复合材料行业发展概况及技术水平特点存在问题
1、我国复合材料行业发展概况
复合材料行业始于上世纪三十年代。在第二次世界大战期间，由于钢铁等常规材料匮乏，为了满足军用需求，玻璃纤维复合材料逐渐被用于制造军工产品，成为钢铁等传统材料的替代品。由于这种新型材料相较于传统钢铁材料具有质量轻、强度高、绝缘性好、保温、隔热等优点，其被逐步应用于坦克、战斗机、武器、防弹衣等军工产品的生产。
我国复合材料行业起步于上世纪 50 年代，从无到有，逐步发展壮大，产量不断攀升，我国复合材料的产量已经多年位居全球第一，超过全球总产量的30%；生产工艺不断提升，生产装备的系列化、系统化、自动化、智能化等都有了长足的发展进步；所用基体材料从不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂等，逐步扩充到乙烯基酯树脂、聚氨酯树脂、双组分反应型热塑树脂；所用增强材料从玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维逐步扩充到玄武岩纤维、植物纤维等；应用领域从最初的军工，逐步拓展到建材、汽车及交通运输、风电及新能源、化工领域、航空航天、体育休闲、现代农牧养殖等国民经济的各个领域。
（1）我国玻璃纤维复合材料行业市场规模整体呈不断上升趋势，复合材料相关应用技术进入成熟期，在部分行业被大规模应用
目前，玻璃纤维复合材料已经在我国风电、化工储罐、输水管道、电器绝缘、船艇、冷却塔、卫浴等领域获得较大规模应用市场。根据中国玻璃纤维工业协会统计的数据，2021 年国内玻璃纤维复合材料制品总产量达 584 万吨，同比增长 14.51%。
资料来源：中国玻璃纤维工业协会、普华有策
由上图可知，2011 年以来，我国玻璃纤维复合材料制品产量整体呈不断上升趋势。其中，2018 年前后，我国玻璃纤维复合材料制品产量出现短暂低谷期，主要原因是：一方面，我国环保政策收紧导致大量小微企业及“散乱污”企业被限产或关停；另一方面，我国汽车产业在 2018 年前后增速放缓，导致市场需求减少。
2019 年至 2021 年，我国玻璃纤维复合材料制品恢复增长状态，产量复合增长率高达 14.56%，这主要受益于玻璃纤维复合材料制品在交通运输（汽车、轨道交通、机场建设等基础设施）、清洁能源（风力发电、水利发电、火电防腐除尘等）等领域的广泛应用。
（2）我国复合材料制品生产技术日趋成熟
随着高性能复合材料的广泛应用，复合材料制造工艺朝多元化、自动化方向快速发展，复合材料成型工艺从 2-3 种（主要为手糊和手工铺贴）发展到近10 种；我国复合材料自动化制造技术得到较好发展，自动铺带、自动铺丝以及预浸料自动拉挤等先进高效的工艺技术正逐步投入应用，发展了热熔预浸料生产和热压罐复合材料成型工艺技术、纤维/布带缠绕成型技术、树脂传递模塑料成型工艺（RTM）成型技术和复合材料结构整体成型技术，复合材料制造技术体系初步形成，基本满足了航空、航天、兵器、能源和交通运输领域的需求。
不同生产工艺分别适用于不同性能的复合材料制品生产，具体如下：
1）拉挤工艺及其制品
拉挤类复合材料制品主要包括复合材料塔杆、复合材料桥架、复合材料电缆支架、碳纤维复合芯导线等电力绝缘类产品，以及桥梁、隧道等基础设施建设用型材产品等。此外，连续拉挤板材类产品，尤其是采光板类产品在工业厂房、农牧业等领域受到越来越多的关注。
2）缠绕工艺及其制品
当前，缠绕类复合材料制品主要包括输(排)水管类产品、石化及食品用贮罐、高压管道、脱硫塔、车载气瓶等，相关产品被广泛应用于化工、食品、酿造等领域。
3）压制工艺及其制品
当前，压制类复合材料制品主要包括 SMC／BMC 模压汽车部件、电力开关柜、电表箱和绝缘零部件、建筑人造石等。近年来，压制板材类产品异军突起，尤其是夹层板类产品在轨道交通、商用车、船舶、体育器材等领域应用快速增长，成为兼具结构与功能性的轻质高强材料。
4）液体模塑工艺及其制品·
复合材料液体模塑成型技术，是指将液态聚合物注入铺有纤维预成型体的闭合模腔中，或加热熔化预先放入模腔内的树脂膜，液态聚合物在流动充模的同时完成树脂与纤维的浸润并固化成型为制品的一类制备技术。真空辅助树脂传递模塑、树脂浸渍模塑成型工艺、树脂膜渗透成型工艺、结构反应注射模塑成型工艺，是最常见的液体模塑成型技术。当前该类制品主要的产品包括风电叶片、风电机组罩体等，尤其是用于海上风电的大型化风电叶片，成为研发热点。此外，由于液体模塑成型具有成本低、工艺灵活、可成型大型复杂制品、可加筋加芯及插入物、整体成型等优点，逐步用于生产各种大型部件，应用于船舶、汽车、轨道交通等领域。
（3）结构功能一体化复合材料技术朝高端化、实用化方向快速发展，支撑了高端装备的研制和生产
我国结构功能一体化复合材料技术发展显著，结构吸波和透波复合材料在新型飞机、导弹、舰船、地面车辆等领域得到大量应用。结构装甲复合材料兼具抗弹防护和结构承载功能，第一代的抗弹/结构复合材料——高强玻璃纤维增强树脂基复合材料，性能已达到美国 MIL-46197A 结构装甲复合材料标准，已用于多种装甲装备的舱门舱盖。第二代的抗弹/结构复合材料具备抗弹、承载、隐身等多功能一体化的特点，在保持较高刚强度和抗弹性能的情况下，在较宽雷达波段吸波效果突出，已用于坦克大型动力舱顶盖和外露部件。我国树脂基防热复合材料在载人航天和星空探测等发展计划的推动下，研制出蜂窝增强低密度树脂基防热复合材料并在载人返回舱上实现成功应用。
（4）当前复合材料被规模化应用的细分市场较少，以玻璃纤维复合材料为代表的复合材料应用前景广阔
经过六十余年的发展 ，当前纤维复合材料行业在制造技术、生产规模、产品品种等方面取得了长足的发展，我国复合材料的产量已经多年位居全球第一，超过全球总产量的 30%；近几年热固性复合材料年产量均在 500 万吨左右（通过每年树脂在复合材料行业的应用推算）。其中重点应用领域涉及到了交通运输（汽车、轨道交通、机场建设等基础设施）、电子电器、绝缘、防腐、石油化工、食品卫生、清洁能源（风力发电、水利发电、火电防腐除尘等）、市政建设、水利工程、建筑建材（结构、卫浴、门窗、装饰等）、游乐设施、体育用品等。复合材料已经成为国民经济各支柱产业中不可替代的材料。
和主要发达国家相比，我国人均复合材料消费量仍然偏低，中低档制品居多，下游市场分散。中国的复合材料市场在未来预计将持续增长，随着新能源、交通运输、建材、环保、航空和国防等行业的发展和中国经济的快速发展，中国的复合材料应用市场广阔。
2、行业技术水平及特点
经过数十年发展，我国玻璃纤维复合材料制品相关生产技术原理已经较成熟，相关技术原理已被行业内大部分企业所掌握。目前常用的生产工艺包括手糊工艺、缠绕工艺、压制工艺、液体模塑工艺等，不同的生产工艺应用场景不尽相同。
目前，我国玻璃纤维复合材料制品生产领域相关的创新方向主要体现在根据下游客户的应用需求持续进行产品研发设计方案创新，模具结构设计的不断改善以及生产工艺流程的持续改良等。
下游风电机组罩体领域，目前主要的发展方向包括如下几点：
（1）风机加速大型化导致零部件的大型化加速
大兆瓦机组需适配更大规格的零部件，如齿轮箱、叶片、塔筒、机舱罩、导流罩等，并且大型化需要兼顾减重需求。这对供应商的制造能力提出更高的要求，生产更大规格的部件则需要更大的厂房、更大的配套生产设备以及更强的研发设计团队，诸多因素提高了供应商的整体准入门槛。
（2）风电平价上网倒逼产业链加速降本
一方面，2021 年以来的风电平价上网压力倒逼整个风电行业在 2021 年加速降本提效，倒逼行业加快大兆瓦机型的推广进度，机型迭代频率提高。高频的机型迭代，要求整机上游配套厂商有更强的配套迭代研发能力。
另一方面，产业链降本加速背景下，主动降本能力强的配套厂商竞争优势凸显。除根据主机厂的要求被动降本外，上游配套厂商可以在满足下游需求的基础上，通过多种途径主动降本，比如不断优化零部件结构设计，优化原材料结构配比，使用新的原材料，优化生产工艺，扩大生产规模以提高规模效应等。经营规模大、研发实力强的配套厂商主动降本能力和竞争优势更强。
（3）持续提高风电机组罩体的防水、防沙、散热、耐腐蚀等基础性能
风力发电机通常被安装于风电塔筒顶部，所处环境风力大、湿度高、紫外线强、海拔高。为保证风力发电机组在复杂的外部环境下长期、稳定、高效运行，需要不断提升风电机组罩体的防水、防沙、散热、耐腐蚀等保护性能，进而提高风电机组的使用寿命。
3、我国复合材料行业面临的问题
（1）国产复合材料自动化成型工艺的应用比例较低，主要局限于航空和航天等高端领域，民用复合材料仍以传统的手糊或手工铺贴成型为主，与国外的自动化制造水平存在明显差距。
（2）复合材料制造关键装备技术水平薄弱，以进口引进为主、仿制为辅，部分装备如热熔预浸机、缠绕机、热压罐、热压机的设计制造以及复合材料自动铺放设备、预浸料自动拉挤设备的研制虽取得一定突破，但在科研和生产中对进口装备的依赖程度仍较高。
（3）我国复合材料的结构件设计以跟踪替代应用为主，自主设计应用能力较弱。例如，根据国外的实际应用统计，主承力结构使用 T300 级碳纤维复合材料的减重效率可达 25%，而我国减重效率则相对较低，多数不到 20%。
（4）高性能树脂基复合材料应用水平与发达国家先进水平存在明显差距。高性能树脂基复合材料在大型客机、风力发电和汽车等领域的大规模应用尚未破局，复合材料产业尚未形成规模。例如，我国研制的 ARJ21 支线客机复合材料用量占比约为 2%，正在研制的 C919 中型客机复合材料用量占比约为 10%，而国外最新研制的波音 787、空中客车 A350 等大型客机复合材料用量占比则达到50%以上。
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