碳纤维产业现状、市场规模、上下游产业链全景分析及发展趋势预测

一、定义及分类 碳纤维是由有机纤维经过碳化及石墨化处理得到的微晶石墨材料纤维，其含碳量在90%以上，具备强度高、质量轻、耐腐蚀、耐高温等优点，被誉为“新材料之王”，广泛应用于航空航天、汽车、体育休闲、建筑、电子电器、压力容器等多个领域。根据原丝类型，碳纤维可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中，PAN基碳纤维由于生产工艺相对简单，产品力学性能优异，用途广泛，占据了主流地位。 二、行业政策 1、主管部门和监管体制 碳纤维行业属于化学纤维制造业，主管部门为中华人民共和国工业和信息化部原材料工业司，行业自律机构为中国化学纤维工业协会。其中，中华人民共和国工业和信息化部原材料工业司，承担碳纤维行业管理工作，研究国内外原材料市场情况并提出建议。中国化学纤维工业协会主要任务是在企业和政府部门间起桥梁和纽带作用，反映企业的愿望和要求，传达政府的意图，协助政府推行经济政策法规和完善行业管理等。 2、行业相关政策 近年来，国家及地方政府出台了一系列关于碳纤维及碳纤维复合材料的产业支持政策，推动了碳纤维行业蓬勃发展，持续引导并进一步提升碳纤维材料重点品种的关键生产和应用技术，促进碳纤维及其复合材料的开发，提升行业产业化水平，推进产能提升，进一步拓展碳纤维材料的应用领域。其中，工信部于2019年工信部发布的《重点新材料首批次应用示范指导目录（2019年版）》中，将高强、高强中模、高模型碳纤维等列为关键战略材料，为碳纤维生产技术的提升和产业化的推进提供了保障。2024年1月工信部等部门发布的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中，提出发展高性能碳纤维、先进半导体等关键战略材料等，为碳纤维行业的未来发展指明了方向。一系列利好政策持续落实，为碳纤维行业的发展提供了有力的保障和支持。 三、发展历程 我国的碳纤维行业起步于20世纪60年代，几乎和日美等国家同时起步，但由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题，发展缓慢。同时，日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断，我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，在较长的一段时间内发展止步不前，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。2000年以来，国家加大对于碳纤维领域自主创新的支持力度，将碳纤维列为重点研发项目。伴随着国家政策的大力扶持，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破，产业化程度快速提升，应用领域不断扩大，地区上目前已形成以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。2005年，中国科学院合肥物质科学研究院在碳纤维制备方面取得重要进展，实现了碳纤维的国产化，多家企业也开始投资碳纤维技术研发和生产，碳纤维行业进入产业化阶段。到2019年，国内碳纤维产业规模迅速扩大至千亿级别，相关产业链也逐步完善。目前，中国已成为全球最大的碳纤维生产国之一，并在多个领域取得了重要成果。 四、行业壁垒 1、技术壁垒 碳纤维制备工艺技术复杂，涉及化学、材料学、力学等多个学科领域。从原丝制备到碳纤维生产的每一步工艺都有较高的技术要求，需要精确控制各种工艺参数。此外，碳纤维复合材料的制造技术也较为复杂，需要长期的工艺技术研发和经验积累。因此，新进入者需要具备较高的技术实力和研发投入，才能突破技术壁垒。 2、资金壁垒 碳纤维的研发投入高、生产设备昂贵，叠加研发和认证周期长，在初期会造成较大的现金流压力。 而较早进入行业的企业，不仅可以实现技术和规模的积累，还可以与下游客户形成较高的粘性，较难被新进入者超越。整体看，碳纤维行业的投资门槛较高，高资金壁垒使得大量企业较难进入。 3、品牌和渠道壁垒 碳纤维行业已有一些知名品牌，如日本东丽、美国赫氏等。这些企业在市场上拥有较高的知名度和美誉度，对新进入者构成了一定的品牌壁垒。此外，碳纤维应用领域广泛，需要建立完善的销售渠道和服务网络，这也对新进入者构成了一定的渠道壁垒。 4、认证壁垒 某些应用领域对碳纤维产品的质量和性能要求较高，需要通过一系列国际标准和行业认证。这些认证过程繁琐、周期长，需要企业具备完善的质量管理体系和产品检测能力。对于新进入者来说，通过这些认证需要付出较大的成本和时间，构成了进入壁垒。 五、产业链 1、行业产业链分析 碳纤维产业链上游原材料主要包括聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘胶纤维等。这些原材料从石油、煤炭、天然气等化石燃料中提取出来，通过一系列化学反应和加工而成。其中，聚丙烯腈原丝是碳纤维的主要原料，其质量和性能对碳纤维的生产至关重要。中游则是碳纤维的制造环节，包括原丝的生产、碳化、石墨化等工艺过程。下游是碳纤维的应用领域，主要包括风电、体育休闲、航空航天、汽车、建筑、电子电器等多个行业。碳纤维行业产业链如下图所示： 2、行业领先企业分析 （1）中复神鹰碳纤维股份有限公司 中复神鹰碳纤维股份有限公司是一家专业从事碳纤维及其复合材料研发、生产和销售的国家高新技术企业。公司长期专注于高性能碳纤维创新研究，实现了高性能干喷湿纺碳纤维产业化关键技术突破，形成了覆盖高强型、高强中模型、高模型、高强高模型等不同类别碳纤维产品，主要产品型号包括SYT45S、SYT49S、SYT55S和SYM40等。2023年5月，神鹰西宁2.5万吨碳纤维基地全面投产，公司现有产能规模达2.85万吨，位居世界第三。公司营业收入主要来自于碳纤维产品，2023年上半年中复神鹰营业收入10.56亿元，同比增长22.39%。其中，碳纤维业务收入10.47亿元，占总营业收入的99.14%，同比增长22.36%，保持高速增长态势。 （2）威海光威复合材料股份有限公司 威海光威复合材料股份有限公司成立于1992年，隶属于威海光威集团，是致力于高性能碳纤维及复合材料研发和生产的技术企业。公司以高端装备设计制造技术为支撑，形成了从原丝开始的碳纤维、织物、树脂、高性能预浸材料、复合材料制品的完整产业链布局，是目前国内碳纤维行业生产品种最全 、 生产技术最先进 、 产业链最完整的龙头企业之一 ， 主要产品包括GQ3522/GQ4522/QZ5526/QM4035等系列产品。近年来，光威复材聚焦主业，坚持以创新发展为目标，不断优化产业布局、丰富产品线，公司业绩稳步增长。2020-2022年，光威复材碳纤维及织物业务保持稳定增长；2023年上半年，光威复材碳纤维及织物业务收入7.68亿元，同比下降4.16%，主要系民用高性能碳纤维产品价格下降所致。 六、行业现状 长期以来，我国碳纤维消费高度依赖进口，进口比例一度超过50%。然而，随着国内碳纤维技术的不断进步和产能的持续扩张，这一局面正在逐步改变。近年来，吉林化纤、中复神鹰等国内主要碳纤维生产厂商加大技术研发投入，提升生产工艺水平，实现了碳纤维的国产化替代。2022年我国碳纤维产量及需求量分别为4.5万吨和7.44万吨，同比分别增长80%和19%。尽管当前市场需求仍大于产量，但随着国内碳纤维产量的高速增长，这一差距正在逐步缩小。随着国内高品质碳纤维的不断突破和量产，以及下游军工、卫星互联网、人工智能等领域的高速发展，我国碳纤维需求将持续增长，预计到2025年，国内碳纤维需求总量将达到13.2万吨，保持稳定增长态势。 七、发展因素 1、机遇 （1）碳基新材料迎来战略机遇 “十四五”以来，国家陆续出台多项有关新材料发展的政策文件，强调了新材料产业的战略地位，碳基新材料行业已然成为国家补短板的重要领域。对于包括碳纤维在内的化工新材料行业来说，政策指引行业技术发展方向，继而推动社会资本加大对碳纤维等新材料技术的创新研发投入，行业技术创新、转型升级活跃度快速升温。 （2）航空航天需求持续扩大 碳纤维作为一种高性能材料，具有质轻、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等独特属性，使其在航空航天领域得到广泛应用。由于航空航天器的重量直接影响到性能和效率，因此，使用质轻的材料至关重要。 碳纤维的质轻性使得它成为制造各种航空航天设备的理想选择，如飞机机身、火箭发动机壳体等。随着碳纤维技术的不断发展和其在航空航天领域中的广泛应用，越来越多的飞机零部件开始采用碳纤维复合材料。因此，碳纤维在航空航天领域的应用前景广阔。 （3）风电叶片需求维持高速增长 随着国际风电主机厂将碳纤维拉挤板代工由欧洲转向国内，风电叶片已经成为国内最大的碳纤维应用领域之一。近年来，风电市场发展迅速，全国风电累计装机容量持续增长。数据显示，全国风电累计装机容量由2018年的1.84亿千瓦增加至2023年的4.41亿千瓦，年复合增长率达15.67%，保持高速增长。风电叶片作为风电设备的重要组成部分，风电装机高速增长，对碳纤维的需求量也将持续增加，为国内碳纤维企业带来了新的发展机遇。 2、挑战 （1）原材料价格波动风险加大 碳纤维原材料丙烯腈是石油化工产品，其市场价格受到国际石油价格波动的影响较大。近年来，全球能源类大宗商品市场供需格局日趋紧张，煤炭、石油、天然气等能源价格宽幅震荡，导致原材料丙烯腈的价格大幅波动。这种不稳定性给碳纤维的生产带来了一定的风险和不确定性，影响了行业的稳定发展。 （2）技术研发和创新能力不足 技术研发和创新能力不足是碳纤维行业面临的主要挑战之一。碳纤维作为一种高科技材料，其生产技术和工艺非常复杂，需要大量的技术积累和研发投入。然而，目前国内碳纤维企业的技术研发和创新能力相对较弱，与国际先进水平存在较大差距。特别是在高端产品领域，如高强高模碳纤维、高性能复合材料等。这导致国内碳纤维产品在性能和质量上难以满足高端领域的需求，限制了行业的发展。 （3）产能过剩和市场竞争加剧 随着碳纤维应用的不断拓展，市场需求持续增长，碳纤维行业正迎来快速发展时期。在风电叶片、碳基复合材料、压力容器等领域的推动下，国内碳纤维企业纷纷加大产能扩张力度，市场竞争也日趋激烈。然而，一些企业在扩张产能时，缺乏科学规划和合理布局，导致产能过剩和资源浪费。同时，产能过剩也加剧了市场竞争，容易引发企业之间的恶性竞争，影响整个行业的健康发展。 八、竞争格局 碳纤维属于技术密集型、资金密集型产业，具有产业链长、工艺技术复杂、研发周期长、资金投入量大、行业技术性强等特点，行业进入壁垒高。目前，国际市场主要被日本东丽、日本东邦、日本三菱丽阳以及美国赫氏等少数几家公司垄断。国内生产研发碳纤维的企业主要包括中复神鹰、光威复材、吉林碳谷、吉林化纤、宝武碳业、中简科技等。其中，中复神鹰、光威复材等企业技术实力较强，已经能实现T700级、T800级和T1000级碳纤维规模化生产，产品性能逐渐能与国外产品比肩。这些企业在国内碳纤维市场中占据主导地位。未来，随着技术的不断进步和市场需求的持续增长，国内碳纤维企业将继续加大技术创新和产品开发投入，提升自身实力和国际竞争力。同时，行业内的兼并与重组也将进一步加速，推动产业集中度和整体水平的提升。 九、发展趋势 碳纤维作为国家战略重点发展行业，未来市场前景广阔。当前国内碳纤维行业依然处于成长期，未来5-10年，伴随生产成本下降、工业级应用场景打开，碳纤维行业有望实现快速增长。尤其在清洁能源装备领域，随着政策扶持力度进一步加大，风电叶片市场的增长将同步加大对碳纤维的使用需求。并且航空航天以及车载领域对于轻量化的需求不断扩大，碳纤维在飞机以及汽车上的使用比例将不断提升。技术创新是行业发展核心动力，未来企业将加大技术研发投入，突破关键技术难题，提高自主创新能力，以适应不断变化的市场需求，国产碳纤维的强度、模量、耐热性等关键指标也将得到进一步优化。