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1、碳纤维转向架市场现状分析及发展前景一、 碳纤维竞争格局碳纤维是一种集结构材料与功能材料与一身、具有多种优异性能，拥有广泛应用前景的基础性新材料，广泛应用于航空航天、风电光伏、休闲体育等行业。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，国内生产研发碳纤维的企业主要包括中复神鹰、江苏恒神、光威复材、吉林碳谷、吉林宝旌等。按产能建设情况看，我国碳纤维第一梯队企业包括中复神鹰、江苏恒神、光威复材、吉林碳谷、吉林宝旌，前五企业产能占比约77%；第二梯队企业包括兰州蓝星、上海石化、中简科技、威海拓展等企业，产能占比约
2、为13%，其他企业产能累计占比10%左右。碳纤维生产的主要技术壁垒在于原丝，原丝的质量对碳纤维力学性能影响较大。主流原丝的制备工艺包括私法纺丝和干喷湿法纺丝，其中使用干喷湿法纺丝生产出的纤维表面光滑，纤维致密性更高，干喷湿法纺丝优势明显。经过长期的技术累计与投入，我国碳纤维龙头企业正逐步打破国外技术垄断格局，国内碳纤维产能规模也在不断扩张。中复神鹰、江苏恒神、光威复材和中简科技等部分企业已经能实现T700级、T800级和T1000级碳纤维规模化生产，产品性能也逐渐能与国外产品比肩。其中，中简科技最新研发的ZT7系列碳纤维产品打破了发达国家对宇航级碳纤维的技术装备封锁，各项技术指标也达到了国际同
3、类型产品先进水平。目前，国内碳纤维技术升级主要集中在更高强度（如T1100级别）和更高模量（如M55级别）碳纤维制备工艺的研发和工程化应用，以及更高制备效率（如高速纺丝和大丝束）。此外，在预氧化炉、低温碳化炉和高温碳化炉等生产设备方面，中复神鹰主要依靠进口和自行研发制造，江苏恒神则等多家企业主要依靠从美国、德国地区进口。整体来看，国内碳纤维设备国产化进程还有待提高。二、 碳纤维市场规模碳纤维行业属于国家战略性新兴产业，在轻量化市场具有广阔的发展前景，在国防安全、航空航天等板块具有不可替代的优势。中国碳纤维市场规模从2017年的381亿元增长至2021年的1064亿元，年均复合增长率达293%，
4、一直保持增长趋势。相关研究机构预测，2023年中国碳纤维市场规模将达1537亿元。三、 政策大力推进碳纤维行业发展近年来，我国陆续出台了一系列鼓励政策对碳纤维行业的发展给予了巨大的政策支持。一方面，中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见等长期统筹规划的出台，明确了碳纤维的重要战略地位和发展方针，为碳纤维行业的发展提供了长期驱动力。另一方面，如原材料工业三品实施方案关于化纤工业高质量发展的指导意见等政策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
5、水平，拓宽材料应用领域。由于我国碳纤维相关技术起步晚于国外等因素，长期以来，国内碳纤维市场中进口碳纤维的供给量远超国产碳纤维。2020年以来受全球新冠疫情的影响，全球贸易整体受到较大冲击，国外碳纤维出口国内的难度加大，国内碳纤维市场整体呈现供不应求的局面。随着我国碳纤维技术水平的提高，我国逐渐打破日本、美国的市场垄断，国产化进一步推进。2021年碳纤维国产化率水平已达47%，较2020年提升9个百分点。预计未来将加快国产化脚步，降低对外依赖程度。四、 碳纤维市场需求2021年，中国碳纤维需求达624万吨，高于全球平均水平，且进口产品依存度较高，主要源自日本、美国等国家的碳纤维龙头企业。未来随着
6、航空航天、风电叶片、碳/碳复合材料等。新兴产业的需求带动，预计2023年中国碳纤维总需求将达916万吨，国产碳纤维的市场占比也将逐渐提高。五、 碳纤维行业产业链分析（一）碳纤维上游行业供应分析碳纤维根据原丝种类主要分为PAN基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维，其中又以PAN基碳纤维为主，目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。碳纤维因其优异的力学性能而被作为增强材料广泛应用，因此业内主要采用力学性能进行分类。按照每束碳纤维中单丝根数，碳纤维可以分为小丝束和大丝束两大类别。一般按照碳纤维中单丝根数与1，000的比值命名，12K指单束碳纤维中含有12，000根单丝的碳纤维。早期小丝束碳纤维以1K、3K、
7、6K为主，逐渐发展出12K和24K。小丝束碳纤维性能优异但价格较高，一般用于航空等高精尖领域，以及体育用品中产品附加值较高的产品类别。一般认为24K以上（不含24K）以上的型号为大丝束，包括48K、50K、60K等。大丝束产品性能相对较低但制备成本亦较低，因此多运用于风电及其他工业领域。随着目前碳纤维制作工艺的提升及产品价格的下降，小丝束碳纤维在工业领域的运用已逐步拓宽。1、碳纤维材料供给情况2017年至2021年，全球碳纤维产能呈逐年增长状态。根据赛奥碳纤维统计数据，至2021年，全球碳纤维产能达2076万吨，同比增长2091%，较2017年均复合增长率达899%。随着我国碳纤维技术不断成熟
8、，我国碳纤维产能占全球碳纤维历年产能的比例逐渐提高，从2017年的1768%增长至2021年的3050%，成为全球最大产能国。根据赛奥碳纤维统计数据，2021年我国碳纤维实际供应量为293万吨，增长明显。2、碳纤维材料需求情况2021年我国碳纤维需求量为624万吨，若国产碳纤维全部供应于国内需求，则需进口数量为331万吨，国产化率约4689%，国内碳纤维市场进口替代速度加快。未来，随着国家产业政策支持以及国内碳纤维生产厂商的技术进步，进程有望进一步加快。近年来，碳纤维产业国产化进程不断加快。从政策导向来看，2021年，加强碳纤维及其复合材料的研发应用被列入中华人民共和国国民经济和社会发展第十四
9、个五年规划和2035年远景目标纲要重点发展领域；2022年4月，工信部、发改委提出攻克48K以上大丝束、高强高模高延伸、T1100级、M65J级碳纤维制备技术。国家高度重视碳纤维行业发展，高性能、规模化是我国碳纤维产业的发展趋势。2021年，全球碳纤维运行产能集中于国际知名厂商，在国家相关产业政策利好、国内企业技术突破等多重因素影响下，未来全球新增产能主要集中在我国。在碳纤维性能方面，如中复神鹰等国内领先厂商的产品型号基本实现了对日本东丽主要碳纤维型号的对标，实现了高强型、高强中模型、高强高模型各类型碳纤维的品种覆盖。产能方面，各大碳纤维企业纷纷扩产，如中复神鹰西宁万吨高性能碳纤维项目、光威复
10、材包头万吨大丝束碳纤维产线、上海石化120万吨大丝束碳纤维产线等预计陆续投产，产品逐步投放市场。综上，虽然2021年我国碳纤维仍以进口为主，但进口比例有所下降，伴随未来几年国内龙头企业的技术进步及产能释放，国产碳纤维有望逐步实现对进口碳纤维的替代，供给增加也将推动国产碳纤维价格逐渐回落。我国现为世界最大的合成树脂生产国及消费国。2017年至2021年，我国合成树脂产量由8，45810万吨增长至10，76540万吨，复合增长率达622%。进出口方面，我国每年从国外进口大量合成树脂，进口量保持在3，000万吨左右，其中2021年进口量达3，27740万吨；相较进口量，出口量变化较大，从2017年的
11、57416万吨增长至2021年的1，09640万吨。整体而言，我国合成树脂自给能力有所增强，到2021年，进口依存度已由2017年的2900%下降至2400%。（二）碳纤维下游行业应用分析高性能碳纤维复合材料制品、高性能碳纤维预浸料等产品广泛应用于多个下游领域，主要为交通装备、医疗健康、体育健康等领域。未来，随着民航座椅部件、客舱内饰件等产品的逐步放量，民用航空亦将成为碳纤维复合材料及制品应用的重点领域之一。根据赛奥碳纤维的2021全球碳纤维复合材料市场报告，按照碳纤维在复合材料中占比6500%来计算，2021年我国树脂基碳纤维复合材料需求达到960万吨，预计2025年将达到2450万吨，20
12、21年-2025年的复合增长率达到2640%。1、碳纤维交通装备领域应用分析随着轨道交通行业的迅速发展，轨道交通车辆的更新换代越来越快，人们对轨道交通车辆的综合要求也逐渐提高。轨道交通运营商对轨道交通车辆提出了更高的要求：更低的能耗水平、更快的运行速度、更高的运载能力、更强的防护能力、更长的寿命周期、便捷的维护保养等，而用户对轨道交通车辆的要求则主要是环保性、舒适性、便利性。目前金属材料制造的传统结构列车在不断提高速度的同时，加大了振动、冲击、阻力、噪声问题的解决难度；并且在应对诸如高原、沙漠、高温、高寒及高海拔等复杂多变的服役环境时，传统结构材料越来越无法满足用户对列车耐热耐腐蚀、抗疲劳等综
13、合性能的要求。碳纤维复合材料可应用于磁浮列车、高速动车组、城轨地铁、城际车辆、铁路货车、轨道承载梁等轨道交通领域的大部分主要、次要承载结构，以及内饰件等非承载结构，以解决列车轻量化问题，提升列车综合性能。轨道交通列车的减重，对于路轨的建设成本，也会有大幅度减少。碳纤维作为一种性能优异的替代性材料，在国内外列车的不同部位有着不同程度地应用尝试，包括瑞士辛德勒客车用碳纤维缠绕方法制成轻型车体，车辆减重10%，运行试验速度约140km/h，韩国TTX列车采用碳纤维夹芯材质构造，较铝合金车身减重39%，车体运行速度为180km/h。碳纤维复合材料的应用已逐步由车体内饰、车内设备等非承载结构零件向车体、
14、构架等承载构件发展，从裙板、导流罩等部件向顶盖、司机室、整车车体等大型结构发展。全球多个国家均在轨道交通装备上探索应用碳纤维复合材料，轨道交通工具正经历着从钢铁时代、铝材时代到碳材时代的跨越。中国轨道交通车辆的设计、制造和使用量已远远超过其他先进制造大国，积累了丰富的实践经验。近年来，我国轨道交通事业的高速发展推动了轨道交通领域碳纤维复合材料的应用与发展，具体分为铁路交通及城市轨道交通两大板块。现阶段，我国铁路交通行业发展迅速，特别是高铁建设已走在世界前列，高铁建设能促进沿线城市焕发新活力，对中国工业化和城镇化的发展起到重要的促进作用。截至2021年底，我国铁路运营里程达到1500万公里，其中
15、高铁400万公里，居世界第一；全国铁路客车约78，000辆，其中动车组4，153标准组、33，221辆。目前，铁路列车部件大多为采用铝合金材料，存在应力腐蚀、外表处理困难、焊接要求高、疲劳强度低等问题，如何实现列车的进一步轻量化，降低轴重、平抑速度等不利因素，协调轻量化与各种性能指标如强度、振动、噪声、隔热、辐射的需求，寻找列车技术性能平衡，成为下一阶段待解决的核心问题。碳纤维复合材料具有轻量化、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等性能优势，可以突破传统金属材料的技术局限，提供高效可靠、节能环保的解决方案。根据城市轨道交通发展战略与十四五发展思路，截至2020年底，全国城市轨道交通通车长度达到7，9697
16、0公里，国家已经批复的规划里程（在建或待建）超过7，00000公里，预计十四五期间新增城市轨道交通运营里程3，00000公里。快速增长的城轨建设伴随着车辆购置需求的释放，根据交通运输部统计公报，截至2021年底，我国城市轨道交通配属车辆达到573万辆，同比增长1599%。目前，在国内轨道交通领域，碳纤维复合材料已逐步应用于非承载结构的列车内饰件，碳纤维复材应用于承载结构的次结构件、主结构件等用途的产品仍处于快速发展阶段，例如碳纤维转向架、司机室、车体等大型结构件已逐步完成了设计、检验、上线试跑等环节，步入批量化应用阶段。整体来看，在国家碳达峰碳中和战略目标背景下，轨道交通装备仍将持续向轻量化、绿色、安全和高效方向发展，目前除CRH1型高铁使用不锈钢车身外，其他型号的高铁都已经采用高强度铝合金材质，目的就是减重。即便如此，高铁车身自重依然超过10吨，在车辆运行过程中
