建筑材料行业深度报告：风电等新能源势起，碳纤维前景广阔_33页_3mb

建筑材料行业深度报告总结

核心内容概述

本报告聚焦于碳纤维这一被誉为“材料之王”的高科技新型材料，分析其综合性能优势、在新能源等领域的应用前景以及国内企业的技术突破和市场潜力。同时，报告也探讨了风电、氢能、光伏等清洁能源的发展对碳纤维需求的驱动作用，并对行业投资建议及风险提示进行了详细说明。

主要观点

1. 碳纤维的性能优势

• 力学性能优异：碳纤维的强度约为钢的10倍，模量高，密度仅为钢的1/5、铝合金的1/2，具有轻量化优势。
• 化学稳定性高：具备耐腐蚀、耐疲劳、热膨胀系数小、耐高温、导电及导热性能优异等特点。
• 应用广泛：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、建筑等领域。

2. 需求端：双碳政策推动碳纤维需求增长

• 国内需求结构：2020年我国碳纤维需求总量为4.9万吨，同比增速达28.97%，主要来自风电叶片和体育休闲领域。
• 风电领域：海上风电装机量持续增长，预计2025年全球海上风电新增装机量达23.9GW，CAGR为31%。风电叶片大型化趋势明显，轻量化需求推动碳纤维应用。
• 储氢瓶领域：氢能行业发展带动储氢瓶需求，IV型瓶技术突破将推动碳纤维在该领域的应用，预计2025年全球压力容器碳纤维需求达2.19万吨，CAGR为20%。
• 光伏领域：碳碳复材因高性能成为热场材料首选，预计2025年碳碳复材碳纤维需求达1.86万吨，CAGR为30%。

关键信息

风电领域

• 全球风电装机量：截至2020年，全球累计装机达743GW，2020年新增装机达93GW，同比增长54%。
• 海上风电：2020年我国海上风电累计装机规模达9.9GW，占全球新增装机的一半。预计2025年全球海上风电新增装机达23.9GW，CAGR为31%。
• 大型化趋势：风机功率提升推动叶片长度增加，碳纤维能有效满足大型化需求，提升效率和降低成本。
• 拉挤工艺：Vestas拉挤碳板工艺即将到期，预计将带动碳纤维在风电叶片中的渗透率提升。

储氢瓶领域

• 储氢方式：主要分为气态、液态、固态、有机液体储运方式，其中高压气态储氢为国内主流。
• IV型瓶突破：国产IV型储氢瓶技术取得突破，可满足70MPa工作压力，成为氢燃料电池汽车的首选。
• 需求增长：随着氢燃料电池汽车推广，储氢瓶对碳纤维的需求将大幅增加。

光伏领域

• 碳碳复材需求：随着光伏新增装机增长，硅片需求上升，碳碳复材在热场材料中的应用逐步扩大。
• 国产替代：金博股份等企业实现了碳基复材的低成本、规模化生产，逐步替代进口高纯石墨，预计2025年碳碳复材碳纤维需求达1.86万吨，CAGR为30%。

供给端与国产替代

• 国际企业垄断：欧美日企业早在上世纪60年代就开始研发碳纤维，技术成熟，占据高端市场。
• 国内技术突破：国内企业在原丝、碳丝及复合材料生产技术方面取得突破，具备国产替代潜力。
• 受益标的：上海石化、吉林碳谷、吉林化纤、精功科技、中复神鹰、光威复材、中简科技等企业具备较强竞争力。

投资建议

• 行业前景广阔：碳纤维在风电、氢能、光伏等领域的应用前景良好，需求增长空间巨大。
• 政策支持：国家“双碳”政策推动清洁能源发展，为碳纤维行业带来长期利好。
• 技术突破驱动：国内企业在生产技术上取得进展，未来有望实现高端碳纤维的自主化生产。

风险提示

• 海上风电装机不及预期：受政策、技术或经济性等因素影响，海上风电发展可能不及预期。
• 国内企业产能扩张不及预期：碳纤维产能扩建进度可能滞后，影响市场供应。
• 拉挤工艺研发滞后：拉挤工艺的普及速度可能影响碳纤维在风电叶片中的应用。
• 原材料价格波动：碳纤维原丝等原材料价格波动可能影响行业利润。

图表与数据

• 图1：碳纤维综合性能优异，适用于诸多领域。
• 图2：2020年全球碳纤维主要应用领域为风电叶片。
• 图3：疫情冲击下，碳纤维需求仍保持增长。
• 图4：2020年我国碳纤维需求主要集中在风电叶片和体育休闲领域。
• 图5：我国碳纤维需求保持高速增长，2020年增速达28.97%。
• 图6：大型清洁能源基地主要分布于“三北”和西部地区。
• 图7：2020年全球风电累计装机达743GW。
• 图8：2020年全球风电新增装机量创历史新高。
• 图9：全球海上风电装机量持续高速增长。
• 图10：截至2021年11月，我国风电累计装机达305GW。
• 图11：2021年1-11月我国风电新增装机24.7GW。
• 图12：2020年我国海上风电累计装机位列全球第二。
• 图13：我国海上风电新增装机量占全球一半。
• 图14：风电机组占陆上风电建设成本的70%。
• 图15：风电机组仅占海上风电建设成本的30%-40%。
• 图16：海上、陆上风电新增机组呈现大型化趋势。
• 图17：扫风面积增加一倍可降低度电成本30%。
• 图18：单机功率提升需要更长的风电叶片。
• 图19：碳纤维应用在风电领域的主要工艺。
• 图20：风电叶片大梁采用碳纤维拉挤梁片。
• 图21：未来全球海上风电新增装机将逐步放量。
• 图22：全球风电叶片碳纤维需求有望快速增长。
• 图23：丰田Mirai采用75MPa的IV型储氢瓶。
• 图24：氢燃料电池汽车推广将带动碳纤维需求。
• 图25：碳碳复材主要应用于热场部件。
• 图26：全球光伏行业高速发展，新增装机逐年递增。
• 图27：硅片产量逐年上升，2021年预计产出181GW。
• 图28：坩埚制作工艺提升，单晶炉投料量仍有增长空间。
• 图29：未来光伏新增装机规模预计持续增长。
• 图30：碳碳热场增长带动碳纤维需求。
• 图31：2020年中国碳纤维运行产能位列全球第二。
• 图32：日本东丽收购卓尔泰克，总产能位列全球第一。
• 图33：欧美日企业垄断高性能碳纤维市场。
• 图34：中国碳纤维行业发展在90年代出现停滞，新世纪初恢复。
• 图35：碳纤维产业链各环节均有较高技术壁垒。
• 图36：碳纤维原丝制造需在高度防尘环境下进行。
• 图37：碳纤维原丝生产工艺包括聚合、制胶、纺丝。
• 图38：碳纤维原丝需经过预氧化、碳化制成碳纤维。
• 图39：2020年中国大陆碳纤维运行产能位列全球第二。
• 图40：我国碳纤维以进口为主，但国产需求增速远超进口增速。

表格数据

• 表1：碳纤维性能优于传统材料。
• 表2：聚丙烯腈基碳纤维占据市场主流。
• 表3：碳纤维多作为增强材料，看重其力学性能。
• 表4：应用领域对丝束类型有不同要求。
• 表5：政策助力碳纤维行业长期发展。
• 表6：大型清洁能源基地结合储能一体化。
• 表7：各地方政府在“十四五”期间布局大基地项目。
• 表8：全国已有超过46.34GW风光大基地项目开工。
• 表9：Vestas V112相比V82原材料用量下降10%左右。
• 表10：风机功率提升速度大于零部件用量增加速度。
• 表11：单机功率提升至4.5MW时，全投资IRR提高2.4%。
• 表12：氢能储运方式及特点。
• 表13：III、IV型瓶用碳纤维进行全缠绕。
• 表14：碳基复材性能优于石墨材料。
• 表15：碳基复材逐步替代等静压石墨，渗透率提高。

结论

碳纤维作为“材料之王”，其在风电、氢能、光伏等领域的应用前景广阔。随着“双碳”政策推动，清洁能源发展加速，碳纤维需求将显著增长。国内企业在技术上不断突破，国产替代趋势明显，未来有望在高端碳纤维市场占据更大份额。整体来看，碳纤维行业具备良好的增长潜力，是值得重点关注的领域。