。 产业链利好事件频出,eVTOL产业验证不断提速。近期亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等头部eVTOL制造商在试飞、新签订单、适航认证等方面利好消息不断,我们认为标志着产业链发展正式提速,大规模商用后将对上游材料及整个低空经济产业链形成积极带动作用。适航认证是民用飞行器商业化的前提和基础,我们认为,在当前低空经济战略高度上升、中央及地方支持政策陆续出台背景下,后续eVTOL取证流程有望加速。 投资建议:当前低空经济载体之一的无人机已在物流、农业等领域实现小范围应用,我们认为随着当前政策支持下低空经济加速推广,有望打开更多潜在应用场景,如观光旅游、巡检、应急救援以及市内交通领域。我们认为,前期碳纤维下游领域纵深拓展受限主要受价格较高影响,而23年碳纤维大小丝束价格多次阶梯式下调,下游产业验证有望打开,为上游碳纤维带来增量贡献。建议关注:吉林化纤(公司产品已被亿航智能试用);吉林碳谷(国内最大的原丝供应商);中复神鹰(民用高性能碳纤维龙头,产能扩张进行时,成长确定性强);光威复材(军用碳纤维龙头,产品已应用于无人机结构件,可用于eVTOL相关场景)。 风险提示:低空经济政策不及预期、原材料价格大幅上涨、新产品开发不及预期。 1.低空经济政策东风已至,万亿级市场蓄势待发 根据国家发改委直属中国发展改革报社,“低空”定义指距正下方地平面垂直距离在1000米以内的空域,根据不同地区特点和实际需要可延伸至3000米。而低空经济,就是以这部分空域为依托的经济活动,包括民用有人驾驶、无人驾驶航空器,以及载人、载货及其他作业等多场景低空飞行活动,和辐射带动的相关领域。 图1:低空经济下的城市空中交通系统生态 图2:低空经济与通用航空的关系 低空经济产业链条长,应用场景丰富。产业链上游为原材料与核心零部件领域,包括碳纤维等航空级材料,以及芯片、锂电池、飞行控制系统等核心零部件和系统;产业链中游主要包含装备制造和配套运维服务;产业链下游为各种应用场景,涵盖通航制造、物流、旅游、农业、应急救援、商贸、教育等多个行业领域。 图3:低空经济产业链 23年低空经济中央战略高度提升,定位为经济新增长引擎。从09年低空经济概念首次在国内提出以来,21年低空经济正式上升至国家层面,23年12月首次被中央经济工作会议提及,并于24年3月首次写入政府工作报告,作为新质生产力的代表之一,低空经济战略高度上升至新台阶。 表1:国内低空经济政策发展阶段 表2:中央部委层面对低空经济的相关政策及表述时间中央部委政策/会议 空域资源利用率提升,助力低空经济走向规范发展。23年12月中国民航局发布《国家空域基础分类方法》,依据航空器飞行规则和性能要求、空域环境、空管服务内容等要素,将空域划分为A、B、C、D、E、G、W等7类,其中,A、B、C、D、E类为管制空域,G、W类为非管制空域。新增非管制空域释放空域资源,打开低空飞行管制,并让地方政府可深度参与空域规划,为低空经济的发展腾飞提供了政策基础。 图4:中国空域基础分类 中央号召下,各地方政府积极响应加码政策。据重庆市纪委监委,2024年全国26个省份的政府工作报告中提到要发展低空经济,深圳、珠海、合肥、芜湖、苏州等城市明确制定了低空经济高质量发展实施方案,有望加快低空经济在政策端、产业链、基础设施和应用领域的发展速度。 表3:各城市关于低空经济相关政策城市时间政策/会议 低空经济或走试点+推广路径,上海与深圳发展靠前。中国民航局副局长韩钧在24年2月28日国新办举行的新闻发布会上表示将推动打造若干低空经济发展的示范区。目前来看,上海和深圳在顶层设计、产业集群、基础设施等方面发展较为领先。以深圳为例, 1)产业集群:粤港澳已形成以深圳为核心的无人机产业集群,有大疆创新、美团、哈瓦国际和中信海直等标杆企业。22年深圳市无人机产值已达750亿,仅南山区一区便贡献超550亿元,占全国50%以上。 2)基础设施:福田区启动共建全国首个“低空经济生态融合产业园”,盐田区建有全国首个UAM城市空中交通融合运行综合保障基地,培育产业发展的基础完备。 3)政策:深圳多数区级政府均提出促进低空经济产业高质量发展相关政策,23年12月深圳发布《深圳市支持低空经济高质量发展的若干措施》,在引培低空经济链上企业(补贴为主)、鼓励企业技术创新(补贴为主)、扩大低空飞行应用场景(低空物流+通航短途运输+城市空中交通)、完善产业配套环境(基础设施、人才引进等)做详细规划,并压实各方主体责任。 4)应用:峰飞科技已完成全球首条跨海跨城eVTOL航线首飞,从深圳至珠海仅需20分钟。此条航线从eVTOL技术、基础设施搭建、航线规划、空域协调、空中交通数字化监管等全方位进行了实践和验证,预将起到示范作用,成为中国低空经济的重要里程碑,吸引更多招商引资与政策扶持。 图5:深圳无人机产业发展情况 图6:23年1-10月深圳低空经济产业生态成果 低空经济万亿级市场待启动。据新华社,2023年我国低空经济规模超5000亿元;而根据中国民用航空局,2025年中国低空经济的市场规模预计将达到1.5万亿元,2035年有望达到3.5万亿元。 图7:中国无人机累计飞行时间(万小时) 图8:中国低空经济的市场规模(万亿元) 战略高度提升后,有望推动顶层设计等痛点逐步解决。当前国内低空经济发展仍面临顶层设计存在不足、机制较为僵硬、市场应用开发不足以及技术方面的痛点。我们认为,23年中央经济工作会议以来低空经济站上战略新高度,产业发展趋势较为明显,在政策推动下各类痛点有望得到逐步解决。 表4:我国低空经济发展痛点分类内容 2.eVTOL产业验证加速,上游碳纤维受益 电动垂直起降飞行器(Electric Vertical Take-off and Landing,简称eVTOL)是低空经济的重要载体之一,在飞行安全性、环保性、体验舒适性等方面较传统飞行器具有显著优势。 表5:eVTOL实现大规模商用前需满足的七大性能特征性能 碳纤维是eVTOL主要机身结构材料,满足轻量化和高强度要求。碳纤维在航空航天领域应用较为成熟,凭借其质轻、高强度、高模量、耐腐蚀等优良性能,在保证材料强度的情况下能够有效减小机身重量,提升飞行器的性能和经济效益,实现对传统金属材料的替代。据张洪《eVTOL的性能特征、关键技术与发展瓶颈探究》,eVTOL生产成本主要是电池成本与复合材料制造等,运行成本主要包括拥有成本分摊、飞行成本和维护成本三项。 图9:复合材料在空中汽车中的主要应用 主流eVTOL设计方案均采用碳纤维作为主要机身结构材料。根据中国复合材料工业协会引用Stratview数据,空中汽车其复合材料使用量上,超过90%的复合材料为碳纤维,剩下约10%为玻纤。从复材应用场景来看,约有75-80%用于结构部件和推进系统,其次为横梁、座椅结构等内部应用占12-14%,电池系统、航空电子设备和其他小型应用占8-12%。而国内当前头部eVTOL制造商亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等公司公布的设计方案来看,机身结构均采用碳纤维复材,小鹏汇天旅航者X2的旋翼桨叶和起落架也采用碳纤维复材。 表6:部分eVTOL设计方案碳纤维应用 图10:亿航智能亿航AAV示意图 图11:小鹏汇天旅航者X2示意图 单台eVTOL对碳纤维需求在100-400kg之间,有望拉动千吨级需求。目前设计参数较为公开的eVTOL有亿航AAV和盛世龙,其主要设计区别在于搭载人数的不同,导致其最大起飞重量差异较大。为了测算单台设备对于碳纤维的需求,我们做如下核心假设: 1)锂电池方面,根据财联社引用高工锂电发布的《中国eVTOL电池市场前景调研分析报告》,eVTOL对电池高比能、高功率、安全性、快充及长寿命等的要求较电动汽车更高。目前eVTOL电池能量密度已达285Wh/kg,显著高于乘用车三元电池和乘用车铁锂电池。23年10月《绿色航空制造业发展纲要(2023-2035年)》中提出要加快满足电动航空器使用需求和适航要求的400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产的进度,以及500Wh/kg级产品小规模验证进度。我们以超长续航问界Ultra锂电池作为参考,假设在电池能量100kWh、能量密度400Wh/kg情况下,2人座eVTOL电池自重约250kg(假设5人座电池能量随最大起飞重量同比例提升)。 2)根据中国复材工业协会,eVTOL使用复合材料占其自重可达70%以上,且其中超90%复合材料是碳纤维。我们合理假设单台eVTOL复材重量占其机身结构重量比例为70%,碳纤维复材占全部复材比例为90%,且碳纤维:树脂比例为7:3,则单台eVTOL碳纤维需求量约在97-363kg之间。 3)根据全球航空数据咨询机构Cirium睿思誉数据,截止23年5月全球未来空中交通领域订单约为8000架,其中商务电动飞机1700架,其余为eVTOL订单约为6300架,假设订单在2030年前全部释放,则预计为碳纤维带来600-2300吨增量需求。 表7:eVTOL对碳纤维需求示意性测算 产业链利好事件频出,eVTOL产业验证不断提速。近期亿航智能、小鹏汇天、峰飞航空等头部eVTOL制造商在试飞、新签订单、适航认证等方面利好消息不断,我们认为标志着产业链发展正式提速,大规模商用后将对上游材料及整个低空经济产业链形成积极带动作用。 表8:部分eVTOL制造企业近期重要动态公司类型时间 图12:全球首条跨海跨城eVTOL航线的公开首次演示飞行 图13:23年8月小鹏汇天旅航者X2飞越湘江 适航认证是民用飞行器商业化的前提和基础。适航审查是中国民航局代表公众利益,面向工业部门