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碳纤维行业研究报告 [复制链接]

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  中国大陆碳纤维主要依赖进口,有效产能不足。在海外龙头技术封锁和价格战等多方面打压下,国内碳纤维产业发展缓慢。我国碳纤维行业的发展历程可以分为三个阶段:


  1)奠基阶段:我国的碳纤维几乎与日本同时起步,年,中国石油吉林石化开始采用PAN原料研制碳纤维,但是因为缺乏相应的科学知识和组织,没有取得实质性的进展,与此同时,美日等国家将其视为战略物资,实施技术禁运,这也导致我国碳纤维的研发止步不前。


  2)起步阶段:年,原国防科委主任张爱萍将军开始主持碳纤维研发工作,先后组织了二十多名科研和企事业单位,组成原丝、碳化等五个专业组。但由于知识产权归属问题没有得到妥善解决,各部门之间的利益难以协调,进展速度缓慢。在此之后的80年代中期,我国也陆续尝试走引进开发之路,但均以失败告终。


  3)发展阶段:年,两院院士师昌绪提出要大力发展碳纤维产业,这引起了政府的重视,至此我国开始采取措施大力支持碳纤维领域的自主创新,在、计划中也将碳纤维作为重点研发项目。年国内碳纤维行业企业仅有10家,合计产能仅占全球产能的1%。年,以国有企业为代表的企业开始进入碳纤维行业,但大部分企业在核心关键技术上还无任何突破,无论是生产线的运行还是产品质量,都极不稳定。


  一、国内需求旺盛:风光氢等领域需求爆发,中国引领全球


  中国碳纤维需求量快速增长,增速领先全球。年国内碳纤维需求量仅为1.7万吨,仅五年就增长逾3倍,年达到了4.9万吨,国内碳纤维需求实现连续3年超过30%的增长,远超过全球市场增速。伴随下游应用领域的扩大和发展,中国或将成为全球主要碳纤维消费国,碳纤维需求有大幅增长的空间。


  碳纤维在新能源领域(风、光、氢)的需求迎来快速增长。体育需求占据着我国下游应用的30%,需求量保持稳步增长;航空航天虽然用量不高,但单价远超出其他领域,未来随着军工开支有望稳步增长。近年来碳纤维因其良好的性能广泛应用于风电叶片、光伏硅晶热场材料(碳碳复材)、缠绕复合材料储氢气瓶等,显著受益于新能源行业增长。


  二、轻量化的稳健需求


  体育休闲领域是最早的碳纤维大规模应用领域。年,日本东丽公司与美国UCC进行技术合作,并于年工业生产PAN基碳纤维T,率先实现工业化量产(1吨/月)。在年之前,碳纤维的主要需求集中在美国军工大订单。年后,日本东丽公司率先生产了一系列一系列日常体育用品,比如鱼竿、高尔夫球杆、网球拍等。碳纤维鱼竿质量减轻一半,尽管价格贵了4倍,但市场需求旺盛。年,日本川崎球拍为了弥补了日本人在网球运动中力量的劣势,实现球拍的%碳纤维化,使得操作更加轻便。随着全球休闲体育风尚的崛起,日本东丽抓住时代机遇,快速抢占市场,不断深入碳纤维在各个领域的应用,成为全球最大的碳纤维制造商。


  体育休闲是中国碳纤维行业的根基。当前全世界体育休闲,都集中在中国,体育休闲领域,中国市场碳纤维的需求占到了全球的90%。尽管目前市场已趋近于饱和,但未来随着GDP稳健增长和消费水平提高,预计体育休闲领域需求增长有望保持5%左右。


  航空航天对减重需求迫切。飞行器的运动速度高,过载大,对材料强度和变形有严格要求;且能够减少重量,就能够增加有效载荷,降低飞行成本。据估计,商用飞机每减重一公斤,一年就能节约0美元的燃料;远程火箭、太空飞船每减重一公斤,就能节约1万美元的燃料。因此高速飞行领域对材料重量锱铢必较,对价格敏感度相对较低。


  碳纤维在航空航天领域应用广阔,部分机型已达90%。以战斗机为例,自20世纪70年代至今,复合材料的应用范围已从最初的尾翼拓展到机翼、前机身、中机身、整流罩等多个部位。以美军为例,年,F14A碳纤用量仅有1%,而以F-22和F35为代表的第四代战斗机上用量达到24%和36%。,英国的台风战机(EF)复合材料用量达到40%左右,其中全机表面的70%采用碳纤复材。而碳纤维在波音等机型中的碳纤维复合材料在战机的应用与日俱增。


  航空航天领域所用碳纤维单价高。从全球碳纤维需求来看,尽管航空市场(尤以民航为甚)受疫情冲击严重,需求量下降20%,但是,由于其所用材料的高价格,它仍然是收入规模上最大的一个部分。


  三、行业质变:供给优化遇到需求爆发,替代全面加速


  伴随技术突破和需求爆发,碳纤维行业迎来优质发展期。首先,小丝束和大丝束碳纤维先后实现技术突破,尤其是大丝束碳纤维的低成本优势,使得碳纤维在工业领域规模放量成为可能;其次,国内风光氢等新能源需求迎来快速增长,企业产能利用率提升,进一步带来成本下降,因此促进了碳纤维替代应用的全面加速。过去几年头部企业单位成本下降显著,验证了技术突破和需求旺盛下供给曲线的下移。


  日美企业遥遥领先,但国内企业快速追赶。年全球碳纤维总产能约为17万吨,其中仅东丽一家就达到5万吨,无论是大丝束市场或是小丝束市场,均被日美企业瓜分。但近几年我国碳纤维企业有效产能快速扩张,改变了行业长期以来“有产能而无产量的现象,进口比例持续下降。年行业产能利用率仅为15%,年提升至51%。


  技术突破叠加规模效应,碳纤维行业供给曲线下移。过去几年头部企业的单位成本下降显著,进一步验证了技术突破和需求旺盛下供给曲线下移。可以看到,相对于大丝束,小丝束碳纤维龙头企业成本更早迎来下降。

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