2023年碳纖維行業(yè)深度報(bào)告報(bào)告

2023碳纖維——材料“黑金”，行業(yè)壁壘高、產(chǎn)品附加值大碳纖維剛?cè)岵?jì)，下游應(yīng)用廣泛材料進(jìn)展史與人類進(jìn)展史嚴(yán)密相連，而材料更是推動(dòng)人類從“自然王國”走向“自由王國”的強(qiáng)大動(dòng)力。材料通常被定義為用來制作與人類生活水平。在當(dāng)代，材料、能源和信息已經(jīng)成為構(gòu)成社會(huì)文和技術(shù)先導(dǎo)。/青銅器/鐵器/鋼鐵/硅/20世紀(jì)下半葉如計(jì)算機(jī)技術(shù)依靠于半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，宇航工業(yè)則需要大導(dǎo)纖維為基石。碳纖維被譽(yù)為21〔CarbonFiber，簡稱CF〕是一種含碳量高于90%的無機(jī)纖維。由有機(jī)纖維〔粘膠基、瀝青基、聚丙烯腈基纖維等〕在高溫環(huán)境下裂解碳化形成碳主鏈機(jī)構(gòu)而制得。作為一代增加纖維，碳纖維具有精彩的力學(xué)性能和化學(xué)性能，既具有碳材料固有的本性特征，裝備、交通運(yùn)輸、體育休閑等領(lǐng)域：1/4，承受碳纖維復(fù)合材料作為構(gòu)造件材料可使構(gòu)造質(zhì)量減輕30%-40%。高強(qiáng)度、高模量：碳纖維的比強(qiáng)度比鋼高5倍，比鋁合金高4倍；比模量則是其他構(gòu)造材料的1.3-12.3倍。膨脹系數(shù)小：大多數(shù)碳纖維在室溫下的熱膨脹系數(shù)為負(fù)數(shù)，在200-400℃時(shí)為，在小于1000℃時(shí)僅為1.5×10-6/K，不易因工作溫度高而膨脹變形。素之一，導(dǎo)致其在酸、堿環(huán)境中表現(xiàn)均格外穩(wěn)定，可制成各類化學(xué)防腐制品。經(jīng)應(yīng)力疲乏數(shù)百萬次循環(huán)試驗(yàn)后，強(qiáng)度保存率仍有60%，而鋼材為40%，鋁材為30%，玻璃鋼則只有20%-25%。合形成碳纖維復(fù)合材料，才能更好地發(fā)揮力學(xué)性能，承載更多負(fù)荷。碳纖維可依據(jù)原絲類型、制造方法、性能等不同維度分類：基、瀝青基〔各向同性、中間相；粘膠基〔纖維素基、人造絲基。其中，聚丙烯腈〕基90還缺乏1%。依據(jù)制造條件和方法分類：碳纖維〔、石墨纖維、活性碳纖維、氣相生長碳纖維。按力學(xué)性能可分為通用型和高性能型：通用型碳纖維強(qiáng)度在1000MPa、模量在100GPa左右；高性能型又分為高強(qiáng)型〔強(qiáng)度a、模量〕和高模型〔模量a以上，其中強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型，模量大于450GPa的稱為超高模型。按絲束大小可分為小絲束和大絲束：小絲束碳纖維初期以1K、3K、6K為主，漸漸進(jìn)展為12K和24K，主要應(yīng)用于航空航天、體育休閑等領(lǐng)域。通常將 48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括48K、60K、80K等，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。為依據(jù)，我國2023年公布了《聚丙烯腈〔PAN〕基碳纖維國家標(biāo)確定領(lǐng)先優(yōu)勢，國內(nèi)廠商大多也同步承受日本東麗的分類標(biāo)準(zhǔn)作為參考。高壁壘帶來高附加值，提升工藝、實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)可顯著降本增效行業(yè)技術(shù)壁壘高，原絲生產(chǎn)是核心，碳化氧化是關(guān)鍵碳纖維生產(chǎn)流程簡潔，對(duì)設(shè)備和技術(shù)要求極高。各環(huán)節(jié)精度、溫度和時(shí)間的把握都將極大影響最終成品質(zhì)量。聚丙烯腈碳纖維因制域最廣、產(chǎn)量最高的碳纖維。其主要原料丙烷可從原油中制得，聚丙烯腈碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈包含從一次能源到終端應(yīng)用的完整制造過程。(PDH)可得到丙烯；腈〔PAN〕原絲;碳纖維織物和碳纖維預(yù)浸料，用于生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料；由各種成型工藝得到下游應(yīng)用需要的最終產(chǎn)品；原絲質(zhì)量、性能水平直接打算了碳纖維的最終性能。因此，提高紡絲液的質(zhì)量，優(yōu)化原絲成型的各項(xiàng)因素成為制備高品質(zhì)碳纖維的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。據(jù)《聚丙烯腈基碳纖維原絲生產(chǎn)工藝爭論》描述，紡絲工藝主要包括三大類：濕法紡絲、干法紡絲和干濕法紡絲。目前，國內(nèi)外生絲的應(yīng)用最為廣泛。到凝固浴中。聚丙烯腈紡絲液的成絲機(jī)理是：紡絲液中與凝固浴中DMSO〔二甲基亞砜〕的濃度存在較大差距，而凝固浴和聚丙烯腈溶液中水的濃度也存在巨大差距。在以上兩種濃度差的相互作用下，液體之間開頭雙向集中，通過傳質(zhì)、傳熱、相平衡移動(dòng)等過程最終分散成原絲。原絲生產(chǎn)中DMSO剩余量、纖度、單絲強(qiáng)度，模量，伸長率、含油率、沸水收縮率成為影響原絲質(zhì)量的關(guān)鍵因素。以DMSO剩余CV值等均有影響，DMSO剩余量越低，產(chǎn)品的性能越高。生產(chǎn)中主要通過水洗的方式去除DMSO和水洗循量等因素就成為重要的環(huán)節(jié)。高質(zhì)量的聚丙烯腈原絲應(yīng)具有以下特征：高密度、高結(jié)晶度、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度、圓形截面、較少的物理缺陷，同時(shí)具有光滑的外表和均勻致密的皮芯構(gòu)造。否則將顯著影響碳纖維產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度，甚至造成斷絲現(xiàn)象：預(yù)氧化(200-300℃)：預(yù)氧化環(huán)節(jié)通過在氧化性氣氛中施加確定張力，對(duì)PAN原絲進(jìn)展緩慢溫存的氧化，在PAN直鏈的根底上形成大量環(huán)裝構(gòu)造，從而到達(dá)可以耐受更高溫度處理的目的。碳化(最高溫度不低于1000℃)：碳化過程需在惰性氣氛中進(jìn)展。碳化初期PAN熱分解反響開頭，釋放出大量小分子氣體，石墨構(gòu)造開頭形成；溫度進(jìn)一步上升后，碳元素含量快速提高，碳纖維開頭成型。石墨化(處理溫度2023℃以上)：石墨化并非碳纖維制作必備過假設(shè)期望碳纖維獲得高強(qiáng)度，則無需進(jìn)展石墨化。石墨化環(huán)節(jié)中，高溫使纖維內(nèi)部形成興盛的石墨網(wǎng)面構(gòu)造，通過牽伸對(duì)構(gòu)造進(jìn)展整化從而得到最終產(chǎn)品。200倍。由于碳纖維制備難度高，工藝簡潔，因此其產(chǎn)品越往下游附加對(duì)其牢靠性、穩(wěn)定性要求格外嚴(yán)苛，產(chǎn)品價(jià)格也較一般碳纖維呈幾何倍數(shù)增長。據(jù)江蘇恒神公開轉(zhuǎn)讓說明書〔2023年〕統(tǒng)計(jì)，同一品種原絲、碳纖維、預(yù)浸料、民用復(fù)材、汽車復(fù)材和航空復(fù)材每公斤價(jià)格分別約為40180600元、不到10003000元和8000元，每經(jīng)一級(jí)深加工產(chǎn)品價(jià)格都將實(shí)現(xiàn)飛躍，航空復(fù)材價(jià)格較原絲更是翻了200倍。碳纖維生產(chǎn)本錢高，提高工藝、批量化生產(chǎn)均為降本良策碳纖維生產(chǎn)本錢較高，是興材料，更是“貴族”材料。可設(shè)計(jì)性較強(qiáng)的碳纖維屬于興材料，但較高的原絲生產(chǎn)本錢、環(huán)保投入及生產(chǎn)運(yùn)輸費(fèi)用為其貼上了“貴族材料”的標(biāo)簽。據(jù)《碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展及本錢分析》論述，較高質(zhì)量的PAN原絲投入與碳纖維產(chǎn)出比約2.2:1，較低質(zhì)量的原絲與碳纖維產(chǎn)出比約2.5:1，疊加聚合、噴絲、產(chǎn)本錢居高不下。制造費(fèi)用通常占碳纖維生產(chǎn)總本錢的70%以上。依據(jù)中簡科技、光威復(fù)材公司年報(bào)，其碳纖維生產(chǎn)本錢主要由材料、人工、制造費(fèi)用等構(gòu)成，2023-2023年上述兩公司碳纖維產(chǎn)品制造費(fèi)用占其本錢均在70%以上，成為生產(chǎn)過程中的主要開支。構(gòu)成：、由純化與輸送原料、聚合、過濾／輸送原液、回收單體／溶劑等本錢構(gòu)成的生產(chǎn)過程本錢，以及由蒸汽、電力、水、配套設(shè)施運(yùn)維等本錢構(gòu)成的綜合生產(chǎn)本錢。紡絲：生產(chǎn)本錢集中在過濾／輸送聚合液、紡絲、凈化等。產(chǎn)業(yè)鏈中，原絲一般在碳纖維本錢中占比51%。碳化氧化過程：本錢主要集中在處理所需原材料〔包括上漿劑、電、氮?dú)?、循環(huán)水、配套設(shè)施運(yùn)維、車間干凈化，及炭化廢氣處理等本錢。1〕承受干噴濕法代替?zhèn)鹘y(tǒng)濕法紡絲：干噴濕紡為紡絲液從噴絲孔出來后先經(jīng)過干段空氣層或氮?dú)鈱雍蟛胚M(jìn)入凝固液中進(jìn)展凝固的100米提高至300米，并使固含量提高至22%以上。據(jù)《PAN基碳纖維原絲本錢〔降低75%〕的同時(shí)提高產(chǎn)量(2-8倍左右)。承受技術(shù)縮短預(yù)氧化時(shí)間：美國能源部橡樹嶺國家試驗(yàn)室〔ORNL〕研發(fā)的等離子體預(yù)氧化法可使預(yù)氧化 時(shí)間縮短至25-35分鐘〔一般需要0分鐘，該方法可使能耗下降本降低20%，并適用于所有規(guī)格的碳纖維生產(chǎn)。此外，承受流態(tài)化加熱、熱輥接觸式枯燥等技術(shù)均可有效降低生產(chǎn)本錢。更換炭化爐材料、提高碳化環(huán)節(jié)熱利用率：美國哈泊公司生產(chǎn)的炭化爐使用絕緣或耐火材料替代傳統(tǒng)水冷卻操作，持續(xù)降低設(shè)PAN基碳纖維制備本錢構(gòu)成分析及其把握探討》表述，實(shí)行余熱多級(jí)利用等技術(shù)可有效降低設(shè)備能耗，使碳纖維每噸本錢降低9500元。提升產(chǎn)量可帶來規(guī)模效應(yīng)，有效降低碳纖維生產(chǎn)本錢。據(jù)《碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展及本錢分析》統(tǒng)計(jì)，原絲和碳纖維的產(chǎn)能和生產(chǎn)本錢幅顯著小于單耗本錢、固定資產(chǎn)折舊和流淌費(fèi)用等本錢的降幅，千噸級(jí)碳纖維產(chǎn)線每年本錢較百噸級(jí)產(chǎn)線下降18%。我國碳纖維產(chǎn)業(yè)方興未艾，潛力巨大技術(shù)創(chuàng)助推碳纖維性能提升，是行業(yè)不變“旋律”。我國自20世紀(jì)60年月后期便開頭PAN基碳纖維爭論，歷經(jīng)半T700、T800M55J鎖，成績斐然?？v觀國內(nèi)碳纖維進(jìn)展史，我們將其歸納為以下五個(gè)階段：步，國家高度重視碳纖維研發(fā)工作，PAN基碳纖維研制課題組、高分子復(fù)合材料物理爭論室相繼成立，建成PAN原絲試制力氣約50噸/年，碳纖維長絲試制力氣1.5-2.0噸/的問題?！策M(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)并承諾將賜予資金支持，但由于碳纖維技術(shù)涉及國防等領(lǐng)域，疊加“巴黎統(tǒng)籌條約”的限制，引進(jìn)過程舉步維艱，經(jīng)屢次談判考察，我國最終以450萬美元從英國RK公司購入生產(chǎn)力氣100噸〔12K〕/年的碳化設(shè)備，但運(yùn)行效率較低。我國的技術(shù)封鎖，國家雖樂觀組織各爭論單位合力攻關(guān)但關(guān)鍵技術(shù)維持小批量供貨，其他研發(fā)單位間續(xù)退出該領(lǐng)域。：在師昌緒院士的發(fā)動(dòng)和國家大力支持下，科技部打算設(shè)立碳纖維專項(xiàng)，并成立專家組，將碳纖維列入863打算材料領(lǐng)域。此外，大量民間資本的2023全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2023-2023年，擁有碳纖維工程的科研院所和生產(chǎn)單位達(dá)40家以上，投資規(guī)模超過300億元，全世界碳纖維設(shè)備制造廠也迎來了中國盛宴?！?023年至今企業(yè)但大多未把握核心技術(shù)，疊加碳纖維生產(chǎn)制造投入大、建設(shè)周期久等特點(diǎn)，局部企業(yè)難以存活，行業(yè)開頭經(jīng)受“洗牌”，企業(yè)數(shù)量縮減至10余家。中復(fù)神鷹扭虧為盈，吉林化纖成為國內(nèi)原絲龍頭，行業(yè)實(shí)現(xiàn)了T700級(jí)碳纖維批量化生產(chǎn)和T800級(jí)碳纖維、M40J石墨纖維的工程化制備，突破T1000級(jí)碳纖維、M50J、M55J、M60J石墨纖維試驗(yàn)室制備技術(shù)，具備開展下一代纖維研發(fā)的根底。行業(yè)進(jìn)入進(jìn)展快車道。我國政府從70年月即開始大力支持國產(chǎn)碳“7511”會(huì)議奠定了國家扶持國產(chǎn)碳纖維進(jìn)展的根底，而“863”打算更是在政策層面為碳纖維使國產(chǎn)碳纖維的進(jìn)展取得長足進(jìn)步。我們認(rèn)為，碳纖維作為材料的“無冕之王”，今后將進(jìn)一步受到國家政策的長期扶持，行業(yè)環(huán)境有望不斷改善，為技術(shù)突破、產(chǎn)品性能升級(jí)的注入源源不斷的強(qiáng)大動(dòng)力。2、師夷長技，詳解美、日碳纖維崛起之路正視與國外差距，是短板亦是上升空間力。通過歸納梳理碳纖維生產(chǎn)流程與產(chǎn)業(yè)鏈我們將產(chǎn)業(yè)進(jìn)展規(guī)律總結(jié)為四點(diǎn)：大量研發(fā)投入促進(jìn)核心技術(shù)突破，快速提高碳纖維性能與競爭力，加快產(chǎn)品升級(jí)換代；高端產(chǎn)品滿足并進(jìn)一步培育下游需求，應(yīng)用端不斷向高端領(lǐng)域延展，實(shí)現(xiàn)需求的“質(zhì)”“量”齊升；旺盛且長期的訂單顯著提升企業(yè)業(yè)績，改善其現(xiàn)金流，并吸引優(yōu)質(zhì)資本持續(xù)注入；政策傾斜疊加現(xiàn)金流充分，企業(yè)將投入更多研發(fā)資源并擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，有效降低生產(chǎn)本錢。術(shù)裝備、產(chǎn)品性能、生產(chǎn)本錢與規(guī)模等方面較美、日仍有較大差距，具體表現(xiàn)為以下三點(diǎn)：碳纖維研制、應(yīng)用等根底科學(xué)問題尚未探明，高端碳纖維及其復(fù)材較國外仍有代差。我國碳纖維爭論雖起步早，但由于早期缺我國在碳纖維工藝、成分、構(gòu)造、性能等技術(shù)領(lǐng)域仍有認(rèn)知盲點(diǎn)。據(jù)《中國高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)進(jìn)展》論述，國外航空航天等領(lǐng)域已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用以T800級(jí)碳纖維為主要增加體的第2代先進(jìn)1代先進(jìn)復(fù)合材料擴(kuò)大應(yīng)用階段，T800合材料與國外先進(jìn)水平存在代差。產(chǎn)業(yè)化工藝與裝備核心技術(shù)仍未有本質(zhì)突破，導(dǎo)致企業(yè)有產(chǎn)能無銷量，進(jìn)口依靠嚴(yán)峻。現(xiàn)階段國產(chǎn)碳纖維仍以小絲束產(chǎn)品為主，高質(zhì)量、大絲束、低本錢、大規(guī)模碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)尚未突破，而國外已開頭將大絲束低本錢與小絲束高質(zhì)量碳纖維工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)融合，提升碳纖維品質(zhì)的同時(shí)進(jìn)一步降低本錢。20232023年我國碳纖維需求約3.868%；此外，2023年我國碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為2.6萬噸而銷量僅為1.2/產(chǎn)能比僅為34%〔國際通常在。致“產(chǎn)”與“研”相分別。此外，因裝備國產(chǎn)化缺乏、對(duì)引進(jìn)裝備二次改造力氣弱，只能使工藝去迎合裝備條件，從而失去以工藝為核心的產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)則，進(jìn)一步導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性差、產(chǎn)能釋放率低。性能缺乏、產(chǎn)業(yè)化程度低等問題導(dǎo)致下游“不會(huì)用”、“用不好”2023全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，2023年國內(nèi)來自體育休閑領(lǐng)域的碳纖維需求占比達(dá)37%，而航空航天高端需求占比僅為4%，反觀全球航空航天領(lǐng)域高端碳纖維需求占比則高達(dá)23%。使得下游應(yīng)用難以升級(jí)，未對(duì)需求產(chǎn)生持續(xù)的拉動(dòng)作用。他山之石：技術(shù)創(chuàng)先機(jī)、政策育土壤、應(yīng)用拓市場階段行業(yè)進(jìn)展主題：PAN基碳纖維1879年愛迪生制造了以碳纖維為發(fā)光體的白熾燈并于美國取得初步成功，但隨后因被鎢絲取代而陷入安靜。20世紀(jì)50年月，美蘇爭霸期間，美國為研發(fā)大型火箭和人造維又重消滅在材料科學(xué)舞臺(tái)。1959年，日本大阪工業(yè)試驗(yàn)所近藤昭男博士制造PAN基碳纖60年月日、英領(lǐng)先開頭PAN基碳纖維技術(shù)攻關(guān)，PAN基碳纖維爭論起步較晚。1970-1990系列化，應(yīng)用場景取得重大突破。20世紀(jì)70年月，日、美、英三菱開放技術(shù)轉(zhuǎn)讓，隨后美國與日本于1972年制得碳纖維高爾夫〔軍、民用〕構(gòu)造件上的工程化應(yīng)用，并領(lǐng)先在軍機(jī)上實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，成為碳纖維騰飛的基石?？缛?0年月，世界碳纖維單產(chǎn)線產(chǎn)能突破千噸/年，東麗產(chǎn)品譜系日益豐富0，以波音、空客為代表1982年T300領(lǐng)先于B757、B767術(shù)為主，將技術(shù)分別轉(zhuǎn)讓給中國、印度、俄羅斯和巴西。1990-2023頭局面初步形成。該時(shí)期各大碳纖維廠商開始搶占市場份額，美國了大局部美國的碳纖維資源，不僅包括美國聯(lián)碳公司還有東邦與美年變更為氰特。德國石墨巨頭西格里收購了英國考陶爾茲留下的RKcarbon，至此碳纖維拓荒者——英國考陶爾茲退出歷史舞臺(tái)。進(jìn)入21世紀(jì)碳纖維產(chǎn)業(yè)整合仍在連續(xù)下游應(yīng)用向風(fēng)電汽車等興領(lǐng)域加速延展進(jìn)入21世紀(jì)行業(yè)整合仍在連續(xù)，SGL從阿爾笛處拉收購了合資碳纖維的股份日本東邦收購了美國福塔菲爾碳纖維、日本東麗收購了卓爾泰克；與此同時(shí)航空航天、汽車、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域碳纖維應(yīng)用急劇擴(kuò)大，號(hào)稱碳纖維飛機(jī) 的B787和A350于2023年和2023年完成首架交付，2023年寶馬與西格里合資建碳纖維廠試圖徹底實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車輕量化，由于拉擠板成功應(yīng)用于葉片梁帽，風(fēng)電巨頭維斯塔斯對(duì)碳纖維需求空前增長。維進(jìn)展的最核心變量：技術(shù)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品性能升級(jí)，是碳纖維進(jìn)展的第一動(dòng)力。美、日在碳纖維進(jìn)展初期便已意識(shí)到核心技術(shù)工藝是實(shí)現(xiàn)性能提升的根底，隨發(fā)。以日本為例，自20世紀(jì)60年月開頭PAN基碳纖維技術(shù)攻關(guān)后，其每間隔5-10年便會(huì)推陳出，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與產(chǎn)品性能的全面升級(jí)。〔9個(gè)成員，37家為企業(yè)，1家為國立爭論所，剩余1家為國立大學(xué)。通過接技術(shù)與回收技術(shù)領(lǐng)域均實(shí)現(xiàn)了重大突破，成為世界碳纖維強(qiáng)國。政策為研發(fā)單位、企業(yè)保駕護(hù)航，為碳纖維進(jìn)展供給優(yōu)質(zhì)土壤。20世紀(jì)以來美日均在政策層面推波助瀾促進(jìn)碳纖維產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展。如日本在包括“能源根本打算”、“經(jīng)濟(jì)成長戰(zhàn)略大綱”和“京都議定書”等多項(xiàng)根本政策中都將碳纖維作為重點(diǎn)推開工程在政策支持下，日本碳纖維行業(yè)得以更有效集中各方資源，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)共性問題的解決此外美國國防部高級(jí)爭論打算局在2023年啟動(dòng)了先進(jìn)構(gòu)造纖維工程，美國能源 部2023年也為多個(gè)碳纖維工程供給了高達(dá)1130萬美元的資助。企業(yè)層面，美、日亦供給政策“便利”以不斷優(yōu)化行業(yè)環(huán)境。例如20世紀(jì)80一度瀕臨倒閉。1988年美國國防部推出了以碳纖維等關(guān)鍵材料外鄉(xiāng)化為核心的國家戰(zhàn)略，指出碳纖維等國防工業(yè)關(guān)鍵材料必需自給自足，從而幫助國內(nèi)碳纖維企業(yè)走出了逆境。應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)拓寬是行業(yè)進(jìn)展的“永動(dòng)機(jī)”。碳纖維最初被用于白熾燈燈絲，而后由于美、蘇軍事爭霸，碳纖維開頭在軍用航空航天PAN基碳纖維技術(shù)的突破、疊加產(chǎn)能提升帶來的規(guī)模效應(yīng)，碳纖維生產(chǎn)本錢大幅降低，碳纖維開頭在民用航空、體育休閑等領(lǐng)域大放異彩?，F(xiàn)階化需求旺盛，成為碳纖維行業(yè)進(jìn)展的驅(qū)動(dòng)。我們認(rèn)為，應(yīng)用領(lǐng)域也將吸引更多優(yōu)質(zhì)企業(yè)的涌入，為行業(yè)進(jìn)展供給不竭動(dòng)力。航空為先——東麗與赫氏的騰飛之路日本東麗：積淀50余年，航空布局終迎開花結(jié)果15年增長5倍，東麗碳纖維業(yè)務(wù)規(guī)模突破23002023年東麗碳纖維業(yè)務(wù)收入23699.7%，實(shí)現(xiàn)營業(yè)利潤210億日元，營業(yè)利潤率為8.9%。2023-2023年，東麗碳纖維業(yè)務(wù)收入CAGR達(dá)12%。洞悉材料價(jià)值，“超長期”戰(zhàn)略成就全球碳纖維龍頭：日本東麗公司1926年創(chuàng)立之初僅是一家人造絲制造公司，隨后依據(jù)市場需求合成纖維，樹脂、薄膜等尖端材料，并將產(chǎn)品推廣至全球，成為世界材料領(lǐng)域無可爭議的“領(lǐng)頭羊”。縱觀東麗碳纖維業(yè)務(wù)進(jìn)展史，我們將其成功因素總結(jié)為三點(diǎn)：1〕將來厚積薄發(fā)奠定根底；同時(shí)在全球范圍內(nèi)樂觀擴(kuò)大產(chǎn)能，不斷提升公司市場占有率；3〕以航空為基，橫向布局風(fēng)力發(fā)電、汽車等高端民用領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)開花。從體育休閑領(lǐng)域切入碳纖維市場，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。東麗1961年啟動(dòng)碳纖維研發(fā)，1971年開頭生產(chǎn)。公司早期試圖進(jìn)軍航空碳纖維領(lǐng)域，但彼時(shí)歐美主要公司都聚焦該市場，訂單競爭猛烈，尚屬小公司的東麗無法進(jìn)入。于是公司另辟蹊徑，通過開發(fā)魚竿、球桿等體育用品，實(shí)現(xiàn)碳纖維的商業(yè)化應(yīng)用和工業(yè)化生產(chǎn)。乘航空之風(fēng)，鑄行業(yè)巨頭：20世紀(jì)70年月后期，石油價(jià)格飆1975年和1987年，東麗碳纖維分別應(yīng)用于波音737的關(guān)心承重構(gòu)造和空客A32030%”T800等高端碳纖維并于上世紀(jì)90年月起間續(xù)用于波音767、777、787及空客A350上。航空需求的爆發(fā)加速東麗千噸產(chǎn)線的構(gòu)建和萬噸產(chǎn)量的釋放，公司實(shí)現(xiàn)由前期虧損至穩(wěn)定盈利的轉(zhuǎn)變。產(chǎn)能擴(kuò)張疊加橫向布局，碳纖維生產(chǎn)體系持續(xù)完善：1〕為應(yīng)對(duì)航空等領(lǐng)域碳纖維需求的攀升，東麗始終致力于全球布局以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)需匹配。1972年東麗在愛媛工廠設(shè)月產(chǎn)6萬噸的生產(chǎn)設(shè)備，并通過UCC公司構(gòu)建美國市場的售渠道；1982年設(shè)立Soficar公司，該公司1985年于西班牙設(shè)立工廠投產(chǎn)；1992年于西雅圖市郊成立TCA公司，1997年在美國迪凱特成立CFA公司并建設(shè)工廠。東麗由此確立了橫跨日本、歐洲和美國3大地區(qū)的全2023東麗打算年產(chǎn)量增加6000至2.71萬噸，2023和2023年也分別實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)。2〕東麗亦利用自身技術(shù)與市場優(yōu)勢拓展高端民用領(lǐng)域，穩(wěn)固全2023年，東麗與德國Daimler公司于2023和2023年公布了氫燃料汽車，車身均承受了東麗碳纖維材料；風(fēng)電方面，東麗2023年收購了Zoltek公司，發(fā)力以風(fēng)電渦輪機(jī)葉片為主要用途的大絲束領(lǐng)域。美國赫氏：深耕復(fù)材應(yīng)用，打造美國航空航天碳纖維標(biāo)桿大的碳纖維生產(chǎn)商和復(fù)合材料供給商，2023年赫氏總營收23.6億美元其中碳纖維復(fù)材收入為18.6億美元占比近80%；2023-2023年赫氏碳纖維復(fù)材營 業(yè)利潤由 1.2億美元上升至 4.1億美元，CAGR達(dá)10%，營業(yè)利潤率由15%上升至22%，盈利力氣不斷增加。航空航天占比超85%，民用領(lǐng)域強(qiáng)勢崛起赫氏自身將其整體業(yè)務(wù)分為商業(yè)航空航天、軍用航空航天及工業(yè)用品三類，2023-2023年其航空航天板塊業(yè)務(wù)〔軍用+民用〕占比由72%上升至87%，商業(yè)航空航天占比由49%上升至68%，增幅顯著。70余年，公司進(jìn)展史亦是美國航空航天歷史的縮影：進(jìn)展初期便致力于復(fù)材研發(fā)，扎根航空航天。赫氏成立于1946年，1953年其產(chǎn)品便用于復(fù)合材料制造的第一架轟炸機(jī)和戰(zhàn)斗機(jī)，在1961年經(jīng)受了軍費(fèi)削減導(dǎo)致的銷售下滑后，1965年美越戰(zhàn)斗重1993司申請(qǐng)破產(chǎn)保護(hù)，多方籌資籌得5000萬美元后于1995年2月擺脫破產(chǎn)保護(hù)。通過收購切入碳纖維及其復(fù)合材料領(lǐng)域，公司獲得“二次生命”。1996年赫氏收購Ciba-Geigy和Hercule的復(fù)合材料業(yè)務(wù)，獵取了空、航天業(yè)務(wù)打下根底。A380A320H160直升機(jī)、波音787Dreamliner、747-8等機(jī)型均承受了赫氏碳纖維復(fù)合材料F35、V-22〔魚鷹UH60MAH-64A400M軍事運(yùn)輸機(jī)、大黃蜂戰(zhàn)機(jī)等軍機(jī)供給碳纖維復(fù)合材料；此外，赫氏制等，如正是航空航天領(lǐng)域業(yè)務(wù)的不斷增長，使得赫氏穩(wěn)坐美國碳纖維及其復(fù)材制造商龍頭地位?？偨Y(jié)東麗、赫氏的進(jìn)展可再次得出：1〕持續(xù)的研發(fā)投入、不懈的應(yīng)用實(shí)踐為碳纖維制造企業(yè)進(jìn)展的基石；航空航天是碳纖維制造的試金石，批量化生產(chǎn)帶來的規(guī)模效應(yīng)是企業(yè)蛻變的關(guān)鍵；后期高端民用領(lǐng)域的橫向擴(kuò)張是保持業(yè)務(wù)常青的良藥。全球市場極速擴(kuò)張，國內(nèi)航空航天需求潛力巨大國際市場：航空航天占據(jù)主導(dǎo)，風(fēng)電葉片增速強(qiáng)勁2023年全球碳纖維需求首次突破102023全球碳纖2023年全球碳纖維需求總量達(dá)10.472023年全球碳纖維需求量CAGR為10%。這是全球碳纖維進(jìn)展60余年來需求量首次突破10萬噸大關(guān)，其直接反映了碳纖維下游需求的持續(xù)擴(kuò)張。隨著各國對(duì)碳纖維投入加大，核心技術(shù)將不斷突破，當(dāng)絕大局部核心技術(shù)被把握后，下一個(gè)10萬噸需求增長的用時(shí)間將急劇縮短，據(jù)《2023全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》推想，2025年全球碳纖維需求量將到達(dá)20萬噸，2030年將到達(dá)40-50萬噸。航空航天照舊穩(wěn)占碳纖維需求主體地位。2023年航空航天領(lǐng)域碳纖維需求量2.35萬噸，同比增長12%，占總需求量的23航空航天高端碳纖維單價(jià)較高，因此該領(lǐng)域2023年需求金額到達(dá)14.1億美元，占需求總金額的492023全球碳纖維復(fù)合材料市場報(bào)告》披露，2023年航空航天領(lǐng)域碳纖維需求的增加主要來源于波音787和空客A350產(chǎn)能的擴(kuò)張。5年翻42023-2023年全球來自風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維需 求由0.6萬噸上升至2.55萬噸，CAGR達(dá)33.62023年來自風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維需求占總量的25%，然而由于該領(lǐng)域碳纖維單價(jià)較低，對(duì)總體金額奉獻(xiàn)不顯著，僅占總需求價(jià)值量的12%。其他領(lǐng)域碳纖維需求增速穩(wěn)定。據(jù)《2023全球碳纖維復(fù)合材料2023電子電氣等領(lǐng)域碳纖維需求與總需求量協(xié)同增長，同比增速維持在12%左右。其中，體育休閑領(lǐng)域需求增速較慢，每年維持4-5%左右的增幅。國內(nèi)市場：航空航天占比缺乏，體育休閑、風(fēng)電葉片為需求主要來源我國碳纖維需求12年增長近5倍。據(jù)賽奧碳纖維技術(shù)統(tǒng)計(jì)，2023-2023年我國碳纖維需求量已經(jīng)由 0.8萬噸上升至3.8萬噸，占全球總需求量的36%，CAGR達(dá)15%，超過全球平均增速估量到2025年，我國碳纖維需求總量將到達(dá)11.9萬噸。：2023年風(fēng)電葉片高增長拉動(dòng)行業(yè)整體需求。2023年我國風(fēng)電葉片碳纖維需求量為1.38萬噸，同比增長達(dá)72.5%，占總需求量的36.51000噸，相較2023出了的第一步。體育休閑領(lǐng)域?yàn)閲鴥?nèi)碳纖維需求最大來源。2023年中國大陸與中國臺(tái)灣體育休閑領(lǐng)域碳纖維需求合計(jì)1.4萬噸，同比增幅4%，占總需求量高達(dá)37%，2023-2023年體育休閑領(lǐng)域始終是我國碳纖維需求最大來源。航空航天占比僅為3.72023年我國航空航天碳纖維需求1400噸，較2023年上升400噸。2023-2023年我國航空航天領(lǐng)域碳纖維需求占比維持在2%-4%，較世界平均的22%-24%〔2023年為29%〕差距顯著。碳纖維為航空航天必備材料，將來增量需求有望破萬噸碳纖維正推動(dòng)航空航天邁入輕量化時(shí)代碳纖維復(fù)合材料正逐步取代傳統(tǒng)金屬材料被廣泛應(yīng)用于航空制造業(yè)中，特別是高強(qiáng)中模、大伸長碳纖維，能夠顯著提高沖擊后的壓縮強(qiáng)度和耐熱/濕性，成為飛機(jī)構(gòu)造材料的不二之選。碳纖維復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用大致可分為三個(gè)局部：1〕應(yīng)用在受力不大或非承力構(gòu)件階段(如舵面、口蓋等)；)等；世界范圍內(nèi)各類型軍用飛機(jī)均大量使用碳纖維復(fù)合材料：戰(zhàn)斗機(jī)：先進(jìn)機(jī)型碳纖維復(fù)材占比正逐步提升，據(jù)《碳纖維及石F-14A的復(fù)合材料僅占1%，到英國生產(chǎn)的戰(zhàn)機(jī)“臺(tái)風(fēng)”EP2023時(shí)復(fù)合材料含量已達(dá)40%。1kg碳纖維復(fù)合材料可代替3kg尼特性，即不易起振，起振后能快速吸取動(dòng)能并停頓下來，這可降低飛行載荷在直升機(jī)懸翼上產(chǎn)生的交變動(dòng)值。此外，碳纖維復(fù)合材料0.6-0.7，而玻璃纖維僅為0.3，芳綸纖維為0.5。以MBB公司研制的BK117直升機(jī)為例，該機(jī)型碳纖維復(fù)合材料占比高達(dá)75%，于使用復(fù)合材料的構(gòu)件，平均減重33%，平均零件數(shù)目削減79%。同時(shí)，我國由哈爾濱飛機(jī)制造公司生產(chǎn)的直-9型直升機(jī)復(fù)合材料用量也超過了60%，該機(jī)不僅武裝了駐港部隊(duì)，而且參與了上海合作組織在俄羅斯進(jìn)展的反恐演練。2023℃以上高溫環(huán)境中碳材料是唯一強(qiáng)度不降的物質(zhì)，且軍用碳纖維可在3000℃以上環(huán)境保持穩(wěn)定，耐溫性遠(yuǎn)超鈦金屬及其合金，因而被廣泛應(yīng)用于火箭的助推器、防護(hù)罩、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和殼體、放射筒等程，提高落點(diǎn)精度。以為例，據(jù)《碳纖維及石墨纖維》表述，美國、日本、法國的固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體主要承受碳纖維復(fù)合材料。美國 MK型、SICBM型、三叉戟Ⅰ型機(jī)動(dòng)洲際彈道鼻錐和發(fā)動(dòng)機(jī)噴管喉襯都承受了D〔以碳纖維3向編織物為胚體的碳纖維復(fù)合材料，衛(wèi)兵型SPI型反彈道鼻錐承受了3DC-CFRP，民兵Ⅲ鼻錐也承受了細(xì)編穿刺C-C復(fù)合材料。MX彈道第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管及三叉戟II型(D-5C-CFRP“戰(zhàn)斧”、三叉戟II型(Trident-II，D-5)的固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體承受了CFRPM51的一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)外殼由碳纖維復(fù)合材料編織而成。碳纖維可為民用航空帶來顯著經(jīng)濟(jì)效益《碳纖維及石墨纖維》描述，利用碳纖維及其復(fù)合材料替代鋼或者鋁 減重效率可達(dá)20%-40%，對(duì)客機(jī)而言，減重可有效節(jié)約燃油、提高航程和凈載力氣，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在早期A310B757和B7674%-7%，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，碳纖維復(fù)合材料逐漸作為次承力構(gòu)件和主A380合材料占比到達(dá)25、機(jī)體、中心翼盒、壓力隔壁等和次承力構(gòu)造部件如關(guān)心翼、方向舵先河。在最的B787和A350機(jī)身上，復(fù)合材料的用量到達(dá)50%以維需求量極大提升。裝備升級(jí)放量、民航需求爬坡，碳纖維增需求破萬噸WorldAirforces2023》統(tǒng)計(jì)，2023年我國軍機(jī)總量為3210-7-8為代表的二代戰(zhàn)斗機(jī)仍是主力，占比到達(dá)58%，四代機(jī)占比僅為為87%和13%。我們認(rèn)為，將來我國軍機(jī)升級(jí)換代將是大勢所趨。經(jīng)我們測算，將來軍機(jī)碳纖維復(fù)合材料需求規(guī)模將超過300億元：生乘數(shù)效應(yīng)。據(jù)《復(fù)合材料在航空戰(zhàn)機(jī)上的應(yīng)用》表述，以殲擊機(jī)-7空重5.3噸，碳纖維復(fù)材含量約2%，一代戰(zhàn)機(jī)空重17噸，碳纖維復(fù)合材料含量約25-30纖維需求增長。軍機(jī)迭代將增8210噸碳纖維需求，市場規(guī)模到達(dá)328億元。主要假設(shè)：軍機(jī)持續(xù)迭代，機(jī)型不斷亮相；據(jù)《先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)構(gòu)造選材與制造工藝需求分析》內(nèi)容，將軍機(jī)構(gòu)造系數(shù)設(shè)為31%-34%。軍用碳纖維復(fù)合材料成材率大約為70%。國產(chǎn)C919、ARJ21訂單不斷增加，支撐民用碳纖維復(fù)材市場將來C919于2023年啟動(dòng)研制，2023年成功首飛并打算在2023年取得適航證。此外，國產(chǎn)ARJ21支線飛機(jī)投入運(yùn)營后銷量也保持良好。據(jù)中國之聲2023年5月披露，C919當(dāng)前累計(jì)客戶28單總數(shù)已有 815架；商飛亦收到來自 22家客戶合 計(jì)596架ARJ21-700飛機(jī)訂單。經(jīng)測算，當(dāng)前國產(chǎn)客機(jī)在手訂單兌現(xiàn)將產(chǎn)生1383噸碳纖維復(fù)材需求，市場規(guī)模超過55億元。據(jù)中國航空工業(yè)進(jìn)展?fàn)幷撝行墓嫉摹?023-2039年民用飛機(jī)中國市場推想年報(bào)》推想，為滿足運(yùn)量增長和替換退役飛機(jī)需求，至2039年中國客機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)模將達(dá)8854架，其中因運(yùn)量需求而增的客機(jī)5208架，替換退役客機(jī)2368架，剩余1278架為存量客機(jī)，市場價(jià)值超萬億美元。我們推斷，將來以C919、ARJ21為代表的國產(chǎn)民用飛機(jī)訂單將連續(xù)增長，進(jìn)一步提振碳纖維下游需求。高端民用多點(diǎn)開花，迎成長風(fēng)口風(fēng)力發(fā)電將成碳纖維行業(yè)驅(qū)動(dòng)。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)、葉片、塔架和把握系統(tǒng)組成。其統(tǒng)本錢的18%-22%。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能與葉片長度成正比，故地平衡葉片重量與長度，碳纖維復(fù)合材料成為風(fēng)電葉片的抱負(fù)選擇。5年翻4倍，風(fēng)電葉片碳纖維需求增速強(qiáng)勁。據(jù)賽奧碳纖維技術(shù)統(tǒng)計(jì)，2023-2023年全球來自風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維需求由0.6萬噸上升至2.55萬噸，CAGR達(dá)33.62023年來自風(fēng)電葉片領(lǐng)域的碳纖維需求占總量的25%，然而由于該領(lǐng)域碳纖維單價(jià)較低，對(duì)總體金額奉獻(xiàn)不顯著，僅占總需求價(jià)值量的12%。風(fēng)力發(fā)電市場規(guī)模快速擴(kuò)張，中國為全球重要市場。據(jù)GWEC20232023年全球風(fēng)電增裝機(jī)容量到達(dá)60.4GW，同比增長19%；2023年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量突破650GW，同比增長10%，2023-2023年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量由24GW上升至651GW，CAGR達(dá)20%，規(guī)模增速顯著。國家層面，2023年增裝機(jī)容量排名前五的是中國、美國、英國、印度和西班牙，合計(jì)占全球的70%。就累計(jì)裝機(jī)而言，中國、美國、德國、印度和西班牙位列第一至第五，合計(jì)占全球的72%。我國陸上與海上增裝機(jī)規(guī)模均位列世界第一：2023年，全球陸上風(fēng)電增裝機(jī)容量為 54.2GW，同比增長17%；累計(jì)裝機(jī)規(guī)模邁過600GW這一的里程碑，到達(dá)621GW。其中，我國陸上風(fēng)電增并網(wǎng)容量為23.8GW，占全球比重44%，累計(jì)并網(wǎng)容量達(dá)到230GW。20236GW，是有史以來表現(xiàn)最好的一年。其中，我國的增規(guī)模到達(dá)創(chuàng)紀(jì)錄的2.3GW，居全場。德國的增規(guī)模超過1.1GW，居全球第三。據(jù)GWEC推想，2023-2024年，全球有望增355GW風(fēng)電裝機(jī)，年均增長接近71GW，CAGR將到達(dá)4%。海上風(fēng)電增裝機(jī)規(guī)模將從6GW增至15GW，其在全球年度風(fēng)電增裝機(jī)中的占比相應(yīng)由10%提高至20%。就中國市場而言，由于存量工程需趕在2023年12月31日前并入電網(wǎng)，以拿到核準(zhǔn)電價(jià)，故此2023年有望成為中國陸上風(fēng)2023年開頭，中國陸上風(fēng)電市場進(jìn)展主要受平價(jià)上網(wǎng)工程驅(qū)動(dòng)，連續(xù)引領(lǐng)世界風(fēng)電市場。我們推斷中國風(fēng)電行業(yè)的蓬進(jìn)展將成為碳纖維市場有力驅(qū)動(dòng)器，促進(jìn)民用碳纖維需求走高。碳纖維，引領(lǐng)能源汽車材料革命將來已來碳纖維助力能源汽車實(shí)現(xiàn)輕量化蛻變據(jù)能源汽車網(wǎng)測算，在同樣續(xù)航里程下，電動(dòng)汽車重量比 傳統(tǒng)汽車重200-300kg甚至更多因此為保證電動(dòng)汽車有較好續(xù)航里程和可承受本錢，電動(dòng)汽車車身須減重50%以上。在全部輕量化材料中，碳纖維復(fù)合材料是唯一能在鋼質(zhì)零部件根底上減重50-60%卻能夠供給同等強(qiáng)度的先進(jìn)材料。碳纖維及其復(fù)合材料在能源汽車輕量化領(lǐng)域的優(yōu)勢突出表現(xiàn)在以下方面：/鋁合金構(gòu)造減重30%；模、夾具的投入；集成度高，造型自由：可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)流線型曲面本錢低，可削減零部件種類和工裝投入；撞吸力量氣為鋼的6-7倍，鋁的3-4倍；著，舒適性更加。，2026-20302023年減重35%，將重點(diǎn)進(jìn)展纖維零部件的大范圍應(yīng)用。池作為能源汽車能量供給的核心零部件，其性能直接影響能源碳纖維在這3方面具有極大優(yōu)勢，其具有較高的比強(qiáng)度和比模量，同時(shí)還具有優(yōu)良的耐蝕性和阻燃性，因此能在滿足上述條件的同時(shí)，做到動(dòng)力電池箱的輕量化。流砥柱。據(jù)中汽協(xié)和工信部統(tǒng)計(jì)，2023-2023年我國能源車年產(chǎn)量由8.4萬輛上升至124.2萬輛，CAGR為71.4%，2023年產(chǎn)銷量略下滑主要因行業(yè)補(bǔ)貼退坡。我們認(rèn)為，伴隨著2023年汽車減重10%，2025年減重20%，2030年減重到達(dá)30%目標(biāo)的接近，以及能源汽車出貨量的持續(xù)提領(lǐng)全球碳纖維產(chǎn)業(yè)的將來。我國碳纖維進(jìn)口替代特征初顯，將來可期我國碳纖維國產(chǎn)化率為據(jù)《碳纖維產(chǎn)業(yè)釋放良機(jī)2023》闡述，2023年我國3.8萬噸碳纖維需求中進(jìn)口量為2.6萬噸，同比增長68%；國產(chǎn)供給量為1.2萬噸，同比增長33%，國產(chǎn)化率達(dá)31.5%。1.8中國產(chǎn)約0.71.4萬噸，其中國產(chǎn)0.1萬噸；另有接近0.5萬噸左右國產(chǎn)碳纖維橫跨兩個(gè)市場。有碳纖維企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和治理水平的巨大提升，估量在2025年左右，我國碳纖維國產(chǎn)量將超越