年7月25日,吉林化纤国兴碳纤维1.5万吨碳纤维项目首条碳化线开车成功,单线年产能全球最大。推推吉林碳谷碳纤维原丝年产能达到5万吨。
此前,由中国船舶集团旗下公司生产的国内首款超百米柔性碳纤维叶片静力试验完成,米长,6.6米宽,震撼世界。
国内首支米长碳纤维风电叶片8月12日消息,杭州卡涞科技完成新一轮融资,运用碳纤维技术面向汽车零部件系统、储能系统(电池箱、碳纤维高压气瓶)、轨道交通、大型无人机和石油装备等市场。
8月13日,美国公司Arevo已经完成了据称是世界上最大的连续碳纤维复合材料增材制造工厂的建设,此前还完成了一轮万美元的融资。
8月18日,中复神鹰“碳纤维航空应用研发及制造”项目在上海大飞机园开工,将加速我国大飞机原材料国产化进程。
近年来,我国碳纤维产业发展迅速,从碳纤维原丝的制备再到各类成型产品,均取得了重大突破,跻身世界碳纤维材料生产前三强。目前应用领域正转向航空航天和工业双引擎驱动的阶段。在"碳中和"背景下,碳纤维行业面临较好发展机遇。
碳纤维被称为材料领域的“黑色黄金”
碳纤维被誉为"新材料之王",由有机纤维经过一系列热处理转化而成,是一种含碳量高于90%的无机高性能纤维,具有碳材料的固有本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。由于其独特的高强高模优异性能,与树脂、金属、陶瓷等基体复合制备成结构材料之后,耐高温性能居所有化纤之首。下游应用主要包括航空航天、体育设施、工业和风电设备行业等其他领域。在绿色能源和新型材料发展的带动下,中国碳纤维复合材料的下游应用领域逐步扩大,开始在汽车制造、建筑交通等方面布局,并进一步加大了在风电设备领域的产业应用。
碳纤维军工稳定增长,民用需求快步小跑
全球碳纤维市场应用范围逐渐拓展。年应用分市场数据显示,从数量方面看,碳纤维在风电叶片中的应用排在首位,达吨,占全部市场需求的28.64%;其次为航空航天方面,应用需求量为吨,占比为15.39%。体育休闲行业是碳纤维最忠实的支持者,一直保持着15%左右的市场份额。汽车行业中采用碳纤维材料的车型越来越丰富,尤其实新能源汽车,年需求应用共1吨,占市场总需求的11.70%。
全球碳纤维需求应用(千吨)碳纤维材料克服了金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点,是生产武器装备的重要材料。已成为当今航空航天新装备必选的材料“黑金”。在现有战斗机和直升机上,碳纤维复合材料应用于主结构、次结构件和特殊部位的特种功能部件。在国外常使用碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料来制作战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位,可以起到减重的作用。
与常规材料相比,碳纤维复材可使飞机减重20%-40%。年起美国F14A战机碳纤维复材用量仅1%,到美国F-22和F35为代表的第四代战斗机上碳纤维复材用量达到25%和38%,B-2隐身战略轰炸机上碳纤维复材占比更是超过50%。单机渗透率显著提升。十四五是我国先进军机加速列装的重要时间窗口。
当前我国J-7、J-8、J-10等二/三代老机型主要碳纤维用量占比不超过10%,但Z-9直升机复材用量达25%、四代战斗机J-20复材用量达27%。从J-10到J-20的装备换代使复合材料用量具备3.5倍的质量占比提升空间。
在民航客机中,飞机设计时自重每减少1千克,相当于增加万美元的经济效益,节能价值巨大。除军事武器外,碳纤维材料还广泛应用于民用飞机中。碳纤维增强塑料(CFRP)常用于建造飞机的重量部件,如减速板、方向舵、升降舵、副翼、襟翼扰流板、起落架舱门、整流罩、垂尾翼盒、方向舵、升降舵、上层客舱地板梁、后密封隔框、后压力舱、后机身、水平尾翼和副翼等。
国产大飞机C航天方面,由于碳纤维材料具有质量轻、刚性强、尺寸稳定性和导热性好的特点,人造卫星结构体、太阳能电池板和天线中也用到了这种原材料。空间站及一些关键部件的制造均使用到了碳纤维材料。
从全球市场趋势来看,碳纤维在航空航天中应用的需求逐步提升,年由于疫情影响全球空中交通客运量,导致各类飞机的产能也相应减少,仅吨。随着航空航领域的缓慢复苏,赛奥碳纤维预测在航空航天领域的应用将在年恢复到年的需求水平。随着未来航空装备的持续换代,国产碳纤维需求量将会出现飞机产量、单机复材采购金额“量价齐升”的高景气增长。
在汽车行业,碳纤维材料可以用来制作汽车架构、车身等,可以使汽车更加轻量化,促进节能减排;可塑性强,更有利于构建车身整体结构,简化工艺流程;吸附性强,在突发情况发生时,能够在较好程度上吸收受到撞击的能量,从而减小震动效果,安全性能得到极大提升。新能源市场的扩张带动了新能源汽车产业的发展,随着新能源汽车的爆发及汽车轻量化理念的倡导,大批高端乘用车型大量采购碳纤维材料。特斯拉ModelY、丰田考斯特、领克05、保时捷Taycan、21奔驰G63以及豪华游艇、高端自行车均大量采用碳纤维材料。碳纤维在汽车行业中也将拥有更广阔的发展市场。
全碳纤维布加迪威龙汽车全球市场上,碳纤维材料在风电叶片中的应用需求处于快速增长的趋势。在碳中和倒计时,的情况下,风电产业快速扩张,碳纤维在这方面的产能也将以较高速度不断拓展。预计在年将达到吨的全球市场需求。
产业高速扩张,国家十四五政策推进加强
碳纤维产业一直被政府高度重视,国家近10年出台了一系列关于碳纤维及碳纤维复合材料的产业支持政策,持续引导并进一步提升碳纤维材料重点品种的关键生产和应用技术。其中,年5月国务院发布的《中国制造》中对国家碳纤维及复合材料技术发展制定未来发展指标要求;年8月中国科学院提出的《中国科学院“十三五”发展规划纲要》中将碳纤维及其复合材料核心关键技术列入科技创新重大工程;年10月,国家发改委发布《产业结构调整指导目录(年本)》,将碳纤维等高性能纤维及制品的开发、应用和生产列为国家产业架构调整指导目录的鼓励类项目,推进碳纤维业的发展。年3月,《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和年远景目标纲要》中提出,要加强碳纤维等高性能纤维及其复合材料的研发应用,为未来碳纤维行业的技术进步提供良好的政策环境。
国家的大力支持、技术的不断更新,为碳纤维产业的科研提供了良好的环境,对相关公司的生产与销售、各类应用场景的发展做出了高度肯定。
美中日三分碳纤维天下
年,美国、日本和中国碳纤维理论产能占全球碳纤维理论产能的59.8%。其中,美国的碳纤维理论产能最大,为3.73万吨;排行。第二的是中国,其碳纤维理论产能为3.62万吨;排名第三的是日本,碳纤维理论产能为2.92万吨。
年,全球碳纤维产能排名前三的国家分别是美国、中国和日本。从生产企业看,日本东丽与卓科泰克合并后,碳纤维产能达5.37万吨,在行内遥遥领先。西格丽集团和三菱丽阳分别位列第二和第三,产能分别为1.48万吨和1.41万吨。
年世界碳纤维版图近年来随着中国碳纤维技术的发展,民族企业产能也有所上升,中复神鹰的产能在年实现超过吨,江苏恒神的产能超过0吨,光威复材的产能超过0吨。从细分市场看,小丝束碳纤维市场中,日本企业占据竞争优势。日本东丽、东邦和三菱三家企业占据全球小丝束碳纤维市场份额的49%。大丝束碳纤维市场中,美国赫氏为全球主要的大丝束供应商,占据了58%的全球市场份额,其次是占比31%的德国SGL,和占比9%的日本三菱,其他企业仅占剩余的2%。
碳纤维行业的产能呈现出快速上升态势,众多生产商在年继续增加产能,如卓尔泰克在匈牙利增加了0吨产能,光威复材增加了吨产能。另外,东邦年将增加吨产能,赫氏将增加0吨产能。
碳纤维行业龙头布局
中美贸易摩擦加剧,全球碳纤维强国日本和美国自年下半年起都对其碳纤维出口至中国市场的相关政策加强了管控,日本东丽对中国市场实行碳纤维“断供”。当前,面对复杂多变的国际局势,如何加速实现用我国自主研发生产的国产碳纤维及其复材“武装”自己的商用大飞机,成为我国民用航空系统必须面对的重大课题,也为我国碳纤维在民用航空领域实现重大应用突破提供了新契机。
许多区域把碳纤维产业作为转型升级的重要抓手,重点推动碳纤维全产业链招商引资项目,吉林、山东威海、江苏等地目前已形成了碳纤维产业集群,有力拉动了地方经济。目前,吉林市的碳纤维原丝产能达到5万吨,碳纤维产能达到1.4万吨,位于全国前列。碳丝产品性能指标能够满足风电、汽车、轨道客车等领域应用。碳纤维及复合材料制品的研发与生产呈现“百花齐放”,
目前全球碳纤维行业的上市公司主要有:东丽公司(.Tokyo)、三菱丽阳(.Tokyo)、美国赫氏HXL(NYSE)、西格里集团(SGL)、台湾台塑()、光威复材()、江苏恒神()等。
国内外主要碳纤维生产企业该赛道目前中国碳纤维行业的上市公司主要有:光威复材()、精功科技()、双一科技()、吉林化纤()、江苏恒神()、金博股份()、特变电工()、楚江新材()等投资标的。中航高科全资子公司中航复材是碳纤维赛道卡位企业,在预浸料领域处于主导地位;上游是中简科技、光威复材等碳纤维企业,下游主要是航空工业集团下属的沈飞、西飞、成飞等主机厂。精功科技是国内唯一一家千吨级碳纤维生产线整线生产、碳纤维微波石墨化生产线生产的厂家。楚江新材控股收购江苏天鸟目前主要从事碳纤维、芳纶纤维、石英纤维等特种纤维织造技术的开发及应用,是国际航空器材承制方A类供应商、国内唯一产业化生产飞机碳刹车预制件的军工企业,同时也是国内最大的碳纤维预制件生产企业。生产的国产飞机碳刹车盘已成功应用于波音-、ERJ、MD-90、MA60、空客A/A、空客A、空客A等主流民用飞机和多种军用飞机。
"碳中和"“碳达峰”推力碳纤维材料的大力发展
碳纤维复合材料的应用目前还处于开发阶段,从长远角度来看,民用领域作为碳纤维复合材料应用最广的领域,比较利于碳纤维行业的持久快速发展。要注重军用和民用双领域的良性互动,共同推动碳纤维复合材料应用技术的发展和拓展。
中金公司认为,虽然新冠疫情导致全球碳纤维市场需求增速放缓,但"碳中和"“碳达峰”或带来新的需求变化。首先,年,全球航空航天碳纤维需求同比减少约30%,主要原因是疫情影响民航运输,进而导致民机需求下降;其次,"碳中和"或将为碳纤维产业带来发展机遇,尤其在风电、光伏、氢能、新能源汽车和商用飞机领域。新能源汽车带来了轻量化、燃料电池和储氢罐的需求,预计压力容器的碳纤维需求年有望达到2.2万吨,-年复合增速20%。
国内自主生产的碳纤维供不应求。年,我国碳纤维企业产销比为51%,国产化率不足40%,呈现出有产能无产量,低端供给过剩高端产品不足等特点,这将为国内企业带来发展机会,如何提高产品性能降低成本,实现国产化替代是较为紧迫的事情。军用飞机升级换代、国家商用大飞机、风电、新能源车等领域创造新的需求,对于还处于起步阶段的碳纤维产业是较好的发展机会