复合材料行业发展概况及行业产业链面临的机遇挑战壁垒构成
1、复合材料行业概况
复合材料产业是国家鼓励的基础性战略性新兴产业，自2000年至今，国家密集出台多项产业政策支持复合材料产业的发展。发改委、科技部、工信部等部门均加大了支持力度。我国在2010年发布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中，正式明确了我国七大战略性新兴产业，其中复合材料产业涉及节能环保、新能源、新材料等领域；我国在2012年发布的《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》中，明确提出了高性能复合材料的战略地位；2017年科技部发布了《“十三五”材料领域科技创新专项规划》，明确了要突破复合材料制备及应用的关键共性技术，提升先进结构材料的保障能力和国际竞争力。2021年中国石油和化学工业联合会发布的《化工新材料行业“十四五”发展指南》，明确重点发展氟硅材料、特种橡胶及弹性体、高性能纤维及复合材料、功能性膜材料和电子化学品。2022年，工信部、科学技术部、自然资源部联合发布《“十四五”原材料工业发展规划》，明确：“提升先进制造基础零部件用钢、高强铝合金、稀有稀贵金属材料、特种工程塑料、高性能膜材料、纤维新材料、复合材料等综合竞争力。……聚焦重大技术装备、重大工程等需要，培育一批耐候钢、轴承钢、航空铝材、高性能混凝土、人工晶体、复合材料等高端材料团体标准。”
2、复合材料制品市场总体情况
复合材料作为一种新工业材料诞生于20世纪30年代。第二次世界大战期间，玻璃纤维复合材料首先被用于军工产品，并先后在美国、英国、德国、法国、前苏联及日本等国家发展起来。到20世纪60年代以后，由于玻璃纤维的优异特性，玻璃纤维复合材料逐步被应用于民用领域。从70年代后期，随着高新技术的发展，高硅氧纤维、碳纤维、芳纶纤维等高性能纤维及其复合材料先后得到开发和应用。1962年日本研发出了聚丙烯腈基碳纤维并成立工业生产线。1970年以后日本东丽公司、东邦公司相继参加聚丙烯睛基碳纤维的生产开发，碳纤维复合材料等先进复合材料进入批量化生产时代。此后，全球复合材料工业经历了长期的良好发展，尤其是先进复合材料制品先后进入建筑、化工、航空航天、汽车、风电等重要市场。进入21世纪以来，全球先进复合材料制品市场快速增长。
近年来受全球经济危机及世界各国经济发展进程不同的影响，全球复合材料市场结构正在逐步发生变化，美、日、欧等发达国家和地区复合材料市场相对饱和，增速较为缓慢。欧美国家复合材料市场转为以下游的应用型厂商为主，而复合材料的生产中心则向亚洲区国家转移。亚太地区长期以来人均复合材料消费水平相对较低，市场潜力巨大，因此近年来保持稳定增长。由于中国和印度等国家经济的高速增长，以及地区内不断扩大的交通、风能、建筑和基础设施行业建设需求，亚太地区在全球复合材料制品行业中已占有最大的市场份额。但相对庞大的产量，亚洲市场的复合材料制品产值不高，应用领域相对低端，未来发展中仍有进行产业结构调整的空间，还需不断提升复合材料制品尤其是先进复合材料制品的质量和性能水平。
中国复合材料行业诞生于1958年，前期发展以北京玻璃钢研究设计院、哈尔滨玻璃钢研究院、上海玻璃钢研究院等一批国家科研院所为主。改革开放之后，国内复合材料产业链上下游不断健全，行业迅速发展壮大，尤其是民营复合材料制品生产企业如雨后春笋般快速成长，当前国内的复合材料产业链整体发展已相对完善，产值规模稳步提升。目前国内形成了以环氧、双马和聚酰亚胺为主要集体的复合材料体系，以热熔预浸制造技术和热压罐成形技术为主的复合材料成型技术体系。国内航空树脂基复合材料的力学性能已经初步满足主承力结构的要求，结构——功能一体化工作尚在预研，低成本技术仍然比较落后。
3、先进复合材料行业市场格局
复合材料行业产业的技术进步以基础材料技术和产业化装备技术为主。尽管中国的玻璃纤维产业已经处于全球领先的地位，并且不断地进行技术研发和产业升级。但以碳纤维复合材料为代表的先进复合材料研发与生产技术仍落后于国际先进水平。
随着中国经济的发展与市场的不断开放，复合材料行业的上中下游产业链不断完善，以复合材料为主营业务的民营上市公司不断涌出，并呈现民营企业取代国有企业成为行业发展中坚力量的趋势。数据显示，截至2022年4月底，A、B股共有278家开展新材料业务的上市公司，私营企业的市场份额占据绝对领先地位。目前，国内复合材料的主要行业产能集中在长三角地区，积聚效应明显，行业产能和产业结构正在被逐步优化，中国的复合材料的上中下游产业链逐渐趋于完善。
目前，国内上游纤维制造集中度强，中游复合材料产能分散。上游纤维产能集中在中低端产品，高端产品依赖进口。玻璃纤维方面，中国巨石、泰山玻纤、重庆国际和中材科技占据绝大部分国内产能；碳纤维方面，国内产能集中在中复神鹰、中简科技、江苏恒神、光威复材等企业；芳纶纤维方面，国内产能集中在泰和新材、仪征化纤、中蓝晨光等公司。树脂行业的主要供应商有宏昌电子和上纬新材等。
就上游而言，国内玻璃纤维复合材料是复合材料行业的重要组成部分，行业集中度很高，中国巨石是世界玻璃纤维行业中的龙头企业，2020年总产能达到200.72万吨。除此之外，国内的碳纤维、环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等复合材料随着产业的规模化和技术的革新，质量和工艺已经达到了国际水准，基本可以满足国内大部分复合材料的发展需求。
在碳纤维复合材料领域，日本的发展处于亚太区域内最领先的地位，研发型的单位主要有日本国立材料研究所、日本宇宙航空研究开发机构及机械技术研究所，生产型的厂商主要为东丽、帝人与三菱丽阳，并且这三家厂商占据了全世界大部分碳纤维及其复合材料市场份额，所生产的碳纤维在品种、工艺、产量及质量上都属全球领先，其中高模量高强度碳纤维增强复合材料在航空航天领域中占据垄断地位。在碳纤维复合材料进入民航飞机领域之后，东丽与帝人先后与波音、空客两大飞机制造公司达成合作。此外国际重要的碳纤维厂商还有美国的Cytec、Hexcel，德国的SGL，土耳其的AKSA等企业，呈美、日企业垄断的状态。
4、行业产业链
本行业的上游行业主要包括化工原料制造业、化学纤维制造业等。下游行业主要为风电叶片制造、航空航天器材制造及创新工业产品制造。
资料来源：普华有策
（1）上游原料
化工原料制造、化学纤维制造行业主要为本行业提供各类主要原材料，用于制造产品。中国作为全球制造基地，化工原料制造业、化学纤维制造业逐步成熟，尼龙、聚乙烯、聚丙烯、橡胶等大宗原材料供给较为充分，能够为本行业提供充足的原材料供应。
（2）下游应用
下游行业决定了先进复合材料行业市场的容量、消费需求和技术发展方向，这些都影响和决定产品的质量、标准、技术和经济效益。先进复合材料优异的耐腐蚀性、高强度与抗冲击性，使其在航空航天、风力发电、建筑、体育用品、管道、船舶等领域广泛应用。近年来，先进复合材料的应用领域更加广阔，在汽车、新能源、桥梁建筑等市场大显身手。
1）风电叶片市场
作为复合材料重要的终端市场，风力发电产业的发展直接影响复合材料行业的市场规模，进而影响企业收入规模。在全球能源结构向低碳化转变、能源消费结构不断优化的背景下，可再生能源需求持续增长的趋势具备确定性。风能凭借其资源总量丰富、环保、运行管理自动化程度高、度电成本持续降低等突出的资源禀赋优势与良好的发展趋势，目前已成为开发和应用最为广泛的可再生能源之一，是全球可再生能源开发与利用的重要构成，其发展正逐渐从补充性能源向替代性能源持续转变，其应用是推动能源结构优化、能源低碳化的重要驱动力，是实现“碳达峰”、“碳中和”目标的主要实现路径之一。
2）航空航天市场
航空航天领域复合材料的加工以热压罐成型工艺等较高端的工艺为主，对真空辅助材料与模具制件的要求与需求均较高。
民用航空行业
材料性能是决定飞机性能的最重要因素。现代大飞机原材料的选取是安全性、经济性、技术水平综合评估的结果。复合材料在大型民用飞机主承力结构上的应用比例，已成为衡量民机技术先进性和市场竞争力的重要标志。
无人机行业
无人机系统主要由机架机身、动力系统、飞行控制系统、遥控系统、辅助设备系统五部分组成。无人机的机架机身一般选择高强度轻质材料制造，例如：碳纤维、玻璃纤维、ABS、PP、尼龙、改性塑料、改性PC、树脂、铝合金等。碳纤维复合材料等新型轻质材料的广泛应用，使得无人机生产成本更低、操作更灵活、续航时间更长。
民用航天行业
随着航天飞行器迫切的减重需求，对应用材料提出了更高的要求，具有优异力学性能的轻质结构材料，尤其是以先进复合材料等材料为代表的轻质结构材料成为航空航天研究的热点。目前，国内航天箭体结构系统在轻质结构新材料应用方面完成了部分尝试和探索。
（3）其他重要市场（创新工业）
①汽车行业
自开始制造汽车以来，复合材料便以各种形式应用于汽车中，树脂基复合材料正式应用于汽车中始于1953年。复合材料在汽车上的应用分为几大类:覆盖件（内外饰）、结构件（以其力学性能为主要应用）、功能件（以某些特殊性能为主要应用）。
②轨道交通行业
近些年，随着国内轨道交通行业的快速发展，轨道车辆轻量化的要求越来越高，碳纤维复合材料等先进复合材料在轨道车辆上的应用成为轨道交通行业下一步的重点研发方向。
5、面临的机遇与挑战
（1）行业发展面临的机遇
①“碳中和”、“碳达峰”确立能源清洁化趋势，全球风电市场长期向好
A、国际风电市场长期向好
自1992年《联合国气候变化框架公约》（United Nations Framework Convention on Climate Change）发布以来，世界各国都在为“将大气温室气体浓度维持在一个稳定的水平”的终极目标而努力。世界石油危机、地缘政治等因素也促使世界各国大力改造传统能源消费模式和寻找新的能源来源。
2021年，《联合国气候变化框架公约》第二十六次缔约方大会通过了《格拉斯哥气候公约》（Glasgow Climate Pact），此前，全球已有数十个国家和地区提出了碳中和目标。其中，大部分计划在2050年实现。
2022年3月4日，国际能源署发布名为《旨在减少欧盟对俄罗斯天然气依赖的十点计划》的报告，提出欧盟可通过采取十项措施，2022年将从俄罗斯进口的天然气总量减少三分之一以上，进而到2030年完全消除对俄罗斯天然气的进口需求。该报告提出：“4.加快风能和太阳能的部署。国际能源署预计，2022年欧盟的太阳能和风能发电量将比2021年增加1,000亿千瓦时，增幅超过15%；2023年可再生能源发电量将比2022年增加350亿千瓦时，使天然气使用量减少60亿立方米。”。
依据GWEC发布的《Global Wind Report 2022》，全球当年度新增并网风电装机容量从2001年的6.5GW增长至2021年的93.6GW，累计风电总装机容量从2001年的24GW增长至2021年的837GW，长期保持高速增长。该报告指出，若要实现2050年碳中和的目标或《巴黎协议》的目标，当年度新增并网风电装机容量应为现有水平的四倍（以2021年新增装机量为基数测算，即全球年均新增装机量应达374.4GW）。
根据国际能源署发布的《World Energy Outlook 2021》，2020年电能占全球能源消费的比重为20%，其中风能占电能消费的比重为6%；预计到2050年，电能占全球能源消费的比重将上升至40%，其中风能和光伏将占电能消费的比重将上升至60%。
综上，国际风电市场将在较长时期内维持向上增长势头。
B、中国风电产业长期向好
2021年，我国发布《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》，明确：“积极发展非化石能源。实施可再生能源替代行动，大力发展风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能等，不断提高非化石能源消费比重。坚持集中式与分布式并举，优先推动风能、太阳能就地就近开发利用。……构建以新能源为主体的新型电力系统，提高电网对高比例可再生能源的消纳和调控能力。”
2021年，我国发布《2030年前碳达峰行动方案》，指出：“全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展，坚持集中式与分布式并举，加快建设风电和光伏发电基地。加快智能光伏产业创新升级和特色应用，创新“光伏+”模式，推进光伏发电多元布局。坚持陆海并重，推动风电协调快速发展，完善海上风电产业链，鼓励建设海上风电基地。积极发展太阳能光热发电，推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地。因地制宜发展生物质发电、生物质能清洁供暖和生物天然气。探索深化地热能以及波浪能、潮流能、温差能等海洋新能源开发利用。进一步完善可再生能源电力消纳保障机制。到2030 年，风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上。”（根据《我国 2021 年国民经济和社会发展统计公报》，截至 2021 年末，全国并网风电、太阳能发电总装机容量为 6.35 亿千瓦。按此推算，2021 年至 2030 年，全国并网风电、太阳能发电年均新增装机量为62.78GW。）此外，据电气风电等风电主机厂商预计，2025年以后，我国陆上风电市场预计进入换机潮，新老机组换代催生全新市场需求。
2022年，国家能源局、国家发改委发布《“十四五”现代能源体系规划》，提出：“加快发展风电、太阳能发电。全面推进风电和太阳能发电大规模开发和高质量发展，优先就地就近开发利用，加快负荷中心及周边地区分散式风电和分布式光伏建设，推广应用低风速风电技术。在风能和太阳能资源禀赋较好、建设条件优越、具备持续整装开发条件、符合区域生态环境保护等要求的地区，有序推进风电和光伏发电集中式开发，加快推进以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地项目建设，积极推进黄河上游、新疆、冀北等多能互补清洁能源基地建设。积极推动工业园区、经济开发区等屋顶光伏开发利用，推广光伏发电与建筑一体化应用。开展风电、光伏发电制氢示范。鼓励建设海上风电基地，推进海上风电向深水远岸区域布局。积极发展太阳能热发电。”
依据国家统计局发布的《国民经济和社会发展统计公报》，2017年至2021年，中国当年度新增并网风电装机容量分别为：1,503万千瓦、2,059万千瓦、2,579万千瓦、7,148万千瓦和4,695万千瓦，其中2020年新增装机容量比2017年至2019年三年的总和还高16.40%，而2021年的装机量虽较2020年有所下滑，但仍超过2018年和2019年的总和。
综上，中国风电市场将在较长时期内维持向上增长势头。
②航空航天领域国产化进程加速，巨大市场的进口替代需求强烈
《国家中长期科学和技术发展规划纲要》（2006-2020年）将大型飞机确定为重大专项。
根据《中国民航报》第6374期的报道，我国首次按照国际标准自行研制、具有自主知识产权的新型涡扇支线客机ARJ21，于2016年6月正式投入航线运营，2020年开始规模化运营。截至2022年1月，共有66架ARJ21飞机交付运营，在我国涡扇支线机队中占比33%，累计安全飞行13.6万小时，运送旅客440万人次。民机研发制造是一个长期过程，尽管我国起步较晚，但国产支线客机ARJ21目前的各项运行指标持续向好，安全性、可靠性经受住了市场检验。
2022年5月，中国商飞公司即将交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成，标志着中国民用大飞机将进入大规模量产与实际交付阶段。国产大飞机已获得了庞大的市场订单（科技日报公开报道显示，截至2018年6月底，C919在全球累计拥有29家客户，订单总数共计1,015架），中国民用航空制造业即将进入全面发展阶段，先进复合材料制件需求将得到快速释放。
随着技术发展，传统的金属材料正在被先进复合材料所代替，复合材料用量已成为新一代民机先进性的重要标志。结合当今国际主流民用大飞机机型对复合材料使用的案例（如空中客车的A350复合材料使用比例超过50%，而C919这一比例只有12%；而飞机发动机等核心部件也在持续加大复合材料替代金属的研发和应用），预计中国国产飞机的复合材料使用比例有较大提升空间，未来发展前景良好。
综上，中国先进复合材料零部件及模具市场增长潜力巨大。中国商飞等本土飞机制造商逐步发展起来，国产飞机项目稳步落地实施，中国航空航天产业结构逐渐成熟，产业规模快速扩张，将为中国先进复合材料制造业企业带来空前的利润成长空间。
③交通运输领域加速发展，新增需求潜力较大
2022年3月10日，交通运输部、科学技术部发布《“十四五”交通领域科技创新规划》，其中“专栏3交通运输装备关键核心技术攻坚工程”明确：“聚焦载运工具、工程装备、生产作业装备、应急保障装备等交通装备的瓶颈问题，攻克高性能轴承、齿轮、高性能传感器、数控系统、伺服电机等关键核心零部件、专业工程软件系统及高性能合金和复合材料技术。”
A、新能源汽车
2020年10月20日，我国印发《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，明确提出“实施新能源汽车基础技术提升工程……开展高性能铝镁合金、纤维增强复合材料、低成本稀土永磁材料等关键材料产业化应用”。2021年7月30日，我国要求：“挖掘国内市场潜力，支持新能源汽车加快发展”。
B、轨道交通
《中国中车科技发展“十三五”规划》中明确提出：“重点突破基于碳纤维等复合材料在轨道交通领域的应用”。
目前的轨道车辆车体材料包括耐候钢或低合金钢、高强度钢、铝合金、不锈钢等。实现车体结构质量减轻的重要方法是轻量化选材和结构设计。与钢、铝等传统金属材料相比，碳纤维复合材料为主的先进复合材料在轻量化、节能、电磁屏蔽、碰撞吸能等方面具有明显的优势。国际上碳纤维复合材料在轨道列车的应用集中于车体、转向架、车外设备和车内装饰。
2018年9月，在德国举行的柏林国际轨道交通技术展（InnoTrans 2018）上，中国中车正式发布新一代碳纤维地铁车辆“CETROVO”，碳纤维车身首次亮相全球。2021年9月，在唐山举行的中国轨道交通工业140周年峰会上，中国中车发布采用碳纤维复合材料转向架的新型都市快轨列车。
新能源汽车、轨道交通的快速发展，尤其是其车身材料碳纤维发展方向，为先进复合材料行业打开了巨大的增长空间。
（2）行业发展面临的挑战
①部分上游原材料关键技术待突破
行业主要原材料之一是尼龙66工业丝，其上游关键原材料己二腈的生产技术仍掌握在欧美少数发达国家手中，因此行业参与者需要对供应链进行高效管理。己二腈的全球主要供应商之一Invista（英威达），已于2020年6月在其上海化工园开建年产能40万吨的己二腈生产线，计划2022年投产；神马股份、华峰集团在内的内资大型企业集团已钻研己二腈多年，亦计划近期竣工投产。己二腈产能的本土化，预计将促进行业的发展趋于稳健。
②下游客户议价能力较强
复合材料的主要应用市场为风电、航空航天等领域，市场主体主要为大型跨国企业集团、央企国企等大型企业集团，具有较强的市场议价的能力。真空辅助材料的供应商相对而言规模均较小，面对下游客户的议价能力相对较弱。
6、行业壁垒构成
（1）人才壁垒
复合材料的生产加工及应用技术的研究涉及材料学、精细化工、合成力学、流体动力学、计算机模拟技术等多个学科，需要多领域专业人才协同合作。由于具有多领域知识，具备丰富研发、设计、生产经验的人才很少，新进入企业难以满足高端应用领域的人才要求和实践经验要求。
此外，化学制品生产必须通过一系列的认证，相关人才需要具有专业技术资格，对产品的认证和人才的培养需要企业投入较高的成本和较长的时间，形成了进入材料行业的壁垒。
（2）技术壁垒
作为真空辅助材料和复合材料制品的原材料，各类化学制品的生产与改良需要多学科的技术支持。相关产品的研发需要丰富的材料学和风电、航空航天等相关其它学科的专业知识。其中，满足大多数复合材料加工工艺所需性能指标的真空辅助辅材在整个生产流程中至关重要，目前很少国内厂商能够较全面掌握此类技术。在产业化路线设计时，多数设备为根据工艺要求的定制产品。在真空辅助材料、复合材料模具与制件的生产领域，技术壁垒不仅体现在先进的生产设备，更重要在于对材料配方技术、制作方法和流程的掌握以及生产和研发人才的储备。
同时，复合材料的应用领域对于产品的性能质量要求较高。在产品的设计和研制阶段，需要进行大量的试验、设计和产品检验。产品研制成功以后，在产品的批量生产过程中，还需要对每一批产品进行严格的质量检测。这一方面要求企业投入较大的资源用于产品试验和检测，另一方面要求企业培养相关技术人员以满足各种设计和检测试验要求。因此进入复合材料行业具有较高的产品试验、设计和检测能力壁垒。
（3）资金壁垒
高性能复合材料制品与真空辅助材料的生产对制造设备、加工设备、试验和检测设备的要求较高，特别是进入该行业的固定资产投入较大。同时，材料行业合同标的较大，合同周期较长，这使得企业采购原材料和生产经营需要占用大量流动资金。因此进入先进复合材料行业存在资金壁垒。
（4）行业经验壁垒
先进复合材料行业的下游行业，如汽车工业、电子电器、建筑工程、医疗卫生、轨道交通等，对于产品质量和安全性的要求比较高，需要行业企业多年良好的品牌形象、经营业绩、产品质量保障以及完善的售后服务网络。因此新进入者难以在较短时间内建立完善的市场渠道并顺利进入招标市场。这些行业内的企业对复合材料制件质量的认同往往建立在长期考察和业务合作的基础上，一般通过长期、严格程序审查后才选择规模实力较强、工艺技术水平较高、产品质量稳定的企业进行合作，对供应商的实力、技术、服务、团队、品牌等综合素质要求很高，且这些企业一旦选定了供应商，就不会轻易改变，业务合作具有相对稳定性和长期性。对于行业的新进入者而言，这种基于长期合作而形成的客户忠诚度和品牌效应是其进入本行业的较大壁垒。
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