■ 中国化工信息中心咨询事业部 徐季璋

    导言：

    碳纤维（Carbon Fiber），是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。碳纤维技术主要掌握在日本企业手中，虽然中国碳纤维行业近年来发展速度较快，但仍存在开工率不高、应用较低端、产业发展结构不平衡等问题。中国碳纤维复合材料未来需求前景乐观，且国产产品替代空间大，建议国内碳纤维企业提升自身竞争力，抓住国防军工、民用航天、新能源汽车等领域的发展机遇。

    碳纤维，新材料领域“皇冠上的明珠”

    碳纤维是一种含碳量在90%以上的新型纤维材料，密度比铝低，强度却高于钢铁。在已经量产的高性能纤维中具有最高的比强度和比模量，并具有耐腐蚀、耐高温、耐摩擦等一系列优异的性能；是国家发展国防军工与国民经济的重要战略物资，广泛应用于国防军工、航空航天、体育休闲、交通运输、能源装备、建筑补强等领域。

    按原材料分类，碳纤维可分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，其中PAN基碳纤维综合性能最好、生产工艺相对成熟、应用最广、品种最多，产量占全球碳纤维总产量的90%以上。

    按丝束大小分类，在相关技术标准中K表示碳纤维单丝的数量，1K代表一束纤维丝中包含1000根单丝，1K、3K、6K、12K和24K被称为小丝束，48K、60K、80K、120K及以上则称为大丝束。

    按力学性能分类，中国已于2011年颁布了《聚丙烯腈（PAN）基碳纤维》（GB/T 26752-2011）国家标准，将碳纤维分为高强、高强中模、高模、高强高模四种。

    全球碳纤维的生产起步于20世纪60年代，21世纪初其生产工艺技术已经成熟。目前日本是全球最大的碳纤维生产国，相关技术主要掌握在日本东丽、日本东邦、日本三菱等公司手中，这几家企业所生产的碳纤维在质量和数量方面均处于世界领先地位。我国碳纤维行业起步基本和日本同步，但在基础研究、产业化生产方面进展较为缓慢，国内掌握核心技术并实现稳定规模化生产的企业较少，同时国外长期对我国进行技术封锁，国内碳纤维产品进口依存度较高。

    全球碳纤维消费快速增加，应用向工业和民用领域扩大

    碳纤维行业发展初期主要应用于国防军工和航空航天领域，经过50余年的发展，生产技术的进步促使碳纤维生产成本下降，低成本碳纤维推动其应用领域向工业领域和民用领域扩大，全球碳纤维产业迈入发展的快车道。2014-2019年，全球碳纤维消费量由5.4万吨增长至约10.2万吨，年均复合增长率达到13.6%，预计未来全球碳纤维需求仍将保持10%-15%的高速增长。

    从全球市场的下游应用来看，碳纤维消费量在风电叶片领域占比24%，航空航天领域占比23%，体育休闲领域占比15%，汽车领域占比12%，其他领域占比26%。碳纤维复合材料需求超过一半来自工业领域，特别是在风电叶片和汽车领域的使用场景越来越多；体育休闲领域占比不到20%，且呈现逐年下降的趋势。

    中国碳纤维行业发展迅速，但问题突出

    2010年后，中国碳纤维行业快速发展，产能迅速增加，目前国内碳纤维理论产能达到2.68万吨，千吨以上规模企业8家，总产能仅次于美国和日本。

    虽然在产能规模方面可称为全球碳纤维大国，但中国碳纤维产业仍存在“有产能，无产量”、下游应用较低端、产业发展结构不平衡等问题。

    【1】“有产能，无产量”

    2019年中国碳纤维行业理论开工率约为45%，虽然较2018年的34%有所提升，但距离海外的65%-85%仍有较大差距。国内企业缺乏自主技术的积累，产业化技术提升受限、装备国产化能力不足，在工程化技术的制约下我国碳纤维单线规模小、成本高。目前国内碳纤维企业中，仅有能力生产航空航天用产品的企业尚能盈利，其余大多数处于亏损状态。高端产品技术尚未完全突破，低端产品价格没有优势，国内碳纤维企业生产技术亟需突破。

    【2】下游应用较为低端

    中国碳纤维复合材料应用较低端，主要的应用领域仍是体育休闲和风电叶片；在民用航空、汽车交通等中高端领域的应用成熟度仍旧较低。国内碳纤维行业上下游协同创新不足，生产企业缺乏下游市场的引导，下游复合材料企业不会用、不敢用。

    【3】产业结构发展不平衡

    中国碳纤维企业集中度较低，产品同质化严重，装备与产品技术水平参差不齐，行业难以形成统一的检测与标准体系。一方面，行业竞争激烈，企业生存面临严峻挑战；另一方面，研发实力难以集中，企业有资金却没有技术优势，不利于碳纤维复合材料的创新发展。

    中国碳纤维复合材料具有良好的市场环境与发展空间

    中国碳纤维复合材料未来需求前景乐观，且国产产品替代进口产品空间大，国内碳纤维复合材料市场存在很大发展空间。随着中国军机升级换代、国产大飞机量产及新能源汽车行业发展升级，预计未来国内碳纤维复合材料需求量增速将超过15%，进入碳纤维复合材料行业具有良好的市场环境和发展空间。

    【1】我国军机升级换代促进高端产品需求

    随着军机越来越先进，碳纤维复合材料在军机中的使用比例越来越高，如美国F-22和F35战机碳纤维复合材料使用比例高达24%和36%。中国军机的升级换代将促进国内高端碳纤维需求。一方面，中国战机碳纤维复合材料使用比例逐渐提升，J-20使用比例已达到20%；另一方面，中国仍有三成作战飞机为二代作战飞机，未来二代作战飞机将逐渐退役并被新型战机替代。在中国制造2025中，碳纤维被列入战略材料，到2025年高性能碳纤维基本实现自主保障。

    【2】国产大飞机量产带来大量需求

    首架C919客机于2017年5月5日完成首飞，六架试飞机已全部投入试飞工作，截至2018年2月，C919累计获得28家客户815架订单，计划于2021年取得适航证并首架交付。除此之外，中俄正在联合研制C929宽体客机，C919机身中碳纤维复合材料使用比例约为12%，C929有望超过50%。国产大飞机的量产将带来新的碳纤维需求。

    【3】新能源汽车将是潜力较大的领域

    随着汽车轻量化的发展，碳纤维复合材料的应用逐渐增加，对提高纯电动汽车的续航里程起到较为重要的作用。碳纤维复合材料除了可以制造更轻的车身结构外，也可以用于制作氢能源汽车的高压储氢罐，未来高压储氢罐或将成为碳纤维复合材料增长最快的市场之一。

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