復合材料行業發展概況及行業產業鏈面臨的機遇挑戰壁壘構成
1、復合材料行業概況
復合材料產業是國家鼓勵的基礎性戰略性新興產業，自2000年至今，國家密集出臺多項產業政策支持復合材料產業的發展。發改委、科技部、工信部等部門均加大了支持力度。我國在2010年發布的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中，正式明確了我國七大戰略性新興產業，其中復合材料產業涉及節能環保、新能源、新材料等領域；我國在2012年發布的《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》中，明確提出了高性能復合材料的戰略地位；2017年科技部發布了《“十三五”材料領域科技創新專項規劃》，明確了要突破復合材料制備及應用的關鍵共性技術，提升先進結構材料的保障能力和國際競爭力。2021年中國石油和化學工業聯合會發布的《化工新材料行業“十四五”發展指南》，明確重點發展氟硅材料、特種橡膠及彈性體、高性能纖維及復合材料、功能性膜材料和電子化學品。2022年，工信部、科學技術部、自然資源部聯合發布《“十四五”原材料工業發展規劃》，明確：“提升先進制造基礎零部件用鋼、高強鋁合金、稀有稀貴金屬材料、特種工程塑料、高性能膜材料、纖維新材料、復合材料等綜合競爭力。……聚焦重大技術裝備、重大工程等需要，培育一批耐候鋼、軸承鋼、航空鋁材、高性能混凝土、人工晶體、復合材料等高端材料團體標準。”
2、復合材料制品市場總體情況
復合材料作為一種新工業材料誕生于20世紀30年代。第二次世界大戰期間，玻璃纖維復合材料首先被用于軍工產品，并先后在美國、英國、德國、法國、前蘇聯及日本等國家發展起來。到20世紀60年代以后，由于玻璃纖維的優異特性，玻璃纖維復合材料逐步被應用于民用領域。從70年代后期，隨著高新技術的發展，高硅氧纖維、碳纖維、芳綸纖維等高性能纖維及其復合材料先后得到開發和應用。1962年日本研發出了聚丙烯腈基碳纖維并成立工業生產線。1970年以后日本東麗公司、東邦公司相繼參加聚丙烯睛基碳纖維的生產開發，碳纖維復合材料等先進復合材料進入批量化生產時代。此后，全球復合材料工業經歷了長期的良好發展，尤其是先進復合材料制品先后進入建筑、化工、航空航天、汽車、風電等重要市場。進入21世紀以來，全球先進復合材料制品市場快速增長。
近年來受全球經濟危機及世界各國經濟發展進程不同的影響，全球復合材料市場結構正在逐步發生變化，美、日、歐等發達國家和地區復合材料市場相對飽和，增速較為緩慢。歐美國家復合材料市場轉為以下游的應用型廠商為主，而復合材料的生產中心則向亞洲區國家轉移。亞太地區長期以來人均復合材料消費水平相對較低，市場潛力巨大，因此近年來保持穩定增長。由于中國和印度等國家經濟的高速增長，以及地區內不斷擴大的交通、風能、建筑和基礎設施行業建設需求，亞太地區在全球復合材料制品行業中已占有最大的市場份額。但相對龐大的產量，亞洲市場的復合材料制品產值不高，應用領域相對低端，未來發展中仍有進行產業結構調整的空間，還需不斷提升復合材料制品尤其是先進復合材料制品的質量和性能水平。
中國復合材料行業誕生于1958年，前期發展以北京玻璃鋼研究設計院、哈爾濱玻璃鋼研究院、上海玻璃鋼研究院等一批國家科研院所為主。改革開放之后，國內復合材料產業鏈上下游不斷健全，行業迅速發展壯大，尤其是民營復合材料制品生產企業如雨后春筍般快速成長，當前國內的復合材料產業鏈整體發展已相對完善，產值規模穩步提升。目前國內形成了以環氧、雙馬和聚酰亞胺為主要集體的復合材料體系，以熱熔預浸制造技術和熱壓罐成形技術為主的復合材料成型技術體系。國內航空樹脂基復合材料的力學性能已經初步滿足主承力結構的要求，結構——功能一體化工作尚在預研，低成本技術仍然比較落后。
3、先進復合材料行業市場格局
復合材料行業產業的技術進步以基礎材料技術和產業化裝備技術為主。盡管中國的玻璃纖維產業已經處于全球領先的地位，并且不斷地進行技術研發和產業升級。但以碳纖維復合材料為代表的先進復合材料研發與生產技術仍落后于國際先進水平。
隨著中國經濟的發展與市場的不斷開放，復合材料行業的上中下游產業鏈不斷完善，以復合材料為主營業務的民營上市公司不斷涌出，并呈現民營企業取代國有企業成為行業發展中堅力量的趨勢。數據顯示，截至2022年4月底，A、B股共有278家開展新材料業務的上市公司，私營企業的市場份額占據絕對領先地位。目前，國內復合材料的主要行業產能集中在長三角地區，積聚效應明顯，行業產能和產業結構正在被逐步優化，中國的復合材料的上中下游產業鏈逐漸趨于完善。
目前，國內上游纖維制造集中度強，中游復合材料產能分散。上游纖維產能集中在中低端產品，高端產品依賴進口。玻璃纖維方面，中國巨石、泰山玻纖、重慶國際和中材科技占據絕大部分國內產能；碳纖維方面，國內產能集中在中復神鷹、中簡科技、江蘇恒神、光威復材等企業；芳綸纖維方面，國內產能集中在泰和新材、儀征化纖、中藍晨光等公司。樹脂行業的主要供應商有宏昌電子和上緯新材等。
就上游而言，國內玻璃纖維復合材料是復合材料行業的重要組成部分，行業集中度很高，中國巨石是世界玻璃纖維行業中的龍頭企業，2020年總產能達到200.72萬噸。除此之外，國內的碳纖維、環氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等復合材料隨著產業的規模化和技術的革新，質量和工藝已經達到了國際水準，基本可以滿足國內大部分復合材料的發展需求。
在碳纖維復合材料領域，日本的發展處于亞太區域內最領先的地位，研發型的單位主要有日本國立材料研究所、日本宇宙航空研究開發機構及機械技術研究所，生產型的廠商主要為東麗、帝人與三菱麗陽，并且這三家廠商占據了全世界大部分碳纖維及其復合材料市場份額，所生產的碳纖維在品種、工藝、產量及質量上都屬全球領先，其中高模量高強度碳纖維增強復合材料在航空航天領域中占據壟斷地位。在碳纖維復合材料進入民航飛機領域之后，東麗與帝人先后與波音、空客兩大飛機制造公司達成合作。此外國際重要的碳纖維廠商還有美國的Cytec、Hexcel，德國的SGL，土耳其的AKSA等企業，呈美、日企業壟斷的狀態。
4、行業產業鏈
本行業的上游行業主要包括化工原料制造業、化學纖維制造業等。下游行業主要為風電葉片制造、航空航天器材制造及創新工業產品制造。
資料來源：普華有策
（1）上游原料
化工原料制造、化學纖維制造行業主要為本行業提供各類主要原材料，用于制造產品。中國作為全球制造基地，化工原料制造業、化學纖維制造業逐步成熟，尼龍、聚乙烯、聚丙烯、橡膠等大宗原材料供給較為充分，能夠為本行業提供充足的原材料供應。
（2）下游應用
下游行業決定了先進復合材料行業市場的容量、消費需求和技術發展方向，這些都影響和決定產品的質量、標準、技術和經濟效益。先進復合材料優異的耐腐蝕性、高強度與抗沖擊性，使其在航空航天、風力發電、建筑、體育用品、管道、船舶等領域廣泛應用。近年來，先進復合材料的應用領域更加廣闊，在汽車、新能源、橋梁建筑等市場大顯身手。
1）風電葉片市場
作為復合材料重要的終端市場，風力發電產業的發展直接影響復合材料行業的市場規模，進而影響企業收入規模。在全球能源結構向低碳化轉變、能源消費結構不斷優化的背景下，可再生能源需求持續增長的趨勢具備確定性。風能憑借其資源總量豐富、環保、運行管理自動化程度高、度電成本持續降低等突出的資源稟賦優勢與良好的發展趨勢，目前已成為開發和應用最為廣泛的可再生能源之一，是全球可再生能源開發與利用的重要構成，其發展正逐漸從補充性能源向替代性能源持續轉變，其應用是推動能源結構優化、能源低碳化的重要驅動力，是實現“碳達峰”、“碳中和”目標的主要實現路徑之一。
2）航空航天市場
航空航天領域復合材料的加工以熱壓罐成型工藝等較高端的工藝為主，對真空輔助材料與模具制件的要求與需求均較高。
民用航空行業
材料性能是決定飛機性能的最重要因素。現代大飛機原材料的選取是安全性、經濟性、技術水平綜合評估的結果。復合材料在大型民用飛機主承力結構上的應用比例，已成為衡量民機技術先進性和市場競爭力的重要標志。
無人機行業
無人機系統主要由機架機身、動力系統、飛行控制系統、遙控系統、輔助設備系統五部分組成。無人機的機架機身一般選擇高強度輕質材料制造，例如：碳纖維、玻璃纖維、ABS、PP、尼龍、改性塑料、改性PC、樹脂、鋁合金等。碳纖維復合材料等新型輕質材料的廣泛應用，使得無人機生產成本更低、操作更靈活、續航時間更長。
民用航天行業
隨著航天飛行器迫切的減重需求，對應用材料提出了更高的要求，具有優異力學性能的輕質結構材料，尤其是以先進復合材料等材料為代表的輕質結構材料成為航空航天研究的熱點。目前，國內航天箭體結構系統在輕質結構新材料應用方面完成了部分嘗試和探索。
（3）其他重要市場（創新工業）
①汽車行業
自開始制造汽車以來，復合材料便以各種形式應用于汽車中，樹脂基復合材料正式應用于汽車中始于1953年。復合材料在汽車上的應用分為幾大類:覆蓋件（內外飾）、結構件（以其力學性能為主要應用）、功能件（以某些特殊性能為主要應用）。
②軌道交通行業
近些年，隨著國內軌道交通行業的快速發展，軌道車輛輕量化的要求越來越高，碳纖維復合材料等先進復合材料在軌道車輛上的應用成為軌道交通行業下一步的重點研發方向。
5、面臨的機遇與挑戰
（1）行業發展面臨的機遇
①“碳中和”、“碳達峰”確立能源清潔化趨勢，全球風電市場長期向好
A、國際風電市場長期向好
自1992年《聯合國氣候變化框架公約》（United Nations Framework Convention on Climate Change）發布以來，世界各國都在為“將大氣溫室氣體濃度維持在一個穩定的水平”的終極目標而努力。世界石油危機、地緣政治等因素也促使世界各國大力改造傳統能源消費模式和尋找新的能源來源。
2021年，《聯合國氣候變化框架公約》第二十六次締約方大會通過了《格拉斯哥氣候公約》（Glasgow Climate Pact），此前，全球已有數十個國家和地區提出了碳中和目標。其中，大部分計劃在2050年實現。
2022年3月4日，國際能源署發布名為《旨在減少歐盟對俄羅斯天然氣依賴的十點計劃》的報告，提出歐盟可通過采取十項措施，2022年將從俄羅斯進口的天然氣總量減少三分之一以上，進而到2030年完全消除對俄羅斯天然氣的進口需求。該報告提出：“4.加快風能和太陽能的部署。國際能源署預計，2022年歐盟的太陽能和風能發電量將比2021年增加1,000億千瓦時，增幅超過15%；2023年可再生能源發電量將比2022年增加350億千瓦時，使天然氣使用量減少60億立方米。”。
依據GWEC發布的《Global Wind Report 2022》，全球當年度新增并網風電裝機容量從2001年的6.5GW增長至2021年的93.6GW，累計風電總裝機容量從2001年的24GW增長至2021年的837GW，長期保持高速增長。該報告指出，若要實現2050年碳中和的目標或《巴黎協議》的目標，當年度新增并網風電裝機容量應為現有水平的四倍（以2021年新增裝機量為基數測算，即全球年均新增裝機量應達374.4GW）。
根據國際能源署發布的《World Energy Outlook 2021》，2020年電能占全球能源消費的比重為20%，其中風能占電能消費的比重為6%；預計到2050年，電能占全球能源消費的比重將上升至40%，其中風能和光伏將占電能消費的比重將上升至60%。
綜上，國際風電市場將在較長時期內維持向上增長勢頭。
B、中國風電產業長期向好
2021年，我國發布《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》，明確：“積極發展非化石能源。實施可再生能源替代行動，大力發展風能、太陽能、生物質能、海洋能、地熱能等，不斷提高非化石能源消費比重。堅持集中式與分布式并舉，優先推動風能、太陽能就地就近開發利用。……構建以新能源為主體的新型電力系統，提高電網對高比例可再生能源的消納和調控能力。”
2021年，我國發布《2030年前碳達峰行動方案》，指出：“全面推進風電、太陽能發電大規模開發和高質量發展，堅持集中式與分布式并舉，加快建設風電和光伏發電基地。加快智能光伏產業創新升級和特色應用，創新“光伏+”模式，推進光伏發電多元布局。堅持陸海并重，推動風電協調快速發展，完善海上風電產業鏈，鼓勵建設海上風電基地。積極發展太陽能光熱發電，推動建立光熱發電與光伏發電、風電互補調節的風光熱綜合可再生能源發電基地。因地制宜發展生物質發電、生物質能清潔供暖和生物天然氣。探索深化地熱能以及波浪能、潮流能、溫差能等海洋新能源開發利用。進一步完善可再生能源電力消納保障機制。到2030 年，風電、太陽能發電總裝機容量達到 12 億千瓦以上。”（根據《我國 2021 年國民經濟和社會發展統計公報》，截至 2021 年末，全國并網風電、太陽能發電總裝機容量為 6.35 億千瓦。按此推算，2021 年至 2030 年，全國并網風電、太陽能發電年均新增裝機量為62.78GW。）此外，據電氣風電等風電主機廠商預計，2025年以后，我國陸上風電市場預計進入換機潮，新老機組換代催生全新市場需求。
2022年，國家能源局、國家發改委發布《“十四五”現代能源體系規劃》，提出：“加快發展風電、太陽能發電。全面推進風電和太陽能發電大規模開發和高質量發展，優先就地就近開發利用，加快負荷中心及周邊地區分散式風電和分布式光伏建設，推廣應用低風速風電技術。在風能和太陽能資源稟賦較好、建設條件優越、具備持續整裝開發條件、符合區域生態環境保護等要求的地區，有序推進風電和光伏發電集中式開發，加快推進以沙漠、戈壁、荒漠地區為重點的大型風電光伏基地項目建設，積極推進黃河上游、新疆、冀北等多能互補清潔能源基地建設。積極推動工業園區、經濟開發區等屋頂光伏開發利用，推廣光伏發電與建筑一體化應用。開展風電、光伏發電制氫示范。鼓勵建設海上風電基地，推進海上風電向深水遠岸區域布局。積極發展太陽能熱發電。”
依據國家統計局發布的《國民經濟和社會發展統計公報》，2017年至2021年，中國當年度新增并網風電裝機容量分別為：1,503萬千瓦、2,059萬千瓦、2,579萬千瓦、7,148萬千瓦和4,695萬千瓦，其中2020年新增裝機容量比2017年至2019年三年的總和還高16.40%，而2021年的裝機量雖較2020年有所下滑，但仍超過2018年和2019年的總和。
綜上，中國風電市場將在較長時期內維持向上增長勢頭。
②航空航天領域國產化進程加速，巨大市場的進口替代需求強烈
《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》（2006-2020年）將大型飛機確定為重大專項。
根據《中國民航報》第6374期的報道，我國首次按照國際標準自行研制、具有自主知識產權的新型渦扇支線客機ARJ21，于2016年6月正式投入航線運營，2020年開始規模化運營。截至2022年1月，共有66架ARJ21飛機交付運營，在我國渦扇支線機隊中占比33%，累計安全飛行13.6萬小時，運送旅客440萬人次。民機研發制造是一個長期過程，盡管我國起步較晚，但國產支線客機ARJ21目前的各項運行指標持續向好，安全性、可靠性經受住了市場檢驗。
2022年5月，中國商飛公司即將交付首家用戶的首架C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成，標志著中國民用大飛機將進入大規模量產與實際交付階段。國產大飛機已獲得了龐大的市場訂單（科技日報公開報道顯示，截至2018年6月底，C919在全球累計擁有29家客戶，訂單總數共計1,015架），中國民用航空制造業即將進入全面發展階段，先進復合材料制件需求將得到快速釋放。
隨著技術發展，傳統的金屬材料正在被先進復合材料所代替，復合材料用量已成為新一代民機先進性的重要標志。結合當今國際主流民用大飛機機型對復合材料使用的案例（如空中客車的A350復合材料使用比例超過50%，而C919這一比例只有12%；而飛機發動機等核心部件也在持續加大復合材料替代金屬的研發和應用），預計中國國產飛機的復合材料使用比例有較大提升空間，未來發展前景良好。
綜上，中國先進復合材料零部件及模具市場增長潛力巨大。中國商飛等本土飛機制造商逐步發展起來，國產飛機項目穩步落地實施，中國航空航天產業結構逐漸成熟，產業規模快速擴張，將為中國先進復合材料制造業企業帶來空前的利潤成長空間。
③交通運輸領域加速發展，新增需求潛力較大
2022年3月10日，交通運輸部、科學技術部發布《“十四五”交通領域科技創新規劃》，其中“專欄3交通運輸裝備關鍵核心技術攻堅工程”明確：“聚焦載運工具、工程裝備、生產作業裝備、應急保障裝備等交通裝備的瓶頸問題，攻克高性能軸承、齒輪、高性能傳感器、數控系統、伺服電機等關鍵核心零部件、專業工程軟件系統及高性能合金和復合材料技術。”
A、新能源汽車
2020年10月20日，我國印發《新能源汽車產業發展規劃（2021—2035年）》，明確提出“實施新能源汽車基礎技術提升工程……開展高性能鋁鎂合金、纖維增強復合材料、低成本稀土永磁材料等關鍵材料產業化應用”。2021年7月30日，我國要求：“挖掘國內市場潛力，支持新能源汽車加快發展”。
B、軌道交通
《中國中車科技發展“十三五”規劃》中明確提出：“重點突破基于碳纖維等復合材料在軌道交通領域的應用”。
目前的軌道車輛車體材料包括耐候鋼或低合金鋼、高強度鋼、鋁合金、不銹鋼等。實現車體結構質量減輕的重要方法是輕量化選材和結構設計。與鋼、鋁等傳統金屬材料相比，碳纖維復合材料為主的先進復合材料在輕量化、節能、電磁屏蔽、碰撞吸能等方面具有明顯的優勢。國際上碳纖維復合材料在軌道列車的應用集中于車體、轉向架、車外設備和車內裝飾。
2018年9月，在德國舉行的柏林國際軌道交通技術展（InnoTrans 2018）上，中國中車正式發布新一代碳纖維地鐵車輛“CETROVO”，碳纖維車身首次亮相全球。2021年9月，在唐山舉行的中國軌道交通工業140周年峰會上，中國中車發布采用碳纖維復合材料轉向架的新型都市快軌列車。
新能源汽車、軌道交通的快速發展，尤其是其車身材料碳纖維發展方向，為先進復合材料行業打開了巨大的增長空間。
（2）行業發展面臨的挑戰
①部分上游原材料關鍵技術待突破
行業主要原材料之一是尼龍66工業絲，其上游關鍵原材料己二腈的生產技術仍掌握在歐美少數發達國家手中，因此行業參與者需要對供應鏈進行高效管理。己二腈的全球主要供應商之一Invista（英威達），已于2020年6月在其上海化工園開建年產能40萬噸的己二腈生產線，計劃2022年投產；神馬股份、華峰集團在內的內資大型企業集團已鉆研己二腈多年，亦計劃近期竣工投產。己二腈產能的本土化，預計將促進行業的發展趨于穩健。
②下游客戶議價能力較強
復合材料的主要應用市場為風電、航空航天等領域，市場主體主要為大型跨國企業集團、央企國企等大型企業集團，具有較強的市場議價的能力。真空輔助材料的供應商相對而言規模均較小，面對下游客戶的議價能力相對較弱。
6、行業壁壘構成
（1）人才壁壘
復合材料的生產加工及應用技術的研究涉及材料學、精細化工、合成力學、流體動力學、計算機模擬技術等多個學科，需要多領域專業人才協同合作。由于具有多領域知識，具備豐富研發、設計、生產經驗的人才很少，新進入企業難以滿足高端應用領域的人才要求和實踐經驗要求。
此外，化學制品生產必須通過一系列的認證，相關人才需要具有專業技術資格，對產品的認證和人才的培養需要企業投入較高的成本和較長的時間，形成了進入材料行業的壁壘。
（2）技術壁壘
作為真空輔助材料和復合材料制品的原材料，各類化學制品的生產與改良需要多學科的技術支持。相關產品的研發需要豐富的材料學和風電、航空航天等相關其它學科的專業知識。其中，滿足大多數復合材料加工工藝所需性能指標的真空輔助輔材在整個生產流程中至關重要，目前很少國內廠商能夠較全面掌握此類技術。在產業化路線設計時，多數設備為根據工藝要求的定制產品。在真空輔助材料、復合材料模具與制件的生產領域，技術壁壘不僅體現在先進的生產設備，更重要在于對材料配方技術、制作方法和流程的掌握以及生產和研發人才的儲備。
同時，復合材料的應用領域對于產品的性能質量要求較高。在產品的設計和研制階段，需要進行大量的試驗、設計和產品檢驗。產品研制成功以后，在產品的批量生產過程中，還需要對每一批產品進行嚴格的質量檢測。這一方面要求企業投入較大的資源用于產品試驗和檢測，另一方面要求企業培養相關技術人員以滿足各種設計和檢測試驗要求。因此進入復合材料行業具有較高的產品試驗、設計和檢測能力壁壘。
（3）資金壁壘
高性能復合材料制品與真空輔助材料的生產對制造設備、加工設備、試驗和檢測設備的要求較高，特別是進入該行業的固定資產投入較大。同時，材料行業合同標的較大，合同周期較長，這使得企業采購原材料和生產經營需要占用大量流動資金。因此進入先進復合材料行業存在資金壁壘。
（4）行業經驗壁壘
先進復合材料行業的下游行業，如汽車工業、電子電器、建筑工程、醫療衛生、軌道交通等，對于產品質量和安全性的要求比較高，需要行業企業多年良好的品牌形象、經營業績、產品質量保障以及完善的售后服務網絡。因此新進入者難以在較短時間內建立完善的市場渠道并順利進入招標市場。這些行業內的企業對復合材料制件質量的認同往往建立在長期考察和業務合作的基礎上，一般通過長期、嚴格程序審查后才選擇規模實力較強、工藝技術水平較高、產品質量穩定的企業進行合作，對供應商的實力、技術、服務、團隊、品牌等綜合素質要求很高，且這些企業一旦選定了供應商，就不會輕易改變，業務合作具有相對穩定性和長期性。對于行業的新進入者而言，這種基于長期合作而形成的客戶忠誠度和品牌效應是其進入本行業的較大壁壘。
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