碳纖維行業產業鏈(上、下游及關聯產業)狀況分析

第二章 中國碳纖維行業產業鏈(上、下游及關聯產業)狀況分析

第一節 碳纖維行業產業鏈圖譜

碳纖維的產業鏈包含從一次能源到終端應用的完整制造過程，包含預氧化、炭化、預浸料等多個過程。碳纖維工藝復雜，涉及多種設備，生產條件要求嚴格，整個工藝流程中涉及技術參數控制點3000-5000個。從全產業鏈來看，中游是核心環節，技術、資金、設備、產品質量門檻高。

圖表：中國碳纖維行業產業鏈圖譜

資料來源：網絡公開資料整理

第二節 上游產業發展狀況分析

上游主要為化工原材料供應環節，從石油、煤炭、天然氣等經過提煉、氨化等一系列流程后得到丙烯腈。原料裝置主要集中在中石化和中石油所屬企業，代表公司：上海石化。

以聚丙烯腈基碳纖維為例。丙烯腈原材料豐富易得，可從石油、煤炭、天然氣等化石燃料中制備得到。由于國內新增產能不斷釋放，2014-2022年我國丙烯腈進口量逐年下降，出口量不斷上升。2022年丙烯晴表觀消費達270萬噸，進口為10.4萬噸，出口達到21.7萬噸。隨著山東海江、浙江石化等新產能陸續釋放，國內自給率不斷提升。

從歷史價格看，丙烯腈價格基本與原油價格走勢相一致，近年來波動幅度明顯減弱。此外，隨著國內近年來丙烯腈產能釋放，國產丙烯腈價格從原來高于進口價逐漸趨近于與進口相一致。

第三節 下游產業發展狀況分析

碳纖維經與樹脂、陶瓷等材料結合，形成碳纖維復合材料，最后由各種成型工藝得到下游各領域需要的最終產品。

一、碳纖維應用之航空航天

航天領域如飛機、火箭對材料輕量化的追求，早已達到以克為計量單位的程度，在安全的基礎上不斷追求更輕。用碳纖維制造的飛機，可以大幅節約能耗，擴展飛行航程，提高載荷，提高靈活性，延長飛行壽命等。

美國早在1969年就已經把碳纖維復合材料用在了F-14A戰斗機上，但由于工藝和造價的限制，當時僅僅使用了飛機自重1%用量的碳纖維。到了以F-22和F-35為代表的第四代戰斗機，碳纖維的使用比例提升到飛機重量的24%和36%。發展到今天，X-47B、“神經元”、“雷神”等幾個型號的無人機上，碳纖維的使用比例高達90%。

民用飛機領域，在早期A310、B757和B767上，碳纖維復合材料占比僅為5%-6%，隨著技術的不斷進步，至A380時，復合材料占比達到23%，最新的B787和A350機身上，復合材料的用量達到50%。

據中研普華產業院研究報告《2024-2028年中國碳纖維行業供需分析及發展研究報告》分析：未來20年預計客運量將以年均4%的速度增長，民用航空方面碳纖維行業將有很大的發展空間。

二、碳纖維應用之風電葉片

風電葉片是風電機組將風能轉化為機械能的關鍵部件。葉片結構和用材會直接影響風能的轉換效率，是風機獲取更高風電機組利用小時數和實現經濟效益的基礎。從風電葉片結構來看，其主要由增強材料(梁)、夾芯材料、基體材料、表面涂料及不同部分之間的結構膠組成。葉片80%成本來自于原材料，而60%原材料成本來自于纖維材料：增強纖維與基體樹脂。

碳纖維將逐步替代玻璃纖維。在滿足剛度和強度的前提下，碳纖維風葉比傳統玻璃纖維風葉輕20%-30%。大絲束碳纖維由于其減重、耐腐蝕性，性能優于傳統材料，隨著技術和成本的突破，碳纖維逐步成為風電葉片、梁的主要材料。

大風機背景下，葉片直徑屢創新高，風電葉片直徑和風塔高度大型化成主要趨勢。葉片直徑的增長意味著更大的掃風面積，可有效增強捕風能力，從而帶動發電效率的提升。從葉片直徑來看，2013-2015年，105、110和111米的葉片替代了原來的93米葉片，成為行業主流。2016年和2017年，115米和121米葉片是絕對主力葉型。2018年，121米葉片占領了大部分市場，131米葉片也開始批量生產。目前新增裝機的平均直徑已超過120米。

三、碳纖維應用之體育休閑

碳纖維在體育休閑市場中，主要應用于高爾夫球桿、曲棍球棍、網球拍、釣魚竿、自行車架、滑雪板、賽艇等高端體育休閑領域。這些應用同樣主要基于碳纖維的輕質、高強度、高模量、耐腐蝕等特點。例如碳纖維復合材料制作的高爾夫球桿比金屬桿減重近50%，碳纖維自行車較鋁材減重40%且實現更高的車架精度。釣魚竿、球拍、滑雪板、高爾夫球桿等體育用品的碳纖維多使用大絲束碳纖維(≥24K)。體育休閑是國內碳纖維應用的強勢領域，中國主導的體育休閑器材，大約占據全球的90%因為疫情的原因，大家有更多時間投入在體育休閑中，這帶動了器材較高速的增長。可以說體育休閑領域是中國碳纖維復合材料市場的壓艙石。

更多關于行業未來投資前景規劃及相關數據分析，可以點擊查看中研普華產業院研究報告《2024-2028年中國碳纖維行業供需分析及發展研究報告》。