碳纤维（carbonfiber），它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维碳，是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。与传统的玻璃纤维（GF）相比，杨氏模量是其3 倍多; 它与凯芙拉纤维（KF- 49）相比，不仅杨氏模量是其2 倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
碳纤维有长丝、短纤维、短切纤维等。此外，还可不经碳化和石墨化生产聚丙烯腈预氧化丝和活性炭纤维。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。
图表 1、碳纤维主要形式
碳纤维复合材料主要包括以下几类：碳纤维增强树脂基复合材料、C/C复合材料、碳纤维增强金属基复合材料（CFRM）、碳纤维增强陶瓷复合材料、碳纤维增强橡胶复合材料等。碳纤维复合材料（CFRP）作为一种先进的复合材料，具有重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好等一系列优点，在航空航天、汽车等领域已有广泛的应用。
1.1 PAN基碳纤维占据市场主流
碳纤维可以按力学性能、纤维数量和制造原材料来进行分类。按力学性能一般可分为两类: 通用型（GP）碳纤维； 高性能型（HP）碳纤维。通用型碳纤维强度1000MPa、模量100GPa 左右，高性能型碳纤维又可分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量在300GPa 以上）。强度大于4000MPa 者称为超高强型； 模量大于450GPa者称为超高模型。碳纤维按照一束纤维中根数的多少分为小丝和大丝束碳纤维。通常把1K、3K、6K、12K 和24K 的称为小丝束，36K 以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括48 ~480K 等。1K 为1000 根丝。按原材料可分为3 类：聚丙烯腈基（PAN）碳纤维； 沥青基碳纤维；粘胶基（纤维素）碳纤维。
图表 2、碳纤维分类
PAN基碳纤维是当今世界碳纤维发展的主流，其占碳纤维市场的90%以上。主要因为由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维，其生产工艺较其它方法简单，而且产品的力学性能优良，用途广泛，因而成为当今碳纤维工业生产的主流。
碳纤维类别 |
抗拉强度（MPa） |
抗拉模量（GPa） |
密度（g/cm） |
断裂延伸率（%） |
PAN基 |
>3500 |
>230 |
1.76-1.94 |
0.6-1.2 |
沥青基 |
1600 |
379 |
1.7 |
1.0 |
粘胶基 |
2100-2800 |
414-552 |
2 |
0.7 |
图表 3、不同原料碳纤维性能
1.2 对比传统材料，综合性能优越
碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，是一种的力学性能优异的新材料。碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。
碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。碳纤维的比热容一般为7.12。热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值（0.72到0.90），而垂直于纤维方向是正值（32到22）。碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775，高强度碳纤维为每厘米1500。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，综合性能优越。
图表 4、碳纤维分类
碳纤维的化学性质与碳相识，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与CO2。 碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题。有学者在1981年将PAN基碳纤维浸泡在强碱氢氧化钠溶液中，时间已过去30多年，它仍保持纤维形态。但其耐冲击性较差，容易损伤，在强酸作用下发生氧化，碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值。当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使用前须进行表面处理。碳纤维还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。
领域 |
品种 |
用途 |
||
东丽规格 |
强度 |
模量 |
||
普通 |
T300 |
3.5GPa |
230GPa |
体育休闲、家用电器 |
工业 |
T600S |
4.2GPa |
230GPa |
汽车制造、船舶、电力、风电叶片、土木工程和建筑、 压力容器、机器部件等 |
T300J |
4.3GPa |
230GPa |
||
T700S |
5.0GPa |
230GPa |
||
T400H |
4.5GPa |
250GPa |
||
T900G |
5.0GPa |
240GPa |
||
航天航空 |
T800H |
5.6GPa |
300GPa |
飞船、卫星、火箭、导弹、大飞机、战斗机、直升机和无人机等 |
T800S |
6.0GPa |
300GPa |
||
T1000G |
6.5GPa |
300GPa |
||
高模量纤维 |
M30G |
5.2GPa |
300GPa |
包括上述三个领域对刚性有特别要求的部件 |
M35J |
4.8GPa |
350GPa |
||
M40J |
4.5GPa |
400GPa |
||
M46J |
4.2GPa |
460GPa |
||
M50J |
4.2GPa |
500GPa |
||
M55J |
4.1GPa |
550GPa |
||
M60J |
4.0GPa |
600GPa |
||
M40 |
2.8GPa |
410GPa |
||
图表 5、各型号碳纤维性能及应用
1.3 生产工艺复杂，技术门槛高
聚丙烯腈基（PAN）碳纤维的生产主要分为两步，第一步是聚丙烯腈原丝的生产，类似于腈纶的生产，第二步是原丝的预氧化和碳化。世界上几条著名的PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始，直到碳纤维以及中、下游产品开发。如日本东丽、东邦、三菱人造丝公司，美国的赫克利公司和阿莫科公司，以及中国台湾地区的台塑都是从聚合、纺丝开始。原丝经过整理后，送入氧化炉制得预氧化纤维（俗称预氧丝），预氧丝进入低温炭化炉制得碳纤维，碳纤维经表面处理、上浆即可得到碳纤维产品。全过程连续进行，任何一道工序出现问题都会影响稳定生产和碳纤维产品的质量，全过程流程长，工序多，技术和生产壁垒非常高。
公司名称 |
所属国家 |
溶液 |
工艺技术 |
碳纤维性能 |
东丽公司 |
日本 |
DMSO |
湿纺、干喷湿纺 |
3.5～7.06GPa的高强系列 290～590GPa的高模及高强中模系列 |
东邦公司 |
日本 |
ZnCl2 |
湿纺 |
强度最高达5.8GPa的高强系列 模量为155～650GPa的低、中、高模系列 |
三菱公司 |
日本 |
DMF |
湿纺 |
类似东丽T800级系列 |
Hexcel |
美国 |
NaSCN |
湿纺 |
类似东丽T700～T800系列 |
图表 6、国外主要企业原丝工艺技术及性能参数对比表
图表 7、碳纤维制造工业流程
日本碳纤维生产线上所需关键机械设备都是由所属的机械加工厂自行加工研制，自产自用，对碳纤维原丝制备工艺路线和生产设备严格保密，仅对固定合作伙伴提供原丝，而生产设备和工艺技术一概不对外出售。目前国外主要原丝生产设备制造商，意大利MAE公司、日本川崎重工等能够提供预氧化炉的主要国外厂商有：德国埃森曼（Eisenmann），美国DESPATCH和美国LITZLER。能够提供生产碳化炉的主要国外厂商是美国哈泊公司（Harper）、德国埃森曼（Eisenmann）、美国LITZLER和台湾聚川(联川)公司等公司。
我国碳纤维行业发展初期，在生产设备方面限于国外在碳纤维炭化炉上对中国的出口控制，国内不少碳纤维生产企业自己设计开发预氧化炉及高、低温炭化炉，而且国内目前碳纤维生产最大的两家企业，威海拓展和中复神鹰都具有成熟的机械装备生产经验，为设计、制造保密性要求高的碳纤维生产装备提供了保障。此外，鉴于国外碳纤维生产设备的稳定性及技术先进性，国内不少企业采用引进的方法，如江苏恒神、方大江城碳纤维等。
企业名称 |
预氧化炉 |
低温碳化炉 |
高温碳化炉 |
中复神鹰碳纤维有限责任公司 |
进口和自行制造 |
进口和自行制造 |
进口和自行制造 |
江苏恒神纤维材料有限公司 |
德国埃森曼 |
德国埃森曼 |
德国埃森曼 |
威海拓展纤维有限公司 |
进口和自行制造 |
进口和自行制造 |
进口和自行制造 |
蓝星集团 |
美国进口 |
德国进口 |
德国进口 |
河北硅谷化工有限公司 |
山东大学 |
山东大学 |
山东大学 |
中简科技发展有限公司 |
自行设计制造 |
自行设计制造 |
西安富瑞达 |
图表 8、国内碳纤维生产企业技术装备情况
1.4 产品形式多样，应用领域广泛
碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资，属于技术密集型的关键材料，随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究，使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐普及。在当今世界高速工业化的大背景下，碳纤维用途正趋向多样化。中国已经有使用长纤作为高性能纤维的一种，在要求高温，物理稳定性高的场合，碳纤维复合材料具备不可替代的优势。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，正是由于兼具优异性能，碳纤维在国防和民用领域均有广泛的应用前景。
图表 9、碳纤维产业链
碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。球棒等体育领域。碳纤维是典型的高科技领域中的新型工业材料。
碳纤维除了用于航空航天领域、国防军事领域和体育用品外，汽车构件、风力发电叶片、建筑加固材料、增强塑料、钻井平台等碳纤维新市场也被正在运用。此外还运用在压力容器、医疗器械、海洋开发、新能源等领域。碳纤维的其它应用包括机器部件、家用电器及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起到加强、防静电和电磁波防护的作用。另外，在X射线仪器上碳纤维的应用可以减少人体在X 射线下的暴露。
日美垄断高端市场，国内厂商尚待发展
2.1 全球厂商加速扩张，碳纤维产能增速显著
目前全球碳纤维工业化产品仍以PAN基碳纤维为代表，其力学性能最高，应用领域最广，占全球碳纤维总产量的90％以上。2014年全球PAN基碳纤维产能约为12.8万吨，其中小丝束碳纤维约为9.2万吨，占72%；大丝束碳纤维约3.6万吨，占28%。按照开工率70％计算，2014年全球碳纤维总产量约为9万吨。根据相关预测，到2020年，全球小丝束碳纤维产能将达到11.5万吨，大丝束产能达到5.4万吨，合计达到16.9万吨，复合增速达到7%。
图表 10、全球碳纤维产能现状及预测（吨）
近年来，随着大型飞机进入商业飞行及风力发电、汽车领域等工业需求量扩大，各碳纤维生产企业纷纷扩大其生产规模，而且非常具有针对性。
2014年，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划，东丽为扩大在飞机制造领域的份额，计划在南卡州新建碳纤维生产线，满足民航飞机等需求；三菱丽阳计划提高美国加州子公司的产能，满足美国风电、汽车、压缩天然气瓶（CNG）和氢气瓶增长需求；新兴企业如韩国晓星也将提高产能，用于本国内火车和公共汽车等的轻量化材料，并销往中国和东南亚；俄罗斯复合材料公司千吨级碳纤维生产线也建成投产。2014年，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划：东丽与HEXCEL在欧洲扩产，三菱与美国在本土扩产，CYTEC已经基本完成美国的双倍产能扩产计划，SGL在美国再一次扩产。
图表 11、全球碳纤维制造商理论产能（千吨）
2.2 日美主导碳纤维市场，新兴国家正在崛起中
目前全球碳纤维制造的主导者是日本和他们设立在欧美的工厂，其次是依靠欧美航空航天市场健康发展的美国HEXCEL和CYTEC公司，以及依靠强大工业创新体系的德国SGL公司，随着中国在碳纤维领域投入的不断增大，中国碳纤维产量占世界份额也不断提高。
图表 12、全球碳纤维各国生产份额
全世界小丝束的生产基本被日本碳纤维厂家控制，主要是东丽（Toray）集团、东邦（Toho）集团和三菱（Mitsubishi）集团三大碳纤维生产企业，，但由于中国、土耳其和韩国等新兴国家碳纤维产业的崛起，三家企业在小丝束碳纤维市场的份额已由前几年的约70%下降至55%。大丝束生产厂家主要为卓尔泰克（Zoltek）、德国西格里（SGL），其中卓尔泰克于2014年被东丽收购，二家企业的大丝束产能占世界大丝束产能的82%。
图表 13、小丝束碳纤维各厂商生产份额（左）
图表 14、大丝束碳纤维各厂商生产份额（右）
2.3 国内碳纤维发展势头良好，高端产品依赖进口格局尚未改变
近年来在国家相关部委的推动下，我国碳纤维产业在产业化和规模化发展方面取得了重大突破。碳纤维产业进入前所未有的新的发展阶段，在我国完整的碳纤维研发链条下的碳纤维工程化研发出现了加速发展的势头，初步形成了以山东、江苏和吉林等地为主的碳纤维产业聚集地，培育了威海拓展、中复神鹰和江苏恒神等碳纤维生产骨干企业和一批碳纤维复合材料及制品企业。根据统计，2010年-2014年期间，我国碳纤维产能从6445吨增至15000吨，增长了2倍，年均增长23.5%，目前我国生产的碳纤维全部为小丝束，其中12K占比超过90％，1K、3K、6K各有产量。
图表 15、中国碳纤维企业理论产能（吨）
我国的碳纤维产业在过去的20年内实现了产品从无到有的突破，在产品品类方面。T300级碳纤维已经实现千吨级产业化，并成功应用于航天航空领域，T700级碳纤维千吨级生产线已建成，产品进入应用考核，T800级碳纤维百吨级生产线也已建成并批量生产，而高强高模型碳纤维M50J的关键生产技术也获得突破。2015年和2020年预测的碳纤维总产能将分别达到18000吨和30000吨，产量有望分别达到4000吨和21000吨
图表 16、中国碳纤维产品现状
虽然我国碳纤维企业取得了较快的发展，但国内碳纤维生产企业普遍存在碳纤维生产专用装备制造水平的偏低，生产企业规模的偏小的情况。据统计，目前国内碳纤维生产企业中真正具有千吨级以上产能的只有3—4家。国内碳化单线能力与国际比较，国际最大的单线能力为2700吨/年，我国引进生产线单线能力为1000吨/年，虽然目前国产装备单线能力也可以达到1000吨/年，但不能满负荷生产，从规模效益上与国际没有竞争优势。直接导致了我国碳纤维生产成本的居高不下和产量不足。2014年国内碳纤维实际产量仅3200吨，远远低于产能，2007-2014年碳纤维累计产量也仅仅只有1.23万吨，远远低于理论产能。
图表 17、中国碳纤维企业理论产能（吨）
目前我国高端碳纤维材料仍大量依赖进口，我国碳纤维市场进口产品以碳纤维、碳布、碳纤维预浸料及制品为主，据我国海关统计数据：2014年碳纤维及制品进口量为11726.9吨，其中碳纤维1661.4吨、碳布1836.8吨、碳纤维预浸料1293.3吨、其他材料6935.4吨。其中碳纤维、碳纤维预浸料和其他材料均出现不同程度下降，可见我国碳纤维行业的蓬勃发展已经在一定程度少减少了对进口产品的依赖。
目前我国高端碳纤维材料仍大量依赖进口，我国碳纤维市场进口产品以碳纤维、碳布、碳纤维预浸料及制品为主，据我国海关统计数据：2014年碳纤维及制品进口量为11726.9吨，其中碳纤维1661.4吨、碳布1836.8吨、碳纤维预浸料1293.3吨、其他材料6935.4吨。其中碳纤维、碳纤维预浸料和其他材料均出现不同程度下降，可见我国碳纤维行业的蓬勃发展已经在一定程度少减少了对进口产品的依赖。
图表 18、中国碳纤维产品进口情况（吨）
3.1 国际市场高端需求快速增长，体育休闲领域平稳发展
当前整个国际和国内市场的碳纤维需求量都处于快速发展期，国外相关企业均公布扩产计划，与2010年相比，预计2015年全球PAN基碳纤维市场需求将达6万吨，到2020年，PAN基碳纤维市场需求预计将达14万吨，复合增速高达15%。碳纤维及其复合材料由于具有密度小、强度高、耐高低温等特点，最早应用于航空航天及国防领域，如大型飞机、军用飞机、无人战斗机及导弹、火箭、人造卫星等。
碳纤维及其复合材料既能作为结构材料又能作为功能材料，在工业领域具有广泛的应用，如：汽车、电缆、风能发电、海洋产业、电子器件、工业器材和土木建筑等。碳纤维制成的体育休闲用品，质量更轻、硬度更强、吸收震荡和振动效果更好，同时延长了体育用品的使用寿命，其中最主要的应用是作为自行车、钓鱼杆、网球拍、高尔夫球杆和游艇等材料。未来随着风力发电、汽车工业、飞机制造、高压容器等产业的需求的大幅增长，以及体育休闲领域的平稳发展，碳纤维市场需求增速将愈发显著。
图表 19、全球碳纤维市场需求（万吨）
2014年国际上PAN基碳纤维需求依然集中在航空航天、工业用途和体育休闲三大市场，碳纤维在航空航天、工业、体育休闲三大领域的应用比例为22:62:16，预计2020年将变为20:75:5。但今后增长最快的领域是汽车工业，预期至2020年其需求将达到2.2万吨，相当于当年航空航天与军工的需求量的总和。
工业用途中， CNG、氢气瓶和大型氢气储罐以及大型风力发电叶片和海上风电叶片将是今后的大市场。2014年起全球风电市场恢复强劲增长，2017年—2020年将以5.4%增长。新兴应用领域的不断拓展，使全球碳纤维及增强复合材料的需求量大幅增加。据有关专家预测，2011年-2020年，碳纤维整体市场增速在15％，其中：航空航天增速为12％，工业用增速为18％，体育休闲增速为7％。主要是航天航空领域与工业应用领域增速明显，体育休闲领域已经趋于饱和。
图表 20、2014年全球碳纤维市场需求分布（左）
图表 21、2020年全球碳纤维市场需求分布（右）
3.2 国内市场体育休闲占据主流，工业领域有望迎来突破
2014年国内碳纤维市场需求为10600吨，随着我国航天航空和工业制造的不断发展，未来几年我国碳纤维需求量将进入一个快速增长的时期，预计到2020年国内碳纤维的需求将达25000吨，年均增长速率约15.5%。
图表 22、国内碳纤维市场需求（万吨）
目前国内碳纤维在航空航天、体育休闲和工业应用三大领域的用量比例是4%、67%和29%。其中，体育休闲占绝大多数，而在民用航空、交通工具、新能源装备、工程建设等方面的应用虽然已经开始起步，但应用水平偏低，碳纤维复合材料的设计水平不足，配套的材料缺乏，相关的应用标准体系不健全，导致应用领域窄。此外，树脂、上浆剂等配套材料品种少、性能不足，复合材料用辅助原料还不能完全实现自主供给，部分品种还依赖进口等，不仅制约了碳纤维复合材料在高端制品上的应用，同时还严重影响着国产碳纤维的市场应用。
图表 23、2014年国内碳纤维市场需求份额（左）
图表 24、2020年国内碳纤维市场需求份额（右）
目前国内外一致认为，最富有前景的应用领域是工业应用，如汽车工业，应用碳纤复合材料可以减轻重量，节约能源，增加可靠性；风力发电是能源领域增长最快的，其叶片使用碳纤维量可观。随着汽车轻量化和风力发电的不断发展，我国的碳纤维在工业领域的应用将越来越多。
应用领域 |
国内 |
国际 |
航天航空 |
航天成熟，航空起步 |
成熟应用 |
航空 |
性能较差，应用于非承力结构件 |
大量应用于1、2级结构件 |
航天 |
导弹、火箭应用成熟 |
导弹、火箭、航天飞机等 |
工业用 |
研发、起步阶段 |
应用推广，用量逐步扩大 |
风力发电叶片 |
75米5M风力发电叶片供应 |
技术成熟，应用上升 |
抽油杆 |
小批量生产和应用 |
|
建筑补强 |
大量应用，年用量在1000吨以上 |
|
电缆导线芯 |
实现规模化生产 |
|
体育休闲 |
用量最大，产业化生产 |
市场份额已经处于逐渐降低的态势 |
高尔夫杆 |
预浸料用量大，搓管工艺成熟，市场用量稳定 |
|
钓鱼竿 |
2014年进口量处于首位，渔具产量和国际市场份额世界领先 |
|
球拍球类 |
2014年用碳纤维1330吨，占总进口量11.3％ |
图表 25、碳纤维三大应用领域国内、国际成熟度对照表
碳纤维自问世以来，随着技术的成熟和成本的下降，已越来越多的应用到各个领域。碳纤维相比现有的大部分材料更轻更强，用它来取代铝合金，可以降低30%的重量，这对于飞机和汽车等领域而言意味着更少的油耗和碳排放以及更好的经济性。目前碳纤维在飞机和风机叶片上的应用已比较成熟，在汽车上的市场也逐渐开启，并且在其他工业领域的应用也是层出不穷。随着规模化生产和产品技术提升导致的成本下降，碳纤维有望得到大规模普及。
图表 26、全球碳纤维需求动向
目前我国碳纤维的主要应用领域还是体育休闲领域。对比国外相关数据，在全球范围内，碳纤维复合材料总量的50%以上应用于工业领域，特别是在风电叶片和汽车领域，体育休闲用品所消耗的碳纤维复合材料占比不到20%，并呈逐年下降之势，而在中国50%以上的碳纤维主要应用于体育休闲用品，但工业用碳纤维逐步提高。
我们分别对碳纤维下游需求的各个领域进行了预测，据此得出2015年-2020总体碳纤维的需求年均复合增速将达到15%。在各下游需求中，汽车和风能领域的复合增速最快，分别为25%和18%。航天航空领域增速为13%。
应用领域 |
2015* |
2016* |
2017* |
2018* |
2019* |
2020* |
航天航空 |
12300 |
14100 |
15200 |
17000 |
19300 |
22800 |
体育休闲 |
6000 |
6400 |
6900 |
7200 |
7800 |
8200 |
船舶应用 |
1070 |
1120 |
1180 |
1220 |
1290 |
1330 |
土木工程 |
2650 |
2800 |
3200 |
3500 |
3850 |
4300 |
汽车 |
7200 |
11000 |
13800 |
15800 |
17500 |
22000 |
压力容器 |
2900 |
3300 |
3500 |
3800 |
4250 |
4650 |
风电叶片 |
6000 |
8000 |
9000 |
10000 |
12000 |
14000 |
图表 27、碳纤维各领域应用预测
4.1 大功率、长叶片需求加速风电叶片碳纤维化
根据GWEC 的预测，全球风电新增装机容量将从2014 年的51.7GW 增加到2019年的66.5GW，而全球风电累计装机容量将从2014年的369.6GW增加至2019年的666.1GW，复合增速高达12.5%。
图表 28、全球碳纤维需求动向（MW）
随着风力发电厂逐渐从内陆转移到海上，风电叶片的大功率化和大型化成为必然的发展趋势，同时大风机每千瓦电量的总生产成本，也会随着叶片的增大而降低。
图表 29、风电叶片发展过程
目前风电叶片的主流仍然是玻璃纤维，碳纤维仅仅用在叶片的部分关键部位。但随着风电叶片的大型化，碳纤维取代玻璃纤维已经成为必然趋势。碳纤维对比玻璃纤维具有以下几点优势，重量：在满足刚度和强度要求的条件下，比玻璃纤维叶片轻30%以上；发电：可以采用启动效率更高的薄翼型，提高风能利用率和年发电量；成本：综合风力发电成本降低（安装运输成本相对降低、对机组相关部件的强度和刚度要求降低、风电发电机组的整体性能提高、定期检修、维护成本降低）；海上风电：海上风电发展要求更轻质、更抗拉力、更耐腐蚀的新材料设备，碳纤维是不二之选。综合看来碳纤维风电叶片可以在不提高轴承、根部紧固件、枫叶轮毂负荷的情况下增加叶片的长度，在同一平台上捕捉更多能量。
图表 30、碳纤维在风电叶片中的应用
图表 31、碳纤维风电叶片和玻璃纤维叶片对比
2014年-2018年新增风电装机容量51.7GW上升至62.5GW，碳纤维风机渗透率以每年2%的速度提升，到2018年将达到20%，对应碳纤维的需求到2018 年将达到25600 吨，14-18年复合增长率为22.7%。
图表 32、风电碳纤维需求量（吨）
4.2 碳纤维引领汽车轻量化革命
汽车零部件轻量化，小型化已成为未来汽车工业发展的重要课题。汽车轻量化使得汽车油耗降低，大大降低了汽车的使用成本，也使总的能耗大大降低了。据资料介绍，汽车自重减轻100公斤，行驶100公里，可节省油0.3公斤。自重减轻10%，燃油经济性可提高10%。随着汽车电动化和智能化的发展趋势，整车轻量化也是实现节能减排提升产品竞争的重要途径。
图表 33、汽车轻量化收益图
国际厂商中宝马已率先入股西格里（SGL）公司，并先后在宝马i3和i8车型采用全碳纤维的座舱（LifeDrive架构）和车身结构。i3的车身重量比传统电动车减轻了250千克以上，整车重量仅1250千克，i8的整车重量也仅1480千克，2014 年i3、i8 电动车的销量达到了17800，未来新M3、M4等M产品在换代车型上将大量使用碳纤维材料，从而符合日益严格的排放标准。受此影响，其他国际汽车厂商也纷纷进军碳纤维行业。
图表 34、宝马碳纤维工厂产能（吨）
公司 |
碳纤维合作企业 |
戴姆勒 |
东丽 |
GM |
帝人株式会社 |
Ford |
陶氏 |
Audi |
福伊特（西格里第三大股东） |
大众 |
西格里 |
兰博基尼 |
Quantum & Callaway Golf |
戴姆勒 |
东丽 |
丰田 |
丰田自动织机 |
日产 |
东丽 |
本田 |
三菱 |
图表 35、汽车厂商和碳纤维公司合作情况
考虑到汽车市场庞大的基数优势和汽车轻量化的急迫需要，以及碳纤维成本的不断降低，未来汽车行业有望成碳纤维最大下游应用市场。预计到2018年，汽车碳纤维市场需求量预计约27900t。
汽车类型 |
2018年全球不同车型汽车产量预计 |
碳纤维材料使用率——乐观预测/中性预测 |
碳纤维需求量 |
超跑 |
6K |
100%/50% |
600t/300t |
顶级豪华汽车 |
600K |
10%/5% |
46000t/23000t |
豪华汽车 |
4 Million |
||
一般汽车 |
92Million |
0.1%/0.05% |
9200t/4600t |
2017年全球汽车产量 |
97Million |
- |
图表 36、各类型汽车碳纤维需求量预测
4.3 民用飞机加速碳纤维航天航空领域发展
自上世纪80年代碳纤维成功应用到飞机上以来，碳纤维在航空领域的需求不断增长。在民用大型客机方面，波音公司和空中客车公司为了抢占世界飞机制造市场，投入大量人力和资金开发新型客运飞机，大量使用碳纤维复合材料，目前两大飞机公司新型飞机中复合材料材料的比例逐年增加。
图表 37、复合材料占全机结构质量比
A380是第一个将复合材料用于中央翼盒的大型民机，该翼盒8×7×2.4m，重8.8吨，用复合材料5.3吨，减重1.5吨，可以增加有效载荷10余人或1吨多燃料；B787是首架复合材料结构用量超过铝合金的大型客机。除了民用客机外，法国阿波罗-4轻型私人飞机也采用碳纤维复合材料世界上同类型产品中性能最优异的飞机，本机的空机质量为300公斤，最大起飞质量为750公斤。我国首款拥有自主知识产权的电动载人飞机将开始批量生产——RX1E锐翔双座电动轻型飞机采用全碳纤维复合材料结构机体，最大起飞重量约500公斤。
图表 38、多款使用碳纤维材料飞机
空中客车公司于2013年9月24日发布最新全球民用航空市场预测：从2013年到2032年，全球市场对新增客机和货机的需求量将达到29220架，总价值4.4万亿美元，其中客机(100座以上)28350架，总价值达到4.1万亿美元。全球航空运输量年均增长4.7%，目前在役飞机数量为17740架，到2032年，全球在役飞机数量将达到36560架。2014年空客和波音都取得了不错的销售成绩，空客获得的净订单量达到1456架，美国波音公司同期净订单量1432架，整个民用飞机市场发展良好。民用飞机将成为推动碳纤维在航天航空领域应用的主要力量。
我国自主设计的国产大飞机C919目前已完成机体对接，将于2015年年底实现首飞，客机试飞时间暂定于明年，预计2018年可以获得中国民航局将颁发的合格证。截止至2015年1月31日，C919订单已增至450架， C919大型客机中央翼、襟翼及运动机构部段均采用碳纤维复合材料制成。随着我国军用及商用飞机项目的开展和我国航天事业的发展，碳纤维复合材料将不断增加。国内航空运输市场的快速发展将对民用飞机产生巨大的需求，预计到2023年，中国客货运输飞机拥有量将达到2769架。飞机制造业的发展将需要更多高性能的碳纤维，碳纤维材料在航天航空领域也必将形成巨大产业。