06.10 “黑色黃金”碳纖維:國產化替代需求迫切,行業迎高速發展機遇

▌碳纖維材料前景廣闊,全球市場需求旺盛

碳纖維是由有機纖維在1000°C以上裂解碳化形成的含碳量高於90%的無機纖維,碳纖維呈黑色,其質輕、強度高,同時具有易於成型、耐腐蝕、耐高溫等多種優良性質,已經被廣泛應用於軍工、航空航天、體育用品、汽車工業等諸多領域。

“黑色黃金”碳纖維:國產化替代需求迫切,行業迎高速發展機遇

由於碳纖維材料具有質輕、高強度、高模量的優異性能,使其在航空航天、風電葉片、工業材料、汽車製造和體育休閒用品等領域具有極高的應用價值,因此碳纖維被稱為是21世紀的“黑色黃金”。

“黑色黃金”碳纖維:國產化替代需求迫切,行業迎高速發展機遇

據中國產業信息網統計,2011年全球碳纖維需求量為4.41萬噸,2016年全球碳纖維需求達到了7.65萬噸,年複合增速11.6%,預計到2020年需求量將達到11.2萬噸,複合增速將保持在10%左右。

2014年全球碳纖維市場的需求區域分佈顯示,北美需求佔比36%,歐洲佔比27%,日本佔比20%,其他國家佔比18%。

就2016年全球碳纖維需求分佈領域而言,風電葉片領域佔比23%,航空航天領域佔比22%,休閒體育領域佔比16%,汽車領域佔比12%,四者合計佔比73%。百度搜索“樂晴智庫”,獲得更多行業深度研究報告

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由於具有質輕、高強度的屬性,碳纖維在航空航天領域有廣泛應用。

碳纖維相對於鋼或鋁,減重效果可以達到20%至40%,在航空航天領域,主要應用於飛機的結構材料(佔飛機重量的30%左右),因此綜合來看碳纖維的使用能使飛機重量減輕6%至12%,從而顯著地降低飛機的燃油成本。

在航空航天領域,碳纖維最早用於人造衛星的天線和衛星支架的製造,同時因其耐熱耐疲勞的特性,碳纖維在固體火箭發動機殼體和噴管上也得到了廣泛應用。

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2020年汽車領域對碳纖維需求量有望達到1.1萬噸,年複合增長率將保持在5%左右。

隨著環保標準標準趨嚴以及低碳生活方式的大力提倡,節能減排已經成為了汽車工業的重要研究課題。

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2020年風電葉片領域的碳纖維需求量將達到2.7萬噸,未來的增長率將維持在10%左右。

2020年體育休閒領域碳纖維的需求量將達到1.4萬噸,年複合增長率在3%左右。碳纖維複合材料在高爾夫球杆、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、釣魚竿和自行車等體育休閒產品中廣泛應用。

據估計,全球每年的高爾夫球棒的產量約為3400萬副,消耗碳纖維2000噸左右,主要產自美國、中國、日本和中國臺灣省;全球碳纖維釣魚竿的產量約為每年2000萬副,消耗碳纖維2000噸左右;網球拍框架的市場容量約為每年600萬副,需要碳纖維700噸左右。碳纖維在其他體育項目的應用還包括冰球棍、划船、賽艇、衝浪器械等。

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碳纖維複合材料成為鋁合金的潛在替代品,市場空間廣闊。

隨著產業發展的逐步成熟和成本的不斷下降,未來在民用領域的巨大潛力將逐步釋放。

碳纖維復材憑藉輕質、高強、高模、耐高溫、耐腐蝕等一系列優異的綜合性能,可用於替代金屬及合金類材料,其中以鋁合金為主要替代領域。

▌碳纖維行業發展六十載,全球產能高度集中

從碳纖維的發展歷史來看,第一款現代意義的碳纖維產品是美國科學家於1959年研發的Thormei-25粘膠基碳纖維,同年日本科學家發明了第一款PAN基碳纖維。

1967年日本東麗成功研製出了T300PAN基碳纖維,就此奠定了公司在碳纖維領域的行業龍頭地位。

1969年,日本東麗公司又率先研發出了由特殊單體共聚而成的PAN基碳纖維原絲,生產出當時最高強度和模量的碳纖維。

日本企業在上世紀80年代先後研發出了T800、T1000等高性能碳纖維,至今掌握著生產高性能碳纖維的核心技術,佔據著全球主導地位。

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2016年全球碳纖維理論產能13.9萬噸,東麗、帝人東邦、三菱、西格里、卓爾泰克五家企業的產能佔據了全球的60%以上。

東麗(3402.T)是最早生產碳纖維的行業龍頭之一,目前是世界上第一大碳纖維生產商,不僅產量和銷量位居第一位,而且掌握著世界高端碳纖維需求市場份額,引領行業持續發展。

帝人東邦是全球第二大碳纖維製造企業,在全球各地佈局碳纖維及其複合材料生產基地,帝人東邦自2012年實現業務重組後碳纖維板塊的盈利能力不斷增強。

三菱麗陽是世界上唯一同時生產PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維的企業,其碳纖維材料與三菱化學控股集團的多種產品業務板塊形成了巨大的協同效應,使碳纖維在汽車製造領域的應用具有顯著的優勢。

西格里是全球最大的碳石墨及相關材料供應商,擁有從碳石墨產品到碳纖維及複合材料在內的完整產業鏈佈局,其碳纖維材料在風電、軍工和汽車輕量化領域需求強勁,使其盈利能力不斷增強。

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▌碳纖維行業技術壁壘高,國產化替代需求迫切

國外龍頭企業引領了全球碳纖維的產品與技術,由於碳纖維行業的技術壁壘極高,我國的生產技術不穩定,無論是產能產量還是產品的性能指標都遠遠落後於國際龍頭。

2016年我國碳纖維理論產能雖然達到2.4萬噸,但實際有效產出只有3600噸左右,產能利用率僅有15%。與此同時,中國碳纖維的需求量由2011年的0.93萬噸增長至2016年的1.96萬噸,年複合增速達16%,國內碳纖維的需求持續增長。

目前中國碳纖維80%依賴國外進口,但由於碳纖維軍民兩用的特性,難以從國外進口高性能的碳纖維產品,進一步加劇了碳纖維的國產化需求,進口替代是國內碳纖維產業發展的主要動力。

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發展高端製造業,國內未來碳纖維需求巨大

國內碳纖維的需求增長迅速,行業發展空間廣闊

在全球節能減排的壓力下,我國民航局在十三五節能減排的規劃中指出:到2020年,民航運輸綠色化、低碳化水平顯著提升,建成綠色民航標準體系,行業單位運輸週轉量能耗與二氧化碳排放五年平均比“十二五”下降4%以上,行業運輸機場單位旅客吞吐量能耗五年平均值較“十二五”末下降15%以上。

飛機在飛行過程中耗油量非常巨大,這主要的原因在於自身重量很大,因此一定的重量減輕,可以起到良好的減排效果。碳纖維等複合材料是比較理想的輕量化材料。

我國自主生產的大飛機C919機身的15%採用了樹脂基碳纖維材料,這是民用大型客機首次大面積使用這種材料,在同等強度下,它的重量比傳統材料輕80%,疲勞壽命更長。由於大規模採用先進材料,C919整體減重7%左右。

“黑色黃金”碳纖維:國產化替代需求迫切,行業迎高速發展機遇

未來十年內,大型民用飛機的國產化需要大量碳纖維增強符合材料的支撐,這給我國碳纖維產業的發展提供了重大機遇。

根據我國2016年民航統計公報,2016年我國民航飛機共2096架,按照年均複合增長率7%計算,到2020年我國民航飛機數量將達2747架,當年新增179架,將為碳纖維行業帶來高增長。

新能源汽車輕量化對碳纖維及其複合材料需求潛力大。車身輕量化是節能減排重要途徑,這給碳纖維及相關複合材料帶來了巨大機遇。

在全球汽車領域,2013年寶馬i3率先把碳纖維應用於量產車。隨後世界主要汽車主機廠都在碳纖維領域大舉投入,如奔馳與東麗成立合資企業,通用與帝人成立合資企業,福特,奧迪,大眾,蘭博基尼等也紛紛與碳纖維生產企業開始合作。

在國內,光威復材、康得新等多家企業也爭相佈局碳纖維產業鏈,推動碳纖維產業化和行業應用。

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隨著國家對新能源汽車的大力支持,新能源汽車的產銷量出現快速增長,從2011年的8000餘量,增加到2016年的50萬輛,年複合增長率達到128%。但新能源汽車由於電池模塊能量密度小,相同功率的新能源汽車質量較傳統燃油汽車質量重15%以上,因此新能源汽車對於輕量化有著更迫切的需求。

大功率風電葉片加速輕量化,進一步增加碳纖維需求。風能是清潔、可再生能源,全球多個國家和地區鼓勵發展風電產業,未來全球風電裝機仍將有較高增長。

“黑色黃金”碳纖維:國產化替代需求迫切,行業迎高速發展機遇

▌國內外企業規模差距大,碳纖維近年獲國家政策大力支持

目前,日本、歐美等國的碳纖維企業產能普遍在10000噸/年以上,而國內規模較大的均在產能都在千噸級別,很多企業不足千噸。

碳纖維生產的高技術壁壘,以及高額的資金投入,使得整個市場行業集中度非常高。全球真正具有碳纖維研發和生產的企業數量不多,而且集中在歐美和日本等國家。

國內外碳纖維企業的規模差距大是目前客觀存在的問題,因此,自“十二五”以來,國家不斷積極引導碳纖維產業發展。“十三五”期間又連續發佈各項文件指標,重點發展高性能結構材料以及先進複合材料,鼓勵積極發展軍民共用特種新材料,加快技術雙向轉移轉化,促進新材料產業軍民融合發展。

最終預計到2020年,新材料產業規模化、聚集化態勢發展基本形成,突破複合材料領域技術制約,建成與我國新材料產業發展水平相匹配的工藝裝備保障體系,最終建成較為完善的新材料標準體系,形成一批有國際影響力的新材料企業。(國海證券:代鵬舉,陳博)獲取更多行業完整報告請百度搜索“樂晴智庫”。


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