碳纤维被称为“新材料之王”。基于“双碳”政策推动下新能源大发展、航空航天等高端制造领域 国产化推进,以及消费升级带动的高端休闲体育需求,我国碳纤维行业需求持续快速增长可期。
为了摆脱核心技术受制于人的局面,我国在2000年后开始大力发展碳纤维产业,并将其列为国家重点发展的战略性新兴产业之一,“十四五”规划和2035年远景目标纲要更是将在碳纤维复合材料领域开展协同应用试点示范和加强碳纤维及其复合材料的研发应用列入其中。
多应用领域齐发力,碳纤维需求增长空间可观
根据赛奥碳纤维,2021年全球碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片28%、体育休闲16%、航空航天14%,国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片36%、体育休闲28%、碳碳复材11%。
从市场规模看,航空航天价值量高,超风电领域和体育休闲应用的总和。航空航天领域应用的碳纤维均价最高,达到72美元/Kg,风电领域应用均价最低,仅17美元/Kg,主因是由于航空航天级碳纤维通常采用高性能小束,各方面性能要求最高,因此在消费量上虽然排名第三,但是市场规模达到最大。
当前,氢能源和光伏是高端碳纤维产品的主要应用领域,围绕风光氢等下游产业链需求,碳纤维企业正加快推动制造技术成熟,提升新能源应用领域原材料的保供率,加强企业竞争力。
赛奥碳纤维则预计,到2025年国内碳纤维需求总量将达到15.9万吨,市场空间在250亿元左右。
国内厂商产能快速铺出,具备进一步降本空间
碳纤维行业的技术、资金和产品验证门槛高,大多数企业都拥有较为悠久的历史,企业数量有限。2011-2021年,全球碳纤维产能从9.3 万吨增加至20.7万吨,年均扩产约1.14万吨。2021年以前扩张产能主要来自日本东丽、Zoltek、Hexcel、SGL等海外厂商。
根据赛奥碳纤维统计,2021年中国大陆首次超越美国,成为全球最大产能国,且从扩产计划上看,我国有望较长期保持产能第一的地位。
当前我国主要的碳纤维制造商有吉林碳谷、吉林宝旌、中复神鹰、江苏恒神、光威复材、兰州蓝星和上海石化等。其中,吉林碳谷以原丝生产为主;吉林宝旌和兰州蓝星以大丝束碳纤维生产为主,江苏恒神和兰州蓝星兼备原丝生产和碳纤维生产能力;其他公司产能主要集中在高性能碳和小丝束碳纤维。数据显示,吉林碳谷+吉林宝笙、中复神鹰产能占比均为24%,其次江苏恒神占比15%、光威复材14%。
近年来,在政策发力和企业努力下,我国不断取得碳纤维制备和应用关键技术的新突破,相关产能持续跃升,自给率不断提高。
我国首个万吨级48K大丝束碳纤维工程生产线在上海石化碳纤维产业基地投料开车;山西钢科已形成覆盖国内高性能碳纤维领域主要品种的生产能力;为保障国产大飞机关键原材料自主可控,中复神鹰持续攻关,成功突破了T800级碳纤维预浸料生产技术,产品主要性能达到国产大飞机要求,目前正在开展工艺性能评价与验证……经过行业企业的不断努力,国产碳纤维的市场份额从2019年的31.7%攀升至2021年的46.9%。
由于较多国产碳纤维企业尚未实现关键技术的突破,生产线运行及产品质量不稳定,国产碳纤维行业曾长期存在“有产能,无产量”的现象。有关专家表示,国产碳纤维的性能与质量稳定性尚有提升空间,短期内碳纤维核心装备仍需依赖进口。
近年来随着越来越多企业实现规模化稳定量产,国内碳纤维行业低产能利用率情况显著好转,已由2017年仅28.5%提升至2022年55.8%,而国际产能利用率通常为65%-85%,仍有一定差距。
在关键核心技术上打造创新矩阵,加快形成具有国际竞争优势的运行产能,是我国碳纤维产业面临的挑战,也是实现高质量发展的长远目标。
从中复神鹰和我国主要企业碳纤维产品结构看,国内碳纤维产品主要为小丝束,相比而言,大丝束生产更有利于降低成本,因此随着我国大丝束产能扩张,我国碳纤维生产成本优势有望进一步凸显。预计到2025碳纤维生产成本还有19.7%左右的下探空间。
根据各公司扩产计划,2025年大丝束原丝产能可达37.2万吨,大丝束碳纤维产能可达20.8万吨,小丝束碳纤维产能可达11.9万吨。
“围绕国家重大战略和国民经济主战场,央企应充分发挥科技创新‘国家队’作用,为提升我国关键材料和技术的自主可控,维护产业链、供应链的安全稳定作出重要贡献。”中国建材集团党委书记、董事长周育先说。
周育先表示,中复神鹰是中国建材集团新材料板块的重要一员,中国建材集团将一如既往地支持中复神鹰抓住全球碳纤维产业结构和布局调整过程中的宝贵机遇,不断开辟新领域、制胜新赛道,打造出具有全球竞争力的世界一流碳纤维企业。“未来,中国建材集团将继续支持中复神鹰把握碳纤维产业结构和布局调整过程中的新机遇,加快形成绿色制造新动能,将生态优势、技术优势转变为企业发展优势,推动产业上下游深度耦合,聚力打造高质量产业集群。”