碳纤维行业国产化进度
时间:2022-08-30 20:56 来源:雅延咨询 作者:雅延 点击:
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碳纤维产业概况碳纤维是比强度和比刚度最高的高性能纤维,用途十分广泛。碳纤维(Carbon Fiber)是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘 胶)等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主链结构无机纤维,是实现大批量生产的高性能纤 维中具有最高比强度(强度比密度)和最高比刚度(模度比密度)的纤维。碳纤维材料以其出色的性能被用于航空航 天、风电、体育休闲、汽车
碳纤维产业概况
碳纤维是比强度和比刚度最高的高性能纤维,用途十分广泛。碳纤维(Carbon Fiber)是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘 胶)等有机纤维在高温环境下裂解碳化形成的含碳量高于 90%的碳主链结构无机纤维,是实现大批量生产的高性能纤 维中具有最高比强度(强度比密度)和最高比刚度(模度比密度)的纤维。碳纤维材料以其出色的性能被用于航空航 天、风电、体育休闲、汽车等多个领域,是新材料领域用途最广泛、市场化最高的材料。 碳纤维生产工艺流程长,技术壁垒极高。按原丝类型分,碳纤维可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘 胶基碳纤维。其中,PAN 基碳纤维占市场份额的 90%以上。PAN 基碳纤维是以丙烯腈为原材料进行聚合反应生成聚 丙烯腈,聚丙烯腈经过纺丝得到聚丙烯腈原丝,再通过对原丝进行预氧化、碳化、表面处理等工艺而得。碳纤维生产 工艺流程长,整个过程连续走丝,需要对参数精确控制,每个环节都会影响到碳纤维成品的质量和性能。原丝制备是 碳纤维生产的核心环节,原丝的质量直接决定着最终碳纤维产品的质量、产量和生产成本,原丝成本占整个碳纤维生 产成本的五成以上。
行业预计未来十年碳纤维需求量将翻 3~4 倍,到 2030 年达到 40 万吨的规模。自 2015 年来,世界碳纤维需求量一 直保持约 12%的增长,近两年由于疫情原因,航空业受挫影响了高价值的高性能碳纤维销售,增速有所放缓。但由于 碳纤维下游应用市场持续发力,未来碳纤维市场规模有望翻倍式增长。碳纤维市场的四大应用行业是风电叶片、航空 航天、体育休闲、汽车,2021 年四大下游行业碳纤维需求量的占比超过 65%。
日本东丽是世界上高性能碳纤维研究与生产领域的“领头羊”,其他国家基本上处于追赶阶段。国际上碳纤维的生产起 步于 20 世纪 60 年代,经过五十余年的发展,生产工艺技术已经成熟。日、美等少数发达国家掌握了世界碳纤维的核 心生产技术,尤其是新近开发的先进技术主要掌握在日本东丽、东邦帝人、三菱丽阳三大碳纤维生产企业中。从产能 数据来看,日本东丽是世界最大的碳纤维制造企业(含收购卓尔泰克产能),拥有碳纤维产能 5.75 万吨,占全球碳纤 维运行产能的 27.7%,其生产的碳纤维综合竞争力全球排名第一,业内一般对标东丽的产品标准进行研发。其他主要 的海外厂商包括美国赫氏(Hexcel)、日本东邦(Toho/Teijin)、日本三菱丽阳(MCCFC)、德国西德里(SGL)、台 塑(FPC)等。中国也涌现了诸如吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神、光威复材等碳纤维生产企业。
碳纤维国产替代情况
近年来我国碳纤维产能快速扩张,产能利用率快速提升。近年来受下游需求拉动,我国碳纤维产能快速扩张,2021 年我国碳纤维运行产能 6.35 万吨,同比增长 75.41%,占全球碳纤维运行产能的 30.5%,产能规模全球第一。过去我 国碳纤维产业“有产能无产量”的现象较为严重,产能利用率远低于国际平均水平,近年来随着国内企业不断实现技术 突破,产能利用率快速提升,从 2016 年的 14.94%增长至 2020 年的 51.1%,但较 65%-85%的国际普遍水平仍有一 定提升空间。 我国碳纤维市场国产替代趋势明显。近年来我国碳纤维市场需求不断提升,2021 年我国碳纤维市场需求量达 6.24 万 吨,同比增长 27.7%。国产化率从 2016 年的 18.4%提升至 2021 年的 46.9%,国产替代趋势明显。主要原因一是受 疫情影响碳纤维进口难度增加;二是日本、美国等国限制碳纤维对华出口,国内需求缺口增加;三是国内碳纤维新产 能投放,产量增加。 我国碳纤维产品需求结构存在进一步升级的空间。我国碳纤维应用以风电叶片和体育休闲为主,而高附加值的航空航 天应用占比不到 5%,与全球水平存在显著差距。从单价来看,应用于航空航天领域的碳纤维单价达 7.2 万美元/吨, 价格水平为其他领域碳纤维价格的 2.5 倍以上。
龙头企业正逐步打破国外技术垄断。经过长期的技术积累,我国以吉林化纤、中复神鹰、宝旌、新创碳谷、恒神股份、 光威复材等为代表的国内碳纤维龙头企业正逐步打破国外技术垄断,产能规模不断扩张,部分企业产品性能与国际龙 头比肩