碳纤维 趋势

2019年中国碳纤维行业竞争格局与未来走向分析,行业朝高性能化、低成本化方向发展「图」

中国是碳纤维消费大国,2018年全年中国市场碳纤维需求量约为3.1万吨,约占全球市场碳纤维需求量的1/3。预计2020年总需求量将超过3.8万吨。

一、碳纤维行业概况

碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。

碳纤维行业的上游是石油炼制、裂解及氨氧化得到丙烯腈,再由丙烯腈聚合得到聚丙烯腈,聚丙烯腈纺丝得到聚丙烯腈原丝。中游行业主要是碳纤维制品、碳纤维复合材料、PAN基碳纤维,下游应用于军工、航空航天、风电叶片、汽车和压力容器等。

碳纤维行业产业链示意图

碳纤维行业产业链示意图

资料来源:公开资料整理

受制于发达国家装备、技术与产品的长期封锁,国内高性能碳纤维长期无法满足下游市场需求。为打破国外的技术垄断、突破高性能碳纤维产业化的技术瓶颈,国家出台了一系列产业发展政策,为碳纤维产业提供了良好的发展氛围。国务院、工信部、科技部等部分先后出台多项碳纤维产业相关政策,明确高性能碳纤维行业发展重点和发展目标。此外,科技部、财政部等部位通过“973计划”、“863计划”、科技支撑计划、国家重点研发计划、国家高技术产业化示范工程等科技计划,支撑高性能碳纤维相关的基础研究、产业化及工程应用。在国家的政策扶持与引导下,国内企业快速突破高性能碳纤维技术瓶颈,高性能碳纤维产业化程度和工程应用水平呈现出加速发展的势头。

国内碳纤维产业主要政策

国内碳纤维产业主要政策

资料来源:公开资料整理

二、中国碳纤维行业发展现状分析

随着主要碳纤维厂商生产规模的扩大以及低成本碳纤维技术的成熟,全球碳纤维产业将迎来“量增价减”的变化,这将进一步刺激下游市场对碳纤维材料的需求。据统计,2018年全球市场碳纤维的需求量约为9.26万吨,市场销售额约为25.71亿美元。预计未来全球碳纤维市场规模将保持10%左右的复合增速,2020年全球碳纤维需求量将超过11万吨。

2014-2020年全球碳纤维需求量及增长

2014-2020年全球碳纤维需求量及增长

资料来源:公开资料整理

中国是碳纤维消费大国,2018年全年中国市场碳纤维需求量约为3.1万吨,约占全球市场碳纤维需求量的1/3。预计2020年总需求量将超过3.8万吨。

2014-2020年中国碳纤维需求量及增长

2014-2020年中国碳纤维需求量及增长

资料来源:公开资料整理

碳纤维是军民两用材料,在风电叶片、航空航天、体育休闲、汽车、压力容器、建筑等领域均有广泛的应用。碳纤维在风电叶片领域中占比23.8%,航空航天占比22.7%,体育休闲占比15.4%。

2018年中国碳纤维下游市场需求占比

2018年中国碳纤维下游市场需求占比

资料来源:公开资料整理

目前国内低端碳纤维产品供大于求,中高端碳纤维产品仍严重依赖进口,2018年国内市场对进口碳纤维的需求量约为2.2万吨,占国内市场总需求量71%左右。国产碳纤维需求占比呈现逐年上升的趋势。2018年国内市场对国产碳纤维需求量约为9000吨,国产碳纤维的需求占比首次超过日本,成为国内市场最大的碳纤维供给国家。

2018年中国碳纤维需求来源占比

2018年中国碳纤维需求来源占比

资料来源:公开资料整理

由于碳纤维的种类很多,而不同下游应用领域对碳纤维的性能要求不同,价格承受能力不同,因此,应用不同领域,不同性能的碳纤维价格相差巨大。例如,碳纤维航空航天领域主要应用的是高端碳纤维,因此应用在航空航天领域的碳纤维均价最高为60美元/公斤。在风电领域应用碳纤维时,成本是需要考虑的重要因素,因此风电领域碳纤维的均价为14美元/公斤。

不同领域的碳纤维价格统计

不同领域的碳纤维价格统计

资料来源:公开资料整理

相关报告:华经产业研究院发布的2020-2025年中国碳纤维市场运行态势及行业发展前景预测报告

三、中国碳纤维行业竞争格局分析

中国碳纤维行业目前仍处于发展初级阶段,掌握高性能碳纤维研发核心技术并能够实现稳定、成本可控的规模化生产的企业较少,绝大多数企业不能满足航空航天的高端产业的规模化应用需求,主要围绕体育休闲等低端领域。

中国典型碳纤维制造商及其产品情况

中国典型碳纤维制造商及其产品情况

资料来源:公开资料整理

截止目前,中国在第一代高强纤维国产化的基础上,已相继实现了新一代高强纤维、高强中模纤维、高强高模纤维以及干喷湿纺、大丝束等工艺的突破,在市场需求量最大的几款主流型号产品方面已具备产业化能力。虽然现阶段国内批量应用的碳纤维仍以标模产品为主,但在中模和高模产品的制备技术和产业化能力建设方面已开始快速追赶国外。

部分企业已具备T800H级纤维的稳定生产能力,该型纤维也在2018进入直升机斜梁的工程化应用阶段,一旦装备定型即可实现批量交付。低成本纤维方面,国内多家企业已具备干喷湿法技术实力,部分企业已完成产业化建设。吉林化纤和上海石化在大丝束纤维的产业化能力建设上也取得了阶段性进展。

国内各型号碳纤维

国内各型号碳纤维

资料来源:公开资料整理

四、中国碳纤维行业未来走向

1、碳纤维制备技术方面

在技术方面,制约中国碳纤维发展的主要原因是PAN原丝质量不过关,还有生产技术及设备等问题导致碳纤维产品收率低下,生产成本较高。从中国碳纤维工业现状来看,首先要提高原丝质量,研制高纯原丝,同时加强预氧化、碳化、石墨化设备及表面处理工程技术研究开发,尽快实现规模化工业生产。

2、碳纤维应用方面

(1)航天航空领域

近年来,中国航空航天产业发展迅速,特别是2007年中国全面启动和实施的大飞机重大专项整体配套项目,预计2020年国内航线需新增干线大型飞机1600架,价值约1500~1800亿美元;到2050年将更新干线大型飞机3000架,总价值约3500~4000亿美元。2007年,中航公司预测:未来10年内,国内支线客机还有900架的市场。大型民用飞机国产化需要大量的碳纤维增强复合材料(CFRP),这给中国碳纤维及其增强材料的发展提供了机遇。

中国人大会议中,批准了400亿美元军费开支,军机数量在上升。因此可以预计,未来几年中国飞机制造行业对碳纤维的需求将迅速增长。另外,中国现在发展太空探索科技,对高性能的碳纤维复合材料的需求也在增加。

(2)光伏产业热场材料

近年来,由于能源危机的阴影日益增大,资源性矿产价格日益上扬,因此世界各国均在探索新的清洁能源的开发。在这样的大背景下,光伏产业得以迅猛发展。自1990年以来,世界总的光伏模块的产量增长了50倍。中国国内光伏产业2000年开始起步,经过近年来的几何极数的增长,迅速在世界光伏产业市场上占据了重要地位。

高纯硅是太阳能光伏产业和信息产业的基础材料。生产高纯硅的反应炉、氢化炉、多晶硅浇铸炉、单晶硅生长炉等要使用大量的高纯、高性能热场材料。碳纤维增强碳基体复合材料坩埚与石墨坩埚相比具有更优异的性能,如表3所示,其寿命为石墨坩埚的10倍左右,而其价格仅为石墨坩埚的6~8倍左右。因此。它可以作为石墨坩埚的良好替代品,应用于多晶硅生产设备中。

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