新能源推动碳纤维需求高速增长

碳纤维是由聚丙烯腈，或沥青、粘胶等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主链结构无机纤维，具备出色的力学性能和化学稳定性，具有质轻、高强度、高模量、导电、导热、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温、膨胀系数小等一系列其他材料所不可替代的优良性能。

随着“双碳”政策的落地，国内的碳纤维产业发展迎来黄金时刻。风电、电动汽车、氢能、光伏等领域都是中国有比较优势的产业，也是国家重点扶持的产业。相关领域的碳纤维需求增速较快，市场容量较大，不仅可以拉动碳纤维的需求，而且可以较好解决碳纤维产业发展的系列化、差别化和延伸化。

风电装机量和风机叶片大型化带动碳纤维需求提升

碳纤维叶片在大型化叶片中具备性价比高的优势。在满足刚度和强度的前提下，碳纤维比玻璃钢叶片质量轻30%以上。当前风轮直径已突破120m，叶片重量达18吨，碳纤叶片在减重的同时提高发电效率、降低叶片成本，尤其是随着风电中标价持续下降的背景下，碳纤叶片在大尺寸叶片中的性价比优势凸显。

风电叶片用碳纤维主要以国内外T300级24K、48K、50K等产品为主。海外主要是东丽旗下卓尔泰克（美国+墨西哥+匈牙利）、日本三菱、德国西格里以及台塑、土耳其Dowaksa，国内的吉林碳谷+宝旌的产品也基本能够满足下游客户的需求。

我们预计至2030年全球风电叶片对碳纤维的需求将形成10万吨级别的市场，是现有风电叶片市场的3倍，CAGR约为13%。

双碳战略下多条新能源赛道接续拉动碳纤维需求增长

能源变革浪潮下，光伏产业快速发展，氢燃料电池也在蓄势待发，这些新兴产业同样带动碳纤维需求的大幅扩张。

光伏领域：碳纤维借用其耐热特点适用于单晶炉热场，作为耗材使用，碳纤维坩埚相比于石墨坩埚具有能耗低、寿命长的优点，并且在大尺寸硅片中碳纤维坩埚更加适用，2021年全球碳碳热场用碳纤维需求0.85万吨，参照2021年光伏装机133GW来测算，我们预测到2030年全球光伏新增装机达435GW对应碳碳热场碳纤维需求量约为2.6万吨。

氢能领域：碳纤维是高压氢气瓶的理想材料，我国对氢能产业给予大力支持，根据规划一线城市群（北上广地区）2025年氢能车有望达到10万辆左右。

2021年全球氢能车销量1.63万台，我们根据《中国氢能及燃料电池产业白皮书（2019版）》进行推算，假设2025年全球氢能车出货5万辆、2030年氢能车出货100万辆。如果按照重卡来测算，单车需要10个氢气瓶，35KPa的主流氢气瓶约需碳纤维40千克。2021年全球压力容器碳纤市场1.1万吨，按照我们的测算，氢能车需求约2千吨，其他传统领域9千吨，到2030年全球氢能车出货100万辆将对应压力容器碳纤维市场13.4万吨，成为继风电叶片后的第一大碳纤维应用领域。

综上，根据我们的推算，受益新能源产业增长，碳纤维全球市场需求到2030年增长至38.2万吨，相比2020年，10年增长2.5倍，CAGR=13.5%。

炭化炉是碳纤维制备的核心设备

中游碳化：过程中又包含①预氧化、②碳化（碳纤维，90+%含碳量，1000-2000℃）、③石墨化（石墨纤维，99+%碳含量，2000-3000℃）、④表面处理（提升和树脂粘合性）、⑤卷曲（成品一般按卷卖）等环节，碳化后成为黑丝；

碳化过程中，预氧化炉和低温碳化炉对碳化工序的关键设备。在制造聚丙烯腈基碳纤维过程中， PAN结构经过两次重大变化后由有机原丝转化为无机碳纤维。一是在预氧化过程中，使其线型PAN分子链转化为耐热梯型结构的预氧丝；二是在碳化过程中，由预氧丝的梯型结构转化为碳纤维的乱层石墨结构。

碳化炉实现高含碳量的无机碳纤维

具有耐热梯型结构的有机预氧丝经过高温热处理转化为含碳量在 92 %以上的无机碳纤维。实现这一转化的关键设备是碳化炉。工程实践与研究表明：其核心技术是宽口碳化炉及其配套的迷宫密封、废气排除和牵伸系统。对于ht 级碳纤维生产线，炉口宽度需在1 m 以上，而且要正压操作，就需非接触式迷宫密封装置；为使热解废气不污染纤维，排除系统要畅通而瞬时排出；牵伸系统则是制造高性能碳纤维重要手段。