碳纖維復合材料行業(yè)發(fā)展趨勢

碳纖維是含碳量大于95%的纖維材料,由聚丙烯腈、黏膠纖維、瀝青纖維等有機纖維在高溫下碳化制得.本質上來說,它是碳的同素異形體.按照力學性能分類,碳纖維可分為標準模量（230GPa左右）、中模量（280~350GPa）和高模量（＞350GPa）三類；按照纖維絲束大小分類,可分為小絲束（或標準絲束,≤24K）和大絲束（＞24K）兩大類；按不同的前驅體分類,聚丙烯腈基碳纖維占碳纖維總量的92%,瀝青基碳纖維占7%,黏膠基碳纖維只占1%.

碳纖維性能優(yōu)異,具有耐腐蝕,抗氧化,不生銹等優(yōu)良性質.但碳纖維由于橫向耐沖力差、耐磨性差,多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成復合材料,其中樹脂型復合材料生產(chǎn)最多,使用最為廣泛.

一、全球碳纖維

目前全球碳纖維制造的主導者是美國、日本和中國.隨著中國在碳纖維領域投入的不斷增大,中國碳纖維產(chǎn)量占世界份額也不斷提高.,當前中國大陸碳纖維產(chǎn)能在全球占比達17%,中國臺灣產(chǎn)能占全球的6%,二者之和超過日本.全球碳纖維產(chǎn)能分布（單位：%）

碳纖維由于其優(yōu)異的物理及化學特性,可廣泛應用于航空航天、風電葉片、汽車、船舶、建筑等不同領域.全球碳纖維復合材料市場報告指出,2017年全球碳纖維復合材料需求達到8.42萬噸,預計2020年全球總需求將會達到11.21萬噸,復合增長率達到10%.2008-2017年全球碳纖維需求量（單位：千噸）

2017年中國碳纖維需求達到2.349萬噸,同比增長20.09%,遠超2012-2017年全球碳纖維需求量12.71%的復合增速,繼續(xù)延續(xù)中國碳纖維需求增長的趨勢.未來隨著國內碳纖維需求的不斷增長,預計2020年中國碳纖維總需求將達到3.3萬噸,復合增速11.4%.國內碳纖維需求量（單位：千噸）

二、中國碳纖維行業(yè)發(fā)展

目前,中國碳纖維行業(yè)仍處于發(fā)展初級階段,絕大多數(shù)企業(yè)所掌握的碳纖維制造技術主要圍繞體育休閑等低端領域,比較常用的紡絲工藝是濕法紡絲、干濕法（干噴濕紡）紡絲,國內企業(yè)碳纖維紡絲工藝主要以濕法為主.國內主要碳纖維企業(yè)工藝及主營業(yè)務情況公司工藝路線溶劑紡絲工藝東麗一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡帝人-ZnCI2水溶劑濕紡三菱-DMF濕紡/干噴濕紡光威復材一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡恒神股份一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡中復神鷹一步法DMSO溶劑干噴濕紡中簡科技一步法DMSO溶劑濕紡/干噴濕紡吉林碳谷兩步法DMAc紡絲溶劑濕紡

2017年,中國碳纖維產(chǎn)能達到2.6萬噸,實際產(chǎn)量約7400噸,銷量/理論產(chǎn)能比例為28.5%,較2016年有較大提升,但仍低于國際平均水平的57.3%.主要是中國的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化水平有限,較全球平均水平仍存在較大的提升空間中國主要碳纖維企業(yè)產(chǎn)能情況

從下游需求來看,體育器材依然占據(jù)半壁江山.穩(wěn)步發(fā)展是這個行業(yè)的特色,新的大增長的實現(xiàn)需要自動化復合材料工藝的創(chuàng)新.此外風電葉片占到總需求的15%,對比2015年有了數(shù)倍的增長.然而,這一增長主要源于VESTAS一家的需求；如果新的國際巨頭或國內巨頭啟動這個需求,后續(xù)幾年,可以期盼每年成倍數(shù)迅猛增長.從目前來看,中國碳纖維在航天航空和汽車領域應用較全球市場差距巨大,這也為未來發(fā)展提供了巨大的空間.未來幾年,航天航空、汽車、風電葉片將成為中國碳纖維市場最大的增長點.中國碳纖維下游需求分布（單位：%）

中國碳纖維市場主要依賴外資進口,國產(chǎn)碳纖維上升空間巨大.在2017年中國碳纖維年需求量2.35萬噸中,僅有7400噸由國產(chǎn)碳纖維企業(yè)生產(chǎn),進口碳纖維總量為1.61萬噸,進口依賴度高達68.5%.隨著國產(chǎn)碳纖維企業(yè)技術水平的不斷提高,中國國產(chǎn)碳纖維市場占比將會不斷上升.基于碳纖維的輕質性、優(yōu)異的物理化學特性,在航空領域得到廣泛應用與,且用量與使用部位逐漸增加,單機用量有望出現(xiàn)181%增長,處于“量價齊升”階段.目前美國的主戰(zhàn)戰(zhàn)機F-22/35碳纖維復合材料用量達30%；中國J-7、J-8、J-10等二代/三代老機型主要碳纖維用量占比不超過10%,但Z-9直升機復材用量達25%、四代戰(zhàn)斗機J-20復材用量達27%；從J-10到J-20的裝備換代使復合材料用量具備了3.5倍的質量占比提升空間,該數(shù)據(jù)表明我軍航空裝備碳纖維使用比例的提升空間很大.隨著未來航空裝備的持續(xù)換代,國產(chǎn)碳纖維需求量將會出現(xiàn)飛機產(chǎn)量、單機復材采購金額“量價齊升”的高景氣增長.中美機型碳纖維復合材料用量對比機型用量應用部位首飛時間F-2230%機翼、前中機身、垂尾、平尾及大軸1990F-3530%機翼、機身、垂尾、平尾、進氣道2000J-72%機翼壁板、外翼壁板尾、主起落架護板1995J-106%垂尾、鴨翼1999J-2027%機翼、起落架局部、蒙皮局部2011Z-925%旋翼、涵道垂尾、尾槳葉、機身等1985

由于中國掌握高性能碳纖維研發(fā)核心技術并能夠實現(xiàn)穩(wěn)定、成本可控的規(guī)模化生產(chǎn)的企業(yè)較少,目前進口碳纖維總量仍然明顯高于國產(chǎn)量,2019年中國碳纖維進口量約23千噸,出口量約12.5千噸.未來隨著國產(chǎn)碳纖維技術水平提高,中國國產(chǎn)碳纖維市場占比有望不斷提升.2010-2020年中國碳纖維需求變化情況

三、碳纖維行業(yè)將出現(xiàn)如下發(fā)展趨勢.

碳纖維產(chǎn)品向穩(wěn)定性、高端化方向發(fā)展.雖然國內碳纖維生產(chǎn)企業(yè)中設計產(chǎn)能千噸級以上的有3-4家,但缺乏核心技術團隊,生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定性和過程控制的一致性較差,無法保證碳纖維產(chǎn)品質量和穩(wěn)定性,生產(chǎn)成本很高.因此,實現(xiàn)產(chǎn)品的穩(wěn)定化生產(chǎn),提高設備利用率是必然趨勢.據(jù)統(tǒng)計,目前國內碳纖維在航空航天、體育休閑和工業(yè)應用三大領域中,高端應用領域占比僅4%.需要潛心鉆研,實現(xiàn)技術突破,形成體系化、系列化的碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式,打破國外高端領域的壟斷.

尋求新的市場領域.目前碳纖維高端應用領域由日本、美國等發(fā)達國家壟斷.中國大多數(shù)碳纖維企業(yè)產(chǎn)品處于低端領域.而低端應用如體育休閑領域,行業(yè)巨頭在價格制定和攻關科研方面易形成合力,壓制國內碳纖維企業(yè).因此,中國碳纖維行業(yè)急需尋求新的市場領域,獲得突破發(fā)展.

企業(yè)轉型兼、并購,布局完整產(chǎn)業(yè)鏈.碳纖維行業(yè)是技術和資金高度密集型行業(yè),對內需要巨大投資,對外面臨國際巨頭的打壓,所以不可避免要面臨轉