碳纖維專題報告：看多碳纖維裝備制造-看多民用碳纖維產(chǎn)業(yè)

碳纖維專題報告：看多碳纖維裝備制造_看多民用碳纖維產(chǎn)業(yè)

1.中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)和國際先進(jìn)水平存在較大差距

碳纖維是由聚丙烯腈，或?yàn)r青、粘膠等有機(jī)纖維在高溫環(huán)境下裂解碳化形成的含碳量高于90%的碳主鏈結(jié)構(gòu)無機(jī)纖維。其中，以聚丙烯腈（PAN）基為基體的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)良，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，產(chǎn)量約占全球所有碳纖維總產(chǎn)量的90%以上。

碳纖維具備出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和最高的比模量的纖維，具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、高模量、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕、耐疲勞、耐高溫、膨脹系數(shù)小等一系列其他材料所不可替代的優(yōu)良性能。

碳纖維是世界各國發(fā)展高新技術(shù)、國防尖端技術(shù)和改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)先導(dǎo)，是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中最主要的發(fā)展方向之一。同時具有明顯的軍民兩用特征，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防現(xiàn)代化建設(shè)具有非常重要的基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性和決定性作用。

1.1.發(fā)達(dá)國家主導(dǎo)了碳纖維的技術(shù)演進(jìn)

日本三大巨頭強(qiáng)勢壟斷，美、德緊隨其后。日本東麗一直以來是全球碳纖維制造的霸主，壟斷波音公司碳纖維的供應(yīng)，2020年，東麗與東邦、三菱在全球丙烯腈基碳纖維銷量市占率達(dá)50%以上。

在碳纖維小絲束市場，東麗、東邦和三菱合計占據(jù)了全球小絲束碳纖維名義產(chǎn)能的70%以上，占據(jù)壟斷地位。美國緊隨其后，美國赫氏擁有40多年美國軍機(jī)開發(fā)應(yīng)用碳纖維的經(jīng)驗(yàn)，2020年赫氏與美國氰特銷量的市占率達(dá)到12%。

在碳纖維大絲束市場，日本東麗收購美國ZOLTEK后成為全球大絲束碳纖維的領(lǐng)頭羊，日本三菱也開始加大大絲束碳纖維的投入。德國SGL公司緊隨其后，2020年的銷量全球市占率達(dá)到23%。

1.2.存在新冠疫情，全球碳纖維仍維持3%的增速

2020年，全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能約為17.17萬噸。從區(qū)域角度來看，美國是產(chǎn)能最多的國家，運(yùn)行產(chǎn)能達(dá)3.73萬噸，占2020年全球碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能的22%；中國大陸位居第二，運(yùn)行產(chǎn)能為3.62萬噸，占比為21%；日本位列第三，運(yùn)行產(chǎn)能為2.92萬噸，占比為17%。由于技術(shù)不成熟，中國的碳纖維開工普遍不足，其他國家和地區(qū)的開工率則維持在相對較高的水平。2020年，全球碳纖維的需求10.69萬噸，同比增長3%。考慮到存在新冠疫情的沖擊，潛在需求增速遠(yuǎn)高于這一水平。

碳纖維的分類方法較多，可以根據(jù)原料進(jìn)行分類，也可以根據(jù)工藝路線或者產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行分類。為了聚焦本報告的論述內(nèi)容，我們選擇按照產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行分類。按照每束碳纖維中單絲根數(shù)，碳纖維可以被分為小絲束（1K~12K）碳纖維和大絲束（24K~480K）碳纖維。

早期小絲束碳纖維以1K、3K、6K為主，逐漸發(fā)展出12K和24K。小絲束碳纖維工藝控制要求嚴(yán)格，生產(chǎn)成本較高，一般用于航天軍工等高科技領(lǐng)域，以及體育用品中產(chǎn)品附加值較高的產(chǎn)品類別，主要下游產(chǎn)品包括飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚桿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍等。

大絲束產(chǎn)品性能相對較低但制備成本亦較低，因此往往運(yùn)用于基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。

需要強(qiáng)調(diào)，西方國家對我國實(shí)施嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)的碳纖維主要是小絲束碳纖維。

根據(jù)林剛的估計，2020年全球大絲束產(chǎn)品的需求占比48.3%，比2019年提高了6.1個百分點(diǎn)。需求快速增長的核心原因有三點(diǎn)，首先，風(fēng)電的需求快速增長，根據(jù)林剛的估計，2020年風(fēng)電的需求同比增長20%。其次，航空航天的需求增速有較大下降，由于新冠疫情沖擊，航空航天的需求增速降低了30%。最后，由于大絲束產(chǎn)品供不應(yīng)求，也有部分小絲束產(chǎn)品合股替代。但是整體看，“十四五”期間，大絲束產(chǎn)品的份額仍然會穩(wěn)步擴(kuò)張。

航空航天、風(fēng)電、體育休閑以及汽車是目前碳纖維最重要的幾大應(yīng)用領(lǐng)域。這四大應(yīng)用領(lǐng)域約占碳纖維總消費(fèi)量的70%。不過，需要強(qiáng)調(diào)指出，航空航天用碳纖維約占碳纖維消費(fèi)量的15%，但是貨值占比則為37.7%。根據(jù)廣州賽奧碳纖維技術(shù)股份有限公司林剛的估計，2020年全球風(fēng)電領(lǐng)域碳纖維的消費(fèi)增速估計在20%，壓力容器（主要是燃料電池領(lǐng)域）的消費(fèi)增速在20%，由于單晶硅熱場材料的猛增，碳碳復(fù)材的全球消費(fèi)增速則接近80%。展望未來，風(fēng)電、汽車、壓力容器和碳碳復(fù)材依然是最具前景的幾大應(yīng)用領(lǐng)域。航空航天用碳纖維則是碳纖維產(chǎn)業(yè)競爭的制高點(diǎn)。

1.3.高增長、高對外依存度是中國碳纖維的特點(diǎn)

根據(jù)林剛的估計，2020年中國碳纖維的總需求約4.89萬噸，雖然有新冠疫情的沖擊但是仍然保持了29%的增速。實(shí)際上，“十三五”期間，中國的碳纖維需求增速一直維持在兩位數(shù)以上。受益于下游應(yīng)用的打開，“十四五”期間中國的碳纖維需求增速可能仍然維持在一個非常高的增速水平，林剛估計，21年的需求增速可能不低于20年。不僅如此，中國的碳纖維也一直維持著高對外依存度，2020年中國的碳纖維進(jìn)口量3.04萬噸，約占總需求的62%，同比增加了17.5%。

“十三五”期間，國產(chǎn)碳纖維技術(shù)取得長足的進(jìn)步。由于較多國產(chǎn)碳纖維企業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破，產(chǎn)線存在運(yùn)行及產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題。國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)業(yè)“有產(chǎn)能，無產(chǎn)量”的現(xiàn)象初步得到緩解。2020年，中國大陸的碳纖維運(yùn)行產(chǎn)能為3.62萬噸，國產(chǎn)碳纖維的銷量達(dá)到1.85萬噸，同比增長53.8%，“十三五”期間的平均產(chǎn)量增速30%。部分企業(yè)，比如中復(fù)神鷹,裝置開工率基本超過90%。

2.中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來重要發(fā)展契機(jī)

碳纖維具有明顯的軍民兩用特征，所以，西方國家對我國碳纖維，尤其是小絲束碳纖維產(chǎn)業(yè)，實(shí)施嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。

我國碳纖維的產(chǎn)業(yè)發(fā)展可以上溯到上世紀(jì)60年代，但是直到2000年中國仍未實(shí)現(xiàn)碳纖維的規(guī)?；a(chǎn)。國防軍工用于結(jié)構(gòu)材料的高性能碳纖維幾乎全部依賴國外產(chǎn)品。經(jīng)過近20年的合力攻關(guān)，國內(nèi)的碳纖維也只是初步解決了有沒有的問題，成本控制、高端產(chǎn)品開發(fā)和發(fā)達(dá)國家存在較大的差距。

不過需要注意，隨著“雙碳”政策的落地，國內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來黃金時刻。風(fēng)電、電動汽車、氫能、光伏等領(lǐng)域都是中國有比較優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)，也是國家重點(diǎn)扶持的產(chǎn)業(yè)。相關(guān)領(lǐng)域的碳纖維需求增速較快，市場容量較大，并且本土企業(yè)基本實(shí)現(xiàn)了相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)突破。如果能抓住契機(jī)，國內(nèi)的民用碳纖維產(chǎn)業(yè)有可能實(shí)現(xiàn)反超，進(jìn)而帶動高端碳纖維產(chǎn)品的突破。

2.1.中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)有完備的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)

與西方國家的發(fā)展歷程不同，中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)模式屬于典型的官產(chǎn)學(xué)研一體化的發(fā)展模式。

中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)研究可以上溯到上世紀(jì)60年代，中國科學(xué)院長春應(yīng)化所李仍元先生和沈陽金屬研究所張名大先生在1962年就已經(jīng)開展碳纖維研究工作，但是直到2020年仍未實(shí)現(xiàn)碳纖維的產(chǎn)業(yè)化，并且由于久攻不下，國內(nèi)的研究單位信心不足，避而遠(yuǎn)之，研發(fā)處于最困難的低谷時期。

304專項設(shè)立后，千頭萬緒，進(jìn)展不順。這種背景下，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研和分析，專家組提出了“十五”304專項在戰(zhàn)略目標(biāo)和運(yùn)行機(jī)制方面進(jìn)行大幅度的調(diào)整，主要包括：明確PAN原絲作為突破口；設(shè)立PAN碳纖維獨(dú)立考評機(jī)制；構(gòu)筑共享公用的表征測試平臺；建立了戰(zhàn)略調(diào)研、專利和技術(shù)信息共享機(jī)制；形成以企業(yè)工程化研發(fā)為核心的體系。

不僅如此，中國政府注意到碳纖維相關(guān)基礎(chǔ)性研究嚴(yán)重滯后和薄弱，必須提前布局聚丙烯腈碳纖維的重大基礎(chǔ)科學(xué)問題研究。先后設(shè)立了多輪973專項，從事相關(guān)領(lǐng)域的研究。

在相關(guān)團(tuán)隊持續(xù)不懈的努力科技攻關(guān)的基礎(chǔ)上，我國高性能纖維制備科學(xué)技術(shù)與應(yīng)用技術(shù)取得了重大突破，從完全依賴進(jìn)口、無法制備出合格的T300級碳纖維的極為窘迫尷尬狀況，到2005年底，中國基本實(shí)現(xiàn)了CCF-1級（相當(dāng)于日本東麗T300）碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，并且開始向國防工業(yè)供貨。

目前，中國已經(jīng)建立起CCFM-550（M55J級）、CCF-4（T800級）、CCF-3（T700級）、CCF-1（T300級）的聚丙烯腈碳纖維制備技術(shù)研發(fā)(噸級試驗(yàn)線)、工程化(百噸級中試線)和規(guī)模產(chǎn)業(yè)化(千噸級生產(chǎn)線)較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)初具系統(tǒng)、規(guī)模應(yīng)用格局初步形成，不但解決了國產(chǎn)高性能碳纖維“有無”問題，有效緩解和基本滿足了國防建設(shè)對結(jié)構(gòu)材料用國產(chǎn)高性能碳纖維極為迫切的需求，而且迫使日美等國家不得不把中國作為一個對手認(rèn)真看待，大幅度降低碳纖維價格來與國內(nèi)企業(yè)進(jìn)行競爭。

2.2.外部環(huán)境倒逼國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)升級

西方國家限制我們發(fā)展主要是小絲束碳纖維，相關(guān)領(lǐng)域存在嚴(yán)格的技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)。對于工業(yè)領(lǐng)域用碳纖維，西方國家一直利用其先發(fā)優(yōu)勢，在價格上打壓本土企業(yè)。

2020年以來，受全球新冠疫情的影響，全球碳纖維的貿(mào)易整體受到較大沖擊，國外碳纖維出口國內(nèi)的難度加大。2020年下半年以來，日本、美國加強(qiáng)了對碳纖維出口中國的政策管控，導(dǎo)致碳纖維進(jìn)口難度進(jìn)一步較大。2020年12月，因東麗子公司出口碳纖維流入了未獲日本《外匯及外國貿(mào)易法》許可的中國企業(yè)，日本經(jīng)產(chǎn)省對該公司實(shí)施了行政指導(dǎo)警告，要求東麗子公司防止再次發(fā)生此類事件，并徹底做好出口管理。從2020年底開始，東麗暫停了對華出口碳纖維業(yè)務(wù)。2021年2月，美國總統(tǒng)拜登簽署了行政命令，在聯(lián)邦機(jī)構(gòu)間展開為期100天的審查，以解決四個關(guān)鍵產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的漏洞，其中包括碳纖維，主要目標(biāo)是增強(qiáng)供應(yīng)鏈的彈性，以保護(hù)美國免于未來面臨關(guān)鍵產(chǎn)品短缺。

材料產(chǎn)業(yè)取得突破的核心在于規(guī)?；a(chǎn)，并且能夠和上下游溝通應(yīng)用過程中需要解決的問題。海外管控強(qiáng)化和疫情反復(fù)實(shí)際上為本土企業(yè)脫穎而出提供了一個良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境?？紤]到本土企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大絲束碳纖維的技術(shù)突破，同時，國內(nèi)的市場又在快速崛起。我們認(rèn)為歐美對華出口管控加強(qiáng)有可能利大于弊。

2.3.雙碳政策落地打開碳纖維中長期發(fā)展空間

中國是碳纖維生產(chǎn)大國，但是很多領(lǐng)域都存在兩頭在外的現(xiàn)象，制約了國內(nèi)碳絲產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)林剛的判斷，2020年，風(fēng)電領(lǐng)域用的碳絲大約85%依賴進(jìn)口，制品也有85%需要出口。雙碳戰(zhàn)略的落地打開了國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的市場，為相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品升級和市場開拓奠定了較好的基礎(chǔ)。

2.3.1.風(fēng)機(jī)葉片大型化帶動碳纖維預(yù)浸料需求提升

海上化、大型化是風(fēng)電的發(fā)展趨勢。

當(dāng)風(fēng)機(jī)變大后，全玻璃鋼葉片已無法滿足葉片大型化、輕量化的要求，而密度、剛性方面更出色的碳纖維材料則成為了更理想的選擇。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下，碳纖維比玻璃鋼葉片質(zhì)量輕30%以上。當(dāng)前風(fēng)輪直徑已突破120m，葉片重量達(dá)18噸。采用碳纖維的120m風(fēng)輪葉片可以有效減少總體自重達(dá)38%，成本下降14%。

Vestas是全球風(fēng)電巨頭，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了碳纖維在風(fēng)機(jī)葉片的規(guī)?；瘧?yīng)用，其他國際巨頭，西門子-歌美颯、GE-LM、Nordex等均在新的機(jī)型中采用了碳纖維拉擠板制造與測試樣機(jī)。

國內(nèi)風(fēng)電企業(yè)還沒有形成碳纖維葉片的規(guī)?；慨a(chǎn)，更多處于樣機(jī)驗(yàn)證階段?；臼侨N工藝并行：預(yù)浸料鋪貼、多軸織物灌注、拉擠板，相對而言，拉擠板工藝優(yōu)勢明顯。

根據(jù)全球風(fēng)能理事會預(yù)測，2025年全球風(fēng)電新增裝機(jī)將超過300GW。其中，海上風(fēng)電正進(jìn)入加速發(fā)展階段，預(yù)計在2020年-2025年會有40GW的年均新增裝機(jī)（每年約占新增風(fēng)電總裝機(jī)量的15%）。

“碳達(dá)峰，碳中和”戰(zhàn)略的確定，帶動了國內(nèi)風(fēng)電發(fā)電規(guī)模的快速發(fā)展，《風(fēng)能北京宣言》指出：在“十四五”規(guī)劃中，須為風(fēng)電設(shè)定與碳中和國家戰(zhàn)略相適應(yīng)的發(fā)展空間：保證年均新增裝機(jī)5000萬千瓦以上。2025年后，中國風(fēng)電年均新增裝機(jī)容量應(yīng)不低于6000萬千瓦，到2030年至少達(dá)到8億千瓦，到2060年至少達(dá)到30億千瓦。如按此規(guī)劃執(zhí)行，到2030風(fēng)電市場需要19-20萬噸碳纖維，而當(dāng)前全球需求不過是3萬噸。

根據(jù)國家能源局統(tǒng)計，2016-2020年間，我國風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模加速上行，新增風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模逐年持續(xù)提高，2020年新增風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)71.7GW，同比2019年的25.7GW增長了179.0%，當(dāng)年累計風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模也達(dá)到了281.7GW。

根據(jù)中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會的統(tǒng)計，我國新增裝機(jī)的風(fēng)電機(jī)組的單機(jī)容量不斷增大，2018年我國風(fēng)電新增裝機(jī)容量2114萬千瓦，其中2.0MW以下風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量占比從2008年的91%，下降至2017年的7%，十年裝機(jī)容量占比下降了84%。2.0MW及以上風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量從2008年的9%，增長至2018年的96%，累計增長了88pct。

國際風(fēng)電主機(jī)廠普遍將碳纖維拉擠板代工由歐洲轉(zhuǎn)向國內(nèi)，風(fēng)電葉片已經(jīng)成為國內(nèi)最大的，也是增速最快的應(yīng)用領(lǐng)域之一。

2020年，全球風(fēng)電葉片碳纖維需求3.06萬噸，同比增速20%。根據(jù)林剛的數(shù)據(jù)估計，風(fēng)電葉片碳纖維需求量占全球需求總量的比例由2019年的24.59%增長至2020年的28.64%。2020年國內(nèi)風(fēng)電葉片領(lǐng)域碳纖維需求量為2.00萬噸，占國內(nèi)需求總量的41%，較2019年的1.38萬噸增長45%。

風(fēng)電葉片用碳纖維主要以國內(nèi)外T300級24K、48K、50K等產(chǎn)品為主。海外主要是東麗旗下卓爾泰克（美國+墨西哥+匈牙利）、日本三菱、德國西格里以及臺塑、土耳其Dowaksa，國內(nèi)的藍(lán)星及碳谷+寶旌的產(chǎn)品也基本能夠滿足下游客戶的需求。

2.3.2.碳纖維制品是燃料電池儲氫罐的最佳解決方案

與傳統(tǒng)容器用鋼等金屬材料相比，碳纖維具有高比強(qiáng)度及模量、高疲勞強(qiáng)度、高剛度、高壓承受能力、較低的熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕性和其他優(yōu)異特性。

目前，壓力容器對于碳纖維的用量整體較少，2020年全球需求量為8,800噸，國內(nèi)需求量為2,000噸，市場整體處于起步階段。但是燃料電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展有望為儲氫氣瓶用壓力容器的發(fā)展帶來轉(zhuǎn)折。

儲運(yùn)環(huán)節(jié)為氫能應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前儲存氫能主要采用高壓氣態(tài)儲運(yùn)氫技術(shù)，其特點(diǎn)在于利用氣瓶作為儲存容器，通過高壓壓縮方式儲存氣態(tài)氫。通過幾十年的發(fā)展，儲氫氣瓶已經(jīng)由最初的鋼瓶發(fā)展到目前的復(fù)合材料氣瓶。

根據(jù)歐陽明高院士估計，2025年，全球燃料電池汽車銷售100萬臺，2030年，全球燃料電池汽車大約300-400萬臺。2030年全球儲氫用碳纖維的需求量大約18萬噸。

儲氫氣瓶用碳纖維一般T700即可滿足要求，按照美國能源部的技術(shù)路線圖：氫氣瓶儲氫成本需要從現(xiàn)在的15美元/度，降低到8美元/度，換算成碳纖維成本，價格大約12.6美元/公斤。

中國儲氫氣瓶用碳纖維的研發(fā)基本和國際接軌，2020年7月氣瓶安全標(biāo)準(zhǔn)化與信息工作委員會發(fā)布了車用四型氣瓶的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。中集安瑞科、斯林達(dá)都在進(jìn)行儲氫氣瓶的開發(fā)，2020年12月，斯林達(dá)車用IV型儲氫瓶通過“三新”評審，成為國內(nèi)首家通過“三新”評審的車用壓縮氫氣塑料內(nèi)膽碳纖維全纏繞氣瓶制造廠家。

2.3.3.碳碳復(fù)合材料是單晶硅熱場的最佳解決方案

碳/碳復(fù)合材料主要使用在剎車盤、航天部件、熱場部件等領(lǐng)域。

整體而言，碳/碳復(fù)合材料是碳纖維的一個相對小眾的細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，2020年全球碳/碳復(fù)合材料的規(guī)模大約5000噸，國內(nèi)的規(guī)模大約3000噸。

但是，由于2020年國內(nèi)光伏市場的高速增長，單晶硅爐領(lǐng)域的需求量迅速增長，2020年國內(nèi)碳/碳復(fù)合材料的需求增速接近翻倍。

單晶硅爐內(nèi)主要有碳?xì)止δ懿牧虾哇釄?、保溫桶、護(hù)盤等碳/碳復(fù)合材料。隨著單晶硅爐的技術(shù)升級，用碳/碳復(fù)合材料替代傳統(tǒng)的石墨材料技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。單晶硅爐相關(guān)領(lǐng)域一般用T700碳纖維即可滿足需求。

海外從事單晶硅爐用碳/碳復(fù)合材料的生產(chǎn)企業(yè)主要是SGL公司、東海碳素等，國內(nèi)主要有湖南金博、中天火箭、西安超碼、航天睿特、博云新材、中南大學(xué)、南方搏云等。預(yù)制體是碳碳復(fù)材重要的制造環(huán)節(jié)，國內(nèi)相關(guān)企業(yè)主要有中材科技南京玻璃纖維研究院、江蘇天鳥、天津工業(yè)大學(xué)復(fù)合材料研究所、宜興飛舟等。

其他應(yīng)用領(lǐng)域方面，燃料電池用碳紙、液流電池用碳?xì)州^為值得關(guān)注。

燃料電池的氣態(tài)擴(kuò)散層GDL是以碳紙為基礎(chǔ)的材料，屬于燃料電池的核心材料。如果按照2030年的300萬臺燃料電池汽車來估算，大約需要1.5萬噸。

2.3.4.雙碳政策有效提升國內(nèi)碳纖維的總需求

根據(jù)林剛估計，到2030年，航空航天市場：8-10萬噸；風(fēng)電：19-20萬噸；氫氣瓶及CNG氣瓶：18萬噸；汽車+軌道交通：9-10噸，碳碳復(fù)合功能材料：5-6萬噸。

不難看出，除了航空航天市場外，絕大部分的增量市場都在中國，相關(guān)產(chǎn)業(yè)也是中國政府重點(diǎn)鼓勵的產(chǎn)業(yè)。中國已經(jīng)有一批企業(yè)可以生產(chǎn)上述的碳絲、復(fù)材，可以這么認(rèn)為，中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來了由大轉(zhuǎn)強(qiáng)的關(guān)鍵契機(jī)。

2.4.國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)進(jìn)步的重要契機(jī)

如前所述，風(fēng)機(jī)葉片、儲氫氣罐以及熱場等領(lǐng)域所使用的碳纖維本土企業(yè)已經(jīng)系統(tǒng)掌握了相關(guān)技術(shù)，并且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定生產(chǎn)，存在的問題是成本略高。在目前的產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，出臺政策和措施，扶持國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，不僅有助于促進(jìn)國內(nèi)的風(fēng)能、燃料電池以及光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，而且對于提升碳纖維的綜合技術(shù)水平，降低高端碳纖維產(chǎn)品的成本也有戰(zhàn)略意義。

2.4.1.國內(nèi)的裝備水平基本接近發(fā)達(dá)國家的水平

由于西方國家對我們實(shí)施技術(shù)封鎖和產(chǎn)品禁運(yùn)，中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)水平和西方發(fā)達(dá)國家存在較大差距。實(shí)現(xiàn)碳纖維的產(chǎn)業(yè)升級千頭萬緒，歸根到底，需求是解決一切問題的抓手。

經(jīng)過官產(chǎn)學(xué)研持續(xù)20多年的努力，碳纖維原絲、碳化技術(shù)基本掌握，缺點(diǎn)在于成本偏高，產(chǎn)業(yè)競爭力不足。

國內(nèi)碳纖維企業(yè)數(shù)量較多，有30+家，但是大部分企業(yè)規(guī)模較小，大部分企業(yè)的單線名義產(chǎn)能僅為1000噸，還有很多產(chǎn)能僅為百噸級，數(shù)十噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到市場化應(yīng)用規(guī)模。

相比而言，國際最大的單線能力為2700噸/年，平均單線產(chǎn)能也達(dá)到1800噸，其中日本最大3家企業(yè)的碳纖維產(chǎn)品占世界碳纖維市場近三分之一規(guī)模，每家企業(yè)產(chǎn)能規(guī)模超過萬噸，單線產(chǎn)能1500-2000噸。2019年7月，吉林精功的大絲束碳纖維#2號線一次試車成功。該產(chǎn)線的核心設(shè)備自主研發(fā)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，產(chǎn)品性能基本滿足下游用戶的需求，標(biāo)志著國內(nèi)大絲束碳纖維的規(guī)模化生產(chǎn)。

2.4.2.國內(nèi)碳纖維產(chǎn)能擴(kuò)張速度較快

國內(nèi)的碳纖維擴(kuò)產(chǎn)速度較快。擬在建數(shù)目眾多。謹(jǐn)慎起見，暫不考慮新進(jìn)入者，“十四五”期間的原絲擴(kuò)產(chǎn)體量大約在30萬噸。對應(yīng)的碳化設(shè)備的投資規(guī)模約在90-100億元。

3.中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)迎來重要發(fā)展契機(jī)

由于國際形勢的變化，小絲束碳纖維產(chǎn)業(yè)仍然是我國碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。但是發(fā)展小絲束碳纖維和大絲束碳纖維并不沖突。國內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)在工藝、裝備、品控、操作等環(huán)節(jié)和國際企業(yè)存在較大的差距，破解之道在于量，量化一切。

當(dāng)前，國內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境相對有好。首先，碳絲企業(yè)盈利好，國內(nèi)的部分大絲束企業(yè)，比如吉林碳谷上半年實(shí)現(xiàn)了碳絲的滿產(chǎn)滿銷，毛利率45.30%，同比增加15.24個百分點(diǎn)。其次，中國有完善的碳纖維基礎(chǔ)研究團(tuán)隊和較好的信息共享機(jī)制。整體而言，我們最為看好國內(nèi)的碳纖維裝備制造業(yè)，其次，國內(nèi)的民用碳纖維產(chǎn)業(yè)的投資機(jī)會可能大于國防軍用碳纖維產(chǎn)業(yè)。

3.1.精功科技

公司位于浙江紹興，大股東為精功集團(tuán)，實(shí)際控制人為金良順。紡織機(jī)械和建筑機(jī)械屬于公司的傳統(tǒng)業(yè)務(wù)，太陽能光伏專用裝備和碳纖維及復(fù)合材料裝備是公司近年來的業(yè)務(wù)發(fā)展重點(diǎn)，公司實(shí)行“以銷定產(chǎn)”的生產(chǎn)模式和直銷方式。光伏設(shè)備領(lǐng)域，公司繼續(xù)優(yōu)化金剛線切片機(jī)、單晶爐進(jìn)行的技術(shù)，并同步實(shí)施氣相沉積爐項目的開發(fā)。公司碳纖維生產(chǎn)線已形成批量化生產(chǎn)，具備碳纖維生產(chǎn)線整線供應(yīng)和整線解決方案的能力。截至2020年底，精功科技先后完成1條500噸級碳纖維生產(chǎn)線的升級改造和4條千噸級高性能生產(chǎn)線的交鑰匙工程。

公司2020年交付的千噸線項目是精功科技最新推出的2500噸級25K/50K大絲束碳纖維生產(chǎn)線，為吉林精功碳纖維有限公司定制，系國內(nèi)首條接近全國產(chǎn)化的千噸級別生產(chǎn)線，整線除卷繞機(jī)外，其余全部由精功科技自主完成設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試。由于整線由精功科技總設(shè)計和制造，避免了以往整線拼湊時多個供應(yīng)商之間的相互干涉和拖延，最終使得生產(chǎn)線于項目啟動后9個月內(nèi)完工并一次性滿負(fù)荷開車成功。

該項目不但是2020年國內(nèi)眾多上馬的碳纖維項目中啟動最晚，投產(chǎn)最早的，也是2020年唯一一條實(shí)現(xiàn)正常投產(chǎn)的新建生產(chǎn)線。其順利開車也標(biāo)志著長期以來國內(nèi)碳纖維核心裝備受制于歐美日等發(fā)達(dá)國家的困局有了出路，是國內(nèi)碳纖維裝備制造歷史沿革中的又一重大里程碑。

除2500噸級碳纖維生產(chǎn)線外，精功科技也正在根據(jù)市場需求推出定制化產(chǎn)線，正在建設(shè)的1米寬幅1K/3K/6K小絲束碳纖維生產(chǎn)線，其產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域更是高端。除此之外，精功科技正在籌備吉林4條大碳化線的建設(shè)工作和大絲束預(yù)氧爐的定制工作。在服務(wù)于國內(nèi)市場的同時，精功科技也扭轉(zhuǎn)了碳纖維核心裝備純進(jìn)口的局面，2020年初順利在韓國完成2000噸級高性能碳纖維生產(chǎn)線配套之預(yù)氧爐的交付，其兩項關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)（風(fēng)速均勻性和溫度均勻性）均達(dá)國際一流水平。

3.2.中復(fù)神鷹

中復(fù)神鷹的控股股東為中國建材集團(tuán)，前身可以追溯到成立于2006年的連云港神鷹新材料有限責(zé)任公司。公司計劃投資20.58億元，在西寧甘河工業(yè)園建設(shè)1萬噸碳纖維一體化生產(chǎn)項目，項目分兩期實(shí)施，一期建設(shè)產(chǎn)能6,000噸，將在2021年陸續(xù)建成投產(chǎn)。原絲、碳絲一體化是公司的核心競爭力所在。經(jīng)過多年的探索，公司成功在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了干噴濕紡技術(shù)制備高模量碳纖維原絲，并且通過原絲細(xì)旦化技術(shù)、高倍蒸汽牽伸技術(shù)等實(shí)現(xiàn)原絲取向度的提高，減少原絲表面毛絲的產(chǎn)生，提高了原絲性能。

針對干噴濕紡高模量碳纖維界面弱的難題，公司開發(fā)了深度表面處理技術(shù)，制備出了復(fù)合材料性能優(yōu)異的纖維產(chǎn)品。公司的生產(chǎn)線能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，產(chǎn)品CV值控制在6%以內(nèi)（國內(nèi)平均水平大約3.2-7.4，國際水平大約0.01）。產(chǎn)品已通過德國勞埃德船級社（GL）風(fēng)電產(chǎn)品認(rèn)證，應(yīng)用于儲氫氣瓶、風(fēng)電拉擠板材等領(lǐng)域。

3.3.吉林化纖

吉林化纖的控股股東為吉林化纖集團(tuán)，吉林化纖集團(tuán)持有吉林化纖18.82%的股份，實(shí)際控制人為吉林國資委。吉林化纖的核心業(yè)務(wù)為黏膠長絲和短纖，有8萬噸黏膠長絲產(chǎn)能和12萬噸黏膠短纖產(chǎn)能。按照公司和吉林市國興新材料產(chǎn)業(yè)投資有限公司簽署的《碳纖維產(chǎn)業(yè)合作框架協(xié)議》，國興材料將全力支持吉林化纖發(fā)展碳纖維產(chǎn)業(yè)，將視吉林市碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況、吉林化纖產(chǎn)業(yè)碳纖維延伸情況，將其持有的部分碳纖維產(chǎn)業(yè)企業(yè)股權(quán)轉(zhuǎn)讓給吉林化纖，實(shí)現(xiàn)國有資產(chǎn)證券化。

國興材料控股的吉林碳谷主要從事原絲的生產(chǎn)，規(guī)劃產(chǎn)能4萬噸，一期2萬噸產(chǎn)能已經(jīng)投產(chǎn)，二期項目穩(wěn)步推進(jìn)中。國興材料參股的吉林精功規(guī)劃有1.2萬噸/年大絲束碳纖維，一期工程三條碳絲產(chǎn)線已經(jīng)全面投產(chǎn)，二期工程穩(wěn)步實(shí)施中。吉林化纖已經(jīng)參股吉林碳谷和吉林精功的股權(quán)。

3.4.中簡科技

中簡科技成立于2008年4月。根據(jù)科技部以企業(yè)為技術(shù)創(chuàng)新主體的相關(guān)政策要求，為