碳纤维医疗设备部件行业市场需求与投资规划

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1、碳纤维医疗设备部件行业市场需求与投资规划一、 中国碳纤维行业市场回顾碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维，在可量产纤维材料中性能最佳，是目前工程上可以大规模应用的比强度最高的材料，其具有优异的物理、化学性能，在及民用领域都有着广泛的应用，被称为21世纪的黑色黄金。2022年，在国内新冠疫情反弹、国际地缘冲突等背景下，发展面临的风险挑战不断，原油价格高位大幅波动，下游需求持续低迷，化纤行业总体生产经营形势严峻。碳纤维产业受下游需求稳定增长支撑，在风电、光伏、氢能储运等领域应用不断拓展，行业整体保持较好发展。二、 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P

2、AN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、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

3、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，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

4、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

5、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

6、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

7、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，2021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

8、：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

9、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、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

10、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

11、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7，96970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

12、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，动车组的能耗仍较大，在轨道列车中应用碳纤维将

13、通过减轻自重从而大大减少能耗。基于我国轨道交通事业的高速发展，以及列车不断增长的轻量化需求，碳纤维复合材料将逐步广泛应用于车体、司机室、转向架等承载结构件中，碳纤维复合材料在轨道交通领域的应用将与日俱增。2、碳纤维医疗健康领域应用分析碳纤维复合材作为各向异性材料，给产品设计带来较大的自由度，而医疗设备部件往往作用于不同的人体部位，需满足不同部件的具体性能要求。碳纤维复合材料在医疗器械应用多样，新的用途仍在不断开拓。目前，CT床板、X射线检查等设备及辅助设备是碳纤维复合材料应用最为广泛的碳纤维医用案例，较有代表性的有X光、CT等检查床面板、诊断床用头托、高清DR平板探测仪用面板，以及支架等。随着

14、医疗技术的发展，放射性诊断及治疗设备已逐渐向放射剂量小及成像分析数字化方向靠拢。在放射性医疗设备及辅助器械上，通常要求相关配件对X射线透过性能好，从而在不影响使用效果的同时尽可能地降低放射性物质对患者以及医护人员的危害。此外，医疗器械配件的强度以及耐用性还要满足设备使用的高频度特点，在质量、精度和安全方面都需符合高标准医用设备的参数要求。碳纤维复合材料具有高强度、低密度、极低的X射线吸收率等特点，在医疗放射设备领域，应用碳纤维复合材料的床板，其X射线透过性能、成像清晰度、强度和刚性均明显优于聚碳酸酯、酚醛树脂板等床板，对提高设备整体性能起到了重要作用，同时可减少对患者及医护人员的危害。从人均保

15、有量的维度，2020年，中国每百万人CT保有量约为1838台，仅约美国每百万人CT保有量的三分之一，具有较大的成长空间。未来，随着中国人口老龄化程度加深对于医疗检查需求的提升、分级诊疗政策下基层医疗设施投资建设力度加大以及鼓励社会办医环境下民营医院数量的快速提升，CT等医疗影像设备将会迎来较大的发展机会，从而为碳纤维复合材料及制品创造不断增长的市场空间。3、碳纤维体育健康领域应用分析由于具有高比强度、高比模量等优异的力学性能，碳纤维材料自20世纪70年代商品化以来，便被应用于钓鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等体育器械的生产中，体育产业对高性能尖端材料的需求不断增加。从2021年全球各领域碳纤维应用需

16、求来看，体育休闲领域2021年需求量为185万吨，占比约157%。长期以来，体育器械领域都是我国碳纤维复合材料需求市场占比最大的门类，总体保持高基数的市场需求。根据赛奥碳纤维统计与预测，预计至2025年，体育休闲领域碳纤维需求量将增长至225万吨。在健康中国战略的持续推动以及人们健康意识不断提高的背景下，全民运动时代正在到来，使用性能优越的体育器材能够获得更好的运动体验，运动人数的上升和对器材要求的提高将驱动碳纤维需求稳定增长。未来，体育健康领域将持续为碳纤维复合材料及制品的应用创造市场空间。4、碳纤维民用航空领域应用分析碳纤维复合材料在航空领域经历了由小到大、由次到主、由局部到整体、由结构到

17、功能的发展过程。进入21世纪，碳纤维复合材料在民机上的应用实现了跨越式发展。波音787碳纤维复合材料用量达5000%，空客A350XWB超宽体客机碳纤维复合材料用量达52%。用碳纤维复合材料建造民机机身主体结构，是碳纤维复合材料在民用航空领域里程碑式的突破。根据中国商飞市场预测年报（2021-2040），预计未来二十年全球将有超过41，429架新机交付；到2040年全球客机机队规模将达到45，397架。中国旅客周转量年均增长率将达到570%，未来20年中国航空市场将接收50座级以上客机9，084架；到2040年中国的机队规模将达到9，957架，占全球客机机队比例22%，成为全球最大的单一航空市

18、场。由于航空领域对轻量化和安全性的需求更高，对碳纤维价格的敏感性相对较低，因此航空航天成为现阶段碳纤维应用较为广泛的领域。而目前，我国在航空方面碳纤维复合材料的应用程度仍然较低，ARJ21碳纤维复合材料用量不足500%，C919碳纤维复合材料用量仅为1200%，未来C929碳纤维复合材料用量预计达到5200%。国产民机的发展将给航空碳纤维带来重大发展机遇，随着C919开始交付，未来民用航空领域碳纤维复合材料的应用将迎来蓬勃发展时期。三、 碳纤维行业发展历程（一）全球碳纤维行业发展历程全球碳纤维行业起步于20世纪70年代，经过近30年的不断发展，碳纤维生产工艺技术于21世纪初趋于成熟。在碳纤维行

19、业起步阶段，碳纤维应用领域较窄，主要在国防和部分工业领域小部分应用，随着更高性能碳纤维制备技术取得突破、复合材料成型技术进步，碳纤维产品在工业机械、建筑补强、压力容器、飞机主承力结构等领域的应用逐渐扩大，碳纤维生产成本也逐渐降低。（二）我国碳纤维行业发展历程我国碳纤维行业几乎和日本、美国等发达国家同时起步，但由于相关知识储备不足等因素，发展较为缓慢。同时，日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断，禁止碳纤维供应商对我国关键行业进行出口，试图延缓我国重大装备等高端领域的长期发展。21世纪以来，我国加大对于碳纤维领域的支持力度，相继出台多项法律法规及相关产业政策，鼓励高性能碳纤维复合材料研发、生产

20、及下游应用。伴随着国家政策的大力扶持，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破，产业化程度快速提升，应用领域不断扩大。目前，在体育健康、风电叶片、建筑补强等领域，高性能复合材料及制品的应用技术已逐步成熟；汽车、医疗、压力容器领域碳纤维制品的运用也逐步展开；民用航空领域国产碳纤维制品的应用起步相对较晚；轨道交通作为我国代表性产业，碳纤维复合材料应用周期相对较长，目前主要产品正处于逐步从非承载结构的内饰件向各类结构件转变的发展过程。四、 国内企业大规模扩产，碳纤维行业迎来爆发期国内碳纤维龙头大规模扩产，将改变世界碳纤维产能格局。从全球碳纤维企业的后续扩产计划来看，碳纤维产能扩张主要以中国企业为主。未来几

21、年国内碳纤维企业扩产计划总量预计接近30万吨，但需关注各企业的项目落地性以及落地时间和实际产能，在供给短缺的背景下，率先实现项目落地和产能扩大，并稳定生产的企业将具备明显的先发优势，抢占更多的市场份额。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。我国碳纤维市场规模一直保持增长趋势，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%，预计2023年中国碳纤维市场规模将达1537亿元。未来随着航空航天、风电叶片、碳复合材料等新兴产业的需求带动，我国对碳纤维的需求还有望进一步提高。五、 碳纤维行业未来发

22、展趋势（一）碳纤维原材料加速，推动国产碳纤维复合材料及制品在下游的广泛应用现阶段，国内碳纤维市场仍以进口碳纤维为主、国产碳纤维为辅，但国内厂商已逐步实现关键技术突破，国产碳纤维产品型号基本实现了对国际领先厂商主要碳纤维型号的对标。赛奥碳纤维数据显示，2021年国内碳纤维需求量为624万吨，国产碳纤维供应量为293万吨，若国产碳纤维全部供应于国内需求，国产化率约4700%，较2020年增长9个百分点，趋势明显。未来，随着我国碳纤维原材料加速，我国碳纤维行业整体亦将实现的突破，为碳纤维复合材料及制品在下游更广泛的应用奠定基础。（二）碳纤维复合材料及制品应用领域横向拓展、纵向延伸，促进碳纤维全产业链

23、高速发展长期以来，由于碳纤维应用技术开发难度较高，研发设计时间长、研发投入大、生产成本高，我国碳纤维下游主要应用于体育健康、风电叶片、建筑加固等领域，在轨道交通及民用航空等新兴领域涉足尚浅。而碳纤维产业的发展，一方面离不开碳纤维原材料的技术开发及生产制造能力，另一方面，将碳纤维原材料制作为预浸料等中间体及最终制品，将新材料开发与下游领域应用需求结合，以进一步验证材料性能，对于新材料产业发展亦至关重要。未来，随着碳纤维国产进程加速，围绕国产碳纤维适配的基体树脂与中间材料的改性与赋能、碳纤维复合材料产品的设计与制造技术的提升，国产碳纤维复合材料及制品的应用将得到进一步拓展与深化，促进碳纤维全产业链

24、的高速发展。六、 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

25、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。七、 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

26、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。八、 下游应用市场广阔，有望带动碳纤维需求量上涨碳纤维因其性能优异，广泛用于风电叶片、体育休闲、航空航天等领域，下游市场前景广阔。我国碳纤维应用市场中，风电叶片、体育休闲及碳碳复材领域应用较多，三者合计占比达到754%。其中，风电叶片是我国碳纤维最大消费市场，占碳纤维消费总量的361%，风电叶片中的主梁帽、蒙面表皮、叶片根本、叶片前后边缘防雷系统等部位均需要用到碳纤维材料，以大幅减轻叶片重量，减少作用在支撑梁上的受力和扭矩等。风电叶片作为碳纤维最大的应用市场，近年来，在全球能源转型驱动下，全球风电行业发展迅速。2021年全球风

27、电新增装机936GW，累计装机容量达到837GW，同比增长124%。其中，我国是全球风电装机规模最大地区，在双碳战略及能源改革大背景下，我国不断推进风电行业发展，加快风电领域技术升级。从装机容量看，2022年我国新增风电装机3763GW，累计装机规模达到3654GW，同比增长541%，是全球规模最大的风电市场。风电也逐渐成为我国新能源发电的重要组成部分。2022年全口径发电量累计838863亿千瓦时，同比增长341%。其中，风电全年累计发电68672亿千瓦时，同比增长123%，占全口径总发电量的819%，风电发电规模占比不断提升。未来，随着风力发电机率持续增大，特别是海上风机需求刺激下，风电大

28、型化趋势日益明显。风机大型化后，风电叶片大型化、轻量化需求也将逐渐增加，也将进一步拉动碳纤维及其复合材料需求上涨。我国约有112%左右的碳纤维用于合成碳碳复合材料，其主要应用于刹车盘、航天部件等零部件。其中，碳碳复合材料主要应用于光伏行业。据悉，约有70%的碳碳复合材料应用在光伏领域中，且由于碳碳复合材料质量轻、耐高温性能较高，其在光伏领域的应用逐步提升。在国家大力推广发展光伏行业下，我国光伏装机容量持续增加。2022年，我国新增光伏装机容量087亿千瓦。其中，随着整县推进项目不断加速，分布式光伏首次实现对集中式光伏赶超，新增分布式光伏占光伏新增装机量的68%，集中式光伏仅占32%。截止到2022年底，我国光伏累计装机容量达到393亿千瓦时，同比增长28%。未来，随着光伏行业延续高景气发展，碳碳复合材料需求将继续增加，碳纤维及其复合材料有望保持高速增长。