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2018全球碳纖維復合材料市場報告
發布時間:2019-06-05      信息來源:賽奧碳纖維技術      發布人:huchunlei      點擊:

     1、前言

2018年中國碳纖維產業,幾家歡喜幾家愁,以光威復材、中簡科技為代表的服務于航空航天應用的碳纖維企業,已經展示出牢固的供應價值鏈關系和靚麗的業績單;以中復神鷹、精功科技為代表的服務于工業應用領域的碳纖維企業,在提質降耗方面持續努力,已經實現保平或利潤;以吉林化纖集團及中石化上海石化為代表的腈綸基因的原絲廠家,正在構建具備國際競爭力的原絲基地;以恒神為代表的服務于全產業鏈模式的碳纖維企業,依然在艱苦地探索中,偉大的理想如何與殘酷的生存現實去結合?以中安信+康得復材+康得碳谷為代表的、攜巨額資金高舉高打的行業新貴們,已經陷入折戟沉沙的悲境,資本對碳纖維行業漸升恐懼,亦是行業之殤。

資金可否解決碳纖維產業掙錢難的痼疾?資金可否解決碳纖維產業盈利模式問題?這個復雜的問題,如同中國足球一般,多樣的思維與觀點。竊以為,資金對不同產業的重要性是不一樣的:對于金融貿易等產業,資金是首要要素;對于簡單制造業或成熟制造業,資金是前列要素;對于復雜技術產業,資金則是次要要素,技術創新、系統化技術、產業鏈協作等的重要性大于資金。試圖僅用資金解決碳纖維盈利模式的投資者,可休矣。

復雜技術產業,是指在需求(應用)、技術、研制、表征、產品、項目管理、團隊協作及工作環境等諸方面均困難與復雜的產業,這類產業成功需要的要素是:首先,一個國家的復雜技術產業的發達程度,與該國的政治與社會文明程度成正比關系;其次,國家的科教水平是復雜技術產業的基礎,求實務真的科學精神,善于創新的科技人才、精益求精的工匠……均是復雜技術產業不可或缺的支撐;再者,具有全球視野、科學決策、務實求真及創新精神的企業家是復雜技術產業的統帥,他們是資源最優整合的創造者,任何卓越的產業政策也難以與之相媲美。今日之中國,改革依然在路上,科教體系不盡人意,這些外在環境導致的困難,只能通過企業家及產業鏈更加艱卓的努力去做內部之彌補:因習慣了模仿而失去思維能力,是中國經濟的普遍情況,企業需要重建基本的思維能力;企業家需要去學習科學決策的流程與方法,需要理解軟科學的價值;技術團隊需要引入先進理念,打破長期應試教育培養的人員的固化思維;員工更強大的培訓與管理,去糾正差不多先生與臟亂習慣;產業鏈需要更加緊密的合作,去共同打破后發劣勢,創造新應用,獲得共贏。

中國經濟之希望在于對復雜技術產業的駕馭,芯片、碳纖維無疑是其中的經典代表,市場與利潤機會毋庸置疑。彎道超車一招鮮吃遍天的投機取巧解決不了問題,只有摸清復雜技術產業的運行規律,長期地、系統化的積累,方能守得云開見明月

特別鳴謝

感謝碳纖維全行業的參與企業的高度關注與支持,大家對我們的數據與結論均作出了非凡的貢獻;感謝恒天創投公司白雪垠先生和陳宇航先生多年來不懈的支持;感謝中國化纖協會各位領導的支持;感謝中國復合材料集團前董事長張定金先生等一批業界同仁無私分享行業信息與思想。

2、全球碳纖維市場

2.1. 全球碳纖維市場需求-年份

2018年的全球碳纖維需求數據,是根據國際上公認的增長率10%這個數據計算而來的。通觀國際各主要碳纖維廠家與國際市場調研機構的年度數據,我們的數據在居中的水平上略高,這其中的差異主要來自對中國市場數據的偏差。我們統計的2018年的92,600噸比2017年的84,000噸僅增加了8,400噸。而中國區精確的數據從2017年的23,487噸到2018年的31,000噸,就增加了7,513噸,顯然,中國區的數字在全球的絕對增長中占比不合邏輯。從另一個角度,也可以證明,我們的統計數據雖然在國際同行統計中略高,但因中國因素的確定而有其客觀性。

從另外一個角度,國際主要廠家,這兩年均在擴大產能,這是對市場需求旺盛的堅強的例證。尤其是碳纖維從貴族材料平民化的產業轉化過程,越來越明顯,價降量放是新材料產業的顯著特征,低成本碳纖維技術的創新,將會極大地刺激工業領域新的需求。我們有充分的理由自信:全球碳纖維產業正邁入發展的快車道,全球碳纖維將以10-15%的速度高速增長。

2.2. 全球碳纖維市場需求-應用(千噸)

                                                           總量:92,600

如果2018年的總數據是在2017年的總數據上增加10%計算而來,2018年,整個應用分市場也沒有展現出特殊情況,均在2017年的基礎上平穩增長:

航空航天(包含軍工):2018的數據比去年增加9.4%,我們重點關注的是波音787及空客350的產能的變化,全年的對增長做出重大貢獻的是空客350,后面的航空航天分市場會詳細介紹。

風電葉片:風電市場的碳纖維需求強勁,主要依賴于風電巨頭VESTAS強勢驅動,其他風電廠家對需求的牽引還不明顯。

汽車:2017統計為9800噸,2018年的數據為10,800噸,增長10.2%;據寶馬年報:寶馬BMWi32018年的銷量為34,829輛,同比增長10.6, 帶有“CarbonCore”的寶馬725,718輛,環比上升5%。新能源汽車,尤其純電動車,輕量化是必然趨勢,然而,昂貴的輕量化加昂貴的動力電池,無疑會大幅度降低車款的競爭力。

對于其他分市場,均按照10%左右在平穩增長,后面會做詳細介紹。

2.3. 全球碳纖維市場需求-應用(美元)

                                                      總量:2,571百萬美元

全球碳纖維的銷售金額為25.71億美元,比201723.44億美元增長了9.7%,銷售金額的增長并未與銷售額的增長完全對應。這并不奇怪,在碳纖維工業應用領域,如丙烯晴原料市場無巨大變化,隨著低成本碳纖維技術的推進,碳纖維單價依然有下降的空間。

2.4. 全球碳纖維市場需求-產品(千噸)

                                                    總量:92,600

 

模量的定義:

標準模量是指拉伸模量為230-265GPa

中等模量是指拉伸模量為270-315GPa

高模量是指拉伸模量超過315GPa

小絲束(或常規絲束)1-24K(含)

大絲束:大于24K的。

上面的圖表中,中模量16,900噸及高模量1,200噸的需求中,有95%以上來自波音、空客及世界航天著名公司。我國航空航天對這兩類碳纖維的需求還非常少,數量基本是上述大餅的幾顆碎屑。然而,總有一些不知名的或新進入行業的廠家要專攻國家之所急。其中的概念炒作恐怕多于實際工作!

我們需要反復說明:目前世界4大類碳纖維品種,并無高低貴賤之分。從商業角度,蘭博基尼的市場銷量與盈利完全不能與豐田凱美瑞相提并論;即使從產業角度:標模大絲束(俗稱T300級別大絲束),其生產難度是大于中模小絲束(俗稱T800級別小絲束)。從科技創新的角度:我們希望追求更強更剛的碳纖維。對于產業及商業而言,我們需要能為企業盈利的碳纖維品種!盲目跟風,盲目追逐高性能,不僅忽悠自己,還嚴重誤導輿論及主管政府部門,對碳纖維產業形成錯誤的導向。

3、全球碳纖維供應

3.1.全球碳纖維理論產能-制造商

2018年,全球碳纖維理論產能為154,800噸,其中國際碳纖維大公司的增產情況如下:

其中根據東麗官網的數據, 2018年完成了對墨西哥的產能的擴建到10,000噸,2018的產能為20,000噸;2018年,ZOLTEK宣布在ZOLTEK的匈牙利產能的擴建,新增5000噸,到2020年,ZOLTEK總產能將達到25,000噸。

根據帝人網站新聞及年報:2018年,帝人旗下東邦公司將美國ROCKWOOD的工廠(之前并購AKZO-FORTAFIL FIBERS的工廠)碳纖維產能減少了1300噸(據說是轉向生產預氧絲),在2017年底,在美國CREEWOOD投資6億美元新建碳纖維工廠。所以,2018年,東邦的產能從13,900降低到12,600,預計明后年會有較大增長。

根據HEXCEL官網:2018年,在法國花費2.5億美元的碳纖維工廠開始運營,這是HEXCEL在海外第一條原絲線,估計產能3000噸,同時,該公司在美國三地擴產,2020預計總產能15,000噸。

其他如土耳其DOWAKSA, 韓國曉星,有產能擴大的新聞,但2018無實際增產。

3.2.全球碳纖維理論產能-區域

           總量:154,800

世界碳纖維制造版圖中,美國體現出越來越強的實力,除了波音公司等航空天公司的應用驅動,吸引日資企業到附近設廠;美國的生產要素的低成本,吸引了越來越多的碳纖維投資;而低成本的碳纖維又促進了美國汽車產業的對碳纖維的使用。

日本是碳纖維強國,但高企的生產要素,只能維持高附加值纖維品種的生產。所以,日本企業均早早布局了歐洲及美洲的生產基地。

墨西哥、匈牙利是ZOLTEK的原絲生產地,產業鏈投資吸引上加相對便宜的生產要素,讓兩個國家迅速成長為碳纖維生產重鎮。

西歐,尤其法國與德國的碳纖維生產,主要圍繞空客公司的需求。與日本類似的高企的生產要素,已經讓西歐喪失了制造工業應用碳纖維的優勢。SGL的英國生產基地,多年維持現狀,其痛處在于低成本原絲的問題,收購葡萄牙FISIPE公司,似乎對此并無明顯幫助。

臺灣的唯一廠家,臺塑集團,多年來保持了現狀,盡管這幾年銷售量步步高攀,但虧損的問題得不到有效解決,已經成為集團的雞肋事業。

中國盡管理論產能上,已經成為世界三甲,產業實際情況看,排在5名開外,這還是20來家企業的集體成果。高端應用嚴重不足、體育應用企業外遷、技術水平不高、生產要素高企,是中國碳纖維產業面臨的共同問題。

4、中國碳纖維市場

4.1. 中國碳纖維需求-年份

2018年中國碳纖維的總需求為:31,000噸,對比2017年的23,487噸,同比增長了32%,這是個超高速的增長,全行業為之振奮。其中,進口量為22,000噸(占總需求的71%,比2017增長了36.8%),國產纖維供應量為9000噸(占總需求的29%),2018年的中國市場的總體情況是:供不應求,無論是進口還是國產纖維。

201513.4%),201616.5%),201720%),201832%……我們相信:這個增長的加速度在今后幾年依然能保持。在經濟下行的大環境下,碳纖維產業已初步體現出戰略新興產業的勃勃生機。

對于國產的9,000噸銷量,對于2017年的7,400噸(注:包含前幾年的庫存銷售),真實的增長數據也在30%以上。這說明,市場對國產碳纖維的認可度有顯著提升,進口替代在穩步推進中。

深一步分析,我們可以發現:實現中國市場總需求32%增長的主要貢獻者:風電葉片用碳纖維,2018年是8,000噸(全進口),比2017增加161%,去除該品種的貢獻率,中國市場32%的增長率回落到12.3%的增長,可以說:一個新興工業應用會給碳纖維產業帶來翻天覆地的變化:時常并行,試想:如果將這個8000噸碳纖維進口替代,會對產業鏈構成多么深遠的影響?萬噸級生產企業即可誕生,當這類萬噸企業誕生時,會對現有碳纖維企業做出重大洗牌。

這是碳纖維產業的真切的魅力:快速的市場洗牌之下,您的洞見!您的鳳凰涅槃的勇氣與能力!

4.2. 中國碳纖維需求-應用

                                                            總量:31,000

中國碳纖維需求這張版圖,經歷多年的不變(體育器材的半壁江山),隨著風電葉片的需求量的迅猛增長,已經悄然在變化中。碳纖維市場的變化有別于傳統產業:碳纖維本身的變化(尤其成本)也會導致市場的劇變,所以,我們需動態的思維去認識及洞察這個市場。

體育器材依然是中國碳纖維最重要的市場,隨著更多、更深入地了解體育器材廠家,我們對這個市場的依戀應更多,后面我們會重點介紹。

風電行業,僅僅風電巨頭VESTAS一家,就會讓中國這個分市場需求每年翻番,中國風電的生產與市場均占世界半壁江山,一旦啟動對碳纖維的應用,將對世界碳纖維的產業格局形成劇烈地變革。

航空航天的數據組成是:國內航空航天及軍工應用,無人機應用,民用航空的進口碳纖維及制品,以及小部分通用航空的用量。

汽車行業,還是以汽車改裝件行業,以及為豪華車制造汽車零件的廠家的消耗為主。

4.3. 中國碳纖維需求-省份

                                                   總量:31,000

上千噸用量的省份有7家,山東與江蘇由于風電碳纖維的消耗,把長期排名第一的廣東省推到第三名。

                                      總金額:710,990千美元 

從消費金額來看,廣東依然保持第一,山東盡管碳纖維消耗量遠大于上海,但主要是低成本風電纖維,與廣東、上海一道進入億美元俱樂部。

4.4. 中國碳纖維需求-來源

                                                       總量:31,000

僅從國別來看,國產碳纖維第二年成為國內需求最大的供應商,這是中國國產碳纖維的巨大進步。但我們應該清醒地認識到:韓國對中國的出口,主要是東麗(韓國)公司的產品,墨西哥、匈牙利及美國的一部分,因東麗收購了ZOLTEK,也屬于日系產品,總計,日系依然有13,000噸左右的銷售量,依然是中國市場最大的供應商。

中國臺灣的銷量有較大幅度的增加,從2017年的4,203噸到2018年的5,598噸,主要受益于風電葉片需求的增長;

土耳其的碳纖維也保持了一定的增長,主要受益于風電葉片需求的增長。

                                   總金額:568,179千美元

碳纖維及中間材料的市場規模已經達到5.68億美元,這些年是持續高速增長的。中國國產的噸數盡管超越日本,但金額上有較大的差距。我們依然按照18美元(大約115/公斤)來核算國產碳纖維的價格,其中既考慮了高價量小的軍品纖維,也考慮了B,C等品的低價位。

2018年,對比2017年,主要來源的碳纖維的價格是走低的,盡管中國市場需求非常旺盛,這其中,8,000噸的低成本風電葉片是走低趨勢的一個主要推手。

值得提醒的是:進口關稅與增值稅的原因,讓進口的纖維增加了大約36.3%的含稅成本,所以在國內銷售中,大多數進口纖維的價格高于國產纖維。

5 中國碳纖維產業

5.1. 中國碳纖維企業理論產能

2018年,我們不統計僵尸企業(超過一年不運行,且裝置不穩定)。統計全國的理論產能為26,800噸。

A. 產能千噸以上:8家公司。中簡科技擴產千噸線一條。中復神鷹、精功科技、上海石化等公司擴建的生產線沒有在2018年建成。

B. 產能在500-1000噸之間:4家公司

C. 產能在100-500噸之間:5家公司

D. 產能在100噸以下:2家公司

26,800中,銷量大約是9,000噸,銷量/產能比為33.6%,對比去年的28.5%有提升,2018年全球的銷量/理論產能比為59.8%,去除中國因素,其他國家的銷量/理論產能比為65.3%。需要說明的是:中國整體產業的銷售/產能比較低,主要原因:一是好企業的老生產線沒有運行的經濟效益而停產,二是有些企業的生產線水平低,不能長期穩定運行。

2018年,產業集中度在加速,8家千噸級碳纖維企業的理論產能已經占到全國的86.9%,產業集中度的趨勢會越來越強。

5.2. 中國碳纖維產業新發展

光威復材,已經成為行業楷模:盈利能力強,航空航天與工業市場并舉,不僅是中國最大的航空航天市場碳纖維供應商,也已成為世界最大的工業碳纖維中間制品制造商之一,光威的民品業務快速發展,成為新的業務支撐和利潤增長點,形成了軍民品并重的健康可持續發展能力。20193月,中簡科技IPO成功過會,碳纖維行業第二家上市公司已經出現。兩家企業的初步成功,把碳纖維產業從情懷時代帶入了盈利時代,盈利將成為評估碳纖維優劣的最重要的標準。

中國工業級碳纖維原絲兩大重要基地:吉林化纖集團(吉林碳谷)在2018年實現原絲銷售超過8,000噸,同比增長60%多,實現了多個國家的批量出口,預計2019年有望實現12,000-13,000噸原絲銷售,增長迅猛;中石化上海公司在2018年啟動了3,000噸原絲及1,500噸碳化的擴建,在2019年又啟動了24,000噸(12,000噸碳纖維)的大絲束碳纖維項目,上海石化厚積薄發,如以提升效率為目標的機制改革取得重大進展后,必將迅速崛起而成為中國碳纖維重要力量。

在全球碳纖維產業中,我國的腈綸基礎非常雄厚的,由此而形成的腈綸基因的原絲也具有強大的競爭優勢。這是中國碳纖維產業可以依賴并在其基礎上形成碳纖維產業的國際競爭優勢的優質資源。

中復神鷹作為完全市場競爭中的碳纖維銷售的領頭羊,繼續在高性能小絲束碳纖維產銷上領跑全國,20192月份宣布了投資50億元、在西寧建設20,000噸碳纖維的重大擴建工程。

浙江精功集碳纖維,與吉林碳谷進行碳化與原絲分工協作,2018年新擴建一條1,500噸碳化線,2019年中即將開車運行,發展迅速。

江蘇恒神在2019年初獲得陜煤集團25億元的戰略投資,這將極大改變恒神的財務現狀,支撐恒神的全產業鏈理想繼續推進。

2018年,行業內也出現一些負面的情況,康得集團旗下的中安信陷入了財務困境,目前處于停產狀態;計劃投資500億元,6.6萬噸碳纖維的榮成碳谷項目,已經陷入停滯狀態。

還有一些企業傳出破產清算的消息。整個2018年的中國碳纖維,真應了大浪淘沙始于真金璀璨,滄海橫流方顯英雄本色

2018年,中國碳纖維發展商業模式已經基本形成:航空航天小絲束、工業用小絲束與工業用大絲束三大商業模式及發展模式已基本清晰。前兩者,有歐美日本現成之經驗借鑒,產品型號與價值鏈有固有體系,我們的任務是緊跟與縮小差距。而工業用大絲束的發展時間不長,除了低成本、大批量工業應用這個目標是明確的,其他所有均是變量:如絲束大小定義、性能定義、檢驗檢測標準、制品或基礎復材工藝、成型工藝等。可以預測的是:量身定制、規模效應及價值鏈低成本要求之下,纖維到應用的價值鏈會高度集成。三大商業模式之間的相互影響與互動將是劇烈的,尤其是大小絲束的高性能技術與低成本技術的融合,將成為業界重要的潮流。

6 全球碳纖維復合材料市場

6.1. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-年份

樹脂基碳纖維復合材料的需求量,根據纖維在復材中65%的比例計算的,建立一個規模概念。

6.2. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-應用(千噸)

總量:129.5千噸

6.3. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-應用(10億美元)

                                                                             總金額:139億美元

2018年,樹脂基復合材料的主要收入,依然是航空航天,其中,波音、空客與美國的軍用航空航天占據絕大部分市場。然后近幾年,航空航天軍工復材收入比例呈現逐步下降的趨勢,從2016年的73%2017年的70.1%,降低到2018年的69.7%。其主要原因是,其他應用市場的需求數量更快的增長。

航空航天軍工的復材工藝環節也比較復雜:從預浸料、自動鋪帶鋪絲、熱壓罐、裝配,每個環節的各類檢驗手段。這些均在碳纖維基礎上,增加了很多附加值。

而其他工業用復材,復雜的工藝及價值增加,就會增加成本與限制使用規模,所以,發展低成本的復合材料工藝至關重要。對比風電,汽車復材不僅有低成本要求,還需要高節拍、自動化的制造工藝,經濟的維護要求等,其應用難度可想而知。

6.4. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-區域(10億美元)

                                          總金額:139億美元

從碳纖維復合材料市場的分布看:歐美、日本依然是強國,獲取了碳纖維復合材料產業最大的收入,這方面,其他國家與之的差距還非常大。

亞太地區,主要是中國大陸,中國臺灣與韓國。這個區域的基礎的應用是體育器材,鞏固與發展體育器材、在航空航天軍工、風電、汽車、壓力容器等方面做出更大的發展,在全球復合材料收入中多分一杯羹,這是亞太區域的重大課題。

碳纖維復合材料作為戰略新興產業,歐美日本均不會像傳統產業一樣去做產業轉移。這是發達國家的命根子,是先進制造業的基礎。所以,借鑒為輔、自主發展,就成了必然的選擇。在全球碳纖維的發展歷程中,從來就沒有一家企業因為全套引進生產線而獲取成功的,利用雄厚資本、便宜生產要素與市場機遇、引進生產線就印錢的時代已亡;全球碳纖維的發展歷程中,沒有一家可以不經歷多年和海量工程經驗的積累,就可以取得成功的先例,這個行業沒有破空而出的新星,只有多年磨礪中閃耀的淚與汗水;在全球碳纖維的發展歷程中,也沒有什么彎道超車的傳奇故事發生,卓越及超越只能依靠一步一個腳印的更多的踏實與艱辛,絕大多數媒體報道的碳纖維的超英趕美的神奇故事,大都是摻水或忽悠;在全球碳纖維的發展歷程中,更沒有受惠于后發優勢,反而,因各國對技術的嚴控及產業價值鏈的牢固,后發劣勢愈加顯著。中華民族從來沒有因缺乏聰明靈巧吃過小虧,卻因這個而屢屢欲速則不達

6.5. 全球樹脂基碳纖維復合材料需求-制造工藝

                                                   總量:142.5千噸      

樹脂基復合材料成型工藝,每年均有大量的工藝創新產生,無論是樹脂配方,纖維形態,預成型方式,層合方法,固化方式,均可以做出創新。復合材料成型工藝,概括而論:將一維纖維固結成三維形狀的過程。

以預浸料為材料、以自動鋪放為層合工藝、以熱壓罐為固結工藝的航空航天復合材料工藝是基礎,其核心優勢是高纖維含量均勻浸潤低孔隙率,體育器材及超豪華汽車依然繼承了這類成型工藝的核心優勢, 同時根據產品特點及成本要求發展了模壓、氣囊模壓等工藝。總體上,這類都屬于預浸鋪放工藝類,占全球工藝數量的40.1%

纏繞與拉擠,是復合材料的經典工藝,其主要優點是工藝簡潔,從原料到制品,一步到位;主要缺點是只能制作回轉體及型材,不能制造型面復雜的結構。纏繞工藝的重大發展方向是:從濕法工藝到干法工藝,采用絲束預浸帶做纏繞,具有很多優勢:更大的纖維力學性能的釋放、精密纏繞利于進一步減重,纏繞設備工作速度高,工作環境整潔等,唯一的缺點是成本較高,隨著用量的增加及技術的進步,絲束預浸帶/公斤完全可以達到碳纖維/公斤的成本,這將推進各類氣瓶的迅猛發展。弧形拉擠工藝及更多拉擠思想工藝的發展,將是低成本工藝的重要方向。

今后幾年,低成本復合材料成型工藝將是行業的發展重點,任何碳纖維的批量應用,均需要低成本碳纖維與低成本復合材料工藝的并行,只有大幅度地提升性價比,增加系統及全壽命周期的減重效益,才是規模應用的王道。

6.6. 中國樹脂基碳纖維復合材料需求-應用(噸)

                                                                           總量:47,692

本章內容是根據國內企業需求,新增的一項內容,其主要目的是給行業一個總量的概念。國內的碳纖維復合材料行業的產量不足50,000噸,在材料行業,是個極小的行業,但在新材料行業,算是初具規模的產業。

更為可喜的是:碳纖維復合材料產業的發展迅速,這幾年均是兩位數的高速增長,而且,增長率在逐年增加,今年已經達到30%的超高增長率。

體育復材是經典應用,復材的產量為20,769噸;這兩萬噸碳纖維復合材料(體育領域稱之為碳素材料)無疑是支撐體育器材的最廣泛、最強大的先進材料。

風電復材是超級新星,復材的產量已經12,307噸,我們預計,在20192020年,風電復材會超過體育器材,成為最大的分市場。

6.7. 中國樹脂基碳纖維復合材料產值-應用(億元)

                                                                              總金額:195.35億元

2018年,全國的碳纖維復合材料的產值為195.35億元。

體育器材的產值為66.88億元,請注意,這些只是復合材料的產值,基本可以看成是預浸料的產值。而不是體育器材的產值,體育器材的產值(按OEM價格),應該為這個數字的3-4倍,200-270億元的規模。

航空航天復材的產值,我們是按結構件來估算的,大約有107億元人民幣產值。

風電市場,我們是根據拉擠板和織物來估算的,大約有13.19億元的產值。

6.8. 全球碳纖維復合材料需求-不同基體(10億美元)

                                                                            總額:172億美元

需要特別說明的是:碳碳不屬于樹脂基,是碳基復材,為了便于統計,我們之前一直把碳基復材算到了樹脂基類別。

其他如陶瓷基、金屬基或混雜基體,因為數量很少,我們暫時不做詳細統計。但我們需要去關注一些新的動向:比如碳纖維氈本身或與一些基體結合后,在能源領域的廣闊潛在應用。

熱塑復材在2018年同樣是熱點領域,國際展覽會上,也有很多熱塑碳纖維產品展出,不少業界朋友也在咨詢這個材料的前景。我們的觀點如下:

目前產業領域的主要熱塑復材,依然是短切碳纖維增強塑料,還有一部分長纖維增強塑料;連續碳纖維增強塑料,主要是航空航天、運動鞋底、高檔人工骨骼及筆記本外殼。

先不論連續碳纖維復合材料的市場應用前景,首先:目前能批量銷售的、帶熱塑漿料的碳纖維品種就極少;其次,熱塑性預浸料的技術也非常復雜,要做好類似熱固預浸料均勻的樹脂含量及品質絕非易事;另外當前熱塑預浸的制造成本也會遠高于熱固性預浸料;后續的成型加工,除非做加強筋,要成型復雜零件,絕不只是模壓就行。

7 復合材料應用發展趨勢

7.1. 航空航天應用市場

市場的發展趨勢如下圖:2018年對碳纖維的需求量為21,000噸。

 

航空航天市場的分市場份額(噸)如下圖:

商用飛機對碳纖維需求驅動是巨大的,2018年,根據波音及空客的官網信息,波音的復材飛機B787交付145架,與2017年的136增長了6.6%,而空客的復材飛機A350XWB交付了93架,比201678架增加19.2%。所以,商用飛機碳纖維的用量增加主要來自空客。

2018年,俄羅斯航空出現西方碳纖維復合材料斷供的新聞。俄羅斯采用的是干絲鋪放預制體+整體RTM的工藝。

7.2. 體育休閑應用市場

體育休閑市場十年來的需求發展情況如下,2018年的需求量為14,300噸。

 

體育市場的分市場份額如下:

體育器材的OEM(ODM)與自主品牌建設

OEMOriginal Equipment Manufacture)原始設備制造商,含義是定牌生產,俗稱代工,其主要特征為只負責生產,技術與品牌在別人手上;與之相似的ODMOriginalDesign Manufacturer)原始設計制造商,也是定牌生產,擁有技術能力,可以同時為多個品牌提供產品。

中國碳纖維體育器材產業,OEMODM的模式存在,由于品牌的缺失,如同其他領域一樣,也存在代工的痛點。在遵守現有的商業規則之下,在尊重品牌價值之下,我們能否找到一條新思路,去舒緩或化解代工的痛點。

中國無疑是世界體育大國,從近幾年全國各地的馬拉松賽,可以看到群眾體育的勃勃生機。這不僅是健康中國所必須的,其中也孕育著巨大的經濟潛能,國家在體育產業發展十三五規劃中明確提出了3萬億的目標以及打造一批具有自主知識產權的體育用品知名品牌

在政府助力企業的品牌建設方面,北京大學光華管理學院符國群教授在其品牌建設中政府的作用文中提到:我國處于從計劃經濟向社會主義市場經濟過渡的轉型階段,市場機制在諸多領域尚未成為基礎性資源配置手段,由此決定政府一方面需要改革現有機制體制,讓市場在更大程度和更廣泛領域發揮其主導性作用,另一方面政府要保證此一轉型過程平穩有序。在發展我國品牌過程中,雖然企業是主體,但政府不能缺位。政府的作用主要體現在5個方面,一是營造良好環境;二是為品牌建設搭建公共服務平臺;三是引導社會資源向品牌企業集聚;四是在區域品牌建設和原產國形象改善方面發揮獨特作用;五是維護我國企業和品牌在境外的正當權益。

關于碳纖維體育器材的品牌助力工程,我們認為:首先碳纖維是國家重要戰略材料,其產業鏈與應用是國家相關產業政策支持的重點。而體育器材在碳纖維的成長中發揮著不可替代的作用,卻極少得到產業政策的惠顧,今天依然生存的碳纖維體育器材企業是從千軍萬馬中搏殺出來的優秀企業,他們只需要一類特殊的產業政策:就是品牌的助力。

沒有任何一個材料在競技體育器材中,能與碳纖維復合材料所展現的神奇所媲美。如同人類利用碳纖維探索宇宙與深海,人類也在利用碳纖維去探索體能發揮的極限。碳纖維器材是科技奧運的完美展示。所以,國家及優勢區域的體育主管部門在助力品牌的過程中,也助力了科技,科技+品牌,一個崇高的國家形象!

7.3. 風電葉片應用市場

2018年,低風速風場和海上風電共同推進了葉片的大型化發展,進一步推動碳纖維在風電領域持續高速增長。VESTAS已經成為全球碳纖維產業最大的用戶,且增長迅猛。

根據彭博新能源財經公布的"2018年全球風電整機制造商市場份額排名”:

從市場需求方面:

2018年全球新增陸上及海上風電裝機容量分別為45.4GW4.3GW,其中中國繼續領跑全球風電市場,2018年中國市場新增裝機總容量為21GW(包含19.3GW的陸上及1.7GW的海上風電裝機),全球市場占比42%

從市場供給方面: 

Vestas2018年陸上風機新增裝機容量高達10.09GW,以22%的全球陸上風電新增市場份額遙遙領先。金風科技成為2018年全球第二大陸上風電整機制造商,2018年全球陸上風電市場份額為15%;10大全球整機制造商中,中國制造商囊括一半席位。

VESTAS對碳纖維的應用是否會給行業帶來示范效應?中國風電同行的回答是:關鍵看中國碳纖維產業的成本競爭優勢。目前,VESTAS基本掌握了全球最低成本的碳纖維資源(大約13-14美元/公斤),然而,這些碳纖維一旦進入中國,需要支付大約32.7%的關稅與增值稅。另外加上VESTAS專利保護的拉擠板粘接梁帽的低成本復材技術,中國現有的預浸料鋪放技術或織物灌注技術,在復材成本上難于與之抗衡。中國風電產業面臨因低成本碳纖維及復材工藝缺失而失去競爭力的潛在風險。

風險從來與機遇并行,中國現有的碳纖維復合材料產業基礎,是具備開創新一代低成本碳纖維梁帽的可行性的。這需要風電行業更大的擁抱創新的胸懷與勇氣!

7.4. 汽車應用市場

碳纖維在汽車中的應用前景,是碳纖維復合材料及汽車界爭議最大的。我們有如下的基本看法:

1. 碳纖維在汽車領域的應用,歷史已經非常悠久,從F1賽車到超豪華轎車,其中,除了輕量化等先進性指標,成本也是重要考量因素,小批量(數千臺以下),復合材料的制造成本小于金屬零部件。

2. “節能減排,綠色環保是人類長期的主題, 到現在,這個已經不是一個口號,是一個越來越重要的成本,綠色是需要支付社會成本的。從碳排放碳美元,這個已經變成復雜的問題,所以這個綠色的成本是動態的,非經濟因素的決定力更大,比如取消燃油汽車的國家政策,并非只從能源及經濟角度考量。

3. 任何一個汽車企業,均需要評估全壽命周期的輕量化效益,減重所產生的綜合效益,是否可以覆蓋減重所需的成本。如果這個賬算不過來,做的產品就難以有市場競爭力,汽車企業就不能生存。輕量化效益與綠色成本關聯性極大,這就讓輕量化效益的評估難以量化。

4. 碳纖維復合材料本身就處于嬰兒期,尤其在汽車領域,更如此。人類在新能源汽車領域,也處于嬰兒期。讓兩個嬰兒去展望他的婚姻幸福問題,這幾乎是無解的。唯有自由開放的市場,可以去解決碳纖維與汽車的成長與批量結合的問題。

5. 有一點是確定的,碳纖維嬰兒與新能源汽車嬰兒,各自好好強身健體、茁壯成長。才有聯姻及幸福婚姻的可能。我們是贊賞BMW的前瞻與勇氣,但不能否認他們與SGL童養媳婚姻的失敗。

7.5. 壓力容器應用市場

壓力容器,尤其是燃料電池所需的氫氣瓶,是2018年及未來的熱點。日本企業主要的氫能源、氫經濟,極大地刺激了中國與世界。為了推廣氫燃料汽車,豐田公司開放了所有相關的專利,供全世界免費使用,其目的是形成一個新的行業標準。

35MPa70MPa的氫氣瓶,在豐田等日資企業的大力推廣下,已經有成為世界標準的趨勢。在日資碳纖維助力之下,這個推廣力度會愈發強烈。

氫氣瓶的核心技術,除了金屬閥門及各類傳感器之外,主要是輕質內膽材料及成型,以及外層高效、低成本碳纖維及纏繞成型。對于采用塑料內膽,大多數歐洲專家頗有微詞,認為在全壽命周期內,塑料內膽不能完成功能,存在安全隱患。我們也沒有日本的塑料內膽的測試結論,無法做出判斷,但是,相信高分子材料或者高分子內膽做金屬鍍層處理,應該可以解決這個問題的。

氫氣瓶的外層纏繞,可能會對碳纖維及其復合材料產生一個革命性的影響:首先是用量,一款50萬臺的燃料汽車就需要大約30,000噸,3款汽車就能消耗掉2018年全球的碳纖維需求。其次是成本,如此大的數量必然會讓汽車公司對碳纖維及復合材料工藝的成本嚴苛控制,同樣,如此大的數量也會促進碳纖維產業的科技進步,尤其是低成本制備技術;再者是成型效率問題,現有的濕法纏繞設備,需要在材料形態與效率上進行革命性的創新,才能滿足批量氫氣瓶的需求。

7.6. 混配模成型應用市場

混配模成型(Molding& compound)嚴格講,不是一個應用市場,而是對工藝的描述,但由于這些工藝橫跨的應用多,所以,把它歸類成一個應用,便于說明。混配(compound)是指非連續碳纖維增強塑料,主要包括短切增強和LFT。玻纖D-LFT在汽車領域的廣泛應用證明了這種復合材料形態的優勢。模成型(Molding)主要是指片狀模塑料Sheet Molding Compound-SMC,團狀模塑料Bulk Molding Compound-BMC。由于回收碳纖維的加入,讓這些非連續形態的,已經非連續形態加連續形態的混合結構,展現出一定的發展空間。

不同于玻璃纖維非連續復合材料(這已經是應用非常廣泛的品種)。碳纖維非連續復合材料形態,尤其是SMC,要想獲取更大的應用,需要在工藝上做出重大創新,大幅度提升性能,才有可能與玻纖的同類產品有性價比,或者滿足玻纖同類產品基本難以實現的承力結構件。這才有碳纖維SMC的更廣闊的應用空間。

理論上:碳纖維的取向及富樹脂缺陷,是決定碳纖維SMC性能的主要因素。如果簡單借用玻璃纖維SMC的現有制備工藝,都很難解決上述兩個問題。尤其是樹脂很難像預浸料一樣可控、均勻地浸潤微纖維,纖維與樹脂的分布的不均勻,就會導致材料在某些區域存在為數不多的纖維及太多的樹脂。這類缺陷就阻止了復合材料性能的提升。

7.7. 建筑應用市場

本領域是一個廣泛意義的建筑,不僅包括我們通常意義的建筑,也包括了建筑機械、橋梁、隧道及工業管道等,復合材料的應用主要有如下幾個領域:

1.建筑橋梁的補強:這是碳纖維應用的經典市場,由來已久,目前主要是通過用織物及樹脂,對老危建筑進行現場粘貼的方式,或者用拉擠板材現場夾固的方式來實施。這個領域的頑疾是行業管理的不規范,魚龍混雜,以次充好。

2.藝術型建筑的主體結構建筑是一種凝固的藝術,追求藝術效果,通常需要先進輕質結構材料的支撐。

3.建筑機械:建筑機械的手臂隨著摩天大樓的發展而伸長,到一定長度,金屬材料的比剛性問題就出來,就只能用比剛性超高的碳纖維復合材料。

4.橋梁:橋梁的拉索的復合材料化,全球絕大部分大型橋梁建設在中國,但中國的創新研發能力又比較弱,歐美日本研發能力強,又鮮有施展機會。

5.抗震防震建筑:國外經驗證明:利用碳纖維復合材料加固后的房屋具有良好的抗震防震效果。日本這方面做得很好,而且效果顯著(強烈地震后的人員傷亡率極低)。這方面,我國還有巨大的差距。

6.管道:油氣管道、市政管道,經過多年的運營,已經多次產生嚴重事故,而碳纖維復合材料是管道修補的最佳材料之一。我國還無相關標準與廣泛應用。

7.8. 碳碳復材應用市場

2018 年,碳纖維在碳碳復材領域是平穩增長的:

剎車盤市場:國際的主要企業是:法國的Messier-Bugatti 公司、美國的Honeywell 公司、B.F. Goodrich 公司、Goodyer 公司和英國的Dunlop 公司。中國的飛機剎車盤主要有中航飛機股份有限公司西安制動分公司、博云新材、西安超碼等廠商。飛機剎車盤市場平穩增長,同時,國內高鐵的剎車盤市場開始啟動。

航天部件:主要企業是國內航天的相關院所,碳碳復合材料以其優異的性能成為大型固體火箭喉襯、發動機的噴管、擴散段,端頭帽等的首選材料。

 熱場部件:國際企業是德國的SGL公司,日本的東海碳素公司等;國內從事碳碳復合熱場材料的單位包括西安超碼、航天睿特、博云新材、中南大學、南方搏云等。這個領域在2018年,以及2019年市場情況均很好。

 預制體是碳碳復材重要的制造環節,國內的主要企業是:中材科技南京玻璃纖維研究院、江蘇天鳥高新技術有限公司、天津工業大學復合材料研究所、江蘇飛舟高新科技材料有限公司。由于上述三大應用市場的增長,預制體企業的生意均很好。

7.9. 電子電氣應用市場

在電子電氣領域,碳纖維復合材料通常以三種方式進入應用的。

1.短切碳纖維增強塑料:主要利用了其防靜電、電磁屏蔽及力學增強的特點。主要應用產品有復印機、打印機、數碼相機、數據傳輸電纜接頭等。江蘇澳盛嚴兵總認為大約有3000噸的需求。

2.長碳纖維增強塑料(LFT:對比短纖維增強塑料,LFT的力學性能更佳,所以,主要用于力學性能要求高的結構,或對力學性能和電性能均有要求的部件上,日本東麗的LFT在電子電氣領域長期處于壟斷地位。

3.連續碳纖維增強復合材料:主要用于輕薄筆記本的殼體。目前,如聯想X1顯示器外殼,戴爾XPS13碳纖維惠普SPECTRE的底板,均是碳纖維復合材料制成。輕薄型筆記本每年大約有5000-6000萬臺的銷量,目前主要采用的材料是鋁合金和鎂鋁合金,碳纖維復合材料只占據較小的市場份額,大約有600-700萬片。該領域一直有熱塑與熱固之爭,聯想采用了熱固預浸料織物,而惠普采用了熱塑預浸織物。

4.連續碳纖維纏繞復合材料:在高速永磁電機轉子的護套,通常是碳纖維纏繞而成,這需要精密的大張力纏繞與固化后的維持張力。

7.10. 船舶應用市場

目前,船舶領域對碳纖維的需求主要是:競賽類船舶、超豪華游艇、高速客船及軍事用途的船舶。

1.競賽類船舶:由于有超高的輕量化效益,據說是每減重1公斤,相當于1萬美元,所以,把碳纖維復合材料用到了極致。除了傳統的船體,桅桿,帆布采用了超薄碳纖維預浸料與超薄芳綸預浸料結合,以提升空氣動力。固定桅桿與帆布的繩纜也變成了碳纖維拉擠棒,以提升整體空氣動力結構的剛性。

2.超豪華游艇:超豪華游艇是頂級富豪的海上玩具,為了打造獨特性,也大量采用了碳纖維復合材料,以體現其科技含量與價值。

3.高速客船:在經濟發達區域的海上交通,人們需要有高速船只,以提高交通效率。如同陸上的綠皮火車過渡到高鐵。對于傳統的鋼鐵船體,要實現高速的動力成本就很大,所以,對輕質復合材料的選擇就是必然,而玻纖復合材料的結構剛性,不能滿足高速的需求,所以,碳纖維船體結構成為選擇。

4.軍事船舶:軍事船舶有很多種類,只是對于一些特殊的功能需求的地方,需要碳纖維復合材料。軍事船舶的關鍵是性能,而不太關注運行成本。所以,在軍事船舶中的結構件中,還只有極小的特殊船只需要碳纖維復合材料。

7.11. 電纜芯應用市場

2018年,我們統計的全球需求是1000噸:

國際上,主要是美國CTC 公司及其國際的授權生產的合作伙伴,該公司從2001年開始研發,2005年開始推廣ACCC的商業化應用。目前該公司在全球有四個主要的戰略合作伙伴:北美的General Cable , 中東巴林的Midal,歐洲比利時的Lamifil以及中國的遠東電纜(上述信息來自CTC官網)。

除了CTC體系在華廠家,中國的主要廠家是中國電力科學研究院,中復碳芯電纜科技有限公司,華北電力科學研究院與河北硅谷的合作,遼寧省電力公司與哈玻院的合作。

中復集團前董事長張定金先生認為:我們中國的碳纖維電纜大概有5萬公里的水平,中復碳芯公司2018年鋪設的碳纖維電纜就超過5000多公里。全球碳纖維增強復合材料芯材鋁導線帶來的碳纖維應用量2016年約100噸,2017年上漲到350噸,目前國產碳纖維已基本實現了批量掛網應用。據我們了解到的信息: CTC在非洲和亞洲做了很多布局,未來五年碳纖維電纜有比較大的爆發。

7.12. 軌道交通應用市場

2017年初,應當時唐車一位領導要求,我們對全球的軌道交通的復合材料應用做了一份報告,主要有兩個結論:350公里的高鐵的單位乘客的能源消耗,已經與飛機類似;一輛四輪驅動的寶馬汽車的重量是297公斤/乘客,商用飛機是446公斤/乘客,而TGV752公斤/乘客。高速列車的減重空間巨大。如果廣泛采用碳纖復材,有望在高速列車實現180公斤/乘客。另外,軌道交通的減重,對于路軌的建設成本,也會有大幅度減少。由于軌道交通的輕量化經濟效益顯著,所以,碳纖維復合材料有巨大的發展空間。

 

              資料來源:中車青島四方股份公司副總工程師丁叁叁PPT

丁叁叁總工認為:軌道交通復合材料的前景巨大,會有幾十萬噸的規模。這對于碳纖維產業,當然是個喜訊。

如同碳纖維在其他應用行業面臨的難題:首要是應用方自主設計能力建設問題。是否吃透了結構的各類情況下的負荷,是否對安全系數的把控有足夠經驗。在航空復材應用之初,我們設計的碳纖維復合材料結構比鋁合金還重。所以,設計是龍頭。中車集團具有集中力量辦大事的優勢,如能建設一個面對復合材料公開競爭的平臺,吸引更多資源參與軌道交通復材的研發,這會加速應用過程。

任何材料的發展,都有一個規律,就是應用越多,生產規模越大,性能與品質就提升快,成本就降低快,碳纖維復合材料也不例外。所以,我們的應用方,千萬不要坐等國產碳纖維的品質提升與成本降低,今天需要去牽引碳纖維的成長,明天碳纖維及復材會助力應用的更大發展。

8 觀察與思考

2018年到2019年,國際形勢風云變幻,尤其是中美關系以及中國與美國西方盟國的關系變化,對碳纖維產業也形成了一定的影響。其中,最顯著的變化是:在碳纖維裝備出口方面的收緊,一些核心設備的出口許可證申請難度變大,周期變長;一些輔助設備從自由出口到最終用戶聲明或管控。隨著美國對華關稅的普遍增加,中國碳纖維產業融入國際產業鏈的步伐將放緩或受阻。國家相關部委也在緊密布置卡脖子項目及重大短板裝備等相關工作。

碳纖維的卡脖子及重大短板裝備

芯片問題,讓國人深刻感受到卡脖子的痛苦。相比之下,通過多年的努力,碳纖維領域基本解決了卡脖子問題。各種型號的碳纖維基本都有制備能力,盡管性能品質的穩定性方面與國際先進水平依然有不少差距,我們處于從有到優的階段。

大多數用戶對國產碳纖維最大的抱怨是產品穩定性不好,讓大家用得提心吊膽。而穩定,對碳纖維產業來講,是一個無所不包的系統工程,涉及到原料、工藝、裝備、操作、管理等方方面面的工作。其中,工藝裝備是核心內容之一,目前國內原絲紡絲線、原絲卷繞機,碳化線上的恒張力重型放卷紗架、預氧化爐、高低溫碳化爐、超高溫碳化爐、碳絲卷繞機,大部分為進口設備。有些廠家甚至是整套生產線全部進口。

通過復雜的管制手續,用高昂的代價采購回來的設備,實際使用效果并不如人意。通過多年使用進口設備絕大部分碳纖維企業發現:某些進口設備設計水平低、制作粗糙、使用不安全,市場已經摒棄了一些國外廠家的產品。另一方面,雖然大多數設備,制造品質優良,但工藝適配性差,能耗及氮氣損耗大,并沒有為用戶提供設備高昂價格所應對應的先進性價值

反觀日本歐美主要碳纖維廠商,他們均采用自主工藝技術、自主裝備技術、設備廠家量身定制的模式。在國內,在工藝裝備中下了苦功夫的企業,比如光威、中簡、中復神鷹等,運營成本可控,效益也領先于其他企業。行業發展歷史表明只有自己掌握了工藝及裝備技術,才可能發展出有國際競爭優勢的碳纖維產業。

攻克碳纖維裝備的本土化,通常會經歷幾個階段

初級階段是仿制進口設備,價格大幅度降低,實踐證明,這個對于碳纖維企業的意義并不大,因為設備的使用成本遠遠大于設備價格,模仿只是照貓畫虎的過程,達不到進口設備的性能與品質;另一方面,能上碳纖維項目的企業都不差錢,決策者有花錢買安全、買免責的思想。 

中級階段是逐步熟悉了碳纖維的制備工藝與操作要求,根據用戶的工藝,對設備做出局部創新。由于歐美日本碳纖維巨頭對工藝技術的嚴格保密,這些國外的裝備廠家對工藝的掌握也是一知半解,反而,他們從與中國碳纖維廠家打交道中,學到了更多的工藝知識與經驗,以改善他們的裝備。這個過程中,工藝革新裝備的意義非凡,這個過程,很多裝備的設計更多是經驗的范疇。要么有工藝及裝備經驗豐富的專家指導,要么花大量時間與資本金積累經驗。這個階段,中國碳纖維用戶面臨著大量時間與資本金的困境,進口設備相對是個捷徑,進口設備更多的實戰機會,與國產設備的技術優勢更明顯。眾多國內裝備企業舉步維艱,逐步退出了碳纖維行業。

高級階段是碳纖維生產商在工藝上做出重大創新,與裝備廠家緊密配合,為這個特定的工藝量身定制裝備。這其中,工藝是主帥,裝備是先鋒,裝備廠家與工藝首先要有共同語言,同時還需要有廣博的裝備知識與經驗,去設計工藝所需要的反應條件。同時還要有強烈的成本意識,用簡潔的手段去實現同樣的功能。

彎道超車與走捷徑,最終會讓行業付出代價。當因為許可證延遲而工程項目受阻時;當工藝革新,面對昂貴的進口設備不敢改動時;當進口設備出了故障、心急如焚地等著外商來處理時。無數高大上碳纖維企業的慘痛教訓說明:真技術不是花錢能買來的,它需要長期、持續的積累過程,即使是國際一流專家的支持,也不能去掉這個積累過程,只是加速積累過程而已。一步一個腳印,像傻子一樣堅守與積累的國產裝備公司,我們相信會得到豐厚的回報。

碳纖維產業的數十家的經驗證明:對于高科技產業或復雜技術產業,妄圖通過進口全套裝備就能掙資本的模式是行不通的,這是簡單制造業或成熟制造業或可完成的。碳纖維不光是性能與品質的競爭,還有成本的競爭,裝備折舊與能耗是碳纖維產業名列前三的重大成本,這與裝備均有直接的關系。一些企業在決定進口成套設備時,既沒有進入超額利潤特殊市場的機遇,又沒有創新的超高性能纖維產品,這類企業,在決策時,就已經被判了死刑。

一切危險都伴隨著機遇,在國際環境惡化的條件下,我們沒有更多的選擇,加大力度促進碳纖維重大短板裝備的國產化,經過3-5年的積累,經過數條生產線的驗證與經驗積累,不光可以為中國碳纖維企業的后續發展提供有力的裝備保證,還能培養出幾家優秀的裝備企業,這顯然是一件幸事。

中國碳纖維產業的走向

從本市場報告的諸多數據,我們可以看到碳纖維產業正在騰飛的影子,也看到了碳纖維產業重新洗牌的危與機。如同當年數碼相機清除了膠卷產業,智能手機快速毀滅了傳統手機,市場與技術,對這個洗牌的作用孰重孰輕?或許是交織起來的巨大能量。碳纖維產業也有類似的可能。

從碳纖維的發展歷史,尤其是經典的市場:航空航天與體育器材,基本是不溫不火,穩步發展的,在波音787與空客350出現之前,碳纖維產業也低迷了不少年,兩個大用戶出來后,碳纖維價格曾經一飛沖天,是現在市場價格的5-10倍。今天,我們可以肯定地講:碳纖維的價格不可能再有大幅度增長的可能,因為丙烯腈價格或短暫的市場供給,小幅漲價是正常的,但總體的趨勢:價格一路下行,是不可阻擋的趨勢。

早些年,在國內,碳纖維用量超過100噸的復合材料,是大用戶,接近1000噸的是巨大用戶,國際上也如此。除了波音與空客,上千噸的客戶微乎其微。這幾年,通過早期的積累,利用拉擠板粘接新工藝,VESTAS迅速成為世界最大碳纖維用戶。從國內的情況看,VESTAS的碳纖維拉擠板的供應商,光威復材,江蘇澳盛,基本是跳躍式發展,短短2-3年,已經成為數千噸的大用戶,可以猜測:這兩家公司已經不滿足千噸用戶的現狀,目標是盡快成為萬噸級用戶。這些變化之巨大,是半個世紀碳纖維的發展難以想象的。

十多年前,中國碳纖維工業初期,一些企業,打出萬噸級的目標,行內人士只是把這個當口號,喊口號的人也感覺牛吹大了點。今天,作為一直在自由市場打拼出來的中復神鷹,宣布了20,000噸的擴產計劃,光威據說準備在內蒙建設10,000噸碳纖維。整個市場并不覺得驚訝,很正常。兩家嚴肅認真的企業,是應該發展到這個階段了。

東麗旗下的ZOLTEK,近幾年不停地擴大在墨西哥與匈牙利的大絲束產能,從2017年宣布,到2020,在ZOLTEK發展了近三十年的15,000噸的基礎上新增了10,000噸。而這個10,000噸的擴產只用短短三年時間,這在碳纖維歷史上也是第一次。

國內外的巨大變化:無論是市場應用,還是產業本身,正在孕育著一個深刻的變革,碳纖維與工業應用正在高度結合并孕育巨大的能量,這個能量將會對碳纖維產業及該工業產生革命性變革,或洗牌的效應。這個效應對中國會產生怎樣的變化呢?

對于中國碳纖維產業,這個能量會帶來如下可能的變化:

A. 碳纖維產能排名的激烈變化,面對工業應用的碳纖維廠家會迅速成為排名靠前的企業。傳統排在前列的企業,很快會掉隊;

B. 行業都會迅速集中,除了受航空航天市場庇護的企業,其他中小產能的企業會倒閉、出局;

C. 3-5年內,至少誕生5家萬噸級碳纖維企業;

D. 這些碳纖維巨頭不再需要強大的營銷團隊,以大用戶銷售為主,小客戶需上門求貨;

E. 具有強大腈綸基礎的企業,只要自己不出大錯,會迅速成為行業的王者;

F. 產業鏈會有更清晰的分工與合作,比如原絲與碳化、預浸料、中間制品,各鏈條企業集中獨特優勢,爭先做大為首要任務,不再做產業鏈整合。

G. 產業鏈之間的戰略聯盟。產業鏈中的其他企業,既無獨到技術,又無戰略聯盟保護的,一定倒閉出局。

對于與碳纖維結合的工業應用部門,我們不敢揣測,但我們可以肯定地是:這些工業應用單位會嚴重意識到碳纖維這個材料的戰略意義,感受到這個戰略是可能決定自身產業生死命運的。當意識到這個意義,他們會與碳纖維企業主動結成戰略聯盟,以獲得碳纖維優先或較低價的供應的權利。同時可以預測地是:一旦碳纖維成為該工業部門的標準,而沒有提前做戰略布局的企業,很可能會在3-5年,從這個行業出局。歷史總會重演:當年的柯達膠卷與諾基亞,幾乎在如日中天的狀態下倒下的。

我們需要走自己的發展道路

近些年,碳纖維行業有一個可喜的變化:大家不是特別關心日本碳纖維企業怎樣了,美國碳纖維企業有什么新技術或新發展了。更多的關注是,怎么把自己的企業做好,做出特色來。有三個方面原因:第一,隨著專業知識與經驗越多,對國際大廠的傳言有了平和的心態,這個領域沒有神仙,都是凡人,他們的成功故事我們也可能實現;第二,別人家的孩子始終是別人的,我們需要是培養自己的孩子,碳纖維領域有足夠大的市場應用空間,有足夠多的技術變革、甚至洗牌的可能。只要做好產品品質與成本,我們就能獲取很好的回報。第三,碳纖維領域中,超英趕美放衛星故事也越來越少了,偶爾有報道,也沒法形成熱點了。碳纖維產業自身及社會對碳纖維的認識,均在走向平靜與思想成熟的路上。

平靜與思想成熟來自于多年深耕產業的自信,思想成熟是既不妄自尊大,也不妄自菲薄。成熟思想是開拓創新的基礎,跟隨了世界碳纖維巨頭數十年,今天,我們有基礎去探索我們自己的發展道路。

首先在碳纖維的應用領域,當前,全球碳纖維最高附加值的市場是航空航天軍工市場,中國的這個領域的應用量還有待提升,目前還只是個小幾百噸的市場,與美國及歐洲上萬噸的市場不能比擬。但是,我們的體育器材是占世界80-90%的份額;我們風電生產與市場,基本占世界半壁江山;我們的高鐵及其他軌道交通,經過近10年火箭式發展速度,生產與市場基本占世界的60%的份額;新能源汽車,中國也是世界發展最快的國家…….

就以風電行業為例,2018年,VESTAS占世界陸上風電份額的22%,消耗碳纖維大約22,000噸。中國生產占全球的50%左右,簡單估算,如果中國企業也效仿VESTAS,開始批量使用碳纖維,中國起碼可以貢獻50,000噸的新增市場。而通過數十年的應用積累,2018年的中國碳纖維需求僅為31,000噸。中國所有的風電葉片企業,均公認碳纖維梁帽的技術優勢,唯一問題是:碳纖維成本高,復合材料成型工藝成本高。

中國是否有條件解決碳纖維及復合材料的成本問題呢?不光有,而且還可能比國際風電巨頭目前的方案更低。首先,我們的基于腈綸大工業的原絲是有國際競爭優勢的;其次,隨著我們對碳化技術的熟悉與創新,完全有可能開發出全新的低成本碳化技術;中國有能源豐富及成本低廉的西北腹地;中國的復合材料工業有相當的基礎,從業的學術技術人員是全球最多;樹脂的生產與成本也無短板,復合材料的設備開發也有基礎。我們缺什么呢?我們風電葉片的自主設計能力需要增強,材料與結構是可以相互彌補的;要鼓勵風電企業的創新和創新風險的免責;要理解碳纖維行業規模降低成本與提升品質的規律,與碳纖維企業一道進入良性循環。當年,VESTASZOLTEK合作做碳纖維預浸料之初,據當年參與預浸料的國外朋友回憶,從來沒有見過如此低劣品質的碳纖維,最終,他們做出了可用于風電的預浸料。在風電巨大合同的支撐之下,ZOLTEK提升了規模,降低了成本,還提升了品質,成為現在風電葉片的設計標準。

從碳纖維在風電梁帽的工藝看,最早是預浸料,后來發展成厚重織物的整體灌注,幾年前,VESTAS 采用了拉擠板,用灌注工藝膠結拉擠板成為梁帽。成為目前性能最優、成本較低的主導工藝。這些均是發展過程,碳纖維風電梁帽的復材成型技術不會停滯,依然會飛速發展,毫無疑問,存在著比拉擠板粘接更優、成本更低的工藝技術,有待相關技術人員去研發。新的工藝技術是什么,我們不能預測,但有幾個特點是可以預計的:

A. 碳纖維廠與葉片廠的直接對接,集成整合中間環節;

B. 碳纖維成型風電梁帽的成型時間更快,碳纖維零損耗;

C. 纖維的直線度接近于拉擠板,保持高的力學性能;

D. 消除粘接的缺陷隱患,一體化成型;

E. 需要風電專用碳纖維,而非從現有的碳纖維中選用。無論是葉片的負荷特點,還是巨型葉片的大規模、高效率成型。

F. 成型工藝的高度機械化與自動化,降低人工成本;

G. 整個碳樑的成本有望在現有碳樑基礎上降低30-50%

上述的思路,也可應用在對碳纖維有巨大需求潛力的其他應用領域,如氫氣瓶、軌道交通、新能源汽車、建筑補強、體育器材等。如此之下,碳纖維、復合材料及應用形成良性互動;如此之下,碳纖維產業才可能在自己創造的應用生態環境中、去創新創造,為全球產業奉獻價值;如此之下,才能打破僵局,把現有的產業放大十倍、百倍、千倍….. 這才是我們夢想中的碳纖維產業,這才匹配這個二十一世紀人類發明的最偉大的材料的身份,這才是一代材料,一代制造的真實內涵,這才是中國制造中國創造的應有路徑!

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