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標題: 【復(fù)合材料前沿】2022全球碳纖維復(fù)合材料市場報告 [打印本頁]

作者: 毛屌屌    時間: 2023-3-28 13:46
標題: 【復(fù)合材料前沿】2022全球碳纖維復(fù)合材料市場報告
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林 剛
廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司總經(jīng)理

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前言

2022的中國碳纖維產(chǎn)業(yè),國產(chǎn)碳纖維用量歷史上首次超越了進口量,且在中國市場總需求量的比例直接飆升到60.5%,比2021年增長了53.8%。又一年取得了輝煌的戰(zhàn)績,這是必然計入歷史里程碑的重大年份?;仡櫺袠I(yè)二十年來的艱辛歲月,所有的建設(shè)者均為此感到欣慰與自豪,請大家記住這個行業(yè)偉大的年份。同時,我們也需要保持清醒:上述的輝煌戰(zhàn)績僅僅發(fā)生在中國市場,是在政策的保護之下的成就。而我們的出口量極小,說明了我們行業(yè)的國家競爭優(yōu)勢還未形成。希望行業(yè)繼往開來,苦練技術(shù)內(nèi)功,在今后幾年做出重大突破。

從上個世紀六十年代到2020年,整整六十年,在全球范圍內(nèi),我們是不折不扣的跟隨者,仰望當年國際八大行業(yè)巨頭。2020年之后,整個形勢發(fā)生了根本的變化:2020到2022年,中國市場全球占比分別是45.7%、53%與55%,均為全球第一;中國運行產(chǎn)能全球占比:21.1%、30.5%與43%后兩年均為全球第一。二十年的積淀通過近三年爆發(fā),從而構(gòu)建了碳纖維大國的地位,這是無可爭議的事實。實力的變化,我們首先要摒棄“言必稱東麗”的跟隨思維。今日之中國碳纖維,必須有自己的自信、自己的道路及自己的思想!對于國際巨頭,如果說之前是仰視而產(chǎn)生的少許崇拜,今天是平視而產(chǎn)生的客觀認知,這種客觀認知會讓我們更深刻地理解同行的偉大、尊重偉大才可能讓自己偉大。

今年,一改之前對碳纖維行業(yè)籠統(tǒng)的描述,我們將碳纖維世界分成了三類應(yīng)用及企業(yè):分別是第一類航空航天軍工應(yīng)用企業(yè),第二類高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè),第三類大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè)。在第三類下面,有四類細分應(yīng)用企業(yè),分別是:第一細分類-完整大絲束企業(yè),第二細分類-不完善大絲束企業(yè),第三細分類-不完整大絲束企業(yè),第四細分類-未出現(xiàn)的巨絲束企業(yè)。如果此時您對分類有疑惑,請參考最后一章“8.觀察與思考”了解詳情。為什么要如此分類?眾所周知,這幾年我們的企業(yè)在迅猛擴產(chǎn),市場價格走低、庫存增加,一定會得出行業(yè)供過于求的結(jié)論嗎?非也,起碼對第一類航空航天軍工類,幾乎沒有影響。我們之前習慣的“T300,T700,T800”的發(fā)展戰(zhàn)略是完全正確的嗎?對第三類企業(yè)顯然是荒謬的。既然籠統(tǒng)的結(jié)論幾乎都會有強烈的反駁。我們就需要細分行業(yè),因地制宜、精準論事。這個“三大類四分類”體系,是我們向全球碳纖維分享的中國原創(chuàng)思考,拋磚引玉,希望激發(fā)全行業(yè)的思考,形成“自信、自足與自立”的行業(yè)文化!

市場競爭是殘酷的,更是偉大的,其中瞬息萬變、排山倒海的神奇魔力,是促進產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心機制。任何行業(yè)都有一群資深專家與聰明大腦,他們周密調(diào)研、審慎分析、腦力激蕩、千辛萬苦為行業(yè)規(guī)劃了發(fā)展戰(zhàn)略。然而,這三年的市場數(shù)據(jù),毫不留情地否定了這些努力。十年來書寫《全球碳纖維復(fù)合材料市場報告》過程中,每當我有“大聰明”沖動及預(yù)言時,第二年的市場數(shù)據(jù)總是猛抽我的臉,智商在受到多次嚴重傷害之后,我逐步明白了“尊重市場、習慣自嘲”應(yīng)該是個明智之舉。作為市場經(jīng)濟的學(xué)生,四十多年的改革開放,我們可能只是摸到皮毛的小學(xué)生。中國從“碳纖維大國”向“碳纖維強國”的邁進過程中,對于習慣“堅忍不拔、二十多年如一日死磕硬科技的行內(nèi)同仁”,我絲毫不擔心,只是特別注意原創(chuàng)的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)建設(shè)。產(chǎn)業(yè)之外,我們呼吁一個更加“尊重市場”的大環(huán)境與土壤。
特別鳴謝
感謝碳纖維全行業(yè)的參與企業(yè)的高度關(guān)注與支持,大家對我們的數(shù)據(jù)與結(jié)論均作出了非凡的貢獻;感謝中國化纖協(xié)會各位領(lǐng)導(dǎo)的支持;感謝中國復(fù)合材料集團前董事長張定金先生、中石化上海石化副總經(jīng)理黃翔宇先生、行業(yè)資深營銷人士陳宇航先生等一批業(yè)界同仁無私分享行業(yè)信息與思想。

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全球碳纖維市場

2.1. 全球碳纖維市場需求-年份

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對比2021年的118,000噸, 2022年的全球需求數(shù)據(jù)為135,000噸,同比增長14.4%,這個數(shù)據(jù)的獲得,我們有三個參考,一是多年來,國際需求的規(guī)律,大致是在10%的正常增長;第二個參考是了解各應(yīng)用行業(yè)的發(fā)展情況,比如商用航空的逐步回暖,波音與空客在2022年的交付量(尤其是復(fù)合材料飛機)有明顯提升,體育器材、壓力容器生意火爆。

除了這兩個多年使用的參考,這幾年,我們新增了一種方法,就是根據(jù)中國應(yīng)用市場來判斷。首先,我們對中國市場需求的數(shù)據(jù)是精準的(不僅僅是可信),其次,中國市場已經(jīng)在全球占據(jù)舉足輕重的地位(占據(jù)全球55.1%的份額)。再者,我們對中國應(yīng)用市場在全球的地位,也有較清晰的認識,通過這個辦法,我們估算出各個應(yīng)用的數(shù)量,然后匯總成為全球年度需求量。比如,體育、光伏用碳碳復(fù)材, 是中國的獨特優(yōu)勢, 國際公司很難找到相關(guān)的市場需求數(shù)據(jù),所以,他們通常用低速穩(wěn)定增長來描述體育市場,其實呢?體育市場2021年增長了19.7%,2022年增長了29.7%; 風電葉片用戶在國內(nèi),但其拉擠板主要供應(yīng)商是江蘇澳盛及光威復(fù)材;壓力容器依然還是歐美廠家為主體,盡管中國這些年壓力容器發(fā)展喜人,在國際份額也只是最多四成的比例。通過看中國,基本能看到全球80-95%的市場情況。

總體上,2022年度,體育器材及壓力容器是市場需求保持增長的主力,回暖中的航空航天軍工也為增長貢獻力量。

2.2. 全球碳纖維市場需求-應(yīng)用(千噸)
總量:135,000噸

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龍頭依然是風電市場,然而,對比2021年僅僅增長了5.2%,而2021年對比2020年增長了7.8%,增長率從前些年超過20%的增長大幅度回落。這個原因?qū)⒃诤竺骘L電分市場詳細闡述。

體育市場對比2021年有強勁的增長,增幅高達29.7%,回到了全球第二大市場地位。疫情之下,人們的旅行與旅游斷崖式下降,這些時間與金錢很多支付給了體育運動。

壓力容器,所有氣瓶均有較大的增長,在2022年比2021增長了34.5%,顯示出增速提升的強勁趨勢。

碳碳復(fù)材(包括保溫氈)主要受中國的光伏行業(yè)影響,2022年沒有保持住超高速增長,只比2021年增長了5.9%。

航空航天軍工對比2021年增長了28.3%,如此高的增長原因,疫情三年是個商用飛機低谷,2022年開始回暖,另外,除了商用航空,其他類產(chǎn)品增長迅猛。

2022年,汽車對2021年的增長幅度為零,其主要依據(jù)是:全球唯一兩款大面積采用碳纖維的寶馬I8與I3,分別在2020年底與2021年中停產(chǎn)。我們估計這個影響接近5,000噸;而其他的碳纖維在汽車中應(yīng)用,保持著平穩(wěn)增長。

2.3. 全球碳纖維市場需求-應(yīng)用(美元)
總量:4,385.8百萬美元

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全球碳纖維的銷售金額為43.85億美元,除了市場的增長,2022年的總體價格在2021的基礎(chǔ)上增長了10%。

2.4. 全球碳纖維市場需求-產(chǎn)品(千噸)
總量:135,000噸

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模量的定義:
標準模量是指拉伸模量為230-265GPa;
中等模量是指拉伸模量為270-315GPa;
高模量是指拉伸模量超過315GPa

小絲束Small Tow(或常規(guī)絲束Regular Tow)1-24K(含)
大絲束Heavy Tow:>24K,與之前的定義的≥48K不同的原因,是遵循“三大類四分類”體系的。
巨絲束Giant Tow:≥100K

今年新增加了國產(chǎn)產(chǎn)品在全球的份額比例,分別為標模-大絲束36.4%,標模-小絲束33.6%,中模量19.1%,高模量37%。曾經(jīng)出現(xiàn)在不少媒體上的“日本三家占全球70%的小絲束市場份額”歷史論斷是需要修正了。

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全球碳纖維供應(yīng)

3.1.全球碳纖維理論產(chǎn)能-制造商

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2022年,盡管我們依然采用了“運行產(chǎn)能”的概念,其中也擠出了不少水分,但依然存在“產(chǎn)能折算”的問題。這些問題主要存在于兼顧生產(chǎn)1K-6K的單位中,他們會把產(chǎn)線按照12K來核算。

通過對大部分廠家的了解,“產(chǎn)銷率”在2022年的中國是不成問題的。絕大部分廠家的產(chǎn)線,是按照設(shè)計產(chǎn)能(含改造)90%以上生產(chǎn),局部廠家已經(jīng)出現(xiàn)一定庫存。

2022年,全世界主要增加的產(chǎn)能是:吉林化纖集團增長近26,000噸;上海石化新增6,000噸,新創(chuàng)新增4條線,因產(chǎn)品不明,今年按每條線2,000噸計;新疆隆矩新建產(chǎn)能6,000噸;中復(fù)神鷹增加的3,000噸。

全球十強廠家中,包含了吉林化纖集團、中復(fù)神鷹、新創(chuàng)碳谷、寶旌四家中國大陸企業(yè)。

2022年已經(jīng)宣布并在進行中的擴產(chǎn)有:東麗歐洲投資1億歐元增加1,000噸,東麗美國投資1500萬美元升級生產(chǎn)線,實現(xiàn)T1100G產(chǎn)能翻番,東麗總部宣布1000億日元在擴大在韓國、美國及法國的產(chǎn)能;吉林18,000噸(2023年完成),寶旌 30,000噸 (2025前完成) ,中復(fù)神鷹44,000噸(2026年完成),上海石化6,000噸(2024年完成),DOWAKSA 2,000噸(2023年完成), 韓國曉星第四線2,500噸(2023年完成)。

3.2.全球碳纖維運行產(chǎn)能-區(qū)域
總量:258,550噸

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2019年,我們分析了不同國家對碳纖維制造的吸引力,主要取決于該國的綜合投資環(huán)境及產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的吸引力。2020年,我們分析了各大碳纖維巨頭主要國家及地區(qū)的布局情況。2021年,中國大陸地區(qū)首次超過美國,成為全球最大產(chǎn)能國。

2022年,中國產(chǎn)能在全球遙遙領(lǐng)先,全球產(chǎn)能十大企業(yè),中國大陸有四家,吉林化纖、中復(fù)神鷹、新創(chuàng)碳谷及寶旌,其這四家均有擴產(chǎn)計劃,后幾年總體名次還會前進。其他的中國大陸企業(yè),根據(jù)其宣布的擴產(chǎn)計劃,上海石化及恒神也有進入世界前十的可能。

2022年,另外一個可喜的情況是:國產(chǎn)碳纖維的銷量首次超過進口數(shù)量,這說明:國產(chǎn)碳纖維的性價比在提升中。同時,我們也必須清晰地認識到:我們已經(jīng)建設(shè)的產(chǎn)能,與世界發(fā)達國家還存在差距。最直觀的數(shù)據(jù)是:2022年,我們依然是進口碳纖維大國,國產(chǎn)碳纖維出口寥寥無幾。這就說明:無論在性能、質(zhì)量水平及成本水平上,進口碳纖維依然有強大的優(yōu)勢。所以,下一步,中國碳纖維產(chǎn)業(yè)面臨的艱巨任務(wù)是:形成國際競爭優(yōu)勢的運行產(chǎn)能!

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中國碳纖維市場

4.1. 中國碳纖維需求-年份

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2022年中國碳纖維的總需求為74,429噸,對比2021年的62,379噸,同比增長了19.3%,其中,進口量為29,429噸(占總需求的39.5%,比2021減少了11.2%),國產(chǎn)纖維供應(yīng)量為45,000,(占總需求的60.5%,比2021年增長了53.8%)。2021年的中國市場的總體情況是:供不應(yīng)求,無論是進口還是國產(chǎn)纖維。

中國市場需求歷年增長率:2015(13.4%),2016(16.5%),2017(20%),2018(32%),2019 (22%), 2020 (29%), 2021(27.7%),2022(19.3%)。這是一個讓國際廠家垂涎的市場,且發(fā)展?jié)摿薮蟆N覀冃枵湎н@個市場,珍惜我們的產(chǎn)業(yè)!

國產(chǎn)碳纖維供應(yīng)量逐年增長率:2015(25%),2016(44%),2017(105.5%),2018(21.6%),2019 (33.3%), 2020 (54.2%),2021(58.1%), 2022(53.8%)。之前我們預(yù)計2025年國產(chǎn)能超過進口,國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展超出我們預(yù)期,在2022完成了國產(chǎn)超越進口,成為中國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史里程碑。

4.2. 中國碳纖維需求-應(yīng)用
總量:74,429噸

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上圖主要是“應(yīng)用能力”的對比:體育休閑、碳碳復(fù)材(包含耐火保溫氈)建筑、電子電氣已經(jīng)成為特色優(yōu)勢應(yīng)用市場;航空航天軍工及壓力容器迅猛發(fā)展,大幅度縮小了與國際的差距,達到相當水平;風電(扣除了大量的來料加工,只是統(tǒng)計國內(nèi)風電廠家的用量)與國際依然有巨大差距; 汽車及混配模成型會因為中國新能源車的高速發(fā)展而應(yīng)用潛力巨大。

4.3. 中國碳纖維需求-省份
總量:74,429噸

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數(shù)年后,廣東重新返回中國應(yīng)用魁首,上海也快步趕上,江蘇及山東的地位受風電影響巨大。

總金額:2,346,289千美元

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從金額來看,廣東連續(xù)兩年趕超山東,上海再次成為第二,福建跨入億美元應(yīng)用大省行列。

4.4. 中國碳纖維需求-來源
總量:74,429噸

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國產(chǎn)碳纖維2022保持著進步,市場份額從2019年的31.7%,2020年的38%,2021年的46.9%,攀升到2022年的61%,這充分表現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維的巨大進步。

中國是世界碳纖維的最大市場,同時也是各家碳纖維制造商的角斗場。各國對中國市場的供應(yīng)量,近幾年并無特定規(guī)律可循。我們只是嘗試對其做出一定的解釋:

2022年,中國臺灣、韓國、德國對中國大陸出口均有不同程度降低,我們認為,主要原因是國產(chǎn)替代;匈牙利及美國對中國大陸出口降低,而墨西哥大增,主要原因是匈牙利因為天然氣短缺的停產(chǎn),卓爾泰克對中國大陸出口對比2021年減少8.2%,主要是因為風電市場疲軟的原因;日本的對中國大陸出口保持了高增長,這充分說明了日本產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢及客戶忠誠度。所以,我們可以大膽下個結(jié)論:日本在中國大陸依然保持競爭優(yōu)勢,而中國臺灣、德國西格里的產(chǎn)品,在中國大陸市場競爭優(yōu)勢有待提升。

從進口碳纖維原產(chǎn)地來看:日本及韓國主要是小絲束產(chǎn)品,美國、墨西哥、匈牙利、德國主要是大絲束產(chǎn)品,而中國臺灣則是大小絲束兼顧(大絲束主要是兩根24K合股絲)。

總金額:2,346,289千美元

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2022年,由于整個碳纖維市場的緊缺,全年大部分時間,價格行情在2021年基礎(chǔ)上持續(xù)走高。進口碳纖維及其制品,數(shù)量同比減少了11.2%,而金額同比增加了4.1%,國產(chǎn)碳纖維“毫不示弱”,價格增加幅度不輸進口產(chǎn)品。而下半年開始,尤其第四季度,行情開始轉(zhuǎn)頭下行。

大絲束市場,價格稍微提升,在15.20美元/公斤的水平上。這個價位是大批量的采購價格,對于小批量的用戶,這些廠家經(jīng)常報出17-18美元/公斤價格??傮w上,對比2021,全球價格增加了10%。

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中國碳纖維產(chǎn)業(yè)

5.1. 中國碳纖維企業(yè)理論產(chǎn)能

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2022年,我們依然不能采用“實際產(chǎn)能”,主要原因是一些小絲束企業(yè)的生產(chǎn)線,尤其是服務(wù)于航空航天應(yīng)用市場的企業(yè),他們的生產(chǎn)線會在3K、6K與12K切換生產(chǎn)。所以,廠家通常根據(jù)12K報產(chǎn)能,而實際生產(chǎn)中,3K、6K可能是最大品種。假如按實際3-6K核算產(chǎn)能,我們預(yù)計整個中國的運行產(chǎn)能數(shù)據(jù)要扣除9,000-10,000噸。

2022年中國產(chǎn)能達到112,050,噸,比2021的產(chǎn)能63,400噸多出了48,650噸 (而全球第二大產(chǎn)能國美國2022年產(chǎn)能是47,900噸),這是2022年下半年、尤其第四季度價格下行的原因。而這些產(chǎn)能中,不少是下半年才建成,真正滿負荷供應(yīng)是2023年,可以預(yù)計到競爭的慘烈。

上述絕大部分企業(yè)的原絲統(tǒng)計,只是用碳絲產(chǎn)能乘以2.5的估算數(shù)據(jù),這個主要是說明:這些廠家具備全部或部分原絲供應(yīng)能力,并非該企業(yè)的真實原絲產(chǎn)能。由于是自產(chǎn)自銷,目前還無準確統(tǒng)計的意義。所有廠家中,吉林化纖的110,000噸產(chǎn)能是準確數(shù)據(jù),除了自供,還向海內(nèi)外市場銷售原絲。

上圖中有三家企業(yè)目前無自主原絲供應(yīng),其中,寶旌及新創(chuàng)碳谷正在抓緊建設(shè)自己的原絲基地,有可能今年投產(chǎn)。

5.2. 中國碳纖維產(chǎn)業(yè)新發(fā)展
2022年,如同前言所述,國產(chǎn)碳纖維用量歷史上首次超越了進口量,是注定載入史冊的里程碑事件。這其中,全行業(yè)均為此做出了貢獻。

第一類航空航天軍品應(yīng)用企業(yè),以光威復(fù)材,中簡科技及太鋼鋼科為代表,還包括恒神部分產(chǎn)能、煤化所揚州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等企業(yè)。大家這些年共同把該應(yīng)用領(lǐng)域做大的程度超出我的想象。國防軍工的加強,不光讓這類企業(yè)受益,也將有外溢效應(yīng),讓其他類企業(yè)受益。

第二類高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè),中復(fù)神鷹的重點是西寧2.5萬噸項目的建設(shè),數(shù)字上2022年比2021年產(chǎn)能只增加了3,000噸,實際遠不止這個數(shù)字。2023年初又宣布了在連云港新的3萬噸擴產(chǎn)計劃;2022年,恒神生產(chǎn)飽滿,生產(chǎn)更多是小絲束,4月份對外宣布在陜西榆林投資建設(shè)2萬噸/年高性能碳纖維生產(chǎn)基地,一期擬先建設(shè)5,000,包括一條干噴濕紡碳化線及一條大絲束碳化線;新創(chuàng)碳谷新增了4條碳化線,根據(jù)其正在建設(shè)的原絲工藝路線選擇看,該企業(yè)應(yīng)歸到本類;長盛科技(前中安信)再次回到碳纖維大家庭,2022年幾乎滿產(chǎn),為行業(yè)數(shù)據(jù)增長做出了重大貢獻,我們希望該公司能通過資本重組,甩下歷史包袱,把優(yōu)質(zhì)技術(shù)生產(chǎn)資源潛能充分發(fā)揮,與同行一起奔跑起來!

第三類大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè),最耀眼是吉林化纖集團,一年內(nèi),原絲產(chǎn)能增加了50,000噸,碳化線產(chǎn)能增加了26,000噸,這個吉林速度堪稱人類碳纖維歷史上的奇跡,前無古人。其次是上海石化,2022年10月,全國首套萬噸級大絲束碳纖維裝置順利開車,該裝置的特色是:從工藝到裝置是專為大絲束量身定制的,整個裝置深度國產(chǎn)化,擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)。寶旌正在建設(shè)6萬噸原絲項目,解決原絲自主問題,同時也在擴建3萬噸碳纖維,計劃在2025年完成。藍星正在拓展新的發(fā)展壯大模式。新疆隆矩在年底完成產(chǎn)能建設(shè),對其表現(xiàn)拭目以待!

上述三類企業(yè),在2022年45,000噸的國產(chǎn)供應(yīng)中的占比分別是:15.7%,21.5%及62.8%。所有企業(yè)中,國企的銷售貢獻為88.8%。如同前言所提到,今年我們不敢輕言“供過于求”,提醒大家冷靜擴產(chǎn)。在本報告“第8章觀察與思考”,對于上述的擴產(chǎn)提供了我們的思考,僅供大家參考!

2022年媒體也報道了如下計劃投資碳纖維領(lǐng)域項目,我們轉(zhuǎn)摘如下:

5月4日,內(nèi)蒙古中晶高性能碳纖維及氫能源氣瓶產(chǎn)業(yè)化項目一期工程開工儀式在賽罕區(qū)中環(huán)產(chǎn)業(yè)城舉行,項目規(guī)劃總投資30億元,其中一期項目投資3億元,占地88畝。項目建成后可實現(xiàn)12K,T700級別聚丙烯腈碳纖維產(chǎn)能2500噸/年,實現(xiàn)年產(chǎn)值4億元;

5月20日,總投資100億元克拉瑪依高性能碳纖維新材料生態(tài)產(chǎn)業(yè)園項目開工,分三期,建設(shè)70,000噸碳纖維;

9月19日,鄂爾多斯碳纖維全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)基地項目戰(zhàn)略合作簽約總投資60億元,推動10,000噸/年高性能碳纖維項目落地,主要生產(chǎn)T800-T1000高性能碳纖維產(chǎn)品,計劃新建6條原絲線以及6條碳化線,形成30,000噸原絲、10,000噸碳絲以及5,000噸復(fù)合材料的規(guī)模;

11月12日上午,圣城碳谷高性能碳纖維研產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范基地項目簽約,該項目由山東大學(xué)山東省碳纖維工程技術(shù)研究中心、利國云科技(山東)有限公司、中國智聯(lián)國際產(chǎn)業(yè)發(fā)展(深圳)有限公司、中國通用咨詢投資有限公司聯(lián)合投資建設(shè),擬用地面積約1000畝,總投資60億元,項目建設(shè)周期3-5年,達產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)值200億元,利稅60億元,帶動就業(yè)1000人;

12月29日,蒙泰高新公告:公司擬以全資子公司廣東納塔功能纖維有限公司為實施主體,總投資47.94億元,建設(shè)年產(chǎn)1萬噸碳纖維及6萬噸差別化腈綸項目;

2023年2月21日,烏海市2023年春季招商引資重點項目集中開工活動,浙江萬利紡織機械有限公司與烏海泰和煤焦化集團公司合資設(shè)立了內(nèi)蒙古萬泰化學(xué)纖維集團公司,萬利紡機占51%控股,萬泰集團投資111億元,建設(shè)20萬噸原絲和10萬噸碳項目。

對于上述項目,二十年來,我們經(jīng)歷了無數(shù),已經(jīng)失去了評論的興趣。

6
全球碳纖維復(fù)合材料市場

6.1. 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-年份

(, 下載次數(shù): 52)

樹脂基碳纖維復(fù)合材料的需求量,根據(jù)纖維在復(fù)材中65%比例計算,以建立一個規(guī)模概念。

6.2. 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-應(yīng)用(千噸)

總量:208千噸

(, 下載次數(shù): 47)


6.3. 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-應(yīng)用(10億美元)
總金額:262.1億美元

(, 下載次數(shù): 41)

2022年,全球的碳纖維復(fù)材收入為262.1億美元,商用航空在復(fù)蘇過程中,軍機、無人機市場急劇增長;除了汽車行業(yè)受BMW 2021年中停產(chǎn)I3的影響外,其他應(yīng)用分市場均有增長。

中國主導(dǎo)的體育休閑器材,因為疫情的原因,大家有更多時間投入在體育休閑中,這帶動了器材較高速的增長。

另一個中國主導(dǎo)的碳碳復(fù)材,尤其是熱場材料,由于光伏行業(yè)的迅猛發(fā)展,極大地帶動了該領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,盡管2022年的發(fā)展比較平緩,我們認為只是短時間的調(diào)整,該領(lǐng)域同時也是一個技術(shù)密集及高附加值的應(yīng)用市場。但光伏行業(yè)的供過于求的矛盾越來越明顯,會對行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展埋下隱患。

我們一直在等待軌道交通行業(yè)正式進入我們的分市場,毫無疑問,該市場有非常光明的前景,目前的主要工作依然處于研發(fā)及小批量應(yīng)用,后面的章節(jié)將詳細介紹。

6.4. 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-區(qū)域(10億美元)
總金額:262.1億美元

(, 下載次數(shù): 46)


2022年,中國市場繼續(xù)趕超其他國際與區(qū)域,成為全球最大復(fù)合材料市場;當然,這個趕超依然有點虛,當2025年,美國商用航空市場全面恢復(fù)之后,才能真實評價市場的規(guī)模。

從上述全球產(chǎn)業(yè)分布、以及行業(yè)的發(fā)展歷史看,碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈依然是歐美日本非??粗氐漠a(chǎn)業(yè),當我們一些地區(qū),因為看到一些復(fù)合材料企業(yè)勞動密集,或者有少許污染,就認為是低端產(chǎn)業(yè)。其實,只要這些人去看看國際頂級豪車、小型飛機的復(fù)合材料車間,也基本是這個模樣,而這些總不能定義為低端產(chǎn)業(yè)吧?所以,地方政府要珍惜這些復(fù)合材料企業(yè),支持他們做技改、環(huán)境改造及產(chǎn)品升級,這些企業(yè)有潛力成為讓當?shù)亟?jīng)濟受益、政府臉上有光的高科技企業(yè)。

中國工業(yè)門類齊全,顯然是發(fā)展碳纖維的良好基礎(chǔ),同時,碳纖維的采用又往往是工業(yè)升級換代的重大舉措。碳纖維在中國的市場潛力是巨大,這個毋庸置疑。今天的碳纖維復(fù)合材料依然處于幼兒期,多包容、多支持,隨著碳纖維產(chǎn)業(yè)的茁壯長大,勢必會帶動越來越多的工業(yè)領(lǐng)域采用碳纖維,成為工業(yè)經(jīng)濟的重要組成。

6.5. 全球樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-制造工藝
總量:207.7千噸

(, 下載次數(shù): 50)

2022年,纏繞拉擠工藝再次超越預(yù)浸鋪放工藝,保持業(yè)界第一大工藝的地位。隨著風電與氣瓶應(yīng)用的增長,這個第一的地位,短期內(nèi)無法撼動。

預(yù)浸鋪放工藝,作為實用性最廣、應(yīng)用經(jīng)驗最成熟的材料形態(tài)及成型工藝,幾乎所有的應(yīng)用均會在第一時間想到它,然后在應(yīng)用過程中再摸索特點,發(fā)現(xiàn)更高效簡化工藝,比如風電梁帽的開發(fā)歷史,從預(yù)浸鋪放過渡到厚重織物,再到拉擠板材;比如汽車復(fù)材工藝,從預(yù)浸鋪放過渡到高壓RTM等。

預(yù)制體工藝,近幾年成為主要工藝,主要是因為光伏爐所需的熱場碳碳復(fù)材的迅猛發(fā)展而推動的,無論是非連續(xù)立體氈,還是三維機織、編織等預(yù)制體工藝,目前在碳碳復(fù)材中發(fā)展迅速。其中的一些進步也會讓樹脂基復(fù)合材料受益。

6.6. 全球碳纖維復(fù)合材料需求-不同基體(10億美元)
總額:324.4億美元

(, 下載次數(shù): 48)

我們發(fā)布這個圖表,旨在提示大家不要忽略樹脂基及碳基之外的其他基體復(fù)合材料,這些材料也是碳纖維復(fù)合材料大家族中的一員。

除了金屬、陶瓷、水泥等大量的基體材料,氣凝膠也作為新的基體,與各種纖維氈結(jié)合,變成新型的復(fù)合材料。在碳纖維領(lǐng)域,預(yù)氧氈與二氧化硅氣凝膠的結(jié)合,正在創(chuàng)造廣闊的應(yīng)用市場空間;碳纖維氈、石墨氈與碳氣凝膠的結(jié)合,也將改變很多應(yīng)用。

碳纖維自身也可以是“基體”,將自己的結(jié)構(gòu)與功能“復(fù)合”,與碳納米管、多孔納米碳結(jié)合成“復(fù)合材料”,這些“復(fù)合材料”很可能會為新能源產(chǎn)業(yè)提供革命性的創(chuàng)新。

2022年,整個樹脂基材料中,熱塑復(fù)合材料占了大約25%的比例,金額約為65.5億美元。其中,絕大部分為非連續(xù)增強塑料,而連續(xù)碳纖維熱塑材料,我們估計市場份額為3億美元左右。

6.7. 中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-應(yīng)用(噸)
總量:114,506噸

(, 下載次數(shù): 49)

2022年,中國碳纖維復(fù)合材料的總量為114,506噸。

2021年,體育復(fù)材的領(lǐng)導(dǎo)地位再次被風電大幅度超越,我們預(yù)計這個格局會繼續(xù)延續(xù)下去的。結(jié)果風電增長緩慢,而體育市場暴漲,2022體育又超越了風電。風電與體育兩大應(yīng)用主導(dǎo)市場的格局會持續(xù)多年。

碳碳復(fù)材及壓力容器是正在冉冉升起的“明星”,發(fā)展勢頭兇猛。

6.8. 中國樹脂基碳纖維復(fù)合材料需求-應(yīng)用(億元)
總金額:1449億元

(, 下載次數(shù): 46)

2022年,全國的碳纖維復(fù)合材料的產(chǎn)值為1449億元;這些數(shù)據(jù)根據(jù)我們賽奧的數(shù)據(jù)模型來計算的,給社會一個行業(yè)規(guī)模的概念。

航空航天復(fù)材的產(chǎn)值,我們是按結(jié)構(gòu)件來估算的,2022年大約有816億元,超越了體育器材,成為最大金額的分市場。體育市場,我們按照產(chǎn)品出廠價來估算了,中國有365億元。

風電市場,我們是根據(jù)拉擠板和織物來估算的,有48億元的收入。

2022年,碳碳復(fù)材收入約77億,迅速成為第三大應(yīng)用市場。

7
復(fù)合材料應(yīng)用發(fā)展趨勢與展望

7.1. 航空航天應(yīng)用市場
市場的發(fā)展趨勢如下圖:2022年對碳纖維的需求量為20,100噸。

(, 下載次數(shù): 51)


(, 下載次數(shù): 55)

根據(jù)Cirium數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)顯示,2022年全球商用飛機交付量達到1141,同比增長10.3%;新增確認訂單2013架,同比2021年的19.8%。對于復(fù)材飛機,根據(jù)波音公司網(wǎng)站信息:2022年交付31架波音787,比2021的14架有較大增長,但還低于2020年53架的交付量,與其疫情前百架以上的交付水平更是相去甚遠;另據(jù)空客網(wǎng)站信息:2022年交付60架A350飛機,對比2021年的55架有一定增長。這些數(shù)據(jù)表面,商用航空在繼續(xù)回暖,2023年加速回暖,回到2019年的水平。其他航空市場,如無人機、軍機等受疫情影響不大,依然保持較高速穩(wěn)定增長。這是我們調(diào)高2022年市場數(shù)據(jù)的原因。2022年,對于飛行汽車,核心爭論是采用航空或汽車工藝,我們認為先航空后汽車可能是個趨勢。

7.2. 風電葉片應(yīng)用市場

(, 下載次數(shù): 49)

2022年,風電市場發(fā)展依然保持低迷,中國可再生能源學(xué)會風能專業(yè)委員會(CWEA)數(shù)據(jù)顯示:去年全國新增風電吊裝容量同比下降約11%,其中海上風電同比下降超六成;國家能源局發(fā)布的2022年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,去年全國新增并網(wǎng)風電裝機3763萬千瓦,同比減少21%。這是自2015年以來中國風電裝機首次出現(xiàn)負增長。如此慘烈的市場,加上碳纖維價格高企,風電用碳纖維這兩年基本處于停滯狀態(tài)。

2022年,受國外風場補貼因素影響以及成本因素影響,全球兩大巨頭VESTAS及GE的碳纖維板材用量基本沒有增長,維持在全年用量為30,000噸,其他幾家如GAMESA、NorDex,明陽、三一、上海電氣等的用量預(yù)計為4500-4700噸.幾乎無增長。

從工藝角度:2022,拉擠板材用于大梁已成為主流,近兩年中材科技、時代新材、中復(fù)連眾、艾朗等葉片廠家以及主機廠三一重工、明陽電氣、上海電氣等都陸續(xù)發(fā)布了使用碳纖維或碳?;旌侠瓟D大梁葉片。

玻纖與碳纖拉擠板的競爭:2022年3月,株洲時代最新發(fā)布的TMT185葉片,長度達91米,全部使用玻璃纖維而非碳纖維,適配4.5MW到6.5MW機型。所有葉片企業(yè)非常清晰碳纖維的減重優(yōu)勢及趨勢,只是在成本上算不過賬。

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的《2023年度全國電力供需形勢分析預(yù)測報告》中預(yù)計,2023年風電新增裝機將達到6500萬千瓦,對比2022年有巨大增幅,2023年,常規(guī)的碳纖維的價格已經(jīng)在歷史低位,兩個行業(yè)緊密配合,有望將風電碳纖維拖出前三年的泥潭,重新回到高增長的狀態(tài)。

7.3. 體育休閑應(yīng)用市場
體育休閑市場十年來的需求發(fā)展情況如下,2022年的需求量為24,000噸。對比2021增長了29.7%。

(, 下載次數(shù): 51)


體育市場的分市場份額如下:

(, 下載次數(shù): 47)

近三年,中國碳纖維應(yīng)用主引擎風電需求疲軟,而整個市場需求依然保持高速增長,這需要感謝體育器材這個中國碳纖維發(fā)展的“壓艙石”。這個由千萬家中小企業(yè)組成群體,值得我們碳纖維企業(yè)的珍視與善待。體育器材具有很強的包容性:既大量采用高性能碳纖維,也大量采用常規(guī)性能纖維,還有不少高模纖維,后面幾年也會接受大絲束纖維。

中國經(jīng)濟發(fā)展至今,已經(jīng)構(gòu)成了體育及健康產(chǎn)業(yè)大爆發(fā)的條件。2022年上海石化研發(fā)的冬奧火炬,航天牽頭研發(fā)的有舵雪車、滑雪板等。讓大眾認識了碳纖維這個先進材料,值得大力推進碳纖維與體育健康器材的聯(lián)姻。

7.4. 壓力容器應(yīng)用市場

(, 下載次數(shù): 52)

碳纖維氣瓶主要分類:呼吸氣瓶、CNG氣瓶,氫氣瓶及長管拖車瓶。長管拖車適用于CNG及氫氣。由于加氣基礎(chǔ)設(shè)施的不足,目前CNG瓶、氫氣瓶主要應(yīng)用于固定路線的重卡、物流車及公交巴士。對于乘用車用氫氣瓶,目前趨勢還不明朗。

對于各類瓶的全球市場占比,我們沒有準確的數(shù)據(jù), 只能通過中國區(qū)的數(shù)據(jù)來估計。2022年,全國的氣瓶碳纖維用量大約為6,000噸。其中,氫氣瓶占比42%,CNG瓶占比29%,長管拖車占比16%,呼吸瓶占比13%。未來幾年,呼吸氣瓶的增長會比較穩(wěn)定,但受基數(shù)影響,增長量有限。天然氣氣瓶的用量在未來3年會有所增長,但在2025年開始會有所減緩。主要的增長點會出現(xiàn)在氫氣瓶領(lǐng)域。

全球氣瓶的主力依然在歐美, 主要廠家如下:Luxfer、Faurecia、Hanwha Cimmaron、Hexagon Composites、Hexagon-Purus、Iljin Hysolus、NPROXX、Plastic Omnium、Toyota、Toyoda Gosei等,這些企業(yè)技術(shù)實力強大,其中好幾家已經(jīng)在中國布置生產(chǎn)工廠。

7.5. 碳碳復(fù)材應(yīng)用市場

(, 下載次數(shù): 59)

碳碳復(fù)材的三大市場發(fā)展如下:

剎車盤市場:國際的主要企業(yè)是:法國的Messier-Bugatti 公司、美國的Honeywell 公司、B.F. Goodrich公司、Goodyear公司和英國的Dunlop公司。中國的飛機剎車盤主要有北摩高科、中航飛機股份有限公司西安制動分公司、博云新材、西安超碼、金博等廠商。該市場發(fā)展平穩(wěn)。

航天部件:主要企業(yè)是國內(nèi)航天的相關(guān)院所,碳碳復(fù)合材料以其優(yōu)異的性能成為大型固體火箭喉襯、發(fā)動機的噴管、擴散段、端頭帽等的首選材料。該市場發(fā)展平穩(wěn)。

熱場部件:單晶硅爐主要企業(yè)上虞晶盛機電、北京京運通科技、江蘇華盛天龍光電設(shè)備、北京七星華創(chuàng)電子、德國PVA TePla AG、美國Kayex 公司、日本Ferrotec 公司;單晶硅爐內(nèi),主要有碳氈功能材料和坩堝、保溫桶、護盤等碳碳復(fù)材結(jié)構(gòu)材料:國際企業(yè)是德國的SGL公司,日本的東海碳素公司等;國內(nèi)從事碳碳復(fù)合熱場材料的單位包括金博、天宜上佳、超碼、美蘭德、隆基等。預(yù)制體是碳碳復(fù)材重要的制造環(huán)節(jié),國內(nèi)的主要企業(yè)是:中材科技南京玻璃纖維研究院、江蘇天鳥高新技術(shù)有限公司、天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所、宜興市飛舟高新科技材料有限公司。

碳氈:為了便于統(tǒng)計,我們將碳氈也納入該市場,碳氈的應(yīng)用我們將碳氈功能材料統(tǒng)計到這個碳碳復(fù)材市場中,目前最大量的碳氈是服務(wù)于單晶硅爐的。在儲能領(lǐng)域,碳纖維也有巨大的應(yīng)用潛力,正在持續(xù)展開。

2022年,根據(jù)業(yè)內(nèi)專家江蘇天鳥繆云良董事長的判斷,碳碳復(fù)材對比2021稍有下降。綜合其他一些信息,我們調(diào)整為略微增長。

7.6. 混配模成型應(yīng)用市場

(, 下載次數(shù): 48)

混配模成型(Molding&compound)嚴格講,不是一個應(yīng)用市場,而是對工藝的描述,但由于這些工藝橫跨的應(yīng)用多,所以,把它歸類成一個應(yīng)用,便于說明。混配(compound)是指非連續(xù)碳纖維增強塑料,主要包括短切增強和LFT。玻纖D-LFT在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用證明了這種復(fù)合材料形態(tài)的優(yōu)勢。模成型(Molding)主要是指片狀模塑料Sheet Molding Compound-SMC,團狀模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纖維的加入,讓這些非連續(xù)形態(tài)的,以及非連續(xù)形態(tài)加連續(xù)形態(tài)的混合結(jié)構(gòu),展現(xiàn)出一定的發(fā)展空間。

從事短切碳纖維增強塑料的,通常是改性塑料企業(yè),比如SABIC、RTP、POLYONE、COMPTEX、 POLYNT、深圳沃特、廣東金發(fā)科技等。從事碳纖維片狀模塑料的企業(yè)主要有:美國QUANTUM、MAGANA、Ashland、Continental Structural Plastics,德國MENZOLIT等企業(yè)。

2022年,該領(lǐng)域沒展現(xiàn)出特別的新聞,但整個行業(yè)發(fā)展保持在持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。主要體現(xiàn)在:民用無人機對短切增強碳纖維用量越來愈大,除了傳統(tǒng)的防靜電及電磁屏蔽功能零件,越來愈多的結(jié)構(gòu)件開始采用碳纖維增強塑料。對比其他纖維增強塑料,碳纖維的主要賣點在于對塑料模量的提升。均勻混配、殘留長度、纖維與塑料的結(jié)合力,應(yīng)該成為比纖維本身模量更重要的研究方向。

對比連續(xù)纖維復(fù)合材料,C-SMC和鍛造復(fù)材(FORGED COMPOSITES)主要用于復(fù)雜零件的模壓成型。但是,模量的不足導(dǎo)致性價比的不夠,導(dǎo)致這兩類材料沒有得到大的推廣。提升模量的方向之一是對短纖維的定向排列,希望這個領(lǐng)域引起國內(nèi)復(fù)材單位的重視。

7.7. 汽車應(yīng)用市場

(, 下載次數(shù): 49)

2022年的市場需求為9,500噸,對比2020年的12,500噸,有3,000噸的降低,其主要原因是寶馬公司在2020年底停產(chǎn)了復(fù)合材料車型I8,又在2021年7月停產(chǎn)了I3。我們估計影響了近5,000噸碳纖維的需求, 加上其他零部件、改裝市場的增長,總量減少約3,000噸。持續(xù)兩年的停滯發(fā)展,可能在孕育新的發(fā)展。

電動汽車的迅猛發(fā)展,為增加續(xù)航里程,就必須因電池模組增重,對其他部件做出輕量化的設(shè)計。這主要包括電池殼、結(jié)構(gòu)部件及輪轂。

目前的電池殼主要金屬或玻纖復(fù)材,電池外殼的更嚴格要求和測試標準。例如,UL2596標準(電池外殼熱失控評估- BETR)于2022年1月推出,它是一種可靠評估電池外殼材料樣品熱失控的方法。UL于2022年10月宣布的后續(xù)火炬和砂礫測試(TaG)預(yù)計將于2023年發(fā)布。

結(jié)構(gòu)部件方面,特斯拉的一體化壓鑄是主流,將車身分解為幾部分分別一體化壓鑄,在制造成本、生產(chǎn)效率、材料回收等方面具有極大優(yōu)勢;將序列組裝和平行組裝同時進行,整車的組裝只需要進行一次,這也極大地提升了效率。如果按此思路延續(xù)下去,當鋁合金的潛能挖透的時候,他可能需要以“高集成度”為特色的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。2022年底,特斯拉官網(wǎng)稱在德州奧斯汀建設(shè)5800萬美元的塑料制造工程中心。

輪轂方面,Carbon Revolution除了豪華車輪轂,還宣布開發(fā)23英寸和24英寸碳纖維車輪,目標是用于電動卡車和SUV市場。該公司正在為波音公司CH-47奇努克直升機輪子進行概念和驗證項目。意大利Bucci推出了首款20英寸碳纖維輪輞,專門用于運動/超級跑車領(lǐng)域。美國Vision Wheel推出了新的碳纖維車輪,該車輪是與美國IDI Composites International和復(fù)合材料編織專家A&P Technology合作開發(fā)的,每個車輪的成本為2000美元甚至更低。美國ESE Carbon Co.將其E2一體式碳纖維復(fù)合材料車輪投放到售后市場,為特斯拉Model S、特斯拉Model 3和斯巴魯WRX STI車輛提供服務(wù)。

7.8. 建筑應(yīng)用市場

(, 下載次數(shù): 52)

本領(lǐng)域是一個廣泛意義的建筑,不僅包括我們通常意義的建筑,也包括了建筑機械、橋梁、海堤、河堤、隧道及工業(yè)管道等,復(fù)合材料的應(yīng)用主要有如下幾個領(lǐng)域:1.建筑及橋梁結(jié)構(gòu)的補強:2.河(海)堤邊坡加固;3.藝術(shù)型建筑的主體結(jié)構(gòu);4.新建大跨/空間結(jié)構(gòu);5.管道補強;6.建筑機械。

上述應(yīng)用市場中,有80-90%的碳纖維用于建筑及橋梁結(jié)構(gòu)的加固補強。2023年2月,土耳其發(fā)生大地震,瞬間有2萬多棟樓房倒塌,導(dǎo)致16萬棟樓房受損。如何讓這16萬棟樓房的居民能快速回到一個相對安全的家,碳纖維補強是最可靠與快捷的方式。隨著疫情緩解,我國碳纖維相關(guān)加固材料外貿(mào)業(yè)務(wù)上升勢頭迅猛,以上海悍馬為例,外貿(mào)銷售增長率超30%。

在河(海)堤邊坡加固方面,上海石化先進材料創(chuàng)新研究院研發(fā)生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料筋完成模板加工和混凝土澆灌,成功應(yīng)用于上海石化海堤安全隱患治理項目。中建八局工程研究院聯(lián)合中建八局土木公司研發(fā)的新型碳纖維錨索CFRPA1.0落地某西南高原鐵路項目,成功應(yīng)用于高原邊坡加固工程,實現(xiàn)了國產(chǎn)碳纖維第一次在高海拔地區(qū)應(yīng)用,具有里程碑式的意義。碳纖維筋先后應(yīng)用京臺高速公路、重慶兩江四岸朝天門片區(qū)治理提升項目中,應(yīng)用量在3萬米以上。

新建大跨/空間方面,繼三亞體育場、聊城徒駭河大橋等碳纖維索結(jié)構(gòu)后,青島??诼房顼L河大橋首次采用了48k大絲束碳纖維吊桿;2023年預(yù)計建成的廣西龍門大橋跨徑超1000m,擬采用單根長度超過100m的碳纖維吊索,極限拉力達2,000噸。

藝術(shù)型建筑的主體結(jié)構(gòu)方面,上海美的全球創(chuàng)新園區(qū)項目順利通過論證高層建筑首次應(yīng)用大噸位碳纖維斜拉索,碳纖維創(chuàng)造建筑美觀!

7.9. 電子電氣應(yīng)用市場

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2022年,電子電氣領(lǐng)域,市場在平穩(wěn)增長。

首先是功能性應(yīng)用領(lǐng)域:短切碳纖維增強塑料具有防靜電、電磁屏蔽等功能在復(fù)印機、打印機、數(shù)碼相機、數(shù)據(jù)傳輸電纜接頭等產(chǎn)品早已經(jīng)有成熟應(yīng)用,對比其他的如炭黑、金屬等類似材料,碳纖維增強塑料的成本降低,會帶來這個市場的穩(wěn)定擴展。

力學(xué)增強方面:主要的產(chǎn)品形態(tài)有長碳纖維增強塑料(LFT)和連續(xù)碳纖維增強材料。LFT其實是一個介于短切與連續(xù)之間、兼顧了成本與性能的一個很有前景的產(chǎn)品形態(tài),然后,熱塑界面的問題,如何在塑料中保持較長的長度及均勻分散問題,這些技術(shù)障礙阻礙了這個產(chǎn)品的更廣闊的應(yīng)用。連續(xù)碳纖維增強材料,主要是用于輕薄筆記本的殼體,其中有經(jīng)典工藝的熱固殼體,也有熱塑殼體。

2022年,行業(yè)無特別亮點,美國Isotruss點陣網(wǎng)格設(shè)計碳纖維通訊塔表現(xiàn)靚麗,在菲律賓的新廠開工,正式進軍亞洲市場。這類超輕量化的點陣網(wǎng)格應(yīng)用是廣泛的,國內(nèi)要加快研發(fā)與工業(yè)生產(chǎn)。

在智能手機領(lǐng)域,深圳市裕同新材科技有限公司針對折疊手機輕量化碳纖維材料的應(yīng)用,其中鉸鏈門板,柔性屏下支撐及玻纖電池蓋已配合國內(nèi)多家終端廠商規(guī)模化量產(chǎn),具有一定的行業(yè)技術(shù)領(lǐng)先性。在超薄低克重小尺寸碳纖維精密結(jié)構(gòu)件,拓展了復(fù)材工藝,并對碳纖維外觀鏡面及平整度可折疊性能提出更嚴格的工藝性要求,對行業(yè)應(yīng)用意義非凡!

7.10. 船舶應(yīng)用市場

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目前,船舶領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求主要是:競賽類船舶、超豪華游艇、高速客船及軍事用途的船舶。多年來,除了競賽類船舶,近幾年,電動水翼船、水上出租車,高速客輪紛紛采用碳纖維復(fù)合材料,形成新的增長熱點。

CW報道:2022年8月,瑞典Candela公司宣布了P-12穿梭船計劃,這是一艘水翼電動渡輪,將于2023年抵達斯德哥爾摩水域。Candela聲稱,這艘渡輪將是迄今為止世界上最快、航程最長、最節(jié)能的電動船,其特點是機翼、船體、甲板、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、箔片支柱和方向舵均是采用碳纖維/環(huán)氧樹脂并通過樹脂注入打造;

2022年9月,大船集團第二代碳纖維復(fù)合材料風帆超大型油輪(VLCC)試航凱旋,作為大船集團與招商輪船踐行國家雙碳戰(zhàn)略的合作成果,“新伊敦”輪安裝了兩對新一代大型硬質(zhì)翼型風帆,該風帆由大船集團領(lǐng)銜,招商輪船、中國船級社、光威復(fù)材等單位參與的國內(nèi)科研團隊自主研制;

2023年1月,廣州市港務(wù)局獲悉,首艘中國制造全碳纖維高速客輪“海珠灣”號即將在春節(jié)后投入琶洲港澳客運碼頭至香港機場航線營運。

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7.11. 芯材應(yīng)用市場

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2022年,我們將該分市場的名稱從之前的“電纜芯”變更成為“芯材”,這其中主要增加了建筑中用的各類碳纖維芯材,因為數(shù)量還不夠多,工藝與電纜芯類似,所以我們暫時歸類到此。

我們統(tǒng)計的全球需求是1,200噸,增長緩慢,而行業(yè)內(nèi)部統(tǒng)計,估計只有700-800噸,加上建筑芯材,得出1200噸的數(shù)量。電纜芯國內(nèi)在2022幾乎沒有發(fā)現(xiàn)亮點,通過看美國CTC公司官網(wǎng),轉(zhuǎn)述下面三條信息:

2022年6月,CTC Global Corporation宣布其第四家復(fù)合纖維芯制造和測試工廠完工并投入使用。新工廠CTC Global S.A.(CSA)位于巴拉圭的亞松森,已為南美客戶提供服務(wù)。CSA工廠是一家完全合格的ACCC Core制造和測試工廠,并加入了位于加利福尼亞州、印度尼西亞和中國的工廠,使CTC Global能夠滿足世界各地公用事業(yè)的先進導(dǎo)體需求。

2022年12月美國駐阿爾及利亞大使伊麗莎白·奧賓(Elizabeth Aubin)主持了美國CTC Global公司和阿爾及利亞ENICAB公司新合作伙伴關(guān)系的簽字儀式,雙方將生產(chǎn)高性能、高能效的架空電力線導(dǎo)線,以支持阿爾及利亞電網(wǎng)的擴張、提高效率和脫碳。

2022年3月,CTC Global宣布與Ducab集團的子公司Ducab Metals Business(DMB)簽署一項協(xié)議,使該組織能夠在阿聯(lián)酋制造CTC Global的高容量、節(jié)能的ACCC導(dǎo)體。

關(guān)于建筑芯材,除了前幾年的斜拉橋、體育場館應(yīng)用,2022年還出現(xiàn)了大型建筑、鐵路邊坡加固工程及海堤工程(詳見建筑分市場)。如果這些應(yīng)用推廣開,會為碳纖維開辟一個新的大市場。

7.12. 其他應(yīng)用市場
軌道交通
2021年,軌道交通領(lǐng)域展現(xiàn)的成果很多,高溫超導(dǎo)磁浮原理樣車在西南交大磁浮試驗線成功下線,該車體是上海晉飛碳纖科技股份有限公司、上海石化與中車相關(guān)單位聯(lián)合研發(fā)的;中國中車第七代時速200公里磁浮列車亮相:碳纖維車體和懸浮架是唐山機車公司聯(lián)合上海晉飛碳纖科技股份有限公司開發(fā);由中國中車承擔研制、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的我國時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在青島成功下線,該車型廣泛采用了碳纖維復(fù)合材料;上海浦東新區(qū)臨港中運量氫動力數(shù)字軌道膠輪電車下線,中車公司聯(lián)合上海晉飛碳纖科技有限公司開發(fā)了纖維復(fù)合材料司機室和操作臺。

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2022年由于疫情的影響,軌道交通領(lǐng)域的成果展示較少,3月,廣州地鐵22號線首通段正式開通運營,該款“活力橙”地鐵與去年9月28日啟用的“灣區(qū)藍”一樣,都采用了碳纖維復(fù)合材料。11月,上海臨港全新一代中運量2號線(T2線)氫動力數(shù)字軌道膠輪電車全線試運營,上海石化12k碳纖維成功應(yīng)用于該車車頭罩。這是繼首次實現(xiàn)高速地鐵車頭開閉罩批量運行后,該產(chǎn)品再次成功實現(xiàn)了中運量智軌電車司機室頭罩部件的商業(yè)運營,具有良好的應(yīng)用示范效果;2023年2月,2月10日,由中車長客股份公司研制的國內(nèi)首列多適應(yīng)性中運量單軌系統(tǒng)車輛在重慶下線。該車輛應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料,該車輛軸重僅9噸,為單軌交通全系統(tǒng)輕量化奠定了基礎(chǔ)。

碳纖維復(fù)合材料對于軌道交通的節(jié)能降本的意義是毋庸置疑的,且應(yīng)用前景是非常廣闊的。目前的主要障礙:成本對比傳統(tǒng)金屬材料還比較高,軌道交通設(shè)計人員對復(fù)合材料的設(shè)計經(jīng)驗還需要積累, 這些都是長大過程中必然的問題,也會隨著長大過程必然解決。

碳纖維功能材料
碳纖維的主要功能性應(yīng)用,除了傳統(tǒng)的阻燃材料:預(yù)氧絲、預(yù)氧氈,還有傳統(tǒng)的熱場材料:碳氈、石墨硬軟氈、電熱毯;還有傳統(tǒng)的防靜電、電磁屏蔽材料:短切碳纖維、磨粉增強塑料等等。

新型的碳纖維功能材料,主要有:
A.燃料電池的氣態(tài)擴散層(GDL);
B.液流電池的電極材料的碳氈(石墨氈);
C.替代鉛酸電池的鉛板電極的碳氈板;
D.提升鋰離子電池能量密度的多微孔碳纖維材料;
E.預(yù)氧氈+二氧化硅氣凝膠復(fù)合材料

2022年,主要的新聞是:液流電池的碳氈需求旺盛,相關(guān)企業(yè)均在大力擴產(chǎn)。2023年3月13日,帝人公司官網(wǎng)發(fā)布新聞,開發(fā)了一種厚度僅為50微米的氣體擴散層(Gas Diffusion Layer,GDL),這是行業(yè)內(nèi)最薄的一款氣體擴散層。通過將公司開發(fā)的超細碳纖維(PotenCia?)與對位芳綸纖維(Twaron?)相結(jié)合,并使用專有的造紙技術(shù)。PotenCia?使新的GDL實現(xiàn)優(yōu)異的導(dǎo)電性,而不會損壞燃料電池內(nèi)的催化劑層,而Twaron?有助于高耐久性和防水性。因此,不需要傳統(tǒng)的微孔層(MPL),這使得新的GDL被減薄到50微米,不到傳統(tǒng)GDL厚度的一半。帝人利用其豐富的纖維加工技術(shù)經(jīng)驗,開發(fā)了一種超細碳纖維,具有長纖維和高結(jié)晶度。

8
觀察與思考

8.1.中國碳纖維產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及存在問題

2022年,中國大陸市場的碳纖維總需求量為74,429噸,對比2021年總需求量62,379噸增長了19.3%。其中,國產(chǎn)量45,000噸(占比60.5%),對比2021年的29,250噸增加了53.8%;進口量29,429噸(占比39.5%),對比2021年的33,129噸降低了11.2% (歷史上第一次進口降低)。國產(chǎn)份額猛增,首次超越了進口量。從2022年開始,國產(chǎn)碳纖維已經(jīng)成為中國市場的主流供應(yīng),這個國產(chǎn)替代的趨勢將會愈來愈強。從2021年開始,中國已經(jīng)成為全球碳纖維實際運行產(chǎn)能(63,400噸,占比30.5%)及需求(62,379,占比52.9%)最大國。2022年,全球十大最大產(chǎn)能公司中:吉林化纖(第二)、中復(fù)神鷹(第四)、新創(chuàng)碳谷(第八)、寶旌碳纖維(第九)。今后幾年,中國大陸企業(yè)占據(jù)全球產(chǎn)能半壁江山指日可待。

同時,我們必須清晰地看到我們產(chǎn)業(yè)存在的不足:

產(chǎn)業(yè)大而不強,國際競爭優(yōu)勢還未形成,評價指標就是性價比。上述的國產(chǎn)量對比進口量取得較大優(yōu)勢,一個方面是產(chǎn)業(yè)自身的努力,也有進口關(guān)稅加增值稅讓進口產(chǎn)品價格多出大約32%很大關(guān)聯(lián)。另外從我國海關(guān)出口數(shù)據(jù)看,絕大多數(shù)的出口是源于進料加工之后的出口,我們碳纖維企業(yè)的出口微乎其微。

重復(fù)建設(shè)嚴重,這個分三個層面來講,第一個層面,明確反對沒有新技術(shù)支撐、僅僅是復(fù)制現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)技術(shù)的重復(fù)建設(shè)。2022年媒體報道了不少新入行項目,我們呼吁:相關(guān)的地方政府和項目背后的資本需要做好可行性調(diào)研,“一地雞毛、一堆爛尾樓”在碳纖維歷史上是常見的;第二個層面,充分反思現(xiàn)有生產(chǎn)線的不足(性能、質(zhì)量及成本方面),以及與國際同類型先進水平對標,清楚目前自身所處的技術(shù)位置,更多以技術(shù)進步的驗證作為擴產(chǎn)依據(jù),而非為搶占市場為主導(dǎo)的擴產(chǎn)。因為后者策略不是持續(xù)發(fā)展之路。第三個層面,確信您的技術(shù)已經(jīng)國際領(lǐng)先,可以用搶占市場機會為主導(dǎo),大規(guī)模復(fù)制產(chǎn)能,即使在這個層次上,企業(yè)也不敢放松技術(shù)研發(fā)。

低成本技術(shù)開發(fā)意識不夠強,面對近幾年的市場繁榮,價格虛高,我們更多力氣用在擴建產(chǎn)能上,對以“低成本”為標志的技術(shù)開發(fā)的力度減弱。這是非常危險的,一旦市場下行,不具備成本優(yōu)勢的大量裝置可能變成企業(yè)的負資產(chǎn)。

國際化經(jīng)營尚未起步,這通常分兩步,第一步是出口,中國領(lǐng)先企業(yè)剛剛開始,當海外用戶越來越多之后,就應(yīng)該開展第二步,建立當?shù)劁N售倉庫、技術(shù)支持、聯(lián)合開發(fā)及制造工廠的必要??磭H巨頭,基本在歐美亞洲具有產(chǎn)業(yè)布局,尤其是日本三家巨頭,本土市場有限,充分融入到了歐美大應(yīng)用客戶的供應(yīng)鏈,這對企業(yè)本身的研發(fā)極其重要。

應(yīng)用生態(tài)鏈創(chuàng)新嚴重缺乏,跨行業(yè)合作創(chuàng)新的機制有待探索與突破。至今為止,全球碳纖維的應(yīng)用中,幾乎還沒有一個較大領(lǐng)域是我國原創(chuàng)的,基本都是在西方及日本的開拓基礎(chǔ)上的復(fù)制或放大。而我國的新能源轉(zhuǎn)型的工作可能是世界力度最大的,其中包括了新能源汽車、風電、太陽能、氫能、各類儲能電池等,另外我國發(fā)展中的特色產(chǎn)業(yè),比如高鐵為代表的軌道交通,大型藝術(shù)建筑、大型體育場館、大型橋梁等。這些均是我國碳纖維產(chǎn)業(yè)可以努力拓展與創(chuàng)新的應(yīng)用生態(tài)鏈。

8.2. 全球當前的產(chǎn)業(yè)格局及思考
我們曾經(jīng)對“碳纖維產(chǎn)業(yè)”做籠統(tǒng)的敘述,在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)生的爭執(zhí),比如發(fā)展高性能是必須的嗎?低成本碳纖維就是低人一等?其實,這些爭執(zhí)產(chǎn)生的根源是曾經(jīng)的籠統(tǒng)敘述習慣。經(jīng)過近20年的奮斗堅韌奮進,我們已經(jīng)形成了業(yè)內(nèi)三大類企業(yè),分別是第一類是航空航天軍工應(yīng)用企業(yè),第二類高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè)與第三類是大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè)。到2022年,中國碳纖維產(chǎn)業(yè)實際運行產(chǎn)能,第一類占比14%;第二類占比15%,第三類占比71%。(鄭重說明:這種分類方法還比較粗略,主要從當前企業(yè)的制備技術(shù)、主營產(chǎn)品及應(yīng)用市場來分類,企業(yè)發(fā)展是動態(tài)的,市場也是變化的,這個分類也會隨之調(diào)整優(yōu)化。)

第一類航空航天軍工應(yīng)用企業(yè),以光威復(fù)材、中簡科技、太鋼鋼科為代表(還包括了中復(fù)神鷹及恒神部分產(chǎn)能、煤化所揚州基地、西安康本、河南永煤、中油吉化、吉研高科和吉林神舟等),生產(chǎn)的纖維品種,除了以T1100級,IM10級和M60J級等碳纖維為代表的頂級品種,其他均已經(jīng)或正在實現(xiàn)工業(yè)量產(chǎn),基本解決了卡脖子問題。該類企業(yè)保證國家軍工安全,企業(yè)首要關(guān)注點是性能與超高質(zhì)量穩(wěn)定性,低成本當然要追求,但迫切程度遠不如后面兩類企業(yè)。該類企業(yè)的發(fā)力點:穩(wěn)質(zhì)增效,填補空白,降低成本!

國際方面:美國軍事工業(yè)強大,其主要廠家赫氏及氰特是這類企業(yè),主要服務(wù)于軍品任務(wù),很少在競爭市場銷售產(chǎn)品。日本本身的軍事工業(yè)受限,發(fā)展空間有限,但日本東麗東邦三菱三家公司部分產(chǎn)能參與了本國及歐美軍工建設(shè),他們在歐美積極加強本土產(chǎn)能建設(shè),更深度地融入本地軍工建設(shè)。

第二類高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè),主要針對商用航空航天、通用航空、飛行汽車、高端體育器材、高性能熱場材料、先進高壓容器等先進工業(yè)領(lǐng)域。該類企業(yè)沒有第一類企業(yè)特殊價格支撐,主要依靠性價比來獲取生存與發(fā)展。以中復(fù)神鷹、江蘇恒神、長盛科技(前中安信)為代表,主打產(chǎn)品為T700與T800 (含類似的新品如M30-40之間的高韌品種)。對于民用航空航天,適航認證要求之下的材料鑒定需要長周期積累,數(shù)據(jù)庫的建設(shè)以及材料鑒定的方式需要提高效率與進步。這類企業(yè)是為先進工業(yè)強身健體的材料保障。企業(yè)的首要關(guān)注點是性價比,可以通過提高性能或降低成本來獲取。該類企業(yè)的發(fā)力點:提升性價比,構(gòu)建國際競爭優(yōu)勢。

國際方面:日本的東麗、東邦、三菱,韓國曉星均是該應(yīng)用的重要玩家,美國赫氏及氰特除了軍品,也服務(wù)于此領(lǐng)域的高端市場-商用航空航天市場。臺塑與土耳其DOWAKSA的制備技術(shù)體系是在該領(lǐng)域,但競爭優(yōu)勢不夠,市場主要在第三類應(yīng)用,制備技術(shù)體系與市場不匹配,盈利會比較困難。

第三類是大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè),主要針對是風電葉片、新能源汽車、軌道交通、常規(guī)體育器材、常規(guī)熱場材料、新型功能材料等。以吉林化纖、寶旌、上海石化、藍星為代表(還有近兩年新入行的新創(chuàng)碳谷,新疆隆矩等)。這類企業(yè)是為整個工業(yè)體系升級換代的戰(zhàn)略材料支撐,對比前兩類企業(yè),企業(yè)首要關(guān)注點是低成本。該類企業(yè)的發(fā)力點:48K穩(wěn)定生產(chǎn),突破T700;逐步向100K邁進;全球率先開拓巨絲束(>100K)碳纖維及應(yīng)用,搶占第四類細分市場。第三類是大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè)之下,有四類細分企業(yè):

第一分類-完整大絲束企業(yè),擁有完備的48K及以上大絲束的制備技術(shù),原絲繼承腈綸的低成本能力強,代表企業(yè)是美國卓爾泰克與上海石化。東麗2014年收購的美國企業(yè)卓爾泰克的核心優(yōu)勢是原絲繼承腈綸的低成本能力超強!所以,他是目前世界上成本最具優(yōu)勢的企業(yè)。上海石化是國內(nèi)首家具有自主知識產(chǎn)權(quán)、設(shè)備深度國產(chǎn)化、自主可控并具備正向設(shè)計能力、采用國際最先進生產(chǎn)模式的萬噸級裝置。

第二分類-不完善大絲束企業(yè),原絲繼承腈綸的低成本能力強,但48K及以上大絲束的制備技術(shù)有待完善,比如吉林化纖,以及與其合作的寶旌、新創(chuàng)碳谷及新疆隆矩,這類企業(yè)90%的產(chǎn)品依然是48K以下,原絲上具有48K及以上大絲束的能力,碳化能力還不足夠;或者碳化能力夠,原絲受制約。寶旌、新創(chuàng)碳谷正在構(gòu)建自身原絲體系,需要特別注意原絲繼承腈綸的低成本能力,否則就可能進入第二類企業(yè)的模式;

第三分類-不完整大絲束企業(yè),擁有完備的48K及以上制備技術(shù),原絲繼承腈綸的低成本能力不強,比如日本三菱的大絲束板塊,德國西格里的原絲主要依賴三菱,自身并購的腈綸廠中,新建的原絲裝置還未充分繼承腈綸的低成本。藍星無腈綸支撐,低成本發(fā)展方向有障礙。提高其大絲束性能到高性能,以獲取更好的性價比,成為這類企業(yè)增效的必然選擇。當然,這個高性能發(fā)展方式也是上述兩個細分企業(yè)自然而然的選擇,這不光會讓企業(yè)多一條發(fā)展之路,同時由于低成本的既有優(yōu)勢,會沖擊到第二類應(yīng)用空間。

第四分類-未出現(xiàn)的巨絲束企業(yè),原絲繼承腈綸的低成本能力超強, 顛覆性創(chuàng)新驅(qū)動的短流程碳化線技術(shù)。首先從市場方面分析,碳纖維的同門兄弟-玻璃纖維,作為目前最廣泛應(yīng)用的增強纖維,僅僅比碳纖維早誕生十多年,2022年全球玻纖產(chǎn)能1110萬噸,實際生產(chǎn)1040萬噸,用量在940~950萬噸。對比之下,2022年全球碳纖維產(chǎn)能大約為22萬噸,實際用量大約在13萬噸左右。對比碳纖維與玻璃纖維的應(yīng)用,除了印刷電路板等絕緣應(yīng)用,碳纖維因?qū)щ姴荒芴娲瑑H僅從性能上,碳纖維與玻璃纖維的市場高度重合,且碳纖維還具有不少玻璃纖維不可能應(yīng)用的方向:比如導(dǎo)電、電磁屏蔽、燒蝕防熱、先進結(jié)構(gòu)等。從現(xiàn)實的碳纖維潛在需求看,僅僅風電葉片、汽車及軌道交通,人類已經(jīng)多次應(yīng)用碳纖維,其效果效益是顯著的,難以全行業(yè)推廣并批量應(yīng)用的核心問題就是太貴。

我們來分析一下碳纖維成本,原絲方面,我們以丙烯腈歷史均價12,000元/噸為例,目前大絲束的制備成本大約是10,000元/噸,而腈綸的制備成本大約4,000-5,000/噸。理論上,原絲的成本是可以無限接近腈綸的,這也是原絲企業(yè)目前的追求,所以,聚丙烯晴的原絲成本降低有較大空間。在現(xiàn)有碳化線技術(shù)的框架內(nèi),主要成本是預(yù)氧化的停留時間與碳化爐的能耗問題,采用創(chuàng)新的手段,完全可以實現(xiàn)“短流程”及成本大幅度下降。我國應(yīng)盡快開始這個方面的研發(fā)工作。

8.3. 我國目前相對齊全的碳纖維產(chǎn)業(yè)格局意義非凡
與歐美日本等強國對比,我們是最齊全的,第一類航空航天軍工應(yīng)用企業(yè)基本解決了“卡脖子”問題,保障了國防軍工生產(chǎn)的原料安全供應(yīng)問題;第二類高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè),這類企業(yè)是為先進工業(yè)強身健體的材料保障。第三類大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè),這類企業(yè)是為整個工業(yè)體系升級換代的戰(zhàn)略材料支撐。這種齊全的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),是軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略的堅強支撐。

三類碳纖維企業(yè)的應(yīng)用市場、制備技術(shù)、工藝及裝備,各自有其難點及重點。從我國原絲技術(shù)路線看:第一二類原絲多采用DMSO干噴濕法+高倍牽伸+高速路線,這主要是東麗根據(jù)其腈綸工藝路線發(fā)展而出的,我們曾師從東麗,所以,該工藝路線聚集了我國最多的企業(yè)及最多的學(xué)術(shù)資源。不容忽略的事實是:三菱(DMAC)、東邦(ZnCl2)、赫氏(NaSCN)、氰特(DMSO)等巨頭也均是根據(jù)其獨特腈綸基礎(chǔ)而發(fā)展出不同的技術(shù)路線,并在各自路線上也做出了優(yōu)秀的碳纖維。東麗是業(yè)界偉大的企業(yè),這不能推導(dǎo)出他選擇的技術(shù)路線就一定偉大,其實只是繼承了企業(yè)的既往資源或至多說針對特定的應(yīng)用市場,由此來判斷技術(shù)的高低更是淺薄之舉。在人類眾多腈綸技術(shù)路線的長期競爭之下,獲勝者是成本取勝的DMAC 和NaSCN 濕法+多級牽伸+中速,這是高生產(chǎn)率、多技術(shù)集成生產(chǎn)腈綸的成熟工藝技術(shù),這正是第三類企業(yè)的主流工藝,也完全吻合第三類企業(yè)的目標。從碳化線技術(shù)看:第一類應(yīng)用目前3-6K為主,采用中等寬幅較為合適;第二類12-24K為主,第三類48K及以上為主,25K主要是因為48K供應(yīng)不足的補充,第二三類,則需要采用寬幅高速碳化線。碳纖維發(fā)展到今天,我們需要清醒地認識到:你企業(yè)的腈綸基因、腈綸水準、原絲及碳化線技術(shù)路線及選擇,就決定了你能服務(wù)于哪類應(yīng)用市場;反之,當你確定了目標市場,卻選擇了不匹配的工藝路線與技術(shù)體系,這對企業(yè)是滅頂之災(zāi)。

所以,從行業(yè)角度,我們的行內(nèi)人士要形成分類論事的習慣,不能再籠統(tǒng)發(fā)表專家意見或所謂共識,這會嚴重誤導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展;我們的各類型企業(yè)更不能唯我獨尊,不會尊重別的類型企業(yè),這會顯示無知,相互學(xué)習與借鑒,才是行業(yè)該有的風氣;從學(xué)術(shù)角度,第一二類曾經(jīng)是學(xué)者們研究的熱點,而科技發(fā)展的特點是:
由于科研與企業(yè)的組織運行方式的巨大差異,一旦企業(yè)掌握了某項技術(shù)后,短短幾年在認知上就會把學(xué)者甩出幾條街,所以,學(xué)者必須去選擇產(chǎn)業(yè)的空白與新的制高點,方能有生存與發(fā)展的機會,在第一二類市場,學(xué)者的活動空間是極其有限的,如果企業(yè)還把您當全能大師來合作,基本都是一些未真正入行企業(yè)。從政府及行業(yè)主管部門角度,應(yīng)充分了解行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,不能厚此薄彼,更需精準施政、補短板、促進步,支持行業(yè)的均衡有序發(fā)展。

8.4.中國碳纖維發(fā)展的建議

(1) 嚴重的供大于求的分析與建議

2021年我國的需求市場是62,379噸(進口-33,129噸,國產(chǎn)-29,250噸),運行產(chǎn)能為63,400噸, 其中,由于吉林化纖,中復(fù)及新創(chuàng)等企業(yè)的產(chǎn)能完成在2021年底,所有能供應(yīng)市場的產(chǎn)能與29,250噸相當, 國產(chǎn)碳纖維在2022上半年日子依然好過,到下半年,2021建設(shè)的產(chǎn)能63,400噸完全釋放,獲得了45,000噸的總銷售量,供需已經(jīng)有18,400噸缺口,即使扣除折算產(chǎn)能,也有大約10,000噸的多余產(chǎn)能,這是2022年底市場價格下跌、庫存增加的主要原因。

2022年我國的需求市場是74,429噸(進口-29,429噸,國產(chǎn)-45,000噸),運行產(chǎn)能為112,050噸。多余產(chǎn)能已經(jīng)高達67,050噸,扣掉折算及其他因素,2023年中國完全有起碼96,000噸的供應(yīng)能力,按照最樂觀估計,2023年總需求90,000噸,進口的29,429噸中,有大約19,000噸加工貿(mào)易,近幾年,這個數(shù)字非常穩(wěn)定在18,000-19,000噸之間,說明這些需求的國產(chǎn)替代有難度,主要取決于第二類企業(yè)的質(zhì)量穩(wěn)定能否與東麗競爭及第三類企業(yè)的成本降低能力能否與ZOLTEK 競爭。結(jié)論:按最樂觀估計需求增長,國產(chǎn)纖維表現(xiàn)最好,2023年市場起碼有20,000噸的多余產(chǎn)能。

上述的分析只是初略分析,我們回到三類應(yīng)用企業(yè)的方法:第一類航空航天軍工,不需要參考上述的論斷,這個行業(yè)有計劃特性,有其特殊的供需評價方式。第二類高性能工業(yè)應(yīng)用企業(yè),主打產(chǎn)品是T700, 2022年受傷不大,但價格下滑的趨勢已經(jīng)展現(xiàn)出來,可以局部依據(jù)上述供需變化,競爭壓力會變大,決定慘烈程度可能不會來自該類企業(yè)內(nèi)部,因為成本差異并不大,會來自第三類企業(yè)的高性能大絲束產(chǎn)品。如此之下,我們國內(nèi)企業(yè)只能與穩(wěn)定質(zhì)量去沖擊國際領(lǐng)先企業(yè)的市場了,只要你的穩(wěn)質(zhì)能力足夠。第三類市場,由于我們還有批量的48K進入市場,替代品25K為主流,25K本身的產(chǎn)能激增,48K產(chǎn)能今年陸續(xù)釋放,該市場是競爭最慘烈的區(qū)域,產(chǎn)能擴展最過快的,可能會導(dǎo)致自身的重大傷害。

當然,事物也會有好的一面,第三類企業(yè)的價格激烈競爭,會刺激之前用不起或觀望的大應(yīng)用客戶進場,比如風電,他們一旦進場,需求會出現(xiàn)暴增,上述供需分析自動失效。這個洗禮是第三類市場必然要經(jīng)歷的,早來對一些激進擴產(chǎn)的企業(yè)是好事,晚來會有現(xiàn)金流動的巨大壓力。這其中,就要看第三類四細分類企業(yè)的以“低成本”為顯著標志技術(shù)能力較量了。當然,技術(shù)能力足夠,對把產(chǎn)品升級到T700, 帶著低成本優(yōu)勢去沖擊第二類應(yīng)用市場,當然也是一個有利可圖的路線。

通過上述分析,就目前中國產(chǎn)業(yè)在世界的位置,無論短期供求關(guān)系如何變化,在我們沒有領(lǐng)先世界之前,依然還有巨大發(fā)展空間。與傳統(tǒng)行業(yè)有所不同,不是靠資源優(yōu)勢、更不是資金優(yōu)勢,技術(shù)體系(高性能、高質(zhì)量、低成本)依然是核心要素。當前階段,把擴產(chǎn)當作打磨技術(shù)體系的思路是正確選擇。而為了搶奪市場份額的擴產(chǎn)目標都可能是危險的,一招不慎,企業(yè)的經(jīng)營可能因此而陷入困境。

(2)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)的思考
這個是行業(yè)的長期的問題,我們每年的報告都有相關(guān)的思考。在去年,我們談到美國及日本關(guān)于市場牽引(market pull)及技術(shù)推動(technology push)兩種大思路,在材料及應(yīng)用的不同發(fā)展階段,各自有其作用。利用我們上述的“三大類四分類”體系,我們再做一個分析,第一類航空航天軍品應(yīng)用企業(yè),絕大部分是型號的應(yīng)用牽引;第二類高性能應(yīng)用企業(yè),比如商用航空航天,只可能是波音、空客與商飛這類大型用戶做應(yīng)用牽引。我們發(fā)現(xiàn)一個規(guī)律:這些應(yīng)用客戶已經(jīng)驗證了碳纖維的不可替代或者性價比基本滿足其需求。所以,他們能夠通過商業(yè)化手段完成應(yīng)用牽引的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。

飛行汽車呢?這是介于飛機與汽車之間的產(chǎn)品,當前,主要是利用航空復(fù)材的現(xiàn)有體系,然后,航空復(fù)材的數(shù)量及成本是很難與汽車復(fù)材競爭的,到底該選擇怎樣的工藝路線?是應(yīng)用牽引還是技術(shù)推進?第三類大絲束工業(yè)應(yīng)用企業(yè),比如國際風電巨頭VESTAS克服了成本劣勢,長年堅持應(yīng)用碳纖維,牽引出一個巨大的市場;反觀國內(nèi),風電葉片一直在嫌碳纖維貴,用不起,同理,國內(nèi)的汽車及軌道交通都面臨這個貴而不敢規(guī)模應(yīng)用的問題。

應(yīng)用客戶發(fā)現(xiàn)當前的碳纖維的性價比還不能滿足其要求時,我們該如何去構(gòu)建創(chuàng)新生態(tài)鏈?應(yīng)用端一用就虧,而越不用,碳纖維產(chǎn)業(yè)越缺乏強烈的降本技術(shù)研發(fā),成為一個死結(jié)。打開死結(jié)的核心不是應(yīng)用端用不用的問題,是碳纖維成本技術(shù)問題。解決了低成本碳纖維問題后,應(yīng)用就自然而來嗎?還得基于低成本碳纖維,與應(yīng)用端共同開發(fā)低成本復(fù)材成型工藝及應(yīng)用技術(shù)。這一切的研發(fā)投入均處在一個高度風險的狀況下進行。這個時候,就應(yīng)該是政府或社會機構(gòu)參與支持,如同對新能源汽車扥領(lǐng)域的支持一樣。

(3)鼓勵產(chǎn)業(yè)盡快形成“雙碳及回收再利用”的思想并付之于行動
歐洲議會官網(wǎng)2022年12月18日消息,歐洲議會和歐盟各國政府就歐盟碳排放交易體系(EU ETS)改革方案達成了協(xié)議,并進一步披露了碳關(guān)稅法案相關(guān)細節(jié),確定碳邊境調(diào)節(jié)機制(CBAM,又稱“碳關(guān)稅”)將從2026年正式起征。歐盟碳關(guān)稅將在今年10月1日起實施。2023年到2026年為過渡期。這些撲面而來的國際雙碳形勢,應(yīng)該引起全行業(yè)的高度重視。

我們碳纖維制備本身是一個“高耗高排”的行業(yè),早在1999年,日本碳纖維制造商協(xié)會(Japan Carbon Fiber Manufacturers Association ,JCMA)首次公布了碳纖維的“生命周期清單”(life cycle inventory,LCI)數(shù)據(jù),后面又不斷更新。2022年10月,在最新的碳纖維全生命周期評估報告中,通過對日本碳纖維生產(chǎn)的統(tǒng)計,公布了生產(chǎn)1kg碳纖維: 直接能耗為318.2 MJ(89KWH),加上原料能源,總計350.2 MJ (98KWH)。排放量:CO2-19.849 kg、NOX-0.0353 kg、 SOX-0.0161kg。我國相關(guān)的主管部門或行業(yè)組織需要盡快展開對碳纖維企業(yè)的類似指標的盤點及統(tǒng)計體系,這套體系建立之后,不光服務(wù)雙碳目標,也可以作為碳纖維企業(yè)綜合技術(shù)能力的重要評價指標。全行業(yè)碳纖維企業(yè)要加強對綠色能源的使用,為未來的產(chǎn)品競爭優(yōu)勢做好準備。

碳纖維制備本身是“高耗高排”,它的應(yīng)用均有“節(jié)能減排”的重大意義。JCMA的全壽命周期研究報告中顯示:十年的運行周期中,每架商用飛機減碳27,000噸;每臺乘用車減碳5噸,3MW風電減碳720,000噸(20年)。如果碳纖維的“初生”有點“原罪”,但在它生命的每時每刻,都在拼命“贖罪”。為世界的綠色做貢獻。

碳纖維生命結(jié)束之后呢?當飛機、風電、汽車等報廢之后,碳纖維依然不會消失,它會“轉(zhuǎn)世再生”,由于在“初生”過程中“千錘百煉”,成就了“金剛不壞之身”,理論上碳纖維具有無限次“轉(zhuǎn)世再生”的實力,只不過每次“轉(zhuǎn)世”后的“相貌”會有所差異,應(yīng)用也從飛機到汽車;“初生”碳纖維是否優(yōu)秀,是應(yīng)用單位評價的;而它的基因是否優(yōu)秀,是讓他們“轉(zhuǎn)世再生”的人們來評估的。這個人群就是碳纖維回收再利用的企業(yè)家們。開個不恰當?shù)耐嫘Γ禾祭w維企業(yè)養(yǎng)育了兒子,而回收再利用企業(yè)養(yǎng)育了孫子及重孫子,他們的使命與擔當理所當然得到尊重。前二十年艱苦創(chuàng)業(yè),中國碳纖維企業(yè)都全力在養(yǎng)育兒子,從現(xiàn)在開始,有些兒子已經(jīng)成年了,企業(yè)理應(yīng)把部分精力放在培育孫子方面,這才是有責任的家長!這個方面,歐美日本的企業(yè)遠高我們一籌。不僅僅是大應(yīng)用企業(yè),如波音空客,早就開展了回收再利用的工作;連大型碳纖維企業(yè),如東麗帝人三菱三大巨頭,也都在積極與相關(guān)企業(yè)合作,為下游客戶及產(chǎn)業(yè)鏈,提早布局回收再利用的工作。這個工作,上海交大楊斌老師創(chuàng)辦的南通復(fù)源新材料科技的工作是值得欽佩的,他們站在碳纖維全生命周期分析的制高點上,心懷理想,肩負使命,長期堅持研發(fā)碳纖維復(fù)合材料的回收再利用技術(shù)。2022年,他們打通再生碳纖維應(yīng)用途徑,成為國際首家能通過回收再利用盈利的企業(yè),并且成為回收碳纖維領(lǐng)域國際首家獲得全球回收標準(GRS)資質(zhì)認證的企業(yè),成為國際碳纖維大公司及應(yīng)用大廠爭先合作的伙伴。

談到回收再利用技術(shù),就避免不了談?wù)摕崴苄詮?fù)合材料,目前,航空航天軍工領(lǐng)域及人工骨骼領(lǐng)域,以PPS及PEEK 基體為主,盡管這兩個基體材料遠比環(huán)氧樹脂昂貴,但成型工藝上可以節(jié)省不少成本。體育休閑領(lǐng)域也有不少熱塑材料,如運動鞋底等;而在汽車等規(guī)模工業(yè)領(lǐng)域,則更多是PA及PP,由于成本的嚴酷要求,這兒更多是非連續(xù)形態(tài),主要目的是減少碳纖維的用量,以獲取更高性價比。熱固性復(fù)材主要通過裂解法來分離纖維與樹脂,而熱塑復(fù)材,就更簡單,加熱塑化再成型,而要分離纖維與塑料,并非易事。目前,全球絕大部分碳纖維企業(yè)均提供了熱固性漿料,熱塑性漿料碳纖維在市面上極其稀少。建議我們碳纖維企業(yè)加大這方面的研發(fā)工作,為熱塑復(fù)材提供材料保障。
全文完

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