2022年碳纤维行业研究与展望报告.docx

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1、2022年碳纤维行业研究与展望报告1、碳纤维综合性能超群，被誉为“材料之王”碳纤维是一种含碳量在90%以上的碳主链结构无机纤维，通过高温分解法去除除碳以外绝大多数元素，由有机纤维（聚丙烯月青基（PAN）、沥青基、粘胶基纤维等）在1000高温以上的惰性气体中裂解碳化制成，其中全球90%以上的碳纤维是由PAN制成。碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，强度高（强度约为钢的10倍）、模量高、密度小（密度为钢的1/5、铝合金的1/2）造就其轻量化的特点。除此之外，碳纤维还具备耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、耐高温、电及热导性高等特点。因为碳纤维拥有超群的综合性能，被誉为“材料之高科技新型材料，碳纤维被广

2、泛应用于航空航天、新能源装备、汽车、体育用品、交通运输、工程器械、医疗器械、建筑及其结构补强等领域。八色黄金”。作为现代工业中不可或缺的碳纤维综合性能优异，适用于诸多领域海洋工程疑年闻风力发电工程机械碳纤维有诸多分类标准，通常按照原丝类型、力学性能、丝束大小这三种维度进行分类。按照原丝类型分类：(1)沥青基碳纤维：以沥青为原料，提高沥青的使用价值，尺寸稳定性好。沥青基碳纤维与氟酸酯树脂制成的复合材料热膨胀系数小，可以用作人造卫星材料或其他精密材料；(2)粘胶基碳纤维：由含纤维素的粘胶纤维组成,石墨化程度低、导热系数小，适合作为隔热材料；(3)聚丙烯睛基碳纤维：以聚丙烯睛(PAN)为原料，是所有

3、碳纤维中用途最广、用量最大、性能最好的品种。聚丙烯睛碳纤维占据主流地位，其产量占碳纤维总产量的90%以上。按照力学性能分为通用型和高性能型：(1)通用型碳纤维强度一般在lOOOMPa,模量一般在lOOGPa左右；(2)高性能型碳纤维还可以细分成高强型、高模量型、超高强型及超高模型。拉伸强度及模量是国际碳纤维的主要分类标准，行业内一般采用日本东丽（TORAY）分类法，而全国纤维增强塑料标准化技术委员会在2020年正式发布了我国的碳纤维分类标准。按照丝束大小分类：碳纤维可以按照每束含有的纤维数量来划分成小丝束和大丝束。单束纤维数量通常在48K以上的是大丝束碳纤维（1K意味着1束碳纤维含有1000根

4、丝），因为性能及制备成本相对较低，也被称为工业级碳纤维，包括48K、50K、60K、80K等，主要应用于纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等领域；小丝束碳纤维工艺要求严格，综合性能更为优异，但生产成本较高，也被称为宇航级碳纤维，一般包括1K、3K、6K、12K和24K等产品，主要应用领域包括国防工业、高技术以及体育休闲用品，如飞机、卫星、高尔夫球杆等。2、需求端：双碳政策刺激下游需求，市场空间具有扩张前景2.1、 国内需求结构有别于海外，新能源将是主要驱动力从全球的角度来看，2020年全球碳纤维需求总量为10.69万吨，风电叶片、航空航天及体育休闲为碳纤维需求量前三的应用领域，需求

5、量分别为3.06、1.65、15.4万吨。2020年初，全球范围内爆发新冠疫情，对实体经济产生了巨大冲击，民用航空首当其中。由于疫情影响，航空公司受到重挫,考虑到未来近几年旅客数量急剧减少，随即减少飞机的订单数量，直接导致碳纤维航空复材的需求急剧下滑，同比增速为-30%。与此同时，风电叶片、压力容器、碳碳复合材料（单晶硅热场材料）等应用领域不受疫情的影响,依然保持了高速增长，同比增速为20%、19%、79%。总的来说，在航空航天、体育休闲等传统应用领域受到疫情影响导致需求大幅下滑之时，凭借风电叶片、压力容器、碳碳复材等领域的高速增长，2020年全球碳纤维需求总量同比增速依然为正，达到了3凯未来

6、随着疫情影响边际减弱，下游需求将会全面开花，行业空间具有扩张前景，2025年全球碳纤维需求量预计将会达到20万吨，2020年-2025年CAGR为13.36%。从我国的角度来看，2020年我国碳纤维需求总量为4.9万吨，同比增速高达28.97%。尽管2020年年初，全球都陷入新冠疫情爆发的恐慌当中，但凭借行之有效的管理措施，中国率先摆脱疫情，各项生产经营活动有序恢复，从而保证了碳纤维下游需求的稳定增长。细分需求结构来看，2020年我国碳纤维下游需求主要来源于风电叶片以及体育休闲,需求量分别为2、1.46万吨，其中风电叶片领域的需求增速达到了44.93%,贡献主要需求增量。在“2030年碳达峰、

7、2060年碳中和”的“双碳”背景下，国家将采取强有力的政策，着手优化能源结构，提高清洁能源的比重。风电、氢能、光伏均迎来发展机遇，叶片对于轻量化的要求将是碳纤维需求的关键引擎。由于西方国家加强了高端碳纤维及生产设备对我国的限制，我国碳纤维在航空航天领域的应用占比仅为3.48%,现如今民用碳纤维需求高增将会积极推动国内企业实现制造工艺和生产设备的自主化，进而为今后具备生产高端碳纤维的能力创造先决条件。2.2、 风电领域：海上风电迎机遇，未来增长空间广阔2.2.1、 碳中和顶层设计政策落地，清洁能源发展力度加码碳达峰具体行动方案出台，清洁能源长期发展目标明确。双碳目标发布以来，关于碳达峰的各种具体

8、政策持续出台，风光等清洁能源长远发展目标明确。2021年10月24日，中共中央、国务院正式印发关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见，要求：(1)到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右；(2)到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量达到12亿千瓦以上；(3)到2060年，非化石能源消费比重达到80%以上。2021年10月26日，国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知，提出坚持陆海并重，推动风电协调快速发展，完善海上风电产业链，鼓励建设海上风电基地；推进退役风电机组叶片等新兴产业废物循环利用，以及“海上风电+海洋牧场”等低碳农业

9、模式。大基地项目规划，托底风光行业发展。“十四五”期间规划九大清洁能源基地和五大海上风电基地，2021年3月公布的“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出，要建设九大清洁能源基地和五大海上风电基地。九大清洁能源基地包括金沙江上游、金沙江下游、雅碧江流域、黄河上游、黄河几字湾、河西走廊、新疆、冀北、松辽等清洁能源基地；五大海上风电基地为广东、福建、浙江、江苏、山东等海上风电基地。大基地建设规划将成为“十四五”期间风光新增装机的重要源头。大基地拉开序幕，百万、千万千瓦基地项目浮出水面。目前九大清洁能源基地和五大海上风电基地所涉及的相关省份均已出台“十四五”期间风电和光伏的规划，不少地区规划了百万

10、千瓦乃至千万的新能源大基地项目。根据北极星太阳能光伏网统计，目前各省(区/市)规划百万千瓦大基地项目46个，千万千瓦大基地项目41个。首批100GW风光大基地项目有序开工建设，预计风光各占一半。目前，首批100GW风光大基地项目已经有序开工，预计风光各占一半。根据北极星太阳能光伏网统计，自2021年10月中旬以来，全国已有超过46.34GW风光大基地项目陆续开工建设，已公布的总投资达2068亿元。2.2.2、 全球风电蓬勃发展，海上风电装机量持续高增全球风电累计装机规模稳步增长，海上风电始终维持高速增长。根据全球风能理事会(GWEC)发布的数据，过去十年间全球风电累计装机规模由2010年的19

11、8GW增长至2020年的743GW,CAGR为14%。其中陆上风电累计装机规模为707GWo2020年，全球风电新增装机规模93GW,同比增长54%,新增装机规模创历史新高。近年来，随着陆上富风区域的逐渐饱和，海上风电发展迅速，一直维持较高增速。截至2020年末，全球海上风电累计装机规模达35GW,2016-2020年CAGR为24%。我国风电累计装机规模稳步增长，海上风电势头迅猛后来居上。根据国家能源局数据，截至2021年11月，我国风电累计装机规模为305GW,2011-2020年的CAGR为22%。经历了2020年陆上风电抢装行情之后，2021年风电新增装机速度有所放缓。根据国家能源局数

12、据，2021年1-11月我国风电新增装机容量24.7GW,同比增长8%。虽然我国海上风电起步较晚，但近五年来发展势头迅猛，每年新增装机量都持续刷新记录，2020年的装机量更是超越欧洲，占全球新增总量的50.4%。根据国家能源局数据，截至2021年6月底，我国海上风电总装机量突破11GW,与陆上风电一样，跃居全球首位。2.2.3、 风电叶片趋于大型化，轻量化需求驱动碳纤维发展风机的大型化是未来发展的趋势。风电项目建设成本主要来源于风电机组、电力设施和安装工程等环节。根据北极星电力网数据，风电机组、电力设施和安装工程占陆上风电建设成本的85%、占海上风电建设成本的63%O陆上风电建设成本中风电机组

13、占70-80%,因此风电机组降本是推动陆上风电项目建设成本降低的关键。海上风电由于其安装和桩基建设的复杂性，使得风电机组成本只占30%左右，而安装和桩基共占30-40%。因而，风电机组、安装工程和桩基建设三方面同时降本才能有效推动海上风电项目建设成本降低。由于中央不再对海上风电进行补贴，降低风电成本及提高经济性势在必行。根据财政部、国家发改委、国家能源局在2020年1月发布的关于促进非水可再生能源发电健康发展的若干意见，自2020年起新增的海上风电项目将不再纳入中央财政补贴范围之中，而存量项目需要在2021年12月31日前完成全部机组并网才能享受补贴。风机大型化是风电长期降本的有效途径。风电机

14、组功率大型化主要从三方面推动风电长期降本：（1）降低风机单瓦制造成本；（2）降低风电场建设成本；（3）提高风机利用小时数和发电效率，增加发电量，从而降低度电成本。（1）降低单瓦制造成本：制造大功率风机时,功率增加速度要大于零部件用量的增加速度，从而单瓦成本随着功率的提升而下降。此外，目前整机企业采用平台化、模块化设计理念，不同型号的风机许多零部件可以通用，这样还可以带来规模化降本。例如VestasV112机型相比V82机型功率提升了82%,而整体材料用量反而下降了9.7%；明阳智能MySE5.0-166机型相比MySE2.5-121机型功率提升了1倍，而关键部件提升只有20-45%o风电机组仅

15、占海上风电建设成本的30%-40%地版勘查费用，牙海上桩氐14%电力设艳.11%风电机组电力设施安装工程地质勘查费用海上桩基安装工程(2)降低风电场建设成本：在满足风场总体装机规模的情况下，风机数量与单机功率成反比。尽管单机功率提升会导致风电机组的成本略有上升，但是风电机组的成本只占整个风场成本的40%,如果风机数量能够减少，可以有效降低建设成本，包括平台基础、安装施工等。根据平价时代风电项目投资特点与趋势中的数据，当风机功率由2.0MW提升4.5MW时，风电项目静态投资成本降低14.5%,LCOE下降13.6%,全投资IRR增加2.4pct。（3）提升发电效率：通过增加叶片的长度来扩大受风面积，捕捉更多的风能。在同等风速下，风机发电量与受风面